本发明涉及电化学材料及其制备领域，尤其涉及一种耐久性的电容器隔膜材料及其制备工艺。
背景技术：
电容器，尤其是超级电容器是一种极具市场竞争力的储能产品，可以实现快速充电、大电流放电，且具有十万次以上的充电寿命，在一些需要短时高倍率放电的应用中占有极重要的地位。
电容器隔膜材料位于两个多孔化碳电极之间，与电极一起完全浸润在电解液中，在反复的充放电过程中起到隔离的作用，阻止电子传导，防止两极之间接触造成的内部短路。这就要求隔膜材料是电子的绝缘体，具有良好的隔离性能，并且其孔隙应尽可能小于电极表面活性物质的最小粒径。
大功率性是电容器的一个重要特性，隔膜是产生内阻的主要因素，隔膜作为电容器的重要组成部分，对电容器的性能有着重要影响。目前用于电容器隔膜的材料主要有纤维素隔膜纸和传统电池隔膜，传统电池隔膜虽具有耐热、耐腐蚀、密度小及可用蒸汽消毒等特点，但其存在耐低温冲击性差及易老化的缺点；而纤维素隔膜纸强度不高，耐久性亦有待加强。目前电容器的功率不断提高，易老化的隔膜容易导致击穿，严重降低了电容器的使用寿命。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明提供了一种抗老化性优良、机械强度高的电容器隔膜材料及其制备工艺。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种耐久性的电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维15~20份、丙酮25~30份、二甲基乙酰胺100~110份、陶瓷纤维4~8份、羟基磷灰石粉3~6份、改性助剂6~14份、活性碳酸钙0.5~1.5份、醋酸乙烯酯乳液4~8份。
进一步地，所述的基质纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维中的一种或几种的混合。
进一步地，所述的改性助剂由以下重量份数的原料组成：硫磺0.5~1.5份、氨基磺酸0.3~0.9份、二月桂酸二丁基锡0.2~0.6份、羟丙基甲基纤维素1~3份、玻璃微珠2~4份、二甲基乙酰胺2~4份。
所述的一种耐久性的电容器隔膜材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至50~60℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kv、接收距离15cm、供液速率1ml/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6~8μm的纺丝膜；
（2）将基质纤维置于30~40倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液；
（3）将陶瓷纤维和羟基磷灰石粉混合后置于煅烧炉中，于600~700℃下煅烧2~3h，取出后粉碎，并过200目筛，加入3~4倍量4~6%浓度的盐酸于55~65℃下搅拌酸洗，除液后的固体物重复酸洗一次，水洗至中性，干燥后得微粉物；
（4）将改性助剂混合均匀后研磨40~60min得混合料一；
（5）将步骤（3）所得微粉物与步骤（4）所得的混合料一混合，加入适量的水搅拌至泥状，研磨成5~30μm的浆料，经喷雾干燥得混合料二；
（6）将步骤（5）所得的混合料二、活性碳酸钙以及醋酸乙烯酯乳液与步骤（2）所得的悬浮液混合，使用打浆机打浆，制得混合液；
（7）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（6）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度120~130℃，得到非织造布基布；
（8）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（7）得到的非织造基布上，经120~130℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。
进一步地，步骤（8）制得的隔膜材料的厚度为20~100μm。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：
本发明首先将聚偏氟乙烯纤维进行纺丝加工制得纺丝膜，然后采用湿法无纺布工艺将基质纤维制成非织造布，经热压的方式将两者结合成本发明的电容器隔膜材料。通过数次实验获得最佳的重量份配比和纺丝条件，使制得的纺丝膜单纤维均匀性好，具有丰富的空隙和较大的比表面积，充分发挥隔膜的电性能，与多种协同起效原料结合制得的非织造布热粘合，获得了抗老化性优良、机械强度高的电容器隔膜材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。以下实施例只是对本发明做描述性的说明，不能以此限定本发明的保护范围。
而且，本发明中所使用的原料，如无特殊规定，均为常规的市售产品；同样的，所使用的方法如无特殊规定，均为常规的生产方法。
实施例1：一种耐久性的电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维18份、丙酮28份、二甲基乙酰胺105份、陶瓷纤维6份、羟基磷灰石粉5份、改性助剂10份、活性碳酸钙1份、醋酸乙烯酯乳液6份；所述的基质纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的混合，所述的改性助剂由以下重量份数的原料组成：硫磺1份、氨基磺酸0.6份、二月桂酸二丁基锡0.4份、羟丙基甲基纤维素2份、玻璃微珠3份、二甲基乙酰胺3份。
所述的一种耐久性的电容器隔膜材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至55℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kv、接收距离15cm、供液速率1ml/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6~8μm的纺丝膜；
（2）将基质纤维置于35倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液；
（3）将陶瓷纤维和羟基磷灰石粉混合后置于煅烧炉中，于650℃下煅烧2.5h，取出后粉碎，并过200目筛，加入4倍量5%浓度的盐酸于60℃下搅拌酸洗，除液后的固体物重复酸洗一次，水洗至中性，干燥后得微粉物；
（4）将改性助剂混合均匀后研磨50min得混合料一；
（5）将步骤（3）所得微粉物与步骤（4）所得的混合料一混合，加入适量的水搅拌至泥状，研磨成5~30μm的浆料，经喷雾干燥得混合料二；
（6）将步骤（5）所得的混合料二、活性碳酸钙以及醋酸乙烯酯乳液与步骤（2）所得的悬浮液混合，使用打浆机打浆，制得混合液；
（7）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（6）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度125℃，得到非织造布基布；
