一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料及其制备方法与流程

本发明涉及新能源电池箱材料，具体涉及一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料及其制备方法。

背景技术：

1、为顺利实现“碳达峰，碳中和”的目标，国家大力支持新能源汽车的发展，截止到2023年底，新能源汽车的渗透率已经达到30%，并且正在高速增长中，这也带动了新能源汽车动力电池的快速发展。新能源动力电池在整车中的地位举足轻重，不仅给整车提供续航，还关系到整车的安全性和可靠性。新能源动力电池箱体作为整个电池的载体，在动力电池以及整车的安全和防护工作方面起着关键作用。

2、2022年张骁在《河南科技》发表文章“动力电池箱体轻量化技术综述”，文章中提到“动力箱体轻量化研究被各大车企所重视，在高强钢、铝合金等轻量化材料和技术工艺方面有着较为深入的研究、发展和应用。由于动力电池箱体的质量占比相对较高，各车企更加重视对新能源汽车动力电池箱体的轻量化研究。”，同时指出目前在动力电池轻量化的过程中，方向主要为结构、材料和工艺，而在材料轻量化方面常用的材料为镁合金、铝合金、高强度钢和碳纤维。但在上述轻量化材料中金属重量大，碳纤维质量轻但成本高，因此高分子复合材料被逐渐开发并应用到新能源动力电池箱体中。

3、新能源动力电池最常见的安全事故是燃烧，包括汽车碰撞后的燃烧以及无碰撞状态下的自燃。因此常见的新能源动力电池箱体材料都要求力学性能优异、阻燃、耐高温。而目前新能源动力电池用的阻燃高分子材料大多采用卤系阻燃剂和含磷阻燃剂，这些阻燃剂具有高效阻燃、价格低廉等优点，但其燃烧后会释放有毒气体，会对环境以及周边的人和生物造成危害。

4、聚碳酸酯（pc）是五大通用工程塑料之一，目前已经被广泛应用于电子电工产品以及汽车零部件中。pc自身具有一定的阻燃性，其极限氧指数达到26%，垂直燃烧等级可达v-2级。但存在熔体黏度高、流动性差、机械强度低等缺点。

5、因此，需要提供一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，具有优异的阻燃性能，实现在高温下可以减少阻燃剂分解带来的有毒物质危害以及克服聚碳酸酯材料在使用时机械强度低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，包括以下原料：聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、复合阻燃剂、增韧剂、抗氧化剂、润滑剂和酯交换抑制剂；所述复合阻燃剂包括无卤硅系阻燃剂与磺酸盐阻燃剂。

3、本发明使用的聚碳酸酯具有尺寸稳定性好、冲击强度高、耐热性好、机械强度高、耐低温性优异、阻燃性能优良以及电绝缘性好等特点，但其在流动性、易应力开裂、耐化学性能方面差，与聚对苯二甲酸丁二酯共同混合，提高整体材料的机械强度，两者的电绝缘强，与复合阻燃剂等其余组分结合，得到的材料更适合应用于电池系统的箱体，并且聚碳酸酯与聚对苯二甲酸丁二酯的结构类似，相容性强，便于整个混合体系混合均匀。

4、本发明使用的复合阻燃剂一方面通过有机硅阻燃剂燃烧后在高温下其分子结构中的硅原子易迁移到材料表面，形成—si—o—或—si—c—致密结构，在材料表面起到类似炭层的作用，隔绝空气，达到阻燃效果；另一方面磺酸盐分解的so2促使pc交联形成的产物为层碳或石墨化结构，可以起到隔热、隔氧、阻止气体流通的作用，有效隔绝材料与空气的接触，起到良好的阻燃效果，两方面组合起到更强的阻燃效果，并且在阻燃过程中并未分解释放出有毒有害物质，环保并且阻燃效果优异。

5、可选的，包括以下重量份数的原料：65~85份聚碳酸酯、5~15份聚对苯二甲酸丁二酯、5~10份复合阻燃剂、2~8份增韧剂、0.2~0.5份抗氧化剂、0.3~0.5份润滑剂和0.3~1份酯交换抑制剂。

