CN111040391A - 一种阻燃pet打包带材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃pet打包带材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃PET打包带材料及其制备方法，包括以下重量百分比的原料：PET树脂75‑85％、阻燃剂10‑20％、抗氧剂0.3‑2％、增粘剂0.01‑2％、润滑剂0.01‑0.5％、耐水解剂0.01‑0.5％。本发明通过优选阻燃剂，能在大幅度提高PET材料的阻燃性能，达到UL94V0等级的同时得到较高的电绝缘性能，另外，添加优选的抗氧剂助剂组合和耐水解剂，提高材料的长效耐老化和耐水解性能。最终，通过大量的实验，得到阻燃性能和电绝缘性能优异的长效耐老化的抗拉强度优良的汽车电池用阻燃PET打包带材料，提升了材料品质，拓宽了材料的应用范围。

Description

一种阻燃PET打包带材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性新材料技术领域，更具体的说是涉及一种阻燃PET打包带材料及其制备方法。
背景技术
PET(对苯二甲酸乙二醇酯)材料，分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，具有较高的成膜性，PET塑料具有耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，电绝缘性好、抗化学药品稳定性好、耐蠕变、抗疲劳、韧性大和尺寸稳定性。适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等。
随着PET材料的广泛应用，也在新能源汽车的快速发展潮流中，越来越多的零部件选择使用PET材料，由于新能源汽车电池的应用要求，耐化学品性能优良的PET材料被用于汽车电池的打包带产品，由于PET材料本身的阻燃性能及绝缘性能较差，这就限制了PET在新能源电池方面的应用，同时也由于PET材料分子结构的原因，PET材料的耐长周期老化性能和耐水解性能较差，在实际使用时存在失效风险。
因此，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种阻燃PET打包带材料及其制备方法，本发明通过优选阻燃剂，能在大幅度提高PET材料的阻燃性能，达到UL94 V0等级的同时得到较高的电绝缘性能，并且，添加优选的抗氧剂助剂组合和耐水解剂，提高材料的长效耐老化和耐水解性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种阻燃PET打包带材料及其制备方法，本发明提供的材料通过优选阻燃剂，能在大幅度提高PET材料的阻燃性能，且达到UL94 V0等级的同时得到较高的电绝缘性能，另外，添加优选的抗氧剂助剂组合和耐水解剂，提高材料的长效耐老化和耐水解性能。最终，通过大量的实验，得到阻燃性能和电绝缘性能优异的长效耐老化的抗拉强度优良的汽车电池用阻燃PET打包带材料，提升了材料品质，拓宽了材料的应用范围。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃PET打包带材料，包括以下重量百分比的原料：PET树脂75-85％、阻燃剂10-20％、抗氧剂0.3-2％、增粘剂0.01-2％、润滑剂0.01-0.2％、耐水解剂0.01-0.5％。
本发明通过优选阻燃剂，能在大幅度提高PET材料的阻燃性能，达到UL94 V0等级的同时得到较高的电绝缘性能，另外，添加优选的抗氧剂助剂组合和耐水解剂，提高材料的长效耐老化和耐水解性能。
优选地，所述PET树脂的粘度为0.6-1.2dl/gr。
优选地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌和三氧化二锑的混合物，所述阻燃剂中十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的重量比为(6-8):(2-3):(1-2):(3-4)。
优选地，所述阻燃剂中十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的重量比为8:3:2:3。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类的混合物，所述抗氧剂中受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的重量比为(1.5-2):(2-3):(1.5-2)。
优选地，所述抗氧剂中受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的重量比为2:3:2。
优选地，所述受阻酚类为受阻酚类1076，所述亚磷酸酯类为亚磷酸酯类168或者亚磷酸酯类T-9228，所述硫代酯类为硫代酯类412S。
优选地，所述增粘剂为丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯中的任意一种。
优选地，所述耐水解剂为碳化二亚胺。
本发明通过优选阻燃剂，能在大幅度提高PET材料的阻燃性能，达到UL94 V0等级的同时得到较高的电绝缘性能，另外，添加优选的抗氧剂助剂组合和耐水解剂，提高材料的长效耐老化和耐水解性能。
