CN108409924A - 一种蓄电池壳体材料及其制备方法 - Google Patents

一种蓄电池壳体材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种蓄电池壳体材料，本发明以苯乙烯预聚物、丙烯腈预聚物共聚然后以叔丁基二甲基硅氧基丙基锂为引发剂接枝聚丁二烯制备出改性ABS树脂，然后单向拉丝制备ABS短纤维，最后与阻燃剂、相容剂混合热压成型制备出蓄电池壳体材料。本发明解决了ABS树脂蓄电池壳体材料耐热性差的问题。

Description

一种蓄电池壳体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种蓄电池壳体材料及其制备方法。
背景技术
化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池。放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再生一把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。将这类电池称为蓄电池，也称二次电池。酸蓄电池被广泛用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等众多经济领域，成为了一种不可缺少的重要化学电源。
电池壳作为铅酸蓄电池三大件之一，它用于承载极板、隔板、电解液等所有的组成物质，要求具有较好的耐酸碱性、高强度和良好的加工性。ABS树脂就是电池壳最常用的一种原料，价格低廉、美观、强度好。但是ABS树脂的耐热性较差，使得蓄电池在使用时存在一定安全隐患，不能满足热蓄电池的使用。
发明内容
本发明提供一种蓄电池壳体材料及其制备方法，用以解决ABS树脂蓄电池壳体材料耐热性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将30～34份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.1～0.12份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至90～95℃反应5～8min得到物料A；
S2.按重量份数计，将13～16份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.03～0.04份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至150～155℃反应5～8min，反应结束后加入产物A，在继续加热15～20min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将69～77份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.22～0.25份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至160～163℃反应20～30min，然后加入物料B、0.5～0.6份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、5～9份N-苯基马来酰亚胺，在搅拌状态下继续反应30～40min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.5～1.9份三氧化二锑、0.3～0.6份线型SAN混合混合，然后热压成型，然后在90～96℃下保温20～30min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
所述ABS短纤维的长度为0.5～10mm。
所述热压温度为163～168℃。
S3中所述搅拌的速度为300～600r/min。
一种蓄电池壳体材料，由上述方法制备。
本发明的有益效果：
(1)本发明先制备苯乙烯的预聚物加入到丙烯腈的预聚中共聚，预聚物形成了具有一定长度的均聚分子链，因此与传统的苯乙烯、丙烯腈单体共聚相比，预聚物共聚的规整度更高，有序度更高，且对称性更好，有利于晶区的形成，从而提高产品的耐热性能；本发明再以叔丁基二甲基硅氧基丙基锂为引发剂将共聚物接枝到聚丁二烯上，该引发剂为三臂引发剂，使得聚合物形成星型聚合物；传统的耐热ABS通常加入大量的N-苯基马来酰亚胺，在提升ABS耐热性能的同时削弱了其机械强度，本发明制备的ABS树脂为星型聚合物，星型聚合物与传统线性聚合物相比具有更好的机械性能，用于弥补N-苯基马来酰亚胺对聚合物机械性能的削弱效果。
(2)本发明将改性ABS树脂经单向拉伸制备成ABS短纤维，单向拉伸能够调整ABS的分子链取向，从而提高ABS材料的结晶能力，达到提高耐热性能的效果；短纤维经过混合热压形成壳体材料，混合后的ABS短纤维的径向是混乱的，使得壳体材料在各个方向上的机械性能均衡；同时本发明制备的壳体在热压成型后在90～96℃下保温20～30min，保温过程能够给晶体形成提供良好的条件，使得ABS材料的分子链能够有更多的运动时间进行规整排布，形成更多的结晶区，使得壳体的结晶度更大，耐热性能更加良好。
(3)本发明制备的ABS短纤维的长度为0.5～10mm，与长纤维相比，0.5～10mm的短纤维一方面方便打乱ABS短纤维的径向从而保障壳体材料在各个方向上的机械性能均衡，另一方面短纤维的制备难度更小，无需材料具有强热塑性，同时短纤维更适合与其他材料混合和热压塑型。
(4)本发明制备的改性ABS具有耐热性与机械性能均衡的特性，独特的星型分子结构使得分子容易形成网络结构，与传统ABS材料线性分子结构相比具有更高的分子量，结构更加稳定，传统的线性高分子在外界环境作用下发生少量链断裂，材料的分子量将大幅下降，从而影响材料的机械性能，本发明的高分子结构的网络结构发生少量链断裂时，网络结构将变松散但材料依然可以保持高分子量，因此本发明独特的分子结构有利于提高材料的耐候性能，能有效延长壳体材料的使用寿命。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将33份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.1份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至95℃反应6min得到物料A；
S2.按重量份数计，将13份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.04份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至154℃反应5min，反应结束后加入产物A，在继续加热20min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将72份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.22份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至163℃反应25min；然后加入物料B、0.5份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、9份N-苯基马来酰亚胺，在400r/min的转速下搅拌，继续反应30min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为10mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.6份三氧化二锑、0.3份线型SAN混合，然后在168℃下热压成型，然后在94℃下保温20min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
实施例2
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将34份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.11份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至90℃反应8min得到物料A；
S2.按重量份数计，将15份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.03份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至155℃反应6min，反应结束后加入产物A，在继续加热15min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将77份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.24份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至160℃反应30min，然后加入物料B、0.55份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、5份N-苯基马来酰亚胺，在600r/min的转速下搅拌，继续反应35min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为0.5mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.9份三氧化二锑、0.4份线型SAN混合，然后在163℃下热压成型，然后在96℃下保温25min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
实施例3
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将30份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.12份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至92℃反应5min得到物料A；
