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FR3129943A1 - Composition de polyamide isolante et ignifugee pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie electrique - Google Patents

Composition de polyamide isolante et ignifugee pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie electrique Download PDF

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FR3129943A1
FR3129943A1 FR2112829A FR2112829A FR3129943A1 FR 3129943 A1 FR3129943 A1 FR 3129943A1 FR 2112829 A FR2112829 A FR 2112829A FR 2112829 A FR2112829 A FR 2112829A FR 3129943 A1 FR3129943 A1 FR 3129943A1
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FR
France
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polyamide
acid
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composition according
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FR2112829A
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Inventor
Olivier Massot
Florent Abgrall
Marjorie MARCOURT
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Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Publication date
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Priority to KR1020247021157A priority patent/KR20240114763A/ko
Priority to PCT/FR2022/052209 priority patent/WO2023099845A1/fr
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Abstract

La présente invention concerne une composition isolante et ignifugée pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie électrique comprenant en poids : (a) de 30 à 65%, en particulier de 30 à 63,9% notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin, (b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique, (c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate, (d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée, (e) de 0 à 6%, en particulier de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant. (f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.

Description

COMPOSITION DE POLYAMIDE ISOLANTE ET IGNIFUGEE POUR RECOUVREMENT DE BARRE D’INTERCONNEXION DE BATTERIE ELECTRIQUE
L'invention porte sur des compositions de polyamide isolantes et ignifugées pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie électrique.
Dans le domaine des véhicules électriques, des connectiques appelées barres d’interconnexion (busbar) sont présentes pour faire circuler le courant à haute intensité à l’intérieur et à l’extérieur des batteries. Ces barres doivent être protégés par un revêtement isolant et résistant aux sollicitations mécaniques et au vieillissement. Compte tenu des conséquences qu’aurait un incendie dans un tel environnement, le revêtement doit aussi présenter une excellente résistance au feu.
Plusieurs procédés existent pour préparer des busbars. Le principal est l’extrusion du polymère autour de la lamelle de cuivre centrale. Cette structure est ensuite découpée et pliée (à température ambiante) pour adopter la forme requise par l’agencement du véhicule. Pour les formes les plus complexes de busbar, un recouvrement par voie de dépôt de poudre « powder coating » peut aussi être utilisé avec des grades spécifiques.
La problématique technique liée à l’application busbar pour batterie consiste à former une couche fine de polymère qui soit résistante au feu (UL94 V0 à 0,8 mm), tout en conservant un haut niveau de flexibilité pour accommoder la déformation des busbars. Lors d’un pliage, un matériau trop rigide forme des fissures sur la face externe et des « vagues » ou « bourrelets » en face interne, phénomènes qui sont rédhibitoires pour l’application.
Le comportement au seuil de plasticité du matériau est donc capital. Des faibles contraintes au seuil et un grand allongement au seuil sont recherchés.
Les niveaux de déformation de ces revêtements restent faibles mais le matériau doit tout de même présenter un allongement à la rupture > 50%. Une bonne résistance à l’abrasion est aussi nécessaire pour cette application.
Le revêtement doit aussi jouer le rôle d’isolant électrique qui se traduit sur des propriétés telles que la tension de claquage, la rigidité diélectrique et le « comparative tracking index » (CTI) > 600V. Cette isolation doit être conservé au cours de vieillissements thermiques accélérés pouvant aller jusqu’à 150°C.
Enfin les propriétés rhéologiques de l’alliage doivent être adaptées à l’extrusion de couche mince de polymère de l’ordre de 0,5 mm.
Les ignifugeants les plus fréquemment utilisés dans des compositions de polyamide (PA) sont ceux de la famille des phosphinates. Leur mode d’action et leur stabilité thermique les rend particulièrement adaptés à des matrices polyamides. Ainsi, le document US 2006/0084734 décrit des ignifugeants phosphinates et leur préparation et le document US 2005/0014874 décrit des exemples d’utilisation de ces phosphinates dans l’ignifugation d’un polyamide aromatique ou semi-aromatique. Cette demande de brevet renseigne sur la meilleure résistance au feu de polyamides semi-aromatiques (PPA) par rapport à des PA aliphatiques, en présence d’ignifugeant phosphinate.
Par ailleurs, la demande de brevet EP 1741753 décrit des compositions de ce type d’ignifugeant dans un mélange de PA aliphatiques et semi-aromatiques en présence de renfort inorganique (fibre de verre). Dans cette demande de brevet l’ignifugeant phosphinate est forcément combiné à un synergiste azoté à base de mélamine.
Enfin dans le domaine du ferroviaire, la demande de brevet US20170037198 présente des formulations à base de PA12 plastifié et ignifugé par des phosphinates avec en option des modifiants choc polyoléfine et/ou Peba.
Néanmoins, ces différents documents renseignent sur la façon d’obtenir un PA résistant au feu ou un PA ductile. Cependant, il est difficile d’obtenir un produit présentant une faible épaisseur qui soit ductile et résistant au feu. Dans l’état de l’art cité, seules les formulations avec des fibres de verre présentent des UL94 V0 à 0.8mm. Les alliages sans fibre de verre présentent des UL94 pour des épaisseurs supérieures. Or plus l’épaisseur est faible plus il est difficile de résister au feu.
Par ailleurs, l’art antérieur ne renseigne pas sur les combinaisons à faire au sein de la formulation pour atteindre simultanément la flexibilité et la résistance au feu requise pour l’application busbar pour batterie.
La présente invention concerne donc une composition isolante et ignifugée pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie électrique comprenant en poids :
(a) de 30 à 65%, en particulier de 30 à 63,9%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 0 à 6%, en particulier de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs,
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Les inventeurs ont donc trouvé qu’un mélange de polyamides aliphatiques semi-cristallin et de polyamides semi-aromatiques dans des proportions particulières associé à un ignifugeant de type phosphinate et à une polyoléfine fonctionnalisée, tous deux dans une proportion également particulière, avec optionnellement un plastifiant et des additifs permettait la constitution d’une composition présentant les critères nécessaires à l’application busbar pour batterie détaillés ci-dessus.
