CN117779522A - 一种高导热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导热电解电容器纸，其原料包括以下重量份的组分：纸基纤维：40‑100份；改性陶瓷填料粉末：5‑25份；粘合剂：1‑10份；助剂：2‑15份。本发明还提供上述的高导热电解电容器纸的制备方法。本发明的高导热电解电容器纸采用纸基纤维作为基体，具有良好吸附性，同时具有较好绝缘性能，在高频工作过程仍然具有极低的ESR。并在纸基纤维基体中加入陶瓷填料粉末和粘合剂，陶瓷填料粉末极大地增强了电容器纸的导热性能，粘合剂能够有效提高纸张的强度，可以满足电解电容器纸在平时的各类加工时对强度的要求。整体而言，本发明的高导热电解电容器纸具有高导热性和高纸张强度，同时具备纸基电容器纸的各项优异性能。
Description
技术领域
本发明属于特种纸领域，尤其涉及一种电解电容器纸及其制备方法。
背景技术
目前电容器已广泛应用于汽车电子、通信、轨道交通、计算机、工业电源、生活照明、大型家电等领域。电解电容器纸(电容纸)、铝箔和电解液是生产铝电解电容器的三大要素。电容纸主要由电子级纤维素，如木浆纤维、棉浆纤维、麻浆纤维等制成，是电容器不可缺少的核心原材料。高质量的铝电解电容器需要高质量的电解电容器纸，其作为电解电容器的衬垫材料，起到吸附工作电解液、隔离电容器正负极箔片、防止两极因接触而短路的作用，伴随铝电解电容器工作至电解电容器的寿命结束，对铝电解电容器的性能起着决定性作用。
随着5G通信及新能源汽车等高技术领域的快速发展，对电子元件性能要求越来越高，因此铝电解电容器工作频率也越来越高。以植物纤维为原料制备的纤维素基绝缘纸是电力电气设备中应用最广泛的绝缘材料之一，常用于变压器、发电机、电感器等内部绝缘结构中。在高频的工作过程中，电容器的充放电过程会产生大量的热量，然而，传统纸基绝缘材料的导热能力较差(导热系数室温下只有0.1-0.3W/m·K)，阻碍电容散热，导致隔膜吸附的电解液在工作过程蒸发干涸，极大的缩短电容器的使用寿命。
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，提供一种导热性能优异的高导热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：
一种高导热电解电容器纸，其原料包括以下重量份的组分：
纸基纤维：40-100份；
改性陶瓷填料粉末：5-25份；
粘合剂：1-10份；
助剂：2-15份。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，其原料包括以下重量份的组分：
纸基纤维：70-100份；
改性陶瓷填料粉末：5-10份；
粘合剂：2-5份；
助剂：2-6份。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，所述陶瓷填料粉末包括氧化锌粉末、氧化铝粉末、氮化铝粉末、氮化硼粉末和碳化硅粉末中的一种或多种，所述陶瓷填料粉末的粒径为0.1-5μm，且所述陶瓷填料粉末的表面经过高分子表面活性剂进行改性处理，所述高分子表面活性剂包括聚乙二醇、聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺中的一种或多种。陶瓷填料粉末由于静电引力作用容易团聚，直接在浆料中进行抄纸成型分散性较差，不仅影响其导热性能的最大发挥，也影响电容器纸的孔径分布、机械强度等性能。本发明通过添加高分子表面活性剂对陶瓷填料粉末进行改性处理，降低陶瓷填料粉末表面能，利用空间位阻效应提高陶瓷填料粉末的分散性，能够在保证其均匀分布的基础上，改善纸页的导热性能。陶瓷填料粉末的表面经过高分子表面活性剂进行改性处理时，可将高分子表面活性剂加入陶瓷填料粉末及其水性介质中进行球磨改性，即可得到表面改性的陶瓷填料粉末。上述表面改性处理，高分子表面活性剂其长链基团会牢牢吸附在颗粒表面，增加颗粒重新聚集的障碍，降低固-液界面的界面张力，增加分散体系的热力学稳定性，均匀分散的导热颗粒形成一个更加高效的导热网络，从而提高体系的导热系数，同时改善颗粒不均导致的隔膜堵孔问题，提高隔膜孔径的均一性。
上述高导热电解电容器纸中，更优选的，所述陶瓷填料粉末为粒径为0.1μm的氮化硼粉末和粒径为0.5μm的氮化硼粉末的混合粉末。混合填料中大的氮化硼填料作为主要导热功能承担者，小的氮化硼颗粒增加填充密度，起“桥梁”的作用，形成了一个导热网络，增大了隔膜的热导率；且相比于单一组分的陶瓷填料，其二者配合，还能降低ESR值。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，所述粘合剂包括丁苯乳胶、苯丙乳胶、纯苯乳胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯和聚氨酯中的一种或多种。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，所述助剂包括助留助滤剂，所述助留助滤剂包括阳离子聚丙烯酰胺和/或阳离子淀粉。本发明中，助留助滤剂是配合本发明特定的含有陶瓷填料粉末的反应体系添加的，其可作为造纸助剂提高浆料脱水性能，提高细小纤维及填料的留着率，提高导热效果。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，所述纸基纤维包括植物纤维和合成纤维，所述植物纤维和合成纤维的质量比为(30-80)：(10-60)。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，所述植物纤维包括麻浆、棉浆、木浆和竹浆中的一种或多种，所述植物纤维的打浆度为40-85°SR。
