CN114874618B - 一种电池密封圈用尼龙材料及其制备方法及电池密封圈 - Google Patents

Abstract

本申请涉及尼龙材料的领域，具体公开了一种电池密封圈用尼龙材料，包括以下质量份数的原料：PA612 110‑135份；硬脂酸15‑24份；聚乙烯亚胺21‑36份；抗氧化剂4‑9份；填料7‑13份；聚乙烯亚胺的相对分子量为5000‑10000。本申请还公开一种电池密封圈用尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将PA612、硬脂酸以及聚乙烯亚胺混合均匀，得到预混合料；S2：往预混合料中加入抗氧化剂和填料，混合均匀，得到混合料；S3：将混合料升温至278‑285℃进行预热；S4：将预热后的原料经过双螺杆挤出，再经过冷却、切粒，得到电池密封圈用尼龙材料。本申请具有降低尼龙材料的吸水率的效果。

Description

一种电池密封圈用尼龙材料及其制备方法及电池密封圈

技术领域

本申请涉及尼龙材料的领域，更具体地说，它涉及一种电池密封圈用尼龙材料及其制备方法及电池密封圈。

背景技术

尼龙，又称锦纶、聚酰胺纤维，是工程塑料中最大最重要的品种，由于尼龙具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性，固广泛应用于各个领域中。

在电池密封圈领域中，一般会采用尼龙作为电池密封圈材料，由于电池密封圈的结构复杂，壁厚小，又要求有一定的高低温韧性、强度以及低吸水率，所以对其生产材料的性能指标的要求很高。

然而，由于尼龙分子中的酰胺基团是亲水基团，使得尼龙材料具有很强的亲水性，尼龙吸水后，使得电池密封圈的机械性能受到影响，从而降低尼龙材料的安全性能。因此，仍有改进的空间。

发明内容

为了降低尼龙材料的吸水率，本申请提供一种电池密封圈用尼龙材料及其制备方法及电池密封圈。

第一方面，本申请提供一种电池密封圈用尼龙材料，采用如下的技术方案：

一种电池密封圈用尼龙材料，包括以下质量份数的原料：

PA612 110-135份；

硬脂酸15-24份；

聚乙烯亚胺21-36份；

抗氧化剂4-9份；

填料7-13份；

所述聚乙烯亚胺的相对分子量为5000-10000。

通过采用上述技术方案，PA612又称聚酰胺612或尼龙612，成分为聚十二烷二酰己二胺，由于PA612除具有一般PA特点外，还具有相对宽度小，更低的吸水率和密度，尺寸稳定性好的优点，有较高的拉伸强度、冲击强度以及透明度，因此，采用PA612作为电池密封圈的主体材料。

研发人员在研发过程中意外发现，通过加入特定的相对分子量的聚乙烯亚胺与PA612配合，可以显著降低尼龙材料的吸水率，以此使得电池密封圈的机械强度不容易受到影响，但是尼龙材料的流动性降低，影响注塑的成型，以此延长了生产时间。于是，研发人员经过大量的实验探究发现，通过加入硬脂酸与聚乙烯亚胺以及PA612互相协同配合，不仅解决了聚乙烯亚胺与PA612配合后对尼龙材料的流动性的影响，还进一步降低了尼龙材料的吸水率，由此使得尼龙材料的注塑成型不容易受到影响，进而使得尼龙的使用范围不容易受到限制。

优选的，所述电池密封圈用尼龙材料，包括以下质量份数的原料：

PA612 122-130份；

硬脂酸18-21份；

聚乙烯亚胺26-30份；

抗氧化剂5-7份；

填料8-11份；

所述聚乙烯亚胺的相对分子量为7000-8000。

通过采用上述技术方案，尼龙材料的各原料采用上述比例互相配合，有利于提高尼龙材料的机械强度，并且，还使得尼龙材料的吸水率进一步降低，以此使得尼龙材料具有更好的性能。

优选的，所述填料为纳米蒙脱土、纳米碳酸钙以及纳米二氧化硅中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，采用加入上述纳米级的填料，不仅能够降低尼龙材料的吸水速度，在很大程度上还能够改善尼龙材料的吸水率，使得尼龙材料的力学性能得到改善。

