CN1218413C

CN1218413C - 一种碱锰电池用导电剂及其生产方法

Info

Publication number: CN1218413C
Application number: CN 03149783
Authority: CN
Inventors: 苏立小
Original assignee: YUANHAN GRAPHITE PAINT FACTORY SHAOWU
Current assignee: YUANHAN GRAPHITE PAINT FACTORY SHAOWU
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: CN1481038A

Abstract

本发明公开了一种碱锰电池用导电剂及其生产方法。属精细化学材料领域。目的是提供一种使用方便成本低的碱锰电池用导电剂及其生产方法。其技术方案为：一种碱锰电池用导电剂由树脂组合物溶液与导电粉末混炼而成；其混炼成份的重量份比为：乙烯类树脂10-30，共聚类树脂5-15，偶联剂1-2，酮类溶剂80-160，酯类溶剂20-40，苯类溶剂20-40，烷类溶剂20-40，四氢呋喃20-40，增塑剂5-10；导电粉末包括石墨或炭黑50-100；其生产步骤为：树脂组合物混料→搅拌使树脂溶解→加入导电粉末搅拌润湿→研磨分散→成品检验包装进库。该产品的导电性粘附性快干性和杂质含量能适合碱锰电池要求并易实现工业化生产。

Description

一种碱锰电池用导电剂及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种电池用导电剂，具体讲是一种碱锰电池用导电剂及其生产方法。属精细化学材料领域。

背景技术

目前国内碱锰电池用的导电剂仍为通用型导电剂，该导电剂可广泛应用于电器、电信、抗静电、电屏蔽等行业，而在碱锰电池中使用存在如下不足：1)该导电剂的涂膜电阻大，一般大于300Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm，有的高达数KΩ/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm，用它制造的碱锰电池，其内阻大，大功率放电的电流值低；2)这种导电剂的涂膜与钢壳的粘附一般属物理粘附，粘附力不足，在制造电池的过程中，当阴极块推入喷有导电剂的钢壳时，喷膜有时会被推走，导至电池内阻大，大功率放电的电流值低；3)这种导电剂在电池喷涂时快干性不适中。有的干的太慢导至喷涂液在钢壳中不能很快固化成膜，有流动现象发生，喷涂液流到不该涂的位置造成电池在使用时有短路现象发生；有的导电剂在电池喷涂时却干得太快，导至喷涂液结块堵塞喷嘴；4)这种导电剂对电池有害的杂质组份的质量比含量高，如铁的质量比含量高于1000×10^-6。用这种导电剂制得的碱锰电池的析气量高，有时会胀破电池密封系统，出现高腐蚀性的导电液流出腐蚀用电设备；另外，用这种导电剂制得的碱锰电池的自放电量大，会导至电池在储存时电性能下降过快。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题和缺陷，本发明的目的在于提供一种适合碱锰电池用的固体物质量比含量高、杂质的质量比含量低、导电性、粘附性、快干性好，喷涂方便且成本低的导电剂。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种碱锰电池用导电剂，其特征在于：它由树脂组合物溶液与导电粉末混炼而成，所述树脂组合物溶液成分占181-377重量份，所述导电粉末成分占50-100重量份；其中，

所述树脂组合物溶液成分含有下述重量份数的材料：

乙烯类树脂 10-30重量份

共聚类树脂 5-15重量份

偶联剂 1-2重量份

酮类溶剂 80-160重量份

酯类溶剂 20-40重量份

苯类溶剂 20-40重量份

烷类溶剂 20-40重量份

四氢呋喃 20-40重量份

增塑剂 5-10重量份

其中：乙烯类树脂为聚氯乙烯、聚氯乙烯缩丁醛、聚氯乙烯糊树脂、聚偏氯乙烯树脂和聚过氯乙烯树脂中一种或几种；共聚类树脂为含羟基氯醋共聚树脂、含羧基氯醋共聚树脂、含脂基氯醋共聚树脂、氯醋共聚树脂、偏氯共聚树脂中一种或几种；偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中一种；酮类溶剂为环己酮、甲基异丁酮、戊酮、丙酮、丁酮中一种或几种；酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸乙酯中一种；所述苯类溶剂为二甲苯、甲苯、苯中一种；烷类溶剂为二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷中一种；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸正辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯中一种。

