一种新能源电池外壳用耐候聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯，具体为一种新能源电池外壳用耐候聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前新能源汽车的电池主要是锂电池，具有充放电速度快，比容量大，绿色环保等优点，但是新能源汽车用锂电池存在会发生膨胀、鼓包、自燃等现象，燃烧后危害很大；开发耐候性能好，阻燃性高，机械强度大的电池外壳，可以有效提高锂电池的安全性能。

2、目前锂电池外壳主要是聚丙烯、聚氯乙烯等塑料。其中聚丙烯无毒无臭、廉价易得，已加工成型，在新能源汽车电池外壳等领域有广泛的应用，但是聚丙烯存在阻燃性不好，高温下耐热耐候性能不佳等问题。cn113603962b公开了利用高抗冲聚丙烯、增韧剂、焦磷酸哌嗪类阻燃剂、超支化聚酰胺酯等原料，制备了高韧性v0级阻燃蓄电池外壳用聚丙烯复合材料。通过添加超分散剂防止无卤阻燃剂团聚；但是该专利的原料较多，制备方法复杂，不利于实际开发和应用。

技术实现思路

1、解决的技术问题如下：提供了一种耐候聚丙烯复合材料，解决了聚丙烯耐热、耐候和阻燃性不佳的问题；拓展了聚丙烯在新能源汽车电池外壳中的实际应用。

2、技术方案如下：

3、一种耐候聚丙烯复合材料，包括如下重量份数的组分，87-98份聚丙烯树脂、0.3-2.5份聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-8份受阻酚基抗氧化阻燃剂、0.5-2份润滑剂。

4、受阻酚基抗氧化阻燃剂按照如下方法进行制备：向反应瓶中加入n-甲基吡咯烷酮、酒石酸酯基受阻酚酒石酸基二甲基磷酸酯1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷搅拌后加入吡啶、亚磷酸三苯酯，通入氮气，在100-125℃的温度中反应2-5h，冷却后将溶液倒入甲醇水溶液中，析出沉淀，过滤，乙醇洗涤，得到受阻酚基抗氧化阻燃剂。

5、优选的，酒石酸酯基受阻酚、酒石酸基二甲基磷酸酯、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的比例为(0.2-0.5):(0.5-0.8):1。

6、优选的，酒石酸酯基受阻酚的制备方法如下：向反应瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、d,l-酒石酸、3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、三乙胺，反应后加入乙酸乙酯和水，萃取分离，有机相干燥，浓缩重结晶，得到酒石酸酯基受阻酚。反应路线如下：

7、

8、优选的，d,l-酒石酸、3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、三乙胺的摩尔比为1:(2-2.2):(1.8-2.3)。

9、优选的，反应先在室温下进行6-12h，然后升温至55-65℃，进行4-8h。

10、优选的，酒石酸基二甲基磷酸酯的制备方法如下：向反应瓶中加入丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈中的任一种溶剂、d,l-酒石酸、o,o-二甲基磷酰氯、三乙胺，进行反应，浓缩溶剂，乙醇重结晶，得到酒石酸基二甲基磷酸酯。反应路线如下：

11、

12、优选的，d,l-酒石酸、o,o-二甲基磷酰氯、三乙胺的摩尔比为1:(2-2.4):(2-2.6)。

13、优选的，反应先在0-10℃下进行0.5-1h，然后升温至25-40℃，进行6-18h。

14、优选的，耐候聚丙烯复合材料的制备方法：将87-98份聚丙烯树脂、0.3-2.5份聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-8份受阻酚基抗氧化阻燃剂、0.5-2份润滑剂加入到双螺杆挤出机中，螺杆转速为30-80r/min，熔融温度为180-190℃，挤出造粒，得到耐候聚丙烯复合材料。

15、优选的，耐候聚丙烯复合材料在新能源汽车电池外壳中的应用。

16、技术效果如下：本发明制备了新型的含双受阻酚结构的酒石酸酯基受阻酚，以及双磷酸酯结构的酒石酸基二甲基磷酸酯，然后与1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行酰胺化共聚反应，得到新型的受阻酚基抗氧化阻燃剂。

