CN105887553B - 一种超级电容器介电吸收材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超级电容器介电吸收材料及其生产方法，包括a)将Lyocell纤维通过打浆处理进行充分原纤化；b)对亚麻浆进行丝光化和打浆处理；c)将Lyocell纤维和亚麻浆按比例混合，Lyocell纤维配用量在80‑90％，麻浆配用量在10‑20％，加入或者不加粘结纤维，并加入或者不加分散剂，之后混合搅拌均匀；d)抄纸。本发明的方法工艺简单，易操作，产品化学纯度高、绝缘性和吸收性好、结构均匀、孔径小，适合大规模生产和应用。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸领域，具体涉及一种超级电容器介电吸收材料及其生产方法。
背景技术
1979年，国外首次利用电化学的界面双电层理论制造出了具有电池功能的双电层电容器，即超级电容器，实现了电力储存技术的革命。
超级电容器正负极是经过特殊处理的铝箔，处理所用材料包括活性炭、金属氧化物、导电聚合物等；绝缘介质是浸渍了电解液的纸基材料，即超级电容器纸，它既是正负极的绝缘介质，又要具有吸收电解液的能力，完全不同于电容器纸和电解电容器纸两种介电材料。电容器纸是采用高粘状打浆的绝缘木浆抄造的，打浆度达到98°SR，没有吸收性的要求。电解电容器纸一般是采用植物纤维抄造，所用的原料主要为木浆、马尼拉麻浆、剑麻浆等，在纸页结构方面没有孔径的要求。超级电容器介电吸收材料需要采用特殊的化学纤维及特殊的浆料处理工艺，抄成的纸张才能满足产品介电性好、吸收性好、孔径小等技术指标，达到超级电容器的使用要求。
目前，全球范围内只有日本高度纸株式会社(NKK)能够生产超级电容器纸。该公司采用100％化学纤维和特殊的造纸工艺，产品结构均匀、孔径小、透气度高、化学纯度高、绝缘性和吸收性好。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的之一在于提供一种超级电容器介电吸收材料的生产方法，工艺简单，易操作，产品化学纯度高、绝缘性和吸收性好、结构均匀、孔径小，适合大规模生产和应用。具体技术方案为：
a)将Lyocell纤维通过打浆处理进行充分原纤化；
b)对亚麻浆进行丝光化和打浆处理；
c)将Lyocell纤维和亚麻浆按比例混合，Lyocell纤维配用量在80-90％，麻浆配用量在10-20％，加入或者不加粘结纤维，并加入或者不加分散剂，之后混合搅拌均匀；
d)抄纸。
上述步骤a)所述Lyocell纤维为长丝或短纤，细度为1.4-3.3dtex。
上述步骤a)所述打浆在盘磨机中进行，充分原纤化的Lyocell纤维打浆度为80-90°SR，湿重为1.0-2.0g，纤维平均长度为0.5-1.0mm，纤维平均宽度为20-30μm。
上述步骤b)所述丝光化在捏合机中进行，液比为1∶4-1∶8，碱浓为10-20％，时间0.5-2h，洗净后在盘磨机中进行打浆，打浆度控制在70-80°SR，湿重控制在1.0-2.0g，纤维平均长度为0.6-1.2mm，纤维平均宽度为25-35μm。
上述步骤c)所述粘结纤维为热塑性的单组分纤维或热塑性的皮芯纤维，其中所述热塑性的单组分纤维为水溶性聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维或聚酯纤维，所述热塑性的皮芯纤维为皮芯聚烯烃纤维或皮芯聚酯纤维，用量相对于总的绝干浆重量为0-1.0％。
上述步骤c)所述分散剂为表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸、或无机盐中的一种或两种以上混合物，用量相对于总的绝干浆重量为0-1.0％，其中所述表面活性剂为季铵盐或脂肪酸盐类，所述水溶性高分子化合物为聚丙烯酸酯及其共聚物、聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯。
