CN113248912B - 一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及高分子材料领域，具体公开了一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料及其制备方法。用于电池包外壳的阻燃尼龙材料包括以下重量份的组分：尼龙树脂50‑70份、微胶囊包覆红磷母粒8‑15份、短切玻璃纤维25‑35份、无水硼酸锌1‑3份、氧化锌1‑3份、马来酸酐接枝乙烯‑辛烯共聚物2‑5份、苯胺黑色母1‑3份、水滑石1‑3份、抗氧剂0.1‑1份、润滑剂0.1‑1份；其制备方法为：S1、称取原料；S2、混合；S3、挤出。本申请的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料其具有优异的阻燃性、韧性和强度，质量轻，耐腐蚀性好。
Description
技术领域
本申请涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料及其制备方法。
背景技术
新能源汽车作为汽车行业发展的新一代的交通工具，在节能减排，减少对传统石油资源的依赖方面具有较大优势，而电池包是新能源汽车核心能量源，是新能源汽车内电池模块的承载体，一般安装在车体底部，主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不易损坏，对电池模块的安全防护起到关键作用。
传统车用电池包外壳采用钢板、铝合金等材料铸造，然后对其表面进行喷涂处理，钢板和铝合金材料虽然具有使用寿命长、阻燃、无烟、雾度等优点，但质量较重，随着汽车节轻量化的发展，电池包外壳材料出现了玻纤增强复合材料、SMC片状材料和碳纤增强复合材料等多种轻量化材料。
针对上述中的相关技术，发明人认为电池模块中的锂电池在使用过程中不断散发热量，易导致热量失控，甚至引起电池模块起火，造成安全事故，虽然轻量化材料具有质量轻，强度达钢材4倍的优点，但其阻燃性能有待提升。
发明内容
为提高用于电池包外壳材料的阻燃性能，本申请提供一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，采用如下的技术方案：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，包括以下重量份的组分：尼龙树脂50-70份、微胶囊包覆红磷母粒8-15份、短切玻璃纤维25-35份、无水硼酸锌1-3份、氧化锌1-3份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2-5份、苯胺黑色母1-3份、水滑石1-3份、抗氧剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份。
通过采用上述技术方案，由于采用尼龙树脂、短切玻璃纤维等组分制备电池包外壳用尼龙材料，尼龙树脂相较于钢材来说，质量轻、耐磨性好、耐疲劳强度和耐热性高，短切玻璃纤维主要用于增强尼龙材料的机械强度，另外氧化锌加入尼龙材料中，能使尼龙材料的热氧化降解过程发生改变，生成更多的剩炭，形成稳定的保护炭层，从而提高尼龙材料的阻燃性，水滑石在受热时，其结构水和层板羟基及层间阴离子以水和二氧化碳的形式脱出，起到降低燃烧气体温度、阻隔氧气的作用，且水滑石在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，水滑石与氧化锌配合作用，能有效改善尼龙材料的阻燃效果；微胶囊包覆红磷母粒是一种无卤、高效、低烟、无害的阻燃剂，阻燃效果好，另外马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的加入能改善尼龙树脂与微胶囊包覆红磷母粒、氧化锌等组分的相容性，从而改善尼龙材料的抗冲击性能。
优选的，所述组分的重量份如下：尼龙树脂53-60.5份、微胶囊包覆红磷母粒10-12份、短切玻璃纤维28-33份、无水硼酸锌1.5-2.5份、氧化锌1.5-2.5份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2.5-4.5份、苯胺黑色母1.5-2.5份、水滑石0.4-0.8份、抗氧剂0.4-0.8份、润滑剂0.5-0.8份。
通过采用上述技术方案，原料的用量更加精确，使制成的尼龙材料的阻燃效果好，力学性能更加优异。
优选的，所述微胶囊包覆红磷母粒由以下方法制成：
(1)将1-1.5重量份红磷研磨、烘干后与2-3重量份氨水、3.5-5重量份正硅酸乙酯、2-2.5重量份乙醇、3-4重量份二氧化铈混合，搅拌5-6h，离心、真空干燥；
(2)将3-5重量份聚4-甲基-1-戊烯和10-20重量份步骤(1)所得物混合，挤出、造粒，制得微胶囊包覆红磷母粒。