Le recouvrement de la barre d’interconnexion par la composition de l’invention permet la protection de celle-ci par un revêtement isolant et résistant au feu ainsi qu’aux sollicitations mécaniques et au vieillissement.
Ladite barre d’interconnexion est située à l’intérieur et/ou à l’extérieur de batteries électriques, en particulier de batteries électriques de véhicule, en particulier de véhicule automobile.
S’agissant du polyamide aliphatique semi-cristallin (a)
Ledit au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin (a) est présent de 30 à 65%, en particulier de 30 à 63,9%, notamment de 30 à 60% en poids dans la composition.
On entend par polyamide semi-cristallin, un matériau généralement solide à température ambiante, et qui se ramollit lors d’une augmentation de température, en particulier après passage de sa température de transition vitreuse (Tg), et pouvant présenter une fusion franche au passage de sa température dite de fusion (Tf), et qui redevient solide lors d’une diminution de température en dessous de sa température de cristallisation.
La Tg, la Tc et la Tf sont déterminées par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme 11357-2 :2013 et 11357-3 :2013 respectivement.
La masse moléculaire moyenne en nombre Mn dudit polyamide semi-cristallin est de préférence dans une plage allant de de 10000 à 85000, notamment de 10000 à 60000, préférentiellement de 10000 à 50000, encore plus préférentiellement de 12000 à 50000. Ces valeurs Mn peuvent correspondre à des viscosités inhérentes supérieures ou égales à 0,8 telle que déterminées dans le m-crésol selon la norme ISO 307:2007 mais en changeant le solvant (utilisation du m-crésol à la place de l’acide sulfurique et la température étant de 20°C).
La nomenclature utilisée pour définir les polyamides est décrite dans la norme ISO 1874-1:2011 "Plastiques - Matériaux polyamides (PA) pour moulage et extrusion - Partie 1 : Désignation", notamment en page 3 (tableaux 1 et 2) et est bien connue de l’homme du métier.
Le terme polyamide regroupe aussi bien les homopolyamides que les copolyamides
Ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins un lactame, ou à partir de la polycondensation d’au moins un aminoacide, ou à partir de la polycondensation d’au moins une diamine X avec au moins un acide dicarboxylique Y ou de leurs mélanges.
Lorsque ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins un lactame, ledit au moins un lactame peut être choisi parmi un lactame en C8 à C18, préférentiellement en C10 à C18, plus préférentiellement en C10 à C12. Un lactame en C8 à C18 est notamment le décanolactame, l’undécanolactame, et le lauryllactame.
Lorsque ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins un lactame, il peut donc comprendre un seul lactame ou plusieurs lactames.
Avantageusement, ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’un seul lactame et ledit lactame est choisi parmi le lauryllactame et l’undécanolactame, avantageusement le lauryllactame.
Lorsque ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins un aminoacide, ledit au moins un aminoacide peut être choisi parmi un aminoacide en C8 à C18, préférentiellement en C10 à C18, plus préférentiellement en C10 à C12.
Un aminoacide C8 à C18 est notamment l'acide 9-aminononanoïque, l'acide 10-aminodécanoïque, l'acide 10-aminoundécanoïque, l'acide 12-aminododécanoïque et l'acide 11-aminoundécanoïque ainsi que ses dérivés, notamment l'acide N-heptyl-11-aminoundécanoïque.
Lorsque ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins un aminoacide il peut donc comprendre un seul aminoacide ou plusieurs aminoacides.
Avantageusement, ledit polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’un seul aminoacide et ledit aminoacide est choisi parmi l'acide 10-aminodécanoïque, l'acide 11-aminoundécanoïque et l'acide 12- aminododécanoïque, avantageusement l'acide 11-aminoundécanoïque.
Lorsque ledit au moins un polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins une diamine X en C6-C36, préférentiellement C6-C18, préférentiellement C6-C12, plus préférentiellement C10-C12, avec au moins un diacide Y en C6-C36, préférentiellement C6-C18, préférentiellement C6-C12, plus préférentiellement C10-C12, alors ladite au moins une diamine en X est une diamine aliphatique et ledit au moins un diacide Y est un diacide aliphatique.
La diamine peut être linéaire ou ramifiée. Avantageusement, elle est linéaire.
Ladite au moins une diamine X en C6-C36 peut être en particulier choisi parmi la 1,6-hexaméthylènediamine la 1,7-heptaméthylènediamine, la 1,8-octaméthylènediamine, la 1,9-nonaméthylènediamine, la 1,10-décaméthylènediamine, 1,11-undécaméthylènediamine, la 1,12-dodécaméthylèdiamine, la 1,13-tridécaméthylènediamine, la 1,14-tétradécaméthylènediamine, la 1,16-hexadécaméthylènediamine et la 1,18-octadécaméthylènediamine, l'octadécènediamine, l'eicosanediamine, la docosanediamine et les diamines obtenues à partir d'acides gras.
Avantageusement, ladite au moins une diamine X est en C6-C18 et choisi parmi la 1,6-hexaméthylènediamine la 1,7-heptaméthylènediamine, la 1,8-octaméthylènediamine, la 1,9-nonaméthylènediamine, la 1,10-décaméthylènediamine, 1,11-undécaméthylènediamine, la 1,12-dodécaméthylènediamine, la 1,13-tridécaméthylènediamine, la 1,14-tétradécaméthylènediamine, la 1,16-hexadécaméthylènediamine et la 1,18-octadécaméthylènediamine.
