一種用於電池極板的腈氯綸纖維及其生產方法
2023-08-22 13:19:56 1
專利名稱：一種用於電池極板的腈氯綸纖維及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種腈氯綸纖維，尤其涉及一種用於蓄電池極板作為添加材料的腈氯 綸纖維以及它的生產方法。
背景技術：
國內外蓄電池中應用最廣泛的極板是塗膏式極板，該極板是由鉛粉、硫酸、水、添 加劑等物料混合攪拌成膏狀，塗在合金鑄成的板柵上而製成的。由於鉛膏本身之間結合 力較小而容易脫落，因此，在鉛膏中一般加入超短纖維以起加固粘結作用，以此增加極板強 度，防止極板上的活性物質脫落，延長蓄電池的使用壽命。目前，國內外在蓄電池極板中添 加的纖維主要是聚酯纖維和聚丙烯纖維等，然而這些纖維由於受本身性能的制約，都具有 耐久性差、易老化的缺點，在長時間使用後，電極極板上的活性物質極易脫落，縮短了蓄電 池的使用壽命，其壽命通常僅為2年左右。腈氯綸纖維的化學結構是由丙烯腈單體與偏二氯乙烯單體共聚而成，其具有極好 的耐酸鹼性、耐磨性和優良的延伸性，是用於製作防止活性物質脫落的極板的極佳添加材 料。常規腈氯綸纖維是採用一步溼法紡絲技術生產的，其工藝過程為聚合原液在紡絲機中 噴絲後，經預牽伸、水洗、牽伸、一道上油、乾燥、二道上油、捲曲、切斷、打包等工序製成成品 纖維。以此方法生產的纖維主要適用於紡織領域首先，為了滿足紡織加工的需求，纖維在 生產過程中進行兩道上油來調整纖維的摩擦力和靜電效應，其中一道油為柔軟劑，主要成 分為烷基磷酸酯鹽，通過上油使纖維變得更加平滑、柔軟，具有良好的手感；其次，為增加纖 維的抱合力，使之具備更好的可紡性、柔軟性，生產過程中還必須對纖維進行捲曲；再次，紡 織用纖維通常在切斷工序中被切成長度為觀 120mm的中長纖維。但是，用於製作蓄電池極板添加材料的電池纖維在加工時必須切成長度6mm以下 的超短纖維，通常切斷長度僅為l_3mm，而常規的紡織用腈氯綸纖維由於經過二道上油和一 道捲曲工序，其本身過於柔軟，在切斷成超短纖維時纖維分散性差、纖維之間會發生相互結 團變成毛球的現象，從而很難用作蓄電池極板的添加材料。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服常規腈氯綸纖維過於柔軟，切斷為超短纖維後 分散性差，無法用作蓄電池極板添加材料的不足，提供一種用於電池極板的腈氯綸纖維及 其生產方法，該纖維內部滲有聚二甲基矽氧烷，從而提高纖維的抗起皺性，使纖維變得更加 堅挺，易於切斷成超短纖維，並且具有很好的分散性，成為製作蓄電池極板的優良添加材 料。本發明同時所要解決的技術問題是改進現有常規腈氯綸纖維的生產工藝，提供一 種製造上述用於電池極板的腈氯綸纖維的新的生產方法，其通過改變上油劑的種類、省卻 捲曲工序等途徑來改變纖維的性能，從而使所生產的腈氯綸纖維能更好地達到蓄電池極板 的使用要求。