上述高导热电解电容器纸中，优选的，所述合成纤维包括天丝纤维、聚酯纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种，所述天丝纤维的打浆度为40-80°SR，聚合物纤维的长度为0.3-5mm，纤度为0.1-2dtex。更优选的，所述天丝纤维的打浆度为70-80°SR，聚合物纤维的长度为0.5-3mm，纤度为0.3-1dtex。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的高导热电解电容器纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纸基纤维中的植物纤维加水后疏解分散，进行打浆，得到浆料A；
(2)将步骤(1)中得到的浆料A、纸基纤维中的合成纤维、陶瓷填料粉末与粘合剂混合均匀，得到混合浆料B；
(3)将助剂加入到步骤(2)中得到的混合浆料B中，并用水稀释，搅拌均匀，得到浆料C；
(4)将步骤(3)中得到的浆料C经湿法抄造，即得到高导热电解电容器纸。
更具体的，上述制备方法，可包括以下步骤：
(1)将高分子表面活性剂加入陶瓷填料粉末及其水性介质中进行球磨改性处理，得到表面改性处理的陶瓷填料粉末；
(2)将纸基纤维中的植物纤维加水后疏解分散，进行打浆，得到浆料A；
(3)将步骤(2)中得到的浆料A、纸基纤维中的合成纤维、表面改性处理的陶瓷填料粉末与粘合剂混合均匀，得到混合浆料B；
(4)将助剂加入到步骤(3)中得到的混合浆料B中，并用水稀释，搅拌均匀，得到浆料C；
(5)将步骤(4)中得到的浆料C经湿法抄造(将浆料C经长网造纸机成型，上网成形浓度为0.03-0.5％，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切、后处理)，即得到高导热电解电容器纸。
本发明的高导热电解电容器纸，该电解电容器纸的原料由植物纤维的浆料、合成纤维的浆料、表面改性处理的陶瓷填料粉末、高分子粘合剂以及助留助滤剂混合后经湿法抄造制得。陶瓷材料作为良好的导热材料，其导热率达到200-300W/m·K，是纸基材料的2000倍以上，并且拥有极佳的绝缘性能。因此，本发明使用高分表面活性剂对陶瓷填料粉末进行球磨改性处理，添加改性陶瓷填料粉末作为导热绝缘填料、纸基纤维作为原料，配合助留助滤剂的采用，利用湿法造纸技术抄造可制得高导热电解电容器纸，同时，本发明添加高分子粘合剂，提高隔膜的强度以及陶瓷粉末与纤维的粘附性，能够有效提高纸张的强度。本发明的高导热电解电容器纸是一种性能优异的、适用于高频工作的高导热电解电容器隔膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的高导热电解电容器纸采用纸基纤维作为基体，具有良好吸附性，同时具有较好绝缘性能，在高频工作过程仍然具有极低的ESR。并在纸基纤维基体中加入陶瓷填料粉末和粘合剂，陶瓷填料粉末极大地增强了电容器纸的导热性能，粘合剂能够有效提高纸张的强度，可以满足电解电容器纸在平时的各类加工时对强度的要求。整体而言，本发明的高导热电解电容器纸具有高导热性和高纸张强度，同时具备纸基电容器纸的各项优异性能。
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作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
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的含义相同。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：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm的氮化硼粉末加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为72：18：5：3：2；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例2：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm的氮化硼粉末加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：改性氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为64：16：10：5：5；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