一種用于蓄電池殼蓋的聚丙烯復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子化合物的制備，涉及一種用于蓄電池殼蓋的聚丙烯復合材料的 制備方法。本發(fā)明制得的聚丙烯復合材料特別適用作蓄電池殼蓋，也可以用于透明性要求 高的包裝、醫(yī)療器械、家庭用品、一般工業(yè)等領域等。
【背景技術】
[0002] 堿性蓄電池已被廣泛應用于啟動、牽引、照明、通信等能源系統(tǒng)，其殼蓋材料多采 用聚丙烯(簡稱PP)基材料，以及其它熱塑性聚合物材料，如乙烯-丙烯共聚物、丙烯睛-丁二 烯-苯乙烯共聚物、尼龍、丙烯睛-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲醋-丁二烯-苯乙烯共聚物 等?，F(xiàn)有技術中，蓄電池廠所選用的PP樹脂一般為中、高抗沖注塑級專用料(如國內一些蓄 電池外殼生產廠采用AY564、B3001做蓄電池外殼），其生產成本較高，而且大部分依賴進口， 每年耗費大量外匯。由于電池在使用中要經常受到較大的沖擊振動，且需要面臨每年四季 的使用環(huán)境溫度變化的考驗，因而對殼蓋材料常溫和低溫沖擊性能要求較高；隨著產品的 升級換代，對蓄電池外殼的透明性及阻燃性要求越來越高?，F(xiàn)有共聚丙烯EPF30R(7%乙烯 與PP共聚物)具有較好的加工性能和剛性，但其常溫和低溫沖擊強度較低，阻燃性和透明性 差，離蓄電池外殼專用料(如AY-564)的要求仍有較大的差距(如表1所示）
[0003] 表1:PP抗沖級性能比較


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于蓄電池殼蓋的聚丙烯復 合材料的制備方法。采用本發(fā)明制得的聚丙烯復合材料具有良好的阻燃性、透明性，以及低 溫抗沖擊性。
[0006] 本發(fā)明的內容是:一種用于蓄電池殼蓋的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征是 步驟為：
[0007] a、原料預處理和配料：；
[0008]將原料PP粉體、高透明均聚PP、以及三元乙丙橡膠，分別在溫度70~80°C下干燥1 ~2h; PP是聚丙烯的簡稱；
[0009] 取干燥后的原料PP粉體10~20重量份、高透明均聚PP 70~85重量份、三元乙丙橡 膠5~15重量份，取原料成核劑0.1~0.3重量份、硅系阻燃劑0.5~1重量份、以及氧化銻阻 燃劑1~2重量份，將全部原料混合均勻，得混合料；
[00?0] b、把混合料倒入(高速）（速度范圍較好的是100~300r/min)混合機，（高速)攪拌 混合5~IOmin后，使聚丙烯均勻分散到其它原料中，再把混合料加入到(轉速較好的為10~ 15r/min的）雙螺桿擠出機加料漏斗中，在170~190r/min的螺桿轉速及180~195°C的加工 溫度下，對混合料進過熔融、擠出、冷卻、切粒，再于80~90°C溫度下干燥1~4h (可以置于料 斗式干燥機中干燥），即制得(半透明）聚丙烯復合材料；
[0011] c、成型:將制得的（半透明）聚丙烯復合材料(按要求或要求)注射成型，制得用于 蓄電池殼蓋的聚丙烯復合材料。
[0012] 本發(fā)明的內容中：步驟a中所述PP粉體可以是新疆獨山子天利高新技術股份有限 公司提供的牌號075、中國石油化工股份有限公司荊門分公司提供的牌號085或中國石油化 工股份有限公司石家莊煉化分公司提供的牌號085的PP粉體等，牌號即型號，后同。
