總發(fā)明構(gòu)思涉及鉛酸蓄電池，并且更特別地涉及引入活性化學(xué)成分來(lái)解決鉛酸蓄電池中的失水。

背景技術(shù)：

由于鉛酸蓄電池供應(yīng)大電流的能力，同時(shí)具有相對(duì)低的生產(chǎn)成本，鉛酸蓄電池是最常使用的可再充電蓄電池。由于鉛酸蓄電池的高放電能力，其大量用于汽車(chē)啟動(dòng)、照明和點(diǎn)火(SLI)部分以及其他工業(yè)部分中。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池包括浸入硫酸電解質(zhì)的正電極(PbO₂板)和負(fù)電極(海綿狀Pb板)?？梢栽谡龢O板和負(fù)極板之間設(shè)置分隔體。分隔體不僅起在正極板和負(fù)極板之間提供機(jī)械隔離的作用，而且還起防止電極之間短路和允許離子傳導(dǎo)的作用。存在許多不同形式的電極。在一些情況下，電極由具有格狀結(jié)構(gòu)的鉛板或鉛合金板組成。使用由鉛氧化物和硫酸組成的活性材料膏來(lái)填充正極板的網(wǎng)格中的孔。該活性材料膏是多孔的，由此允許酸與板內(nèi)的鉛反應(yīng)，這增加電極的表面積。將膏干燥并且通過(guò)電化學(xué)工藝使正電極和負(fù)電極活化。

在放電期間，二氧化鉛和鉛與硫酸電解質(zhì)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生硫酸鉛、水和能量。當(dāng)蓄電池充電時(shí)，循環(huán)逆轉(zhuǎn)并且通過(guò)外部充電電源使硫酸鉛和水電化學(xué)地轉(zhuǎn)化為鉛、氧化鉛和硫酸。如果給蓄電池提供電流比硫酸鉛能夠被轉(zhuǎn)化的快，則在全部硫酸鉛被轉(zhuǎn)化之前，即在蓄電池完全充電之前，被稱(chēng)為“析氣(gassing)”的現(xiàn)象開(kāi)始。析氣由使水分離成氫和氧并且將它們釋放至大氣中的副反應(yīng)組成。析氣特別地在過(guò)度充電期間出現(xiàn)。這樣的析氣引起失水，其能夠?qū)е伦罱K干透和容量的衰減。因此，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池必須定期地用水補(bǔ)充。

發(fā)明概述

總發(fā)明構(gòu)思的各個(gè)方面指向用于鉛酸蓄電池的纖維粘貼氈。該粘貼氈包括涂覆有上膠組合物的多個(gè)纖維、黏合劑組合物和一種或多種添加劑，其中所述添加劑降低鉛酸蓄電池中的失水。

在一些示例性實(shí)施方案中，黏合劑組合物為丙烯酸類(lèi)黏合劑、苯乙烯丙烯腈黏合劑、丁苯橡膠黏合劑、脲甲醛黏合劑、環(huán)氧黏合劑、聚氨酯黏合劑、酚類(lèi)黏合劑、聚酯黏合劑或其混合物。

在一些示例性實(shí)施方案中，在上膠組合物和黏合劑組合物的至少一者中包括添加劑。

在一些示例性實(shí)施方案中，添加劑包括以下的一種或多種：橡膠添加劑、橡膠衍生物、醛、醛衍生物、金屬鹽、脂肪醇乙氧基化物(fatty alcohol ethyoxylate)(具有端OH基的烷氧基化醇)、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、硫酸酯(烷基硫酸酯和烷基醚硫酸酯)、磺酸酯(烷基磺酸酯和烯烴磺酸酯)、磷酸酯、磺基琥珀酸酯、聚丙烯酸、聚天冬氨酸、全氟烷基磺酸、聚乙烯醇、木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生物、酚醛樹(shù)脂、纖維素和木粉。

