CN113881202B - 一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液pbt材料及其制备方法、应用 - Google Patents

一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液pbt材料及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料及其制备方法、应用，包括质量百分数的如下组分：PBT树脂74％‑84％；增韧剂110％‑15％；增韧剂25％‑10％；成核剂0.2％‑1％；助剂0.5％‑1％；所述的助剂为抗氧剂和润滑剂，所述的增韧剂1为TPEE树脂，所述的增韧剂2为三元乙烯共聚物类增韧剂。本发明在不添加矿物或玻纤的情况下，通过TPEE树脂和三元乙烯共聚物类增韧剂同时对PBT树脂进行改进，能够使材料具有高韧性的同时具有低收缩率，而且能满足新能源汽车电池的电解液环境。

Description

一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料 及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料及其制备方法、应用。
背景技术
现在全球汽车技术呈现“低碳化、信息化、智能化”的发展趋势，新能源汽车成为主流产品是一个基本趋势，动力电池是产业链中游最重要的零部件，由于电池所处的苛刻环境，其中的塑胶部分对材料的韧性、尺寸稳定性以及耐化学性都有很高的要求。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶型线型饱和聚酯树脂，具有优异的力学性能，电气性能，耐化学腐蚀、易成型及低吸湿性能等，结晶速度快，可快速成型，在汽车制造、机械、电子电器、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。但是由于PBT分子结构的特殊性，存在缺口冲击强度低、韧性差，成型收缩率大等缺点，不能满足一些材料的特定需求。
中国专利CN112831160A公开了一种耐汽车动力电池电解液的热塑性聚酯复合材料及其制备和应用，该发明引入高含量的聚烯烃、聚乙烯丙烯酸离聚物或聚萘二甲酸乙二醇酯，材料的耐电解液性能优异，但材料的韧性和收缩率不佳。中国专利CN109762306A公开了一种高强度、高韧性、低收缩率PBT复合材料及其制备方法，该发明主要是通过引入质量比为3:5 的叶腊石和碳酸钙复配的改性填料，材料的韧性和强度都得到了提升，同时收缩率也大幅下降，但主要是通过添加矿物进行改性的。
对于纯PBT树脂进行增韧改性，在不添加矿物或玻纤的情况下，一般有两种方法：1、添加增韧剂；2、和其他树脂合金化。当只是普通的添加大量聚烯烃接枝物类增韧剂，材料的收缩率不会发生很大变化，材料的耐电解液性能也会下降；当和其他树脂合金化，如和PC合金化，材料的耐电解液性能会急剧下降，同时材料的加工性能也会下降。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料，可在不添加矿物或玻纤的情况下，通过TPEE树脂和三元乙烯共聚物类增韧剂同时对PBT树脂进行改进，能够使材料具有高韧性的同时具有低收缩率，而且能满足新能源汽车电池的电解液环境。
本发明另一目的在于提供上述用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料的制备方法。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料，包括质量百分数的如下组分：
所述的助剂为抗氧剂和润滑剂，所述的增韧剂1为TPEE树脂，所述的增韧剂2为三元乙烯共聚物类增韧剂。
作为优选，所述PBT树脂粘度为0.8-1.0dl/g。
作为优选，所述的增韧剂1的邵氏硬度D范围为35-65。
作为优选，所述的增韧剂2为PTW或A8900。
作为优选，所述的成核剂为NAV101或Surlyn 8920。
作为优选，所述的助剂是抗氧剂和润滑剂的混合物。进一步优选地，所述的助剂是质量比1：1：1的抗氧剂1010、抗氧剂168和OP蜡的混合物。
一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料的制备方法，包括以下步骤：将PBT树脂、增韧剂1、增韧剂2、成核剂、助剂按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出即可；挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
本发明还提供了所述PBT材料的应用。
所述高韧性低收缩耐电解液PBT材料在新能源汽车电池中的应用。
有益效果：
本发明通过添加增韧剂1和增韧剂2的复配增韧体系，TPEE中含有PBT基团，因而与PBT 树脂相容性好，提高最终的耐化学性；三元乙烯共聚物类增韧剂本身耐冲击性能优异，最重要的是单体甲基丙烯酸缩水甘油酯可以与PBT树脂和TPEE增韧剂的端基反应，使三种物质相互紧密结合，材料的相容性得到进一步的提高；当两种增韧剂同时使用时，起到协同增韧使得材料的韧性得到大幅提升，收缩率下降，耐化学性能保持率高，同时力学性能下降幅度变小。另外，在加入成核剂后，PBT树脂的结晶更为完善，注塑后的制件尺寸稳定性更好，可以满足新能源汽车电池材料的需求。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
按照下表的质量比例称取各组分，制备用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT 材料。
实施例1