Avantageusement, ladite au moins une diamine X en C6 à C12, est en particulier choisie parmi la 1,6-hexaméthylènediamine la 1,7-heptaméthylènediamine, la 1,8-octaméthylènediamine, la 1,9-nonaméthylènediamine, la 1,10-décaméthylènediamine, 1,11-undécaméthylènediamine, la 1,12-dodécaméthylènediamine.
Avantageusement, ladite au moins une diamine X en C6 à C12, est en particulier choisie parmi la 1,6-hexaméthylènediamine la 1,7-heptaméthylènediamine, la 1,8-octaméthylènediamine, la 1,9-nonaméthylènediamine, la 1,10-décaméthylènediamine, 1,11-undécaméthylènediamine, la 1,12-dodécaméthylènediamine.
Avantageusement, la diamine X utilisée est en C10 à C12, en particulier choisi parmi la 1,10-décaméthylènediamine, 1,11-undécaméthylènediamine, la 1,12-dodécaméthylènediamine.
Ledit au moins un acide dicarboxylique Y en C6 à C36 peut être choisi parmi l’acide adipique, l’acide subérique, l’acide azélaïque, l’acide sébacique, l’acide undécanedioïque, l’acide dodécanedioïque, l’acide brassylique, l’acide tétradécanedioïque, l’acide pentadécanedioïque, l’acide hexadécanedioïque, l’acide octadécanedioïque, et les diacides obtenus à partir d'acides gras.
Le diacide peut être linéaire ou ramifié. Avantageusement, il est linéaire.
Avantageusement, ledit au moins un acide dicarboxylique Y est en C6 à C18 et est choisi parmi l’acide adipique, l’acide subérique, l’acide azélaïque, l’acide sébacique, l’acide undécanedioïque, l’acide dodécanedioïque, l’acide brassylique, l’acide tétradécanedioïque, l’acide pentadécanedioïque, l’acide hexadécanedioïque, l’acide octadécanedioïque.
Avantageusement, ledit au moins un acide dicarboxylique Y est en C6 à C12 et est choisi parmi l’acide adipique, l’acide subérique, l’acide azélaïque, l’acide sébacique, l’acide undécanedioïque, l’acide dodécanedioïque.
Avantageusement, ledit au moins un acide dicarboxylique Y est en C10 à C12 et est choisi parmi l’acide sébacique, l’acide undécanedioïque, l’acide dodécanedioïque.
Lorsque ledit polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’au moins une diamine X avec au moins un acide dicarboxylique Y il peut donc comprendre une seule diamine ou plusieurs diamines et un seul acide dicarboxylique ou plusieurs acides dicarboxyliques.
Avantageusement, ledit polyamide semi-cristallin aliphatique est obtenu à partir de la polycondensation d’une seule diamine X avec un seul acide dicarboxylique Y.
Dans un mode de réalisation, ledit au moins un polyamide est un polyamide à longue chaîne présentant un nombre de carbone par atome d’azote supérieure ou égale à 8, en particulier supérieur ou égal à 9, notamment supérieur ou égal à 10.
Dans un autre mode de réalisation, ledit au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin est choisi parmi les polyamide PA610, PA612, PA1010, PA1012, PA11 et PA12.
Avantageusement, ledit au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin est choisi parmi les polyamide PA1010, PA1012, PA11 et PA12, en particulier parmi PA11 et PA12, notamment PA11.
S’agissant du polyamide semi-aromatique (b)
Ledit au moins un polyamide semi-aromatique (b) est présent de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% en poids dans la composition.
Dans un mode de réalisation, le polyamide semi-aromatique est un polyamide semi-aromatique semi-cristallin, notamment un polyamide semi-aromatique de formule X/YAr, tel que décrits dans EP1505099, notamment un polyamide semi-aromatique de formule A/XT dans laquelle A est choisi parmi un motif obtenu à partir d'un aminoacide, un motif obtenu à partir d’un lactame et un motif répondant à la formule (diamine en Ca).(diacide en Cb), avec a représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine et b représentant le nombre d’atome de carbone du diacide, a et b étant chacun compris entre 4 et 36, avantageusement entre 9 et 18, le motif (diamine en Ca) étant choisi parmi les diamines aliphatiques, linéaires ou ramifiés, les diamines cycloaliphatiques et les diamines alkylaromatiques et le motif (diacide en Cb) étant choisi parmi les diacides aliphatiques, linéaires ou ramifiés, les diacides cycloaliphatiques et les diacides aromatiques;
X.T désigne un motif obtenu à partir de la polycondensation d'une diamine en Cx et de l’acide téréphtalique, avec x représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine en Cx, x étant compris entre 5 et 36, avantageusement entre 9 et 18,notamment un polyamide de formule A/5T, A/6T, A/9T, A/10T ou A/11T, A étant tel que défini ci-dessus, en particulier un polyamide choisi parmi un PA MPMDT/6T, un PA11/10T, un PA 5T/10T, un PA 11/BACT, un PA 11/6T/10T, un PA MXDT/10T, un PA MPMDT/10T, un PA BACT/10T, un PA BACT/6T, PA BACT/10T/6T, un PA 11/BACT/6T, PA 11/MPMDT/6T, PA 11/MPMDT/10T, PA 11/BACT/10T, un PA 11/MXDT/10T, un 11/5T/10T.
En particulier, le polyamide semi-aromatique semi-cristallin est choisi parmi le polyamide 11/5T ou 11/6T ou le 11/10T, la MXDT/10T, la MPMDT/10T et la BACT/10T.
T correspond à l’acide téréphtalique, MXD correspond à la m-xylylène diamine, MPMD correspond à la méthylpentaméthylène diamine et BAC correspond au bis(aminométhyl)cyclohexane.
Dans un autre mode de réalisation, ledit au moins un polyamide semi-aromatique est un polyamide de formule X1Y, X1Y étant un motif répétitif obtenu à partir de la polycondensation d’une diamine (X1) choisie parmi une arylamine, et d’au moins un acide dicarboxylique aliphatique (Y) tel que défini ci-dessus.
