本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池塑殼材料，尤其是涉及一種鉛酸蓄電池高強度塑殼材料。

背景技術(shù)：

當(dāng)今國際能源競爭日趨激烈，世界能源格局加快調(diào)整，在傳統(tǒng)能源清潔高效利用的基礎(chǔ)上，發(fā)展以再生能源和生物能源為主的清潔能源，推動經(jīng)濟綠色增長，成為必由之路和共同選擇。中國政府在保持經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，也先后出臺了一系列綠色能源及新能源合理開發(fā)、利用、保護的政策、法規(guī)。而蓄電池作為一種新型綠色能源，因其本身安全可靠，性價比高，環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

對于蓄電池而言，作為用來盛放電解液和極群載體的鉛蓄電池殼則是重要組成部分。尤其是鉛蓄電池殼體的抗沖擊性、耐熱性、耐氧化性及電氣性等性能的優(yōu)劣，直接影響到蓄電池性價比的高低。因此，如何提高鉛蓄電池槽的整體性能成為行業(yè)關(guān)注的焦點。近年來，隨著工程塑料的迅速發(fā)展，大多采用ABS樹脂材料作為鉛蓄電池殼體原材料較為普遍，但ABS阻燃性能較差，存在一定安全隱患，且ABS含有丁二烯成分，易受光氧作用的影響，引發(fā)分子鏈中雙鍵斷裂產(chǎn)生自由基并進一步降解，造成材料發(fā)黃、變脆，耐候性能差。

例如，授權(quán)公告號CN101235184B，授權(quán)公告日2010.08.18的中國專利公開了一種鉛酸蓄電池外殼專用阻燃ABS材料。它除ABS外，余量主要由以下組分組成：阻燃劑、協(xié)效劑、阻燃助劑、增韌劑、相容劑組成。該阻燃ABS材料中的阻燃劑采用十溴二苯醚，協(xié)效劑采用三氧化二銻，成本高，且其中三氧化二銻不環(huán)保，且有致癌可能性，同時該ABS材料仍未解決ABS材料易變脆發(fā)黃的問題，同時該材料機械強度性能較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的鉛酸蓄電池塑殼所存在的上述問題，提供了一種配方合理，環(huán)保，成本低，阻燃、導(dǎo)熱及力學(xué)性能優(yōu)異的鉛酸蓄電池高強度塑殼材。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種鉛酸蓄電池高強度塑殼材料，其由以下重量份的組分制成：40~50份ABS樹脂，20~30份PVC樹脂，5~10份表面改性竹纖維，5~10份改性氫氧化鋁，3~5份改性沸石粉，5~10份氯化聚乙烯，1~3份潤滑劑。本發(fā)明對塑殼材料的配方進行優(yōu)化改進，在ABS樹脂中加入定量PVC樹脂，通過兩者材料協(xié)同作用，使得塑殼的耐候性得到大幅度提高，有效解決了殼體易變脆發(fā)黃的問題，并同時保持了鉛蓄電池殼體的沖擊強度和韌性達到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；氫氧化鋁為一種廉價的阻燃劑，在阻燃材料中廣泛應(yīng)用，但是其需要較大的添加量（通常需要20%以上）才具有阻燃作用，同時其與ABS樹脂、PVC樹脂兼容性差，且在材料中分散性差，本發(fā)明中采用改性氫氧化鋁作為阻燃劑，阻燃性能更為優(yōu)異，熱穩(wěn)定性良好，且分散性好，與材料體系間的界面結(jié)合性得到提高，采用改性沸石粉作為阻燃促進劑，改性沸石粉能有選擇的吸附、透過粒子，能夠有效提高改性氫氧化鋁的阻燃效率，采用改性氫氧化鋁和改性沸石粉作為阻燃體系，可大大減少改性氫氧化鋁的使用量，阻燃效果好；表面改性竹纖維與樹脂基體間有較好的相容性，可大大提高樹脂基體的力學(xué)性能和耐熱性。

作為優(yōu)選，所述表面改性竹纖維通過以下步驟制得：將竹纖維加入氯磺酸中，加熱至80~100℃溶脹1~3h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡30~60min后于95~105℃下烘干，即得表面改性竹纖維。氯磺酸能使竹纖維集束充分溶脹，使其分散，有利于改善其分散性，便于浸潤劑充分、均勻浸潤；浸潤劑可使得烘干后的竹纖維表面能形成一層保護膜，避免材料在注塑成型時損傷，盡量保證竹纖維的保留長度，另外，經(jīng)浸泡過的竹纖維表面粗糙度也變大，與樹脂之間形成較多的化學(xué)鍵，增加與樹脂之間的摩擦系數(shù)，從而使界面剪切強度增加，提高了韌性。