将83.8％PBT树脂1100-211M、10％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)5526、5％增韧剂PTW、0.6％成核剂NAV101、0.2％抗氧剂1010、0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
实施例2
将78.8％PBT树脂1100-211M、10％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)5526、10％增韧剂PTW、 0.6％成核剂Surlyn 8920、0.2％抗氧剂1010、0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
实施例3
将82.1％PBT树脂1100-211M、12％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)5526、5％增韧剂AX8900、 0.3％成核剂NAV101、0.2％抗氧剂1010、0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区 250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
实施例4
将74.1％PBT树脂1100-211M、15％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)5526、10％增韧剂PTW、 0.3％成核剂NAV101、0.2％抗氧剂1010、0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区 250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
实施例5
将74.1％PBT树脂1100-211M、15％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)5526、10％增韧剂AX8900、 0.3％成核剂Surlyn 8920、0.2％抗氧剂1010、0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
对比例1
对比例为纯PBT树脂1100-211M原料，未经过挤出机造粒。
对比例2
将87.1％PBT树脂1100-211M、12％的热塑性聚酯弹性体(TPEE)5526、0.3％成核剂NAV101、 0.2％抗氧剂1010、0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为 400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
对比例3
将94.1％PBT树脂1100-211M、5％增韧剂AX8900、0.3％成核剂NAV101、0.2％抗氧剂1010、 0.2％抗氧剂168、0.2％润滑剂OP蜡按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出造粒。挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区 230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
测试各产品的性能：密度的测试标准是ISO1183；拉伸强度的测试标准是ISO527；弯曲强度和弯曲模量的测试标准是ISO178；悬臂梁缺口冲击强度的测试标准是ISO180；收缩率的测试标准是ISO294；主机厂对电解液浸泡增重的要求是<4％。
表1：实施例和对比例的试验结果对比
通过上述的实施例可知，添加增韧剂1和增韧剂2复配体系后，材料相比于纯PBT树脂，冲击提升较大，收缩率也会下降，耐电解液性能符合产品要求，综合实施例实验数据，实施例3中加入12％TPEE树脂和5％增韧剂AX8900，且0.3％成核剂NAV101时，材料的整体物性和成本更加平衡。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料，其特征在于：包括质量百分数的如下组分：
所述的助剂为质量比1：1：1的抗氧剂1010、抗氧剂168和OP蜡的混合物，所述的增韧剂1为TPEE树脂，所述的增韧剂2为AX8900，所述的成核剂为NAV101。
2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料，其特征在于：所述PBT树脂粘度为0.8-1.0dl/g。
3.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料，其特征在于：所述的增韧剂1的邵氏硬度范围为35-65。
4.基于权利要求1所述的用于新能源汽车电池的高韧性低收缩耐电解液PBT材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将PBT树脂、增韧剂1、增韧剂2、成核剂、助剂按比例加入高速搅拌机里，混合均匀后，经双螺杆挤出机喂料系统送入螺杆，挤出即可；挤出机的工艺参数如下：螺杆转速为400-600r/min，各区温度为：一区100℃，二区230℃，三区240℃，四区250℃，五区240℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区240℃，机头温度245℃。
5.权利要求1-3任一项所述的高韧性低收缩耐电解液PBT材料在新能源汽车电池中的应用。
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