CN110452504B - 一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，采用PET改性材料制备阻燃电池壳上盖，PET改性材料包括如下重量百分数的组分：65‑75wt%的PET，5‑20wt%的导电纤维，3‑6wt%的空心微珠，8‑13 wt%的阻燃剂，1‑3wt%的增韧剂和0.5‑2wt%的加工助剂；包括如下步骤：a、将配方量的原料PET、导电纤维、空心微珠、阻燃剂、增韧剂和加工助剂均匀共混后挤出得到PET改性材料坯料；b、将制备的料坯置于模具中，通过液压机施加一定的压力，模压制得汽车阻燃电池壳上盖。本发明材料和方法制备的新能源汽车阻燃电池壳上盖具有优异的电磁屏蔽功能、密度低、高阻燃性且力学强度优异的优点。

Description

一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车电池壳上盖的制备方法，具体涉及一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法。
背景技术
随着新能源汽车发展，使用动力电池的电动汽车基于节能减重的考虑越来越多的采用一些轻量化的高分子复合材料，这些材料的阻燃性能和电磁屏蔽性能往往较差。而电动汽车相较于传统汽车采用高电压大功率的动力电池，动力电池壳的电磁屏蔽效果对于整车的电磁兼容性影响就不容忽视。此外，高分子复合材料往往难以满足GB/T 31467.3-2015中苛刻的阻燃要求。
发明内容
本发明为克服现有技术弊端，提供一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，采用轻量高阻燃的导电PET改性材料和方法制备的新能源汽车阻燃电池壳上盖具有电磁屏蔽功能、密度低、高阻燃性且力学强度优异的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)改性材料制备阻燃电池壳上盖，所述PET改性材料包括如下重量百分数的组分：65-75wt％的PET，5-20wt％的导电纤维，3-6wt％的空心微珠，8-13wt％的阻燃剂，1-3wt％的增韧剂和0.5-2wt％的加工助剂；所述电池壳上盖的制备方法包括如下步骤：
a、将配方量的原料：PET、导电纤维、空心微珠、阻燃剂、增韧剂和、加工助剂均匀共混后挤出得到轻量高阻燃的导电PET改性材料坯料；
b、将所述步骤a制备的料坯置于具有一定温度的模具中，通过液压机施加一定的压力，并保压一定时间，模压制得新能源汽车阻燃电池壳上盖。
上述具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述阻燃剂为磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的组合阻燃剂，三者添加的重量比为(6-7)：2：1，所述磷系阻燃剂为聚硫代苯基膦酸酯或苯基二羧苯基氧化磷，所述金属氧化物为碳酸锌或磷酸锆，所述氧化物为二氧化硅。
上述具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述导电纤维为不锈钢纤维、碳纤维或铜纤维中的任意一种或多种，其直径为3-20μm。
上述具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述增韧剂为丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯或者POE-g-GMA。
上述具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述加工助剂为三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、硬脂酸镁或聚丙烯蜡中的一种或者多种。
上述具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述空心微珠的主要成分为三氧化二铝，其密度为0.5-0.8g/cm3。
上述具有电磁屏蔽功能的新能源汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述步骤a中，各原料均匀共混后挤出是通过螺杆挤出机在230-260℃下均匀混合挤出的。
上述具有电磁屏蔽功能的新能源汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，所述步骤b中，模具的温度为70-90℃，液压机施加的压力为6-10MPa，保压时间为60-110s。合适的模具温度保证材料成型时具有一定的流动性。
本发明的有益效果是：本发明的轻量高阻燃的导电PET改性材料通过导电纤维改性来增强电池壳上盖的力学性能和实现电磁屏蔽功能，同时通过添加空心微珠实现材料的轻量化，通过阻燃剂有效提升材料的阻燃性能。
1)、本发明轻量高阻燃的导电PET改性材料在GB/T31467.3-2015中7.10规定的外部火烧测试中，离火70s内自熄灭，满足GB/T31467.3-2015的要求(离火2min内自熄灭)，目前市场上还未有能满足GB/T31467.3-2015中7.10的外部火烧测试要求的热塑性电池壳上盖的商品。
2)、本发明通过添加空心微珠来降低改性材料密度，同时控制用量用以改善PET的加工性能，改性后的轻量高阻燃的导电PET改性材料密度为1.30-1.55g/cm3，有利于新能源汽车轻量化。
3)、本发明通过使用导电纤维来实现PET改性材料的电磁屏蔽功能，改性后的轻量高阻燃的导电PET改性材料的电磁屏蔽效能可达到39-65dB(230MHz-1GHz)，达到了GB/T32511-2016中的SE-3或SE-2电磁屏蔽效能等级。
综上，由本发明材料和方法制备的新能源汽车阻燃电池壳上盖具有优异的电磁屏蔽功能、密度低、高阻燃性且力学强度优异的优点。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
PET具体化学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯，具有耐蠕变、耐抗疲劳性、耐磨擦和尺寸稳定性高等优点，容易满足电池壳的密封要求，但是在满足力学性能的前提下，实现PET材料的阻燃改性却很难GB/T31467.3-2015中7.10的外部火烧测试要求。本发明采用磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的组合阻燃剂改性PET材料，其中金属化合物和氧化物作为阻燃协同剂使用时，能有效提高聚硫代苯基膦酸酯或苯基二羧苯基氧化磷的阻燃效果，从而使PET改性材料达到高阻燃性能。
实施例1：
具有电磁屏蔽功能的新能源汽车阻燃电池壳上盖的制备具体实施方案如下：
将65wt％的PET、10wt％的阻燃剂(聚硫代苯基膦酸酯：磷酸锆：二氧化硅重量比为6：2：1)、3wt％的空心微珠，1wt％的丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯、0.5wt％的三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯，0.5wt％的聚丙烯蜡和20wt％的碳纤维使用螺杆挤出机在230℃下混合均匀后挤出坯料。将坯料铺放于温度为70℃的模具内，使用液压机合模并施加10MPa的压力保压110s。卸压脱模后得到投影面积为2.2m2的产品。该产品的材料密度为1.41g/cm3，其电磁屏蔽效能为39～50dB(230MHz～1GHz)，其阻燃测试通过GB/T31467.3-2015中7.10外部火烧测试，离火自熄灭时间为65s。产品材料的抗拉强度为113MPa，拉伸模量为9.2GPa，弯曲强度为160MPa。
实施例2：
具有电磁屏蔽功能的新能源汽车阻燃电池壳上盖的制备具体实施方案如下：
将71wt％的PET、8wt％的阻燃剂(苯基二羧苯基氧化磷：碳酸锌：二氧化硅重量比为7：2：1)、6wt％的空心微珠，3wt％的POE-g-GMA、1wt％的三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯，1％的硬脂酸镁和10wt％的不锈钢纤维，使用螺杆挤出机在260℃下混合均匀后挤出坯料。将坯料铺放于温度为90℃的模具内，使用液压机合模并施加8MPa的压力保压65s。卸压脱模后得到投影面积为1.6m2的阻燃电池壳上盖产品。该产品的材料密度为1.48g/cm3，电磁屏蔽效能为55～65dB(230MHz～1GHz)，阻燃测试通过GB/T31467.3-2015中7.10外部火烧测试，离火自熄灭时间为60s。产品材料的抗拉强度为85MPa，拉伸模量7.1GPa弯曲强度为113MPa。
实施例3：
具有电磁屏蔽功能的新能源汽车阻燃电池壳上盖的制备具体实施方案如下：
将75wt％的PET、13wt％的阻燃剂(苯基二羧苯基氧化磷：碳酸锌：二氧化硅重量比为7：2：1)、5wt％的空心微珠，1wt％的丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯、0.5wt％的三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯，0.5％的聚丙烯蜡和5wt％的铜纤维使用螺杆挤出机在240℃下混合均匀后挤出坯料。将坯料铺放于温度为80℃的模具内，使用液压机合模并施加6MPa的压力保压80s。卸压脱模后得到投影面积为1.6m2的阻燃电池壳上盖产品。该产品的材料密度为1.51g/cm3，电磁屏蔽效能为50～64dB(230MHz～1GHz)，其阻燃测试通过GB/T 31467.3-2015中7.10外部火烧测试，离火自熄灭时间为70s。产品材料的抗拉强度为80MPa，拉伸模量为6.9GPa，弯曲强度为105MPa。

