CN115960461A - 一种锂电池盖板用静电耗散pps及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子复合材料制备技术领域，具体公开了一种锂电池盖板用静电耗散PPS及其制备方法。所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其包含如下重量份的原料组分：PPS树脂80～120份；高岭土30～60份；玻璃纤维20～30份；导电剂5～10份；分散剂0.5～3份；偶联剂0.5～3份。所述的锂电池盖板用静电耗散PPS通过在PPS树脂中加入导电剂，使得制备得到的PPS材料具有一定的抗静电作用，进而有利于耗散积累在锂电池盖板上的静电，具有重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料制备技术领域，具体公开了一种锂电池盖板用静电耗散PPS及其制备方法。
背景技术
PPS树脂为聚亚苯基硫醚树脂的简称，由于具有优异的热稳定性、耐磨性以及抗蠕变性等性能，因而在电子、汽车及机械等行业中得到了广泛的应用；是工业上常用的工程塑料之一。
随着新能源汽车的发展，锂电池的需求越来越大；锂电池盖板作为锂电池的附属配件，其需求也得到的大幅的增加。由于PPS树脂具有一系列的优良的性能；因此，其也作为常用的制造锂电池盖板的材料之一。不过发明人在实际生产中发现，采用普通的PPS树脂制造的锂电池盖板，如果存在静电积累，则不容易耗散，因而存在一定的安全隐患。因此，提供一种具有抗静电作用的锂电池盖板用PPS树脂材料，对于耗散积累在锂电池盖板上的静电具有重要的应用价值。
发明内容
为了克服现有技术中存在的至少之一的技术问题，本发明提供了一种锂电池盖板用静电耗散PPS。
本发明所述的技术方案如下：
本发明首先提供了一种锂电池盖板用静电耗散PPS，其包含如下重量份的原料组分：
PPS树脂80～120份；高岭土30～60份；玻璃纤维20～30份；导电剂5～10份； 分散剂 0.5～3份； 偶联剂 0.5～3份。
本发明通过在PPS树脂中加入导电剂，使得制备得到的PPS材料具有一定的抗静电作用，进而有利于耗散积累在锂电池盖板上的静电，具有重要的应用价值。
优选地，所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其包含如下重量份的原料组分：
PPS树脂 90～110份；高岭土 40～50份；玻璃纤维 20～25份；导电剂 6～8份； 分散剂 1～2份； 偶联剂 1～2份。
最优选地，所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其包含如下重量份的原料组分：
PPS树脂 100份； 高岭土 50份；玻璃纤维 25份；导电剂 8份；分散剂 2份； 偶联剂 2份。
优选地，所述的导电剂由乙炔黑和碳纤维粉组成。
优选地，乙炔黑和碳纤维粉的重量比为2～4:1。
最优选地，乙炔黑和碳纤维粉的重量比为3:1。
发明人在研究中发现，在本发明中，采用由乙炔黑和碳纤维粉组成的导电剂，在本发明制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS中可以发挥较好的抗静电作用。
优选地，所述的导电剂为改性导电剂。
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；
(2)将乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理30～60min；超声结束后得分散液；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理10～30min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂。
发明人在进一步研究中惊奇的发现，在本发明中，采用通过上述方法对乙炔黑和碳纤维粉进行改性得到的改性导电剂，相比与采用未改性的由乙炔黑和碳纤维粉组成的导电剂，其可以大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能。同时也可以大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗冲击性能。
发明人在此需要强调的是，上述方法中的步骤(2)十分关键，必须先将乙炔黑和碳纤维粉先放入双氧水乙醇溶液中超声处理，再通过改性剂处理得到的改性导电剂，才能大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能；而不先将乙炔黑和碳纤维粉先放入双氧水乙醇溶液中超声处理制备得到的改性导电剂，并不能大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。
优选地，步骤(1)中双氧水和乙醇的体积比为1～2:1～2。
最优选地，步骤(1)中双氧水和乙醇的体积比为1:1。
优选地，所述的双氧水选用质量分数为20％～40％的双氧水；
最优选地，所述的双氧水选用质量分数为30％的双氧水。
优选地，所述的乙醇选用的是体积分数为70％～95％的乙醇。
最优选地，所述的乙醇选用的是体积分数为95％的乙醇。
优选地，步骤(2)中乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:4～6L。
最优选地，步骤(2)中乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:5L；
其中，乙炔黑和碳纤维粉的重量比为2～4:1。
最优选地，乙炔黑和碳纤维粉的重量比为3:1；
优选地，步骤(3)中改性剂的加入重量与分散液的体积比为300～500g:4～6L。
最优选地，步骤(3)中改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L。
优选地，步骤(3)中的改性剂由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成；其中六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐的重量比为1～2:1～2。
最优选地，六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐的重量比为1:1。