例3：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.5μm的氮化硼粉末加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：改性氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为72：18：5：3：2；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例4：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.5μm的氮化硼粉末加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：改性氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为64：16：10：5：5；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例5：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm与粒径为0.5μm的氮化硼粉末按1：1的比例加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：改性氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为64：16：10：5：5；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例6：
一种高导热电解电容器纸，包括棉浆纤维、PET聚酯纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm的氮化硼粉末加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；棉浆纤维打浆后的打浆度为70°SR，疏解后纸浆浓度1％，PET聚酯纤维经分散后，浆浓为1％，纤维长度为5mm，纤度为1.1dtex；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：PET纤维：改性氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为36：54：5：3：2；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例7：
一种高导热电解电容器纸，包括棉浆纤维、PET聚酯纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm的氮化硼粉末加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；棉浆纤维打浆后的打浆度为70°SR，疏解后纸浆浓度1％，PET聚酯纤维经分散后，浆浓为1％，纤维长度为5mm，纤度为1.1dtex；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：PET纤维：改性氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为32：48：10：5：5；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
实施例8：
一种高导热电解电容器纸，包括棉浆纤维、PET聚酯纤维、氧化铝、EVA和阳离子淀粉，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm的氧化铝粉末加入到PEO水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氧化铝粉末；棉浆纤维打浆后的打浆度为70°SR，疏解后纸浆浓度1％，PET聚酯纤维经分散后，浆浓为1％，纤维长度为5mm，纤度为1.1dtex；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氧化铝颗粒，粒径为0.1μm；将粘合剂EVA加入混合浆料，EVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子淀粉，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：PET纤维：改性氧化铝：EVA：阳离子淀粉重量配比为32：48：10：5：5；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
对比例1：
一种电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维，其制备方法包括以下步骤：
麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后与水配置成1％的浆料；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后与水配置成1％的浆料；将两种纤维进行混合，混合后麻浆纤维和天丝纤维分别占纤维绝干总量的80％和20％，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，通过圆网成形，上网成形浓度为0.1％，然后经压榨、干燥、压光、卷取和分切后得到成品。
对比例2：
一种电解电容器纸，包括棉浆纤维、PET聚酯纤维，其制备方法包括以下步骤：
棉浆纤维打浆后的打浆度为70°SR，疏解后与水配置成1％的浆料，PET聚酯纤维经分散后，与水配置成1％的浆料，纤维长度为5mm，纤度为1.1dtex；将两种纤维进行混合，混合后棉浆纤维和PET聚酯纤维分别占纤维绝干总量的40％和60％，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，通过圆网成形，上网成形浓度为0.1％，然后经压榨、干燥、压光、卷取和分切后得到成品。
对比例3：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼、PVA和阳离子聚丙烯酰胺，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入氮化硼颗粒，粒径为0.1μm；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：氮化硼：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为72：18：5：3：2；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
对比例4：
一种电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、PVA粘合剂和阳离子聚丙烯酰胺，其制备方法包括以下步骤：
麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。然后加入阳离子聚丙烯酰胺，混合得到浆料C；其中麻浆纤维：天丝纤维：PVA：阳离子聚丙烯酰胺重量配比为75：20：3：2；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
对比例5：
一种高导热电解电容器纸，包括麻浆纤维、天丝纤维、氮化硼和PVA，各物质的配比以及高导热电解电容器纸的制备方法包括以下步骤：
将粒径为0.1μm与粒径为0.5μm的氮化硼粉末按1：1的比例加入到PEG水溶液中，超声分散，将分散液转移至球磨罐中，在400rpm下球磨10h，球磨之后进行真空抽滤，将抽滤所得粉末干燥，得到改性氮化硼粉末；麻浆纤维打浆后的打浆度为50°SR，疏解后纸浆浓度1％；天丝纤维打浆后的打浆度为80°SR，疏解后纸浆浓度1％；将两种纤维进行混合，混合后浆料浓度为1％。两种纤维混合均匀后，向浆料内加入改性氮化硼颗粒；将粘合剂PVA加入混合浆料，PVA的浓度为1.5％；得到浆料B。其中麻浆纤维：天丝纤维：改性氮化硼：PVA重量配比为66：19：10：5；将浆料C经圆网造纸机成型(车速100m/min，真空度-0.098MPa)，成型后经压榨、烘干、卷曲、分切后得到成品。
将实施例和对比例制备的电解电容器纸进行基本性能测试，各性能数据的测试方法如下：参考GB/T451.2-2002对电容纸的定量测试；参考GB/T451.3-2002对电容纸的厚度测试；参考GB/T12914-2008对电容纸的抗张强度测试；参照GB/T3333-1999对电容纸的击穿电压测试；参考GB/T461.1-2002对纸张吸液高度测试；采用安捷伦电桥对电容纸的ESR测试；采用毛细流孔径分析仪，通过泡点法测试电容纸的平均孔径。通过厚度计算出电容纸的密度(ρ，g/cm3)，采用差示扫描量热仪对样品比热容(Cp，J/gK)进行测定；采用导热系数测定仪测定样品的热扩散系数(α，mm2/s)，材料的导热系数(K，W/mK)可由公式K＝α×ρ×Cp计算得出，紧度是通过定量/厚度计算，测试结果如表1所示。
表1：实施例和对比例制备的电解电容器纸的性能测试数据
由表1可知，与对比例1、2制备的低压型电解电容器纸相比，实施例1-8制备的高导热型电解电容器纸，导热系数明显提高，除此以外电容器纸相关的物理性能都有一定改善，是一种高性能导热电解电容器纸。
与对比例1相比，实施例1、2通过加入0.1μm的氮化硼颗粒改善其导热性能，随着氮化硼用量的增加，导热系数明显增加，氮化硼用量为10％时，导热系数增加146％；并且加入的PVA改善纸页强度，抗张强度与击穿电压较对比例1相比明显提高；除此以外，氮化硼颗粒的加入降低了纸页的平均孔径，有利于形成分布集中的均匀孔径。实施例3、4使用0.5μm氮化硼颗粒改善其导热性能，与0.1μm的氮化硼颗粒相比，其导热性能提升更多，导热系数增加了189％，抗张强度与吸液性较之有一定降低，电击穿强度提高，孔径进一步降低。对比高频率100kHz下测试的ESR的数据，添加氮化硼后，电容器纸的ESR有一定提高，但整体变化不大，不影响其在高频率电解电容器中的使用。实施例5使用0.1μm与0.5μm的氮化硼以1：1的比例制备混合填料改善隔膜的导热性能，与实施例1-4相比，导热系数增加220％，这是由于混合填料中大的氮化硼填料作为主要导热功能承担者，小的氮化硼颗粒增加填充密度，起“桥梁”的作用，形成了一个导热网络，增大了隔膜的热导率；同时，ESR值相比于其他实施例均相对较小。