通过采用上述技术方案，尼龙树脂在与微胶囊包覆红磷母粒表面的有机或无机层进行混合时，因尼龙树脂与有机层或无机层相容性问题，易导致尼龙材料的力学性能下降，另外电池包外壳在电池模块长久使用后，出现漏液现象时，易被腐蚀，因此采用无机和有机双层包覆制备微胶囊包覆红磷母粒，其中添加耐腐蚀性优异的二氧化铈和二氧化硅作为无机层，再使用耐腐蚀性优异的聚4-甲基-1-戊烯作为有机层，以提高微胶囊包覆红磷母粒的耐腐蚀性，从而改善电池包外壳的耐腐蚀效果，另外有机层中聚4-甲基-1-戊烯与尼龙树脂、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的相容性好，能有效改善尼龙树脂的力学性能，另外在燃烧时，聚4-甲基-1-戊烯的耐高温性能好，阻燃效果强，当聚4-甲基-1-戊烯被燃烧破坏时，二氧化硅和二氧化铈包覆在红磷母粒表面，红磷受热生成含氧酸，对尼龙树脂具有炭化脱水作用，二氧化硅和二氧化铈在炭层表面凝聚，起到增强阻隔作用，构成磷硅氮协效阻燃，从而改善了红磷母粒的隔热阻燃效果。
优选的，所述步骤(2)中还加入了1-2重量份可膨胀石墨、0.5-1重量份马来酸酐接枝聚乙烯混合进行挤出造粒。
通过采用上述技术方案，可膨胀石墨的耐热温度高，在发生火灾时，体积膨胀，阻隔火焰，同时生成的石墨膨胀体材料覆盖在电池包外壳上，隔绝热量传递和氧气的接触，其内部的酸根在膨胀时释放，促进了电池包外壳的炭化，并且可膨胀石墨具有耐酸碱腐蚀性好的优点，能改善电池包外壳的耐腐蚀性，马来酸酐接枝聚乙烯的加入，能改善可膨胀石墨与微胶囊包覆红磷石墨中聚4-甲基-1-戊烯的相容性，改善微胶囊包覆红磷母粒的力学效果。
优选的，所述尼龙树脂由5-10重量份PA66烘干后与1-2重量份聚四氟乙烯、0.2-0.5重量份相容剂和1-3重量份三氧化二锑混合、挤出制成。
通过采用上述技术方案，PA66的耐腐蚀性好，对酸碱盐等化学物质，以及油类的抗腐蚀能力较强，聚四氟乙烯的抗腐蚀性和力学性能优异，在相容剂的作用下，PA66和聚四氟乙烯混合均匀后，增大了尼龙树脂与微胶囊包覆红磷母粒中聚4-甲基-1-戊烯的相容性，从而制成了耐腐蚀、阻燃且力学性能优异的尼龙树脂。
优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或两种的组合物。
通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝聚丙烯和马来酸酐接枝POE能增加PA66和聚四氟乙烯的相容性，改善尼龙树脂的抗冲击性和加工性。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡按照1:1-2组成的混合物。
通过采用上述技术方案，以硬脂酸锌和石蜡配合作为润滑剂，能有效改善尼龙材料加工时的流动性，起到促进熔融、防粘连和抗静电、爽滑的作用。
优选的，所述抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和碳黑按照1:1-1.5组成的混合物。
通过采用上述技术方案，4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)为抗氧剂300，是一种硫代双酚类抗氧剂，其具有游离基终止剂和氢过氧化物分解剂的双重功能，抗老化效果强，与碳黑协同使用，抗老化性能增强。
优选的，所述短切玻璃纤维的直径为9-10um，长度为3-5mm。
通过采用上述技术方案，短切玻璃纤维的原丝集束性好，毛屑含量低，干态流动性优良，分散效果好。
第二方面，本申请提供一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称重：按照配比，称取各原料；
S2、混合：将尼龙树脂、微胶囊包覆红磷母粒、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、苯胺黑色母、抗氧剂、润滑剂混合；
S3、挤出：将步骤S2所得混合物加入双螺杆挤出机，将短切玻璃纤维、无水硼酸锌、氧化锌和水滑石的混合物通过侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出、造粒。
通过采用上述技术方案，将短切玻璃纤维以及无水硼酸锌、水滑石和氧化锌的混合物从侧喂料口进入双螺杆挤出机，能减少短切玻璃纤维等于螺杆之间的强剪切作用，从而减少对短切玻璃纤维长径比的破坏，使电池包外壳表面光滑、无毛刺，表面质量高。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用尼龙树脂、短切玻璃纤维、微胶囊包覆红磷母粒、水滑石和氧化锌等组分制备尼龙材料，由于尼龙树脂和短切玻璃纤维具有力学性能好，且质量轻的优点，符合汽车的轻量化发展趋势，另外微胶囊包覆红磷母粒、水滑石和氧化锌等组分具有较强的阻燃效果，使制成的电池包外壳垂直燃烧达到V-0级，密度为1.43-1.45g/m3，密度低，质量轻，阻燃性能优异。