优选的，所述填料由纳米蒙脱土和纳米碳酸钙以质量比为1.2:3混合而成。

通过采用上述技术方案，采用特定比例的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙互相配合，有利于进一步降低尼龙材料的吸水率，使得尼龙材料具有较好的性能。

优选的，所述抗氧化剂为N-苯基-α-萘胺、抗氧剂168以及抗氧剂1010中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，采用上述物质中的一种或多种作为抗氧化剂，有利于提高尼龙材料的高温稳定性，并且，使得尼龙材料不容易出现黄变的现象，进而使得尼龙材料的性能不容易受到影响。

第二方面，本申请提供一种电池密封圈用尼龙材料的制备方法，采用如下的技术方案：

一种电池密封圈用尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按配方将PA612、硬脂酸以及聚乙烯亚胺混合均匀，得到预混合料；

S2：往预混合料中加入抗氧化剂和填料，混合均匀，得到混合料；

S3：将混合料倒入进料斗中，升温至278-285℃进行预热；

S4：将步骤S3预热后的原料经过双螺杆从机头挤出，再经过冷却、切粒，即制备得到电池密封圈用尼龙材料。

通过采用上述技术方案，采用上述方法制备得到的尼龙材料，具有较高的机械强度以及较低的吸水率，使得电池密封圈的性能得到很大的提升。

优选的，所述S2中还加入有以下质量份数的原料：

聚丙烯15-26份；

氧化镧11-18份。

通过采用上述技术方案，在制备电池密封圈用尼龙材料的过程中，发现填料与体系的相容性较差，使得制备得到的尼龙材料容易出现裂纹，以此使得电池密封圈的机械强度受到影响，于是经过实验探究，发现通过加入聚丙烯和氧化镧互相配合，不仅解决了填料与体系的相容性，使得电池密封圈的机械强度提高，还使得尼龙材料的耐磨性能提高，进而使得制备得到的电池密封圈的使用寿命延长，能够更好地满足电池密封圈的使用要求。

优选的，所述聚丙烯和氧化镧的质量比为(1.2-1.3)：1。

通过采用上述技术方案，聚丙烯和氧化镧采用特定比例配合，有利于进一步提高尼龙材料的耐磨性能，由此使得电池密封圈具有较好的性能。

第三方面，本申请提供一种电池密封圈，采用如下的技术方案：

一种由上述的制备方法制得的电池密封圈用尼龙材料经过注塑成型后得到。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用硬脂酸与聚乙烯亚胺以及PA612协同配合，不仅解决了聚乙烯亚胺与PA612配合后对尼龙材料的流动性的影响，还进一步降低了尼龙材料的吸水率，由此使得尼龙材料的注塑成型不容易受到影响，进而使得尼龙的使用范围不容易受到限制。

2.通过采用聚丙烯和氧化镧互相配合，不仅解决了填料与体系的相容性，还使得尼龙材料的耐磨性能提高，进而使得制备得到的电池密封圈的使用寿命延长。

3.通过采用特定比例的纳米蒙脱土和纳米碳酸钙互相配合，有利于进一步降低尼龙材料的吸水率，使得尼龙材料具有较好的性能。

4.本申请的电池密封圈的性能优异，具有较好的经济价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本实施例公开一种电池密封圈用尼龙材料，包括以下原料：

PA612；硬脂酸；聚乙烯亚胺；抗氧化剂；填料。

PA612来自东莞市茂科塑胶原料有限公司出售的货号为151L-NC010。

聚乙烯亚胺来自上海尤恩化工。

本实施例还公开一种电池密封圈用尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按配方(具体用量见表1)将PA612、硬脂酸以及聚乙烯亚胺加入搅拌机中，以180r/min的转速混合均匀，得到预混合料；