Avantageusement, dans ce mode de réalisation, l’arylamine est choisie parmi la méta-xylylène diamine (MXD, N° CAS：1477-55-0) ou la para-xylylène diamine (PXD, N° CAS：539-48-0).
Dans un autre mode de réalisation, ledit au moins un polyamide semi-aromatique est un polyamide de formule MXDY dans laquelle MXD correspond à la méta-xylylène diamine et Y est un acide dicarboxylique aliphatique en C6 à C18, notamment en C9 à C18, en particulier en C9 à C12.
Avantageusement, ledit polyamide semi-aromatique de formule MXDY est choisi parmi MXD6, MXD10 et MXD12, en particulier MXD10.
S’agissant de l’ignifugeant de type phosphinate (c)
Ledit au moins un ignifugeant de type phosphinate (c) est présent de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% en poids dans la composition.
L’ignifugeant est notamment un sel métallique choisi parmi un sel métallique de l’acide phosphinique, un sel métallique de l’acide diphosphinique, un polymère contenant au moins un sel métallique de l’acide phosphinique, un polymère contenant au moins un sel métallique de l’acide diphosphinique. L’ignifugeant peut aussi être un mélange des ignifugeants précités.
L’agent ignifugeant peut également être choisi parmi le sel métallique de l’acide phosphinique de formule (I) suivante et le sel métallique de l’acide diphosphinique de formule (II) suivante :
avec
R1 et R2, indépendamment l’un de l’autre, désignent un groupe alkyle en C1-C6 linéaire ou ramifié, ou un groupe aryle;
R3 représente un groupe alkylène en C1-C10 linéaire ou ramifié, arylène en C6-C10, alkylarylène en C6-C10, ou arylalkylène en C6-C10,
M est un ion Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na, K et/ou une base amine protonée
m désigne un entier de 1 à 4,
n désigne un entier de 1 à 4,
x désigne un entier de 1 à 4,
n et m étant choisis de manière à ce que le sel soit neutre, c’est-à-dire qu’il ne soit pas porteur d’une charge électrique.
De préférence, M représente un ion calcium, magnésium, aluminium ou zinc.
De préférence, R1 et R2, indépendamment l’un de l’autre, désignent un groupe méthyle, éthyle, n-propyle, iso-propyle, n-butyle, tertio-butyle, n-pentyle et/ou phényle.
De préférence, R3 représente un groupe méthylène, éthylène, n-propylène, iso-propylène, n-butylène, tertio-butylène, n-pentylène, n-octylène, n-dodécylène; phénylène, naphthylène; méthylphénylène, éthylphénylène, tertio-butylphénylène, méthylnaphthylène, éthylnaphthylène, tertio-butylnaphthylène; phénylméthylène, phényléthylène, phénylpropylène, or phénylbutylène.
S’agissant de la polyoléfine fonctionnalisée (d)
Ladite au moins une polyoléfine fonctionnalisée (d) est présente de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% en poids dans la composition.
La polyoléfine fonctionnalisée peut être un polymère d'alpha oléfines ayant des motifs réactifs (les fonctionnalités) ; de tels motifs réactifs sont les fonctions acides, anhydrides, ou époxy. À titre d'exemple, on peut citer les polyoléfines précédentes (B2) greffées ou co- ou ter polymérisées par des époxydes insaturés tels que le (méth)acrylate de glycidyle, ou par des acides carboxyliques ou les sels ou esters correspondants tels que l'acide (méth)acrylique (celui-ci pouvant être neutralisé totalement ou partiellement par des métaux tels que Zn, etc.) ou encore par des anhydrides d'acides carboxyliques tels que l'anhydride maléique. Une polyoléfine fonctionnalisée est par exemple un mélange PE/EPR, dont le ratio en poids peut varier dans de larges mesures, par exemple entre 40/60 et 90/10, ledit mélange étant co-greffé avec un anhydride, notamment anhydride maléique, selon un taux de greffage par exemple de 0,01 à 5% en poids.
La polyoléfine fonctionnalisée peut être choisie parmi les (co)polymères suivants, greffés avec anhydride maléique ou méthacrylate de glycidyle, dans lesquels le taux de greffage est par exemple de 0,01 à 5% en poids :
- du PE, du PP, des copolymères de l'éthylène avec propylène, butène, hexène, ou octène contenant par exemple de 35 à 80% en poids d'éthylène ;
- les copolymères éthylène/alpha-oléfine tels qu'éthylène/propylène, les EPR (abréviation d'éthylène-propylene-rubber) et éthylène/propylène/diène (EPDM).
- les copolymères blocs styrène/éthylène-butène/styrène (SEBS), styrène/butadiène/styrène (SBS), styrène/isoprène/ styrène (SIS), styrène/éthylène-propylène/styrène (SEPS).
- des copolymères éthylène et acétate de vinyle (EVA), contenant jusqu'à 40% en poids d'acétate de vinyle ;
- des copolymères éthylène et (méth)acrylate d'alkyle, contenant jusqu'à 40% en poids de (méth)acrylate d'alkyle ;
- des copolymères éthylène et acétate de vinyle (EVA) et (méth)acrylate d'alkyle, contenant jusqu'à 40% en poids de comonomères.
La polyoléfine fonctionnalisée peut être aussi choisie parmi les copolymères éthylène/propylène majoritaires en propylène greffés par de l'anhydride maléique puis condensés avec du polyamide (ou un oligomère de polyamide) mono aminé (produits décrits dans EP-A-0342066).
La polyoléfine fonctionnalisée peut aussi être un co- ou ter polymère d'au moins les motifs suivants : (1) éthylène, (2) (méth)acrylate d'alkyle ou ester vinylique d'acide carboxylique saturé et (3) anhydride tel que anhydride maléique ou acide (méth)acrylique ou époxy tel que (méth)acrylate de glycidyle.
