膨胀型无卤阻燃增强聚丙烯材料性能研究

发布时间：2017-10-18 09:45

  本文关键词：膨胀型无卤阻燃增强聚丙烯材料性能研究

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【摘要】：锂离子电池(锂电池)以其高比能量、长循环寿命、自放电低、无记忆效应和绿色环保等优点备受业内青睐。锂电池已作为新型绿色能源开始逐渐代替铅酸电池市场。随着其应用领域不断扩展,锂电池使用的安全性,特别是大容量动力锂电池的安全性成为人们关注的焦点问题。锂电池内部由高活性的材料组成,在受热条件下非常容易发生剧烈的化学反应,产生大量的热,甚至导致“热失控”,引起电池内部急速温升。尤其在电池滥用时(如短路、振动、挤压、强烈撞击、过放电及过充电等情况),电池会出现冒烟、着火、爆炸、乃至人员受伤等情况。电池外壳作为电池内外承压载体,其阻燃性、抗冲击性在发生危险状况时对电池起到了至关重要的作用,因此本课题重点研究的锂电池壳体安全性提升。目前塑壳锂电池一般采用聚丙烯(PP)材料作为电池壳体材料。PP材料具有耐热、耐化学溶剂腐蚀性好等优点,是为数不多的能耐电解液腐蚀的塑料材料,因此是目前行业中普遍采用的电池壳体材料。然而PP材料的氧指数低,在空气中极易燃烧,燃烧时释放大量的热量,火焰传播速度非常快等缺点,为电池安全性埋下一定的隐患。在PP材料中添加阻燃剂提高PP材料自身的阻燃性能,能有效的阻止电池内部“热失控”引起的壳体燃烧,确保电池在滥用等不良环境中壳体仍起到不燃烧、不爆炸的目的。本课题研究的重点在于选择优良的以聚磷酸铵(APP)为酸源的膨胀型无卤阻燃剂(IFR)与PP材料共混制备无卤阻燃增强聚丙烯材料。在IFR中加入少量三聚氰胺氰尿酸盐(MCA),起到协同阻燃作用,提高阻燃性能。通过实验可以看出:随着IFR添加量的逐渐增加,PP的氧指数(LOI)存在迅速提升阶段,当IFR含量达到25%后LOI值基本不变,并且在25%的IFR含量下LOI值已超出30,燃烧等级已达到UL94V-0级。从对比数据也可看出,当IFR含量达到25%时其阻燃性能与溴-氧化锑复合阻燃体系的阻燃增强聚丙烯材料的阻燃性能相当。满足锂电池壳体阻燃等级要求。在材料中添加玻璃纤维和聚苯醚来提高材料的力学性能,添加功能性丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚丙烯来改善阻燃剂、玻璃纤维与PP基材的界面粘结强度。采用冲击试验机、万能拉力机、扫描电镜(SEM)、水蒸气透过率测试仪、熔融指数测试仪等分别对材料力学性能、断面形貌、透水率对电解液阻透性、熔体流动速率等进行分析测试。研究结果表明:增加玻璃纤维和聚苯醚,有效地提升了材料的拉伸强度和韧性,添加丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚丙烯有效的提高了材料界面的粘结强度,使得力学性能有较好的表现。与溴-氧化锑复合阻燃体系的阻燃增强聚丙烯材料相比拉伸强度略高,而缺口冲击强度有明显提升,韧性更好。膨胀型无卤阻燃增强聚丙烯材料的透水率、电解液耐候性与纯PP相比均无明显的差异。
【关键词】：聚丙烯 聚磷酸按(APP) 膨胀型阻燃剂 阻燃性能 力学性能
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912;TQ325.14
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的来源及目的9
• 1.2 课题研究的意义及现状9-15
• 1.2.1 课题意义9-12
• 1.2.2 阻燃技术现状12-15
• 1.3 研究内容15-17
• 第2章 实验方法及表征17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 材料制备方法17-18
• 2.2.1 实验材料17-18
• 2.2.2 实验设备18
• 2.2.3 试样制备18
• 2.3 测试和表征18-26
• 2.3.1 阻燃性能测试18-20
• 2.3.2 力学性能测试20-22
• 2.3.3 微观组织形貌分析22-23
• 2.3.4 耐候性分析23
• 2.3.5 透水率测试23-24
• 2.3.6 成型性能测试24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 IFR含量对聚丙烯阻燃性能的影响27-31
• 3.1 引言27
• 3.2 测试结果及讨论27-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第4章 IFR对复合材料物理力学性能及成型性能的影响31-43
• 4.1 引言31
• 4.2 测试结果及讨论31-42
• 4.2.1 复合材料配比研究31-32
• 4.2.2 IFR对复合材料力学性能影响32-34
• 4.2.3 IFR微观组织形貌分布及对复合材料阻燃、力学性能的影响34-39
• 4.2.4 IFR对复合材料耐候性影响39-40
• 4.2.5 IFR对复合材料透水率的影响40-41
• 4.2.6 IFR对复合材料成形性能影响41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 总结与展望43-44
• 参考文献44-47
• 致谢47-48
• 攻读学位期间的研究成果48

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：1054196