一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳的制作方法

1.本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳。


背景技术：

2.abs树脂是通用型的热塑性塑料，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体组成的三元接枝共聚物，具有优良的物理力学性能、表面硬度、耐热度和较高的强度，但是易燃、易碎，耐候性较差，热变形温度较低，耐有机溶剂性能较差。所以，将其他具有互补性能的树脂与abs混合制备，以提升改性材料的综合性能，成为了目前材料研究领域的方向。abs被广泛应用于汽车仪表台、家电外壳、办公用品及管型材等领域。
3.铅酸电池主要由正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽外壳、极柱、安全阀等组成。其中使用阻燃abs注塑电池槽和电池盖应用广泛。
4.如cn106280212b一种动力电池外壳专用abs改性方法，包括如下工艺步骤：配料、清选、粉碎、结晶干燥、预混合、混合熔融、高压挤出成型，得到外壳。本技术通过加入聚乙烯基环硅烷和石墨烯微片是促进聚合物结晶并改善其晶粒结构的新功能助剂，可使聚合物异相成核，改进材料的刚度、耐磨性和加工性能，其力学性能更加优异，对高分子的结晶和取向行为影响较其他材料更为强烈；现有技术中，在夏天使用电动车，或者电车电池使用的年限过久时，电池受到高温和电路老化的影响，会产生火灾等。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳，通过添加改性木质素和阻燃物复配形成阻燃组合物，提高产品的阻燃性能，同时通过添加导热填料提高产品的导热性能，解决了现有在夏天使用电动车，或者电车电池使用的年限过久时，电池受到高温和电路老化的影响，会产生火灾等的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明为一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂10-20份，阻燃组合物5-15份、抗氧剂1-3份、润滑剂1-2份、相容增韧剂3-7份、导热填料5-15份、玻璃纤维3-10份、偶联剂0.5-2份、硫化剂2-5份；所述阻燃组合物包括改性木质素和阻燃物；所述阻燃物包括聚磷酸盐、p-n-b系阻燃剂和生物质材料中的一种或多种。
8.进一步地，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂15份，阻燃组合物10份、抗氧剂2份、润滑剂1.5份、相容增韧剂5份、导热填料10份、玻璃纤维5份、偶联剂1份、硫化剂3份。
9.进一步地，所述阻燃物包括聚磷酸盐和p-n-b系阻燃剂，且两者的用量比为1-3:1-3。
10.进一步地，所述润滑剂为固体石蜡、脂肪酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种以上的混合；所述抗菌剂为纳米氧化银、纳米二氧化钛中的一种；所
述相容增韧剂为硅丙烯酸酯类增韧剂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物增韧剂中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂bht中的一种。
11.进一步地，所述填料包括白炭黑、黑炭黑、硅藻土、滑石粉、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙中的一种或多种。
12.进一步地，所述硫化剂二酰基过氧化物、叔烷基过氧酸酯、烷基氢过氧化物、二烷基过氧化物和二烷基过氧缩酮的一种或几种混合物。
13.进一步地，所述改性木质素包括：
14.将碱木质素加入到无水乙二醇中得到悬浮液，得到木质素溶液；将盐酸滴加到木质素溶液中，调节ph为3～5；搅拌，过滤；将滤液透析除去乙二醇；将透析液超声处理，真空冷冻干燥得到木质素纳米颗粒；
15.将所得木质素纳米颗粒与粉末状koh引发剂置于高压釜中，加热至100℃并抽真空1h以排出水分，然后用n2将环氧乙烷一次性压入高压釜，使压力达到0.4mpa，然后密封反应器，30min内使温度升至150℃，恒温至压力不再下降为止。环氧乙烷还可以在150℃、1.5h内分批压入高压釜，每次间隔时间为20min，压力保持在0.5mpa左右，继续反应至体系压力不下降为止。将反应产物溶于乙睛，以正己烧抽提法分离均聚物，收集乙精层，浓缩后60℃蒸干，p20s真空原燥，即得产品。
16.进一步地，所述玻璃纤维选用连续无碱玻璃纤维，纤维直径为10-22μm，线密度为1200-4800tex；所述偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-2,3环氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷。