A titre d'exemple de polyoléfines fonctionnalisées de ce dernier type, on peut citer les copolymères suivants, où l'éthylène représente de préférence au moins 60% en poids et où le ter monomère (la fonction) représente par exemple de 0,1 à 10% en poids du copolymère :
- les copolymères éthylène/(méth)acrylate d'alkyle / acide (méth)acrylique ou anhydride maléique ou méthacrylate de glycidyle ;
- les copolymères éthylène/acétate de vinyle/anhydride maléique ou méthacrylate de glycidyle ;
- les copolymères éthylène/acétate de vinyle ou (méth)acrylate d'alkyle / acide (méth)acrylique ou anhydride maléique ou méthacrylate de glycidyle.
Dans les copolymères qui précèdent, l'acide (méth)acrylique peut être salifié avec Zn ou Li.
Le terme "(méth)acrylate d'alkyle" désigne les méthacrylates et les acrylates d'alkyle en C1 à C8, et peut être choisi parmi l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de n-butyle, l'acrylate d'iso butyle, l'acrylate d'éthyl-2-hexyle, l'acrylate de cyclohexyle, le méthacrylate de méthyle et le méthacrylate d'éthyle.
Par ailleurs, les polyoléfines fonctionnalisées précitées peuvent aussi être réticulées par tout procédé ou agent approprié (diépoxy, diacide, peroxyde, etc.) ; le terme polyoléfine fonctionnalisée comprend aussi les mélanges des polyoléfines précitées avec un réactif difonctionnel tel que diacide, dianhydride, diépoxy, etc. susceptible de réagir avec celles-ci ou les mélanges d'au moins deux polyoléfines fonctionnalisées pouvant réagir entre elles.
Les copolymères mentionnés ci-dessus, peuvent être copolymérisés de façon statistique ou séquencée et présenter une structure linéaire ou ramifiée.
Le poids moléculaire, l'indice MFI, la densité de ces polyoléfines peuvent aussi varier dans une large mesure, ce que l'homme de l'art appréciera. MFI, abréviation de Melt Flow Index, est l'indice de fluidité à l'état fondu. On le mesure selon la norme ASTM 1238.
Dans un mode de réalisation, la polyoléfine est réticulée.
S’agissant du plastifiant (e)
Ledit au moins un plastifiant (e) peut être présent de 0 à 6%, en particulier de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% en poids dans la composition.
Le plastifiant peut être un plastifiant couramment utilisé dans les compositions à base de polyamide(s).
Avantageusement, on utilise un plastifiant qui présente une bonne stabilité thermique afin qu'il ne se forme pas de fumées lors des étapes de mélange des différents polymères et de transformation de la composition obtenue.
En particulier, ce plastifiant peut être choisi parmi :
les dérivés du benzène sulfonamide tels que le n-butyl benzène sulfonamide (BBSA), les isomères ortho et para de l’éthyl toluène sulfonamide (ETSA), le N-cyclohexyl toluène sulfonamide et le N-(2-hydroxypropyl) benzène sulfonamide (HP-BSA),
les esters d’acides hydroxybenzoïques tels que le para-hydroxybenzoate d'éthyl-2 hexyle (EHPB) et le para-hydroxybenzoate de décyl-2 hexyle (HDPB),
les esters ou éthers du tétrahydrofurfuryl alcool comme l’oligoéthylèneoxy-tétrahydrofurfurylalcool, et
les esters de l’acide citrique ou de l’acide hydroxymalonique, tels que l’oligoéthylèneoxymalonate.
Un plastifiant préféré est le n-butyl benzène sulfonamide (BBSA).
Un autre plastifiant plus particulièrement préféré est le N-(2-hydroxy-propyl) benzène sulfonamide (HP-BSA). Ce dernier présente en effet l'avantage d'éviter la formation de dépôts au niveau de la vis et/ou de la filière d'extrusion ("larmes de filières"), lors d'une étape de transformation par extrusion.
On peut bien évidemment utiliser un mélange de plastifiants.
S’agissant des additifs (f)
Ledit au moins un d’additif (f) peut être présent de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% en poids dans la composition.
Le au moins un additif peut être choisi parmi les stabilisants, les colorants, les adjuvants aidant à la transformation (processing aids), les agents tensioactifs, les agents nucléants, les pigments, les azurants, les antioxydants, les lubrifiants, les cires, les synergiste d’ignifugation, ou un mélange de ceux-ci.
A titre d’exemple, le stabilisant peut être un stabilisant UV, un stabilisant organique ou plus généralement une combinaison de stabilisants organiques, tel un antioxydant de type phénol (par exemple du type de celle de l'irganox® 245 ou 1098 ou 1010 de la société Ciba-BASF), un antioxydant de type phosphite (par exemple l’irgafos® 126 ou Irgafos® 168 de la société Ciba-BASF) et voire éventuellement d'autres stabilisants comme un HALS, ce qui signifie Hindered Amine Light Stabiliser ou stabilisant lumière de type amine encombrée (par exemple le Tinuvin® 770 de la société Ciba-BASF), un anti-UV (par exemple le Tinuvin® 312 de la société Ciba), un stabilisant à base de phosphore. On peut également utiliser des antioxydants de type amine tel le Naugard® 445 de la société Crompton ou encore des stabilisants polyfonctionnels tel le Nylostab® S-EED de la société Clariant.
Ce stabilisant peut également être un stabilisant minéral, tel qu'un stabilisant à base de cuivre. A titre d'exemple de tels stabilisants minéraux, on peut citer les halogénures et les acétates de cuivre. Accessoirement, on peut considérer éventuellement d'autres métaux tel l'argent, mais ceux-ci sont connus pour être moins efficaces. Ces composés à base de cuivre sont typiquement associés à des halogénures de métaux alcalins, en particulier le potassium.
Les agents synergistes d’ignifugation sont notamment tels que décrits dans WO2005121234.
Ils peuvent être choisis parmi les synergistes azotés et les synergistes phosphore/azote.