總發(fā)明構(gòu)思的各個(gè)方面指向鉛酸蓄電池，其包括至少一個(gè)正電極和至少一個(gè)負(fù)電極(這兩者浸入電解質(zhì)內(nèi))、和至少一個(gè)至少部分地覆蓋正電極和負(fù)電極中的至少一者的表面的非織造纖維粘貼氈。非織造纖維粘貼氈可以包括涂覆有上膠組合物的多個(gè)玻璃纖維、黏合劑組合物和一種或多種添加劑，其中所述添加劑降低鉛酸蓄電池中的失水。

總發(fā)明構(gòu)思的額外方面還指向形成用于在鉛酸蓄電池中使用的非織造纖維粘貼氈的方法。該方法包括將多個(gè)玻璃纖維分散至含水漿料中?？梢杂蒙夏z組合物涂覆該纖維。然后可以將黏合劑施加至所沉積的漿料上，此后加熱黏合劑涂覆的漿料，由此使所述黏合劑固化并且形成非織造纖維粘貼氈。在一些示例性實(shí)施方案中，粘貼氈包括一種或多種包括在上膠組合物和黏合劑的至少一者中的添加劑。

額外的特征和益處將部分地在下列說(shuō)明中得到闡述，并且可以部分地從所述說(shuō)明明顯看出，或通過(guò)在這里公開(kāi)的示例性實(shí)施方案的實(shí)踐來(lái)了解。通過(guò)在所附的權(quán)利要求中特別地指出的各種要素與結(jié)合將實(shí)現(xiàn)和獲得在這里公開(kāi)的示例性實(shí)施方案的目的和益處。將理解前述概述和下列詳細(xì)說(shuō)明均僅是示例性的和解釋性的并且不是對(duì)如這里公開(kāi)的或如另外要求保護(hù)的總發(fā)明構(gòu)思的限制。

附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

從下面提供的發(fā)明的一些示例性實(shí)施方案的更特定的描述和如在附圖中說(shuō)明的，本發(fā)明的示例性實(shí)施方案將是明顯的。

圖1說(shuō)明由純酸電解質(zhì)和純Pb工作電極產(chǎn)生的伏安圖。

圖2說(shuō)明當(dāng)通過(guò)酸電解質(zhì)由粘貼氈提取添加劑時(shí)出現(xiàn)的電勢(shì)偏移的伏安圖。

圖3圖示地說(shuō)明對(duì)于依照本發(fā)明制備的示例性非織造纖維氈在0.10mm厚度內(nèi)歸一化的電阻。

詳細(xì)說(shuō)明

偶爾參考任何附圖，現(xiàn)在將更完整地描述各種示例性實(shí)施方案。然而，這些示例性實(shí)施方案可以以不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的說(shuō)明。相反，提供這些示例性實(shí)施方案使得此公開(kāi)將是充分的和完整的，并且將總發(fā)明構(gòu)思傳達(dá)至本領(lǐng)域技術(shù)人員。

除非另外限定，這里使用的全部技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與這些示例性實(shí)施方案所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的意思。這里在本說(shuō)明中使用的術(shù)語(yǔ)學(xué)僅為了描述特別的示例性實(shí)施方案，并不意圖限制示例性實(shí)施方案。

除非上下文清晰地另外指出，如在說(shuō)明書(shū)和所附的權(quán)利要求書(shū)中使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”意圖同樣包括復(fù)數(shù)形式。通過(guò)引用將在這里提到的全部出版物、專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利和其他參考文獻(xiàn)以其整體引入。

除非另外指出，在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的表示成分的數(shù)量、反應(yīng)條件等的全部數(shù)字應(yīng)理解為在全部情況下由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。因此，除非相反地指出，否則在說(shuō)明書(shū)和所附的權(quán)利要求書(shū)中闡述的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可以取決于通過(guò)本示例性實(shí)施方案尋求獲得的所需要的性質(zhì)而變化。最起碼，并且不作為限制權(quán)利要求的范圍的等同物原則的應(yīng)用的嘗試，每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)有效數(shù)字的數(shù)目和普通的舍入方法來(lái)解釋。