作為優(yōu)選，所述浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：40~50%聚四氟乙烯分散乳液，0.1~0.2%季銨鹽，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1~0.3%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，1~3%納米氮化硅，余量為水。本發(fā)明中的浸潤劑是關(guān)鍵點，聚四氟乙烯分散乳液為主成膜劑，硬脂酸聚氧乙烯酯為輔成膜劑，季銨鹽為抗靜電劑，硅烷偶聯(lián)劑KH-550為分散、乳化劑，能使納米氮化硅均勻分散，納米氮化硅具有優(yōu)異的散熱性能，可提高散熱性，并可附著于膜表面可增加竹纖維的比表面積，增加竹纖維與樹脂基體的接觸面積，提高兩者的結(jié)合強度，有利于提高塑殼力學(xué)性能，最重要的是塑殼受力時納米氮化硅粒子與基體之間產(chǎn)生微裂紋，可吸收外界能量，同時納米氮化硅起到應(yīng)力集中點的作用，使納米氮化硅周圍樹脂發(fā)生大的塑性變形而吸收沖擊能，從而達到增韌的效果。

作為優(yōu)選，所述改性氫氧化鋁通過以下方法制得：先將氫氧化鋁分散于水中配制成質(zhì)量百分濃度5~10%的分散液，攪拌加熱至70~80℃后，將為氫氧化鋁質(zhì)量10~15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均勻，得反應(yīng)液；再按三聚氰胺與甲醛物質(zhì)的量比1：2~3，將甲醛溶液滴加至反應(yīng)液中恒溫反應(yīng)4~8h，將反應(yīng)物過濾、洗滌、干燥后，得改性氫氧化鋁。通過三聚氰胺與甲醛交聯(lián)可在氫氧化鋁表面形成一層薄膜，既能提高氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性，更能使氫氧化鋁與樹脂基體間的界面結(jié)合強度大大提高，且分散性能也更為優(yōu)異。

作為優(yōu)選，所述改性沸石粉通過以下方法制得：將沸石粉于300~500℃溫度下煅燒30~60min，冷卻后浸于質(zhì)量濃度為5~10%的硝酸溶液中超聲處理30~40min，過濾后再將沸石粉置于改性劑中超聲處理30~60min，在70~80℃下烘干即得改性沸石粉。

作為優(yōu)選，所述改性劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：3~5%聚氧化乙烯，0.1~0.5%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水。

作為優(yōu)選，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅及聚乙烯蠟中的一種或多種。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）對塑殼材料的配方進行優(yōu)化改進，在ABS樹脂中加入定量PVC樹脂，通過兩者材料協(xié)同作用，使得塑殼的耐候性得到大幅度提高，有效解決了殼體易變脆發(fā)黃的問題，并同時保持了鉛蓄電池殼體的沖擊強度和韌性達到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；

（2）采用改性氫氧化鋁和改性沸石粉作為阻燃體系，可大大減少改性氫氧化鋁的使用量，阻燃效果好；

（3）通過浸潤劑對竹纖維改性以得到表面改性竹纖維，添加至材料中能大大提高材料沖擊、韌性等力學(xué)性能。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發(fā)明做進一步的描述。

實施例1

一種鉛酸蓄電池高強度塑殼材料，由以下重量的組分制成：50KgABS樹脂，30KgPVC樹脂，10Kg表面改性竹纖維，10Kg改性氫氧化鋁，5Kg改性沸石粉， 10Kg氯化聚乙烯，3Kg潤滑劑（乙撐雙硬脂酰胺），其中：

表面改性竹纖維通過以下步驟制得：將竹纖維加入氯磺酸中，加熱至100℃溶脹3h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡60min后于105℃下烘干，即得表面改性竹纖維，浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：50%聚四氟乙烯分散乳液，0.2%季銨鹽，0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.3%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，3%納米氮化硅，余量為水；

改性氫氧化鋁通過以下方法制得：先將氫氧化鋁分散于水中配制成質(zhì)量百分濃度10%的分散液，攪拌加熱至80℃后，將為氫氧化鋁質(zhì)量15%的三聚氰胺加入分散液中加拌均勻，得反應(yīng)液；再按三聚氰胺與甲醛物質(zhì)的量比1：3，將甲醛溶液滴加至反應(yīng)液中恒溫反應(yīng)8h，將反應(yīng)物過濾、洗滌、干燥后，得改性氫氧化鋁；

改性沸石粉通過以下方法制得：將沸石粉于500℃溫度下煅燒60min，冷卻后浸于質(zhì)量濃度為10%的硝酸溶液中超聲處理40min，過濾后再將沸石粉置于改性劑中超聲處理60min，在80℃下烘干即得改性沸石粉，改性劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：5%聚氧化乙烯，0.5%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水。

