CN111733624B - 一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸，主要由第一紧度层和第二紧度层复合后烘干而成，所述第一紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维60‑98份，天丝纤维2‑40份；所述第二紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维40‑98份，粘胶纤维2‑60份。得到的产品纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。本发明还公开了其制备方法，操作简单，制作成本低廉，通过严格控制第一紧度层和第二紧度层的打浆度，保证了纸张的耐压特性，第一紧度层和第二紧度层进行湿复合、烘干、卷曲、分切后制得，制备得到的电容器纸能够满足高端铝电解电容器制造的性能需求。

Description

一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸及其制备方法
技术领域
本发明属于电容器纸技术领域，尤其涉及一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸及其制备方法。
背景技术
目前铝电解电容器的发展趋势主要朝着高耐压，低ESR等特性方向发展，这要求电解电容纸同样朝着高耐压、高吸液、低ESR等技术方向发展。
中国专利CN201510479886.7公开了一种多层结构的电解电容器纸及电解电容器纸制备方法。此电解电容纸耐压层的纸浆选自剑麻，且耐压层纸使用的纸浆的打浆度为32-38°SR，其吸收层纸为一层或多层结构，吸收层纸的纸浆选自麻类纤维、韧皮纤维、草类纤维中的一种或多种混合，且吸收层纸使用的纸浆的打浆度为15-45°SR。剑麻浆、韧皮纤维及草浆价格贵，且作为第一紧度层，低打浆度的剑麻并不能达到理想的耐压等级。
中国专利CN201811448628.2提供的耐压性铝电解电容器纸，其耐压层是采用绝缘木浆纤维打浆后加入纳米纤维素的方式，吸液层同样采用麻浆、棉浆和西班牙草的混合浆组成。耐压层是将木浆打浆后再加入纳米纤维，其存在分散不均匀的风险，第二紧度层采用浆种价格贵，且成型困难。
因此，研发一种新型的成本低、成型匀度好、耐压性高、吸液性好和低ESR(等效串电阻)的铝电解电容器纸对本领域具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种成本低、成型匀度好、耐压性高、吸液性好和低ESR的铝电解电容器纸及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸，主要由第一紧度层(高紧度层)和第二紧度层(低紧度层)复合而成，所述第一紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维60-98份，天丝纤维2-40份；所述第二紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维40-98份，粘胶纤维2-60份。
上述的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，优选的，所述第一紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维75-90份，天丝纤维10-25份；所述第二紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维75-90份，粘胶纤维10-25份。
优选的，所述粘胶纤维的纤度为0.2～1.5旦，长度为2～10mm。粘胶纤维的纤度太大，易使纸张表面不平整，市场上暂无纤度过小的粘胶纤维，且越小，价格越贵。
优选的，所述第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层，涂覆量在0.1-2g/m2。表面喷涂聚乙烯醇胶液量越多，纸张击穿强度和抗张强度均增加，但是会增加纸张ESR值，故不能超过2g/m2。
优选的，所述第一紧度层和第二紧度层的质量比值为0.3～3.0，更优选为0.7～2.0。
优选的，所述第一紧度层由绝缘木浆纤维和天丝纤维混合后进行磨浆，并控制混合浆料的打浆度在90°SR以上后得到；所述第二紧度层由绝缘木浆纤维进行磨浆，控制绝缘木浆料的打浆度在15-60°SR，得到的绝缘木浆料再与粘胶纤维混合后得到。
更优选的，所述第一紧度层由绝缘木浆纤维和天丝纤维混合后进行磨浆，控制混合浆料的打浆度在94°SR以上后得到，此混合浆的打浆度对最终纸张的性能有很大的影响，打浆度过低，纸张耐压特性变差；所述第二紧度层由绝缘木浆纤维进行磨浆，控制其打浆度在25-50°SR，再与粘胶纤维混合后得到，此绝缘木浆纤维的打浆度对最终纸张的性能有很大的影响，打浆度过低，纸张耐压特性变差，打浆度过高，纸张吸液性变差。
第一紧度层(高紧度层)因为结构致密，主要提供耐压特性，第二紧度层(低紧度层)因为结构疏松，吸收电解液性能好，主要提供低阻抗特性。第一紧度层(高紧度层)中的绝缘木浆磨浆程度高(控制其打浆度在90°SR以上)，提供致密结构，加入的天丝纤维因为分丝帚化效果好，通过磨浆后磨成细小的长纤维，加入到第一紧度层(高紧度层)能够降低第一紧度层的阻抗作用，且第一紧度层采取天丝纤维与绝缘木浆混合后再磨浆的形式，可大大改善天丝纤维的分散性。而第二紧度层(低紧度层)的绝缘木浆本身磨浆程度不高，结构较为疏松，且粘胶纤维不能磨浆，粘胶纤维的加入使第二紧度层疏松结构更疏松，吸液能力增强，提供低阻抗特性。只有严格控制各原料的重量份与打浆度，最终得到的纸张性能才最优。
打浆度的设计原理是：需要高耐压特性，纸张结构必须致密，这样需要纤维有较高的打浆度来保障纸张结构致密，相反的，需要低阻抗特性，纸张结构必须疏松，吸液能力强。经过我们大量的试验，表明第一紧度层的打浆度在90°SR以上(更优选为94°SR以上)、第二紧度层的打浆度在15-60°SR(更优选在25-50°SR)，能够完美地平衡第一紧度层(高紧度层)和第二紧度层(低紧度层)的高耐压特性和低阻抗特性。
基于一个总的发明构思，本发明还相应提供一种上述高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在90°SR以上，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆后打浆度控制在15-60°SR，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将所述步骤(1)后得到的第一紧度层和所述步骤(2)后得到的第二紧度层进行湿复合，烘干、卷曲、分切后制得所述的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