盡管闡述示例性實(shí)施方案的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是盡可能精確地記錄具體實(shí)施例中所闡述的數(shù)值。然而，任何數(shù)值固有地含有由在它們各自的測(cè)試測(cè)量中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差必然地導(dǎo)致的某些誤差。在此整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中給出的每個(gè)數(shù)值范圍將包括落入這樣的較寬數(shù)值范圍內(nèi)的每個(gè)較窄的數(shù)值范圍，如同這樣的較窄的數(shù)值范圍在這里全部明確地寫(xiě)出。

總發(fā)明構(gòu)思涉及非織造纖維氈，例如用于鉛酸蓄電池或其他蓄電池的粘貼氈或保持器(retainer)氈。非織造纖維氈可以包含以片的形式組合的多個(gè)增強(qiáng)纖維。在一些示例性實(shí)施方案中，增強(qiáng)纖維由玻璃制成。然而，增強(qiáng)纖維還可以包括合成纖維，或者玻璃纖維與合成纖維的組合。如這里使用的術(shù)語(yǔ)合成纖維意圖包括具有合適的增強(qiáng)特性的任何人造纖維，其包括由合適的聚合物(例如聚酯、聚烯烴、尼龍、芳族聚酰胺、聚苯硫醚)和合適的非玻璃陶瓷(例如碳化硅(SiC)和氮化硼)制成的纖維。

玻璃纖維可以由適合于特別的應(yīng)用和/或所需要的產(chǎn)品規(guī)格的任何類(lèi)型的玻璃(包括傳統(tǒng)玻璃)形成。玻璃纖維的非排他性示例包括A-型玻璃纖維、C-型玻璃纖維、G-型玻璃纖維、E-型玻璃纖維、S-型玻璃纖維、E-CR-型玻璃纖維(例如由Owens Corning可商購(gòu)的玻璃纖維)、R-型玻璃纖維、絨(wool)玻璃纖維、生物可溶玻璃纖維及其組合，其可以作為增強(qiáng)纖維使用。在一些示例性實(shí)施方案中，玻璃纖維在酸性環(huán)境中是耐用的。

非織造纖維氈可以包含單個(gè)氈或多于一個(gè)氈，例如兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)氈，其可以在單個(gè)鉛酸蓄電池中使用。每個(gè)非織造纖維氈可以包含單一層，或可以由多于一層構(gòu)成，例如兩層、三層、四層或五層。在一些示例性實(shí)施方案中，非織造纖維氈包含非織造玻璃纖維粘貼氈。在一些示例性實(shí)施方案中，非織造纖維氈包含非織造玻璃纖維保持器氈。

在一些示例性實(shí)施方案中，玻璃纖維具有至少0.2微米的直徑，例如從約0.2微米至約30微米。在一些示例性實(shí)施方案中，玻璃纖維具有從約1微米至約25微米或從約6微米至約23微米的直徑。

可通過(guò)用套管或孔板將熔融玻璃拉成纖絲并且將上膠組合物施加至纖絲來(lái)形成玻璃纖維。上膠組合物提供對(duì)纖維免于纖絲間磨損的保護(hù)并且促進(jìn)玻璃纖維和其中待使用玻璃纖維的基體之間的兼容性。在施加上膠組合物后，可以將纖維聚集成一股線(xiàn)或多股線(xiàn)并且纏繞成捆，或者可替代地可以將纖維切開(kāi)同時(shí)濕潤(rùn)并收集。然后可以干燥所收集的短股線(xiàn)并且任選地固化以形成干燥的短纖維或能夠以它們濕潤(rùn)的條件將它們包裝為濕的短纖維。