實施例2

一種鉛酸蓄電池高強度塑殼材料，由以下重量的組分制成：45KgABS樹脂，25KgPVC樹脂，8Kg表面改性竹纖維，7Kg改性氫氧化鋁，4Kg改性沸石粉，8Kg氯化聚乙烯，2Kg潤滑劑（硬脂酸鎂），其中：

表面改性竹纖維通過以下步驟制得：將竹纖維加入氯磺酸中，加熱至90℃溶脹2h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡40min后于100℃下烘干，即得表面改性竹纖維，浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：45%聚四氟乙烯分散乳液，0.15%季銨鹽，0.4%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.2%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，2%納米氮化硅，余量為水；

改性氫氧化鋁通過以下方法制得：先將氫氧化鋁分散于水中配制成質(zhì)量百分濃度7%的分散液，攪拌加熱至75℃后，將為氫氧化鋁質(zhì)量12%的三聚氰胺加入分散液中加拌均勻，得反應(yīng)液；再按三聚氰胺與甲醛物質(zhì)的量比1：2.5，將甲醛溶液滴加至反應(yīng)液中恒溫反應(yīng)5h，將反應(yīng)物過濾、洗滌、干燥后，得改性氫氧化鋁；

改性沸石粉通過以下方法制得：將沸石粉于400℃溫度下煅燒50min，冷卻后浸于質(zhì)量濃度為8%的硝酸溶液中超聲處理35min，過濾后再將沸石粉置于改性劑中超聲處理40min，在75℃下烘干即得改性沸石粉，改性劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：4%聚氧化乙烯，0.2%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水。。

實施例3

一種鉛酸蓄電池高強度塑殼材料，由以下重量的組分制成：40KgABS樹脂，20KgPVC樹脂，5Kg表面改性竹纖維，5Kg改性氫氧化鋁，3Kg改性沸石粉，5Kg氯化聚乙烯，1Kg潤滑劑（硬脂酸鋅與聚乙烯蠟按質(zhì)量比1:2混合），其中：

表面改性竹纖維通過以下步驟制得：將竹纖維加入氯磺酸中，加熱至80℃溶脹1h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡30min后于95℃下烘干，即得表面改性竹纖維，浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：40%聚四氟乙烯分散乳液，0.1%季銨鹽，0.3%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，1%納米氮化硅，余量為水。

改性氫氧化鋁通過以下方法制得：先將氫氧化鋁分散于水中配制成質(zhì)量百分濃度5%的分散液，攪拌加熱至70℃后，將為氫氧化鋁質(zhì)量10%的三聚氰胺加入分散液中加拌均勻，得反應(yīng)液；再按三聚氰胺與甲醛物質(zhì)的量比1：2，將甲醛溶液滴加至反應(yīng)液中恒溫反應(yīng)4h，將反應(yīng)物過濾、洗滌、干燥后，得改性氫氧化鋁；

改性沸石粉通過以下方法制得：將沸石粉于300℃溫度下煅燒30min，冷卻后浸于質(zhì)量濃度為5%的硝酸溶液中超聲處理30min，過濾后再將沸石粉置于浸潤劑中超聲處理30min，在70℃下烘干即得改性沸石粉，改性劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：3%聚氧化乙烯，0.1%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水。

將本發(fā)明鉛酸蓄電池高強度塑殼材料經(jīng)注塑成型即可得到鉛酸蓄電池高強度塑殼氧指數(shù)≥30.5%，阻燃性能超過塑料材料可燃性能標(biāo)準(zhǔn)V-0級阻燃標(biāo)準(zhǔn)，其他各項指標(biāo)（均按照GB/T 23754-2009執(zhí)行）為：

質(zhì)量變化率：0.3%；

耐沖擊：低溫-30℃以下無裂紋；

耐熱性：70±2℃、3小時后變化量：0.2mm；

耐氣壓：變化量：0.1mm；

耐電壓：20000V未被擊穿；

還原高錳酸鉀：0.4ml/g；

耐高溫性能（℃）≤102，一般ABS只能達到75℃左右；

抗張強度（Mpa） ≥600；

彎曲強度（Mpa）≥950 ；

彎曲模數(shù)（Mpa）≥3000；

耐熱變形溫度（℃）≤132；

沖擊強度（J/m）≥2900。

各指標(biāo)遠超過GB/T 23754-2009《鉛酸蓄電池槽》標(biāo)準(zhǔn)要求，具有優(yōu)異的阻燃、導(dǎo)熱及力學(xué)性能。

以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。