17.动力电池外壳的制备包括：先按配方称取上述原材料混合均匀后入双螺杆挤出机，出料后冷却、干燥、切粒；在成型模具内涂上脱模剂并预热然后用塑料注射机将粒料注射到成型模具内，最后将脱膜后成型的材料经冷却、修整、定型等工序后，包装即可。
18.本发明具有以下有益效果：
19.本发明通过添加改性木质素和阻燃物复配形成阻燃组合物，提高产品的阻燃性能，同时通过添加导热填料提高产品的导热性能。
20.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
21.实施例1
22.改性木质素包括：
23.将碱木质素加入到无水乙二醇中得到悬浮液，得到木质素溶液；将盐酸滴加到木质素溶液中，调节ph为3～5；搅拌，过滤；将滤液透析除去乙二醇；将透析液超声处理，真空冷冻干燥得到木质素纳米颗粒；
24.将所得木质素纳米颗粒与粉末状koh引发剂置于高压釜中，加热至100℃并抽真空1h以排出水分，然后用n2将环氧乙烷一次性压入高压釜，使压力达到0.4mpa，然后密封反应器，30min内使温度升至150℃，恒温至压力不再下降为止。环氧乙烷还可以在150℃、1.5h内分批压入高压釜，每次间隔时间为20min，压力保持在0.5mpa左右，继续反应至体系压力不下降为止。将反应产物溶于乙睛，以正己烧抽提法分离均聚物，收集乙精层，浓缩后60℃蒸
干，p20s真空原燥，即得产品。
25.实施例2
26.一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂17份，阻燃组合物13份、抗氧剂2.5份、润滑剂1份、相容增韧剂6份、导热填料12份、玻璃纤维8份、偶联剂1份、硫化剂3份；阻燃组合物包括改性木质素和阻燃物。
27.实施例3
28.一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂10份，阻燃组合物7份、抗氧剂2份、润滑剂2份、相容增韧剂4份、导热填料7份、玻璃纤维7份、偶联剂3份、硫化剂2-5份；阻燃组合物包括改性木质素和阻燃物。
29.实施例4
30.动力电池外壳，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂15份，阻燃组合物10份、抗氧剂2份、润滑剂1.5份、相容增韧剂5份、导热填料10份、玻璃纤维5份、偶联剂1份、硫化剂3份；阻燃组合物包括改性木质素和阻燃物。
31.在上述实施例2-4中，阻燃物包括聚磷酸盐和p-n-b系阻燃剂，且两者的用量比为1:2；且改性木质素和阻燃物的比例为1:3。
32.对比例1：
33.一种基于木质素的化学改性的动力电池外壳，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂15份，阻燃组合物10份、抗氧剂2份、润滑剂1.5份、相容增韧剂5份、导热填料10份、玻璃纤维5份、偶联剂1份、硫化剂3份；阻燃组合物包括木质素和阻燃物。
34.对比例2
35.动力电池外壳，以重量份计包括：abs树脂80份，pc树脂15份，阻燃组合物10份、抗氧剂2份、润滑剂1.5份、相容增韧剂5份、玻璃纤维5份、偶联剂1份、硫化剂3份；阻燃组合物包括木质素和阻燃物。
36.在对比例1-2，阻燃物包括聚磷酸盐和p-n-b系阻燃剂，且两者的用量比为1:2。
37.在上述中，润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌1:1的混合；抗菌剂为纳米二氧化钛中的一种；相容增韧剂为硅丙烯酸酯类增韧剂；抗氧剂为抗氧剂1010；填料包括白炭黑、黑炭黑、氢氧化铝三者按1：2:1的混合；硫化剂二酰基过氧化物；玻璃纤维选用连续无碱玻璃纤维，纤维直径为10-22μm，线密度为1200-4800tex；偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
38.在上述实施例2-4和对比例1-2中，动力电池外壳制备方法包括：先按配方称取上述原材料混合均匀后入双螺杆挤出机，出料后冷却、干燥、切粒；在成型模具内涂上脱模剂并预热然后用塑料注射机将粒料注射到成型模具内，最后将脱膜后成型的材料经冷却、修整、定型等工序后，包装即可。
39.取实施例2-4，以及对比例1-2进行性能测试，测试如下：
[0040][0041]
结合上述控制，通过在阻燃组合物中添加改性木质素，利用改性木质素提高制备的动力电池外壳的阻燃性能；同时通过添加白炭黑、黑炭黑、氢氧化铝三者组成的填料，能够显著的提升产品的导热性能，通过提升导热性能，能够更加快速的对电池壳内部进行散热，避免因内部温度过高产生自燃等现象；同时本发明在提高导热性能、阻燃性的同时，保持较高的体积电阻率，冲击缺口强度及熔体流动速率，满足锂电池外壳的参数要求。同时通过添加改性木质素，也提高了电池整体的力学性能。
[0042]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0043]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。