在一些示例性實(shí)施方案中，使用來(lái)涂覆玻璃纖維的上膠組合物是含水基組合物，例如懸浮液或乳液。懸浮液或乳液具有固體含量，該固體含量可以由成膜劑、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑和表面活性劑中的一種或多種構(gòu)成。成膜劑可以起使單個(gè)纖絲保持在一起形成纖維，并且保護(hù)纖絲免于由磨損引起的損壞的作用。可接受的成膜劑包括，例如聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、改性聚烯烴、聚酯環(huán)氧化物及其混合物。當(dāng)形成復(fù)合材料時(shí)在上膠組合物中可以包括偶聯(lián)劑以增強(qiáng)上膠組合物與基體材料的粘附，從而改進(jìn)復(fù)合材料性質(zhì)。在一些示例性實(shí)施方案中，偶聯(lián)劑是有機(jī)官能硅烷。

取決于預(yù)期的應(yīng)用，在上膠組合物中可以包括額外的添加劑。這樣的添加劑包括例如抗靜電劑、潤(rùn)濕劑、抗氧化劑和pH調(diào)節(jié)劑。

可以使用連續(xù)纖維股線(xiàn)或短纖維股線(xiàn)任一或者連續(xù)纖維股線(xiàn)和短纖維股線(xiàn)的組合來(lái)制備非織造玻璃纖維氈。短纖維股線(xiàn)具有取決于特定的工藝和/或應(yīng)用而可以變化的長(zhǎng)度。在一些示例性實(shí)施方案中，短纖維具有約3至約60mm的長(zhǎng)度。

可以依照任何用于生產(chǎn)玻璃纖維氈的已知方法(例如干法加工(dry-laid processing)和濕法加工(wet-laid processing))形成非織造玻璃纖維氈。在干法工藝中，將纖維切開(kāi)并用空氣吹到傳送器上，并且然后施加黏合劑并干燥和/或使其固化以形成氈。干法工藝可以特別適合于制備具有玻璃纖維束的高度多孔的氈。在濕法工藝中，制備將玻璃纖維分散其中的水漿料“白水(white water)”。白水可以含有分散劑、黏度改性劑、消泡劑或其他化學(xué)試劑。然后將含有玻璃纖維的漿料沉積至運(yùn)動(dòng)篩上并且從中去除大量的水。然后可以將黏合劑施加至所沉積的纖維，此后施加熱量以去除任何殘留的水并且以固化黏合劑由此形成非織造玻璃纖維氈。

黏合劑可以是任何類(lèi)型的黏合劑組合物，例如丙烯酸類(lèi)黏合劑、苯乙烯丙烯腈黏合劑、丁苯橡膠黏合劑、脲甲醛黏合劑、環(huán)氧黏合劑、聚氨酯黏合劑、酚類(lèi)黏合劑、聚酯黏合劑、或其混合物。示例性丙烯酸類(lèi)黏合劑可以包括，例如聚丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯酸酯、及其混合物。在一些示例性實(shí)施方案中，黏合劑是由聚丙烯酸和至少一種多元醇(例如三乙醇胺或丙三醇)形成的熱固性丙烯酸類(lèi)黏合劑。黏合劑可以任選地含有一種或多種用于改進(jìn)的可加工性和/或產(chǎn)品性能的附加組分，例如染料、油、填料、著色劑、UV穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑(例如氨基硅烷)、潤(rùn)滑劑、濕潤(rùn)劑、表面活性劑和/或抗靜電劑。

在一些示例性實(shí)施方案中，黏合劑構(gòu)成約1至約30重量百分比的玻璃纖維氈的總干燥重量。在其他示例性實(shí)施方案中，黏合劑構(gòu)成約8至約25重量百分比的玻璃纖維氈的總干燥重量。在一些示例性實(shí)施方案中，黏合劑構(gòu)成約18至25重量百分比的玻璃纖維氈的總干燥重量。