Les synergistes azotés comprennent de préférence la benzoguanamine, le tris(hydroxyéthyl)isocyanurate, l'allantoïne, le glycolurile, la mélamine, le cyanurate de mélamine, le dicyandiamide, la guanidine, les carbodiimides.
Les synergistes azotés comprennent de préférence des produits de condensation de mélamine. A titre d'exemple, les produits de condensation de la mélamine sont le melem, le melam ou le melon, ou des composés de ce type avec un taux de condensation plus élevé, ou bien un mélange de ceux-ci, et, à titre d'exemple, peuvent être préparés par le procédé décrit aux États-Unis 5 985 960.
Les synergistes phosphore/azote peuvent comprendre des produits de réaction de mélamine avec de l'acide phosphorique ou avec des acides phosphoriques condensés, ou comprendre des produits de réaction de produits de condensation de mélamine avec de l'acide phosphorique ou des acides phosphoriques condensés, ou bien comprendre un mélange des produits spécifiés.
Dans un mode de réalisation, les additifs sont choisis parmi les antioxydants, les pigments colorés et les synergistes d’ignifugation, notamment les synergistes azotés, en particulier à base de mélamine.
S’agissant de la composition
Ladite composition isolante et ignifugée pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie électrique comprend en poids :
(a) de 30 à 65%, en particulier de 30 à 63,9%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 0 à 6%, en particulier de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Avantageusement, ladite composition isolante et ignifugée pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie électrique est constituée en poids :
(a) de 30 à 65%, en particulier de 30 à 63,9%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 0 à 6%, en particulier de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans une première variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 64%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans un mode de réalisation de cette première variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 64%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Avantageusement, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 59% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Plus avantageusement, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 64%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Encore plus avantageusement, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 59% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Encore plus avantageusement, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 58,9% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans une seconde variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 59% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans un mode de réalisation de cette seconde variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 59% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans un autre mode de réalisation de cette seconde variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 58,9% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans une troisième variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 64%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans un mode de réalisation de cette troisième variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 64%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans un autre mode de réalisation de cette troisième variante, ladite composition comprend en poids :
(a) de 30 à 63,9%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
(b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
(c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
(d) de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
(e) de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
(f) de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Avantageusement, quels que soient les modes de réalisation de ces trois variantes, la présente invention couvre les mêmes compositions qui sont constituées au lieu de comprenant des constituants (a) à (f), la somme la somme desdits constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
Dans un mode de réalisation, la composition ci-dessus définie présente un allongement à la rupture > 50%.
Dans un autre mode de réalisation, la composition ci-dessus définie présente une contrainte au seuil < 20MPa, préférentiellement < 17 MPa, plus préférentiellement < 14MPa.
Dans encore un autre mode de réalisation, la composition ci-dessus définie présente un allongement au seuil > 3%, préférentiellement > 5%, plus préférentiellement > 10%.
Dans un autre mode de réalisation, la composition ci-dessus définie présente un allongement à la rupture > 50% et une contrainte au seuil < 20MPa, préférentiellement < 17 MPa, plus préférentiellement < 14MPa.
Dans un autre mode de réalisation, la composition ci-dessus définie présente un allongement à la rupture > 50% et un allongement au seuil > 3%, préférentiellement > 5%, plus préférentiellement > 10%.
Dans un autre mode de réalisation, la composition ci-dessus définie présente un allongement à la rupture > 50%, une contrainte au seuil < 20MPa, préférentiellement < 17 MPa, plus préférentiellement < 14MPa et un allongement au seuil > 3%, préférentiellement > 5%, plus préférentiellement > 10%.
Avantageusement, ladite composition présente une bonne résistance à l’abrasion telle que mesurée selon la norme ISO 9352:2012. Avantageusement, les compositions de l’invention après recouvrement ont un rôle d’isolant électrique avec une tension de claquage telle que mesurée selon la norme IEC 60243-1.
Avantageusement, les compositions ci-dessus définies présentent une rigidité diélectrique élevée (>5 kV/mm à 90°C) telle que mesurée selon la norme IEC 60243-1.
Avantageusement, les compositions ci-dessus définies présentent une rigidité diélectrique supérieure à 40 kV/mm à 23°C, préférentiellement supérieure à 50 kV/mm
Avantageusement, les compositions ci-dessus définies présentent un « comparative tracking index » (CTI) > 600V tel que mesuré selon IEC60112. Cette isolation est conservée au cours de vieillissements thermiques accélérés pouvant aller jusqu’à 150°C.
Avantageusement, les compositions de l’invention après recouvrement ont un rôle d’isolant électrique avec une tension de claquage pour une épaisseur de 500µm >30kV en courant continu (DC) et > 15kV en courant alternatif (AC) et un « comparative tracking index » (CTI) > 600V.
Avantageusement, les compositions de l’invention après recouvrement présentent une rigidité diélectrique >5 kV/mm à 90°C et un « comparative tracking index » (CTI) > 600V.
Avantageusement, les compositions de l’invention après recouvrement ont un rôle d’isolant électrique avec une rigidité diélectrique à 23°C supérieure à 40kV/mm, préférentiellement supérieure à 50kV/mm et un « comparative tracking index » (CTI) > 600V.
Ladite composition de l’invention est résistante au feu et présente un résultat V0 sur le test au feu UL94 avec une épaisseur de 0,8 mm).
S’agissant des PEBA éventuellement exclus
Dans un mode de réalisation, ladite composition est dépourvue de polyéther block amides (PEBA).