此外，发明人在研究中还惊奇的发现，步骤(3)中的改性剂对于制备得到的改性导电剂能否大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能同样十分关键。并不是随意的选用改性剂制备得到的改性导电剂都能够大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。研究表明，只有同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成的复合改性剂制备得到的改性导电剂才能够大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能；采用单一的六聚甘油单硬脂酸酯或萘磺酸甲醛缩合物钠盐，或采用其它改性剂或改性剂的组合制备得到的改性导电剂并不能够大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。
优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
优选地，所述的分散剂为硬脂酸钙。
本发明还提供了一种上述锂电池盖板用静电耗散PPS的制备方法，其包含如下步骤：
将PPS树脂、高岭土、玻璃纤维、导电剂或改性导电剂、分散剂以及偶联
剂
混合均匀后放入双螺杆挤出机中熔融挤出即得所述的锂电池盖板用静电耗散PPS。
有益效果：本发明提供了一种全新的锂电池盖板用静电耗散PPS；所述的锂电池盖板用静电耗散PPS通过在PPS树脂中加入导电剂，使得制备得到的PPS材料具有一定的抗静电作用，进而有利于耗散积累在锂电池盖板上的静电，具有重要的应用价值。尤其是，通过加入采用本发明所述方法对乙炔黑和碳纤维粉进行改性得到的改性导电剂，相比与加入未改性的由乙炔黑和碳纤维粉组成的导电剂，可以大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
以下实施例中的PPS树脂选用美国雪佛龙菲利普的牌号为PR37的PPS树脂；其余原料均为本领域技术人员可以购买得到的常规原料。
实施例1锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成：PPS树脂100份；高岭土50份；玻璃纤维25份；
导
电剂8份；分散剂(硬脂酸钙)2份；偶联剂(硅烷偶联剂KH-550)2份；
所述的导电剂由重量比为3:1的乙炔黑和碳纤维粉组成。
制备方法：将PPS树脂、高岭土、玻璃纤维、导电剂、分散剂以及偶联剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中熔融挤出即得所述的锂电池盖板用静电耗散PPS。
实施例2锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成：PPS树脂100份；高岭土50份；玻璃纤维25份；
改
性导电剂8份；分散剂(硬脂酸钙)2份；偶联剂(硅烷偶联剂KH-550)2份；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将体积比为1:1的双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；其中，双氧水选用质量分数为30％的双氧水；乙醇选用的是体积分数为95％的乙醇；
(2)将重量比为3:1的乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理45min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:5L；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理20min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L；所述的改性剂由重量比为1:1的六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成。
制备方法：将PPS树脂、高岭土、玻璃纤维、改性导电剂、分散剂以及偶联剂混合均匀后放入双螺杆挤出机中熔融挤出即得所述的锂电池盖板用静电耗散PPS。
实施例3锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成：PPS树脂80份；高岭土30份；玻璃纤维30份；改性导电剂10份；分散剂(硬脂酸钙)3份；偶联剂(硅烷偶联剂KH-550)3份；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将体积比为2:1的双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；其中，双氧水选用质量分数为20％的双氧水；乙醇选用的是体积分数为70％的乙醇；
(2)将重量比为2:1的乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理30min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:4L；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理10min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为300g:4L；所述的改性剂由重量比为2:1的六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成。
实施例4锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成：PPS树脂120份；高岭土60份；玻璃纤维20份；
改
性导电剂5份；分散剂(硬脂酸钙)0.5份；偶联剂(硅烷偶联剂KH-550)0.5份；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将体积比为1:2的双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；其中，双氧水选用质量分数为40％的双氧水；乙醇选用的是体积分数为80％的乙醇；
(2)将重量比为4:1的乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理60min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:6L；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理10min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为500g:6L；所述的改性剂由重量比为1:2的六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成。