上述的制备方法，优选的，所述第一紧度层采用长网成型方法制成，所述第二紧度层采用斜网成型方法制成。一般的，长网成型脱水区域长，适合高打浆度成型，本发明的第一紧度层故采用长网成型，而斜网脱水区域短，只适合低打浆度成型，故本发明的第二紧度层采用斜网成型。
优选的，所述步骤(2)中，绝缘木浆纤维进行磨浆时控制其磨浆浓度在0.5％～3.5％(质量浓度)。该磨浆浓度下，可以在打浆度15-60°SR的情况下，增大绝缘木浆纤维切断效果，进一步改善绝缘木浆纤维的分散性。
优选的，所述步骤(3)中，第一紧度层和第二紧度层进行湿复合后，再在第二紧度层上喷涂一层聚乙烯醇胶液，不仅可以保持第二紧度层的吸液性能，还能提高其表面强度和抗张强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，第一紧度层采用绝缘木浆和天丝纤维混合浆，第二紧度层采用绝缘木浆和粘胶纤维混合浆，原料成本低，得到的产品纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。
2、本发明加入的天丝纤维显著提高了第一紧度层的耐压性能，喷涂了聚乙烯醇胶液的第二紧度层保持了其良好的吸液性能，且表面强度得到较大程度的提高，纸张抗张强度提高。
3、本发明的制备方法，操作简单，制作成本低廉，通过严格控制第一紧度层和第二紧度层的打浆度，保证了纸张的耐压特性，制备得到的电容器纸能够满足高端铝电解电容器制造的性能需求。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，天丝纤维质量分数为20％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，粘胶纤维的质量分数为20％，纤度为0.5旦，长度为5mm，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维按比例混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在90°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为0.5g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
本实施例得到的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，原料成本低，纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。
实施例2：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，天丝纤维质量分数为20％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，粘胶纤维的质量分数为20％，纤度为0.5旦，长度为5mm，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维按比例混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为0.5g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
本实施例得到的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，原料成本低，纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。
实施例3：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为90％，天丝纤维质量分数为10％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，粘胶纤维的质量分数为20％，纤度为0.5旦，长度为5mm，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维按比例混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为0.5g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
本实施例得到的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，原料成本低，纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。
实施例4：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为90％，天丝纤维质量分数为10％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，粘胶纤维的质量分数为20％，纤度为0.5旦，长度为5mm，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维按比例混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为1.0g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
本实施例得到的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，原料成本低，纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。
实施例5：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为90％，天丝纤维质量分数为10％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，粘胶纤维的质量分数为20％，纤度为0.5旦，长度为5mm，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维按比例混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为1.8g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