S2：往预混合料中加入抗氧化剂和填料(具体用量见表1)，以150r/min的转速混合均匀，得到混合料；

S3：将混合料倒入进料斗中，升温至278℃进行预热；

S4：将步骤S3预热后的原料经过双螺杆从机头挤出，再经过冷却、切粒，即制备得到电池密封圈用尼龙材料。

本实施例还公开一种电池密封圈，具有步骤如下：将制备得到的电池密封圈用尼龙材料经过模具注塑，得到电池密封圈。

实施例2

与实施例1的区别在于：

S3：将混合料倒入进料斗中，升温至285℃进行预热。

实施例3

与实施例1的区别在于：各原料的用量不同。

实施例4

与实施例1的区别在于：各原料的用量不同。

实施例1-4中各原料的用量均见表1，用量的单位均为kg。

表1

实施例5

与实施例4的区别在于：预先将15kg的聚丙烯和11kg的氧化镧混合均匀，再加入S2中与其他原料混合均匀。

实施例6

与实施例4的区别在于：预先将26kg的聚丙烯和18kg的氧化镧混合均匀，再加入S2中与其他原料混合均匀。

实施例7

与实施例6的区别在于：以等量的聚丙烯替代氧化镧。

实施例8

与实施例6的区别在于：以等量的氧化镧替代聚丙烯。

实施例9

与实施例6的区别在于：聚丙烯和氧化镧的质量比为1.2：1。

实施例10

与实施例6的区别在于：聚丙烯和氧化镧的质量比为1：2。

实施例11

与实施例4的区别在于：预先将26kg的聚丙烯和18kg的氧化镧混合均匀，再加入S2中与其他原料混合均匀；聚丙烯和氧化镧的质量比为1.3：1；填料由纳米蒙脱土和纳米碳酸钙以质量比为1.2:3混合而成。

对比例1：

与实施例4的区别在于：S1中不加入硬脂酸。

对比例2：

与实施例4的区别在于：S1中不加入聚乙烯亚胺。

对比例3：

与实施例4的区别在于：S1中不加入硬脂酸和聚乙烯亚胺。

对比例4：

与实施例4的区别在于：聚乙烯亚胺的相对分子量为3500。

对比例5：

与实施例4的区别在于：聚乙烯亚胺的相对分子量为12000。

对比例6：

与实施例4的区别在于：一种电池密封圈用尼龙材料，包括以下质量的原料：PA61285kg；硬脂酸10kg；聚乙烯亚胺49kg；抗氧化剂2kg；填料18kg。

实验1

本实验采用ASTMD570-2005《塑料吸水性试验方法》，在23℃的条件下浸泡24h，分别检测上述制备得到的电池密封圈的吸水率(％)，吸水率越低，说明电池密封圈的防水性能越好。

实验2

本实验根据ASTM-D638《塑料拉伸性能的标准试验方法》，分别检测上述制备得到的电池密封圈的拉伸强度(MPa)，拉伸强度越大，说明电池密封圈的机械强度越好。

实验3

本实验采用ASTMD638-2003《塑料拉伸性能标准测试方法》，分别检测上述制备得到的电池密封圈的断裂伸长率(％)，断裂伸长率越大，说明电池密封圈的柔韧性越好。

实验4

本实验根据GB/T3960《滑动摩擦磨损试验方法》，分别检测上述制备得到的电池密封圈的摩擦系数，摩擦系数越小，说明电池密封圈的耐磨性能越好。

以上实验数据均见表2。

表2

根据表2中对比例1-5的数据分别与实施例4对比可得，对比例3中没有加入硬脂酸和聚乙烯亚胺，电池密封圈的吸水率为3.4％，拉伸强度为147.9MPa；对比例1中没有加入硬脂酸，电池密封圈的吸水率为2.1％，拉伸强度为157.5MPa，对比例1相比与对比例3而言，吸水率降低了1.3％，拉伸强度提高了9.6MPa，说明PA612与聚乙烯亚胺互相配合，不仅有利于降低电池密封圈的吸水率，还有利于提高电池密封圈的机械强度。这是因为聚乙烯亚胺中含有极性基团(氨基)和疏水基(乙烯基)结构，氨基能够与PA612中的酰胺基团连接在一起并形成共价键，使得电池密封圈的机械强度增强，并且，由于乙烯基具有疏水性，使得PA612的吸水率降低。

同时，对比例2中没有加入聚乙烯亚胺，电池密封圈的吸水率为3.2％，拉伸强度为147.3MPa，对比例2与对比例3中的吸水率基本接近，说明单独采用PA612与硬脂酸配合，不具有降低电池密封圈的吸水率的效果。

对比例4中聚乙烯亚胺的相对分子量为3500，电池密封圈的吸水率为3.5％，对比例5中聚乙烯亚胺的相对分子量为12000，电池密封圈的吸水率为3.7％，对比例4-5中吸水率基本接近，而实施例4中聚乙烯亚胺的相对分子量为8000(在本申请的范围内)，吸水率从3.5％降低至1.1％，说明聚乙烯亚胺并不是采用任意的相对分子量都能够达到上述效果。