与对比例2相比，实施例6、7通过加入0.1μm的氮化硼颗粒改善其导热性能，随着氮化硼用量的增加，导热系数明显增加，氮化硼用量为10％时，导热系数增加197％；同时纸页强度也有所提升，吸液性能较对比例2降低。实施例8通过加入0.1μm的氧化铝颗粒改善其导热性能，导热系数相较于实施例7有所降低，这是由于氧化铝的导热性较氮化硼的更低，使用EVA作为粘合剂，抗张强度有一定提高，但变化不大，吸液性能有所降低，ESR有所增加。
对比例3在对比例1的基础上添加陶瓷粉末与PVA粘合剂，对比例3和实施例1相比，实施例1使用表面活性剂对氮化硼颗粒进行改性处理，导热系数高于对比例3，这是由于进行改性处理之后表面活性剂吸附在微粒的表面上，增加了微粒重新聚集的障碍，降低了固-液界面的界面张力，增加了分散体系的热力学稳定性，均匀分散的导热颗粒形成一个更加高效的导热网络，提高了体系的导热系数。
对比例4在对比例1的基础上添加PVA，隔膜的紧度增大，抗张强度提高，这是由于PVA粘合剂其分子链中含有一定量的羟基，因此它能够通过水分子间的氢键和纤维表面分子进行相互吸附，增强隔膜表面强度；隔膜的孔径和吸液高度在一定程度上减小，ESR提高。与对比例4相比，实施例1-5导热系数明显增大，抗张强度无明显变化，说明加入的粘合剂能够有效提高隔膜强度。
以上实施例说明通过加入陶瓷粉末颗粒可以明显改善电容器纸的导热性能，加入的粘合剂能够有效增强纸页的强度，并且能够解决加入的陶瓷颗粒导致的纸页表面掉粉的问题。尽管电容器纸的孔径有一定降低，但隔膜的ESR总体来讲无大幅升高的变化，因此减小的孔径不会影响电容器纸在工作中的离子传输速率。
Claims (10)
1.一种高导热电解电容器纸，其特征在于，其原料包括以下重量份的组分：
纸基纤维：40-100份；
陶瓷填料粉末：5-25份；
粘合剂：1-10份；
助剂：2-15份。
2.根据权利要求1所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，其原料包括以下重量份的组分：
纸基纤维：70-100份；
陶瓷填料粉末：5-10份；
粘合剂：2-5份；
助剂：2-6份。
3.根据权利要求1所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述陶瓷填料粉末包括氧化锌粉末、氧化铝粉末、氮化铝粉末、氮化硼粉末和碳化硅粉末中的一种或多种，所述陶瓷填料粉末的粒径为0.1-5μm，且所述陶瓷填料粉末的表面经过高分子表面活性剂进行改性处理，所述高分子表面活性剂包括聚乙二醇、聚氧化乙烯和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述陶瓷填料粉末为粒径为0.1μm的氮化硼粉末和粒径为0.5μm的氮化硼粉末的混合粉末。
5.根据权利要求1所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述粘合剂包括丁苯乳胶、苯丙乳胶、纯苯乳胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯和聚氨酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述助剂包括助留助滤剂，所述助留助滤剂包括阳离子聚丙烯酰胺和/或阳离子淀粉。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述纸基纤维包括植物纤维和合成纤维，所述植物纤维和合成纤维的质量比为(30-80)：(10-60)。
8.根据权利要求7所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述植物纤维包括麻浆、棉浆、木浆和竹浆中的一种或多种，所述植物纤维的打浆度为40-85°SR。
9.根据权利要求7所述的高导热电解电容器纸，其特征在于，所述合成纤维包括天丝纤维、聚酯纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种，所述天丝纤维的打浆度为40-80°SR，聚酯纤维和聚乙烯纤维的长度为0.3-5mm，纤度为0.1-2dtex。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的高导热电解电容器纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将纸基纤维中的植物纤维加水后疏解分散，进行打浆，得到浆料A；
(2)将步骤(1)中得到的浆料A、纸基纤维中的合成纤维、陶瓷填料粉末与粘合剂混合均匀，得到混合浆料B；
(3)将助剂加入到步骤(2)中得到的混合浆料B中，并用水稀释，搅拌均匀，得到浆料C；
(4)将步骤(3)中得到的浆料C经湿法抄造，即得到高导热电解电容器纸。
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