CN112759839A

CN112759839A - Agm蓄电池用复合材料及其应用

Info

Publication number: CN112759839A
Application number: CN202110086363.1A
Authority: CN
Inventors: 张伟; 刘毅; 付高峰; 何亦仁
Original assignee: Zhejiang Kerida Plastic Co ltd
Current assignee: Zhejiang Kerida Plastic Co ltd
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种AGM蓄电池用复合材料，以质量分数计由如下成分组成：PP/EPDM复合材料87.05％‑93.1％，润滑剂0.5％‑2.5％，活化剂0.05％‑0.15％，填料6％‑9％，抗氧剂2640.1％‑0.4％，抗氧剂7030.05％‑0.3％，紫外线吸收剂0.05％‑0.3％，脱模剂0.15％‑0.3％。本发明的复合材料制备出的制品用于AGM蓄电池时，不仅能降低AGM蓄电池透气率，大大降低水蒸气及氧气溢出损失，还能提高蓄电池密闭阀的开阀压力，减少氧气损失，也能增加密度提高隔热性能，减少热蒸汽的量。

Description

AGM蓄电池用复合材料及其应用

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种复合材料，特别涉及一种AGM蓄电池用复合材料及其应用。

背景技术

现有技术中，AGM蓄电池槽体或盖体一般采用PP(聚丙烯)塑料制成，PP具有优异的耐冲击性能、耐热性能，但是其水蒸气及氧气保持性能差，如此会加快蓄电池失水速度。当AGM蓄电池安装在前舱时，由于前舱温度较高，最高达90℃，蓄电池盖体、槽体隔热性能差时，电池内部会产生大量酸蒸汽，通过槽体或盖体透气损失掉，失水以后相当于提高了硫酸的浓度，由于蓄电池的硫酸浓度提高了，所以硫酸盐化也相对严重，硫酸浓度高的硫酸盐化明显，这样更加降低了负极板氧循环的能力。

此外，AGM蓄电池的安全阀开阀压力设置过低时，容易排气，同时导致内部的氧压低，降低了氧循环能力，增加了析气量，使内部压力增大，一部分氧来不及复合就冲出安全阀外逸，是造成充电产生的氧逸出的重要原因，也会导致电池水分损失。

基于此，申请人为了解决AGM蓄电池失水报废的缺陷，提供了一种PP改性复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AGM蓄电池用复合材料，以解决上述问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面，提供了一种AGM蓄电池用复合材料，以质量分数计由PP/EPDM复合材料87.05％-93.1％，润滑剂0.5％-2.5％，活化剂0.05％-0.15％，填料6％-9％，抗氧剂264 0.1％-0.4％，抗氧剂703 0.05％-0.3％，紫外线吸收剂0.05％-0.3％，脱模剂0.15％-0.3％。

在一些实施方式中，AGM蓄电池用复合材料，以质量分数计由如下成分组成：PP/EPDM复合材料89.02％，润滑剂2％，活化剂0.08％，填料8％，抗氧剂264 0.30％，抗氧剂7030.20％，紫外线吸收剂0.20％，脱模剂0.20％。

在一些实施方式中，PP/EPDM复合材料由质量分数为92％-94％的聚丙烯和质量分数为6％-8％的三元乙丙橡胶组成，直接从市场上购买获得，或者购买PP原料母粒、EPDM原料母粒后按相应配比混合得到。

EPDM(三元乙丙橡胶)是增韧改性的一种原料，与PP结构相似，两者相容性较好，改性后的PP冲击强度提高的幅度最大，将PP与EPDM等弹性体进行共混，利用机械力使弹性体分散于PP基体中，可以使PP韧性获得极大改善，提高强度提高电池密闭阀的开阀压力，减少氧气损失。

在一些实施方式中，润滑剂为氯化石蜡或邻苯二甲酸二辛酯；加入润滑剂如氯化石蜡用于提高聚丙烯(PP)结晶度，使其表面更加光滑，增加PP密度，空隙减少且更加均匀，由此降低复合材料制品的透气率，大大降低水蒸气及氧气溢出损失。

在一些实施方式中，活化剂为氧化镁或云母粉；其中，活化剂为氧化镁，平均粒度15-18nm，比表面积为90-93m²/g，堆积密度为0.04-0.05g/cm³。超微细氧化镁由于具有高度的分散性、强吸附性、表面化学活性高等优点，起着填充剂和补强剂的作用；其能改善复合材料的结晶状态，提高耐热性，改变PP对O₂\CO₂和水蒸气的透过性，提高复合材料的气密性。

在一些实施方式中，填料为碳酸钙、滑石粉或硅灰石，目数为2500-2800目。填料如碳酸钙起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大作用；复合材料的硬度随碳酸钙配入量逐渐增大，粒子细的碳酸钙，硬度的增长率大；在复合材料中添加碳酸钙，使得其耐热性能得到提高；在填充比≤20％时，耐热温度提高8～130℃；添加量高会影响蓄电池槽体、盖体热封性能，增加密度提高隔热性能，减少热蒸汽的量。

