CN107419590A - 一种双成分玻璃纤维涂板材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新材料技术领域,具体涉及一种双成分玻璃纤维涂板材料及其制备方法,该涂板材料由叩解度44°的玻璃纤维棉、叩解度54°的玻璃纤维棉及玻璃纤维水拉丝按照重量(2‑4):(5‑7):1的比例配置而成。本发明制备的双成分玻璃纤维涂板材料的吸酸量、铁氯离子含量等指标均符合使用要求,并且较市场上其他涂板材料性能更优异。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域,具体涉及一种双成分玻璃纤维涂板材料及其制备方法。
背景技术
常用的充电电池除了锂电池之外,铅蓄电池也是非常重要的一个电池系统。铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定,缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。
涂板纸是一种铅蓄电池板栅连续涂板过程中附在极板两面的纸,可防止涂抹的铅膏脱落及铅膏在设备上粘结,并防止极板堆叠时相互粘结在一起,同时在极板运输和装配中也减少了铅尘。涂板纸的特点为无机纤维材料拉伸强度大、弯曲强度高;浸透性好;覆模性好、易吸附不粘板、成型方便。然而现有的涂板纸强度不高,铁氯离子含量等综合性能不能很好的满足使用需求。
发明内容
本发明主要提供了一种双成分玻璃纤维涂板材料及其制备方法,制备的涂板材料的吸酸量、铁氯离子含量等指标均符合使用要求,并且较市场上其他涂板材料性能优异。其技术方案如下:
一种双成分玻璃纤维涂板材料,其由玻璃纤维棉和玻璃纤维水拉丝混合而成,所述玻璃纤维棉包括叩解度44°的玻璃纤维棉和叩解度54°的玻璃纤维棉,叩解度44°的玻璃纤维棉、叩解度54°的玻璃纤维棉及玻璃纤维水拉丝的重量比为(2-4):(5-7):1。
优选的,所述玻璃纤维棉和玻璃纤维水拉丝的纤维直径为1-6um,长度为1-8mm。
优选的,叩解度54°的玻璃纤维棉的纤维直径为1-2μm,长度为1-2mm,叩解度44°的玻璃纤维棉的纤维直径为3-4μm,长度为2-4mm,玻璃纤维水拉丝的纤维直径为4-6μm,长度为5-8mm。
优选的,所述涂板材料由叩解度44°的玻璃纤维棉、叩解度54°的玻璃纤维棉及玻璃纤维水拉丝按照重量3:6:1的比例配置而成。
一种双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)取叩解度44°的玻璃纤维棉与叩解度54°的玻璃纤维棉先进行混合,加入过滤过的纯净水进行混合打浆,然后加入玻璃纤维水拉丝及酸性分散剂,形成质量浓度为0.1-0.2%的浆液,浆液的pH为3.0-3.5;
(2)将浆液浓度调整在0.10-0.15%之间,通过除渣器过滤纤维渣球;
(3)将浆液与适量白水混合,经浆料分布器匀浆后送入网前箱,对浆料进行横向均匀布浆,然后进行成型脱水;
(4)将脱水完成的材料送到浸渍机,通过有机粘结剂对材料进行浸渍上胶,最后烘干得到涂板纸。
优选的,步骤(1)中酸性分散剂为稀硫酸。
优选的,步骤(1)中44°的玻璃纤维棉与54°的玻璃纤维棉先进行混合打浆20-30min,加入玻璃纤维水拉丝后混合打浆时间为4-6min。
优选的,步骤(2)中浆液浓度为0.13%。
优选的,步骤(4)中有机粘结剂为丙烯酸乳液S98。
优选的,步骤(4)中烘干时将材料分别经过温度为150℃、180℃、180℃、170℃的四道烘箱分别进行烘干处理。
采用上述方案,本发明具有以下优点:
本发明制备的涂板材料由无碱的玻璃纤维棉和中碱的玻璃纤维水拉丝双成分混合而成,采用不同长度及直径的纤维混合,通过长短纤维搭配,长纤维相当于骨架,短纤维作为填充,作为铅蓄电池极板两面的纸使用,其完全符合涂板纸的使用要求,无论是荷电保持力、拉伸强度、含水率、孔隙率、Cl-含量、Fe+含量等性能均体现其质量优异的特点,相较于市面上其他涂板纸材料而言,更适于铅蓄电池涂板纸使用,大大提高了谦虚电池的使用寿命。且本专利的原材料来源广泛,均为常规材料,生产制作方便快捷。
具体实施方式
以下实施例中的实验方法如无特殊规定,均为常规方法,所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。
实施例1
本实施例的涂板材料制备过程如下:
(1)取纤维直径为3-4um、长度为2-4mm的44°的玻璃纤维棉3重量份与纤维直径为1-2um、长度为1-2mm的54°的玻璃纤维棉6重量份先进行混合,加入过滤过的纯净水进行混合打浆,然后加入1重量份纤维直径为4-6um、长度为5-8mm的玻璃纤维水拉丝及稀硫酸,形成质量浓度为0.13%的浆液,浆液的pH为3.2;
