膨脹型無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯材料性能研究.pdf

1、鋰離子電池（鋰電池）以其高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、自放電低、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)備受業(yè)內(nèi)青睞。鋰電池已作為新型綠色能源開(kāi)始逐漸代替鉛酸電池市場(chǎng)。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，鋰電池使用的安全性，特別是大容量動(dòng)力鋰電池的安全性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。鋰電池內(nèi)部由高活性的材料組成，在受熱條件下非常容易發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，甚至導(dǎo)致“熱失控”，引起電池內(nèi)部急速溫升。尤其在電池濫用時(shí)(如短路、振動(dòng)、擠壓、強(qiáng)烈撞擊、過(guò)放電及過(guò)充電等情況)

2、，電池會(huì)出現(xiàn)冒煙、著火、爆炸、乃至人員受傷等情況。電池外殼作為電池內(nèi)外承壓載體，其阻燃性、抗沖擊性在發(fā)生危險(xiǎn)狀況時(shí)對(duì)電池起到了至關(guān)重要的作用，因此本課題重點(diǎn)研究的鋰電池殼體安全性提升。目前塑殼鋰電池一般采用聚丙烯（PP）材料作為電池殼體材料。PP材料具有耐熱、耐化學(xué)溶劑腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，是為數(shù)不多的能耐電解液腐蝕的塑料材料，因此是目前行業(yè)中普遍采用的電池殼體材料。然而 PP材料的氧指數(shù)低，在空氣中極易燃燒，燃燒時(shí)釋放大量的熱量，火焰?zhèn)鞑ニ?/p>

3、度非?？斓热秉c(diǎn)，為電池安全性埋下一定的隱患。在PP材料中添加阻燃劑提高PP材料自身的阻燃性能，能有效的阻止電池內(nèi)部“熱失控”引起的殼體燃燒，確保電池在濫用等不良環(huán)境中殼體仍起到不燃燒、不爆炸的目的。
　　本研究的重點(diǎn)在于選擇優(yōu)良的以聚磷酸銨（APP）為酸源的膨脹型無(wú)鹵阻燃劑（IFR）與PP材料共混制備無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)聚丙烯材料。在 IFR中加入少量三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)，起到協(xié)同阻燃作用，提高阻燃性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出：隨著 IF

4、R添加量的逐漸增加，PP的氧指數(shù)(LOI)存在迅速提升階段，當(dāng)IFR含量達(dá)到25％后LOI值基本不變，并且在25％的IFR含量下LOI值已超出30，燃燒等級(jí)已達(dá)到 UL94V-0級(jí)。從對(duì)比數(shù)據(jù)也可看出，當(dāng) IFR含量達(dá)到25%時(shí)其阻燃性能與溴-氧化銻復(fù)合阻燃體系的阻燃增強(qiáng)聚丙烯材料的阻燃性能相當(dāng)。滿足鋰電池殼體阻燃等級(jí)要求。在材料中添加玻璃纖維和聚苯醚來(lái)提高材料的力學(xué)性能，添加功能性丙烯酸縮水甘油酯接枝的聚丙烯來(lái)改善阻燃劑、玻璃纖維與

5、PP基材的界面粘結(jié)強(qiáng)度。采用沖擊試驗(yàn)機(jī)、萬(wàn)能拉力機(jī)、掃描電鏡（SEM）、水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀、熔融指數(shù)測(cè)試儀等分別對(duì)材料力學(xué)性能、斷面形貌、透水率對(duì)電解液阻透性、熔體流動(dòng)速率等進(jìn)行分析測(cè)試。研究結(jié)果表明：增加玻璃纖維和聚苯醚，有效地提升了材料的拉伸強(qiáng)度和韌性，添加丙烯酸縮水甘油酯接枝的聚丙烯有效的提高了材料界面的粘結(jié)強(qiáng)度，使得力學(xué)性能有較好的表現(xiàn)。與溴-氧化銻復(fù)合阻燃體系的阻燃增強(qiáng)聚丙烯材料相比拉伸強(qiáng)度略高，而缺口沖擊強(qiáng)度有明顯提升，韌性