本發(fā)明屬于高分子材料，具體涉及一種新能源電池殼專用塑料復合材料及制備方法。

背景技術：

1、隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展，電池技術的進步成為推動這一趨勢的關鍵因素。電池外殼作為保護電池安全的重要組成部分，其材料的選擇和設計對電動汽車的性能有著直接的影響。

2、電池外殼是電動汽車中不可或缺的部分，它不僅容納了高壓電池、電子元件、傳感器和連接器，還保護了這些關鍵部件免受外力沖擊、高溫和滲水的影響。電池外殼的設計需要考慮防水氣密性、穩(wěn)定性、抗腐蝕能力以及良好的絕緣性。

3、傳統(tǒng)電池殼材料主要采用高強度鋁合金、鈦合金、鋼材等，其中，鋁合金和鈦合金具有高強度、高耐腐蝕性等優(yōu)點，但其加工難度較大，需要精密的加工工藝，會增加生產(chǎn)成本；鋼材則具有成本低、易加工等優(yōu)點，但重量較大，且耐腐蝕性較差。

4、在以塑代鋼的背景下，電池外殼材料也正向熱塑性增強塑料方向不斷拓展，而常規(guī)塑料材料相比金屬材質(zhì)更加易燃，導致電池使用的安全系數(shù)下降，不利于產(chǎn)品的應用。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種新能源電池殼專用塑料復合材料及制備方法，提高電池殼阻燃性能。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提高一種新能源電池殼專用塑料復合材料，按質(zhì)量份計，包括以下原料：

4、聚苯醚樹脂70-80份、高抗沖聚苯乙烯樹脂10-20份、聚酮樹脂5-15份、聚酰胺樹脂6-10份、改性填料4-8份和間位芳綸纖維1-5份；

5、所述改性填料為氫氧化鎂/石墨烯插層有機改性蒙脫土。

6、聚苯醚樹脂具有質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好和低吸水性等特性，還具有優(yōu)異的機械強度，但聚苯醚存在抗沖擊性能和熔融流動性差的問題，加工成型困難，聚苯醚樹脂和高抗沖聚苯乙烯樹脂相容性好，可以改善抗沖擊性能和熔融流動性。

7、聚酮樹脂具有出色的耐熱性、耐化學性、尺寸穩(wěn)定性，能夠在酸堿溶液中保持其性能穩(wěn)定，且具有優(yōu)異的抗沖擊性能。

8、間位芳綸纖維具有優(yōu)異的阻燃性能，且能夠有效地分散應力，避免材料的開裂。

9、進一步地，所述改性填料的制備步驟如下：

10、步驟一、將鎂鹽水溶液加入氧化石墨烯水分散液中，50-60℃下攪拌10-30min，靜置1-2h后滴加堿性溶液，滴加結束后繼續(xù)攪拌反應1-3h，離心洗滌后冷凍干燥得到表面負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料。

11、步驟二、將蒙脫土水懸浮液調(diào)節(jié)ph為4-5，稱取十六烷基三甲基溴化銨溶于水中得到ctab溶液，邊攪拌邊滴加到蒙脫土水懸浮液中，滴加結束后60-90℃下攪拌反應3-4h，過濾洗滌干燥得到有機改性蒙脫土，蒙脫土的主要成分蒙脫石屬于2：1型三層結構的層狀硅酸鹽粘土礦物，其單位晶胞由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成。四面體與八面體通過共用氧原子相連接，晶胞平行疊置，晶格中a13+和si4+離子容易被其它的低價陽離子所取代，發(fā)生同晶置換，容易與烷基季銨鹽或其它有機陽離子進行離子交換反應生成有機化蒙脫土。

12、步驟三、將表面負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料分散于60wt％乙醇水溶液中形成分散液，有機改性蒙脫土加入60wt％乙醇水溶液中超聲分散形成懸浮液，將分散液和懸浮液混合后90-95℃下反應1-2h，過濾干燥后得到氫氧化鎂/石墨烯插層有機改性蒙脫土。

13、進一步地，所述鎂鹽水溶液為氯化鎂和醋酸鎂水溶液中的一種，溶液濃度為10-20mmol/l，堿性溶液為0.05-0.1mol/l的氫氧化鈉水溶液，鎂鹽水溶液和堿性溶液的體積比為1：0.2-0.8。

14、進一步地，所述氧化石墨烯水分散液的濃度為1-5mg/ml，氧化石墨烯具有二維層狀結構，比表面積大，易于負載，且在燃燒過程中可以形成致密且連續(xù)的碳層，起到物理隔離屏蔽的作用，阻止氧氣與燃料接觸，從而抑制火焰蔓延。

