專利名稱：一種用于制備鉛酸蓄電池隔板的聚氯乙烯粉末生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種用于制備鉛酸蓄電池隔板的聚氯乙烯粉末生產(chǎn)方法，屬氯乙烯單體乳 液聚合方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池是一種用途廣泛的化學(xué)電源，隔板是蓄電池三大主要部件之一。作為 一種電工器材，隔板必須具備化學(xué)性能穩(wěn)定、微孔結(jié)構(gòu)好、機械強度高、不含對電池有害物 質(zhì)。這些特征的優(yōu)劣對蓄電池的功能和使用壽命影響很大。隨著蓄電池本身的改進，制造 隔板的材質(zhì)也不斷更新，五十年代微孔橡膠隔板取代了性能低劣的木質(zhì)隔板，目前廣泛用 于汽車蓄電池上的燒結(jié)聚氯乙烯微孔隔板，無論是性能還是生產(chǎn)工藝及成本又都優(yōu)于橡膠 隔板。鉛酸蓄電池?zé)Y(jié)聚氯乙烯隔板是將粉末狀的氯乙烯聚合物通過適當(dāng)?shù)膲褐茻Y(jié)， 所制備的隔板內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)。由于加工隔板采用原料的單一性，所以隔板質(zhì)量的優(yōu)劣直 接依賴用于加工的氯乙烯聚合物的特性。通用的懸浮法和乳液法聚氯乙烯樹脂雖然可用于 制備燒結(jié)隔板，但由于懸浮法聚氯乙烯樹脂顆粒大，制成的產(chǎn)品會出現(xiàn)大量的直通孔和龜 裂，隔板的強度不夠；通用的乳液法樹脂粒徑雖小，因是糊用，為了得到良好的糊性能，必須 擴大粒徑分布，導(dǎo)致燒結(jié)后的微孔結(jié)構(gòu)不好、孔隙率低、電阻大，加之殘留在樹脂表面的乳 化劑是極好的起泡劑，導(dǎo)致在電池初次充電時產(chǎn)生大量帶酸泡沫，損害設(shè)備、污染環(huán)境。為此，必須尋求更適用于制備鉛酸蓄電池?zé)Y(jié)聚氯乙烯隔板的氯乙烯聚合物的生 產(chǎn)方法，以滿足隔板生產(chǎn)的需求，提高燒結(jié)聚氯乙烯隔板的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于制備鉛酸蓄電池隔板的聚氯乙烯粉末生產(chǎn)方法，為 制備鉛酸蓄電池?zé)Y(jié)聚氯乙烯隔板提供能滿足其特定技術(shù)需求的專用氯乙烯聚合物粉末 原料。本發(fā)明目的的技術(shù)方案是本發(fā)明是采用乳液聚合方法，將氯乙烯單體、引發(fā)劑、乳化劑、PH調(diào)節(jié)劑和脫鹽水 等組份物料按比例量加入聚合釜中，經(jīng)聚合反應(yīng)生成膠乳性聚合物，加入后處理劑處理后， 再將該膠乳性聚合物通過噴霧干燥獲得80%粒徑集中在33 y左右的聚氯乙烯粉末，以氯 乙烯單體重量100份為基準(zhǔn)的組份物料配方如下氯乙烯單體100份，引發(fā)劑選自過硫酸鉀、甲醛次硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、氯化銅中的兩種以上，為0. 1-0. 3份，乳化劑選自硬脂酸鈉與十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、月桂酸鈉、肉豆蔻酸中的一種以上，為0.8-3 份，
后處理劑選自月桂酸鈉、硬脂酸鈉中的一種，為0. 2-0. 4份，PH調(diào)節(jié)劑選自碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氫氧化鈉中的一種，為 0.05-0.1 份脫鹽水 為120-200份。根據(jù)上述聚合反應(yīng)物料組份配方，采用的聚合反應(yīng)工藝技術(shù)條件為在聚合釜內(nèi) 加入配方量的脫鹽水，啟動攪拌，將氯乙烯單體、乳化劑、起始量的引發(fā)劑、PH調(diào)節(jié)劑等組份 物料按比例量投入聚合釜中，攪拌轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/min，在45-60°C下聚合，根據(jù)反應(yīng)速率連續(xù)加 入余量的引發(fā)劑，聚合10-12小時，當(dāng)釜內(nèi)壓力降至0. 