所述导电粉末为石墨类粉末或炭黑粉末。石墨类粉末中50％的粒径＜8.0μm；炭黑粉末均为纳米级粉末，其粒径＜1.0μm。

所述石墨类粉末与所述炭黑粉末同时使用时，石墨类粉末与炭黑粉末的用量比例为19∶1～1∶1。

所述石墨类粉末为晶质石墨、隐晶质石墨、人造石墨、膨胀石墨中一种或几种。

所述乙烯类树脂、共聚类树脂、偶联剂、酮类溶剂、酯类溶剂、苯类溶剂、烷类溶剂、增塑剂以及导电粉末中铁的质量比含量均小于20×10^-6。

所述导电剂的固体物的质量比含量大于39.0％；涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm；用标准胶粘带-3M粘贴涂层，涂层的附着力高于80.0％；涂膜在室温下放置8.0min膜中溶剂的自然挥发失重率大于95.0％；导电剂产品中铁的质量比含量小于20×10^-6。

本发明另一个目的是提供一种碱锰电池用导电剂的生产方法，其特征在于：它由以下步骤实现：

1)将树脂组合物溶液中的原料按比例投入高速搅拌分散反应釜内高速搅拌分散1-3小时使树脂溶解，静置过夜；其高速搅拌分散速度为1000-1400r/min；

2)在步骤1)所述的树脂混合物中加入50-100重量份的导电粉末，经高速搅拌分散使其润湿，其高速分散时间为3-9小时；

3)将步骤2)润湿的混合料转入高速研磨分散机中研磨使导电粉末分散，其高速研磨分散速度为5000-7000r/min，高速研磨分散时间为8-24小时；

4)产品检测、调整固形物的质量含量、包装入库。

所述步骤1)中树脂组合物溶液内含有下述材料：

乙烯类树脂 10-30重量份

共聚类树脂 5-15重量份

偶联剂 1-2重量份

酮类溶剂 80-160重量份

酯类溶剂 20-40重量份

苯类溶剂 20-40重量份

烷类溶剂 20-40重量份

四氢呋喃 20-40重量份

增塑剂 5-10重量份

所述步骤2)加入的导电粉末为石墨类粉末或炭黑粉末中一种或二种，其中石墨类粉末重量积累50％的粒径(即D₅₀)＜8.0μm；炭黑粉末的粒径＜1.0μm。当石墨类粉末与炭黑粉末同时使用时，石墨类粉末与炭黑粉末的用量比例为19∶1～1∶1。

所述步骤1)与所述步骤3)的高速搅拌分散反应釜和高速研磨分散机上均设有循环水冷却系统。

采用本发明方法生产的导电剂，经检测：导电剂的固体物的质量比含量大于39.0％；涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm；用scotch标准胶粘带-3M粘贴涂层，涂层的附着力高于80.0％；涂膜在室温下放置8.0min涂膜中的溶剂自然挥发失重率大于95.0％；导电剂产品中铁的质量比含量小于20×10^-6。

所述步骤4)中，当导电剂的固体物的质量比含量指标确定为大于39.0％，但在实际使用时，考虑到成本因素，要求导电剂的固体物的质量比含量在39.0％～39.5％之间。不在此范围则需要调整固体物的质量比含量。当经高速研磨后的导电剂的固体物的质量比含量小于39.0％时，在生产过程中可将装导电剂的容器盖适度打开，让导电剂中的有机溶剂自然适度挥发，借此调整成品的固体物的质量比含量大于39.0％；当经高速研磨后的导电剂的固体物的质量比含量超过39.5％时，为了不使成本过高，可用计算和取样检测相结合的办法加入适量的本专利所述的溶剂，使成品的固体物的质量比含量调整为大于39.0％，但又不超过39.5％。

本发明采用以上技术方案，具有如下优点：

1)本发明利用超微细石墨类粉末(或炭黑粉末)所特有的优异导电功能和它与乙烯类树脂有优异亲和能力的技术原理和利用科学实验手段，确定能使涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm的最佳配方。该涂膜电阻值达到国际高品质导电剂的涂膜电阻值(小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm)同等水平并高于其它导电剂的导电性水平。

2)本发明在导电剂中首次引入了偶联剂，使其增加了导电剂与电池钢壳之间的化学粘附性能，使导电剂与电池钢壳的粘附性能达到并优于国际同类高品质导电剂的粘附能力。

3)本发明的导电剂的固体物的质量比含量大于39.0％，属高固体物的质量比含量的导电剂。它具有高稳定性，不易发生物理变化和化学变化；在长途运输和长时间贮存的过程中不会有沉淀分层现象发生。

4)本发明对晶质石墨、隐晶质石墨、膨胀石墨采用常规方法进行预提纯处理，使导电剂中对电池有害杂质元素的质量比含量降至10^-6，而铁的质量比含量低于20×10^-6，因而有利于将电池析气量和自放电量降到最低程度。

5)本发明利用高分子树脂具有结构相似相溶、溶解度参数相近相溶和混合溶剂易溶三大溶解原理，用计算设计和反复试验办法确定了高分子树脂最佳溶解配方和生产配方，使导电剂产品在电池喷涂过程中有适度的快干性。即导电剂在室温下能很快成膜固化，不会因干得太慢导致导电剂在钢壳中有流动现象发生，流到不该涂的位置而造成电池使用时短路；也不会因干的过快而导致导电剂结块堵塞喷嘴。