2、本申请中优选采用二氧化硅和二氧化铈作为无机层包覆红磷，然后再包覆聚4-甲基-1戊烯作为有机层，从而制成无机/无机双层包覆的微胶囊包覆红磷母粒，由于二氧化硅、二氧化铈和聚4-甲基-1-戊烯均具有较强的耐腐蚀性，能增强电池包外壳的抗腐蚀效果，另外聚4-甲基-1-戊烯的耐高温性好，二氧化硅和二氧化铈能增加红磷母粒燃烧时的炭层密度，起到磷氮硅协同阻燃的效果，提升红磷母粒的阻燃效果，最后聚4-甲基-1-戊烯与尼龙树脂、POE-g-MAH的相容性好，使微胶囊包覆红磷母粒在尼龙材料中分散均匀，从而改善尼龙材料的力学性能。
3、本申请中制备微胶囊包覆红磷母粒时，在聚4-甲基-1-戊烯中掺入可膨胀石墨和马来酸酐接枝聚乙烯，因可膨胀石墨在高温下瞬间膨胀，阻隔火焰，起到阻燃效果，另外可膨胀石墨的抗耐酸碱盐腐蚀性强，在马来酸酐接枝聚乙烯的作用下，可膨胀石墨能与聚4-甲基-1-戊烯分散均匀，从而在二氧化硅和二氧化铈形成的无机层上包覆均匀，进而改善红磷母粒的阻燃性和耐腐蚀性。
4、本申请中使用尼龙66与聚四氟乙烯、三氧化二锑等原料经挤出造粒制成尼龙树脂，由于尼龙66和聚四氟乙烯的耐腐蚀性强，能改善尼龙材料的耐腐蚀效果，另外尼龙66在聚四氟乙烯的作用下，与聚4甲基-1-戊烯的相容性增大，改善了尼龙树脂与微胶囊包覆红磷母粒的分散效果，从而提高了尼龙材料的力学强度。
具体实施方式
微胶囊包覆红磷母粒的制备例1-8
制备例1-8中二氧化铈选自博华斯纳米科技(宁波)有限公司；聚4-甲基-1-戊烯选自东莞塑运塑胶有限公司；可膨胀石墨选自巩义市鸿越耐材有限公司，型号为HY-SM；马来酸酐接枝聚乙烯选自深圳市海安塑胶化工有限公司，型号为PE1040。
制备例1：(1)将1kg红磷与1.5kg水混合，以300r/min的转速研磨3h，在80℃下真空干燥3h后与2kg氨水、3.5kg正硅酸乙酯、2kg乙醇、3kg二氧化铈混合，搅拌5h，离心，在60℃下真空干燥10h，二氧化铈的纯度大于99.99％，密度为7.13g/cm3，比表面积为90.86m2/g；(2)将3kg聚4-甲基-1-戊烯和10kg步骤(1)所得物混合，挤出、造粒，制得微胶囊包覆红磷母粒，一区温度为175℃，二区温度为215℃，三区温度为235℃，四区温度为240℃，五区温度为245℃。
制备例2：(1)将1.3kg红磷与1.8kg水混合，以300r/min的转速研磨3h，在80℃下真空干燥3h后与2.5kg氨水、4.5kg正硅酸乙酯、2.3kg乙醇、3.5kg二氧化铈混合，搅拌5.5h，离心，在60℃下真空干燥10h，二氧化铈的纯度大于99.99％，密度为7.13g/cm3，比表面积为90.86m2/g；
(2)将4kg聚4-甲基-1-戊烯和15kg步骤(1)所得物混合，挤出、造粒，制得微胶囊包覆红磷母粒，一区温度为175℃，二区温度为215℃，三区温度为235℃，四区温度为240℃，五区温度为245℃。
制备例3：(1)将1kg红磷与2kg水混合，以300r/min的转速研磨3h，在80℃下真空干燥3h后与3kg氨水、5kg正硅酸乙酯、2.5kg乙醇、4kg二氧化铈混合，搅拌6h，离心，在60℃下真空干燥10h，二氧化铈的纯度大于99.99％，密度为7.13g/cm3，比表面积为90.86m2/g；(2)将5kg聚4-甲基-1-戊烯和20kg步骤(1)所得物混合，挤出、造粒，制得微胶囊包覆红磷母粒，一区温度为175℃，二区温度为215℃，三区温度为235℃，四区温度为240℃，五区温度为245℃。
制备例4：与制备例1的区别在于，步骤(1)中未添加二氧化铈。
制备例5：与制备例1的区别在于，步骤(1)中未添加正硅酸乙酯。
制备例6：与制备例1的区别在于，未进行步骤(2)。
制备例7：与制备例1的区别在于，步骤(2)中还加入1kg膨胀石墨和0.5kg马来酸酐接枝聚乙烯。
制备例8：与制备例1的区别在于，步骤(2)中还加入2kg膨胀石墨和1kg马来酸酐接枝聚乙烯。
实施例
以下实施例中，PA66选自东莞市大朗谈诚塑胶原料经营部，型号为AG-25HM；微胶囊包覆红磷母粒选自南京嘉和熙成环保科技有限公司，型号为MRP70；POE-g-MAH选自佳易容相容剂有限公司，型号为CMG5805，苯胺黑色母选自济南特兴化工有限公司，型号为002；聚四氟乙烯选自东莞市樟木头金运来塑胶原料经营部，型号为MP1200；马来酸酐接枝聚丙烯选自深圳市海安塑胶化工有限公司，牌号为332K；三氧化二锑选自山东泰星新材料股份有限公司，型号为HT105，4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)选自优索化工，货号为V63207115；碳黑选自深圳市亿之鹏科技有限公司，型号为CL-08。
实施例1：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其制备方法，包括以下步骤：
S1、称重：按照表1中的原料配比，称取各原料；