在一些实施方式中，脱模剂为二甲基硅油、硅脂或聚乙二醇。

在一些实施方式中，抗氧剂选用受阻酚类抗氧剂与受阻胺类光稳定剂，比如抗氧剂264、抗氧剂703；其中，抗氧剂264主要成分为2、6-二叔丁基对甲酚，抗氧剂703主要成分为2,6-二叔丁基-4-二甲氨甲基苯酚；本申请采用不同抗氧剂复配，这是因为不同抗氧剂的作用机理各异，复配使用可防止热分解或光解产生自由基，复配得当可增强抗氧效果；若只采用一种抗氧剂，抗氧效果不好。

在一些实施方式中，紫外线吸收剂要选择能吸收270～380nm波长的紫外线的吸收剂，可选紫外线吸收剂UV-326或紫外线吸收剂UV-P；其中，UV-326主要成分为2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑，是一种苯并三唑类光稳定剂，分子式为分子式C₁₇H₁₈N₃OCl，CAS号3896-11-5；UV-P主要成分为2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑，CAS号2440-22-4。

在光和热的作用下，PP制品因紫外线的作用产生自动氧化反应，导致聚合物的降解而劣化，经试验，纯PP制品在室内避光放置4个月就会严重降解；由此，加入紫外线吸收剂，可选择性地吸收紫外线，使之变成无害的能量消耗掉。同时，紫外线吸收剂作为辅助抗氧剂，与主抗氧剂合理配合，将会发挥良好的协同效果，按1:(2-3)复配而成，紫外线吸收剂同时防止老化。

根据本发明的另一个目的，提供了上述AGM蓄电池用复合材料在制备AGM蓄电池槽体、盖体或密闭阀阀体(不含阀芯)方面的用途。

本发明复合材料制备出的制品用于AGM蓄电池时，不仅能降低蓄电池的透气率，大大降低水蒸气及氧气溢出损失；还能提高蓄电池密闭阀的开阀压力，减少氧气损失；也能增加复合材料制品密度提高隔热性能，减少热蒸汽的量。

上述复合材料制备AGM蓄电池槽体、盖体或密闭阀阀体(不含阀芯)时，按现有制备技术制备得到，比如可以采取如下的制备方法：

(1)按各组分重量配比称取原料；

(2)将称量好的各组分原料一起加入高速混合机中高速搅拌至均匀，每次搅拌20-25分钟，共搅拌3-5次，得到混合料；

(3)混合后的混合料放入储料仓，经输送机送至各注塑机台直接注塑得到AGM蓄电池槽体、盖体或密闭阀阀体(不含阀芯)；

注塑时，检查注塑机供电、供水、油路，确保正常后进行参数设置，其中：

注塑机温度设置：模具热流道(YU DO)生产温度范围220°±10°；思纳克热生产温度范围260°±15°；熔胶筒温度生产温度范围220°±15°；

注塑机时间设置：射胶时间约9s、保压时间约15s、储料冷却时间为40±2s；总周期71±2s；

压力和速度设置：射胶105±10MPa，70±10％；保压55±10MPa，40±10％；熔胶130±10MPa，45±10％；射退45±10MPa，10±5％；

模具水路对产品尺寸及功能测试影响较大，在连接水路时，需正确连接并确认水路是否接通；

以上设置完毕，检查自动上料系统，确认上料系统正常，原料进入料斗后进行蓄电池槽体、盖体或密闭阀阀体生产。

附图说明

图1为气密性测试用模拟蓄电池槽体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。若无特殊说明，以下化学试剂均为市购。

实施例1

一种AGM蓄电池盖体，通过如下方法制备得到：

(1)以质量份计，备好如下原料：TPC 89.02％，氯化石蜡2％，氧化镁0.08％，碳酸钙8％，抗氧剂264 0.30％，抗氧剂703 0.20％，紫外线吸收剂UV-326 0.20％，二甲基硅油0.20％；

(2)将称量好的各组分原料一起加入高速混合机中高速搅拌至均匀，每次搅拌20分钟，共搅拌5次，得到混合料；

(3)混合后的混合料放入储料仓，经输送机送至各注塑机按照现有生产方法直接注塑成AGM蓄电池盖体。

当制备AGM蓄电池槽体或密闭阀阀体(不含阀芯)时，也可按照上述工艺参数、生产流水线进行生产，只是在注塑阶段将模具换成对应制品的模具。

下面，通过试验来说明实施例1制备得到的产品的性能，将纯PP材料、传统配方PP材料(PP+质量分数8％的碳酸钙)作为对比例。

试验一

首先，利用纯PP材料、传统配方PP材料以及实施例1的复合材料，分别模拟蓄电池槽尺寸制作尺寸为长360mm、宽180mm、高180mm的六格槽体，厚度2mm；同时按实施例1的方法制作盖体，将盖体热封。试验以上3种材料制作槽体、盖体，将槽体、盖体如蓄电池一样热封，确保热封面粘合良好。