(2)将浆液浓度保持在0.13%,储存于储浆池中,通过除渣器过滤纤维渣球;
(3)将配置好的浆液通过浆料控制阀与适量白水混合,经浆料分布器匀浆后送入网前箱,网前箱内有阶梯扩散管和孔板对浆料进行横向均匀布浆,将来自网前箱均匀的浆料在倾斜的长网上均匀脱水,混合纤维棉均匀地分布在网带上形成湿纸,湿纸经两道强制脱水箱脱水;
(4)将脱水完成的材料送到浸渍机,通过5%浓度的有机粘结剂丙烯酸乳液S98对材料进行浸渍上胶,最后将材料分别经过温度为150℃、180℃、180℃、170℃的四道烘箱分别进行烘干得到涂板纸。
实施例2
本实施例的涂板材料制备过程如下:
(1)取纤维直径为3-4um、长度为2-4mm的44°的玻璃纤维棉4重量份与纤维直径为1-2um、长度为1-2mm的54°的玻璃纤维棉7重量份先进行混合,加入过滤过的纯净水进行混合打浆,然后加入1重量份纤维直径为4-6um、长度为5-8mm的玻璃纤维水拉丝及稀硫酸,形成质量浓度为0.15%的浆液,浆液的pH为3.5;
(2)将浆液浓度保持在0.15%,储存于储浆池中,通过除渣器过滤纤维渣球;
(3)将配置好的浆液通过浆料控制阀与适量白水混合,经浆料分布器匀浆后送入网前箱,网前箱内有阶梯扩散管和孔板对浆料进行横向均匀布浆,将来自网前箱均匀的浆料在倾斜的长网上均匀脱水,混合纤维棉均匀地分布在网带上形成湿纸,湿纸经两道强制脱水箱脱水;
(4)将脱水完成的材料送到浸渍机,通过5%浓度的有机粘结剂丙烯酸乳液S98对材料进行浸渍上胶,最后将材料分别经过温度为150℃、180℃、180℃、170℃的四道烘箱分别进行烘干得到涂板纸。
实施例3
本实施例的涂板材料制备过程如下:
(1)取纤维直径为3-4um、长度为2-4mm的44°的玻璃纤维棉2重量份与纤维直径为1-2um、长度为1-2mm的54°的玻璃纤维棉5重量份先进行混合,加入过滤过的纯净水进行混合打浆,然后加入1重量份纤维直径为4-6um、长度为5-8mm的玻璃纤维水拉丝及稀硫酸,形成质量浓度为0.2%的浆液,浆液的pH为3.0;
(2)将浆液浓度保持在0.13%,储存于储浆池中,通过除渣器过滤纤维渣球;
(3)将配置好的浆液通过浆料控制阀与适量白水混合,经浆料分布器匀浆后送入网前箱,网前箱内有阶梯扩散管和孔板对浆料进行横向均匀布浆,将来自网前箱均匀的浆料在倾斜的长网上均匀脱水,混合纤维棉均匀地分布在网带上形成湿纸,湿纸经两道强制脱水箱脱水;
(4)将脱水完成的材料送到浸渍机,通过5%浓度的有机粘结剂丙烯酸乳液S98对材料进行浸渍上胶,最后将材料分别经过温度为150℃、180℃、180℃、170℃的四道烘箱分别进行烘干得到涂板纸。
对比例1
一种超强透气型深冷绝热材料,按重量百分比计,包括1%的水拉丝无碱玻璃纤维和99%的无碱玻璃微纤维。
所述的水拉丝无碱玻璃纤维选用:直径为1.5μm、长度2mm的水拉丝无碱玻璃纤维,所述的水拉丝无碱玻璃纤维的外层附着水。所述无碱玻璃微纤维选用:直径为0.8μm、长度为2mm的无碱玻璃纤维。
对比例2
一种电池隔板材料,其由以下方法制备:
(1)制浆:称取直径为0.6~1.0um的超细玻璃纤维棉41kg、双组分有机纤维(购自熊津化学Woongjin Chemical Co.Ltd)7kg、硫酸0.5kg,湿强剂PPE0.1kg,将超细玻璃纤维棉、双组分有机纤维、湿强剂加入到低浓碎浆机中,加入2m3去离子水,再加入硫酸,打浆浓度调整到2%,使之碎解成纤维分散均匀的浆料,加入浓浆池中备用;(2)浆料处理和输送:将浓浆池中的浆料加水稀释成浆料质量浓度为2.4‰,泵入贮浆池,在稀释倒浆过程中除渣,输送到抄纸机;(3)隔板纸抄造:浆料在抄纸机根据厚度要求如0.5mm通过调整网速40HZ、流量40m3/h、真空度0.04Mpa、压榨装置等湿纸成型;(4)烘干箱干燥:湿纸进入调整好的温度230℃的烘干箱干燥,温度控制不能偏离要求,利用双组分纤维皮层熔点低的特性,使玻璃纤维在任意点相互粘结在一起,而里层纤维不被熔解,形成重要的骨架作用;(5)卷取:干纸卷取成直径500~1000mm的纸卷;(6)隔板加工:隔板通过裁切,制成需要的各种尺寸。
对比例3
一种涂板纸由以下方法制备:
中碱玻璃纤维短切丝,盐城市冠达玻璃纤维厂产品,单丝直径6.5μm,长度12mm;高碱玻璃纤维短切丝,河北玉田玻璃纤维丝厂产品,单丝直径11μm,长度12mm;中碱玻璃纤维与高碱玻璃纤维的比例为:1:6;玻璃纤维短切丝与去离子水的比例为1:100,上将流量60L/min,冲浆流量300L/min,车速30米/min,烘干温度240℃,时间为3分钟,所得涂板纸厚为0.3mm。
性能测试
分别检测实施例1、对比例1-3制备完成的材料的荷电保持力、含水率、孔隙率、铁氯离子含量等性能,检测结果如表1所示。
表1性能数据