上述所述的一种阻燃PET打包带材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)根据权利要求1-8任一所述的阻燃PET打包带材料称取原料；
(2)将上述原料干燥后混合均匀，然后加入挤出机中进行加热、挤出；
(3)挤出的原料经过冷却、切粒、干燥、牵引成型、包装后，即得到阻燃PET打包带材料。
优选地，所述步骤(2)中加热为分段控温加热，分段温度为：180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃。
优选地，所述步骤(2)中挤出机的主机转速为300r/min。
本发明采用适宜的加工方法，可以得到状态真实的打包带材料。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本法发明通过优选阻燃剂，能在大幅度提高PET材料的阻燃性能，达到UL94V0等级的同时得到较高的电绝缘性能，另外，添加优选的抗氧剂助剂组合和耐水解剂，提高材料的长效耐老化和耐水解性能。最终，通过大量的实验，得到阻燃性能和电绝缘性能优异的长效耐老化的抗拉强度优良的汽车电池用阻燃PET打包带材料，提升了材料品质，拓宽了材料的应用范围。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种阻燃PET打包带材料，包括如下重量百分比的原料：PET树脂75％、阻燃剂20％、抗氧剂2％、丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯2％、硬脂酸锌0.5％、碳化二亚胺0.5％；
其中PET树脂的粘度为1.2dl/gr。
阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的混合物，且重量比为8:3:2:3。
抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类168、硫代酯类412S的混合物，且重量比为2:3:2。
上述阻燃PET打包带材料制备具体包括：
(1)混料：将上述原料干燥后进行混合，混合后用双螺杆加料器连续均匀的将混合料加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃，双螺杆转速为300转/分钟；
(2)出料：加热完成后，混合料经挤出机挤出，挤出料条经过水槽冷却后切粒，并在鼓风烘箱中于130℃干燥4h后，得到初始粒子，然后将初始粒子用挤出机生产打包带产品，挤出温度250℃；挤出好的打包带产品立即放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试；部分产品使用热压机将2段打包带热压搭接连在一起后进行老化试验，完成后放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试。
实施例2
一种阻燃PET打包带材料，包括如下重量百分比的原料：PET树脂75％、阻燃剂20％、抗氧剂2％、丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯2％、硬脂酸锌0.5％、碳化二亚胺0.5％；
其中PET树脂的粘度为1.2dl/gr。
阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的混合物，且重量比为6:2:1:3。
抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类168、硫代酯类412S的混合物，且重量比为1.5:2:1.5。
上述阻燃PET打包带材料制备具体包括：
(1)混料：将上述原料干燥后进行混合，混合后用双螺杆加料器连续均匀的将混合料加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃，双螺杆转速为300转/分钟；
(2)出料：加热完成后，混合料经挤出机挤出，挤出料条经过水槽冷却后切粒，并在鼓风烘箱中于130℃干燥4h后，得到初始粒子，然后将初始粒子用挤出机生产打包带产品，挤出温度250℃；挤出好的打包带产品立即放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试；部分产品使用热压机将2段打包带热压搭接连在一起后进行老化试验，完成后放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试。
实施例3
一种阻燃PET打包带材料，包括如下重量百分比的原料：PET树脂75％、阻燃剂20％、抗氧剂2％、丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯2％、硬脂酸锌0.5％、碳化二亚胺0.5％；
其中PET树脂的粘度为1.2dl/gr。
阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的混合物，且重量比为8:3:2:4。
抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类168、硫代酯类412S的混合物，且重量比为2:3:2。
上述阻燃PET打包带材料制备具体包括：
(1)混料：将上述原料干燥后进行混合，混合后用双螺杆加料器连续均匀的将混合料加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃，双螺杆转速为300转/分钟；
