专利名称：腈氯纶电池纤维及其生产方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种腈氯纶纤维，尤其涉及一种可用于蓄电池极板中作为添加材料的腈氯纶电池纤维以及它的生产方法和应用。
背景技术：
在铅酸蓄电池中应用最广泛的电极极板是涂膏式极板，该极板是由铅粉、硫酸、水、添加剂等物料混合搅拌成膏状，涂在合金铸成的板栅上而制成的。由于铅膏本身之间结合力较小而容易脱落，因此，在铅膏中通常还添加超短纤维以起到加固粘结作用，从而增加极板强度，防止极板上的活性物质脱落，延长蓄电池的使用寿命。目前，国内外在蓄电池极板中添加的纤维主要是聚酯纤维、聚丙烯纤维等，尽管这些纤维都具有一定的耐酸性，但长时间在酸性介质的条件下工作，其纤维本身耐久性差，出现疲劳老化现象，粘结强度逐渐下降，从而造成电极极板强度下降，当极板遇到冲击或颠震时，活性物质就会脱落，缩短了蓄电池的使用寿命，通常其寿命仅为2年左右。
腈氯纶纤维又称改性腈纶纤维，其化学结构是由丙烯腈单体与偏二氯乙烯单体共聚而成。腈氯纶纤维的化学稳定性好，具有优良的耐酸碱性、耐磨性和延伸性，不仅是一种高档纺织材料，同时也是用于制作蓄电池极板的极佳添加材料。常规腈氯纶纤维是采用一步湿法纺丝技术生产的，其主要工艺过程是，由各化学原料单体共聚而成的聚合原液在纺丝机中喷丝后，经预牵伸、水洗、牵伸、一道上油、干燥、二道上油、卷曲、切断、打包等工序制成成品纤维。为了满足纺织加工的要求，常规腈氯纶纤维在生产过程中一般设置两道上油和一道卷曲工序以改善纤维的手感和柔软性，提高纤维的可纺性。上油工序可用以调整纤维的摩檫力和静电效应，其中第一道油为柔软剂，主要成份为山梨糖醇酐硬脂酸酯；第二道油为抗静电剂，主要成份为烷基磷酸酯盐，通过上油纤维就变得更加平滑、柔软，具有较好的手感；卷曲工序可以增加纤维的抱合力，使之具备更好的可纺性和柔软性。此外，干燥工序中的干燥温度是根据上油的油剂种类来确定的，常规腈氯纶纤维干燥时干燥机各干燥区设定的温度是1区120～130℃，2区140～145℃，3区140～145℃，4区130～140℃，5区130～140℃，6区110～125℃。用作纺织加工的纤维通常在切断工序中被切成长度为28～120mm的中长纤维，但是，用于制作蓄电池极板添加材料的纤维在加工时必须切成长度6mm以下的超短纤维，而常规的纺织用腈氯纶纤维由于经过上油和卷曲工序，其本身过于柔软，在切断成超短纤维时纤维分散性差、纤维之间会发生相互结团变成毛球的现象，从而很难应用到蓄电池极板中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服常规腈氯纶纤维过于柔软，无法用作蓄电池极板添加材料的不足，提供一种腈氯纶电池纤维，其纤维内部渗有聚乙烯二甲基硅，因而具备良好的抗皱性、坚挺性和超短切断性能，从而成为制作蓄电池极板的优良添加材料。
本发明同时所要解决的技术问题是改进现有常规腈氯纶纤维的生产工艺，提供一种制造上述腈氯纶电池纤维的新的生产方法，其通过改变上油油剂的种类、提高干燥温度、省却卷曲工序等途径来改变纤维的性能，从而使所生产的腈氯纶电池纤维能更好地达到蓄电池极板的使用要求。
本发明所要解决的另一个技术问题是克服添加聚酯、聚丙烯等纤维的蓄电池极板寿命短、强度差的缺点，提供一种新型蓄电池极板，其以所述腈氯纶电池纤维切成的超短纤维为添加材料，从而具备强度高、耐冲击和使用寿命长的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是一种腈氯纶电池纤维，其内部渗有聚乙烯二甲基硅。
一种制造所述腈氯纶电池纤维的生产方法，包括有牵伸、上油、干燥和切断工序，其特征在于牵伸后的纤维丝束只经一道上油处理即进行干燥，经干燥后的纤维丝束直接进入切断工序；在上述上油工序中采用聚乙烯二甲基硅油剂对纤维丝束进行处理。
本发明所述的制造腈氯纶电池纤维的生产方法中，其干燥工序中干燥机各区域的温度设置为1区135～140℃，2区145～150℃，3区160～170℃，4区160～170℃，5区150～155℃，6区130～140℃；所述上油工序的操作程序如下(1)将聚乙烯二甲基硅油剂抽到贮槽中，然后加入脱盐水配制成聚乙烯二甲基硅含量为30％的乳液；(2)向贮槽内加入36％的乙酸溶液，调整油剂的pH值为4～6；(3)将配置好的油剂通过油泵送入上油槽，使纤维丝束通过上油槽中的油剂；(4)浸渍油剂后的纤维丝束进入干燥机干燥。
