CN113088002A - 一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，所述材料包括以下重量百分比含量的原料组分：高分子树脂87～95重量份，ZIF‑8/石墨烯复合材料1～3重量份，导电碳材料3～9重量份，抗氧剂0.1～0.5重量份，润滑剂0.1～0.5重量份，所述高分子树脂是：ABS、PP。本发明还提供了一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒的制备方法。本发明使用的ZIF‑8/石墨烯材料通过简单一步合成法制备，ZIF‑8/石墨烯材料在塑料里面具有高分散性能，避免了单独石墨烯的团聚所导致的抗静电效果不足；另外，高分散性使得石墨烯为导电碳材料在塑料内提供更均匀的导电网络，ZIF‑8/石墨烯材料高比表面积可以吸附更多的润滑剂、抗氧剂，使得物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力、高分子树脂在螺杆里的热降解概率更低。

Description

一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，是一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒及其制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池产业是二十一世纪最有发展前途和应用前景的新型绿色能源体系，同时关系到国家可持续发展战略的实现。近年来，铅酸蓄电池技术不断发展，产品日臻成熟。起动电池结构逐步优化升级，免维护蓄电池广泛使用、仍然是军用、民用交通运输装备的重要电源装置，为我国成为世界主要汽车生产国起到重要支撑作用。阀控电池、胶体电池等作为备用电源、大型储备电源的核心部件，其生产已成为国民经济发展中重要的基础性产业。自加入WTO后，随着国家相关产业的拉动及国际电池生产厂商在华投资的增多，中国铅酸蓄电池产业发展较快，年增长速度超过30％以上。同时随着国际市场需求的不断增加，中国也成为了世界上最大的铅酸蓄电池出口国之一。在出口运输过程中，因运输周期长，铅酸蓄电池外壳表面吸附很多灰尘，影响外观，客户体验差，怎么在运输过程中，铅酸蓄电池外壳表面不吸附尘土成为了一大难题。据报道，在塑料造粒过程中加入永久抗静电剂可以有效解决铅酸蓄电池表面吸附尘土的现象，但需要加入大量的永久抗静电剂，而且效果欠佳，经研究加入抗静电剂和石墨烯复合材料效果比单纯加入抗静电剂好，但是石墨烯容易团聚，无法在塑料造粒过程中得到很好的分散。
发明内容
针对现有技术铅酸电池外壳塑料在长时间运输时吸附灰尘、抗静电剂效果欠佳、石墨烯在塑料内易团聚、难分散等不足，本发明提供了一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒。
上述发明目的是通过以下技术方案实现的：
一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，包括以下重量份的原料组分：
高分子树脂87～95，ZIF-8/石墨烯复合材料1～3，导电碳材料3～9，抗氧剂0.1～0.5，润滑剂0.1～0.5，所述高分子树脂为ABS、PP。
优选地，所述的ZIF-8/石墨烯复合材料通过以下步骤制备：
1)将六水合硝酸锌、2-甲基咪唑、氧化石墨烯、抗坏血酸倒入甲醇溶剂内，其中六水合硝酸锌、2-甲基咪唑、氧化石墨烯、抗坏血酸的质量比为10:20:3～5:1；
2)超声30-60min分钟，过滤，烘干，研磨，得到产物ZIF-8/石墨烯复合材料。
优选地，所述导电碳材料是导电炭黑、导电石墨、碳纳米管中的一种或几种。
优选地，所述的润滑剂是EBS、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。
优选地，所述的抗氧剂是168，1010，1076中的一种或几种。
本发明的第二个目的是提供一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒的制备方法，为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份配比称取各原料：
高分子树脂87～95，ZIF-8/石墨烯复合材料1～3，导电碳材料3～9，抗氧剂0.1～0.5，润滑剂0.1～0.5；
(2)将ZIF-8/石墨烯复合材料、导电碳材料、高分子树脂、抗氧剂、润滑剂加入高混锅内混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒。
所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，螺杆转速为400～600r/min。
所述的高混锅转速是100-500r/min。
本发明优点在于：
1.所采用的ZIF-8/石墨烯材料通过简单一步合成法制备，ZIF-8/石墨烯材料在塑料里面具有高分散性能，避免了单独石墨烯的团聚所导致的抗静电效果不足；所采用的润滑剂能降低物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力；所采用的抗氧剂能降低高分子树脂在螺杆里的热降解。
2.ZIF-8/石墨烯材料高分散性使得石墨烯为导电碳材料在塑料内提供更均匀的导电网络，ZIF-8/石墨烯材料高比表面积可以吸附更多的润滑剂、抗氧剂，使得物料之间及物料和加工设备表面的摩擦力、高分子树脂在螺杆里的热降解概率更低。
3.本发明在使用双螺杆挤出时，润滑剂与挤出工艺大大保证了原料的充分分散，保证了改性塑料各批次的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