Claims (7)

1.一种具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征是：采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET改性材料制备阻燃电池壳上盖，所述PET改性材料包括如下重量百分数的组分：65-75wt%的PET，5-20wt%的导电纤维，3-6wt%的空心微珠，8-13 wt %的阻燃剂，1-3wt%的增韧剂和0.5-2wt %的加工助剂；所述电池壳上盖的制备方法包括如下步骤：
a、将配方量的原料：PET、导电纤维、空心微珠、阻燃剂、增韧剂和加工助剂均匀共混后挤出得到轻量高阻燃的导电PET改性材料坯料；
b、将所述步骤a制备的料坯置于具有一定温度的模具中，通过液压机施加一定的压力，并保压一定时间，模压制得新能源汽车阻燃电池壳上盖；
所述阻燃剂为磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的组合阻燃剂，三者的重量比为（6-7）：2：1，所述磷系阻燃剂为聚硫代苯基膦酸酯或苯基二羧苯基氧化磷，所述金属化合物为碳酸锌或磷酸锆，所述氧化物为二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征是：所述导电纤维为不锈钢纤维、碳纤维或铜纤维中的任意一种或多种，其直径为3-20μm。
3.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征是：所述增韧剂为丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯或者POE-g-GMA。
4.根据权利要求3所述的具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征是：所述加工助剂为三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、硬脂酸镁或聚丙烯蜡中的一种或者多种。
5.根据权利要求4所述的具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征是：所述空心微珠的主要成分为三氧化二铝，其密度为0.5-0.8g/cm3。
6.根据权利要求5所述的具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，各原料均匀共混后挤出是通过螺杆挤出机在230-260℃下均匀混合挤出的。
7.根据权利要求6所述的具有电磁屏蔽功能的汽车阻燃电池壳上盖的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，模具的温度为70-90℃，液压机施加的压力为6-10MPa，保压时间为60-110s。
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