专利名称：一种用于电池极板的腈氯纶纤维及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种腈氯纶纤维，尤其涉及一种用于蓄电池极板作为添加材料的腈氯 纶纤维以及它的生产方法。
背景技术：
国内外蓄电池中应用最广泛的极板是涂膏式极板，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，在铅膏中一般加入超短纤维以起加固粘结作用，以此增加极板强 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和聚丙烯纤维等，然而这些纤维由于受本身性能的制约，都具有 耐久性差、易老化的缺点，在长时间使用后，电极极板上的活性物质极易脱落，缩短了蓄电 池的使用寿命，其寿命通常仅为2年左右。腈氯纶纤维的化学结构是由丙烯腈单体与偏二氯乙烯单体共聚而成，其具有极好 的耐酸碱性、耐磨性和优良的延伸性，是用于制作防止活性物质脱落的极板的极佳添加材 料。常规腈氯纶纤维是采用一步湿法纺丝技术生产的，其工艺过程为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。以此方法生产的纤维主要适用于纺织领域首先，为了满足纺织加工的需求，纤维在 生产过程中进行两道上油来调整纤维的摩擦力和静电效应，其中一道油为柔软剂，主要成 分为烷基磷酸酯盐，通过上油使纤维变得更加平滑、柔软，具有良好的手感；其次，为增加纤 维的抱合力，使之具备更好的可纺性、柔软性，生产过程中还必须对纤维进行卷曲；再次，纺 织用纤维通常在切断工序中被切成长度为观 120mm的中长纤维。但是，用于制作蓄电池极板添加材料的电池纤维在加工时必须切成长度6mm以下 的超短纤维，通常切断长度仅为l_3mm，而常规的纺织用腈氯纶纤维由于经过二道上油和一 道卷曲工序，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，从而很难用作蓄电池极板的添加材料。
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，切断为超短纤维后 分散性差，无法用作蓄电池极板添加材料的不足，提供一种用于电池极板的腈氯纶纤维及 其生产方法，该纤维内部渗有聚二甲基硅氧烷，从而提高纤维的抗起皱性，使纤维变得更加 坚挺，易于切断成超短纤维，并且具有很好的分散性，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 种制造上述用于电池极板的腈氯纶纤维的新的生产方法，其通过改变上油剂的种类、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纤维能更好地达到蓄电池极板 的使用要求。
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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，其以所述用于电池极板的腈氯纶纤维切 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用于电池极板的腈氯纶纤维，其内部渗有聚二甲基硅氧烷。一种制造所述用于电池极板的腈氯纶纤维的生产方法，包括有牵伸、上油、干燥和 切断工序，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二甲基硅氧烷乳液对纤维丝束进行处理，其上油工 序的操作程序如下(1)将聚二甲基硅氧烷乳液抽到贮槽中，然后加入脱盐水配制成聚二甲基硅氧烷 重量含量比为30%的乳液；(2)向贮槽内加入重量含量比为36%的乙酸溶液，调整乳液的pH值至4 6 ；(3)将配制好的乳液送入上油槽，使纤维丝束通过上油槽中的乳液。一种以所述用于电池极板的腈氯纶纤维为添加材料的蓄电池极板，设置于蓄电池 中，该蓄电池极板内添加有用所述用于电池极板的腈氯纶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，本发明所述用于电池极板的腈氯纶纤维的内部渗 有聚二甲基硅氧烷，该化学乳液是一种具有高分子量、抗静电的聚合物。在纤维干燥过程 中，乳液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，因而提高 了纤维弹性，使之变得挺括。因此，纤维经该聚二甲基硅氧烷乳液处理后就会变得坚挺，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、分散均勻等特点，从而成为制作蓄电池极板的优良添 加材料。本发明所述的制造用于电池极板的腈氯纶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，用聚二甲基硅氧烷乳液代替原来的柔软剂，同时提高干燥温度以便聚二甲基硅氧 烷更好地渗入纤维，此外纤维丝束在干燥后，不经卷曲工序而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乳液，因此应用本发明所述方法生产的腈氯纶纤维不仅坚挺便 于切成超短纤维，而且切断成的超短纤维具有无并丝、无缠绕、无结团以及分散均勻等特 点，能更好地达到蓄电池极板添加材料的使用要求。由于本发明所述用于电池极板的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，因此添加了由其切成的超短纤维的新型蓄电池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，在添加所述用于电 池极板的腈氯纶纤维后，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，同时也减少了废弃铅酸蓄电池对环境的污染，而且提高了企业产品的 市场竞争力。
图1是本发明所述用于电池极板的腈氯纶纤维的生产流程图。
