一种耐烧蚀聚苯醚组合物及其制备方法与流程

1.本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种耐烧蚀聚苯醚组合物及其制备方法。


背景技术：

2.聚苯醚组合物，具有阻燃性能优良、刚性高、密度轻等优点，因而在动力电池包上获得了大量的应用。然而，常规的聚苯醚组合物耐烧蚀性能较差，无法满足gb 38031《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中对外部火烧以及热失控试验的要求。使得其应用受到了限制。例如动力电池包的上盖，目前仍然使用smc等热固性材料，以满足耐烧蚀的要求。但是smc等材料比重大，生产效率低，同时不具有可回收性，综合成本较高。因此行业内希望能够开发耐烧蚀聚苯醚组合物的方案，以提高生产效率降低综合成本。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种耐烧蚀聚苯醚组合物及其制备方法，该组合物能够显著改善聚苯醚的耐烧蚀性能，同时具有优异的机械性能，具有良好的市场应用前景。
4.本发明提供了一种耐烧蚀聚苯醚组合物按重量份数，包括如下组分：
[0005][0006]
其中，所述聚酰胺树脂中含有对苯二甲酸，所述对苯二甲酸在聚酰胺树脂中的总质量含量比例为10-30％。
[0007]
本发明中，可以通过裂解气相色谱质谱法，以对苯二甲酸标样建立定量比例的方法测定对苯二甲酸在聚酰胺树脂中的总质量含量比例。
[0008]
优选的，所述含磷阻燃剂的磷含量在10％-100％。本发明中，可以通过离子色谱法测试含磷阻燃剂的磷含量。
[0009]
优选的，将0.25
±
0.0002g ppe树脂，加入50ml浓硫酸(96％)进行溶解，在25℃恒温水浴槽中测量并记录浓硫酸流经时间t0和样品溶液流经时间t。熔体粘度范围为30-55cm3/g；软化点为200℃以上。具体的，所述ppe树脂的熔体粘度可以为30cm3/g、35cm3/g、40cm3/g、45cm3/g、50cm3/g、55cm3/g等；所述ppe树脂的软化点可以为：200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃等，均能实现本发明。
[0010]
优选的，所述聚酰胺树脂为pa10t、pa5t56、pa66、pa6、pa6t66中的至少一种，其中至少有一种树脂包含对苯二甲酸单体。
[0011]
优选的，所述对苯二甲酸在聚酰胺树脂中的总比例为15-25％。所述聚酰胺树脂中
对苯二甲酸的比例过低，则无法满足烧蚀要求；对苯二甲酸的比例过高，会导致材料生产加工性能劣化，无法在正常的加工温度下进行加工。
[0012]
优选的，所述含磷阻燃剂为阻燃剂bdp、阻燃剂rdp、tpp、苯氧基聚磷腈、红磷、二乙基次磷酸铝中的至少一种。
[0013]
优选的，所述含磷阻燃剂的磷含量在10％-50％。所述含磷阻燃剂添加比例过低，无法起到阻燃作用；添加比例过高，对冲击强度产生不利的影响。
[0014]
优选的，本发明还包括增韧剂、矿粉、润滑剂、着色剂中的至少一种。
[0015]
所述增韧剂没有特别的限制，包括但不限于乙烯-辛烯共聚物(poe)，sebs等。从提高韧性的角度来说，优选为马来酸酐接枝的poe或马来酸酐接枝的sebs，进一步优选接枝率为0.5-2％。所述增韧剂的添加量为10％以内。
[0016]
所述矿粉为碳酸钙，滑石粉，云母，高岭土，氢氧化镁，伯姆石等。所述矿粉的添加量为40％以内。
[0017]
所述润滑剂为聚乙烯蜡，硬脂酸锌，硬脂酸锂等。所述润滑剂的添加量为3％以内。
[0018]
所述着色剂为炭黑，钛白粉，硫化锌，铁红，钛黄等。所述着色剂的添加量为3％以内。
[0019]
优选的，按重量份数，包括如下组分：
[0020][0021]
本发明还提供了一种耐烧蚀聚苯醚组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0022]
将组分加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到耐烧蚀聚苯醚组合物。
[0023]
本发明还提供了一种耐烧蚀聚苯醚组合物在动力电池包中的应用。
[0024]
本发明的机理如下：
[0025]
常规的热塑性材料在烧蚀试验的高温下会迅速地熔化并滴落。当添加玻璃纤维之后，材料的熔体强度大幅提升，在高温下发生熔滴的时间能够得到延长，但仍不足以抵抗高温。但如果材料在烧蚀过程中能够迅速地炭化并形成致密的炭层，就能够阻止进一步地烧蚀。因此，一方面是要提高材料的熔体粘度，一方面是要增加成碳速率。
[0026]
