一種等離子體引發(fā)接枝丙烯酸改性鎳氫電池隔膜紙的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種儀氨電池隔膜成型方法和改性技術(shù)，屬于電池隔膜材料和電池制 造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 蓄電池的種類主要有鉛酸蓄電池、裡電池和儀氨電池等。當前，應(yīng)用前景最好的是 儀氨電池，因為其具有能量大、比功率高、高倍率放電、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)和無污染等 優(yōu)點。儀氨電池作為一種高科技產(chǎn)品，是儀儒電池的替代產(chǎn)品，W其綠色環(huán)保、容量高、體積 小、成本低和安全性好等優(yōu)點備受消費者青睞，同時對隔膜紙產(chǎn)品性能要求也越來越高。隔 膜紙是儀氨二次電池必不可少的材料，隔膜紙吸收電解液后，可W防止電池中正負極直接 接觸產(chǎn)生電子導電而在電池內(nèi)部形成短路。因此，隔膜紙必須具有離子的良導體和電子的 絕緣體的雙重特性。上世紀90年代起，國內(nèi)有天津造紙研究所和浙江普瑞科技公司等單位 開始研究儀氨電池隔膜紙，2000年W后，出現(xiàn)生產(chǎn)等離子處理的儀氨電池隔膜紙的上海世 龍科技有限公司，生產(chǎn)接枝聚丙締儀氨電池隔膜紙的常州康捷電池材料有限公司，生產(chǎn)改 性聚締控類儀氨電池隔膜紙的蘇州貝格新材料科技有限公司，生產(chǎn)低密度ES儀氨電池隔膜 紙的河南科高福射化工科技有限公司，W及杭州新華集團和牡丹江恒豐集團等企業(yè)。經(jīng)過 多年的努力，國內(nèi)儀氨電池隔膜紙的開發(fā)取得顯著突破，儀氨電池隔膜紙的性能有了很大 的提高。德國化611(16]166巧公司、日本￥；[16]16公司、美國化11公司、化11；[雌3*01'1：11&￥036公 司和美國SCIM公司是儀氨電池隔膜紙的主要生廠商，占據(jù)著儀氨隔膜紙大部分市場，運幾 家公司設(shè)及產(chǎn)品有橫化隔膜紙、等離子體處理隔膜紙、化學法接枝丙締酸和福射法接枝隔 膜紙等。
[0003] 生產(chǎn)儀氨電池的原料主要為兩大類化學纖維:聚乙締(PE)和聚丙締(PP)或者兩者 混合纖維。但是聚締控類纖維本身沒有吸水性，需要行親水化處理，親水處理方法有橫化 處理、等離子體處理、氣化處理、接枝處理、電暈處理和添加表面活性劑等，各種處理方式得 到的隔膜性能各不相同。目前儀氨電池隔膜紙的親水改性研究熱點為等離子體處理和單體 接枝改性聯(lián)合使用，福射處理和單體接枝改性聯(lián)合使用。橫化親水改性對反應(yīng)的設(shè)備要求 高，且廢酸難處理。氣化處理和電暈處理逐漸被淘汰。
[0004] 等離子體由電離的導電氣體組成，其中包括六種典型的粒子，即電子、正離子、負 離子、激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子W及光子。實驗室中可W通過輝光放電、電 暈放電及射頻放電等方式獲得低溫等離子體。低溫等離子體中具有足夠高能量的活性粒子 使反應(yīng)物分子自由基化、氧化、刻蝕、裂解、交聯(lián)等，在高分子材料表面改性方面具有獨特的 優(yōu)越性。低溫等離子體技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了在紡織行業(yè)、特種纖維材料及紙漿造紙領(lǐng)域的研究 及應(yīng)用，并逐漸顯示出其優(yōu)勢。亞大氣壓輝光放電技術(shù)已經(jīng)成熟并被應(yīng)用于工業(yè)化的生產(chǎn) 中，可W處理各種材料，成本低、處理的時間短、加入各種氣體的氣氛含量高、功率密度大、 處理效率高。
