CN109627597A - 一种起停系统agm蓄电池壳体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述壳体材料由如下质量百分比含量的组分制成：聚丙烯30‑50%、增强剂15‑30%、滑石粉5‑15%、聚烯烃弹性体（POE）1‑8%、SiO21‑5%、高密度聚乙烯（HDPE）0.5‑5%、抗氧剂0.1‑0.7%和相容剂1‑5%。本发明配方及工艺方法制备的蓄电池壳体具有强度高（弯曲强度≥35MPa）、耐热性能好（热变形温度≥90℃）、冲击强度高（冲击强度≥30kJ/m2）的优点，且阻燃级别可以达到V‑2级以上，具有较好的耐油浸蚀性能。

Description

一种起停系统AGM蓄电池壳体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池壳体材料及其制备方法，尤其涉及一种起停系统AGM蓄电池壳体材料及其制备方法。
背景技术
近几年来，由于国家对环境保护与治理工作越来越重视，汽车产业政策开始鼓励新能源汽车的推广与普及，以达到节能减排、提高空气质量的目的。2004年，以德国大众为代表的欧洲汽车厂家率先在汽车燃油系统中引进和采用起停系统。各汽车厂家凭借技术优势，以较低的成本取得了较好的节能减排效果。现阶段带有起停系统的车辆都需要用到特殊电池—AGM铅酸蓄电池。起停用AGM蓄电池是铅酸蓄电池新技术，它满足了微混动力车辆对蓄电池能量增长的要求。与普通铅酸蓄电池相比，这类电池具有使用寿命长、电容量稳定性高、低温起动更加可靠、环境污染风险系数低等优点，但由于这种电池的原理是把大容量压缩到小空间里，采用阀控技术，同时AGM蓄电池采用的是玻璃纤维隔板，而且每片隔板之间需要有一定的压力，所以这类铅酸蓄电池的外壳材料相对于普通铅酸蓄电池壳体材料需要有更高的强度、硬度以及耐热性。同时，由于人们对于蓄电池安全系数的要求不断提高，这类电池壳体材料还需要具有一定的阻燃性能及耐油浸蚀性能。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种起停系统AGM蓄电池壳体材料及其制备方法，采用本发明配方及工艺方法制备的蓄电池壳体具有强度高、耐热性能好、冲击强度高的优点，且其阻燃级别可以达到V-2级以上，具有较好的耐油浸蚀性能。
本发明所述的技术问题是以如下技术方案解决的：
一种起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述壳体材料由如下质量百分比含量的组分制成：聚丙烯30-50%、增强剂15-30%、滑石粉5-15%、聚烯烃弹性体（POE）1-8%、SiO21-5%、高密度聚乙烯（HDPE）0.5-5%、抗氧剂0.1-0.7%和相容剂1-5%。
上述起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述聚丙烯为常规共聚级聚丙烯。
上述起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述增强剂为以嵌段共聚聚丙烯为原料、以溴系阻燃剂为辅料的改性聚丙烯材料，所述改性聚丙烯熔指为6-10g/10min，阻燃性能为V-0级，弯曲强度为30-35MPa，热变形温度为110-130℃。
上述起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述滑石粉经过钛酸酯改性处理，粒径为100-600nm。
上述起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述SiO2经硅烷改性处理，粒径为100-600nm。
上述起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168的复配物，其比例为1-2：1。
上述起停系统AGM蓄电池壳体材料，所述相容剂是马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1-1.5%。
一种起停系统AGM蓄电池壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
a、将聚丙烯、增强剂、滑石粉、POE、SiO2、HDPE、抗氧剂和相容剂按配方比例加入到高速共混机中高速共混10min，共混温度设定为70℃，转速100-200r/min；
b、混合均匀后，将共混物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-230℃，双螺杆挤出转速为100-200r/min；
c、出料后冷却、风干、切粒。
本发明壳体材料及制备方法制备的蓄电池壳体具有强度高（弯曲强度≥35MPa）、耐热性能好（热变形温度≥90℃）、冲击强度高（冲击强度≥30kJ/m2）的优点，而且采用本发明配方制备的蓄电池壳体材料阻燃级别可达V-2级以上，具有较好的耐油浸蚀性能，能够满足起停系统AGM蓄电池对壳体材料的各项性能要求。无机纳米粒子（SiO2）的加入可以与体系中的HDPE产生协同效果，即体系中少量的HDPE包覆在无机纳米粒子表面形成“壳-核”结构，“壳-核”结构中的无机纳米微粒增多有助于提高材料的冲击强度。同时，由于无机纳米粒子自身的刚性和强度很高，添加到聚合物后，使复合材料的刚性和强度总体增大。另外，无机纳米粒子的加入能够作为成核剂，通过异相形核，促进聚丙烯（PP）的晶粒生长，加速结晶，提高结晶度，进一步提高复合材料的刚性和强度。
具体实施方式
本发明给出的蓄电池壳体材料的配方为：聚丙烯30-50%、增强剂15-30%、滑石粉5-15%、聚烯烃弹性体（POE）1-8%、SiO21-5%、高密度聚乙烯（HDPE）0.5-5%、抗氧剂0.1-0.7%和相容剂1-5%。其中，增强剂为嵌段共聚聚丙烯，具有较窄的分子量分布，强度较高，其作用主要是提高材料的弯曲强度、硬度以及阻燃性等性能，POE、HDPE、滑石粉的加入主要起协同增强、增韧的作用；无机纳米粒子（SiO2）的加入可以与体系中的HDPE产生协同效果，即体系中少量的HDPE包覆在无机纳米粒子表面形成“壳-核”结构，“壳-核”结构中的无机纳米微粒增多有助于提高材料的冲击强度。
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
起停系统AGM蓄电池壳体材料各组分按如下质量百分比含量进行称取：聚丙烯50%、增强剂30%、滑石粉8%、POE 2%、SiO2 5%、HDPE 1%、抗氧剂0.2%和相容剂3.8%；将各组分混合均匀，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的七段温度设定为180℃、200℃、210℃、230℃、230℃、230℃、230℃，机头温度设定为235℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却、风干后切粒。该方案所得的壳体材料弯曲强度为33MPa，熔体流动速率为5.2g/10min，热变形温度为110℃，阻燃级别为V-1级，浸入90℃发动机油或油脂中48h后，表面无可见变化。
实施例2
起停系统AGM蓄电池壳体材料各组分按如下质量百分比含量进行称取：聚丙烯40%、增强剂28%、滑石粉15%、POE 1.5%、SiO2 5%、HDPE 5%、抗氧剂0.2%和相容剂5.3%；将各组分混合均匀，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的七段温度设定为180℃、200℃、210℃、230℃、230℃、230℃、230℃，机头温度设定为235℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却、风干后切粒。该方案所得的壳体材料弯曲强度为32MPa，熔体流动速率为4.5g/10min，热变形温度为126℃，阻燃级别为V-2级，浸入90℃发动机油或油脂中48h后，表面无可见变化。
实施例3
起停系统AGM蓄电池壳体材料各组分按如下质量百分比含量进行称取：聚丙烯32%、增强剂30%、滑石粉15%、POE 8%、SiO2 5%、HDPE 5%、抗氧剂0.2%和相容剂4.8%；将各组分混合均匀，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的七段温度设定为180℃、200℃、210℃、230℃、230℃、230℃、230℃，机头温度设定为235℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却、风干后切粒。该方案所得的壳体材料弯曲强度为30MPa，熔体流动速率为4.8g/10min，热变形温度为126℃，阻燃级别为V-2级，浸入90℃发动机油或油脂中48h后，表面无可见变化。
实施例4
起停系统AGM蓄电池壳体材料各组分按如下质量百分比含量进行称取：聚丙烯45%、增强剂25%、滑石粉10%、POE 8%、SiO2 5%、HDPE 2%、抗氧剂0.5%和相容剂4.5%；将各组分混合均匀，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的七段温度设定为180℃、200℃、210℃、230℃、230℃、230℃、230℃，机头温度设定为235℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却、风干后切粒。该方案所得的壳体材料弯曲强度为29MPa，熔体流动速率为4.5g/10min，热变形温度为126℃，阻燃级别为V-2级，浸入90℃发动机油或油脂中48h后，表面无可见变化。
实施例5
起停系统AGM蓄电池壳体材料各组分按如下质量百分比含量进行称取：聚丙烯43%、增强剂30%、滑石粉8%、POE 4%、SiO2 5%、HDPE 5%、抗氧剂0.5%和相容剂4.5%；将各组分混合均匀，加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出机的七段温度设定为180℃、200℃、210℃、230℃、230℃、230℃、230℃，机头温度设定为235℃，转速为100r/min，挤出物经冷水冷却、风干后切粒。该方案所得的壳体材料弯曲强度为33MPa，熔体流动速率为4.5g/10min，热变形温度为126℃，阻燃级别为V-2级，浸入90℃发动机油或油脂中48h后，表面无可见变化。