[0013] 本發(fā)明的內容中：步驟a中所述高透明均聚PP可以是神華寧夏煤業(yè)集團有限公司 提供的牌號1100N、李長榮化學工業(yè)股份有限公司提供的牌號ST868M或韓國大林公司提供 的牌號RP344R的高透明均聚PP等。
[0014]本發(fā)明的內容中：步驟a中所述三元乙丙橡膠可以是太倉凱爾達塑膠原料有限公 司提供的牌號4045、美國陶氏公司提供的牌號3720P或荷蘭DSM公司提供的牌號Kel tan4506 的三元乙丙橡膠等。
[0015] 本發(fā)明的內容中：步驟a中所述成核劑可以是東莞市宇潤田和化工有限公司提供 的牌號NX8000K、余姚市歐利塑化有限公司提供的牌號3988或海成興業(yè)化工材料有限公司 提供的牌號900A的成核劑等。
[0016] 本發(fā)明的內容中：步驟a中所述硅系阻燃劑可以是美國通用電器公司提供的牌號 SFR-100有機硅阻燃劑、美國通用電器公司提供的牌號SFR-1000有機硅阻燃劑或廣州市昊 兆化工有限公司提供的牌號SFR-100有機硅阻燃劑。
[0017] 本發(fā)明的內容中：步驟a中所述氧化銻阻燃劑可以是東莞市卡爾文塑膠科技有限 公司提供的牌號FR-5099、濟南光訊貿易有限公司提供的牌號GX-2005或明和產業(yè)(上海)有 限公司提供的牌號AT3-CN(TM)的氧化銻阻燃劑等。
[0018] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果：
[0019] (1)采用本發(fā)明，加入粉體PP，增加了共混組分的流動性;通過加入橡膠類彈性體 材料，將其作為增韌組分均勻分散在PP基體中，可作為應力集中物，當產品受到沖擊時產生 銀紋和剪切屈服形變，消耗大量的沖擊能，提高材料的低溫沖擊強度;通過加入成核劑，利 用成核劑的異相成核作用為PP的結晶提供了大量的β晶核，且有利于球晶尺寸減小并均一 化，當尺寸小于可見光波長時則可允許可見光線通過，從而提高了PP的光澤度和透明度，使 本發(fā)明方法具有工藝簡便易行的特點；加入硅系阻燃劑及氧化銻無鹵阻燃劑，通過增加富 炭殘留物或者炭層來起到阻燃的作用；高溫下阻燃劑在聚合物表面形成凝聚相，通過隔絕 空氣、阻止熱傳遞、降低可燃性氣體釋放量等作用達到阻燃的目的；通過硅系阻燃劑及氧化 銻阻燃劑的協(xié)同阻燃體系，使本發(fā)明具有低摻、無鹵、低煙、低毒、阻燃效率高，以及環(huán)境友 好等特點；
[0020] (2)采用本發(fā)明，PP作為五大通用合成樹脂中增長速度最快的品種，經過透明、阻 燃、抗沖擊改性后，不僅可以提高其低溫抗沖擊性能，且性能價格比非常高;將橡膠類材料 作為增韌體均勻分散在基體PP中，可作為應力集中物，當產品受到沖擊時產生銀紋和剪切 屈服形變，消耗大量的沖擊能，提高材料的低溫沖擊強度;透明成核劑具有促進樹脂結晶、 改變樹脂的結晶行為和結晶形態(tài)、并使球晶尺寸細化的作用，通過改變PP的結晶行為和結 晶形態(tài)，可以改善制品的透明性、剛性、韌性，以及提高耐熱溫度等;硅系阻燃劑，除了能賦 予基材優(yōu)異的阻燃性能，還能有效地改善基材的機械性能及加工型；因此，通過選擇成核 劑、阻燃劑、增韌體與聚丙烯共混制備性能優(yōu)異的阻燃、半透明、抗沖擊型PP改性塑料，具有 重要的現(xiàn)實意義；
[0021] (3)本發(fā)明通過添加不影響透明性的硅系阻燃劑及氧化銻阻燃劑、成核劑，并使用 三元乙丙橡膠，制備半透明、阻燃、低溫抗沖擊性能優(yōu)異的PP共混材料，通過PP球晶的細化 及均勻化方法，制得的（半透明）聚丙烯復合材料特別適用作蓄電池殼蓋，也可以用于透明 性要求高的包裝、醫(yī)療器械、家庭用品、一般工業(yè)等領域等；