实施例中所述PP、ABS均为铅酸电池外壳用塑料颗粒。
实施例1
将600g水合硝酸锌、1200g 2-甲基咪唑、180g氧化石墨烯、60g抗坏血酸倒入500ml甲醇溶剂内超声，超声30min分钟，过滤，随后将其放置80℃烘干箱内2h，用玛瑙研钵研磨，得到2kg ZIF-8/石墨烯复合材料。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将92kg PP、2kg ZIF-8/石墨烯复合材料、6kg导电炭黑、0.3kg 168、0.15kg 1010、0.3kg EBS投入高混锅，转速100r/min，混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～210℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段210℃，四段210℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，螺杆转速500r/min。
实施例2
将300g水合硝酸锌、600g 2-甲基咪唑、90g氧化石墨烯、30g抗坏血酸倒入500ml甲醇溶剂内超声，超声30min分钟，过滤，随后将其放置80℃烘干箱内2h，用玛瑙研钵研磨，得到1kg ZIF-8/石墨烯复合材料。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将90kgABS、1kg ZIF-8/石墨烯复合材料、6kg导电石墨、0.2kg 168、0.1kg 1076、0.5kg硬脂酸钙投入高混锅，转速500r/min，混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～210℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段210℃，四段210℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃，螺杆转速600r/min。
实施例3
将300g水合硝酸锌、600g 2-甲基咪唑、100g氧化石墨烯、30g抗坏血酸倒入500ml甲醇溶剂内超声，超声30min分钟，过滤，随后将其放置80℃烘干箱内2h，用玛瑙研钵研磨，得到1kg ZIF-8/石墨烯复合材料。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将90kgABS、1kg ZIF-8/石墨烯复合材料、9kg导电石墨/碳纳米管、0.3kg 168、0.1kg 1010、0.3kg硬脂酸锌投入高混锅，转速350r/min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段225℃，四段225℃，五段225℃，六段230℃，七段230℃，八段230℃，螺杆转速450r/min。
实施例4
将300g水合硝酸锌、600g 2-甲基咪唑、150g氧化石墨烯、30g抗坏血酸倒入500ml甲醇溶剂内超声，超声30min分钟，过滤，随后将其放置80℃烘干箱内2h，用玛瑙研钵研磨，得到1kg ZIF-8/石墨烯复合材料。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将87kgABS、1kg ZIF-8/石墨烯复合材料、9kg导电石墨/碳纳米管、0.1kg 1010、0.1kg硬脂酸锌投入高混锅，转速100r/min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段225℃，四段225℃，五段225℃，六段230℃，七段230℃，八段230℃，螺杆转速400r/min。
实施例5
将300g水合硝酸锌、600g 2-甲基咪唑、150g氧化石墨烯、30g抗坏血酸倒入500ml甲醇溶剂内超声，超声60min分钟，过滤，随后将其放置80℃烘干箱内2h，用玛瑙研钵研磨，得到1kg ZIF-8/石墨烯复合材料。
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将95kg PP、3kg ZIF-8/石墨烯复合材料、3kg导电石墨/碳纳米管、0.3kg 168、0.2kg 1010、0.5kg硬脂酸锌投入高混锅，转速500r/min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段225℃，四段225℃，五段225℃，六段230℃，七段230℃，八段230℃，螺杆转速400r/min。
对比例1
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将94kg PP、6kg导电炭黑、0.3kg 168、0.15kg 1010、0.3kg EBS投入高混锅，转速100r/min，混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～210℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段210℃，四段210℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃螺杆转速500r/min。
对比例2