4Mp時，加入后處理劑，攪拌10分鐘 開始回收釜內(nèi)未反應(yīng)的氯乙烯單體，將反應(yīng)所得膠乳性聚合物進行噴霧干燥即獲得氯乙烯 聚合物粉末產(chǎn)品。鉛酸蓄電池?zé)Y(jié)聚氯乙烯隔板應(yīng)具有孔徑小，總孔隙率恰當(dāng)，機械強度高的品質(zhì)， 所以用于燒結(jié)隔板的氯乙烯聚合物粉末必須是凝膠化容易、燒結(jié)性能好、堆積密度高、熱穩(wěn) 定性好，不含起泡劑等雜質(zhì)。但聚氯乙烯是對熱極不穩(wěn)定的聚合物，通常最為有效的方法是 在聚合物中添加一定量的熱穩(wěn)定劑，這在隔板加工中是不允許，因為這些物質(zhì)的分離物會 被帶到電極上嚴重影響蓄電池的使用壽命。而且雖然一般乳液聚合用的陰離子型和非離子 型乳化劑都具有較好的親水性，殘存在粒子表面的乳化劑使隔板具有良好的瞬間潤濕性。 但絕大部分乳化劑均為起泡劑，當(dāng)殘留在粒子表面的乳化劑超過一定量時，就會溶解在電 池酸液中，充電時產(chǎn)生有害泡沫。試驗表明若通過加入消泡劑來抑制泡沫，將會造成隔板在 一段時間后發(fā)脆易折，影響隔板的機械強度。要解決用聚氯乙烯樹脂制備隔板存在的這些問題，必須要求聚合反應(yīng)所得的膠乳 粒子要小，干燥后的粉料粒度又應(yīng)適度粗，其粉末流動性必須適應(yīng)生產(chǎn)隔板所采用的加工 工藝。同時，聚合物粉末粒子表面應(yīng)即具有良好的潤濕性又不含有影響電池使用壽命的其 它物質(zhì)。只有達到以上要求的氯乙烯聚合粉末方能滿足生產(chǎn)隔板的需求。但就現(xiàn)行通用的 方法而言，無論是懸浮法還是乳液法所生產(chǎn)的氯乙烯聚合物粉末均達不到此要求。本發(fā)明突出的實質(zhì)性特點和顯著進步在于通過所設(shè)定的聚合反應(yīng)之配方和工藝 優(yōu)化，在乳液聚合生產(chǎn)工藝技術(shù)及設(shè)備的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的氯乙烯聚 合物在制備蓄電池隔板時存在的缺陷，滿足了蓄電池隔板生產(chǎn)對專用氯乙烯聚合物粉末原 料的需求。在乳液聚合生產(chǎn)中，乳化劑的種類和用量的選擇至關(guān)重要，不僅關(guān)系到聚合體系 是否穩(wěn)定、聚合生產(chǎn)能否正常進行，而且對加工制品的物化性能影響很大。本發(fā)明針對隔 板性能和加工要求采用了適宜的聚合反應(yīng)物料組份配方，設(shè)計了新的乳化體系，其中硬脂 酸鈉的加入改善了乳液法氯乙烯聚合粉末粒子的表面性能，通過聚合反應(yīng)物料組份科學(xué)配 比，無須添加任何消泡劑和熱穩(wěn)定劑解決了現(xiàn)有技術(shù)中所用乳化體系存在的上述弊端。本發(fā)明不僅采用了適宜的組份物料配方設(shè)計，而且優(yōu)化了聚合工藝，設(shè)置了后處 理工藝步驟，該工藝步驟的應(yīng)用，使所形成的聚合物膠乳粒子粒徑小且集中，僅為0. 04-0. 1 微米，膠乳體系穩(wěn)定，聚合物粉末粒徑80 %為33 y左右且呈單峰分布，其表觀密度可達 0. 36-0. 45。解決了現(xiàn)有技術(shù)乳液法聚氯乙烯樹脂燒結(jié)的隔板微孔結(jié)構(gòu)不好及孔隙率低的 問題，保證了聚合物有恰當(dāng)?shù)姆肿恿亢头肿恿糠植肌⒎€(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的粉末流動性和很高的熱穩(wěn)定性，完全達到了生產(chǎn)蓄電池隔板用氯乙烯聚合物粉末標(biāo)(Q/GH. JS0218-91) 的要求，為生產(chǎn)蓄電池隔板提供了符合標(biāo)準(zhǔn)要求的優(yōu)質(zhì)聚氯乙烯粉末。參見表1。