一种铅酸蓄电池阻燃塑壳及其制备方法技术

本发明专利技术涉及铅酸蓄电池技术领域，为解决现有铅酸蓄电池塑壳耐热性和热稳定性差，高温容易分解产生变色、性能下降和释放氯化氢有毒气体，且阻燃性能有限等问题，本发明专利技术提供了一种铅酸蓄电池阻燃塑壳及其制备方法，其热分解或燃烧后产生的氯化氢有毒气体能够在一定程度上实现自吸收，尤其在燃烧时能够实现多部阻燃灭火，并且保持塑壳密度较低。其制备原料包括：ABS树脂100重量份，PVC树脂40～60重量份，丁腈橡胶15～30重量份，阻燃填料10～14重量份，生物质粉末6～10重量份，阻燃改性剂15～25重量份，抗氧剂3～5重量份，抗老剂2～3重量份和硬脂酸8～11重量份。本发明专利技术塑壳具有高阻燃、低比重和高强韧性的优点。

A flame retardant plastic shell for lead-acid batteries and its preparation method

The invention relates to the technical field of lead-acid battery. In order to solve the problems of poor heat resistance and thermal stability of existing lead-acid battery plastic shell, easy decomposition at high temperature, discoloration, performance degradation and release of toxic hydrogen chloride gas, and limited flame retardant performance, the invention provides a lead-acid battery flame retardant plastic shell and its preparation method, and the toxic hydrogen chloride gas produced after thermal decomposition or combustion. It can achieve self-absorption to a certain extent, especially in the case of combustion, it can achieve multi-part flame retardant and fire extinguishing, and keep the density of plastic shell low. Its raw materials include: ABS resin 100 weight, PVC resin 40~60 weight, NBR 15~30 weight, flame retardant filler 10~14 weight, biomass powder 6~10 weight, flame retardant modifier 15~25 weight, antioxidant 3~5 weight, anti-aging agent 2~3 weight and stearic acid 8~11 weight parts. The plastic shell of the invention has the advantages of high flame retardant, low specific gravity and high strength and toughness.

