一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料

摘要

本发明公开了一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料，所述改性尼龙610材料由尼龙610树脂与抗氧剂、润滑剂及稳定剂混合制成；按占尼龙610树脂的重量百分比计：抗氧剂的加入量为0.05%-1.0%，润滑剂的加入量为0.2%-3.0%，稳定剂的加入量为0.05%-0.5%。本发明材料均一性好，刚性和韧性兼顾，力学性能特别适合碱性电池密封圈的要求，制成的密封圈的中心孔不易破裂，材料加工性能好，在生产线上电池密封过程中，更易成型，对模具和电池本身损伤小。

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性尼龙材料，特别涉及一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料。 

背景技术

目前碱性电池密封圈用材料主要是尼龙66和尼龙612，通过将尼龙加热熔融，注塑加工成一定的形状作为碱性电池的密封部件。尼龙66和尼龙612在实际的应用中存在各自的问题：尼龙66吸水率高，因此在使用的时候经过几次热处理，降低尼龙66的吸水率，但同时尼龙经过加热后，材料物理机械性能有所改变，降低了材料的均一性，在实际的生产应用中存在电池比较容易漏液，有时候还会造成电池爆炸引起不必要的伤害；尼龙612尽管吸水率较低，材料均一性好，但材料刚性好，韧性差，在实际应用中容易导致密封圈中心孔破裂，引起漏液，电池封口不易成型，因此也存在一定的不足。目前市场上的密封圈所使用的主流材料，包括尼龙66和尼龙612，都是选用进口材料，国产的材料很少。而单纯的尼龙610材料，均一性不佳，韧性不够，其不易加工成为微小薄片件（碱性电池密封圈），且力学性能无法满足碱性电池密封圈的要求，所以也不被用于碱性电池密封圈的制造。 

CN 102993736 A的发明专利公开了一种无卤阻燃的尼龙610与聚丙烯合金复合材料，其是由以下重量份数的原料组成：尼龙610树脂140～170份；聚丙烯树脂39～51份；接枝的聚丙烯树脂17～28份；偶联剂2.2～3.3份；填料50～65份；三聚氰胺尿酸盐35～52份；抗氧剂   0.9～1.7份；玻璃纤维77～92份；表面改性剂0.5～0.9份。该材料不易加工成为微小薄片件（碱性电池密封圈），加工性能不佳，同时，该材料中加入大量的玻纤及聚丙烯树脂，材料的韧性过大，若加工成碱性电池密封圈装配到电池上后，由于韧性过大将会导致电池的安全孔无法自动破开，容易引起电池爆炸，存在巨大安全隐患。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料，材料均一性好，刚性和韧性兼顾，力学性能特别适合碱性电池密封圈的要求，制成的密封圈的中心孔不易破裂，材料加工性能好，在生产线上电池密封过程中，更易成型，对模具和电池本身损伤小。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料，所述改性尼龙610材料由尼龙610树脂与抗氧剂、润滑剂及稳定剂混合制成；按占尼龙610树脂的重量百分比计：抗氧剂的加入量为0.05%-1.0%，润滑剂的加入量为0.2%-3.0%，稳定剂的加入量为0.05%-0.5%。

本发明的改性尼龙610材料作为一种新型碱性电池密封圈用注塑材料，是一种主要依靠特定分子量的尼龙610树脂本身固有的机械性能，达到碱性电池密封圈密封和安全要求的材料，同时满足加工要求而对材料进行特定改性而成。材料性能与尼龙612非常接近，但由于分子结构的差异，在应用中相对于尼龙612又具备一些优点：生产更顺畅、中心孔不易破裂，电池密封过程能保持更好的密封结构，电池不易漏液而造成用电器具的损坏。 

尼龙材料由于本身是聚合物，分子量从几千到上百万不等，分子量不一样，表现出来的性质也会不一样。本发明针对碱性电池密封圈的特性，采用特定分子量的尼龙610树脂（相对分子量范围为5000-20000）进行改性，以使得机械性能满足碱性电池密封圈密封和安全的特定要求，同时辅助添加抗氧剂、润滑剂及稳定剂，极大改善材料的加工性能及材料的均一性。抗氧剂、润滑剂及稳定剂的添加量控制非常重要，这样才能保证得到加工性能佳、均一性好，机械性能满足碱性电池密封圈密封和安全的特定要求的改性尼龙610材料。 