綜上所述，按本發(fā)明生產(chǎn)的氯乙烯聚合物粉末，完全滿足燒結(jié)隔板生產(chǎn)工藝要求， 采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的氯乙烯聚合物粉末制備的蓄電池聚氯乙烯燒結(jié)隔板具有孔徑小，孔 隙率高，微孔結(jié)構(gòu)好，粒子之間的接觸面積大，熱穩(wěn)定性高，機械強度和柔韌性好等高性能 指標(biāo)，且充電時不起泡，完全滿足鉛酸蓄電池?zé)Y(jié)聚氯乙烯隔板國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7630-2008 要求。表1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)聚氯乙烯粉末性質(zhì)及其生產(chǎn)隔板質(zhì)量比較
具體實施方式

實施例1
在聚合釜內(nèi)加入脫鹽水260kg，啟動攪拌，將160kg氯乙烯、lkg十二烷基硫酸鈉、 1. 5kg硬脂酸鈉、起始量0. 016kg過硫酸鉀、0. 32kg亞硫酸氫鈉、0. 003kg氯化銅、0. 06kg氫 氧化鈉投入釜中，攪拌轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/min，在50°C下聚合，根據(jù)反應(yīng)速率連續(xù)添加余量的過硫 酸鉀水溶液，聚合10-12小時，當(dāng)釜內(nèi)壓力降至0. 4MPa時，加入0. 4kg硬脂酸鈉，攪拌10分 鐘后，開始釜內(nèi)回收未反應(yīng)的氯乙烯，將所得膠乳進行噴霧干燥即得粉狀氯乙烯聚合物成 品。所得成品滿足Q/GH. JS0218-91標(biāo)準(zhǔn)要求。檢測結(jié)果見表2。實施例2:在聚合釜內(nèi)加入脫鹽水260kg，啟動攪拌將160kg氯乙烯、0.8kg月桂酸鈉、0.4kg 肉豆蔻酸、1. 2kg硬脂酸鈉、起始量0. 016kg過硫酸鉀、0. 32kg亞硫酸氫鈉、0. 003kg氯化銅、 0. 06kg氫氧化鈉投入釜中，攪拌轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/min，在50°C下聚合，根據(jù)反應(yīng)速率連續(xù)添加余 量的過硫酸鉀水溶液，聚合10-12小時，當(dāng)釜內(nèi)壓力降至0. 4MPa時，加入0. 4kg月桂酸鈉， 攪拌10分鐘后，開始釜內(nèi)回收未反應(yīng)的氯乙烯，將所得膠乳進行噴霧干燥即粉狀氯乙烯聚 合物成品。所得成品滿足Q/GH. JS0218-91標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測結(jié)果見表2。實施例3 在聚合釜內(nèi)加入脫鹽水260kg，啟動攪拌將160kg氯乙烯、0. 8kg十二烷基苯磺酸 鈉、1. 6kg硬脂酸鈉、起始量0. 016kg過硫酸鉀、0. 32kg亞硫酸氫鈉、0. 003kg氯化銅、0. 06kg 氫氧化鈉投入釜中。攪拌轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/min，在50°C下聚合，根據(jù)反應(yīng)速率連續(xù)添加余量的過 硫酸鉀水溶液，聚合10-12小時，當(dāng)釜內(nèi)壓力降至0. 4MPa時，加入0. 4kg硬脂酸鈉，攪拌10 分鐘后，開始釜內(nèi)回收未反應(yīng)的氯乙烯，將所得膠乳進行噴霧干燥即得粉狀氯乙烯聚合物 成品。所得成品滿足Q/GH. JS0218-91標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測結(jié)果見表2。表2各實施例氯乙烯粉末聚合物性能測試結(jié)果Q/GH. JS0218-91 我們將上述三個實例所得氯乙烯聚合物成品分別送至武漢祥龍電業(yè)股份有限公 司隔板廠(下文簡稱祥龍隔板廠)、奧地利榮菲爾蓄電池廠(以下簡稱榮費爾廠)進行隔板 加工試驗和隔板性能檢測，結(jié)果見表3、表4、表5。表3本發(fā)明聚合物與通用乳液法聚合物用于隔板生產(chǎn)的工藝參數(shù)比較 表4祥龍隔板廠采用本發(fā)明聚合物生產(chǎn)的隔板產(chǎn)品檢測結(jié)果(GB/T7630-2008) 注基厚 0. 3-0. 5mm表5榮費爾廠采用本發(fā)明聚合物生產(chǎn)的隔板產(chǎn)品檢測結(jié)果 注基底厚 0. 33mm
