CN106243607A

CN106243607A - 一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料

Info

Publication number: CN106243607A
Application number: CN201610631447.8A
Authority: CN
Inventors: 佘进泉; 章维华; 王祥鑫; 王斌; 应志超
Original assignee: ZHEJIANG CHANGTONG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG CHANGTONG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2016-12-21

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其由以下重量份的组分制成：40~50份ABS树脂，20~30份PVC树脂，5~10份表面改性竹纤维，5~10份改性氢氧化铝，5~10份氯化聚乙烯，1~3份润滑剂，3~5份改性沸石粉，0.5~1份抗氧剂AT‑10，0.1~0.5份抗氧剂1078，0.5~1份二丁基锡二月桂酸酯。本发明配方合理科学，环保，生产成本低，阻燃且机械性能与耐候性优异。

Description

一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池塑壳，尤其是涉及一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料。

背景技术

铅酸蓄电池经过150 余年的发展,技术成熟，成本低廉，性能优异，被广泛用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等众多经济领域，成为了一种不可缺少的重要化学电源。电池壳作为铅酸蓄电池三大件之一，它用于承载极板、隔板、电解液等所有的组成物质，要求具有较好的耐酸碱性、高强度和良好的加工性。ABS树脂就是电池壳最常用的一种原料，价格低廉、美观、强度好，但是常用ABS树脂耐候性较差，易老化，在储存、加工成型过程及使用过程中随时间而发生结构变化，出现力学性能劣化、材料变硬发脆等问题。因此开发一种机械性能优良且耐候性性能好的塑壳材料具有重要的现实意义。

例如，申请公布号CN105670210A，申请公布日2016.06.15的中国专利公开了一种高强度耐油蓄电池壳体，其由以下重量份数的原料制成：83~93份ABS树脂、4~10份聚酯材料和2~8份相容剂。该壳体依然存在耐候性较差，易老化的缺陷，且阻燃性能差，而加工性能及机械性能也有待加强。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的铅酸蓄电池塑壳所存在的上述问题，提供了一种配方合理科学，环保，生产成本低，阻燃且机械性能与耐候性优异的铅酸蓄电池抗老化塑壳材料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其由以下重量份的组分制成：40~50份ABS树脂，20~30份PVC树脂，5~10份表面改性竹纤维，5~10份改性氢氧化铝，5~10份氯化聚乙烯，1~3份润滑剂，3~5份改性沸石粉，0.5~1份抗氧剂AT-10，0.1~0.5份抗氧剂1078，0.5~1份二丁基锡二月桂酸酯。本发明对塑壳材料的配方进行优化改进，在ABS树脂中加入定量PVC树脂，通过两者材料协同作用，并辅以抗氧剂AT-10、抗氧剂1078及二丁基锡二月桂酸酯组成的耐热氧稳定体系，使得塑壳的耐候性得到大幅度提高，有效解决了壳体耐候性能差、易老化变脆发黄的问题，并同时能提高材料的机械性能，二丁基锡二月桂酸酯除了作为光热稳定剂，使材料具有优良的光稳定性和透明性的作用外，其另一作用是能提高整个材料体系的熔融粘度，即改善加工流动性，解决因加入表面改性竹纤维、氢氧化铝及改性沸石粉后造成整体材料加工流动性降低不利于塑壳成型的问题；氢氧化铝为一种廉价的阻燃剂，在阻燃材料中广泛应用，但是其需要较大的添加量（通常需要20%以上）才具有阻燃作用，同时其与ABS树脂、PVC树脂兼容性差，且在材料中分散性差，本发明中采用改性氢氧化铝作为阻燃剂，阻燃性能优异，热稳定性良好，且分散性好，与材料体系间的界面结合性得到提高；采用改性沸石粉作为阻燃促进剂，改性沸石粉能有选择的吸附、透过粒子，能够有效提高改性氢氧化铝的阻燃效率，同时改性沸石粉能作为载体吸附抗氧剂AT-10及抗氧剂1078，使抗氧剂AT-10及抗氧剂1078均匀分散于材料之中，并使其长久发挥作用，采用改性氢氧化铝和改性沸石粉作为阻燃体系，可大大减少改性氢氧化铝的使用量，阻燃效果好；表面改性竹纤维与树脂基体间有较好的相容性，能大大提高树脂基体的机械性能和耐热性。

作为优选，所述表面改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至80~100℃溶胀1~3h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡30~60min后于95~105℃下烘干，即得表面改性竹纤维。氯磺酸能使竹纤维集束充分溶胀，使其分散，有利于改善其分散性，便于浸润剂充分、均匀浸润；浸润剂可使得烘干后的竹纤维表面能形成一层保护膜，避免材料在注塑成型时损伤，尽量保证竹纤维的保留长度，另外，经浸泡过的竹纤维表面粗糙度也变大，与树脂之间形成较多的化学键，增加与树脂之间的摩擦系数，从而使界面剪切强度增加，提高了韧性。

