CN117809982A - 一种低压低损耗电解电容器隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝电解电容器隔膜新材料技术领域，公开了一种低压低内阻电解电容器隔膜，该电容器隔膜原料由麻浆和蛋白纤维制备得到。蛋白纤维具有丰富的孔隙结构，能够有效降低电容器的内阻，控制隔膜具有较低的紧度；亲水性的蛋白纤维可以提高隔膜的强度。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器隔膜新材料技术领域，具体地说，涉及一种低压低损耗电解电容器隔膜及其制备方法。
背景技术
电解电容器是电子工业中重要的元器件之一，在电路中除了有滤波、退耦和信号耦合的作用外，还在特殊电路如矫正电路、电源电路和交流电动机启动电路起到特殊作用。广泛应用于汽车行业、安防行业、医疗电子、电脑电视、电子玩具和工业控制等领域。
电解电容器纸在电解电容器中主要起到隔离正负极和吸附电解液的作用，按使用要求可以分为高压电解纸和低压电解纸，两者对纸张纯度都有极高的要求。高压电解电容器纸主要用于高压电器中，要求电解纸具有较高的耐电压性能；低压电解电容器纸主要用于低压产品中，对耐电压要求不高，但是要求纸张具有良好的吸收性和较低的损耗。通常，低压电解电容器纸为了保证具有较低的损耗，基本都以植物纤维为原料，同时打浆度较低，以保证纸张具有较低的紧度，从而赋予纸张良好的吸液性能，以达到降低损耗的目的。
中国发明专利CN202111657420.3 公开了一种低压低损耗电解电容器纸及其制备方法和应用，该产品以麻浆、天丝浆和化学纤维三种原材料进行配合制备成原纸，然后再经过高温定型而成，产品生产工艺复杂；同时，该申请中化学纤维的作用主要是降低纸张的紧度及提高纸张的强度，吸水性能主要由植物纤维提供，但是由于化学纤维亲水性较差，对电解液的亲和性较差，不利于降低纸张的损耗。
中国发明专利 CN100373002C公开了一种低紧度电解电容器用纸，该产品以芳族聚酰胺纤维和生物纤维素纤维为原料，通过湿法造纸工艺制得，芳族聚酰胺纤维在制备过程中会用到酰氯，导致制备的芳族聚酰胺纤维氯离子含量远高于电解电容器用纸要求，在使用过程中会腐蚀铝箔，对电容器的使用寿命具有较大的影响。
中国发明专利 CN108221487B公开了一种低损耗超级电解电容器纸及其制备方法，该方法以天丝纤维和超细聚酯纤维为原料，采用湿法造纸工艺制备得到，天丝纤维不同于常规植物纤维，天丝打浆度较高时，纤维较短且纤维间结合力较差，将天丝纤维与超细聚酯纤维混合抄造，更减弱了湿纸幅中纤维的结合力，导致湿纸幅在转移过程中容易粘网，形成孔洞等纸病；同时，由于加入了超细聚酯纤维，该纤维直径小、长度长，较高的长径比容易导致聚酯纤维在流送过程中打结，在纸中形成料块等问题。
中国发明专利 CN201811048307.3公布了一种免碳化固态电解电容器纸及其制备方法，该方法将木浆和化学纤维进行混合来制备电解纸，但是该方法木浆打浆度低，同时化学纤维含量高，制备的产品强度低，纸张孔径大，容易造成电解电容器短路，不适于用在低压电解电容器中。
中国发明CN201811055673.1公开了一种增强型低紧度免碳化固态电解电容器纸，该电解电容器纸的原料由麻浆和化学纤维组成；麻浆的打浆度为40-90°SR，湿重为5-30g；化学纤维的长度为1.5-15mm，纤度为0.1-3dtex；按干重质量百分比计，麻浆为10-80%，化学纤维为20-90%。
中国发明专利CN108166320A公开了一种机内涂布制备低紧度高强度电解电容器纸的方法，该方法将麻浆纤维打浆后，涂布聚羧酸和PVA的混合溶液来提高纸张强度，仍然采用传统的植物纤维进行抄造，制备的电解电容器纸损耗仍然较高；此外，涂布液中包含的聚羧酸会导致电解电容器纸的酸根离子含量偏高，对电容器铝箔产生腐蚀，容易导致电容器被击穿。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供低压低损耗电解电容器隔膜，该隔膜具有良好的吸收性、较低的孔径以及较高的强度，相比于传统的低压电容器隔膜具有更低的内阻。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种低压低内阻电解电容器隔膜，所述电容器隔膜原料按干重质量百分比计由以下组分抄纸得到：