S2、混合：将尼龙树脂、微胶囊包覆红磷母粒、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、苯胺黑色母、抗氧剂、润滑剂混合，尼龙树脂为PA66，抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和碳黑按照1:1组成的混合物，润滑剂为硬脂酸锌和石蜡按照1:1组成的混合物；
S3、挤出：将步骤S2所得混合物加入双螺杆挤出机，将短切玻璃纤维、无水硼酸锌、氧化锌和水滑石的混合物通过侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出造粒,短切玻璃纤维的直径为9-10um，长度为3-5mm，挤出机的一区温度：210℃；二区温度：240℃；三区温度：250℃；四区温度：255℃；五区温度240℃；六区温度：230℃；螺杆转速为：300r/min。
表1实施例1-8中阻燃尼龙材料的原料配比
实施例2-8：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，原料配比如表1所示。
实施例9：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和碳黑按照1:1.5组成的混合物。
实施例10：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，润滑剂为硬脂酸锌和石蜡按照1:2组成的混合物。
实施例11：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例1制成。
实施例12：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例2制成。
实施例13：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例3制成。
实施例14：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例4制成。
实施例15：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例5制成。
实施例16：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例6制成。
实施例17：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例7制成。
实施例18：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，微胶囊包覆红磷母粒由微胶囊包覆红磷母粒的制备例8制成。
实施例19：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例17的区别在于，尼龙树脂由5kg PA66烘干后与1kg聚四氟乙烯、0.2kg相容剂和1kg三氧化二锑混合挤出制成，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
实施例20：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例17的区别在于，尼龙树脂由8kg PA66烘干后与1.5kg聚四氟乙烯、0.4kg相容剂和2kg三氧化二锑混合挤出制成，相容剂为马来酸酐接枝POE。
实施例21：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例17的区别在于，尼龙树脂由10kg PA66烘干后与2kg聚四氟乙烯、0.5kg相容剂和3kg三氧化二锑混合挤出制成，相容剂为质量比为1:1的马来酸酐接枝POE和马来酸酐接枝聚丙烯。
对比例
对比例1：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，原料中未添加氧化锌。
对比例2：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，原料中未添加水滑石。
对比例3：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，原料中未添加水滑石和氧化锌。
对比例4：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，原料中未添加POE-g-MAH。
对比例5：一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，与实施例1的区别在于，原料中未添加微胶囊包覆红磷母粒。