Les poly ether block amide (PEBA) sont des copolymères à motifs amides (Ba1) et motifs polyéthers (Ba2) ledit motif amide (Ba1) correspondant à un motif répétitif aliphatique choisi parmi un motif obtenu à partir d'au moins un aminoacide ou un motif obtenu à partir d'au moins un lactame, ou un motif X.Y obtenu à partir de la polycondensation :
- d'au moins une diamine, ladite diamine étant choisie parmi une diamine aliphatique linéaire ou ramifiée ou une diamine aromatique ou un mélange de ceux-ci, et
- d'au moins un diacide carboxylique, ledit diacide étant choisi parmi un diacide aliphatique ou un diacide aromatique,
lesdits motifs polyéthers (Ba2) étant notamment issus d’au moins un polyalkylène éther polyol, notamment un polyalkylène éther diol.
S’agissant des fibres de renfort éventuellement exclues.
Dans un mode de réalisation les fibres de renfort, ladite composition est dépourvue de fibres de renfort choisie parmi les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres de basalte et les fibres à base de basalte.
Dans un autre mode de réalisation, ladite composition est dépourvue de fibres de renfort choisies parmi les fibres de renfort d’origine minérale, organique ou végétale.
Parmi les fibres d’origine minérale, on peut citer les fibres de carbone, les fibres de verre, les fibres de basalte ou les fibres à base de basalte, les fibres de silice, ou les fibres de carbure de silicium par exemple. Parmi les fibres d’origine organique, on peut citer les fibres à base de polymère thermoplastique ou thermodurcissable, telles que des fibres de polyamides semi-aromatiques, des fibres d’aramide ou des fibres en polyoléfines par exemple. Parmi les fibres d’origine végétale, on peut citer les fibres naturelles à base de lin, de chanvre, de lignine, de bambou, de soie notamment d’araignée, de sisal, et d’autres fibres cellulosiques, en particulier de viscose.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition telle que définie ci-dessus, pour recouvrir, isoler et ignifuger une barre d’interconnexion de batterie électrique.
Toutes les caractéristiques définies ci-dessus sont valables pour cette utilisation.
La composition de l’invention permet de recouvrir d’une couche fine comprise de 0,1 mm à 2 mm, en particulier de 0,2 mm à 1 mm, notamment de 0,3 mm à 0,8 mm, plus particulièrement de 0,4 mm à 0,6 mm la barre d’interconnexion tout en conservant un haut niveau de flexibilité pour accommoder la déformation des barre d’interconnexion.
Un matériau trop rigide forme des fissures ou des « vagues » qui sont rédhibitoires pour l’application.
Dans un mode de réalisation, ladite barre d’interconnexion est située à l’intérieur et/ou à l’extérieur de batteries électriques, en particulier de batteries électriques de véhicule, en particulier de véhicule automobile.
Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de préparation d’une barre d’interconnexion de batterie électrique recouverte, isolée et ignifugée comprenant une étape d’extrusion d’une composition telle que définie ci-dessus sur une barre d’interconnexion de batterie électrique, ou une étape de recouvrement par poudre de ladite composition sur une barre d’interconnexion de batterie électrique.
Toutes les caractéristiques définies ci-dessus sont valables pour le procédé.
Dans un mode de réalisation, ladite barre d’interconnexion est située à l’intérieur et/ou à l’extérieur de batteries électriques, en particulier de batteries électriques de véhicule, en particulier de véhicule automobile.
La présente invention va maintenant être illustrée par des exemples non limitatifs de la portée de l’invention.
EXEMPLES
Les compositions du tableau 1 ont été préparées par mélange à l’état fondu des granulés de polymères avec les ignifugeants et les additifs. Ce mélange a été effectué par compoundage sur extrudeuse bi-vis co-rotative de diamètre 40 mm avec un profil de température (T°) plat à 250°C. La vitesse de vis est de 300 rpm et le débit de 70 kg/h.
Le ou les polyamide(s), les polyoléfines et les additifs sont introduits lors du procédé de compoundage en trémie principale. L’ignifugeant est ajouté dans le polymère fondu, en milieu de vis via un gaveur latéral. En cas de présence de plastifiant, celui-ci est aussi introduit dans le polymère fondu via une pompe.
Les compositions ont ensuite été extrudées sous forme de films de 0,8 mm par extrusion cast à une vitesse de 1m/min et avec des consignes de température de 230°C pour l’extrudeuse et 65°C pour les cylindres sur lesquels le film est récupéré afin d’étudier les propriétés mécaniques et la résistance au feu selon les normes ci-dessous.
Les échantillons testés sont découpés à l’emporte-pièce dans ce film.
L’allongement et la contrainte au seuil et à la rupture ont été mesurés à 23°C selon la norme ISO 527-1 : 2012 sur échantillon sec, haltère découpée dans le film d’épaisseur 0.8mm.
La machine utilisée est de type INSTRON 5966. La vitesse de la traverse est de 50 mm/min.
Les conditions de test sont 23°C +/- 2°C, sur échantillons secs.
Les compositions de l’invention et comparatives ont été testées avec un test usuellement pratiqué de propagation de flamme nommé UL94 selon la norme NFT 51072 et réalisé dans des éprouvettes d'épaisseur 0,8 mm.
Exemple de l’invention (EI) ou comparatif (EC) EC1 EI1 EI2 EC2 EC3 EC4 EC5 EC6
PA11 43,4 44 41 46 41 36 41 54
MXD10 20 20 20 20 20 10 20
Lotader® 4700 5 5 5 5 5 5 5 -
Lotader® AX8900 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 -
Escor® 5000 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 -
Exolit® OP1311 25 25 25 - - - 25 25
Melapur MC25 - - 20 25 30 - -
BBSA - 3 3 3 3 3 -
Lowinox 44B25 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Alkanox 240 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
Test au feu UL94
Observation Fluage et gouttes enflammées Persistance de flamme < 10s Persistance de flamme < 10s Combustion totale Combustion totale Combustion totale Fluage et gouttes enflammées Persistance de flamme < 10s
Classement V-2 V-0 V-0 NC NC NC V-2 V0
Test de Tension @ 23°C 50 mm/min
Allongement au seuil (%) 4,3 3,6 12,4 5,3 5,1 2,5 3,9 2,7
Contrainte au seuil (MPa) 20,4 18,1 13,0 28,0 27,0 19,0 19,1 23
Allongement à la rupture (%) 37 57 105 29 19 18 43 34
Contrainte à la rupture (MPa) 20,0 17,7 13,0 23,0 23,0 17,0 18,8 21,8
La rigidité diélectrique de l’alliage selon l’invention EI1 a été mesurée à 12 kV à 90°C, supérieur à la cible fixée à 5 kV. L’invention répond donc aussi à l’exigence d’isolation électrique.