麻浆 50%-90%
蛋白纤维 10%-50%。
作为优选，所述麻浆为剑麻浆或马尼拉麻浆，麻浆的贝克曼价在20-50之间。
作为优选，所述蛋白纤维为蚕丝蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维、牛奶蛋白纤维或大豆蛋白纤维中的一种或多种。
作为优选，所述蛋白纤维为经过纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种，通过共混方式进行亲水改性的改性蛋白纤维。
作为优选，所述蛋白纤维的纤度为0.1dtex-3dtex，长度为3mm-20mm；优选的，蛋白纤维的纤度为0.5dtex-1.5dtex，长度为3mm-8mm。
进一步，本发明还公开了所述的电容器隔膜的制备方法，包括以下的步骤：
1）将麻浆放入水力碎浆机中，加入去离子水后碎解，碎解后加去离子水配置成质量浓度为3.0%-5.0%的纤维悬浮液，然后采用双盘磨进行打浆，打浆度为15°SR-50°SR；
2）将蛋白纤维放入水力碎浆机中，加入去离子水后碎解，碎解后加去离子水配置成质量浓度为2.0%-4.0%的纤维悬浮液，然后采用双盘磨进行打浆，打浆度为10°SR-40°SR；
3）将打浆后的麻浆和蛋白纤维混合均匀，然后送入纸机流送系统，在纸机流送系统的配料箱中加入PEO溶液，然后经湿法抄造成形，得到成品。
作为优选，所述麻浆打浆度为20°SR-30°SR；蛋白纤维打浆度为15°SR-25°SR。
作为优选，所述PEO溶液添加量为麻浆和蛋白纤维绝干总重量的0.01-0.1％。
本发明的有益效果为：
1）蛋白纤维与纤维素纤维和化学纤维相比，具有丰富的孔隙结构，可以吸附和保存更多的电解液，能够有效降低电容器的内阻；
2）使用亲水性的蛋白纤维，可以有效提高其亲水性能及与纤维之间的结合力，提高隔膜的强度；
3）蛋白纤维的加入，可以有效控制隔膜具有较低的紧度。
具体实施方式
下面结合本发明实施例，将实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
剑麻浆打浆度25°SR，改性蚕丝蛋白纤维规格为1.0dtex*5mm、打浆度20°SR，将剑麻浆和改性蚕丝蛋白纤维按绝干重量占比分别为60%、40%进行混合送入纸机流送系统，在纸机流送系统的配料箱中加入相对原料绝干总重量0.05％的PEO溶液，采用圆网纸机抄造。
实施例2
同实施例1的区别在于，剑麻浆和改性蚕丝蛋白纤维按绝干重量占比分别为70%、30%。
实施例3
同实施例1的区别在于，剑麻浆和改性蚕丝蛋白纤维按绝干重量占比分别为80%、20%。
实施例4
同实施例1的区别在于，剑麻浆替换为马尼拉麻浆。
实施例5
同实施例4的区别在于，马尼拉麻浆和改性蚕丝蛋白纤维按绝干重量占比分别为70%、30%。
实施例6
同实施例1的区别在于，改性蚕丝蛋白纤维替换为改性大豆蛋白纤维，改性大豆蛋白纤维规格为2.0dtex*15mm。
实施例7
同实施例1的区别在于，剑麻浆打浆度40°SR，改性蚕丝蛋白纤维打浆度30°SR。
实施例8
同实施例1的区别在于，改性蚕丝蛋白纤维为普通的蚕丝蛋白纤维。
对比例1
同实施例1的区别在于，隔膜全部由剑麻浆制备。
对比例2
同实施例1的区别在于，隔膜全部由马尼拉麻浆制备。
对比例3
按照中国发明专利CN202111657420.3中实施例3所述方法制备隔膜。
本发明中用到的各种原材料、试剂均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。以上参照例与实施例中检测方法如下：
紧度：GB/T 451.3；
厚度：GB/T 451.3；
抗张强度：GB/T 12914；
吸水高度：GB/T 461.1；
内阻：隔膜制备成电容器，使用LCR计，在温度为20℃，频率为100kHz的条件下进行测定。
表1
| 紧度 | 厚度 | 抗张强度 | 吸水高度 | 内阻 | |
| g/cm3 | μm | kN/m | mm/10min | Ω | |