可再充電蓄電池具有理論分解電壓和有效分解電壓(在該點(diǎn)開(kāi)始水的分解)兩者。有效分解電壓通常高于理論分解電壓并且取決于使用的電極材料。已知理論分解電壓和有效分解電壓之間的差異作為蓄電池的過(guò)電勢(shì)。鉛因其高的氫過(guò)電勢(shì)使得包括硫酸鉛向鉛轉(zhuǎn)變的反應(yīng)比水分解更容易出現(xiàn)而著名。然而，網(wǎng)格經(jīng)常由鉛合金制成，該鉛合金由貴金屬混合物例如鈣、銻、銀、錫等(其具有非常低的過(guò)電勢(shì)使得在相同的電勢(shì)差下能夠放出高水平的氫氣)組成。

在一些示例性實(shí)施方案中，非織造玻璃纖維氈由一種或多種添加劑處理，所述添加劑能夠使用于在負(fù)極板上與貴金屬反應(yīng)而析氣的氫過(guò)電勢(shì)偏移，并且因此抑制氫放出?？梢园ㄌ砑觿┳鳛樯夏z組合物的添加劑、黏合劑組合物的添加劑、或作為上膠組合物和黏合劑組合物兩者的添加劑。在一些示例性實(shí)施方案中，非織造氈為粘貼氈，使得通過(guò)經(jīng)由上膠和/或黏合劑組合物在粘貼氈內(nèi)包括添加劑，可以將添加劑直接輸送至電極的表面，特別是負(fù)電極的表面，在該處添加劑可以直接影響電極表面反應(yīng)，由此使負(fù)電極的析氫電勢(shì)偏移并且減少引起析氣的副反應(yīng)。

在一些示例性實(shí)施方案中，添加劑包括一種或多種有機(jī)化合物，例如橡膠添加劑、橡膠衍生物、醛、醛衍生物、金屬鹽、脂肪醇乙氧基化物(具有端OH基的烷氧基化醇)、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、硫酸酯(烷基硫酸酯和烷基醚硫酸酯)、磺酸酯(烷基磺酸酯和烯烴磺酸酯)、磷酸酯、磺基琥珀酸酯、聚丙烯酸、聚天冬氨酸、全氟烷基磺酸、聚乙烯醇、木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生物、酚醛樹(shù)脂、纖維素和木粉。

在一些示例性實(shí)施方案中，添加劑構(gòu)成約0.1至約30重量百分比的非織造纖維氈。在其他示例性實(shí)施方案中，添加劑構(gòu)成約3.0至25重量百分比的非織造纖維氈。

在一些示例性實(shí)施方案中，黏合劑自身可以充當(dāng)能夠影響電極表面的添加劑。例如聚丙烯酸類(lèi)黏合劑還可以能夠通過(guò)與貴金屬反應(yīng)來(lái)使在負(fù)極板上用于析氣的氫過(guò)電勢(shì)偏移并且抑制氫放出。因此，在一些示例性實(shí)施方案中，“添加劑”可以包含全部或基本上全部的黏合劑組合物。

通過(guò)將添加劑直接引入上膠組合物中和/或黏合劑組合物中，使添加劑直接地暴露于鉛合金網(wǎng)格的表面。添加劑在酸電解質(zhì)中具有有限的溶解度，并且一旦非織造纖維氈處于酸電解質(zhì)中并且極板成為活性的，添加劑在使用期間緩慢地釋放。利用非織造纖維氈作為粘貼氈允許來(lái)自與電極的表面直接接觸的提供添加劑的粘貼氈的活性化合物的緩慢釋放。溫度可以影響添加劑的溶解度，并且在蓄電池化成中達(dá)到相當(dāng)高的溫度。高溫可以引發(fā)從粘貼氈至負(fù)電極的表面的滲出。

有機(jī)添加劑傾向于氧化，氧化不是所需要的因?yàn)槠淇梢云茐挠袡C(jī)添加劑與貴金屬反應(yīng)的能力并且它們的氧化產(chǎn)物可以對(duì)蓄電池有害。氧化主要發(fā)生在正極板處，因?yàn)槎趸U(PbO₂)是非常強(qiáng)的氧化劑，尤其與硫酸組合時(shí)。通過(guò)經(jīng)由非織造粘貼氈將有機(jī)添加劑施加至負(fù)極板，使距正極板的距離最大化，并且與將化學(xué)成分直接引入電解質(zhì)中的應(yīng)用相比，有機(jī)活性化合物在正極板處具有較低的氧化風(fēng)險(xiǎn)。