[0022] (4)本發(fā)明制備工藝簡單，工序簡便，容易操作，制得的（半透明）聚丙烯復合材料 性能良好，實用性強。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例所制備PP改性材料的X射線衍射(XRD)圖譜；圖1中，橫坐標為 衍射角2θ/°，縱坐標為衍射峰強度Aa.u.);從左至右2Θ為14.0°、16.8°、18.4°、21.0°、 21.8°處的衍射峰分別對應于PP的α晶型的（110 )、（040 )、（130)及交疊的（131)、（111)面產 生的衍射;2Θ在16°處為典型的β晶型特征的（300)晶面的衍射峰、且峰值高，說明成核劑的 加入產生了大量β晶；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例所制備的PP改性材料的傅里葉變換紅外圖譜;如圖1所示，在 973 · 63cm-1和1151 · 25cm-1處出現(xiàn) PP 的[CH2(CHCH3) ]η特征峰;而在2922 · 20cm-1 出現(xiàn)-CH2 的伸 縮振動峰，1377. (Mcnf1處出現(xiàn)-CH3的吸收峰，1453.95CHT1處出現(xiàn)明顯的吸收峰，說明含有 CH3-C,即CH3的變角振動;在1637.37cm-1處出現(xiàn)三元乙丙橡膠中C = C的伸縮振動峰；
[0025]圖3為本發(fā)明實施例所制備的PP改性材料的熱重(TG)曲線；與純PP的分解溫度為 350°C，而通過與三元乙丙橡膠共混后，相容性明顯提高，因而，使得該樣品分解溫度有所提 尚；
[0026]圖4為本發(fā)明實施例所制備樣品的示差掃描量熱(DSC)曲線；由圖可看出，樣品在 150°C處出現(xiàn)明顯的熔融峰，而純PP的熔融溫度通常為152°C~165。表明三元乙丙橡膠的加 入，破壞了均聚的結晶完整度，降低了均聚的結晶度，結晶度下降就意味著分子之間作用力 的下降，范德華力減小就導致了熔點下降了。
[0027]圖5為本發(fā)明實施例所制備的樣品斷口的高分辨冷場發(fā)射掃描顯微鏡(FESEM)照 片；由圖可見樣品斷口較光滑，三元乙丙橡膠顆粒在基體PP中分散性較好，形成"海-島結 構"，并伴有一些韌窩分布，這些加入的三元乙丙橡膠可作為應力集中物，受沖擊時產生銀 紋和剪切屈服形變，消耗大量的沖擊能，提高材料的常溫及低溫沖擊強度。
【具體實施方式】
[0028]下面給出的實施例擬對本發(fā)明作進一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍 的限制，該領域的技術人員根據上述本發(fā)明的內容對本發(fā)明作出的一些非本質的改進和調 整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0029] 實施例1:
[0030] 一種用于蓄電池殼蓋的聚丙烯復合材料的制備方法，步驟為：稱取已在75°C下溫 度進行干燥2h的粉料PP(IOg)、高透明均聚PP(85g)、三元乙丙橡膠（5g)，加入成核劑 (O.lg)、硅系阻燃劑（I.Og)及氧化銻阻燃劑（1.5g)，然后混合均勻。在室溫下把混合物倒入 高速混合機，進行5min的高速攪拌混合，使聚丙烯與各種添加劑均勻分散。然后把混合好的 混合料加入到轉速為12r/min的雙螺桿擠出機加料漏斗，在178r/min的螺桿轉速及180~ 195°C的加工溫度下，對混合料進過熔融、擠出、冷卻、切粒，在料斗式干燥機85°C下進行4小 時干燥，制得透