NC : Non classé
Le PA11 est un PA11 Arkema de viscosité 1,35.
Le MXD10 est un PA Arkema de viscosité 0,9 issu de la polycondensation de m-xylène diamine et d’acide sébacique.
L’Exolit® OP1311 est un produit Clariant (ignifugeant à base de diethyl phosphinate d’aluminium).
BBSA (benzyl butyl sulfonamide)
Lotader AX8900 : copolymère d’éthylène, d’acrylate de méthyle et de méthacrylate de glycidyle (Et/MA/GMA - 68/24/8 en poids) (SK functional polymer).
Lotader 4700 : copolymère d’éthylène, d’acrylate d’éthyle et d’anhydride maléique (Et/EA/MAH - 69/30/1 en poids) (SK functional polymer).
Escor® 5000 : copolymère d’acide acrylique et d’éthylène (Exxon Mobil chemicals)
Lowinox® 44B25 (N° CAS : 85-60-9), anti-oxydant primaire phénolique.
Alkanox® 240 (N° CAS : 31570-04-4), anti-oxydant secondaire phophite (Bren
Melapur® MC25 : ignifugeant à base de cyanurate de mélamine (BASF)
Le Tableau 1 ci-dessus montre que les compositions de l’invention EI1 et EI2 présente un résultat V0 sur le test UL94 contrairement à la composition comparative EC1 qui ne présente pas de MXD10 ou à la composition comparative EC5 qui présente une quantité de MXD10 inférieure à 15%.
Par ailleurs, seules les compositions de l’invention présentent un allongement à la rupture > 50% contrairement à la composition comparative EC1 qui ne présente pas de MXD10 ou à la composition comparative EC5 qui présente une quantité de MXD10 inférieure à 15% ou à la composition EC6 qui ne présente pas de polyoléfines ou aux compositions comparatives EC2 à 4 qui présentent une quantité de MXD10 supérieure à 15% mais dont l’ignifugeant n’est pas de type phosphinate.
Les compositions de l’invention présentent également une contrainte au seuil < 20 MPa et un allongement au seuil > 3%, contrairement à EC6 qui ne contient pas de polyoléfines

Claims (14)

  1. Composition isolante et ignifugée pour recouvrement de barre d’interconnexion de batterie électrique comprenant en poids :
    (a) de 30 à 65%, en particulier de 30 à 63,9%, notamment de 30 à 60% d’au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin,
    (b) de 15 à 40%, en particulier de 15 à 30% d’au moins un polyamide semi-aromatique,
    (c) de 15 à 30%, en particulier de 20 à 25% d’au moins un ignifugeant de type phosphinate,
    (d) de 5 à 20%, en particulier de 5 à 15% d’au moins une polyoléfine fonctionnalisée,
    (e) de 0 à 6%, en particulier de 1 à 6% notamment entre 2 et 4% d’au moins un plastifiant.
    (f) de 0 à 10%, en particulier de 0,1 à 5% d’au moins un d’additifs
    la somme des constituants (a) à (f) étant égale à 100%.
  2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polyamide est un polyamide à longue chaîne présentant un nombre de carbone par atome d’azote supérieure ou égal à 8, en particulier supérieur ou égal à 9, notamment supérieur ou égal à 10.
  3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit polyamide à longue chaîne est choisi parmi le PA610, PA612, PA1010, PA1012, PA11 et PA12.
  4. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit au moins un polyamide aliphatique semi-cristallin est choisi parmi le PA1010, PA1012, PA11 et PA12, en particulier parmi le PA11 et le PA12, notamment le PA11.
  5. Composition selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit polyamide semi-aromatique est un polyamide de formule MXDY dans laquelle MXD correspond à la méta-xylylène diamine et Y est un acide dicarboxylique aliphatique en C6 à C18, notamment en C9 à C18, en particulier en C9 à C12.
  6. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit polyamide semi-aromatique de formule MXDY est choisi parmi MXD6, MXD10 et MXD12, en particulier MXD10.
  7. Composition selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l’ignifugeant est un sel métallique choisi parmi un sel métallique de l’acide phosphinique, un sel métallique de l’acide diphosphinique, un polymère contenant au moins un sel métallique de l’acide phosphinique, un polymère contenant au moins un sel métallique de l’acide diphosphinique.
  8. Composition selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la polyoléfine est réticulée.
  9. Composition selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les additifs sont choisis parmi les antioxydants, les pigments colorés et les synergistes d’ignifugation, notamment les synergistes azotés, en particulier à base de mélamine.
  10. Composition selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’elle est dépourvue de polyéther block amides (PEBA).
  11. Composition selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu’elle est dépourvue fibres de renfort.
  12. Utilisation d’une composition telle que définie dans les revendications 1 à 11, pour recouvrir isoler et ignifuger une barre d’interconnexion de batterie électrique.
  13. Utilisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite barre d’interconnexion est située à l’intérieur et/ou à l’extérieur de batteries électriques, en particulier de batteries électriques de véhicule, en particulier de véhicule automobile.
  14. Procédé de préparation d’une barre d’interconnexion de batterie électrique recouverte isolée et ignifugée comprenant une étape d’extrusion d’une composition telle que définie dans l’une des revendications 1 à 11 sur une barre d’interconnexion de batterie électrique, ou une étape de recouvrement par poudre de ladite composition sur une barre d’interconnexion de batterie électrique.
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