6、可选的，所述无卤硅系阻燃剂与磺酸盐阻燃剂的质量比为4~8：1~2 。

7、可选的，所述无卤硅系阻燃剂型号包括sifr-980nf、si-9805和sifr-770n；所述磺酸盐阻燃剂的型号包括kfr-kss、kfr-bnf01。

8、可选的，所述聚碳酸酯的型号为pc fn2200；所述聚对苯二甲酸丁二酯的型号为pbt th 6120。

9、可选的，所述抗氧化剂包括抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂412s和抗氧化剂s2225p中的一种或者两种以上组合；所述润滑剂为润滑剂pets；所述增韧剂型号为pbtbf-7m。

10、可选的，所述酯交换抑制剂型号为sr-8010。

11、为了实现上述目的，本发明还提供一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：

12、s1.称取各原料，将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、复合阻燃剂、增韧剂、抗氧化剂、润滑剂和酯交换抑制剂进行混匀。

13、s2. 将混匀的原料进行挤出造粒，干燥后得到聚碳酸酯材料。

14、本发明的制备方法得到的聚碳酸酯材料，具有高机械强度，阻燃效果好的同时不释放有毒有害物质，是一种环境友好型材料，并且电绝缘性好，作为电池动力系统的箱体材料，性能优异。

15、可选的，所述s1中混匀使用高速混合机，混合速率为90~120r/min 。

16、可选的，所述s2中挤出造粒时使用双螺杆挤出机，挤出造粒时工艺参数为一区温度210~220℃，二区温度220~230℃，三区温度230~235℃，四区温度230~235℃，五区温度230~235℃，六区温度230~235℃，七区温度230~235℃；模头温度230~235℃，主机的转速为320~360 r/min，喂料的速度为320~370r/min。

17、本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：

18、本发明以聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二酯为主要组分，赋予整体材料高机械强度，优异的电绝缘性以及阻燃性能，提高了混合体系的相容性，增加了组分之间的结合，而添加复合阻燃剂和抗氧化剂等组分进一步提升了材料的阻燃性能和机械强度等性能，得到了适合作为电池动力系统的箱体材料。

技术特征：

1.一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，包括以下原料：聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、复合阻燃剂、增韧剂、抗氧化剂、润滑剂和酯交换抑制剂；所述复合阻燃剂包括无卤硅系阻燃剂与磺酸盐阻燃剂。

2.根据权利要求1所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：65~85份聚碳酸酯、5~15份聚对苯二甲酸丁二酯、5~10份复合阻燃剂、2~8份增韧剂、0.2~0.5份抗氧化剂、0.3~0.5份润滑剂和0.3~1份酯交换抑制剂。

3. 根据权利要求1所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，所述无卤硅系阻燃剂与磺酸盐阻燃剂的质量比为4~8：1~2 。

4.根据权利要求3所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，所述无卤硅系阻燃剂型号包括sifr-980nf、si-9805和sifr-770n；所述磺酸盐阻燃剂的型号包括kfr-kss、kfr-bnf01。

5. 根据权利要求3所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的型号为pc fn2200；所述聚对苯二甲酸丁二酯的型号为pbt th 6120。

6. 根据权利要求1所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗氧化剂包括抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂412s和抗氧化剂s2225p中的一种或者两种以上组合；所述润滑剂为润滑剂pets；所述增韧剂型号为pbt bf-7m。

7.根据权利要求1所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂型号为sr-8010。

8.一种如权利要求1~7任一项所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9. 根据权利要求8所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，所述s1中混匀使用高速混合机，混合速率为90~120 r/min 。

10. 根据权利要求8所述的新能源电池箱体用聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，所述s2中挤出造粒时使用双螺杆挤出机，挤出造粒时工艺参数为一区温度210~220℃，二区温度220~230℃，三区温度230~235℃，四区温度230~235℃，五区温度230~235℃，六区温度230~235℃，七区温度230~235℃；模头温度230~235℃，主机的转速为320~360 r/min，喂料的速度为320~370r/min。

技术总结本发明提供一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料及其制备方法，属于新能源电池箱材料技术领域，包括以下原料：聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、复合阻燃剂、增韧剂、抗氧化剂、润滑剂和酯交换抑制剂；所述复合阻燃剂包括无卤硅系阻燃剂与磺酸盐阻燃剂。本发明提供一种新能源电池箱体用聚碳酸酯材料，具有优异的阻燃性能，实现在高温下可以减少阻燃剂分解带来的有毒物质危害以及克服聚碳酸酯材料在使用时机械强度低的问题。技术研发人员：吴东俊,针涛,张扬,张炳雄,伍健麟受保护的技术使用者：广州科苑新型材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14