出料：加热完成后，混合料经挤出机挤出，挤出料条经过水槽冷却后切粒，并在鼓风烘箱中于130℃干燥4h后，得到初始粒子，然后将初始粒子用挤出机生产打包带产品，挤出温度250℃；挤出好的打包带产品立即放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试；部分产品使用热压机将2段打包带热压搭接连在一起后进行老化试验，完成后放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试。
实施例4
一种阻燃PET打包带材料，包括如下重量百分比的原料：PET树脂85％、阻燃剂10％、抗氧剂2％、丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯2％、硬脂酸钙0.5％、碳化二亚胺0.5％；
其中PET树脂的粘度为1.2dl/gr。
阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的混合物，且重量比为8:3:2:3。
抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类168、硫代酯类412S的混合物，且重量比为2:3:2。
上述阻燃PET打包带材料制备具体包括：
(1)混料：将上述原料干燥后进行混合，混合后用双螺杆加料器连续均匀的将混合料加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃，双螺杆转速为300转/分钟；
(2)出料：加热完成后，混合料经挤出机挤出，挤出料条经过水槽冷却后切粒，并在鼓风烘箱中于130℃干燥4h后，得到初始粒子，然后将初始粒子用挤出机生产打包带产品，挤出温度250℃；挤出好的打包带产品立即放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试；部分产品使用热压机将2段打包带热压搭接连在一起后进行老化试验，完成后放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试。
实施例5
一种阻燃PET打包带材料，包括如下重量百分比的原料：PET树脂80％、阻燃剂19.67％、抗氧剂0.3％、丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯0.01％、季戊四醇硬脂酸酯0.01％、碳化二亚胺0.01％；
其中PET树脂的粘度为1.2dl/gr。
阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的混合物，且重量比为8:3:2:3。
抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类T-9228、硫代酯类412S的混合物，且重量比为2:3:2。
上述阻燃PET打包带材料制备具体包括：
(1)混料：将上述原料干燥后进行混合，混合后用双螺杆加料器连续均匀的将混合料加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)主机筒中，主机筒分段控制温度(从加料口至机头出口)为180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃，双螺杆转速为300转/分钟；
(2)出料：加热完成后，混合料经挤出机挤出，挤出料条经过水槽冷却后切粒，并在鼓风烘箱中于130℃干燥4h后，得到初始粒子，然后将初始粒子用挤出机生产打包带产品，挤出温度250℃；挤出好的打包带产品立即放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试；部分产品使用热压机将2段打包带热压搭接连在一起后进行老化试验，完成后放入玻璃干燥器中在室温条件下放置至少24h后进行性能测试。
实施例1-3打包带材料的性能测试结果如表1。
表1实施例1-3打包带材料的性能测试结果
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
本体拉伸力(N) 3812 3710 3722 3785 3752
老化后本体拉伸力(N) 2431 2276 2231 2376 2331
搭接头拉伸力(N) 1725 1611 1683 1711 1693
老化后搭接头拉伸力(N) 1137 1008 1005 1098 1065
绝缘阻抗(MΩ) ＞9999 ＞9999 ＞9999 ＞9999 ＞9999
阻燃等级(级) V0 V0 V0 V0 V0
由表1可知，本发明制备的打包带材料在本体拉伸力、老化后本体拉伸力、阻燃等级等方面性能均优于传统材料制备的打包带，具有显著的进步。
对比例1
原料组成中：2％的抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类T-9228的混合物，且重量比为2:3。
其余组分与制备方法与实施例1完全相同。
对比例2
原料组成中：不添加碳化二亚胺，PET树脂75.5％，其余组分与制备方法与实施例1完全相同。
对比例3
原料组成中：不添加丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯，PET树脂77％，其余组分与制备方法与实施例1完全相同。
对比例4