连接压力测试装置，注入压缩空气，通过机械手动调压阀调至30KPa，关闭气阀，密封静置24h后检验压力，先试验1,3,5格(2,4,6格不连接气源，在开的状态)，再试验2,4,6格(同样，1,3,5格不连接气源，在开的状态)，压力检测结果如表1所示。

表1压力测试结果记录

试验组	初充入压缩空气压力	密封24h检测压力
			纯PP材料	30KPa	28.7KPa
PP+碳酸钙(8％传统配方)	30KPa	28.2KPa
			实施例1的配方	30KPa	29.8KPa

从表1数据可得到，纯PP材料制成的模拟蓄电池压力减少量为4.33％，传统配方材料的为6.00％，而实施例1的复合材料的为0.67％，相对于纯PP材料、传统配方材料，压力减少量分别减少了84.52％、88.83％，显示实施例1的复合材料制成的模拟蓄电池槽体使得蓄电池槽失压小，槽体复合材料的结构致密，蓄电池工作时20KPa左右(国标)的气体压力通过槽体逸出的气体就少，确保了酸雾、氢气和氧气损失，蓄电池失水性能好、寿命长。

试验二

使用以上试验组的材料分别制作3个槽体，将3个槽体的每个单格注入1000g纯水，热封槽体、盖体后置于95±2℃的高温箱中，恒温720h，高温箱设有排风孔，利于气体外排。试验结束后称量重量，计算失水量记录于表2。

表2失水量结果记录

试验组	加入纯水重量(g)	恒温720h后重量(g)
			纯PP材料	6000	5990
PP+碳酸钙(8％传统配方)	6000	5996
			实施例1的配方	6000	5999

从表2数据可得到，纯PP材料制成的槽体失水量为1.67‰，传统配方材料制成的槽体失水量为0.67‰，而实施例1的复合材料制成的槽体失水量为0.17‰，相对于纯PP材料、传统配方材料，失水量分别减少了89.82％、74.62％，显示实施例1的复合材料制成的槽体、盖体能大大降低水蒸气的损失，降低透气率。

试验三

使用以上试验组的材料分别制作3个槽体、盖体以及密闭阀阀体(使用现有阀芯)形成蓄电池壳体，将3个槽体的每个单格充入35KPa压缩空气，测量长度方向最大外形尺寸，将结果记录于表3。

表3长度方向最大外形尺寸结果记录

同一气压下电池槽体变形小，可提高密闭蓄电池的开阀压力，例如：可从目前的16-18KPa，提高到25-30KPa，蓄电池内的硫酸雾、水蒸汽、氢气和氧气不会过早溢出损失，以上损失均会损失蓄电池水含量；

从表3数据可得到，纯PP材料制成的槽体长度方向变形率为6.94％，传统配方材料的为4.44％，而实施例1的复合材料的为0.56％，相对于纯PP材料、传统配方材料，变形率分别减少了91.93％、87.39％，显示，实施例1的复合材料制成品提高密闭蓄电池的开阀压力。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明创造的保护范围。

Claims

1.AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，以质量分数计由如下成分组成：PP/EPDM复合材料87.05％-93.1％，润滑剂0.5％-2.5％，活化剂0.05％-0.15％，填料6％-9％，抗氧剂2640.1％-0.4％，抗氧剂7030.05％-0.3％，紫外线吸收剂0.05％-0.3％，脱模剂0.15％-0.3％。

2.根据权利要求1所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，以质量分数计由如下成分组成：PP/EPDM复合材料89.02％，润滑剂2％，活化剂0.08％，填料8％，抗氧剂2640.30％，抗氧剂7030.20％，紫外线吸收剂0.20％，脱模剂0.20％。

3.根据权利要求1或2所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，所述PP/EPDM复合材料由质量分数为92％-94％的聚丙烯和质量分数为6％-8％的三元乙丙橡胶组成。

4.根据权利要求3所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，所述润滑剂为氯化石蜡或邻苯二甲酸二辛酯。

5.根据权利要求3所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，所述活化剂为氧化镁或云母粉。

6.根据权利要求5所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，所述活化剂为氧化镁平均粒度为15-18nm，比表面积为90-93m²/g，堆积密度为0.04-0.05g/cm³。

7.根据权利要求3所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，所述填料为碳酸钙、滑石粉或硅灰石，目数为2500-2800目。

8.根据权利要求3所述的AGM蓄电池用复合材料，其特征在于，所述脱模剂为二甲基硅油、硅脂或聚乙二醇。

9.权利要求1-3任一项所述的AGM蓄电池用复合材料在制备AGM蓄电池槽体、盖体或密闭阀阀体方面的用途。