作为优选，所述浸润剂由以下质量百分比的组分制成：40~50%聚四氟乙烯分散乳液，0.1~0.2%季铵盐，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1~0.3%硅烷偶联剂KH-550，1~3%纳米氮化硅，余量为水。本发明中的浸润剂是关键点，聚四氟乙烯分散乳液为主成膜剂，硬脂酸聚氧乙烯酯为辅成膜剂，季铵盐为抗静电剂，硅烷偶联剂KH-550为分散、乳化剂，能使纳米氮化硅均匀分散，纳米氮化硅具有优异的散热性能，可提高散热性，并可附着于膜表面可增加竹纤维的比表面积，增加竹纤维与树脂基体的接触面积，提高两者的结合强度，有利于提高塑壳力学性能，最重要的是塑壳受力时纳米氮化硅粒子与基体之间产生微裂纹，可吸收外界能量，同时纳米氮化硅起到应力集中点的作用，使纳米氮化硅周围树脂发生大的塑性变形而吸收冲击能，从而达到增韧的效果，有利于提高机械性能。

作为优选，所述改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度5~10%的分散液，搅拌加热至70~80℃后，将为氢氧化铝质量10~15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2~3，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4~8h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝。通过三聚氰胺与甲醛交联可在氢氧化铝表面形成一层薄膜，既能提高氢氧化铝的热稳定性，更能使氢氧化铝与树脂基体间的界面结合强度大大提高，且分散性能也更为优异。

作为优选，所述改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于300~500℃温度下煅烧30~60min，冷却后浸于质量浓度为5~10%的硝酸溶液中超声处理30~40min，过滤后再将沸石粉置于改性剂中超声处理30~60min，在70~80℃下烘干即得改性沸石粉。

作为优选，所述改性剂由以下质量百分比的组分组成：3~5%聚氧化乙烯，0.1~0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

作为优选，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸镁、硬脂酸锌及聚乙烯蜡中的一种或多种。

因此，本发明具有如下有益效果：

（1）在ABS树脂中加入定量PVC树脂，通过两者材料协同作用，并辅以抗氧剂AT-10、抗氧剂1078及二丁基锡二月桂酸酯，使得塑壳的耐候性得到大幅度提高，有效解决了壳体耐候性能差、易老化变脆发黄的问题，并同时能提高材料的机械性能；

（2）添加二丁基锡二月桂酸酯以提高整个材料体系的熔融粘度，即改善加工流动性，解决了因加入表面改性竹纤维、氢氧化铝及改性沸石粉后造成整体材料加工流动性降低不利于塑壳成型的问题；

（3）对塑壳材料的配方进行优化改进，配方合理科学，环保，生产成本低，通过各组分之间的相互协同增效，阻燃且机械性能与耐候性优异。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其由以下重量的组分制成：48KgABS树脂，22KgPVC树脂，7Kg表面改性竹纤维，8Kg改性氢氧化铝，6Kg氯化聚乙烯，2Kg润滑剂（乙撑双硬脂酰胺与硬脂酸镁按质量比1:1混合），4Kg改性沸石粉，0.8Kg抗氧剂AT-10，0.2Kg抗氧剂1078，0.7Kg二丁基锡二月桂酸酯，其中：

表面改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至90℃溶胀2h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡40min后于100℃下烘干，即得表面改性竹纤维，浸润剂由以下质量百分比的组分制成：45%聚四氟乙烯分散乳液，0.15%季铵盐，0.4%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.2%硅烷偶联剂KH-550，2%纳米氮化硅，余量为水；

改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度8%的分散液，搅拌加热至72℃后，将为氢氧化铝质量12%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2.5，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应5h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝；

改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于400℃温度下煅烧40min，冷却后浸于质量浓度为6%的硝酸溶液中超声处理35min，过滤后再将沸石粉置于改性剂中超声处理40min，在75℃下烘干即得改性沸石粉，改性剂由以下质量百分比的组分组成：4%聚氧化乙烯，0.2%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

实施例2

一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其由以下重量的组分制成：40KgABS树脂，20KgPVC树脂，5Kg表面改性竹纤维，5Kg改性氢氧化铝，5Kg氯化聚乙烯，1Kg润滑剂（硬脂酸锌），3Kg改性沸石粉，0.5Kg抗氧剂AT-10，0.1Kg抗氧剂1078，0.5Kg二丁基锡二月桂酸酯，其中：

表面改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至80℃溶胀1h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡30min后于95℃下烘干，即得表面改性竹纤维，浸润剂由以下质量百分比的组分制成：40%聚四氟乙烯分散乳液，0.1%季铵盐，0.3%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1%硅烷偶联剂KH-550，1%纳米氮化硅，余量为水；