具体实施方式

实施例一：

由树脂组合物溶液与晶质石墨粉混炼生产的导电剂，其中树脂组合物溶液由以下成分组成(单位公斤)：

聚氯乙烯 30

含羟基氯醋共聚树脂 9

含羧基氯醋共聚树脂 5

乙烯基二氯硅烷 2

环己酮 70

丁酮 25

乙酸丁酯 20

二甲苯 20

二氯乙烷 25

四氢呋喃 25

邻苯二甲酸二丁酯 5

将上述原料按比例投入有循环水冷却系统的容积为1立方米的转速为1000-1400r/min的高速搅拌分散反应釜内，高速搅拌分散3小时，使树脂溶解，静置过夜。缓慢加入晶质石墨粉25公斤和炭黑粉末25公斤，高速搅拌分散6小时，使石墨粉和炭黑润湿。转入有水冷却系统的转速为5000-7000r/min的高速研磨分散机中，研磨分散12小时，使石墨粉和炭黑分散。取样检测，调整固体物的质量比含量，其标准为该产品的固体物的质量比含量大于39.0％；涂膜电阻低于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm；用scotch标准胶粘带-3M粘贴涂层，涂层的附着力高于80.0％；涂膜在室温下放置8.0min涂膜中的溶剂自然挥发失重率大于95.0％；导电剂中铁的质量比含量小于20×10^-6。

实施例二

由树脂组合物溶液与隐晶质石墨粉末混炼生产的导电剂，其树脂组合物溶液由以下成分组成(单位公斤)：

聚氯乙烯缩丁醛 10

含羧基氯醋共聚树脂 15

乙烯基三乙氧基硅烷 1.5

甲基异丁酮 80

乙酸乙酯 25

甲苯 40

二氯乙烷 20

四氢呋喃 40

邻苯二甲酸二异癸酯 10

将上述原料按比例投入有水冷却系统的容积为1立方米的转速为1000-1400r/min的高速搅拌分散反应釜内，高速搅拌分散2小时使树脂溶解，静置过夜；缓慢加入晶质石墨粉60公斤和隐晶质石墨粉23.5公斤，高速搅拌分散9小时使石墨粉润湿。转入有水冷却系统的转速为5000-7000r/min的高速研磨分散机中，研磨分散24小时使石墨粉分散。取样检测，调整固体物的质量比含量，其产品标准同实施例一。

实施例三

由树脂组合物溶液与人造石墨粉、膨胀石墨粉和炭黑粉末混炼生产的导电剂，其中树脂组合物溶液由以下成分组成(单位公斤)：

聚氯乙烯糊树脂 25

聚氯乙烯 5

含酯基的氯醋共聚树脂 5

甲基三甲氧基硅烷 1

环己酮 100

丙酮 60

乙酸戊酯 20

苯 20

三氯乙烷 20

四氢呋喃 20

邻苯二甲酸二辛酯 5

将上述原料按比例投入有水冷却系统的容积为1立方米的转速为1000-1400r/min的高速搅拌分散反应釜内，高速搅拌分散1小时，使树脂溶解，静置过夜；缓慢加入人造石墨粉70公斤、膨胀石墨粉25公斤和炭黑5公斤，高速搅拌分散3小时，使石墨粉和炭黑润湿。转入有水冷却系统的转速为5000-7000r/min的高速研磨分散机中，研磨分散8小时，使石墨粉和炭黑分散。取样检测，调整固体物的质量比含量，其产品标准同实施例一。

实施例四

由树脂组合物溶液与膨胀石墨粉混炼生产的导电剂，其中树脂组合物溶液由以下成分组成(单位公斤)：

聚偏氯乙烯 30

氯醋共聚树脂 15

乙烯基三乙氧基硅烷 2

丁酮 85

丙酸乙酯 40

甲苯 25

四氯乙烷 40

四氢呋喃 20

邻苯二甲酸正辛酯 8

将上述原料按比例投入有水冷却系统的容积为1立方米的转速为1000-1400r/min的高速搅拌分散反应釜内，高速搅拌分散2小时使树脂溶解，静置过夜；缓慢加入膨胀石墨粉69公斤，高速搅拌分散7小时，使石墨粉润湿。转入有水冷却系统的转速为5000-7000r/min的高速研磨分散机中，研磨分散20小时使石墨粉分散。取样检测，调整固体物的质量比含量，其产品标准同实施例一。