| 实施例1 | 0.356 | 40.6 | 0.73 | 51 | 1.31 |
| 实施例2 | 0.351 | 40.1 | 0.67 | 49 | 1.36 |
| 实施例3 | 0.352 | 40.7 | 0.65 | 47 | 1.41 |
| 实施例4 | 0.354 | 41.3 | 0.78 | 54 | 1.30 |
| 实施例5 | 0.352 | 40.7 | 0.75 | 52 | 1.33 |
| 实施例6 | 0.353 | 41.1 | 0.72 | 53 | 1.34 |
| 实施例7 | 0.357 | 40.9 | 0.81 | 46 | 1.42 |
| 实施例8 | 0.354 | 40.3 | 0.46 | 35 | 1.47 |
| 对比例1 | 0.352 | 40.5 | 0.58 | 42 | 1.52 |
| 对比例2 | 0.355 | 38.9 | 0.63 | 38 | 1.55 |
| 对比例3 | 0.351 | 40.2 | 0.61 | 39 | 1.64 |
从实施例可以看出，麻浆和蛋白纤维之间的打浆度、配比对电容器隔膜的吸收性、内阻、强度等都有影响，两者的配比需要得到合理的控制，才能保证电容器隔膜性得到提升。
电容器隔膜的紧度越低，定量越低，则抗张强度和吸水高度也越低。对比实施例2和对比例1-3，实施例2的隔膜紧度小于等于对比例1-3的隔膜紧度，但是抗张强度和吸水高度更好，内阻更小。可见蛋白纤维的添加能够提高电容器隔膜的使用性能。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种低压低内阻电解电容器隔膜，其特征在于，所述电容器隔膜原料按干重质量百分比计由以下组分抄纸得到：
麻浆 50%-90%
蛋白纤维 10%-50%。
2.根据权利要求1所述的电容器隔膜，其特征在于，所述麻浆为剑麻浆或马尼拉麻浆，麻浆的贝克曼价在20-50之间。
3.根据权利要求1所述的电容器隔膜，其特征在于，所述蛋白纤维为蚕丝蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维、牛奶蛋白纤维或大豆蛋白纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的电容器隔膜，其特征在于，所述蛋白纤维为经过纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种，通过共混方式进行亲水改性的改性蛋白纤维。
5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的电容器隔膜，其特征在于，所述蛋白纤维的纤度为0.1dtex-3dtex，长度为3mm-20mm；优选的，蛋白纤维的纤度为0.5dtex-1.5dtex，长度为3mm-8mm。
6.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的电容器隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：
1）将麻浆放入水力碎浆机中，加入去离子水后碎解，碎解后加去离子水配置成质量浓度为3.0%-5.0%的纤维悬浮液，然后采用双盘磨进行打浆，打浆度为15°SR-50°SR；
2）将蛋白纤维放入水力碎浆机中，加入去离子水后碎解，碎解后加去离子水配置成质量浓度为2.0%-4.0%的纤维悬浮液，然后采用双盘磨进行打浆，打浆度为10°SR-40°SR；
3）将打浆后的麻浆和蛋白纤维混合均匀，然后送入纸机流送系统，在纸机流送系统的配料箱中加入PEO溶液，然后经湿法抄造成形，得到成品。
7.根据权利要求1所述的电容器隔膜，其特征在于，所述麻浆打浆度为20°SR-30°SR；蛋白纤维打浆度为15°SR-25°SR。
8.根据权利要求1所述的电容器隔膜，其特征在于，所述PEO溶液添加量为麻浆和蛋白纤维绝干总重量的0.01-0.1％。
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