改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度5%的分散液，搅拌加热至70℃后，将为氢氧化铝质量10%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝；

改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于300℃温度下煅烧30min，冷却后浸于质量浓度为5%的硝酸溶液中超声处理30min，过滤后再将沸石粉置于改性剂中超声处理30min，在70℃下烘干即得改性沸石粉，改性剂由以下质量百分比的组分组成：3%聚氧化乙烯，0.1%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

实施例3

一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其由以下重量的组分制成：50KgABS树脂，30KgPVC树脂，10Kg表面改性竹纤维，10Kg改性氢氧化铝，10Kg氯化聚乙烯，3Kg润滑剂（聚乙烯蜡），5Kg改性沸石粉，1Kg抗氧剂AT-10，0.5Kg抗氧剂1078，1Kg二丁基锡二月桂酸酯，其中：

表面改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至100℃溶胀3h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡60min后于105℃下烘干，即得表面改性竹纤维，浸润剂由以下质量百分比的组分制成： 50%聚四氟乙烯分散乳液，0.2%季铵盐，0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.3%硅烷偶联剂KH-550，3%纳米氮化硅，余量为水；

改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度10%的分散液，搅拌加热至80℃后，将为氢氧化铝质量15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：3，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应8h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝；

改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于500℃温度下煅烧60min，冷却后浸于质量浓度为10%的硝酸溶液中超声处理40min，过滤后再将沸石粉置于改性剂中超声处理60min，在80℃下烘干即得改性沸石粉，改性剂由以下质量百分比的组分组成：5%聚氧化乙烯，0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

将本发明的铅酸蓄电池抗老化塑壳材料直接注塑成型即可得到铅酸蓄电池抗老化塑壳，注塑成型工艺是本领域的常规技术手段，故不在此赘述。

本发明的铅酸蓄电池抗老化塑壳材料氧指数≥30%，阻燃性能超过塑料材料可燃性能标准V-0级阻燃标准，其他各项指标（均按照GB/T 23754-2009执行）为：

质量变化率：0.3%；

耐冲击：低温-30℃以下无裂纹；

耐热性：70±2℃、3小时后变化量：0.2mm；

耐气压：变化量：0.1mm

耐电压：20000V未被击穿

还原高锰酸钾：0.4ml/g。

各指标远超过GB/T 23754-2009《铅酸蓄电池槽》标准要求，其中耐热变形温度≥102℃，具有优良的热稳定性和抗老化性能，拉伸强度可达65Mpa（按照GB/T 1040执行，选用I型式样，拉伸速度为10mm/min），弯曲模量可达3150Mpa（按照GB/T9341执行），简支梁冲击强度（缺口）（按照GB/T1043执行）可达35KJ/m²，表明本发明的蓄电池壳体材料具有优良的机械性能。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，其由以下重量份的组分制成：40~50份ABS树脂，20~30份PVC树脂，5~10份表面改性竹纤维，5~10份改性氢氧化铝，5~10份氯化聚乙烯，1~3份润滑剂，3~5份改性沸石粉，0.5~1份抗氧剂AT-10，0.1~0.5份抗氧剂1078，0.5~1份二丁基锡二月桂酸酯。

2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，所述表面改性竹纤维通过以下方法制得：将竹纤维加入氯磺酸中，加热至80~100℃溶胀1~3h，冷却，过滤，将过滤物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸润剂中进行浸泡30~60min后于95~105℃下烘干，即得表面改性竹纤维。

3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，所述浸润剂由以下质量百分比的组分制成：40~50%聚四氟乙烯分散乳液，0.1~0.2%季铵盐，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1~0.3%硅烷偶联剂KH-550，1~3%纳米氮化硅，余量为水。

4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，所述改性氢氧化铝通过以下方法制得：先将氢氧化铝分散于水中配制成质量百分浓度5~10%的分散液，搅拌加热至70~80℃后，将为氢氧化铝质量10~15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均匀，得反应液；再按三聚氰胺与甲醛物质的量比1：2~3，将甲醛溶液滴加至反应液中恒温反应4~8h，将反应物过滤、洗涤、干燥后，得改性氢氧化铝。

5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，所述改性沸石粉通过以下方法制得：将沸石粉于300~500℃温度下煅烧30~60min，冷却后浸于质量浓度为5~10%的硝酸溶液中超声处理30~40min，过滤后再将沸石粉置于改性剂中超声处理30~60min，在70~80℃下烘干即得改性沸石粉。

6.根据权利要求4所述的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，所述改性剂由以下质量百分比的组分组成：3~5%聚氧化乙烯，0.1~0.5%硅烷偶联剂KH-550，余量为水。

7.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池抗老化塑壳材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸镁、硬脂酸锌及聚乙烯蜡中的一种或多种。