本发明属于高分子材料领域， 具体涉及一种高极性阻燃聚丙烯组合物， 制备方法及其在胶封铅酸蓄电池壳体中的应用 。

背景技术

铅酸蓄电池被广泛应用于启动、 启停、 牵引、 照明、 通信等能源系统， 其壳体材料主要以 ABS树脂基材料和聚丙烯树脂基材料为主。一般 情况下， 启动、 启停车用铅酸蓄电池、 部分通信用铅酸蓄电池采用聚丙烯树脂基材 料，其它则以 ABS树脂基材料居多，也有部分采用 AS树脂、 PC树脂、 PVC 树脂及 PPE树脂基材料， 但占比较少。 现有技术中， 启动、 启停和欧美国 家使用的通信蓄电池多选用聚丙烯树脂基材料 ， 其中聚丙烯一般为中、 高 抗冲注塑级专用料 （如国内一些蓄电池外壳生产厂采用 AY564、 B3001 做 蓄电池外壳）， 其生产成本较高，而且大部分依赖进口， 每年耗费大量外汇。 由于电池在使用中要经常受到较大的冲击振动 ， 且需要面临每年四季的使 用环境温度变化的考验， 因而对壳体材料常温和低温冲击性能要求较高 ； 随着产品的升级换代， 对蓄电池壳体材料的阻燃性要求越来越高。 现有共 聚丙烯 EPF30R（7 %乙烯与 ？共聚物）具有较好的加工性能和刚性， 但其 常温和低温冲击强度较低， 同时其阻燃性达不到新标准的要求。

另外， 目前铅酸蓄电池盖和槽体之间主要采用胶水焊 接和热板焊接， 其中采用胶水焊接工艺的铅酸蓄电池壳体材料 壁薄， 焊接引入的内应力小， 成品铅酸蓄电池使用生命周期内壳体不易开裂 ； 而采用热板焊接工艺的铅 酸蓄电池壳体材料壁厚， 焊接引入的内应力大， 成品铅酸蓄电池在使用过 程中常发生壳体开裂等质量问题， 但热板焊接工艺简单， 效率高， 成本低 廉。 而聚丙烯基材料系非极性材料， 表面能低， 目前主要以热板焊接为主。 因此有必要开发出高效阻燃的同时， 可有效提高其和胶水粘接力的高极性 阻燃聚丙烯组合物是一项必然选择。

现有技术中提出的阻燃聚丙烯组合物虽然具有 良好的阻燃性、 绝缘性、 耐热性及韧性等特点， 但不能满足通信铅酸蓄电池采用胶水焊接工艺 的阻 燃聚丙烯材料。 发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足， 提供一种阻燃性好、 耐热 性优、 材料韧性良好、 具有较高的熔体强度、 易于胶水焊接的高极性阻燃 聚丙烯组合物。

在本发明的一个技术方案中， 提供了一种高极性阻燃聚丙烯组合物， 包括以下重量份的组分：

聚丙烯 68〜 75份

溴系阻燃体系 18〜 25份

极性改性剂 0.5〜 5份

抗氧剂 0.1〜 0.5份

光稳定剂 0.15〜 0.35份

酸吸收助剂 0.3〜 1份

加工助剂 0.3〜 0.5份；

所述的聚丙烯组合物通过环氧树脂胶水焊接的 粘接力超过 40kgf。

所述聚丙烯是共聚聚丙烯或共聚聚丙烯和均聚 聚丙烯的混合物， 所述 共聚聚丙烯中第二单体可以是 1-丁烯、 1-戊烯、 1-己烯 1-庚烯， 第二单体的 含量为聚丙烯重量的 3〜 5 % ; 聚丙烯的熔体流动速率为 0.3〜 3g/10mm; 该 聚丙烯树脂种类的选择赋予材料良好的柔韧性 。

所述溴系阻燃体系是溴系阻燃剂和三氧化二锑 的复配体系。

其中所述溴系阻燃剂选自十溴二苯乙烷、 四溴双酚 A、 双 （2, 3 -二溴 丙基） 醚、 四溴双酚 S、 双 （2 , 3 -二溴丙基） 醚或溴代三嗪中的一种或几 种。

所述极性改性剂选自苯乙烯马来酰亚胺共聚物 、 马来酸酐接枝的 SEBS、 马来酸酐接枝的 PP共聚物、 马来酸酐接枝的 POE共聚物、 乙烯- 丙烯酸丁酯 -甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、 乙烯 -丙烯酸甲酯 -甲基丙烯酸 缩水甘油酯共聚物等中的一种或多种。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与硫代酯的复配 物； 受阻酚类抗氧剂为 四 [（3- （3 , 5 -二叔丁基 -4 -羟基苯基） 丙酸]季戊四醇酯 （商品名 1010） 或（3- （3 , 5 -二叔丁基 -4 -羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（商品名 1076）等； 硫代 酯为硫代二丙酸二月桂酸酯 （DLTDP）、 硫代二丙酸双十八酯 （商品名 DSTDP） 等， 抗氧剂的加入起到改善材料耐热老化性能的作 用。