对比例6：一种电池包上盖用玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料，将49.6kg熔融指数为80g/10min的共聚PP、20kg玻纤、25kg阻燃剂、5kg马来酸酐接枝聚丙烯、0.2kg微结构调整助剂(NA-11与月桂酸盐按4:1复配)、0.2kg抗氧剂1010置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，将连续玻璃纤维增强体系从梳形交错可开合双挤出模头中加入，与基体材料复合挤出。挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机筒从加料口到模头出口的各分区温度设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃，主机转速为400转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得玻纤增强阻燃聚丙烯复合材料。
对比例7：一种抗冲击耐刮擦倒入尼龙复合材料，用于制备电池包外壳，制备方法包括以下步骤：(1)将1200g球形氧化铝和9g KH550加入到可加热型均混锅中，调节均混锅的温度为60℃，高速均匀混合3min，制得预处理物；
(2)向预处理物中加入1500g共聚尼龙(相对粘度为2.8，数均分子量为15000，分子量分布指数为1.8，共聚尼龙中尼龙6结构单元与尼龙66结构单元的摩尔比为4:1)树脂，高速均匀混合3min，制得混合物I；
(3)将混合物I通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，制得导热、耐刮擦母粒；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度：220℃；二区温度：240℃；三区温度：240℃；四区温度：250℃；五区温度240℃；六区温度：230℃；七区温度230℃；八区温度：235℃；九区温度：245℃；螺杆转速为：380r/min；
(4)将导热、耐刮擦母粒与150g聚磷酸铵、150g氢氧化镁和15g抗氧剂混合均匀，制得混合物II；
(5)将混合物II通过双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，制得抗冲击耐刮擦导热尼龙复合材料；双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度：230℃；二区温度：240℃；三区温度：250℃；四区温度：255℃；五区温度240℃；六区温度：230℃；七区温度230℃；八区温度：235℃；九区温度：245℃；螺杆转速为：350r/min。
性能检测试验
按照各实施例和各对比例中的方法制备尼龙材料，参照以下方法检测尼龙材料的性能，将检测结果记录于表2中。
1、拉伸强度：按照IS0527-2标准进行，测试速率为5mm/min。
2、弯曲强度：采用南京巴鲁仪器设备有限公司的CMT4104型电子万能试验机，按照IS178-2010准进行检测。
3、弯曲模量：采用南京巴鲁仪器设备有限公司的CMT4104型电子万能试验机，按照IS178-2010标准进行检测。
4、悬臂梁缺口冲击强度：按照GB/T1843《塑料悬臂梁冲击试验方法》标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为A型；
5、密度：按照ISO1183-1-2012《塑料非泡沫塑料的密度测定方法第1部分浸入法、液体比重瓶法和滴定法》标准进行试验。
6、UL94阻燃：采用南京上元分析仪器有限公司的CZF-4型水平垂直燃烧测试仪，按照UL94标准进行，样条厚度为1.6mm。
6、落锤试验:采用东莞市瑞峰精密仪器有限公司的RF-5J型落锤冲击试验机，按照GB/T14153-1993《硬质塑料落锤冲击试验方法通则》进行检测。
7、耐腐蚀：将尼龙材料制成规格为长宽厚为10cm×5cm×2mm试样条，将试样条置于浓度为98％的HNO3中，在室温下浸渍30天，检测试样条的体积膨胀率。
表2
由表2内数据可以看出，实施例1-10中制备的阻燃尼龙材料的阻燃性能达到V-0等级，且表面密度低，硬度高，力学性能优异，耐腐蚀性好，具有重量轻、抗冲击性能强的优点。
实施例11-13中分别添加由微胶囊包覆红磷母粒制备例1-3制成的微胶囊包覆红磷母粒，由表2中数据可以看出，实施例11-13制备的阻燃尼龙材料的拉伸强度与实施例1-10相比显著增大，弯曲强度和弯曲模量提高，悬臂梁和简支梁冲击强度增大，体积膨胀率减小，说明制备例1-3制成的微胶囊包覆红磷母粒能显著增大阻燃尼龙材料的力学性能和防腐蚀性能。
实施例14与实施例11相比，制备微胶囊包覆红磷母粒时，未添加二氧化铈，尼龙材料的耐冲击强度下降明显，体积膨胀率增大，但拉伸强度、完全强度和弯曲模量下降不显著，说明二氧化铈能显著增强尼龙材料的耐冲击性能和耐腐蚀性能。
实施例15与实施例11相比，制备微胶囊包覆红磷母粒时，未添加正硅酸乙酯，实施例16未进行聚4-甲基-1-戊烯的包覆，实施例15和实施例16制备的尼龙材料的拉伸强度、完全强度和弯曲模量下降显著，体积膨胀率增大，说明包覆二氧化硅和聚4-甲基-1-戊烯，能显著增强尼龙材料的力学性能和耐腐蚀性能。