上述步骤d)所述抄纸过程包括上网成形、压榨、干燥工序，其中，上网成形指长网纸机成形、圆网纸机成形、斜网纸机成形或手抄片器成形。
上述步骤a)、b)、c)、d)所述过程均采用脱盐水进行。
所述超级电容器介电吸收材料定量为20-30g/m2，厚度为0.03-0.07mm，纵向抗张强度为10-20N/15mm，水抽提液电导率为10-20μs/cm，吸水高度为20-50mm/10min，最大孔径为0.10-0.20mm。
本发明另一个目的在于提供一种超级电容器介电吸收材料，由上述生产方法制备。
本发明提供的超级电容器介电吸收材料的生产方法，采用脱盐水抄纸可以保证材料中水溶性氯化物含量和铁微粒子含量满足超级电容器介电性能的要求；以具有较好吸收性的Lyocell纤维和植物纤维亚麻浆为原料，确保了材料的吸收性能；充分原纤化的Lyocell纤维可以保证材料具有极微细的孔径，同时它填充在粗大的麻浆纤维之间，填补了其间形成的大孔，可以有效的控制孔径，提高材料的均匀性。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
a)将长度为3mm，细度为1.67dtex的Lyocell短纤在单盘磨浆机中磨浆进行充分原纤化处理至打浆度87°SR，湿重1.3g，纤维平均长度0.7mm，纤维平均宽度22.2μm。；
b)将亚麻浆在捏合机中进行丝光化处理，液比为1∶6，碱浓为18％，时间1h，洗净后在盘磨机中进行打浆，打浆度控制在73°SR，湿重控制在1.4g，纤维平均长度为0.8mm，纤维平均宽度为32μm。
c)将Lyocell纤维和亚麻浆按9∶1混合均匀，不添加粘结纤维和分散剂。
d)在快速纸页成型器上进行抄造，之后经过压榨、干燥工序制备23g/m2的超级电容器介电吸收材料。
上述步骤a)、b)、c)、d)所述过程均采用脱盐水进行。
制得超级电容器介电吸收材料厚度为0.05mm，纵向抗张强度为12N/15mm，水抽提液电导率为14μs/cm，吸水高度为41mm/10min，最大孔径为0.17mm。
实施例2：
a)将细度为1.67dtex的Lyocell长丝在单盘磨浆机中磨浆进行充分原纤化处理至打浆度84°SR，湿重1.3g，纤维平均长度0.8mm，纤维平均宽度22.1μm。
b)将亚麻浆在捏合机中进行丝光化处理，液比为1∶5，碱浓为15％，时间1.5h，洗净后在盘磨机中进行打浆，打浆度控制在77°SR，湿重控制在1.2g，纤维平均长度为0.7mm，纤维平均宽度为28μm。
c)将Lyocell纤维和亚麻浆按9∶1混合均匀，不添加粘结纤维和分散剂。
d)在快速纸页成型器上进行抄造，之后经过压榨、干燥工序制备25g/m2的超级电容器介电吸收材料。
上述步骤a)、b)、c)、d)所述过程均采用脱盐水进行。
制得超级电容器介电吸收材料厚度为0.06mm，纵向抗张强度为14N/15mm，水抽提液电导率为13μs/cm，吸水高度为38mm/10min，最大孔径为0.19mm。
实施例3：
a)将细度为1.4dtex的Lyocell长丝在双盘磨浆机中磨浆进行充分原纤化处理至打浆度90°SR，湿重1.1g，纤维平均长度0.5mm，纤维平均宽度20.7μm；
b)将亚麻浆在捏合机中进行丝光化处理，液比为1：6，碱浓为20％，时间0.5h，洗净后在盘磨机中进行打浆，打浆度控制在74°SR，湿重控制在1.5g，纤维平均长度为0.8mm，纤维平均宽度为34μm。
c)将Lyocell纤维和亚麻浆按8∶2混合均匀，水溶性聚乙烯醇纤维用量相对于总的绝干浆重量为0.1％，聚氧化乙烯用量相对于总的绝干浆重量为0.1％。
d)在斜网纸机上进行抄造，之后经过压榨、干燥工序制备22g/m2的超级电容器介电吸收材料。
上述步骤a)、b)、c)、d)所述过程均采用脱盐水进行。