所述光稳定剂分子量大于 2000, 如聚 -{[6 - [（1， 1， 3 , 3 , -四甲基丁基） -亚氨基] -1， 3， 5， -三嗪 -2， 4 -二基 ][2- （2， 2， 6， 6， -四甲基哌啶基） - 次氨基 -六亚甲基- [4-（2, 2, 6, 6 -四甲基哌啶基）-次氨基 （商品名 UV-944）、 聚（1-羟乙基 -2, 2 , 6, 6 , -四甲基 -4 -羟基哌啶）丁二酸酯（商品名 UV-622） 等， 光稳定剂的加入起到改善材料抗紫外性能的作 用。

所述酸吸收助剂选自水滑石、 高活性氧化镁、 硬脂酸锌、 硬脂酸钙、 氢氧化镁中的一种或多种， 酸吸收剂的加入起到减小阻燃剂对成型设备腐 蚀的作用。

所述加工助剂为聚乙烯蜡、 硬脂酸钙、 硬脂酸、 聚酰胺蜡等中的一种 或多种， 润滑剂的加入起到改善加工性能的作用。

在本发明的另一技术方案中， 提供了一种高极性阻燃聚丙烯组合物的 制备方法， 包括以下步骤：

（1）按重量百分比称取原材料；

（2）将所有原材料放入高速混合机中混合 1〜 2分钟；

（3）将混合的原料放入双螺杆挤出机中挤出� �粒， 挤出机的速度为 50〜 100转 /分， 温度为 180〜 200 ^° C。

在本发明的另一个技术方案中， 提供了一种高极性阻燃聚丙烯组合物 在制备胶封铅酸蓄电池壳体材料中的应用。 进一步地， 所述的高极性阻燃 聚丙烯组合物应用于环氧树脂胶水焊接的铅酸 蓄电池壳体材料。

与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果：

1、 本发明使用共聚聚丙烯或者共聚聚丙烯和均聚 聚丙烯的混合物， 使 材料具有良好的柔韧性； 同时以有机溴系阻燃剂为主阻燃剂、 以三氧化二 锑为辅助阻燃剂， 提高阻燃效果， 阻燃剂用量少， 对材料的韧性影响小； 使用受阻酚类抗氧剂与硫代酯作为复配抗氧体 系， 使材料具有良好的高温 热氧老化性能， 保证材料在高温下的使用热性能稳定； 加入的酸吸收助剂， 可以大大减小材料对模具的腐蚀。

2、 本发明使用的极性改性剂可有效提高聚丙烯组 合物制备的铅酸蓄电 池壳体材料与环氧树脂胶水之间的粘接力。 具体实施方式

下面结合一些具体实施方式对本发明高极性阻 燃聚丙烯组合物及其制 备方法做进一步描述， 具体实施例为进一步详细说明本发明， 非限定本发 明的保护范围。

本发明所述的高极性阻燃聚丙烯组合物按照标 准制备样条，并进行下表 1中所列出的性能测试。

表 1 性能测试及其标准

本发明所用到的仪器设备有：

制备高极性阻燃聚丙烯组合物所用的双螺杆挤 出机是由南京瑞亚高聚 物装备有限公司生产的 SHJ-30。

制备高极性阻燃聚丙烯组合物测试样条采用的 注塑机是由浙江海天注 塑机有限公司生产的 B-920型。

测试熔体流动速率用的仪器是美斯特工业系统 （中国）有限公司生产的 ZR21452熔体流动速率仪。

测试冲击强度用的冲击实验机是美国 Tinius Olsenis公司生产的 T92型。 测试拉伸强度及粘接力用的万能试验机是 Hounsfield 公司生产的 H10K-S。

测试燃烧性能使用的 UL-94垂直燃烧仪是美国 ATLAS 生产的 HVUL-2 型。

所有本发明提供的实施例中， 提供的原材料均可从市面采购获得。

其中， 聚丙烯选自中海壳牌 EP300M、 HP840N；

十溴二苯乙烷选自山东寿光 RDT-3K；

八溴醚选自连云港传奇阻燃科技有限公司 E-08N；

三氧化二锑选自云南木利锑业的 S-05N；

极性改性剂： 金发科技 KF118， 普朗克 BONDYRAM 1001CN;