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池阻燃塑壳及其制备方法
本专利技术涉及铅酸蓄电池
，尤其涉及一种铅酸蓄电池阻燃塑壳及其制备方法。
技术介绍
铅酸蓄电池经过100多年的发展，相关技术已经趋于成熟，成本也较低廉，被广泛应用于交通、通讯、电力、军事、航海等众多经济领域，成为一种不可或缺的化学电源。铅酸蓄电池塑壳作为铅酸蓄电池的重要部件，其起到承载极板、隔板和电解液等电池重要部件的作用，要求其具有较好的耐化学腐蚀性能、较高的稳定性、高强度和良好的机械加工性能。现有技术中，铅酸蓄电池塑壳常采用ABS树脂和PVC树脂作为主要原料，经注塑制得铅酸蓄电池塑壳，但ABS树脂耐候性能、化学稳定性等性能较差，PVC树脂在100℃以上的高温环境中极易发生分解，产生变色、性能下降并且释放出氯化氢气体，随温度上升其分解和释放氯化氢气体速度加快，并且阻燃性能十分有限，在火焰上燃烧时会释放出大量的氯化氢气体，氯化氢气体具有一定的对人体毒性和腐蚀性，虽离开火焰后由于其具备的“自熄性”会自动熄灭，但其仍容易发生滴落，引起滴落引燃。而铅酸蓄电池塑壳在使用过程中，难免会由于电池发热、散热不良等情况发生高温，因此现有的塑壳通常存在一定的安全隐患。当然，现有技术中同样也有一些具备阻燃效果的铅酸蓄电池塑壳，但是其添加的阻燃助剂，有些是具有含有卤素的阻燃剂，具有较大的危害作用，另一些则阻燃效果较差。如中国专利局于2018年2月7日公开的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳材料的专利技术专利申请，申请公告号为CN106189049A，和中国专利局于2018年2月16日公开的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳的制备方法的专利技术专利申请，申请公告号为CN107698928A。其二者均采用硅藻土负载碳酸氢钠的方式制得复合阻燃剂，并加入改性水镁石和改性云母制备。其在确实能够提升铅酸蓄电池塑壳的阻燃性能，但是同样这些物质的加入后相较于普通的塑壳，其密度也大幅度上升，等体积塑壳的质量提高，在使用上受到了一定限制，并且其仍未解决铅酸蓄电池塑壳中PVC原料组分受热容易分解产生氯化氢有毒气体的问题。
技术实现思路
为解决现有铅酸蓄电池塑壳耐热性和热稳定性差，在高温条件下容易分解产生变色、性能下降和释放氯化氢有毒气体，且其阻燃性能有限等问题，本专利技术提供了一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其受热分解或燃烧后产生的氯化氢有毒气体能够在一定程度上实现自吸收，尤其在燃烧时能够实现多部阻燃灭火，并且保持塑壳密度较低。本专利技术的另一目的是提供一种铅酸蓄电池阻燃塑壳的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂40～60重量份，丁腈橡胶15～30重量份，阻燃填料10～14重量份，生物质粉末6～10重量份，阻燃改性剂15～25重量份，抗氧剂3～5重量份，抗老剂2～3重量份和硬脂酸8～11重量份。本专利技术的铅酸蓄电池阻燃塑壳的制备原料仍以ABS树脂和PVC树脂为主，其大多数原料为较为常用的原料，但在此基础上增加阻燃填料，利用阻燃填料形成骨架，提高塑壳的阻燃性能同时提高塑壳的强度，而另外的生物质粉末可对阻燃改性剂有效成分进行捕集的吸收，进行掺杂后可提高塑壳的阻燃性能。作为优选，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂45～52重量份，丁腈橡胶18～24重量份，阻燃填料11.5～13重量份，生物质粉末7.5～8.5重量份，阻燃改性剂18～20重量份，抗氧剂3.5～4.5重量份，抗老剂2.5～3重量份和硬脂酸8.5～9.5重量份。作为优选，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂50重量份，丁腈橡胶21重量份，阻燃填料12.5重量份，生物质粉末8重量份，阻燃改性剂20重量份，抗氧剂3.5重量份，抗老剂2.5重量份和硬脂酸9.5重量份。作为优选，所述阻燃填料为纳米介孔二氧化硅。纳米介孔二氧化硅具有良好的阻燃性能，还有质轻高强的优点，其作为骨架时还可与生物质粉末通过氢键结合，其介孔结构能够进一步吸收阻燃改性剂中的有效成分，进一步强化阻燃效果。作为优选，所述生物质粉末为木粉，所述木粉由木皮研磨得到。木粉对特定元素具有良好的捕集效果，合适种类的木粉配合阻燃改性剂能够大幅度提高阻燃改性剂的效果，并且木粉质轻，能够降低塑壳比重。并且木粉由木皮研磨得到，木皮可选用木厂中切割剩下的或存在较大木疤而不宜使用的废木皮，其不但降低了原料成本，还进一步实现了废物回收利用，符合绿色环保工艺。作为优选，所述阻燃改性剂由以下方法制备：a)将氢氧化铜置于其2～2.35倍重量份的二乙醇胺溶液中，再在55～60℃、0.5～0.8MPa环境下进行超声震荡至其完全溶解，形成铜溶液；b)向步骤a)所制得的铜溶液中加入步骤a)所用氢氧化铜1.65～2.05倍重量份的去离子水，形成混合稀溶液；c)向步骤b)所得的混合稀溶液中加入步骤a)所用氢氧化铜1.15～1.35倍重量份分子量≥200的聚乙二醇，搅拌均匀后得到中间体溶液；d)在避光环境中向工业氯仿中加入98wt％的浓硫酸，超声震荡5～10min后加水萃取，分离高纯氯仿，再向高纯氯仿中加入氯化钙进行干燥，得到无醇高纯氯仿；e)在避光环境中，将步骤d)所得的无醇高纯氯仿与步骤c)所得的中间体溶液以1：(19～24)的体积比混合，在1～4℃条件下超声震荡15～20min得到的阻燃改性剂。将氢氧化铜加入至二乙醇胺中能够溶解形成稳定的铜氨溶液体系，氢氧化铜中的铜离子与二乙醇胺中的氨基产生较为稳定的铜氨络合离子，再加入聚乙二醇能够提高铜氨溶液体系的稳定性，并且聚乙二醇能够增加后续加入的氯仿的稳定性，使得其不易被氧化生成氯化氢以及有剧毒的光气，产生稳定的溶液体系。后续的超声震荡在低温的条件下进行可以在提高溶液各组分均匀度的同时保证其溶液体系持续处于一个稳定状态，避免产生副反应，提高溶液的均匀度可使得体系中的氯仿在后续运输过程中也保持较高的稳定性。制备得到的阻燃改性剂是一种含铜的改性液，其在特定种类木粉，如黑樱桃木粉、大冷杉木粉、银杉木粉、西部铁杉木粉、槭树木粉、小干松木粉、海岸红杉木粉、西川云杉木粉和赤桉木粉等的处理过程中，可以在木粉表面及其孔隙结构内沉积析出形成纳米铜及纳米铜化合物颗粒，通过控制处理条件可进一步控制其形成的均匀度及其粒度大小。此外，负载后的纳米铜及纳米铜化合物颗粒可形成连接的网络结构，网络结构可提高塑壳的强度及弹性模量，并且由于铜本身的韧性其并不会产生硬脆性。纳米铜颗粒及纳米铜化合物同样具有良好的阻燃性能，其受到高温甚至处于明火条件下时可大量吸收并反应掉空气中所含有的氧气，并且由于其极大的比表面积，其吸收反应氧气的效率极高，产生氧化物，氧化物容易进一步以膜状结构附着在塑壳表面，形成保护膜，避免其直接与氧气接触而起燃。而若长时间受到高温或处于明火状态下时，纳米铜颗粒及纳米铜化合物颗粒可能无法起到彻底长效的保护效果，其保护膜亦容易受损，而此时通过氯仿浸渍而在塑壳中产生的卤素基团以及PVC等组分开始与氧气反应，该反应即通常使用的卤素阻燃剂所起的功能性反应，其产生具有隔绝氧气作用的氯化氢气体以及水蒸气等，但通常使用的卤素阻燃剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂40～60重量份，丁腈橡胶15～30重量份，阻燃填料10～14重量份，生物质粉末6～10重量份，阻燃改性剂15～25重量份，抗氧剂3～5重量份，抗老剂2～3重量份和硬脂酸8～11重量份。