原料组成为：2％的抗氧剂为受阻酚类1076、为亚磷酸酯类T-9228重量比为2:3的混合物，不添加丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯和碳化二亚胺，PET树脂77.5％，其余组分与制备方法与实施例1完全相同。
对比例1-4的打包带材料的性能测试结果如表2。
表2对比例1-4打包带材料的性能测试结果
检测项目 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
本体拉伸力N 3612 3685 3413 3049
老化后本体拉伸力N 2231 1902 2176 1172
搭接头拉伸力N 1725 1711 1655 1488
老化后搭接头拉伸力N 1037 877 1011 601
绝缘阻抗，MΩ ＞9999 ＞9999 ＞9999 ＞9999
阻燃等级，级 V0 V0 V0 V0
由表2可知，增粘剂丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯对整体材料的拉伸力有提高作用，不添加耐水解剂碳化二亚胺和抗氧剂含量不足时，老化后的打包带的拉伸力会偏低。
对比例5
原料组成中：不添加阻燃剂，PET树脂97.5％其余组分与制备方法与对比例4完全相同。
对比例6
原料组成中：77.5％PET树脂,的粘度为0.6dl/gr，其余组分与制备方法与对比例4完全相同。
对比例7
原料组成中：77.5％PET树脂,的粘度为0.8dl/gr，其余组分与制备方法与对比例4完全相同。
对比例8
原料组成中：77.5％PET树脂,的粘度为1.0dl/gr，其余组分与制备方法与对比例4完全相同。
对比例5-8的打包带材料的性能测试结果如表3。
表3对比例5-8打包带材料的性能测试结果
检测项目 对比例5 对比例6 对比例7 对比例8
本体拉伸强度 2439 836 1211 2214
老化后本体拉伸强度 937 308 449 867
搭接头拉伸强度 1190 399 631 1186
老化后搭接头拉伸强度 480 187 258 471
绝缘阻抗 - ＞9999 ＞9999 ＞9999
阻燃等级 HB V0 V0 V0
由表2和表3可知，通过添加阻燃效率最高的阻燃剂及阻燃协效剂，得到了阻燃性能V0等级的，绝缘阻抗＞9999MΩ的PET材料，添加阻燃剂对PET材料的各项拉伸性能有一定程度的提高，从对比例中可以看出，添加了阻燃剂后，不同粘度的PET材料生产出来的打包带能承受的拉伸强度有很大差异，使用1.2粘度的PET材料生产得到的最终打包带产品拉伸强度最高(对比例4)，但也不满足要求，并且老化后的本体和搭接头的拉伸强度都非常低，需进一步改善材料的整体强度和耐老化性能。
而本发明通过改善整体材料的抗氧化体系、粘度和耐水解性来改善最终阻燃打包带产品的抗拉强度和老化后的抗拉强度，可以满足客户长期的使用要求，降低失效风险。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：PET树脂75-85％、阻燃剂10-20％、抗氧剂0.3-2％、增粘剂0.01-2％、润滑剂0.01-0.5％、耐水解剂0.01-0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述PET树脂的粘度为0.6-1.2dl/gr。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌和三氧化二锑的混合物，所述阻燃剂中十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、硼酸锌、三氧化二锑的重量比为(6-8):(2-3):(1-2):(3-4)。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类的混合物，所述抗氧剂中受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的重量比为(1.5-2):(2-3):(1.5-2)。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述受阻酚类为受阻酚类1076，所述亚磷酸酯类为亚磷酸酯类168或者亚磷酸酯类T-9228，所述硫代酯类为硫代酯类412S。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述增粘剂为丙烯腈-苯乙烯包覆的聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃PET打包带材料，其特征在于，所述耐水解剂为碳化二亚胺。
9.一种阻燃PET打包带材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据权利要求1-8任一所述的阻燃PET打包带材料称取原料；
(2)将上述原料干燥后混合均匀，然后加入挤出机中进行加热、挤出；
(3)挤出的原料经过冷却、切粒、干燥、牵引成型、包装后，即得到阻燃PET打包带材料。
10.根据权利要求8所述的一种阻燃PET打包带材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热为分段控温加热，分段温度为：180±20℃、210±20℃、240±20℃、250±20℃、250±20℃、255±20℃、245±20℃。
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