一旦非織造纖維氈處于電解質(zhì)酸中并且極板成為活性的，添加劑在使用期間緩慢地釋放。在一些示例性實(shí)施方案中，添加劑由非織造纖維氈滲出并且能夠與負(fù)極板的鉛合金網(wǎng)格中的貴金屬反應(yīng)，其確保對(duì)于導(dǎo)致析氣的副反應(yīng)而言分子不可得。反應(yīng)使析氫電勢(shì)偏移至較高的過(guò)電勢(shì)。在一些示例性實(shí)施方案中，在上膠和/或黏合劑組合物中使用添加劑使負(fù)極板的析氫電勢(shì)偏移至少-30mV、或至少-50mV、或至少-80mV。在一些示例性實(shí)施方案中，包括添加劑使析氫電勢(shì)偏移至少-100mV。通過(guò)增加蓄電池組電池的過(guò)電勢(shì)，當(dāng)維持水分解反應(yīng)時(shí)消耗的電流量顯著地減小。因此蓄電池能夠從使用完全充電中獲益，這進(jìn)一步改進(jìn)蓄電池的壽命。

在一些示例性實(shí)施方案中，通過(guò)將添加劑引入粘貼氈的上膠組合物和/或黏合劑組合物中用降低失水的添加劑來(lái)處理電極表面，證明了相比于沒(méi)有粘貼氈或不包括基于纖維素的粘貼氈的其他方面相似的鉛酸蓄電池組電池，至少約10％或至少約25％的循環(huán)壽命改進(jìn)。

制備鉛酸蓄電池的工藝包含形成一個(gè)或多個(gè)蓄電池組電池，其每個(gè)包括具有第一面和與該第一面相對(duì)的第二面的正極板電極、具有第一面和與該第一面相對(duì)的第二面的負(fù)極板電極和在其間設(shè)置的分隔體。正電極包括含有鉛合金材料的網(wǎng)格。將正極活性材料例如二氧化鉛涂覆在正電極的網(wǎng)格上。負(fù)極板電極還包括涂覆有負(fù)極活性材料(例如鉛)的鉛合金材料網(wǎng)格。將正極板電極與負(fù)極板電極浸入電解質(zhì)中，該電解質(zhì)可以包括硫酸和水?？梢詫⒎指趔w放置在正極板電極和負(fù)極板電極之間以物理地隔離該兩個(gè)電極同時(shí)使離子傳輸成為可能。

可以放置這里公開(kāi)的非織造纖維粘貼氈以部分地或完整地覆蓋負(fù)極板電極的至少一個(gè)表面。在一些示例性實(shí)施方案中，將粘貼氈放置在負(fù)極板電極的每一側(cè)上。在一些示例性實(shí)施方案中，在非織造粘貼氈中使用玻璃纖維在充電和放電期間向負(fù)極板提供額外的尺寸穩(wěn)定性。由于形成的不同晶體，在放電期間，負(fù)極板通常體積增加并且然后在充電循環(huán)期間顯著地收縮。由玻璃纖維粘貼氈提供的改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性降低了膨脹和/或收縮，其反過(guò)來(lái)通過(guò)防止活性物質(zhì)從網(wǎng)格脫落并且維持活性材料和網(wǎng)格之間的良好接觸來(lái)保證充電接受能力和電流流動(dòng)，導(dǎo)致改進(jìn)的蓄電池壽命。在一些示例性實(shí)施方案中，放置非織造纖維粘貼氈以部分地或完整地覆蓋正極板的至少一個(gè)表面，通過(guò)在正極板上保持活性材料在適當(dāng)?shù)奈恢猛瑫r(shí)還提供改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性，非織造纖維粘貼氈充當(dāng)保持器。在一些示例性實(shí)施方案中，將粘貼氈放置在正極板電極的每一側(cè)上。在一些示例性實(shí)施方案中，將非織造纖維粘貼氈放置在正極板和負(fù)極板每個(gè)的兩側(cè)上。