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将91kg PP、6kg导电石墨、0.2kg 168、0.1kg 1076、0.5kg硬脂酸钙投入高混锅，转速500r/min，混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～210℃，挤出机包括八个温区，其中一段170～210℃，二段180℃，三段210℃，四段210℃，五段210℃，六段210℃，七段210℃，八段210℃螺杆转速600r/min。
对比例3
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将91kg PP、9kg导电石墨/碳纳米管、0.3kg 168、0.1kg 1010、0.3kg硬脂酸锌投入高混锅，转速350r/min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段225℃，四段225℃，五段225℃，六段230℃，七段230℃，八段230℃，螺杆转速450r/min。
对比例4
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将88kg PP、9kg导电石墨/碳纳米管、0.1kg 1010、0.1kg硬脂酸锌投入高混锅，转速100r/min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段225℃，四段225℃，五段225℃，六段230℃，七段230℃，八段230℃，螺杆转速400r/min。
对比例5
按以下重量百分比含量称取各原料组分：将98kg PP、3kg导电石墨/碳纳米管、0.3kg 168、0.2kg 1010、0.5kg硬脂酸锌投入高混锅，转速500r/min，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒,所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，挤出机包括八个温区，其中一段170℃，二段180℃，三段225℃，四段225℃，五段225℃，六段230℃，七段230℃，八段230℃，螺杆转速400r/min。
取本实施例1-5的产品与对比例1-5产品进行特性，数据如表一所示：
表一：抗静电塑料特性测定
表面电阻(Ω/sq) 暴露在空气中90天
对比例1 10<sup>8</sup> 表面有灰尘
实施例1 10<sup>6</sup> 表面无灰尘
对比例2 10<sup>8</sup> 表面有灰尘
实施例2 10<sup>6</sup> 表面无灰尘
对比例3 10<sup>8</sup> 表面有灰尘
实施例3 10<sup>6</sup> 表面无灰尘
对比例4 10<sup>8</sup> 表面有灰尘
实施例4 10<sup>6</sup> 表面无灰尘
对比例5 10<sup>8</sup> 表面有灰尘
实施例5 10<sup>6</sup> 表面无灰尘
通过以上数据可知，通过本发明制备出的永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒具有良好的抗静电效果，同时长时间暴露在空气中不易吸附灰尘。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，其特征在于，所述塑料颗粒包括以下重量份的原料组分：
高分子树脂87～95，ZIF-8/石墨烯复合材料1～3，导电碳材料3～9，抗氧剂0.1～0.5，润滑剂0.1～0.5，所述高分子树脂为ABS、PP。
2.根据权利要求1所述的一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，其特征在于，所述的ZIF-8/石墨烯复合材料通过以下步骤制备：
1)将六水合硝酸锌、2-甲基咪唑、氧化石墨烯、抗坏血酸倒入甲醇溶剂内，其中六水合硝酸锌、2-甲基咪唑、氧化石墨烯、抗坏血酸的质量比为10:20:3～5:1；
2)超声30-60min分钟，过滤，烘干，研磨，得到产物ZIF-8/石墨烯复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，其特征在于，所述的导电碳材料是导电炭黑、导电石墨、碳纳米管中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，其特征在于，所述的抗氧剂是168，1010，1076中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒，其特征在于，所述的润滑剂是EBS、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。
6.一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按重量份配比称取各原料：
高分子树脂87～95，ZIF-8/石墨烯复合材料1～3，导电碳材料3～9，抗氧剂0.1～0.5，润滑剂0.1～0.5；
(2)将ZIF-8/石墨烯复合材料、导电碳材料、高分子树脂、抗氧剂、润滑剂加入高混锅内混匀，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒。
7.根据权利要求6所述的一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～230℃，螺杆转速为400～600r/min。
8.根据权利要求7所述的一种永久抗静电铅酸电池外壳塑料颗粒的制备方法，其特征在于，所述的高混锅转速是100-500r/min。
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