作为优选，所述尼龙610树脂的相对分子量范围为5000-20000。尼龙610树脂的分子量控制异常关键，若分子量低于5000则韧性不够，制成电池密封圈的中心孔易破裂；若分子量高于20000则韧性过大，加工成碱性电池密封圈装配到电池上后，由于韧性过大将会导致电池的安全孔无法自动破开，容易引起电池爆炸，存在巨大安全隐患。 

作为优选，所述抗氧剂选自四（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基-丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双十八醇酯、N,N’-双-（3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺中的一种或几种。 

作为优选，所述润滑剂选自硅酮粉、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、聚四氟乙烯蜡、硅酮母粒中的一种或几种。 

作为优选，所述稳定剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌中的一种或几种。 

本发明的抗氧剂、润滑剂及稳定剂的组分非常规选择，抗氧剂、润滑剂及稳定剂的组分选择都是针对与尼龙610树脂的混合均一性，对尼龙610树脂性能的改善性及在大于尼龙610树脂熔点温度下不会分解等特点特异性选择的。 

一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料的制备方法：先将尼龙610树脂与抗氧剂、润滑剂及稳定剂混合均匀，然后进入双螺杆挤出机在230-250℃下熔融挤出，冷却造粒即可。 

本发明的有益效果是： 

实现了碱性电池密封圈用材料的国产化，并且电池的密封性能、安全性能有所提升，电池生产过程中的次品率也相应降低，相对于市场上的尼龙612和尼龙66，该产品材料具有以下优点：

1、机械性能和尺寸稳定性较之尼龙66均一、稳定。

2、用该产品生产的电池密封性、防漏性、安全性均比尼龙66要好。 

3、用该产品生产的电池次品率相对于尼龙612有所降低。 

4、应用该材料在注塑生产密封圈过程中，比尼龙612更顺畅，提高了生产效率。 

5、由于材料本身的特性，在生产线上电池密封过程中，更易成型，对模具和电池本身损伤小。 

  

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。 

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。 

实施例1： 

一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料，所述改性尼龙610材料由尼龙610树脂（市售，相对分子量范围为5000-20000）与抗氧剂（四（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯）、润滑剂（硅酮粉）及稳定剂（硬脂酸钙与硬脂酸锌按照1:1的重量比混合而成）混合制成。

按占尼龙610树脂的重量百分比计：抗氧剂的加入量为1.0%，润滑剂的加入量为3.0%，稳定剂的加入量为0.05%。 

  

实施例2：

一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料，所述改性尼龙610材料由尼龙610树脂（市售，相对分子量范围为5000-20000）与抗氧剂（亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯与N,N’-双-（3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺按照1:1的重量比混合而成）、润滑剂（N,N’-乙撑双硬脂酰胺与聚四氟乙烯蜡按照1:1的重量比混合而成）及稳定剂（硬脂酸钙）混合制成。

按占尼龙610树脂的重量百分比计：抗氧剂的加入量为0.05%，润滑剂的加入量为0.2%，稳定剂的加入量为0.5%。 

  

实施例3：

一种专用于碱性锌锰电池密封圈的改性尼龙610材料，所述改性尼龙610材料由尼龙610树脂（市售，相对分子量范围为5000-20000）与抗氧剂（四（硫代二丙酸二月桂酯）、润滑剂（聚四氟乙烯蜡）及稳定剂（硬脂酸钡）混合制成。

按占尼龙610树脂的重量百分比计：抗氧剂的加入量为0.08%，润滑剂的加入量为1.5%，稳定剂的加入量为0.2%。 

  

上述材料的制备方法为：先将尼龙610树脂与抗氧剂、润滑剂及稳定剂混合均匀，然后进入双螺杆挤出机在230-250℃下熔融挤出，冷却造粒即可。具体的，双螺杆挤出机分为5段加热，具体温度设置为230℃-238℃-245℃-245℃-245℃；也可以设置为235℃-240℃-245℃-250℃-250℃。

造粒所得作为碱性锌锰电池生产密封圈的原料母粒，通过注塑成型，用在碱性锌锰电池中。 

本发明的改性尼龙610材料进行力学性能测试，具体见下表： 

本发明实现了碱性电池密封圈用材料的国产化，并且电池的密封性能、安全性能有所提升，电池生产过程中的次品率也相应降低。

用本发明的材料制备的碱性电池密封圈产品生产的电池在高温高湿条件下，密封耐漏液天数比尼龙66延长25%-30%；相比于尼龙66，电池在被错误使用的情况不会爆炸导致用电器具和人身的损伤，安全性提高了。相比于尼龙612，使用本发明材料，由于密封圈原因导致的次品率从100ppm降至1ppm。 

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。