实施例17-18中因向微胶囊包覆红磷母粒中添加了可膨胀石墨和马来酸酐接枝聚乙烯，由表2内数据可以看出，实施例17-18制备的尼龙材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量显著增强，耐腐蚀性能得到进一步的改善。
实施例19-21与实施例17相比，尼龙树脂由PA66和聚四氟乙烯等组分混合挤出制成，由此制成的尼龙材料的拉伸强度和耐冲击性能增强，力学性能和耐腐蚀性得到进一步的改善。
对比例1中因未添加氧化锌，对比例2中因未添加水滑石，对比例3中因同时未添加氧化锌和水滑石，由表2内数据显示，对比例3制成的尼龙材料与对比例1-2相比，阻燃等级下降，且拉伸强度减小，另外对比例1-2制备的尼龙材料与实施例1相比，其阻燃效果减弱，力学性能下降，说明氧化锌和水滑石能增强尼龙材料的阻燃效果，且二者具有配合效果，能协同增强尼龙材料的阻燃性和力学性能。
对比例4因未添加POE-g-MAH，对比例4制成的尼龙材料，阻燃性能仍为V-0级，但拉伸强度、弯曲强度等性能下降显著，说明POE-g-MAH能增强尼龙材料的力学强度。
对比例5因未添加微胶囊包覆红磷母粒，与实施例1相比，对比例5制成的尼龙材料的力学性能下降，且阻燃等级下降。
对比例6和对比例7制备的用于电池包外壳的材料，其阻燃等级虽能达到V-0级，但力学性能和防腐蚀性较差。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：尼龙树脂50-70份、微胶囊包覆红磷母粒8-15份、短切玻璃纤维25-35份、无水硼酸锌1-3份、氧化锌1-3份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2-5份、苯胺黑色母1-3份、水滑石1-3份、抗氧剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份；
所述微胶囊包覆红磷母粒由以下方法制成：
（1）将1-1.5重量份红磷研磨、烘干后与2-3重量份氨水、3.5-5重量份正硅酸乙酯、2-2.5重量份乙醇、3-4重量份二氧化铈混合，搅拌5-6h，离心、真空干燥；
（2）将3-5重量份聚4-甲基-1-戊烯和10-20重量份步骤（1）所得物混合，挤出、造粒，制得微胶囊包覆红磷母粒；
步骤（2）中还加入了1-2重量份可膨胀石墨、0.5-1重量份马来酸酐接枝聚乙烯混合进行挤出造粒；
所述尼龙树脂由5-10重量份PA66烘干后与1-2重量份聚四氟乙烯、0.2-0.5重量份相容剂和1-3重量份三氧化二锑混合、挤出制成。
2.根据权利要求1所述的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其特征在于：所述组分的重量份如下：尼龙树脂53-60.5份、微胶囊包覆红磷母粒10-12份、短切玻璃纤维28-33份、无水硼酸锌1.5-2.5份、氧化锌1.5-2.5份、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2.5-4.5份、苯胺黑色母1.5-2.5份、水滑石1份、抗氧剂0.4-0.8份、润滑剂0.5-0.8份。
3.根据权利要求1所述的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或两种的组合物。
4.根据权利要求1所述的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡按照1:1-2组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其特征在于，所述抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和碳黑按照1:1-1.5组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料，其特征在于，所述短切玻璃纤维的直径为9-10um，长度为3-5mm。
7.权利要求1-6任一项所述的用于电池包外壳的阻燃尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称重：按照配比，称取各原料；
S2、混合：将尼龙树脂、微胶囊包覆红磷母粒、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、苯胺黑色母、抗氧剂、润滑剂混合；
S3、挤出：将步骤S2所得混合物加入双螺杆挤出机，将短切玻璃纤维、无水硼酸锌、氧化锌和水滑石的混合物通过侧喂料口加入双螺杆挤出机，挤出、造粒。
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