Claims (8)

1.一种起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述壳体材料由如下质量百分比含量的组分制成：聚丙烯30-50%、增强剂15-30%、滑石粉5-15%、聚烯烃弹性体（POE）1-8%、SiO21-5%、高密度聚乙烯（HDPE）0.5-5%、抗氧剂0.1-0.7%和相容剂1-5%。
2.根据权利要求1所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述聚丙烯为常规共聚级聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述增强剂为以嵌段共聚聚丙烯为原料、以溴系阻燃剂为辅料的改性聚丙烯材料，所述改性聚丙烯熔指为6-10g/10min，阻燃性能为V-0级，弯曲强度为30-35MPa，热变形温度为110-130℃。
4.根据权利要求3所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述滑石粉经过钛酸酯改性处理，粒径为100-600nm。
5.根据权利要求4所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述SiO2经硅烷改性处理，粒径为100-600nm。
6.根据权利要求5所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168的复配物，其比例为1-2：1。
7.根据权利要求6所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料，其特征在于：所述相容剂是马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1-1.5%。
8.一种如权利要求1-7所述的起停系统AGM蓄电池壳体材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
a、将聚丙烯、增强剂、滑石粉、POE、SiO2、HDPE、抗氧剂和相容剂按配方比例加入到高速共混机中高速共混10min，共混温度设定为70℃，转速100-200r/min；
b、混合均匀后，将共混物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为180-230℃，双螺杆挤出转速为100-200r/min；
c、出料后冷却、风干、切粒。
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