实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
荷电保持力(V) | 9.4 | 7.6 | 8.9 | 9.03 |
拉伸强度(KN/m) | 0.65 | 0.07 | 0.40 | 0.29 |
含水率(%) | 0.11 | 0.5 | 0.63 | 0.82 |
孔隙率(%) | 91 | 85 | 93 | 89 |
Cl-含量(ppm) | 10 | 45 | 15 | 17 |
Fe+含量(ppm) | 12 | 72 | 18 | 11 |
由对比例1可知,其Cl-含量为45ppm,Fe+含量为72ppm,对于涂板纸而言,其Cl-含量要求≤50ppm,Fe+含量要求≤30ppm,对比例1中的材料不符合使用要求,其可以作为绝热材料使用,但作为铅蓄电池上的涂板纸使用时,不符合使用要求。同时,对比例1中的材料荷电保持力为7.6V,拉伸强度为0.07KN/m,含水率为0.5%,孔隙率为85%,这些性能均反应该材料不符合涂板纸的使用要求。
由对比例2可知,该隔板材料的荷电保持力为8.9V,含水率为0.63%,含水率偏高,同时,Cl-含量及Fe+含量均不太理想。
由对比例3可知,该涂板纸荷电保持力为9.03V,与本实施例1制备的材料的荷电保持力相当,其含有高碱玻璃纤维,高碱玻璃纤维的强度低,使整个涂板纸拉伸强度仅为0.29KN/m,含水率达到0.82%,虽然可以作为涂板纸使用,但其拉伸强度过低时不利于变形,且含水率过高时,对铅蓄电池的使用寿命也有影响。综上分析,实施例1制备的涂板纸性能更加优异。
对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双成分玻璃纤维涂板材料,其特征在于:其由玻璃纤维棉和玻璃纤维水拉丝混合而成,所述玻璃纤维棉包括叩解度44°的玻璃纤维棉和叩解度54°的玻璃纤维棉,叩解度44°的玻璃纤维棉、叩解度54°的玻璃纤维棉及玻璃纤维水拉丝的重量比为(2-4):(5-7):1。
2.根据权利要求1所述的双成分玻璃纤维涂板材料,其特征在于:所述玻璃纤维棉和玻璃纤维水拉丝的纤维直径为1-6um,长度为1-8mm。
3.根据权利要求2所述的双成分玻璃纤维涂板材料,其特征在于:叩解度54°的玻璃纤维棉的纤维直径为1-2μm,长度为1-2mm,叩解度44°的玻璃纤维棉的纤维直径为3-4μm,长度为2-4mm,玻璃纤维水拉丝的纤维直径为4-6μm,长度为5-8mm。
4.根据权利要求1所述的双成分玻璃纤维涂板材料,其特征在于:所述涂板材料由叩解度44°的玻璃纤维棉、叩解度54°的玻璃纤维棉及玻璃纤维水拉丝按照重量3:6:1的比例配置而成。
5.一种权利要求1所述的双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)取叩解度44°的玻璃纤维棉与叩解度54°的玻璃纤维棉先进行混合,加入过滤过的纯净水进行混合打浆,然后加入玻璃纤维水拉丝及酸性分散剂,形成质量浓度为0.1-0.2%的浆液,浆液的pH为3.0-3.5;
(2)将浆液浓度调整在0.10-0.15%之间,通过除渣器过滤纤维渣球;
(3)将浆液与白水混合,经浆料分布器匀浆后送入网前箱,对浆料进行横向均匀布浆,然后进行成型脱水;
(4)将脱水完成的材料送到浸渍机,通过有机粘结剂对材料进行浸渍上胶,最后烘干得到涂板纸。
6.根据权利要求5所述的双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中酸性分散剂为稀硫酸。
7.根据权利要求5所述的双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中44°的玻璃纤维棉与54°的玻璃纤维棉先进行混合打浆20-30min,加入玻璃纤维水拉丝后混合打浆时间为4-6min。
8.根据权利要求5所述的双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中浆液浓度为0.13%。
9.根据权利要求5所述的双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)中有机粘结剂为丙烯酸乳液S98。
10.根据权利要求5所述的双成分玻璃纤维涂板材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)中烘干时将材料分别经过温度为150℃、180℃、180℃、170℃的四道烘箱分别进行烘干处理。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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