并且，实施例4中同时采用特定的相对分子量的聚乙烯亚胺、PA612以及硬脂酸互相配合，电池密封圈的吸水率为1.1％，拉伸强度为166.2MPa，断裂伸长率为56％，相比于对比例1，吸水率降低了1％，拉伸强度提高了8.7MPa，断裂伸长率提高了23％，说明同时采用特定的相对分子量的聚乙烯亚胺、PA612以及硬脂酸互相配合，不仅有利于进一步降低电池密封圈的吸水率，还有利于提高电池密封圈的机械强度以及断裂伸长率，使得电池密封圈具有较好的性能，能够满足电池密封圈的使用要求。

根据表2中实施例5-8的数据分别与实施例4对比可得，实施例7在实施例4的基础上单独加入了聚丙烯，实施例8在实施例4的基础上单独加入了氧化镧，实施例7-8中电池密封圈的拉伸强度基本接近，摩擦系数也基本接近；然而，实施例5-6中在实施例4的基础上同时加入了聚丙烯和氧化镧，电池密封圈的拉伸强度从166.2MPa升高至174MPa左右，摩擦系数从0.42降低至0.25左右，说明同时加入聚丙烯和氧化镧互相配合，不仅有利于提高电池密封圈的机械强度，还使得电池密封圈的耐磨性能增强，以此有助于延长电池密封圈的使用寿命，缺少聚丙烯或氧化镧均不具有上述效果。

根据表2中实施例9-10的数据分别与实施例6对比可得，实施例9中聚丙烯和氧化镧的质量比为1.2:1，电池密封圈的摩擦系数为0.18，实施例10中聚丙烯和氧化镧的质量比为2:1，电池密封圈的摩擦系数为0.25，实施例6中电池密封圈的摩擦系数为0.24，实施例9相比于实施例6，摩擦系数降低了0.6，实施例10与实施例6的摩擦系数基本接近，说明聚丙烯和氧化镧采用特定比例配合，有利于进一步提高电池密封圈的耐磨性能，以此使得电池密封圈不容易受到磨损。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池密封圈用尼龙材料，其特征在于：包括以下质量份数的原料：

PA612 110-135份；

硬脂酸15-24份；

聚乙烯亚胺21-36份；

抗氧化剂4-9份；

填料7-13份；

所述聚乙烯亚胺的相对分子量为5000-10000；

制备方法包括以下步骤：

S1：按配方将PA612、硬脂酸以及聚乙烯亚胺混合均匀，得到预混合料；

S2：往预混合料中加入抗氧化剂和填料，混合均匀，得到混合料；

S3：将混合料倒入进料斗中，升温至278-285℃进行预热；

S4：将步骤S3预热后的原料经过双螺杆从机头挤出，再经过冷却、切粒，即制备得到电池密封圈用尼龙材料；

其中，所述S2中还加入有以下质量份数的原料：

聚丙烯15-26份；

氧化镧11-18份。

2.根据权利要求1所述的一种电池密封圈用尼龙材料，其特征在于：所述电池密封圈用尼龙材料，包括以下质量份数的原料：

PA612 122-130份；

硬脂酸18-21份；

聚乙烯亚胺26-30份；

抗氧化剂5-7份；

填料8-11份；

所述聚乙烯亚胺的相对分子量为7000-8000。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种电池密封圈用尼龙材料，其特征在于：所述填料为纳米蒙脱土、纳米碳酸钙以及纳米二氧化硅中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种电池密封圈用尼龙材料，其特征在于：所述填料由纳米蒙脱土和纳米碳酸钙以质量比为1.2:3混合而成。

5.根据权利要求1-2任一所述的一种电池密封圈用尼龙材料，其特征在于：所述抗氧化剂为N-苯基-α-萘胺、抗氧剂168以及抗氧剂1010中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种电池密封圈用尼龙材料，其特征在于：所述聚丙烯和氧化镧的质量比为(1.2-1.3)：1。

7.一种电池密封圈，其特征在于：由权利要求1所述的电池密封圈用尼龙材料经过注塑成型后得到。