一种蓄电池极板，设置于蓄电池中，其内添加有用所述腈氯纶电池纤维切成的超短纤维，该超短纤维的长度为1～6mm。
与现有常规腈氯纶纤维相比较，本发明所述腈氯纶电池纤维的内部渗有聚乙烯二甲基硅，该化学油剂是一种具有高分子量、抗静电的聚合物。在纤维干燥过程中，油剂中的一部分有机硅分子进入了纤维内部与纤维大分子形成交联或自行进行交联，限制了纤维大分子的运动，因而增加了纤维大分子或链段受外力作用变形后恢复到原来位置的能力；而另一部分有机硅分子则坚牢地附着在纤维表面，形成高分子弹性膜，因而纤维提高了弹性而变得挺括。因此，纤维在加入该种油剂后就会变得坚挺，提高了自身的抗皱性能，能很容易地被切断成6mm以下的超短纤维，并且切成的超短纤维分散性好，具有无并丝、无缠绕、无结团、分散均匀等特点，从而成为制作蓄电池极板的优良添加材料。
本发明所述的制造腈氯纶电池纤维的生产方法与常规腈氯纶纤维的生产方法不同的是，改变了生产过程中上油工序及其油剂的种类，将原来两道上油改为一道上油，用聚乙烯二甲基硅油剂代替原来的柔软剂，同时提高干燥温度以便聚乙烯二甲基硅更好地渗入纤维，此外纤维丝束在干燥后，不经卷曲直接切断制成超短纤维成品。由于省略了用以提高纤维柔软性和可纺性的处理工序，又使用了用以提高抗皱性、坚挺性和改善超短切断性能的新型油剂，因此应用本发明所述方法生产的腈氯纶电池纤维能更好地达到蓄电池极板添加材料必须为超短纤维的使用要求。
由于本发明所述腈氯纶电池纤维的化学稳定性好，具有优良的耐酸碱性、耐磨性和延伸性，因此添加了由其切成的超短纤维的新型蓄电池极板与添加聚酯和聚丙烯等纤维的传统蓄电池极板相比较，极板上的活性物质不易脱落，电极极板的强度更高，也更耐冲击，寿命也更长。试验结果表明，在添加腈氯纶电池纤维后，蓄电池的使用寿命可延长4～5年，蓄电池寿命的延长不仅为用户降低了使用成本，同时也减少了废弃蓄电池对环境的污染。
图1是本发明所述腈氯纶电池纤维的生产流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1本发明所述腈氯纶电池纤维的生产流程图。由丙烯腈单体、偏二氯乙烯单体和其它化学添加剂共聚而成的常规腈氯纶聚合原液被输送至纺丝工序，从喷丝板出来的初生纤维丝束通过预牵伸、水洗和牵伸工序，增加了纤维拉伸强度，再进入上油工序。油剂配制和上油工序的工艺操作程序如下(1)将桶装聚乙烯二甲基硅油剂乳液(含量40％)抽至油剂贮槽内，然后加入脱盐水配制成聚乙烯二甲基硅含量为30％的乳液；(2)启动搅拌器运转30分钟，同时向槽内加入36％的乙酸溶液5000毫升，将油剂的pH值调整至4～6；(3)启动油剂泵，将配置好的油剂输送到纤维上油槽，并控制浓度在6％，输送量为48升/小时，然后让纤维丝束通过上油槽中的油剂；(4)浸渍油剂后的纤维丝束进入干燥机干燥。
由于聚乙烯二甲基硅油剂的特性，干燥工序中纤维的干燥温度须重新设置，使其高于常规腈氯纶纤维的干燥温度，以便聚乙烯二甲基硅在高温状态下能充分渗入纤维。干燥机各区域的温度设置为1区135～140℃，2区145～150℃，3区160～170℃，4区160～170℃，5区150～155℃，6区130～140℃。纤维丝束在干燥后不再进行卷曲，直接进入切断机，切断成1～6mm的超短纤维成品。除上述工序之外的其它各生产工序，其温度、流量、速度等工艺参数仍按常规腈氯纶纤维生产进行设置和操作。
采用不同工艺参数的三个实施例如下实施例1-在同样的上述工艺操作流程中，上油工序油剂配制中溶液pH值调整至4；干燥工序干燥机各区域的温度设置为1区135℃，2区148℃，3区170℃，4区170℃，5区152℃，6区130℃。
实施例2-在同样的上述工艺操作流程中，上油工序油剂配制中溶液pH值调整至5；干燥工序干燥机各区域的温度设置为1区138℃，2区150℃，3区160℃，4区160℃，5区155℃，6区135℃。
实施例3-在同样的上述工艺操作流程中，上油工序油剂配制中溶液pH值调整至6；干燥工序干燥机各区域的温度设置为1区140℃，2区145℃，3区165℃，4区165℃，5区150℃，6区140℃。