17、本发明的受阻酚基抗氧化阻燃剂的分子主链中的双磷酸酯结构和硅氧烷结构形成磷硅阻燃体系，并且加入的聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯作为相容剂，其环氧基团与受阻酚基抗氧化阻燃剂的端氨基、羧基发生反应，从而改善了受阻酚基抗氧化阻燃剂与聚丙烯树脂之间的相容性，使其均匀地分散在聚丙烯树脂基体中，显著提高了聚丙烯燃烧的极限氧指数，达到27.4-30.2％，ul-94防火等级达到v-0等级，具有优异阻燃性能和安全性能，拓展了聚丙烯在新能源汽车电池外壳等领域中的实际应用。

18、本发明的受阻酚基抗氧化阻燃剂的主链含有柔性的有机硅氧烷结构，对聚丙烯起到很好的增韧效果，缺口冲击强度有明显提高。并且含有双受阻酚结构，可以补正聚丙烯热氧老化时产生的过氧自由基、羟基自由基等，抑制热氧老化反应进程，从而提高聚丙烯的热氧化性和耐候性，经过加速热氧老化实验，聚丙烯的缺口冲击强度下降幅度很小。可以很好地应用于新能源汽车电池外壳中，冲击强度高，力学性能好，不易膨胀鼓包，安全性能好。

技术特征：

1.一种耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分，87-98份聚丙烯树脂、0.3-2.5份聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-8份受阻酚基抗氧化阻燃剂、0.5-2份润滑剂；

2.根据权利要求1所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述酒石酸酯基受阻酚、酒石酸基二甲基磷酸酯、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的比例为(0.2-0.5):(0.5-0.8):1。

3.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述酒石酸酯基受阻酚的制备方法如下：向反应瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、d,l-酒石酸、3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、三乙胺，反应后加入乙酸乙酯和水，萃取分离，有机相干燥，浓缩重结晶，得到酒石酸酯基受阻酚。

4.根据权利要求3所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述d,l-酒石酸、3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、三乙胺的摩尔比为1:(2-2.2):(1.8-2.3)。

5.根据权利要求4所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述反应先在室温下进行6-12h，然后升温至55-65℃，进行4-8h。

6.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述酒石酸基二甲基磷酸酯的制备方法如下：向反应瓶中加入丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙腈中的任一种溶剂、d,l-酒石酸、o,o-二甲基磷酰氯、三乙胺，进行反应，浓缩溶剂，乙醇重结晶，得到酒石酸基二甲基磷酸酯。

7.根据权利要求6所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述d,l-酒石酸、o,o-二甲基磷酰氯、三乙胺的摩尔比为1:(2-2.4):(2-2.6)。

8.根据权利要求6所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于，所述反应先在0-10℃下进行0.5-1h，然后升温至25-40℃，进行6-18h。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的耐候聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，将87-98份聚丙烯树脂、0.3-2.5份聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、1-8份受阻酚基抗氧化阻燃剂、0.5-2份润滑剂加入到双螺杆挤出机中，螺杆转速为30-80r/min，熔融温度为180-190℃，挤出造粒，得到耐候聚丙烯复合材料。

10.一种如权利要求9所述的制备方法制备得到的耐候聚丙烯复合材料在新能源汽车电池外壳中的应用。

技术总结本发明涉及聚丙烯技术领域，且公开了一种新能源电池外壳用耐候聚丙烯复合材料及其制备方法，的受阻酚基抗氧化阻燃剂的分子主链中的双磷酸酯结构和硅氧烷结构形成磷硅阻燃体系，并且加入的聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯作为相容剂，其环氧基团与受阻酚基抗氧化阻燃剂的端氨基、羧基发生反应，从而改善了受阻酚基抗氧化阻燃剂与聚丙烯树脂之间的相容性，使其均匀地分散在聚丙烯树脂基体中，显著提高了聚丙烯燃烧的极限氧指数、热氧化性和耐候性，经过加速热氧老化实验，聚丙烯的缺口冲击强度下降幅度很小，可以很好地应用于新能源汽车电池外壳中，冲击强度高，力学性能好，不易膨胀鼓包，安全性能好。技术研发人员：潘学知,彭江,王芬,张飞辉受保护的技术使用者：广东亨嘉橡塑科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18