【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高分子材料，特別涉及一種聚合物合金材料及其制備方法和液流電池板框。
技術介紹
1、液流電池是一種極具應用前景的儲能電池系統，板框是鐵-鉻液流電池堆的關鍵結構組件，影響鐵-鉻液流電池堆的運行壽命。板框作為液流電池堆中承力部件，一般采用多層板框堆疊密封的結構，容納電極、隔膜和流動電解液的反應。目前液流電池的板框材料一般選用cpvc(氯化聚氯乙烯)、pph(均聚聚丙烯)等材料，選用的加工方式一般為機加工。但是，現有這些聚合物材料難以做到高模量、高耐熱、耐強酸、低收縮率、低成本等多項要求平衡，當將其作為液流電池板框材料中時，制作的液流電池板框存在或注射成型困難、或易翹曲、或高溫易軟化、或成本高、或安裝質量差等問題，進而導致板框機加工成本高、單片板框機加工周期長、不適合大批量地生產板框，影響液流電池的商業化推廣。
2、因此，本專利技術有必要提供一種聚合物合金材料及其制備方法，解決現有合金材料難以同時兼具高模量、高耐熱、耐強酸、低收縮率的問題，以滿足液流電池堆對板框材料的高使用要求。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種聚合物合金材料及其制備方法和液流電池板框，以克服現有技術中液流電池板框材料難以同時兼具高模量、高耐熱、耐強酸、低收縮率的問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種聚合物合金材料，以重量百分比計，所述聚合物合金材料包括以下組分：聚烯烴25-80％、工程塑料10-20％、相容改性劑1-5％、無機填料5-50％、功能助劑0.
3、本專利技術的聚合物合金材料是以聚烯烴為基體，并特定選用具有高耐熱、高模量性能的工程塑料，由于聚烯烴是非極性高分子，而選用的工程塑料是極性高分子，兩者的流動性有所差異，兩者在熔融共混的過程可以形成兩相結構；同時，本專利技術需針對相應的工程塑料選擇合適的相容劑，用于提高組分間的相容性，進一步提高聚合物兩相的界面結合效果，此外添加的無機填料可以提高體系的強度，又能降低生產成本，助劑可以有效抑制或降低工程塑料大分子的熱氧化和光氧化反應速度，顯著提高聚合物材料的耐熱和耐光性能。
4、本專利技術的各組分之間相互協同作用，形成了一種具有“海-海”微觀分散特征且界面結合緊密的雙連續相結構的聚合物合金材料，該聚合物合金材料能夠同時兼具優異的耐熱、耐腐蝕、高流動、低收縮、高模量等特性，彌補了現有的液流電池板框板pp材料的性能不足的缺陷。
5、在本專利技術的優選實施例中，所述聚烯烴為均聚聚丙烯和/或其衍生物。
6、在一些可選的實施例中，所述均聚聚丙烯衍生物可選自氯化均聚聚丙烯、馬來酸酐接枝均聚聚丙烯。
7、在本專利技術的優選地實施例中，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯共聚物(pp-g-mah)、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體共聚物(poe-g-mah)、馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(mah-sebs)或馬來酸酐接枝聚乙烯共聚物(pp-g-pe)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸丁酯共聚物(pp-g-bma)、聚丙烯接枝聚苯乙烯共聚物(pp-g-ps)、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)或乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)中的一種或多種。
8、在本專利技術的優選地實施例中，所述無機填料選自滑石粉、硅灰石、二氧化硅、石英粉、玻璃粉、玻璃微珠、玻璃纖維、氫氧化鎂、硅藻土或高嶺土中的一種或多種。
9、添加無機填料對于聚烯烴聚合物材料來說比較重要，一方面可有效增加材料的模量，另一方面可顯著降低材料的成型收縮率。在實際生產中，以pp為例，若在制備聚合物合金試樣時未添加無機填料，試樣的成型收縮率會在1％以上，對于制備尺寸較大的注塑制品來說，高的成型收縮率會影響制品的表觀形貌，使原本為平面的制品收縮為曲面。同時，選擇的無機填料可以提高聚烯烴聚合物材料的耐酸性。
10、在本專利技術的優選的實施例中，所述聚合物合金材料，按照重量百分比計，由74％的均聚聚丙烯、10％的聚苯醚、3％的乙烯-丙烯酸共聚物、12％的玻璃纖維、0.5％的抗氧劑和0.5％的光穩定劑組成；
11、或，所述聚合物合金材料，按照重量百分比計，由25％的均聚聚烯烴、20％的聚苯醚、4％的馬來酸酐接枝聚丙烯共聚物、50％的石英粉、0.5％的抗氧劑和0.5％的光穩定劑組成。
12、在一些優選地實施例中，所述助劑選自抗氧劑、光穩定劑或成核劑中的一種或多種。
13、在一些優選地實施例中，所述抗氧劑選自全受阻酚類抗氧劑和/或亞磷酸酯類抗氧劑；所述光穩定劑選自二苯甲酮類光穩定劑、苯并三唑類光穩定劑或受阻胺類光穩定劑中的一種或多種；所述成核劑選自二苯亞甲基山梨醇類成核劑和/或取代芳基磷酸醋鹽類成核劑。
14、在一些可選的實施例中，所述全受阻酚類抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑225、2,6-二叔丁基對甲酚；所述亞磷酸酯類抗氧劑選自亞磷酸三壬基苯基酯抗氧劑tnp；所述二苯甲酮類光穩定劑選自uv-531光穩定劑，所述苯并三唑類光穩定劑選自uv-327光穩定劑，所述受阻胺類光穩定劑選自ls-944光穩定劑本專利技術的一方面，提供了一種聚合物合金材料的制備方法，包括以下步驟：
15、步驟s1，先將配方量的工程塑料進行熔融，再將配方量的聚烯烴、相容劑與熔融態的工程塑料進行初混；