所述生产方法的各实施例中，其它生产工序的工艺参数仍与常规腈氯纶纤维生产相同，其工艺指标如下纺丝计量泵转速(rpm)45纺丝浴温度(℃) 10～15纺丝浴浓度(％) 50～55纺丝浴流量(l/h)4500收集辊速度(m/min) 7.9预牵伸速度(m/min) 37.5预牵伸温度(℃) 90～97预牵伸流量(l/h)1500水洗速度(m/min)37.5水洗流量(l/h) 2000牵伸速度(m/min)51牵伸温度(℃) 90-98牵伸流量(l/h) 1000
油剂浓度(％)6干燥机速度(m/min) 35按照上述生产方法制造的本发明所述的腈氯纶电池纤维，其内部渗有聚乙烯二甲基硅，因此提高了自身的抗皱性，纤维束会变得很坚挺，能容易地被切断成6mm以下的超短纤维，并且切成的超短纤维分散性好，无并丝缠绕、结团成球等现象发生，从而完全满足制作蓄电池极板的需要。
由于不仅具备常规腈氯纶纤维的优良的耐酸碱性、耐磨性和延伸性，而且还通过改进生产方法提高了抗皱性、坚挺性和改善了超短切断性能，本发明所述的腈氯纶电池纤维可以应用于制作蓄电池电极极板，成为优良的铅膏添加材料。其具体做法是先将所述腈氯纶电池纤维的丝束切断成超短纤维，该超短纤维的长度根据极板的性能要求在1～6mm范围中确定，然后与铅粉等物料混合搅拌成铅膏，再涂在合金板栅上制成新型蓄电池极板。以本发明所述的腈氯纶电池纤维作为添加材料不仅对极板起到加固粘结作用，而且提高了极板的耐腐蚀能力，延长了极板的寿命。本发明所述的以所述腈氯纶电池纤维为添加材料的蓄电池极板与添加聚酯和聚丙烯等纤维的传统蓄电池极板相比较，极板上的活性物质不易脱落，具有强度高、耐冲击和使用寿命长的优点，因此，用本发明所述蓄电池极板制成的蓄电池比传统蓄电池的寿命可延长4～5年。在当今的市场发展中，由于竞争日益激烈，因此降低产品成本、提高产品质量已成为企业工作的重中之重，采用本发明所述技术制造的蓄电池使用寿命的延长不仅为用户降低了使用成本，同时也减少了废弃蓄电池对环境的污染。
权利要求
1.一种腈氯纶电池纤维，其特征在于纤维内部渗有聚乙烯二甲基硅。
2.一种制造权利要求1所述的腈氯纶电池纤维的生产方法，包括有牵伸、上油、干燥和切断工序，其特征在于牵伸后的纤维丝束只经一道上油处理即进行干燥，经干燥后的纤维丝束直接进入切断工序；在上述上油工序中采用聚乙烯二甲基硅油剂对纤维丝束进行处理。
3.根据权利要求2所述的制造腈氯纶电池纤维的生产方法，其特征在于所述干燥工序中干燥机各区域的温度设置为1区135～140℃，2区145～150℃，3区160～170℃，4区160～170℃，5区150～155℃，6区130～140℃。
4.根据权利要求2或3所述的制造腈氯纶电池纤维的生产方法，其特征在于所述上油工序的操作程序如下(1)将聚乙烯二甲基硅油剂抽到贮槽中，然后加入脱盐水配制成聚乙烯二甲基硅含量为30％的乳液；(2)向贮槽内加入36％的乙酸溶液，调整油剂的pH值为4～6；(3)将配置好的油剂通过油泵送入上油槽，使纤维丝束通过上油槽中的油剂；(4)浸渍油剂后的纤维丝束进入干燥机干燥。
5.一种以权利要求1所述的腈氯纶电池纤维为添加材料的蓄电池极板，设置于蓄电池中，其特征在于所述蓄电池极板内添加有用所述腈氯纶电池纤维切成的超短纤维。
6.根据权利要求5所述的蓄电池极板，其特征在于所述超短纤维的长度为1～6mm。
全文摘要
本发明公开了一种内部渗有聚乙烯二甲基硅的腈氯纶电池纤维及其生产方法，在该方法中通过牵伸后的纤维丝束只经一道上油工序，采用聚乙烯二甲基硅油剂对纤维丝束进行处理后即进行干燥，随后纤维丝束直接进入切断工序；本发明还公开了一种新型蓄电池极板，其内部添加有用上述腈氯纶电池纤维切成的超短纤维。本发明所述腈氯纶电池纤维的生产方法通过改进传统的工艺流程，使所生产的腈氯纶电池纤维内部渗入聚乙烯二甲基硅，提高了抗皱性、分散性、坚挺性和改善了超短切断性能，达到了蓄电池极板的使用要求。本发明所述蓄电池极板以上述腈氯纶电池纤维切成的超短纤维为添加材料，从而具有强度高、耐冲击和使用寿命长的优点，可应用于各类铅酸蓄电池中。
文档编号H01M4/14GK101029423SQ20071003794
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月9日 优先权日2007年3月9日
发明者胡杰, 乔振芝, 王亚辉, 费继伟, 张宏岩 申请人:抚顺惠抚阻燃纤维有限公司