CN110894337A - 一种高性能电容器外壳材料的制备方法 - Google Patents

一种高性能电容器外壳材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能电容器外壳材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，改性ABS树脂的制备：将层状次磷酸盐加入到丙二醇溶液中，然后以100‑200r/min的转速进行搅拌分散15‑25min，随后向其中加入ABS树脂、硅烷偶联剂KH‑560，搅拌转速升至255‑275r/min，搅拌时间为35‑45min。本发明的ABS树脂通过层状次磷酸盐进行改性处理，层状次磷酸盐具有片状结构，在受到冲击过程起到架桥作用，从而可增强基体树脂的抗冲击性，添加的金属粉以Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到稀土溶液中进行活化。

Description

一种高性能电容器外壳材料的制备方法
技术领域
本发明涉及电容器外壳材料技术领域，具体涉及一种高性能电容器外壳材料的制备方法。
背景技术
电容器是两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成，当在两金属间加上电压时，电容器上就会存储电荷，所以电容器是储能元件，电容器按照制造材料不同分为：瓷介电容器、电解电容器、涤纶电容器等，随着电子行业的迅速发展，高水平、低价格的电子产品要求越来越迫切，电容器作为电子基础产品，因此对电容器要求越来越高，电容器外壳多采用塑料制品，而塑料制品容易腐蚀，易影响到电容器。
现有电容器外壳用的塑料可以阻燃、耐高温，但是抗冲击效果差，经常碰撞易造成外壳的损坏，从而很难对电容器进行保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能电容器外壳材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高性能电容器外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，改性ABS树脂的制备：将层状次磷酸盐加入到丙二醇溶液中，然后以100-200r/min的转速进行搅拌分散15-25min，随后向其中加入ABS树脂、硅烷偶联剂KH-560，搅拌转速升至255-275r/min，搅拌时间为35-45min，随后加入过氧化二叔丁基、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，继续搅拌15-25min，然后进行干燥，再研磨，即得改性ABS树脂；
步骤二，金属粉的制备：将Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到以无水乙醇作为溶剂、稀土氯化镧作为溶质，配制成浓度为5-15％的稀土溶液中，随后置于不锈钢高压釜中封闭，在110-120℃下反应12-18h，再离心、干燥，得到金属粉；
步骤三，原料的称取：步骤一中改性ABS树脂55-65份、步骤二制备的金属粉20-30份、鳞片状云母片15-25份、纳米石墨烯5-9份、碳化火山玻璃4-8份、硅酸铝2-3份；
步骤四，混料的制备：将步骤三中的原料依次加入搅拌器中，反应温度为80-90℃，先以1000-1500r/min的转速搅拌25-35min，然后再以300-350r/min的转速继续搅拌2-5h，搅拌结束，得到混料；
步骤五：外壳材料制备：将步骤四中的混料送入双螺杆挤出机中进行挤出，挤出温度为120-130℃，随后再冷却，得到本发明的外壳材料。
优选地，所述层状次磷酸盐的制备方法为：将氯化铝、次磷酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，置于高压釜中，然后加入无水乙醇，随后再置于烘箱中处理3.5h，再抽滤，洗涤，然后再置于烘箱中干燥、研磨即为层状次磷酸盐。
优选地，所述高压釜的条件为保持10-20MPa的压力进行搅拌20-30min，搅拌转速为300-400r/min。
优选地，所述高压釜的条件为保持15MPa的压力进行搅拌25min，搅拌转速为350r/min。
优选地，所述碳化火山玻璃的制备方法为将火山玻璃置于管式炉中，随后将管式炉加热，采用氮气和氧气气流下，进行升温，在退火，即可。
优选地，所述升温、退火的具体条件为将温度先升至500-550℃，然后退火至300-400℃，保温20-40min，再冷却至室温，即可。
优选地，所述升温、退火的具体条件为将温度先升至525℃，然后退火至350℃，保温30min，再冷却至室温，即可。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的ABS树脂通过层状次磷酸盐进行改性处理，层状次磷酸盐具有片状结构，在受到冲击过程起到架桥作用，从而可增强基体树脂的抗冲击性，添加的金属粉以Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到稀土溶液中进行活化，从而增强Mg粉、Al粉在外壳材料中的分布，Mg粉、Al粉在受到一定冲击后，可对冲击力进行吸收，从而起到降低外界力的作用，而添加的鳞片状云母片具有鳞片状结构，在外壳材料中层层分布，从而起到中间传递效果，将外界力一部分通过本体消化，另一部分被改性的ABS树脂接收，进而在层状次磷酸盐的作用下，极大的降低了外界力能量，从而显著的提高了抗冲击效果，添加的纳米石墨烯具有很强的柔韧性，经过外界冲击后可像弹簧一样有个缓冲的过程，在缓冲过程中进一步的降低了外界能，进而提高了抗冲击性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，改性ABS树脂的制备：将层状次磷酸盐加入到丙二醇溶液中，然后以100r/min的转速进行搅拌分散15min，随后向其中加入ABS树脂、硅烷偶联剂KH-560，搅拌转速升至255r/min，搅拌时间为35min，随后加入过氧化二叔丁基、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，继续搅拌15min，然后进行干燥，再研磨，即得改性ABS树脂；
