一种无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物及其应用的制作方法

本发明属于电池包上盖用材料，具体涉及一种无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物及其应用。

背景技术：

1、随着新能源行业的蓬勃发展，动力电池和储能电池的装机量连创新高。其中，电池包上盖的材料主要是金属或者热固性材料，方案存在比重偏大、加工效率低以及不环保等缺点。而热塑性材料由于比重轻及绿色环保的优势得到快速推广应用。

2、电池包的核心要求是需要通过gb/t31467.3-2015耐火烧测试，而且要求燃烧过程中不产生大量有毒有害气体。常规聚丙烯材料(pp)不能满足现有要求，满足客户的测试要求的新一代低烟、无卤、耐烧蚀和隔热阻燃增强pp将成为技术发展的趋势。现有技术中通过将无卤哌嗪阻燃剂，长玻纤以及成陶填料复配具有一定的耐烧蚀效果，但是薄壁化后，材料不耐火烧，存在容易烧穿的问题。

3、因此，开发一种薄壁化后仍具有优异的耐烧蚀性能、隔热性能和阻燃性能的聚丙烯树脂材料，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物及其应用；所述无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物具有优异的耐烧穿性能和隔热性能，且阻燃性能好。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物，以重量份计，所述无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物包括18～50份聚丙烯树脂、3～10份哌嗪阻燃剂、20～26份氮磷复合阻燃剂、0.2～1.8份协效阻燃剂和12～28份长玻璃纤维；所述长玻璃纤维中二氧化硅质量百分含量＞60％。

4、本发明中，采用特定含量的哌嗪阻燃剂和氮磷复合阻燃剂复配，有利于增加碳层厚度及致密性，改善隔热性能；通过加入特定含量的协效阻燃剂复配，进一步提高材料的隔热性能；通过加入特定的长玻璃纤维，能够增强骨架强度，提高耐烧蚀性能；通过长玻璃纤维与特定阻燃剂和协效阻燃剂复配，使得所述无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物具有优异的耐烧穿性能和隔热性能，且阻燃性能好。

5、所述18～50份聚丙烯树脂，例如可以为18份、20份、22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份等。

6、所述3～10份哌嗪阻燃剂，例如可以为3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份、5份、5.2份、5.5份、5.8份、6份、6.2份、6.5份、6.8份、7份、7.2份、7.5份、7.8份、8份、8.2份、8.5份、8.8份、9份、9.2份、9.5份、9.8份、10份等。

7、所述20～26份氮磷复合阻燃剂，例如可以为20份、20.5份、21份、21.5份、22份、22.5份、23份、23.5份、24份、24.5份、25份、25.5份、26份等。

8、所述0.2～1.8份协效阻燃剂，例如可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份等。

9、所述12～28份长玻璃纤维，例如可以为12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份等。

10、所述长玻璃纤维中二氧化硅的质量百分含量＞60％，例如可以为61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％等。

11、本发明中，所述长玻璃纤维中二氧化硅含量可采用现有技术中常规方法进行测定，如按照gb/t 1549-2008纤维玻璃化学分析方法进行测定。

12、本发明中，以质量百分含量计，所述长玻璃纤维中还包括10～20％氧化铝(例如可以为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％等)、5～15％氧化硼(例如可以为5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等)、12～22％氧化钙(例如可以为12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、22％等)、2～8％氧化镁(例如可以为2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％等)和0～0.5％氧化钠(例如可以为0％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％等)。

13、优选地，所述聚丙烯树脂的熔融指数为10～32g/10min，例如可以为10g/10min、12g/10min、14g/10min、16g/10min、18g/10min、20g/10min、22g/10min、24g/10min、26g/10min、28g/10min、30g/10min、32g/10min等。

14、本发明中，所述聚丙烯树脂的熔融指数的测试条件为230℃，2.16kg。

15、优选地，所述哌嗪阻燃剂包括磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪或多磷酸哌嗪中的任意一种或至少两种的组合。

16、优选地，所述氮磷复合阻燃剂包括三聚氰胺焦磷酸盐类和/或三聚氰胺聚磷酸盐。

17、优选地，所述三聚氰胺焦磷酸盐类和三聚氰胺聚磷酸盐的质量比为(0.3～3):1，其中，(0.3～3)中的具体取值例如可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3等；进一步优选为(1～2.6):1。

18、优选地，所述协效阻燃剂包括氧化锌、硼酸锌、玻璃粉或海泡石中的任意一种或至少两种的组合。

19、优选地，所述协效阻燃剂包括氧化锌、海泡石和硼酸锌中的至少两种，进一步优选为氧化锌和硼酸锌的组合，或，海泡石和硼酸锌的组合。

20、优选地，所述氧化锌和硼酸锌的质量比、海泡石和硼酸锌的质量比各自独立地为(0.5～4.2):1，其中，(0.5～4.2)中的具体取值例如可以为0.5、0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8、4、4.2等；进一步优选为(1.2～4):1。

21、优选地，所述长玻璃纤维的平均保留长度＞1mm，例如可以为1、1.05mm、1.1mm、1.15mm、1.2mm、1.25mm、1.3mm、1.35mm、1.4mm、1.45mm、1.5mm、1.55mm、1.6mm、1.65mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm、1.85mm、1.9mm、1.95mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.5mm、4.8mm、5mm等，进一步优选为1.2～3mm。

22、本发明中，影响长玻璃纤维的平均保留长度的因素包括长玻璃纤维种类(包括二氧化硅含量)以及注塑条件等(如注塑压力或背压)。

23、优选地，所述长玻璃纤维中二氧化硅的质量百分含量为65～70％。

24、优选地，所述长玻璃纤维以长玻纤母粒的形式添加。

25、本发明中，所述长玻纤母粒包括树脂和长玻璃纤维；所述树脂包括聚烯烃；所述聚烯烃包括聚丙烯。

26、优选地，所述长玻纤母粒中长玻璃纤维的质量百分含量为40～60％，例如可以为40％、42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％、60％等。

27、优选地，以重量份计，所述无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物还包括1～5份相容剂，例如可以为1份、2份、3份、4份、5份等。

28、优选地，所述相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐(pp-g-mah)和/或聚烯烃弹性体接枝马来酸酐。

29、本发明中，所述聚烯烃弹性体接枝马来酸酐包括乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(poe-g-mah)。

30、优选地，以重量份计，所述无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物还包括0.3～1.5份其它助剂，例如可以为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.5份等。

31、优选地，所述其它助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。

32、本发明中，所述抗氧剂包括但不限于不限于四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、4,4′-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺(抗氧剂445)、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)中的至少一种。

33、本发明中，所述润滑剂包括但不限于乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌或硅油中的至少一种。

34、本发明中，所述无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物制成薄壁化产品后，仍具有优异的耐烧蚀性能，解决了现有技术中常规聚丙烯复合材料薄壁化后不耐火烧，存在容易烧穿的问题。

35、本发明中，所述薄壁化指制件厚度可以低至2mm，例如可以为0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm等。

36、第二方面，本发明提供一种包含第一方面所述的无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物的制品，所述制品包括电池包上盖。

37、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

39、本发明提供的无卤耐烧蚀聚丙烯树脂组合物，采用特定含量的哌嗪阻燃剂、氮磷复合阻燃剂、协效阻燃剂以及特定的长玻璃纤维复配，得到的组合物尤其适用于制备薄壁化聚丙烯材料，提高薄壁化聚丙烯材料的耐烧穿性能、隔热性能以及阻燃性能。