[0005] 日本NKK公司和日本=菱紙業(yè)株式會社生產(chǎn)的等離子體處理用丙締酸接枝的儀氨 電池隔膜紙具有很大的優(yōu)勢。雖然國內(nèi)萊州聯(lián)友金浩新型材料有限公司出售等離子體處理 的儀氨電池隔膜紙，但是等離子體處理技術(shù)仍然是日本的。蘇州貝格新材料科技有限公司 研發(fā)出接枝橫酸基團的真空等離子處理的先進生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的隔膜紙性能優(yōu)于純橫化 隔膜紙，現(xiàn)有高性能儀氨電池隔膜紙BG5512、BG5815、BG6018和BG7022系列。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種等離子體引發(fā)接枝丙締酸改性儀氨電池隔膜紙的制備 方法，該方法生產(chǎn)的隔膜紙具有保液性高、電荷保持率高、尺寸穩(wěn)定、堿損失小等特點。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過等離子體引發(fā)隔膜紙基表面產(chǎn)生自由基，并接枝 含丙締酸類單體的方法提高隔膜紙基親水性能和保液性能，主要包括W下兩大步驟： 一、為隔膜紙基的制備：隔膜紙選用的原料為40~80%(W質(zhì)量分數(shù)計）高密度聚乙締-聚丙締纖維化D陽/PP)和20~60%PP纖維。纖維原料經(jīng)過混合后稀釋、疏解和分散制成漿料， 經(jīng)過濕法抄造成形，再經(jīng)過脫水、熱風干燥、熱烙娠壓和精壓修飾制成隔膜紙。
[000引一中所述的HDPE/PP纖維的纖度為0.8~1.2化ex,長度為4~8mm;PP纖維的纖度為 0.6~1 .(Wtex,長度為4 ~8mm。
[0009] 一中所述隔膜紙基的熱烙娠壓條件為溫度120~133°C，面壓力l.Okg/cm2~ 3.0kg/cm2。
[0010] 一中所述隔膜紙基定量為50g/cm2,厚度為110~13化m，透氣度為40~45mm/s，抗 張強度為2.0~2.2kN/m，伸長率為12~15%。
[0011] 二、等離子體引發(fā)接枝丙締酸隔膜紙，包括W下兩種方式： 方式一、首先，隔膜紙基在亞大氣壓輝光放電等離子體裝置中處理，條件為處理功率 500~600W，真空度1400~leOOkPa，處理時間3-8min，空氣氣氛。然后將隔膜紙基迅速放入 接枝溶液中接枝1~化，取出后清水洗凈，50~80°C下烘干，制成親水隔膜紙。
[0012] 方式二、隔膜紙基先放入接枝溶液接枝1~化，再放入到亞大氣壓輝光放電等離子 體裝置中進行自由基引發(fā)接枝共聚反應(yīng)，處理條件:處理功率500~600W，真空度為1400~ leOOkPa，處理時間3-8min，空氣氣氛。取出后清水洗凈，50~80°C下烘干，制成親水隔膜紙。
[0013]方式一和二所述的接枝溶液為丙締酸-乙醇溶液，體積分數(shù)為30~60%。
[0014]本發(fā)明所使用的等離子體裝置為亞大氣壓輝光放電等離子體，由于其輕便性及安 全性廣泛的應(yīng)用于實驗室研究及應(yīng)用中，但是就本發(fā)明而言，其它等離子體裝置如:常壓等 離子體、電暈放電及射頻放電的低溫等離子體裝置只要其能產(chǎn)生低溫等離子體均可W作為 本發(fā)明的等離子體發(fā)生裝置。
[0015]本發(fā)明制備的儀氨電池隔膜紙具有優(yōu)良的吸水性和保液性能，吸水高度高于 53mm，吸堿高度高于60mm，吸堿率達到600%W上，堿損失小于1.0%。
[0016]本發(fā)明與儀氨電池隔膜制備方法相比，具有如下優(yōu)勢： (1)亞大氣壓輝光放電等離子體處理是一種完全不用水的、氣固相干法加工方式，快 速、高效、無污染、操作簡單和節(jié)省能源，處理后不改變纖維基體的優(yōu)良性能，不會使處理 的材料熱解和燒毀，同時賦予纖維新的特性。
[0017] (2)等離子體接枝處理技術(shù)可W提高儀氨電池隔膜紙改的浸潤性能、降低面電阻， 同時不損傷隔膜紙強度。
【具體實施方式】
[0018]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明要 求保護的范圍并不局限于此。
[0019]實施例1: 一種等離子體引發(fā)接枝丙締酸改性儀氨電池隔膜紙的制備方法，其步驟如下： (1)原料的選擇:80%HDPE/PP纖維，纖度1. (Mtex，長度5mm; 20%PP纖維，纖度1. (Mtex，長 度 5mm。
[0020] (2)隔膜紙基濕法熱壓成型:將（1)中兩種漿料混合后稀釋、疏解和分散制成漿料， 經(jīng)過紙機抄造成形，再經(jīng)過脫水、熱風干燥、熱烙娠壓和精壓修飾制成隔膜紙基。其中熱烙 娠壓條件為溫度125°C，面壓力3.0kg/cm2。隔膜紙基定量為50g/cm2,厚度為113WI1，透氣度為 45mm/s，抗張強度為2.OkN/m，伸長率為12%。
[0021] (3)等離子體引發(fā)接枝丙締酸隔膜紙:首先將(2)中的隔膜紙基在亞大氣壓輝光放 電等離子體處理裝置中，處理條件:功率500W，真空度HO