其它添加剂均为市售的通用商品。

实施例 1

将 750克聚丙烯 PP EP300M（中海壳牌）， 200克十溴二苯乙烷 RDT-3K （山东寿光）， 50克三氧化二锑协效阻燃剂 S-05N（云南木利锑业）、 5g接 枝 PP型增韧剂 KF118 （金发科技）， 6克活性氢氧化镁 （日本进口）、 4克 光稳定剂 （UV-944）、 3 克抗氧剂 （1010）、 6 克辅助抗氧剂 （DLTDP）、 6 克硬脂酸锌， 在高速混合机混合均匀， 然后， 在转速为 50〜 100转 /分钟的 双螺杆挤出机于 190 ^° C挤出、 冷却、 切粒制得阻燃组合物。

成型加工的样条性能如下：

拉伸强度 20MPa 燃烧性 UL94 V-0@2.0mm

弯曲强度 30MPa 相对密度 l .lg/cm ³

弯曲强度 1400MPa 熔融指数 8g/10min

粘接强度 50kgf 缺口冲击强度 120J/m

测试条件： 样条厚度为 0.8mm， 150 ^° C , 换气次数 5〜 20次 /小时烘箱， 400小时内试样无开裂粉化现象。

对比例 1

将 755克聚丙烯 PP EP300M（中海壳牌）， 200克十溴二苯乙烷 RDT-3K （山东寿光）， 50克三氧化二锑协效阻燃剂 S-05N（云南木利锑业）、 6克活 性氢氧化镁（日本进口）、 4克光稳定剂 （UV-944）、 3克抗氧剂 （1010）、 6 克辅助抗氧剂 （DLTDP）、 6克硬脂酸锌， 在高速混合机混合均匀， 然后， 在转速为 50〜 100转 /分钟的双螺杆挤出机于 190 ^° C挤出、 冷却、 切粒制得 阻燃组合物。

成型加工的样条性能如下：

拉伸强度 21MPa 燃烧性 UL94 V-0@2.0mm

弯曲强度 32MPa 相对密度 l .lg/cm ³

弯曲强度 1450MPa 熔融指数 10g/10min

粘接强度 35kgf 缺口冲击强度 100J/m

测试条件： 样条厚度为 0.8mm， 150 ^° C , 换气次数 5〜 20次 /小时烘箱，

400小时内试样无开裂粉化现象。 实施例 2

将 360克聚丙烯 PP EP300M（中海壳牌）， 390克聚丙烯 PP HP840N（中 海壳牌）， 130克十溴二苯乙烷 RDT-3K（山东寿光）， 70克八溴醚 E-08N（连 云港传奇阻燃科技有限公司）， 50克三氧化二锑协效阻燃剂 S-05N（云南木 利锑业）、 5g接枝 PP型增韧剂 BONDYRAM 1001CN（普利朗）， 6克活性 氢氧化镁 （日本进口）、 4 克光稳定剂 （UV-944）、 3 克抗氧剂 （1010）、 6 克辅助抗氧剂 （DLTDP）、 6克硬脂酸锌， 在高速混合机混合均匀， 然后， 在转速为 50〜 100转 /分钟的双螺杆挤出机于 190 ^° C挤出、 冷却、 切粒制得 阻燃组合物。

成型加工的样条性能如下：

拉伸强度 29MPa 燃烧性 UL94 V-0@2.0mm

弯曲强度 44MPa 相对密度 l .lg/cm ³

弯曲强度 1800MPa 熔融指数 18g/10min

粘接强度 40kgf 缺口冲击强度 40J/m

测试条件： 150 ^° C， 换气次数 5〜 20次 /小时烘箱， 样条厚度为 0.8mm， 400小时内试样无开裂粉化现象。

实施例 3

将 360克聚丙烯 PP EP300M（中海壳牌）， 390克聚丙烯 PP HP840N（中 海壳牌）， 130克十溴二苯乙烷 RDT-3K（山东寿光）， 70克八溴醚 E-08N（连 云港传奇阻燃科技有限公司）， 50克三氧化二锑协效阻燃剂 S-05N（云南木 利锑业）、 20g接枝 PP型增韧剂 BONDYRAM 1001CN（普利朗）， 6克活性 氢氧化镁 （日本进 n）、 4 克光稳定剂 （UV-944）、 3 克抗氧剂 （1010）、 6 克辅助抗氧剂 （DLTDP）、 6克硬脂酸锌， 在高速混合机混合均匀， 然后， 在转速为 50〜 100转 /分钟的双螺杆挤出机于 190 ^° C挤出、 冷却、 切粒制得 阻燃组合物。 成型加工的样条性能如下：

拉伸强度 27MPa 燃烧性 UL94 V-0@2.0mm 弯曲强度 42MPa 相对密度 l .lg/cm ³

弯曲强度 1700MPa 熔融指数 16g/10min

粘接强度 45kgf 缺口冲击强度 50J/m

测试条件： 150 ^° C， 换气次数 5〜 20次 /小时烘箱， 样条厚度为 0.8mm， 小时内试样无开裂粉化现象。