步骤二，金属粉的制备：将Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到以无水乙醇作为溶剂、稀土氯化镧作为溶质，配制成浓度为5-15％的稀土溶液中，随后置于不锈钢高压釜中封闭，在110℃下反应12h，再离心、干燥，得到金属粉；
步骤三，原料的称取：步骤一中改性ABS树脂55份、步骤二制备的金属粉20份、鳞片状云母片15份、纳米石墨烯5份、碳化火山玻璃4份、硅酸铝2份；
步骤四，混料的制备：将步骤三中的原料依次加入搅拌器中，反应温度为80℃，先以1000r/min的转速搅拌25min，然后再以300r/min的转速继续搅拌2h，搅拌结束，得到混料；
步骤五：外壳材料制备：将步骤四中的混料送入双螺杆挤出机中进行挤出，挤出温度为120℃，随后再冷却，得到本发明的外壳材料。
本实施例的层状次磷酸盐的制备方法为：将氯化铝、次磷酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，置于高压釜中，然后加入无水乙醇，随后再置于烘箱中处理3.5h，再抽滤，洗涤，然后再置于烘箱中干燥、研磨即为层状次磷酸盐。
本实施例的高压釜的条件为保持10MPa的压力进行搅拌20min，搅拌转速为300r/min。
本实施例的碳化火山玻璃的制备方法为将火山玻璃置于管式炉中，随后将管式炉加热，采用氮气和氧气气流下，进行升温，在退火，即可。
本实施例的升温、退火的具体条件为将温度先升至500℃，然后退火至300℃，保温20min，再冷却至室温，即可。
实施例2：
本实施例的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，改性ABS树脂的制备：将层状次磷酸盐加入到丙二醇溶液中，然后以200r/min的转速进行搅拌分散25min，随后向其中加入ABS树脂、硅烷偶联剂KH-560，搅拌转速升至275r/min，搅拌时间为45min，随后加入过氧化二叔丁基、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，继续搅拌25min，然后进行干燥，再研磨，即得改性ABS树脂；
步骤二，金属粉的制备：将Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到以无水乙醇作为溶剂、稀土氯化镧作为溶质，配制成浓度为5-15％的稀土溶液中，随后置于不锈钢高压釜中封闭，在120℃下反应18h，再离心、干燥，得到金属粉；
步骤三，原料的称取：步骤一中改性ABS树脂65份、步骤二制备的金属粉30份、鳞片状云母片25份、纳米石墨烯9份、碳化火山玻璃8份、硅酸铝3份；
步骤四，混料的制备：将步骤三中的原料依次加入搅拌器中，反应温度为90℃，先以1500r/min的转速搅拌35min，然后再以350r/min的转速继续搅拌5h，搅拌结束，得到混料；
步骤五：外壳材料制备：将步骤四中的混料送入双螺杆挤出机中进行挤出，挤出温度为130℃，随后再冷却，得到本发明的外壳材料。
本实施例的层状次磷酸盐的制备方法为：将氯化铝、次磷酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，置于高压釜中，然后加入无水乙醇，随后再置于烘箱中处理3.5h，再抽滤，洗涤，然后再置于烘箱中干燥、研磨即为层状次磷酸盐。
本实施例的高压釜的条件为保持20MPa的压力进行搅拌30min，搅拌转速为400r/min。
本实施例的碳化火山玻璃的制备方法为将火山玻璃置于管式炉中，随后将管式炉加热，采用氮气和氧气气流下，进行升温，在退火，即可。
本实施例的升温、退火的具体条件为将温度先升至550℃，然后退火至400℃，保温40min，再冷却至室温，即可。
实施例3：
本实施例的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，改性ABS树脂的制备：将层状次磷酸盐加入到丙二醇溶液中，然后以150r/min的转速进行搅拌分散20min，随后向其中加入ABS树脂、硅烷偶联剂KH-560，搅拌转速升至260r/min，搅拌时间为40min，随后加入过氧化二叔丁基、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，继续搅拌20min，然后进行干燥，再研磨，即得改性ABS树脂；
步骤二，金属粉的制备：将Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到以无水乙醇作为溶剂、稀土氯化镧作为溶质，配制成浓度为10％的稀土溶液中，随后置于不锈钢高压釜中封闭，在115℃下反应15h，再离心、干燥，得到金属粉；