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本發明所要解決的另一個技術問題是克服添加聚酯、聚丙烯等纖維的蓄電池極板 壽命短、強度差的缺點，提供一種新型蓄電池極板，其以所述用於電池極板的腈氯綸纖維切 成的超短纖維為添加材料，從而具備強度高、耐衝擊和使用壽命長的優點。為了解決上述技術問題，本發明採取的技術方案是一種用於電池極板的腈氯綸纖維，其內部滲有聚二甲基矽氧烷。一種製造所述用於電池極板的腈氯綸纖維的生產方法，包括有牽伸、上油、乾燥和 切斷工序，牽伸後的纖維絲束只經一道上油處理即進行乾燥，經乾燥後的纖維絲束直接進 入切斷工序；在上述上油工序中採用聚二甲基矽氧烷乳液對纖維絲束進行處理，其上油工 序的操作程序如下(1)將聚二甲基矽氧烷乳液抽到貯槽中，然後加入脫鹽水配製成聚二甲基矽氧烷 重量含量比為30%的乳液；(2)向貯槽內加入重量含量比為36%的乙酸溶液，調整乳液的pH值至4 6 ；(3)將配製好的乳液送入上油槽，使纖維絲束通過上油槽中的乳液。一種以所述用於電池極板的腈氯綸纖維為添加材料的蓄電池極板，設置於蓄電池 中，該蓄電池極板內添加有用所述用於電池極板的腈氯綸纖維切成的超短纖維，該超短纖 維的長度為1 6mm。與現有常規腈氯綸纖維相比較，本發明所述用於電池極板的腈氯綸纖維的內部滲 有聚二甲基矽氧烷，該化學乳液是一種具有高分子量、抗靜電的聚合物。在纖維乾燥過程 中，乳液中的一部分有機矽分子進入了纖維內部與纖維大分子形成交聯或自行進行交聯， 限制了纖維大分子的運動，因而增加了纖維大分子或鏈段受外力作用變形後恢復到原來位 置的能力；而另一部分有機矽分子則堅牢地附著在纖維表面，形成高分子彈性膜，因而提高 了纖維彈性，使之變得挺括。因此，纖維經該聚二甲基矽氧烷乳液處理後就會變得堅挺，提 高了自身的抗皺性能，能很容易地被切斷成6mm以下的超短纖維，並且切成的超短纖維分 散性好，具有無並絲、無纏繞、無結團、分散均勻等特點，從而成為製作蓄電池極板的優良添 加材料。本發明所述的製造用於電池極板的腈氯綸纖維的生產方法與常規腈氯綸纖維的 生產方法不同的是，改變了生產過程中上油工序及其油劑的種類，將原來兩道上油改為一 道上油，用聚二甲基矽氧烷乳液代替原來的柔軟劑，同時提高幹燥溫度以便聚二甲基矽氧 烷更好地滲入纖維，此外纖維絲束在乾燥後，不經捲曲工序而直接切斷製成超短纖維成品。 由於省略了用以提高纖維柔軟性和可紡性的處理工序，又使用了用以提高抗皺性、堅挺性 和改善超短切斷性能的新型乳液，因此應用本發明所述方法生產的腈氯綸纖維不僅堅挺便 於切成超短纖維，而且切斷成的超短纖維具有無並絲、無纏繞、無結團以及分散均勻等特 點，能更好地達到蓄電池極板添加材料的使用要求。由於本發明所述用於電池極板的腈氯綸纖維的化學穩定性好，具有優良的耐酸鹼 性、耐磨性和延伸性，因此添加了由其切成的超短纖維的新型蓄電池極板上的活性物質不 易脫落，電極極板的強度更高，也更耐衝擊，壽命也更長。試驗結果表明，在添加所述用於電 池極板的腈氯綸纖維後，蓄電池的使用壽命可延長4 5年。蓄電池壽命的延長不僅為用 戶降低了使用成本，同時也減少了廢棄鉛酸蓄電池對環境的汙染，而且提高了企業產品的 市場競爭力。