15、進一步地，所述鎂鹽水溶液和氧化石墨烯水分散液按m(mg2+)：m(氧化石墨烯)＝5-10:100進行混合。

16、進一步地，所述蒙脫土水懸浮液為蒙脫土按照濃度10-15mg/ml溶于水中形成的懸浮液，調(diào)節(jié)ph為2mol/l的鹽酸或者氫氧化鈉溶液。

17、進一步地，步驟二中，所述十六烷基三甲基溴化銨和蒙脫土的質(zhì)量比為1-4：10，十六烷基三甲基溴化銨按照濃度6-24mg/l溶于水中得到ctab溶液。

18、進一步地，步驟三中，所述分散液和懸浮液按照表面負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料和有機改性蒙脫土質(zhì)量比1：0.5-3進行混合，表面負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料按照濃度1-3mg/ml分散于60wt％乙醇中，有機改性蒙脫土按照濃度1-3mg/ml加入60wt％乙醇中超聲分散形成懸浮液。

19、本發(fā)明還提供一種如上所述的新能源電池殼專用塑料復合材料的制備方法，包括以下步驟：

20、步驟1、將間位芳綸纖維和改性導熱填料加入攪拌機混合后得到添加料；

21、步驟2、將聚苯醚樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚酮樹脂和聚酰胺樹脂和添加料加入雙螺桿擠出機中熔融共混擠出造粒，注塑成型得到新能源電池殼專用塑料復合材料。

22、進一步地，所述雙螺桿擠出機的熔融溫度為250-350℃。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、(1)本發(fā)明以氧化石墨烯為基材負載氫氧化鎂，長鏈烷基季銨鹽有機改性蒙脫土使其表面由親水性變?yōu)橛H油性，并利用氧化石墨烯和蒙脫土間的靜電相互作用和空間位阻效應形成插層結構。通過控制氫氧化鎂負載量、蒙脫土有機改性程度和負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料與有機改性蒙脫土的比例，實現(xiàn)氫氧化鎂、氧化石墨烯和蒙脫土在高分子聚合物中的高效分散。

25、(2)燃燒條件下，氫氧化鎂受熱分解吸收熱量并產(chǎn)生水分，氧化石墨烯和蒙脫土插層結構增加了路徑的曲折性，可以通過“曲折路徑”的阻隔作用來延緩氧氣的傳遞，三者的協(xié)同作用提高了材料的阻燃性能，且氧化石墨烯的高導熱性能有利于在高溫下快速散熱，使塑料復合材料具有優(yōu)異的阻燃性能和導熱性能。

技術特征：

1.一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，按質(zhì)量份計，包括以下原料：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，所述改性填料的制備步驟如下：

3.根據(jù)權利要求2所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，所述鎂鹽水溶液為氯化鎂和醋酸鎂水溶液中的一種，溶液濃度為10-20mmol/l，堿性溶液為0.05-0.1mol/l的氫氧化鈉水溶液，鎂鹽水溶液和堿性溶液的體積比為1：0.2-0.8。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯水分散液的濃度為1-5mg/ml。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，所述鎂鹽水溶液和氧化石墨烯水分散液按m(mg2+)：m(氧化石墨烯)＝5-10:100進行混合。

6.根據(jù)權利要求2所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，所述蒙脫土水懸浮液為蒙脫土按照濃度10-15mg/ml溶于水中形成的懸浮液。

7.根據(jù)權利要求2所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，步驟二中，所述十六烷基三甲基溴化銨和蒙脫土的質(zhì)量比為1-4：10。

8.根據(jù)權利要求2所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料，其特征在于，步驟三中，所述分散液和懸浮液按照表面負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料和有機改性蒙脫土質(zhì)量比1：0.5-3進行混合。

9.一種如權利要求1-8任一項所述的新能源電池殼專用塑料復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的一種新能源電池殼專用塑料復合材料的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機的熔融溫度為250-350℃。

技術總結
本發(fā)明公開了一種新能源電池殼專用塑料復合材料及制備方法，屬于高分子材料技術領域，以大比表面積的氧化石墨烯作為載體，沉淀法負載氫氧化鎂，使用十六烷基三甲基溴化銨有機改性蒙脫土，利用氧化石墨烯和蒙脫土的插層結構，將負載氫氧化鎂的氧化石墨烯材料和有機改性蒙脫土混合反應形成改性填料，以改性填料加入高分子樹脂材料中，實現(xiàn)無機材料在有機聚合物中均勻分散的同時，以氫氧化鎂、氧化石墨烯和蒙脫土的協(xié)同作用，提升了新能源電池殼專用塑料復合材料的阻燃性能，且具備優(yōu)異的抗沖擊和導熱性能，實際應用的安全性得到增強。

技術研發(fā)人員：陸夢雅
受保護的技術使用者：安徽康然創(chuàng)氧生物科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9