16、步驟s2，然后再將配方量的無機填料、助劑與所述步驟s2處理后的原料進行密煉，得到所述混合物料；
17、步驟s3，最后將所述混合物料依次進行熔融擠出、造粒，得到所述聚合物合金材料。
18、本專利技術首先對工程塑料進行熔融處理，以使其充分地形成熔融態，以便于和聚烯烴充分混合，由于聚烯烴為非極性高分子，而選用的工程塑料為極性高分子，兩者的流動性存在差異，在機械力的作用下熔融狀態的工程塑料和聚烯烴會形成混合均勻的雙連續相結構。此外在體系中，將相容劑和聚烯烴一起加入到密煉機中，能夠進一步提高兩相的界面結合效果，最后再加入無機填料和助劑進一步改善聚合物材料的機械強度、耐熱、耐光等性能。因此，本專利技術可通過上述熔融共混工藝構筑具有“海-海”微觀分散特征且界面結合緊密的兩相結構，進而得到同時具備優異的耐熱、耐腐蝕、高流動、低收縮、高模量等特性的聚合物合金材料。
19、在本專利技術的具體實施例中，所述密煉在密煉機中進行，所述密煉機的設置溫度為100～280℃，例如可以選自100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃、250℃、255℃、260℃、270℃、280℃，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種聚合物合金材料，其特征在于，以重量百分比100％計，所述聚合物合金材料包括以下組分：聚烯烴25-80％、工程塑料10-20％、相容劑1-5％、無機填料5-50％和助劑0.1-5％；其中，所述工程塑料選自苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丁二烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、苯乙烯-馬來酸酐共聚物或苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述聚烯烴為均聚聚丙烯和/或其衍生物。
3.根據權利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯共聚物、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體共聚物、馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、馬來酸酐接枝聚乙烯共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸丁酯共聚物、聚丙烯接枝聚苯乙烯共聚物、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述無機填料選自滑石粉、硅灰石、二氧化硅、石英粉、玻璃粉、玻璃微珠、玻璃纖維、氫氧化鎂、硅藻
5.根據權利要求1至4中任一項所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述聚合物合金材料，按照重量百分比計，由74％的均聚聚丙烯、10％的聚苯醚、3％的乙烯-丙烯酸共聚物、12％的玻璃纖維、0.5％的抗氧劑和0.5％的光穩定劑組成；
6.根據權利要求1至5中任一項所述的聚合物合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的聚合物合金材料的制備方法，其特征在于，所述密煉在密煉機中進行，所述密煉機的設置溫度為100～280℃，轉速為10～60r/min。
8.根據權利要求7所述的聚合物合金材料的制備方法，其特征在于，所述熔融的時間為3～5min；所述初混的時間為4～7min；所述密煉的時間為3～5min。
9.根據權利要求6所述的聚合物合金材料的制備方法，其特征在于，所述混合物料的熔融擠出過程的溫度為150～280℃，擠出速率為20～80r/min。
10.一種液流電池板框，其特征在于，采用如權利要求1所述的聚合物合金材料制備。
...【技術特征摘要】
1.一種聚合物合金材料，其特征在于，以重量百分比100％計，所述聚合物合金材料包括以下組分：聚烯烴25-80％、工程塑料10-20％、相容劑1-5％、無機填料5-50％和助劑0.1-5％；其中，所述工程塑料選自苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丁二烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯硫醚、苯乙烯-馬來酸酐共聚物或苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述聚烯烴為均聚聚丙烯和/或其衍生物。
3.根據權利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯共聚物、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體共聚物、馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、馬來酸酐接枝聚乙烯共聚物、聚丙烯接枝甲基丙烯酸丁酯共聚物、聚丙烯接枝聚苯乙烯共聚物、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的聚合物合金材料，其特征在于，所述無機填料選自滑石粉、硅灰石、二氧化硅、石英粉、玻璃粉、玻璃微珠、玻璃...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅文龍，李曉蒙，張謹奕，李京浩，劉曉強，項俊帆，李昂，何鑫，胡服全，王曉偉，劉雨涵，于楠，
申請(專利權)人：北京和瑞儲能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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