圖1是本發明所述用於電池極板的腈氯綸纖維的生產流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明。請參閱圖1本發明所述用於電池極板的腈氯綸纖維的生產流程圖。由丙烯腈單 體、偏二氯乙烯單體和其它化學添加劑共聚而成的常規腈氯綸聚合液被輸送至紡絲工序， 從噴絲板出來的初生纖維絲束通過預牽伸、水洗和牽伸工序，增加了纖維拉伸強度，再進入 上油工序採用聚二甲基矽氧烷乳液對纖維絲束進行處理。該聚二甲基矽氧烷乳液的配製和 纖維絲束上油工序的工藝操作程序如下(1)將桶裝聚二甲基矽氧烷乳液抽到貯槽中，然後加入脫鹽水配製成聚二甲基矽 氧烷重量含量比為30%的乳液，該桶裝聚二甲基矽氧烷乳液是由美國DOW CORNING公司供 應的新型油劑道康寧1111乳液(英文名稱1111EMULSI0N)；(2)啟動攪拌器運轉30分鐘，同時向貯槽內加入重量含量比為36%的乙酸溶液， 調整乳液的PH值至4 6 ；(3)啟動乳液泵，將配製好的乳液送入上油槽，輸送量為48升/小時，使纖維絲束 通過上油槽中的乳液。經上油工序後的纖維絲束進入乾燥工序，由於聚二甲基矽氧烷乳液的特性，乾燥 工序中纖維的乾燥溫度須重新設置，使其高於常規腈氯綸纖維的乾燥溫度，以便聚二甲基 矽氧烷在高溫狀態下能充分滲入纖維。乾燥機各區域的溫度設置為1區135 140°C，2區 145 150°C，3 區 160 170°C，4 區 160 170°C，5 區 150 155°C，6 區 130 140°C。纖維絲束在乾燥後不再進行捲曲，直接進入切斷機，切斷成1 6mm的超短纖維， 通常切斷長度僅為l_3mm。本發明所述製造用於電池極板的腈氯綸纖維的生產方法中，除上述上油、乾燥工 序之外的其它各生產工序的溫度、流量、速度等工藝參數仍按常規腈氯綸纖維生產進行設 置和操作。採用不同工藝參數的三個生產方法實施例如下實施例1-在同樣的上述工藝操 作流程中，上油工序乳液配製中溶液pH值調整至4 ；乾燥工序乾燥機各區域的溫度設置為1區i:35°C，2區148°C，3區170°C，4區 170°C，5 區 152°C，6 區 130°C。實施例2-在同樣的上述工藝操作流程中，上油工序乳液配製中溶液pH值調整至5 ；乾燥工序乾燥機各區域的溫度設置為1區138°C，2區150°C，3區160°C，4區 160°C, 5 區 155°C，6 區 135°C。實施例3-在同樣的上述工藝操作流程中，上油工序乳液配製中溶液pH值調整至6 ；乾燥工序乾燥機各區域的溫度設置為1區140°C，2區145°C，3區165°C，4區165°C, 5 區 150°C，6 區 140°C。 在所述生產方法的各實施例中，其它生產工序的工藝參數仍與常規腈氯綸纖維生 產相同，其工藝指標如下紡絲計量泵轉速(rpm)45
紡絲浴溫度CC )10 15紡絲浴濃度(％ )50 55紡絲浴流量(L/H)4500
收集輥速度(m/min)7. 9
預牽伸速度(m/min)37. 5預牽伸溫度CC )90 97預牽伸流量(L/H)1500水洗速度(m/min)37. 5水洗流量(L/H)2000牽伸速度(m/min)51
牽伸溫度(°C )90-98
牽伸流量(L/H)1000上油槽中聚二甲基矽氧烷乳液濃度(％ )6
乾燥機速度(m/min)35
按照上述生產方法製造的本發明所述的用於電池極板的腈氯綸纖維，其內部滲有