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂40～60重量份，丁腈橡胶15～30重量份，阻燃填料10～14重量份，生物质粉末6～10重量份，阻燃改性剂15～25重量份，抗氧剂3～5重量份，抗老剂2～3重量份和硬脂酸8～11重量份。2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂45～52重量份，丁腈橡胶18～24重量份，阻燃填料11.5～13重量份，生物质粉末7.5～8.5重量份，阻燃改性剂18～20重量份，抗氧剂3.5～4.5重量份，抗老剂2.5～3重量份和硬脂酸8.5～9.5重量份。3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述铅酸取电池阻燃塑壳的制备原料包括以下重量份数的物质：ABS树脂100重量份，PVC树脂50重量份，丁腈橡胶21重量份，阻燃填料12.5重量份，生物质粉末8重量份，阻燃改性剂20重量份，抗氧剂3.5重量份，抗老剂2.5重量份和硬脂酸9.5重量份。4.根据权利要求1或2或3所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述阻燃填料为纳米介孔二氧化硅。5.根据权利要求1或2或3所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述生物质粉末为木粉，所述木粉由木皮研磨得到。6.根据权利要求1或2或3所述的一种铅酸蓄电池阻燃塑壳，其特征在于，所述阻燃改性剂由以下方法制备：a)将氢氧化铜置于其2～2.35倍重量份的二乙醇胺溶液中，再在55～60℃、0....

【专利技术属性】
技术研发人员：佘进泉，王斌，王祥鑫，周朝森，卢哲，
申请(专利权)人：浙江畅通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33