实施例五

由树脂组合物溶液与晶质石墨粉和炭黑粉末混炼，其中树脂组合物溶液由以下成分组成(单位公斤)：

聚过氯乙烯 18

氯偏共聚树脂 15

乙烯基三甲氧基硅烷 1

戊酮 80

乙酸丁酯 20

二甲苯 20

二氯乙烷 20

四氢呋喃 20

己二酸二辛酯 10

将上述原料按比例投入有水冷却系统的容积为1立方米的转速为1000-1400r/min的高速搅拌分散反应釜内，高速搅拌分散2小时使树脂溶解，静置过夜；缓慢加入晶质石墨粉30公斤和炭黑20公斤，高速搅拌分散9小时使石墨粉和炭黑润湿。转入有水冷却系统的转速为5000-7000r/min的高速研磨分散机中，研磨分散24小时使石墨粉和炭黑分散。取样检测，调整固体物的质量比含量，其产品标准同实施例一。

Claims

1.一种碱锰电池用导电剂，其特征在于：它由树脂组合物溶液与导电粉末混炼而成；其中树脂组合物溶液成分占181-377重量份，导电粉末成分占50-100重量份；所述树脂组合物溶液含有下述重量份数的材料：

乙烯类树脂 10-30重量份

共聚类树脂 5-15重量份

偶联剂 1-2重量份

酮类溶剂 80-160重量份

酯类溶剂 20-40重量份

苯类溶剂 20-40重量份

烷类溶剂 20-40重量份

四氢呋喃 20-40重量份

增塑剂 5-10重量份

其中：乙烯类树脂为聚氯乙烯、聚氯乙烯缩丁醛、聚氯乙烯糊树脂、聚偏氯乙烯树脂和聚过氯乙烯树脂中一种或几种；共聚类树脂为含羟基氯醋共聚树脂、含羧基氯醋共聚树脂、含脂基氯醋共聚树脂、氯醋共聚树脂、偏氯共聚树脂中一种或几种；偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中一种；酮类溶剂为环已酮、甲基异丁酮、戊酮、丙酮、丁酮中一种或几种；酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸乙酯中一种；苯类溶剂为二甲苯、甲苯、苯中一种；烷类溶剂为二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷中一种；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸正辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、已二酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯中一种；

所述导电粉末为石墨类粉末或炭黑粉末中一种或几种。

2.根据权利要求1所述的碱锰电池用导电剂，其特征在于：所述石墨类粉末与所述炭黑粉末混合使用时，其所述石墨类粉末与所述炭黑粉末的混合比例为19∶1～1∶1，所述石墨类粉末中50％的粒径＜8.0μm；所述炭黑粉末的粒径＜1.0μm。

3.根据权利要求1所述的碱锰电池用导电剂，其特征在于：所述石墨类粉末为晶质石墨、隐晶质石墨、人造石墨、膨胀石墨中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的碱锰电池用导电剂，其特征在于：所述乙烯类树脂、共聚类树脂、偶联剂、酮类溶剂、酯类溶剂、苯类溶剂、烷类溶剂、增塑剂以及导电粉末中铁的质量比含量均小于20×10^-6。

5.根据权利要求1-4任一项所述的碱锰电池用导电剂，其特征在于：所述导电剂固体物的质量比含量大于39.0％；涂膜电阻小于120Ω/膜长5.0cm×宽1.5cm×厚60μm；用标准胶粘带-3M粘贴涂层，涂层附着力高于80.0％；涂膜在室温下放置8.0min涂膜中的溶剂自然挥发失重率大于95.0％；导电剂产品中铁的质量比含量小于20×10^-6。

6.一种权利要求1-5任一项所述的碱锰电池用导电剂的生产方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)将树脂组合物原料按比例混合后，投入高速搅拌分散反应釜内高速搅拌分散至树脂溶解，静置过夜；

2)在步骤1)的混合物中加入所述的导电粉末，高速搅拌分散使导电粉末润湿；

3)将步骤2)的混合料转入高速研磨分散机中，高速研磨至导电粉末分散均匀得到其成品；

4)调整步骤3)所述成品的质量固含量在39-39.5％之间。

7.根据权利要求6所述的碱锰电池用导电剂的生产方法，其特征在于：所述高速搅拌分散速度为1000-1400r/min；所述高速研磨分散速度为5000-7000r/min。

8.根据权利要求6所述的碱锰电池用导电剂的生产方法，其特征在于：步骤1)中所述树脂溶解的时间为1-3小时；步骤2)中所述导电粉末的润湿时间为3-9小时；步骤3)中所述导电粉末的研磨分散时间为8-24小时。

9.根据权利要求6所述碱锰电池用导电剂的生产方法，其特征在于：所述高速搅拌分散反应釜和高速研磨分散机均设有循环水冷却系统。