制得超级电容器介电吸收材料厚度为0.05mm，纵向抗张强度为18N/15mm，水抽提液电导率为16μs/cm，吸水高度为25mm/10min，最大孔径为0.12mm。
实施例4：
a)将长度为5mm，细度为1.7dtex的Lyocell短纤在单盘磨浆机中磨浆进行充分原纤化处理至打浆度81°SR，湿重1.6g，纤维平均长度0.9mm，纤维平均宽度24.2μm。；
b)将亚麻浆在捏合机中进行丝光化处理，液比为1∶8，碱浓为16％，时间2.0h，洗净后在盘磨机中进行打浆，打浆度控制在79°SR，湿重控制在1.2g，纤维平均长度为0.6mm，纤维平均宽度为33μm。
c)将Lyocell纤维和亚麻浆按8：2混合均匀，不添加粘结纤维，聚丙烯酰胺用量相对于总的绝干浆重量为0.05％。
d)在快速纸页成型器上进行抄造，之后经过压榨、干燥工序制备21g/m2的超级电容器介电吸收材料。
上述步骤a)、b)、c)、d)所述过程均采用脱盐水进行。
制得超级电容器介电吸收材料厚度为0.04mm，纵向抗张强度为11N/15mm，水抽提液电导率为14μs/cm，吸水高度为43mm/10min，最大孔径为0.16mm。
以上对本发明所提供的一种超级电容器介电吸收材料及其生产方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不离开本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种超级电容器介电吸收材料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将Lyocell纤维通过打浆处理进行充分原纤化；
b)对亚麻浆进行丝光化和打浆处理；
c)将Lyocell纤维和亚麻浆按比例混合，Lyocell纤维配用量在80-90％，麻浆配用量在10-20％，加入或者不加粘结纤维，并加入或者不加分散剂，之后混合搅拌均匀；
d)抄纸；
其中，所述Lyocell纤维打浆过程在盘磨机中进行，充分原纤化的Lyocell纤维打浆度为80-90°SR，湿重为1.0-2.0g，纤维平均长度为0.5-1.0mm，纤维平均宽度为20-30μm；
所述亚麻浆的丝光化处理在捏合机中进行，液比为1∶4-1∶8，碱浓为10-20％，时间0.5-2h，洗净后在盘磨机中进行打浆，打浆度控制在70-80°SR，湿重控制在1.0-2.0g，纤维平均长度为0.6-1.2mm，纤维平均宽度为25-35μm；
所述抄纸过程包括上网成形、压榨、干燥工序，其中，上网成形指长网纸机成形、圆网纸机成形、斜网纸机成形或手抄片器成形；
所述生产方法采用脱盐水进行均采用脱盐水进行。
2.根据权利要求1所述的超级电容器介电吸收材料的生产方法，其特征在于，所述Lyocell纤维为长丝或短纤，细度为1.4-3.3dtex。
3.根据权利要求1所述的超级电容器介电吸收材料的生产方法，其特征在于，所述粘结纤维为热塑性的单组分纤维或热塑性的皮芯纤维，其中所述热塑性的单组分纤维为水溶性聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维或聚酯纤维，所述热塑性的皮芯纤维为皮芯聚烯烃纤维或皮芯聚酯纤维，用量相对于总的绝干浆重量为0-1.0％。
4.根据权利要求1所述的超级电容器介电吸收材料的生产方法，其特征在于，所述分散剂为表面活性剂、水溶性高分子化合物、酸、或无机盐中的一种或两种以上混合物，用量相对于总的绝干浆重量为0-1.0％，其中所述表面活性剂为季铵盐或脂肪酸盐类，所述水溶性高分子化合物为聚丙烯酸酯及其共聚物、聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述生产方法得到的超级电容器介电吸收材料。
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