在其他示例性實(shí)施方案中，非織造纖維氈充當(dāng)保持器氈，并且置于與分隔體的至少一側(cè)接觸。

在一些示例性實(shí)施方案中，在如這里公開(kāi)的上膠和/或黏合劑組合物中引入添加劑改進(jìn)了粘貼氈的電阻。電阻是置于一定密度的硫酸中時(shí)氈產(chǎn)生的離子阻力。

下列實(shí)施例意指更好地說(shuō)明本發(fā)明，但是不意圖以任何方式限制總發(fā)明構(gòu)思。

實(shí)施例

實(shí)施例1

對(duì)比實(shí)施例1-4包括在沒(méi)有使用這里公開(kāi)的降低失水的添加劑的情況下制備的傳統(tǒng)粘貼氈。使用纖維素纖維形成對(duì)比實(shí)施例1的氈。使用微玻璃(microglass)形成對(duì)比實(shí)施例2的氈。將對(duì)比實(shí)施例3的氈形成為包含具有大于微玻璃的直徑的短纖維的玻璃非織造氈。玻璃纖維直徑可以在6μm至16μm的范圍內(nèi)并且纖維與耐酸性的丙烯酸基黏合劑結(jié)合。使用通過(guò)濕法工藝或紡粘工藝制成的聚酯纖維形成對(duì)比實(shí)施例4的氈。

實(shí)施例1-6包含依照本發(fā)明的實(shí)施方案形成的粘貼氈。使用結(jié)合有羧基丁苯膠乳的6.5μm-6mm玻璃纖維與11μm-12mm玻璃纖維的50:50的混合物形成實(shí)施例1的氈。氈的最終重量是27g/m²并且包含約18重量百分比黏合劑。

使用結(jié)合有非離子自交聯(lián)的丙烯酸類(lèi)聚合物的13μm-18mm玻璃纖維形成實(shí)施例2的氈。將聚丙二醇和聚乙二醇(大約0.04g/m²)的嵌段共聚物添加至黏合劑。最終氈重量為31g/m²。

使用結(jié)合有自交聯(lián)丙烯酸類(lèi)聚合物的11μm-13mm玻璃纖維形成實(shí)施例3的氈。氈的最終重量是28g/m²并且包含約20重量百分比黏合劑。將大約1g/m²醛，特別地香草醛添加至黏合劑。

使用結(jié)合有丙烯酸類(lèi)聚合物的6.5μm-6mm玻璃纖維與11μm-12mm玻璃纖維的50:50的混合物以形成具有26g/m²的重量的基底氈來(lái)形成實(shí)施例4的氈。然后用聚丙烯酸溶液處理此基底氈至34g/m²的最終重量。

使用結(jié)合有丙烯酸類(lèi)聚合物的6.5μm-6mm玻璃纖維與11μm-12mm玻璃纖維的50:50的混合物以形成具有26g/m²的重量的基底氈來(lái)形成實(shí)施例5的氈。然后用聚天冬氨酸溶液處理此基底氈至31g/m²的最終重量。

使用結(jié)合有自交聯(lián)丙烯酸類(lèi)聚合物黏合劑的11μm-30mm玻璃纖維形成實(shí)施例6的氈。最終粘貼氈具有27g/m²的重量并且包含約20重量百分比黏合劑。將大約2g/m²木質(zhì)素磺酸鹽添加至黏合劑。

上面描述的每一個(gè)粘貼氈經(jīng)歷酸提取工藝(24小時(shí)、70℃和1.21g/cm³的酸密度)。然后使用提取酸來(lái)記錄循環(huán)伏安圖和氫電勢(shì)偏移。結(jié)果在下面表1中列出。