S2.按重量份数计，将16份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.035份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至150℃反应8min，反应结束后加入产物A，在继续加热16min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将69份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.25份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至161℃反应20min，然后加入物料B、0.6份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、8份N-苯基马来酰亚胺，在300r/min的转速下搅拌，继续反应40min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为6mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.5份三氧化二锑、0.6份线型SAN混合，然后在165℃下热压成型，然后在90℃下保温30min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
实施例4
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将30份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.12份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至95℃反应8min得到物料A；
S2.按重量份数计，将13份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.04份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至155℃反应8min，反应结束后加入产物A，在继续加热20min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将69份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.23份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至162℃反应30min，然后加入物料B、0.6份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、6份N-苯基马来酰亚胺，在500r/min的转速下搅拌，继续反应40min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为7mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.5份阻燃剂、0.6份相容剂混合，然后在168℃下热压成型，然后在96℃下保温20min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
实施例5
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将33份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.11份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至92℃反应7min得到物料A；
S2.按重量份数计，将15份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.032份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至152℃反应6min，反应结束后加入产物A，在继续加热18min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将69份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.22份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至163℃反应20min；然后加入物料B、0.6份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、9份N-苯基马来酰亚胺，在600r/min的转速下搅拌，继续反应30min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为7mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.6份阻燃剂、0.5份相容剂混合，然后在167℃下热压成型，然后在96℃下保温20min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
对比例1
一种蓄电池壳体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将33份苯乙烯、13份丙烯腈加入13份甲苯中，然后加入0.14份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至154℃反应6min，反应结束后得到物料B；
S2.按重量份数计，将72份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.22份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至163℃反应25min；然后加入物料B、0.5份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、9份N-苯基马来酰亚胺，在400r/min的转速下搅拌，继续反应30min，冷却后得到改性ABS树脂；
S3.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为10mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.6份三氧化二锑、0.3份线型SAN混合，然后在168℃下热压成型，然后在94℃下保温20min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：S3.按重量份数计，将72份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.22份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至163℃反应25min；然后加入物料B、0.5份过氧化二叔丁基、9份N-苯基马来酰亚胺，在400r/min的转速下搅拌，继续反应30min，冷却后得到改性ABS树脂；
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于：S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂与1.6份三氧化二锑、0.3份线型SAN混合，然后在168℃下热压成型，然后在94℃下保温20min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
对比例4
对比例4与对比例1的不同之处在于：S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到长度为10mm的ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.6份三氧化二锑、0.3份线型SAN混合，然后在168℃下热压成型，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
以实施例1～5和对比例1～4制备的客体材料为样品，测量其耐热性能，测试结果如下：
对比例1与实施例1测试数据对比可知，以预聚酯共聚制备得到的ABS树脂具有更好的耐热性能；对比例2与实施1的测试数据对比可知星型引发剂能够改善ABS材料的耐热性能；对比例3与实施例1的测试数据对比可知ABS树脂的单向拉丝工艺有利于提高材料的耐热性能；对比例4与实施例1的测试数据对比可知壳体热压成型后的保温工艺能够进一步提高材料的耐热性能。
本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种蓄电池壳体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.按重量份数计，将30～34份苯乙烯加入10份甲苯中，然后加入0.1～0.12份过氧化二叔丁基，水浴将温度提升至90～95℃反应5～8min得到物料A；
S2.按重量份数计，将13～16份丙烯腈加入3份甲苯中，然后加入0.03～0.04份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至150～155℃反应5～8min，反应结束后加入产物A，在继续加热15～20min，反应结束后得到物料B；
S3.按重量份数计，将69～77份丁二烯加入20份甲苯中，然后加入0.22～0.25份过氧化二叔丁基，油浴将温度提升至160～163℃反应20～30min，然后加入物料B、0.5～0.6份叔丁基二甲基硅氧基丙基锂、5～9份N-苯基马来酰亚胺，在搅拌状态下继续反应30～40min，冷却后得到改性ABS树脂；
S4.按重量份数计，将S3制备的改性ABS树脂在160℃下单向拉丝、切割制备得到ABS短纤维，再将ABS短纤维与1.5～1.9份三氧化二锑、0.3～0.6份线型SAN混合混合，然后热压成型，然后在90～96℃下保温20～30min，最后冷却得到蓄电池壳体材料。
2.根据权利要求2所述的蓄电池壳体材料的制备方法，其特征在于，所述ABS短纤维的长度为0.5～10mm。
3.根据权利要求2所述的蓄电池壳体材料的制备方法，其特征在于，所述热压温度为163～168℃。
4.根据权利要求2所述的蓄电池壳体材料的制备方法，其特征在于，S3中所述搅拌的速度为300～600r/min。
5.一种蓄电池壳体材料，其特征在于，由权利要求1～4中任意一种方法制备。
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