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本发明所述用于电池极板的腈氯纶纤维的生产流程图。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 上油工序采用聚二甲基硅氧烷乳液对纤维丝束进行处理。该聚二甲基硅氧烷乳液的配制和 纤维丝束上油工序的工艺操作程序如下(1)将桶装聚二甲基硅氧烷乳液抽到贮槽中，然后加入脱盐水配制成聚二甲基硅 氧烷重量含量比为30%的乳液，该桶装聚二甲基硅氧烷乳液是由美国DOW CORNING公司供 应的新型油剂道康宁1111乳液(英文名称1111EMULSI0N)；(2)启动搅拌器运转30分钟，同时向贮槽内加入重量含量比为36%的乙酸溶液， 调整乳液的PH值至4 6 ；(3)启动乳液泵，将配制好的乳液送入上油槽，输送量为48升/小时，使纤维丝束 通过上油槽中的乳液。经上油工序后的纤维丝束进入干燥工序，由于聚二甲基硅氧烷乳液的特性，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，以便聚二甲基 硅氧烷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°C，2区 145 150°C，3 区 160 170°C，4 区 160 170°C，5 区 150 155°C，6 区 130 140°C。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， 通常切断长度仅为l_3mm。本发明所述制造用于电池极板的腈氯纶纤维的生产方法中，除上述上油、干燥工 序之外的其它各生产工序的温度、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生产方法实施例如下实施例1-在同样的上述工艺操 作流程中，上油工序乳液配制中溶液pH值调整至4 ；干燥工序干燥机各区域的温度设置为1区i:35°C，2区148°C，3区170°C，4区 170°C，5 区 152°C，6 区 130°C。实施例2-在同样的上述工艺操作流程中，上油工序乳液配制中溶液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°C，2区150°C，3区160°C，4区 160°C, 5 区 155°C，6 区 135°C。实施例3-在同样的上述工艺操作流程中，上油工序乳液配制中溶液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°C，2区145°C，3区165°C，4区165°C, 5 区 150°C，6 区 140°C。 在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CC )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CC )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(°C )90-98
牵伸流量(L/H)1000上油槽中聚二甲基硅氧烷乳液浓度(％ )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用于电池极板的腈氯纶纤维，其内部渗有
聚二甲基硅氧烷，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、无缠绕、无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，本发明所述的用于电池极板 的腈氯纶纤维可以应用于制作蓄电池电极极板，成为优良的极板添加材料。其具体做法是 先将所述用于电池极板的腈氯纶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，较好的切断长度仅为l_3mm，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。以本发明所述的用于电池极板的腈氯 纶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。本发明所述以用于电池极板的腈氯纶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
1.一种用于电池极板的腈氯纶纤维，其特征在于纤维内部渗有聚二甲基硅氧烷。
2.一种制造权利要求1所述的用于电池极板的腈氯纶纤维的生产方法，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二甲基硅氧烷乳液对纤维 丝束进行处理。
3.根据权利要求2所述的制造用于电池极板的腈氯纶纤维的生产方法，其特征在于 所述上油工序的操作程序如下(1)将聚二甲基硅氧烷乳液抽到贮槽中，然后加入脱盐水配制成聚二甲基硅氧烷重量 含量比为30%的乳液；(2)向贮槽内加入重量含量比为36%的乙酸溶液，调整乳液的pH值至4 6；(3)将配制好的乳液送入上油槽，使纤维丝束通过上油槽中的乳液。
4.一种以权利要求1所述用于电池极板的腈氯纶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用于电池极板的腈氯纶纤维切 成的超短纤维。
5.根据权利要求4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
本发明公开了一种用于电池极板的腈氯纶纤维及其生产方法，该腈氯纶纤维内部渗有聚二甲基硅氧烷，其生产方法中通过牵伸后的纤维丝束只经一道上油工序，采用聚二甲基硅氧烷乳液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纤维切成的超短纤维。本发明所述腈氯纶纤维的生产方法通过改进传统的工艺流程，使所生产的腈氯纶纤维内部渗入聚二甲基硅氧烷，改善了抗起皱性、分散性和坚挺性，易于切成超短纤维。本发明所述蓄电池极板以上述腈氯纶纤维切成的超短纤维作为添加材料，因而具有强度高、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H01M4/62GK102146632SQ20111004698
公开日2011年8月10日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者乔振芝, 费继伟, 郑桂花, 陆建明 申请人:抚顺瑞华纤维有限公司