本实施例得到的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，原料成本低，纤维分散均匀，成型匀度好，耐压特性好，且具有低的ESR值，吸液效果好，具有广阔的应用前景。
实施例6：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为100％，不添加天丝纤维；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为80％，粘胶纤维的质量分数为20％，纤度为0.5旦，长度为5mm，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为0.5g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
实施例7：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为90％，天丝纤维质量分数为10％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为100％，不添加粘胶纤维，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维和天丝纤维按比例混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为0.5g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
实施例8：
一种本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其总定量设计为32g/cm3，第一紧度层定量为17g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为90％，天丝纤维质量分数为10％；第二紧度层定量为15g/cm3，其中绝缘木浆质量分数为100％，不添加粘胶纤维，第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层。
该高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将绝缘木浆纤维磨浆后与天丝纤维按比例混合，打浆度控制在96°SR左右，制成第一紧度层；
(2)将绝缘木浆纤维进行磨浆，磨浆浓度在3.0％(质量浓度)，磨浆后打浆度控制在25°SR左右，制成第二紧度层；
(3)将步骤(1)后得到的第一紧度层和步骤(2)后得到的第二紧度层在纸机上进行湿复合，其中第一紧度层采用长网成型，第二紧度层采用斜网低浓成型，湿复合后再在第二紧度层表面喷涂一层聚乙烯醇胶液，喷涂量为0.5g/m2，最后烘干、卷曲及分切等工序后制得本实施例的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
实施例1-8中得到的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其基本性能测试结果如下表1所示。下表中，各性能数据的测试方法如下：吸液高度测试：GB/T461.1-2002；ESR测试：采用安捷伦电桥，型号：Agilent4285A(美国Agilent公司)；电击穿强度测试：GB/T20628.2-2006；抗张强度测试方法：GB/T12914-2008。
表1：实施例1-7中高耐压低阻抗铝电解电容器纸的基本性能测试表
Figure BDA0002545199020000081
从以上表1数据可以得知，本发明的高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其电击穿性能、吸液性、ESR(等效串联电阻)等性能优异。
通过对比实施例1和实施例2的数据可知，第一紧度层中绝缘木浆纤维和天丝纤维混合浆的打浆度越高，其电击穿性能和抗张性能越优异。
通过对比实施例2、实施例3和实施例6的数据可知，第一紧度层中添加天丝纤维比不添加天丝纤维的铝电解电容器纸的击穿强度明显得到提升，且第一紧度层所含天丝纤维量较多时，铝电解电容器纸的击穿强度较大。
通过对比实施例3和实施例7的数据可知，第二紧度层中添加粘胶纤维时，有利于降低铝电解电容器纸的总体ESR值。
通过对比实施例3、实施例4和实施例5的数据可知，表面喷涂聚乙烯醇胶液量越多，铝电解电容器纸的击穿强度和抗张强度均增加，但是会增加铝电解电容器纸的ESR值，故不能过量。
通过对比实施例7和实施例8的数据可知，第一紧度层磨浆后再添加天丝纤维，由于纤维分散不均匀，纸张匀度变差，导致铝电解电容器纸的电击穿强度降低，抗张强度降低，ESR值升高。因此第一紧度层采取天丝纤维与绝缘木浆混合后再磨浆的形式，可大大改善天丝纤维的分散性，进而改善铝电解电容器纸的综合性能。

Claims (2)

1.一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸，其特征在于，主要由第一紧度层和第二紧度层复合而成，所述第一紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维90份，天丝纤维10份；所述第二紧度层的原料包括以下重量份的各组分：绝缘木浆纤维90份，粘胶纤维10份；
所述粘胶纤维的纤度为0.2~1.5旦，长度为2~10mm；所述第二紧度层的表面涂覆有聚乙烯醇胶层，涂覆量在0.5-1.8g/m2；所述第一紧度层和第二紧度层的质量比值为0.3~3.0；
所述第一紧度层由绝缘木浆纤维和天丝纤维混合后进行磨浆，并控制混合浆料的打浆度在96°SR以上后得到；所述第二紧度层由绝缘木浆纤维进行磨浆，控制其打浆度在25°SR，得到的绝缘木浆料再与粘胶纤维混合后得到。
2.一种如权利要求1所述高耐压低阻抗铝电解电容器纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将绝缘木浆纤维和天丝纤维混合均匀后进行磨浆，磨浆后打浆度控制在96°SR，制成第一紧度层；
（2）将绝缘木浆纤维进行磨浆，控制其磨浆浓度在0.5%~3.5%，磨浆后打浆度控制在25°SR，再与粘胶纤维混合均匀，制成第二紧度层；所述第一紧度层采用长网成型方法制成，所述第二紧度层采用斜网成型方法制成；第一紧度层和第二紧度层进行湿复合后，再在第二紧度层上喷涂一层聚乙烯醇胶液；
（3）将所述步骤（1）后得到的第一紧度层和所述步骤（2）后得到的第二紧度层进行湿复合，烘干、卷曲、分切后制得所述的高耐压低阻抗铝电解电容器纸。
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