步骤三，原料的称取：步骤一中改性ABS树脂60份、步骤二制备的金属粉25份、鳞片状云母片20份、纳米石墨烯7份、碳化火山玻璃6份、硅酸铝2.5份；
步骤四，混料的制备：将步骤三中的原料依次加入搅拌器中，反应温度为85℃，先以1250r/min的转速搅拌30min，然后再以325r/min的转速继续搅拌3.5h，搅拌结束，得到混料；
步骤五：外壳材料制备：将步骤四中的混料送入双螺杆挤出机中进行挤出，挤出温度为125℃，随后再冷却，得到本发明的外壳材料。
本实施例的层状次磷酸盐的制备方法为：将氯化铝、次磷酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，置于高压釜中，然后加入无水乙醇，随后再置于烘箱中处理3.5h，再抽滤，洗涤，然后再置于烘箱中干燥、研磨即为层状次磷酸盐。
本实施例的高压釜的条件为保持15MPa的压力进行搅拌25min，搅拌转速为350r/min。
本实施例的碳化火山玻璃的制备方法为将火山玻璃置于管式炉中，随后将管式炉加热，采用氮气和氧气气流下，进行升温，在退火，即可。
本实施例的升温、退火的具体条件为将温度先升至525℃，然后退火至350℃，保温30min，再冷却至室温，即可。
对比例1.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是ABS树脂未改性处理。
对比例2.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加碳化火山玻璃。
对比例3.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是现有常规材料。
实施例1-3及对比例1-3性能测试结果如下
Figure BDA0002253936700000051
Figure BDA0002253936700000061
从实施例1-3及对比例1-3得出，本发明实施例3的环境应力开裂时间为28.9h，简支梁缺口冲击强度为16.4Kj/m2，而对比例3中简支梁缺口冲击强度为9.5Kj/m2，环境应力开裂时间为18.3h，本发明具有很强的耐冲击性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，改性ABS树脂的制备：将层状次磷酸盐加入到丙二醇溶液中，然后以100-200r/min的转速进行搅拌分散15-25min，随后向其中加入ABS树脂、硅烷偶联剂KH-560，搅拌转速升至255-275r/min，搅拌时间为35-45min，随后加入过氧化二叔丁基、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，继续搅拌15-25min，然后进行干燥，再研磨，即得改性ABS树脂；
步骤二，金属粉的制备：将Mg粉、Al粉按照重量比1:2进行混合，然后送入到以无水乙醇作为溶剂、稀土氯化镧作为溶质，配制成浓度为5-15％的稀土溶液中，随后置于不锈钢高压釜中封闭，在110-120℃下反应12-18h，再离心、干燥，得到金属粉；
步骤三，原料的称取：步骤一中改性ABS树脂55-65份、步骤二制备的金属粉20-30份、鳞片状云母片15-25份、纳米石墨烯5-9份、碳化火山玻璃4-8份、硅酸铝2-3份；
步骤四，混料的制备：将步骤三中的原料依次加入搅拌器中，反应温度为80-90℃，先以1000-1500r/min的转速搅拌25-35min，然后再以300-350r/min的转速继续搅拌2-5h，搅拌结束，得到混料；
步骤五：外壳材料制备：将步骤四中的混料送入双螺杆挤出机中进行挤出，挤出温度为120-130℃，随后再冷却，得到本发明的外壳材料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，所述层状次磷酸盐的制备方法为：将氯化铝、次磷酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，置于高压釜中，然后加入无水乙醇，随后再置于烘箱中处理3.5h，再抽滤，洗涤，然后再置于烘箱中干燥、研磨即为层状次磷酸盐。
3.根据权利要求2所述的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，所述高压釜的条件为保持10-20MPa的压力进行搅拌20-30min，搅拌转速为300-400r/min。
4.根据权利要求3所述的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，所述高压釜的条件为保持15MPa的压力进行搅拌25min，搅拌转速为350r/min。
5.根据权利要求1所述的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，所述碳化火山玻璃的制备方法为将火山玻璃置于管式炉中，随后将管式炉加热，采用氮气和氧气气流下，进行升温，在退火，即可。
6.根据权利要求1所述的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，所述升温、退火的具体条件为将温度先升至500-550℃，然后退火至300-400℃，保温20-40min，再冷却至室温，即可。
7.根据权利要求6所述的一种高性能电容器外壳材料的制备方法，其特征在于，所述升温、退火的具体条件为将温度先升至525℃，然后退火至350℃，保温30min，再冷却至室温，即可。
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