聚二甲基矽氧烷，因此提高了自身的抗皺性，纖維束會變得很堅挺，能容易地被切斷成6mm 以下的超短纖維，並且切成的超短纖維分散性好，無並絲、無纏繞、無結團成球等現象發生， 從而完全滿足製作蓄電池極板的需要。 由於不僅具備常規腈氯綸纖維的優良的耐酸鹼性、耐磨性和延伸性，而且還通過 改進生產方法提高了抗皺性、堅挺性和改善了超短切斷性能，本發明所述的用於電池極板 的腈氯綸纖維可以應用於製作蓄電池電極極板，成為優良的極板添加材料。其具體做法是 先將所述用於電池極板的腈氯綸纖維的絲束切斷成超短纖維，該超短纖維的長度根據極板 的性能要求在1 6mm範圍中確定，較好的切斷長度僅為l_3mm，然後與鉛粉等物料混合攪 拌成鉛膏，再塗在合金板柵上製成新型蓄電池極板。以本發明所述的用於電池極板的腈氯 綸纖維作為添加材料不僅對極板起到加固粘結作用，而且提高了極板的耐腐蝕能力，延長 了極板的壽命。本發明所述以用於電池極板的腈氯綸纖維為添加材料的蓄電池極板與添加 聚酯和聚丙烯等纖維的傳統蓄電池極板相比較，極板上的活性物質不易脫落，具有強度高、 耐衝擊和使用壽命長的優點，因此，用本發明所述蓄電池極板製成的蓄電池比傳統蓄電池 的壽命可延長4 5年。在當今的市場發展中，由於競爭日益激烈，因此降低產品成本、提 高產品質量已成為企業工作的重中之重，採用本發明所述技術製造的蓄電池使用壽命的延 長不僅為用戶降低了使用成本，同時也減少了廢棄蓄電池對環境的汙染。
權利要求
1.一種用於電池極板的腈氯綸纖維，其特徵在於纖維內部滲有聚二甲基矽氧烷。
2.一種製造權利要求1所述的用於電池極板的腈氯綸纖維的生產方法，包括有牽伸、 上油、乾燥和切斷工序，其特徵在於牽伸後的纖維絲束只經一道上油處理即進行乾燥，經 乾燥後的纖維絲束直接進入切斷工序；在上述上油工序中採用聚二甲基矽氧烷乳液對纖維 絲束進行處理。
3.根據權利要求2所述的製造用於電池極板的腈氯綸纖維的生產方法，其特徵在於 所述上油工序的操作程序如下(1)將聚二甲基矽氧烷乳液抽到貯槽中，然後加入脫鹽水配製成聚二甲基矽氧烷重量 含量比為30%的乳液；(2)向貯槽內加入重量含量比為36%的乙酸溶液，調整乳液的pH值至4 6；(3)將配製好的乳液送入上油槽，使纖維絲束通過上油槽中的乳液。
4.一種以權利要求1所述用於電池極板的腈氯綸纖維為添加材料的蓄電池極板，設置 於蓄電池中，其特徵在於所述蓄電池極板內添加有用所述用於電池極板的腈氯綸纖維切 成的超短纖維。
5.根據權利要求4所述的蓄電池極板，其特徵在於所述超短纖維的長度為1 6mm。
全文摘要
本發明公開了一種用於電池極板的腈氯綸纖維及其生產方法，該腈氯綸纖維內部滲有聚二甲基矽氧烷，其生產方法中通過牽伸後的纖維絲束只經一道上油工序，採用聚二甲基矽氧烷乳液對纖維絲束進行處理後即進行乾燥，隨後纖維絲束直接進入切斷工序；本發明還公開了一種新型蓄電池極板，其內部添加有用上述腈氯綸纖維切成的超短纖維。本發明所述腈氯綸纖維的生產方法通過改進傳統的工藝流程，使所生產的腈氯綸纖維內部滲入聚二甲基矽氧烷，改善了抗起皺性、分散性和堅挺性，易於切成超短纖維。本發明所述蓄電池極板以上述腈氯綸纖維切成的超短纖維作為添加材料，因而具有強度高、耐衝擊和使用壽命長的優點，可應用於各類鉛酸蓄電池中。
文檔編號H01M4/62GK102146632SQ20111004698
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者喬振芝, 費繼偉, 鄭桂花, 陸建明 申請人:撫順瑞華纖維有限公司