表1示例性粘貼氈

表1的結(jié)果說(shuō)明當(dāng)在非織造纖維粘貼氈的上膠和/或黏合劑組合物中包括這里公開(kāi)的降低失水的添加劑時(shí)出現(xiàn)的氫電勢(shì)偏移。

實(shí)施例2

通過(guò)使用循環(huán)伏安法掃描不同類(lèi)型的粘貼氈如何影響氫電勢(shì)來(lái)測(cè)試氫氣的放出。在循環(huán)伏安法期間，工作電極電勢(shì)隨時(shí)間線(xiàn)性地傾斜。當(dāng)工作電極到達(dá)設(shè)定電勢(shì)時(shí)，電極的電勢(shì)傾斜顛倒。然后以工作電極處的電流與施加的電壓作圖來(lái)給出循環(huán)伏安跡線(xiàn)。

示例性粘貼氈經(jīng)受酸提取過(guò)程以保證活性成分的滲出。在具有三電極布置(即工作電極、參比電極和對(duì)電極)的玻璃容器內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。溫度保持在23℃。參比電極為Hg/HgSO₄電極并且所記錄的全部電勢(shì)相對(duì)于此電極。在每個(gè)實(shí)施例中使用的電解質(zhì)是具有1.21g/cm³密度的硫酸。

圖1說(shuō)明由純酸電解質(zhì)和純Pb工作電極產(chǎn)生的典型的伏安圖。伏安圖說(shuō)明在電極/電解質(zhì)界面處發(fā)生的不同電極反應(yīng)。在-0.88mV處的陽(yáng)極峰和在大約-0.98mV處的陰極峰是分別對(duì)于鉛氧化和硫酸鉛還原的特征。在大約-1.400mV開(kāi)始的更負(fù)電勢(shì)處陰極電流的增加歸因于氫的放出。

圖2說(shuō)明當(dāng)通過(guò)酸電解質(zhì)由粘貼氈提取添加劑時(shí)出現(xiàn)的電勢(shì)偏移的伏安圖。如在圖2中說(shuō)明的，與如這里描述的沒(méi)有包括添加劑的對(duì)比粘貼氈相比，在發(fā)明的粘貼氈中的添加劑(以Life Mat為標(biāo)簽并含有脂肪醇乙氧基化物添加劑)使氫電勢(shì)偏移約-80mV。

實(shí)施例2

制備各種非織造纖維粘貼氈以具有不同的纖維類(lèi)型、重量和厚度。以下表2說(shuō)明這些氈的性質(zhì)。

表2：纖維氈的性質(zhì)

如在圖2中說(shuō)明，對(duì)于依照本發(fā)明制備的玻璃纖維氈非織造纖維氈的電阻是最低的。對(duì)于依照本發(fā)明制備的非織造玻璃纖維氈當(dāng)在0.10mm厚度內(nèi)歸一化時(shí)電阻是最低的。樣品1-21的每一個(gè)展示了低于15/0.1mm的在0.1mm內(nèi)歸一化的電阻。在一些示例性實(shí)施方案中，玻璃纖維可以具有小于10/0.1mm的電阻。還將表2中說(shuō)明的實(shí)施例的歸一化電阻與圖1中的對(duì)比，其顯示根據(jù)本發(fā)明形成的非織造玻璃纖維氈(OC1-13及實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例)的每一個(gè)展示遠(yuǎn)小于15的在0.1mm內(nèi)歸一化的電阻。

上面既一般地又關(guān)于各種示例性實(shí)施方案描述了總發(fā)明構(gòu)思。雖然已經(jīng)在被認(rèn)為是示例性的說(shuō)明性實(shí)施方案中闡述了總發(fā)明構(gòu)思，但是在一般公開(kāi)內(nèi)容內(nèi)能夠選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種各樣的替代。除了下面闡述的權(quán)利要求所述之外，沒(méi)有以其他方式限制總發(fā)明構(gòu)思或其他明顯的構(gòu)思。