常规聚苯醚具有很高的熔体粘度和成碳的速率，但是其软化点温度太低，随着温度的提升，熔体粘度会迅速下降，因此材料仍然会熔化。本发明通过向聚苯醚组合物中加入含有特定含量对苯二甲酸的聚酰胺树脂，提高聚苯醚组合物的软化温度，同时大幅提升聚苯醚组合物的熔体粘度和成碳速率，保证组合物具有均衡的性能；在此基础上，加入适量的含磷阻燃剂，进一步显著提升聚苯醚的成碳速率和组合物的阻燃性能，使其具有优异的耐烧蚀性能，同时具有优异的机械性能。
[0027]
有益效果
[0028]
本发明通过引入特殊的聚酰胺树脂以及适量的阻燃剂，能够显著改善聚苯醚的耐
烧蚀性能，同时具有优异的机械性能，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
[0029]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0030]
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0031]
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
[0032]
ppe树脂1#：特性粘度为41.5cm3/g，软化点为200℃，南通星辰合成材料有限公司，商品名为ppe lxn040。
[0033]
ppe树脂2#：熔体粘度为46.5cm3/g，软化点为200℃，邯郸市峰峰鑫宝新材料科技有限公司，商品名为ppo xb045。
[0034]
马来酸酐接枝的ppe 1#(记为mppe)，商品名为fb820，佳易容有限公公司。
[0035]
马来酸酐接枝的ppe 2#，商品名为gpm5601,宁波能之光新材料科技有限公司。
[0036]
pa树脂1#：pa5t56共聚物，商品名为ecopent 2260，对苯二甲酸的比例为25％。
[0037]
pa树脂2#：pa10t，商品名为vicnyl 700-01nc001，对苯二甲酸的比例为50％。
[0038]
pa树脂3#：pa6，商品名为pa m2400，对苯二甲酸的比例为0。
[0039]
含磷阻燃剂1#：bdp，商品名为cr-741，磷含量为8.9％。
[0040]
含磷阻燃剂2#，苯氧基聚磷腈，商品名为hpctp，磷含量为13.45％。
[0041]
含磷阻燃剂3#：红磷母粒，商品名为fr9950kf，磷含量为50％。
[0042]
玻璃纤维：牌号为ecs13-03-540h，巨石股份。
[0043]
本发明各实施例及对比例的组合物通过如下过程制备得到：
[0044]
将组分加入到混合机中混合均匀，得到混合均匀的物料；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到耐烧蚀聚苯醚组合物。螺杆温度为280℃。
[0045]
实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准：
[0046]
维卡软化点：参照iso-75-2-2013进行测试聚苯醚组合物的维卡软化点。
[0047]
火烧实验结果：将材料加工成200
×
200
×
3mm厚度的板材，并参照gb/t 38031-2020进行外部火烧实验。测试完成后，观察板材存在烧穿、熔滴等现象。如果板材结构基本保持良好，无烧穿、熔滴等现象，则认为可以通过火烧测试。
[0048]
垂直燃烧性：参照ul94 2018，测试1.5mm厚度试片的垂直燃烧性。试验中燃烧性能达到ul94 v-0等级的记为ok，达不到ul94 v-0等级的记为ng。
[0049]
粘度：参照标准iso 3219-1:2021，在280℃，0.2rad/s的条件下测试聚苯醚组合物的粘度。
[0050]
缺口冲击强度：参照标准iso 180-2019进行测试。
[0051]
实施例和对比例的配方与检测结果(重量份数)
[0052][0053]
[0054][0055]
由实施例1-9结果可知，本发明通过引入特殊的聚酰胺树脂以及特殊的阻燃剂，能够显著改善聚苯醚的耐烧蚀性能，同时具有优异的机械性能。本发明的聚苯醚组合物维卡软化点可达220-250℃，粘度可达1600-2900mpa*s，缺口冲击强度可达8.5-13kj/m2。
[0056]
与实施例1和8相比，当加入过多ppe树脂(对比例1)或者聚酰胺树脂(对比例2)时，火烧实验结果不太理想。由实施例3和对比例3以及对比例7可知，聚酰胺树脂中对苯二甲酸的比例过高，则无法满足烧蚀要求；对苯二甲酸的比例过低，会导致材料生产加工性能劣化，无法在正常的加工温度下进行加工。由实施例3和对比例4可知，含磷阻燃剂的磷含量不足10％时，耐烧蚀性能没有明显改善。由实施例8和对比例5以及对比例6可知，含磷阻燃剂添加比例过低，无法起到耐烧蚀作用；添加比例过高，对冲击强度产生不利的影响。由实施例8和对比例8以及对比例9可知，玻璃纤维添加比例过低，则无法提高材料的粘度，从而无法保证火烧测试。如果添加比例过高，材料的冲击强度会受到不利的影响。