对比例1锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成以及制备方法同实施例2；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将重量比为3:1的乙炔黑和碳纤维粉放入体积分数为95％的乙醇中超声处理45min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与乙醇的体积比为1Kg:5L；
(2)在分散液中加入改性剂，继续超声处理20min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L；所述的改性剂由重量比为1:1的六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成。
对比例1与实施例2的区别在于，实施例2先将乙炔黑和碳纤维粉先放入双氧水乙醇溶液中超声处理，再通过改性剂处理得到改性导电剂；而对比例1则是先将乙炔黑和碳纤维粉先放入乙醇中超声处理，再通过改性剂处理得到改性导电剂。
对比例2锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成以及制备方法同实施例2；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将体积比为1:1的双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；其中，双氧水选用质量分数为30％的双氧水；乙醇选用的是体积分数为95％的乙醇；
(2)将重量比为3:1的乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理45min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:5L；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理20min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L；所述的改性剂为六聚甘油单硬脂酸酯。
对比例2与实施例2的区别在于，对比例2仅仅采用六聚甘油单硬脂酸酯改性制备改性导电剂；而实施例2则是同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成的复合改性剂改性制备改性导电剂。
对比例3锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成以及制备方法同实施例2；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将体积比为1:1的双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；其中，双氧水选用质量分数为30％的双氧水；乙醇选用的是体积分数为95％的乙醇；
(2)将重量比为3:1的乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理45min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:5L；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理20min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L；所述的改性剂为萘磺酸甲醛缩合物钠盐。
对比例3与实施例2的区别在于，对比例3仅仅采用萘磺酸甲醛缩合物钠盐改性制备改性导电剂；而实施例2则是同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成的复合改性剂改性制备改性导电剂。
对比例4锂电池盖板用静电耗散PPS的制备
原料重量份组成以及制备方法同实施例2；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将体积比为1:1的双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；其中，双氧水选用质量分数为30％的双氧水；乙醇选用的是体积分数为95％的乙醇；
(2)将重量比为3:1的乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理45min；超声结束后得分散液；其中，乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:5L；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理20min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂；其中，改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L；所述的改性剂由重量比为1:1的六聚甘油单硬脂酸酯和十二烷基苯磺酸钠组成。
对比例4与实施例2的区别在于，对比例4同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和十二烷基苯磺酸钠组成的复合改性剂改性制备改性导电剂；而实施例2则是同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成的复合改性剂改性制备改性导电剂。
实验例1
分别将实施例1～4以及对比例1～4制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS用注塑机注塑成标准尺寸的样条，参照IEC60093标准中的方法测试各锂电池盖板用静电耗散PPS样条的表面电阻率，测试结果见表1；同时参照ISO 179-1-2000标准中的方法测试各锂电池盖板用静电耗散PPS样条的缺口冲击强度；测试结果见表1。
表1.锂电池盖板用静电耗散PPS的性能测试结果
从表1实验数据可以看出，实施例1制备得到的制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS其表面电阻率为1.6×109Ω，具有一定的抗静电作用；但是其缺口冲击强度较小，有待进一步提高。