權(quán)利要求
一種用于制備鉛酸蓄電池隔板的聚氯乙烯粉末生產(chǎn)方法，是采用乳液聚合方法，將氯乙烯單體、引發(fā)劑、乳化劑、PH調(diào)節(jié)劑和脫鹽水等組份物料按比例量加入聚合釜中，經(jīng)聚合反應(yīng)生成膠乳性聚合物，加入后處理劑處理后，再將該膠乳性聚合物通過噴霧干燥獲得80％粒徑集中在33μ左右的聚氯乙烯粉末，以氯乙烯單體重量100份為基準(zhǔn)的組份物料配方如下氯乙烯單體100份引發(fā)劑選自過硫酸鉀、甲醛次硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、氯化銅中的兩種以上，為0.1-0.3份，乳化劑選自硬脂酸鈉與十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、月桂酸鈉、肉豆蔻酸中的一種以上，為0.8-3份，后處理劑選自月桂酸鈉、硬脂酸鈉中的一種，為0.2-0.4份，PH調(diào)節(jié)劑 選自碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氫氧化鈉中的一種，為 0.05-0.1份脫鹽水為 120-200份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備鉛酸蓄電池隔板的聚氯乙烯粉末生產(chǎn)方法的 工藝，其工藝步驟是在聚合釜內(nèi)加入配方量的脫鹽水，啟動攪拌，將氯乙烯單體、乳化劑、起 始量的引發(fā)劑、PH調(diào)節(jié)劑等組份物料按比例量投入聚合釜中投入釜中，攪拌轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/ min，在45-60°C下聚合，根據(jù)反應(yīng)速率連續(xù)添加余量的引發(fā)劑，聚合10-12小時。當(dāng)釜內(nèi)壓 力降至0. 4MPa時，加入后處理劑，攪拌10分鐘，開始回收釜內(nèi)未反應(yīng)的氯乙烯單體，并將反 應(yīng)所得膠乳性聚合物進行噴霧干燥即獲得氯乙烯聚合物粉末產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明一種用于制備鉛酸蓄電池隔板的聚氯乙烯粉末生產(chǎn)方法，屬氯乙烯單體乳液聚合方法領(lǐng)域，本發(fā)明是采用乳液聚合方法，將氯乙烯單體、引發(fā)劑、乳化劑、pH調(diào)節(jié)劑和脫鹽水等組份物料按比例量加入聚合釜中，經(jīng)聚合反應(yīng)生成膠乳性聚合物，加入后處理劑處理后，再通過噴霧干燥獲得的80％粒徑集中在33μm左右的聚氯乙烯粉末，保證了聚合物有恰當(dāng)?shù)姆肿恿亢头肿恿糠植?、穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的粉末流動性和高熱穩(wěn)定性，本發(fā)明通過所設(shè)定的聚合反應(yīng)之物料組份配方和工藝優(yōu)化，解決了蓄電池隔板生產(chǎn)現(xiàn)用乙烯聚合物存在的問題，完全達到了生產(chǎn)蓄電池隔板用氯乙烯聚合物粉末的標(biāo)準(zhǔn)要求，為生產(chǎn)蓄電池隔板提供了符合國家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)聚氯乙烯粉末原料。
文檔編號C08F2/26GK101851309SQ20101018332
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者余俊生, 周斌, 夏正東, 李承東, 王春生 申請人:武漢祥龍電業(yè)股份有限公司