从表1实验数据可以看出，实施例2～4制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS其表面电阻率大幅小于实施例1，同时其缺口冲击强度大幅高于实施例1。这说明：在锂电池盖板用静电耗散PPS中，采用由本发明所述的方法对乙炔黑和碳纤维粉进行改性得到的改性导电剂，相比与采用未改性的由乙炔黑和碳纤维粉组成的导电剂，可以大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能；同时也可以大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗冲击性能。
从表1实验数据可以看出，对比例1制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS其表面电阻率与实施例1相比，降低的幅度不大，远远小于实施例2的降低幅度；同时，对比例1制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS其缺口冲击强度的提升幅度也不大，也远远小于实施例2的提升幅度。这说明：本发明改性导电剂的制备方法中的步骤(2)十分关键，必须先将乙炔黑和碳纤维粉先放入双氧水乙醇溶液中超声处理，再通过改性剂处理得到的改性导电剂，才能大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能；而不先将乙炔黑和碳纤维粉先放入双氧水乙醇溶液中超声处理，制备得到的改性导电剂，并不能大幅提高制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。
从表1实验数据可以看出，对比例2～4制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS其表面电阻率与实施例1相比，降低的幅度不大，远远小于实施例2的降低幅度；同时，对比例2～4制备得到的锂电池盖板用静电耗散PPS其缺口冲击强度的提升幅度也不大，也远远小于实施例2的提升幅度。这说明：步骤(3)中的改性剂对于制备得到的改性导电剂能否大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能同样十分关键。并不是随意的选用改性剂制备得到的改性导电剂都能够大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。上述研究表明，同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成的复合改性剂制备得到的改性导电剂可以协同提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能；并且只有同时采用由六聚甘油单硬脂酸酯和萘磺酸甲醛缩合物钠盐组成的复合改性剂制备得到的改性导电剂才能够大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能；而采用单一的六聚甘油单硬脂酸酯或萘磺酸甲醛缩合物钠盐，或采用其它改性剂或改性剂的组合制备得到的改性导电剂并不能够大幅提高锂电池盖板用静电耗散PPS的抗静电性能以及抗冲击性能。
Claims (10)
1.一种锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
PPS树脂80～120份；高岭土30～60份；玻璃纤维20～30份；导电剂5～10份； 分散剂0.5～3份； 偶联剂 0.5～3份。
2.根据权利要求1所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
PPS树脂 90～110份；高岭土 40～50份；玻璃纤维 20～25份；导电剂 6～8份； 分散剂1～2份； 偶联剂 1～2份。
3.根据权利要求1所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
PPS树脂 100份； 高岭土 50份；玻璃纤维 25份；导电剂 8份；分散剂 2份； 偶联剂 2份。
4.根据权利要求1所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，所述的导电剂由乙炔黑和碳纤维粉组成。
5.根据权利要求1所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，乙炔黑和碳纤维粉的重量比为2～4:1。
最优选地，乙炔黑和碳纤维粉的重量比为3:1。
6.根据权利要求1所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，所述的导电剂为改性导电剂；
所述的改性导电剂通过如下方法制备得到：
(1)将双氧水和乙醇混合得双氧水乙醇溶液；
(2)将乙炔黑和碳纤维粉放入双氧水乙醇溶液中超声处理30～60min；超声结束后得分散液；
(3)在分散液中加入改性剂，继续超声处理10～30min；超声结束后分离固体，干燥后即得所述的改性导电剂。
7.根据权利要求6所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，步骤(1)中双氧水和乙醇的体积比为1～2:1～2；
最优选地，步骤(1)中双氧水和乙醇的体积比为1:1。
8.根据权利要求6所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，步骤(2)中乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:4～6L；
最优选地，步骤(2)中乙炔黑和碳纤维粉的总重量与双氧水乙醇溶液的体积比为1Kg:5L。
9.根据权利要求6所述的锂电池盖板用静电耗散PPS，其特征在于，步骤(3)中改性剂的加入重量与分散液的体积比为300～500g:4～6L；
最优选地，步骤(3)中改性剂的加入重量与分散液的体积比为400g:5L。
10.权利要求1～9任一项所述的锂电池盖板用静电耗散PPS的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
将PPS树脂、高岭土、玻璃纤维、导电剂或改性导电剂、分散剂以及偶联剂
混合均匀后放入双螺杆挤出机中熔融挤出即得所述的锂电池盖板用静电耗散PPS。
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