（8）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（7）得到的非织造基布上，经125℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。
实施例2：一种耐久性的电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维15份、丙酮25份、二甲基乙酰胺100份、陶瓷纤维4份、羟基磷灰石粉3份、改性助剂6份、活性碳酸钙0.5份、醋酸乙烯酯乳液4份；所述的基质纤维为聚乙烯纤维，所述的改性助剂由以下重量份数的原料组成：硫磺0.5份、氨基磺酸0.3份、二月桂酸二丁基锡0.2份、羟丙基甲基纤维素1份、玻璃微珠2份、二甲基乙酰胺2份。
所述的一种耐久性的电容器隔膜材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至50℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kv、接收距离15cm、供液速率1ml/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6~8μm的纺丝膜；
（2）将基质纤维置于30~40倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液；
（3）将陶瓷纤维和羟基磷灰石粉混合后置于煅烧炉中，于600℃下煅烧2~3h，取出后粉碎，并过200目筛，加入3倍量6%浓度的盐酸于55℃下搅拌酸洗，除液后的固体物重复酸洗一次，水洗至中性，干燥后得微粉物；
（4）将改性助剂混合均匀后研磨40min得混合料一；
（5）将步骤（3）所得微粉物与步骤（4）所得的混合料一混合，加入适量的水搅拌至泥状，研磨成5~30μm的浆料，经喷雾干燥得混合料二；
（6）将步骤（5）所得的混合料二、活性碳酸钙以及醋酸乙烯酯乳液与步骤（2）所得的悬浮液混合，使用打浆机打浆，制得混合液；
（7）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（6）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度120℃，得到非织造布基布；
（8）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（7）得到的非织造基布上，经120℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。
实施例3：一种耐久性的电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维20份、丙酮30份、二甲基乙酰胺110份、陶瓷纤维8份、羟基磷灰石粉6份、改性助剂14份、活性碳酸钙1.5份、醋酸乙烯酯乳液8份；所述的基质纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和聚乙烯醇纤维的混合，所述的改性助剂由以下重量份数的原料组成：硫磺1.5份、氨基磺酸0.9份、二月桂酸二丁基锡0.6份、羟丙基甲基纤维素3份、玻璃微珠4份、二甲基乙酰胺4份。
所述的一种耐久性的电容器隔膜材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至60℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kv、接收距离15cm、供液速率1ml/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6~8μm的纺丝膜；
（2）将基质纤维置于40倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液；
（3）将陶瓷纤维和羟基磷灰石粉混合后置于煅烧炉中，于700℃下煅烧2h，取出后粉碎，并过200目筛，加入4倍量4%浓度的盐酸于65℃下搅拌酸洗，除液后的固体物重复酸洗一次，水洗至中性，干燥后得微粉物；
（4）将改性助剂混合均匀后研磨60min得混合料一；
（5）将步骤（3）所得微粉物与步骤（4）所得的混合料一混合，加入适量的水搅拌至泥状，研磨成5~30μm的浆料，经喷雾干燥得混合料二；
（6）将步骤（5）所得的混合料二、活性碳酸钙以及醋酸乙烯酯乳液与步骤（2）所得的悬浮液混合，使用打浆机打浆，制得混合液；
（7）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（6）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度130℃，得到非织造布基布；
（8）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（7）得到的非织造基布上，经130℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。
实施例4：一种耐久性的电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维15份、丙酮30份、二甲基乙酰胺100份、陶瓷纤维8份、羟基磷灰石粉3份、改性助剂14份、活性碳酸钙0.5份、醋酸乙烯酯乳液8份；所述的基质纤维为聚酯纤维，所述的改性助剂由以下重量份数的原料组成：硫磺1.5份、氨基磺酸0.9份、二月桂酸二丁基锡0.6份、羟丙基甲基纤维素3份、玻璃微珠4份、二甲基乙酰胺4份。
所述的一种耐久性的电容器隔膜材料的制备工艺，其具体步骤同实施例1。
实施例5：一种耐久性的电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维16份、丙酮29份、二甲基乙酰胺108份、陶瓷纤维5份、羟基磷灰石粉4份、改性助剂12份、活性碳酸钙0.8份、醋酸乙烯酯乳液5份；所述的基质纤维为聚乙烯纤维和聚乙烯醇纤维的混合，所述的改性助剂由以下重量份数的原料组成：硫磺1.2份、氨基磺酸0.5份、二月桂酸二丁基锡0.3份、羟丙基甲基纤维素3份、玻璃微珠3份、二甲基乙酰胺4份。
所述的一种耐久性的电容器隔膜材料的制备工艺，其具体步骤同实施例1。
本发明的超级电容器隔膜材料强度明显提高，测试厚度50μm的隔膜材料，其耐酸碱测试完好无损坏、纵向张力＞180n、隔膜弯曲强度＞14mpa、拉伸断裂强度＞17mpa、平均孔径为0.25μm、1.4mpa空气压差24℃×24h压力降低率＜7.5%，使用本发明隔膜的超级电容器与使用现有技术中常用的聚丙烯纤维基隔膜或聚丙烯纤维基改性隔膜的超级电容器相比，耐老化性能和机械强度明显提高，产品的一致性得到显著的提高，而且超级电容器比功率得到提高。本发明获得的超级电容器隔膜材料为一种抗老化性优良、机械强度高的电容器专用隔膜。
应当再次指出的是，上述实施例所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化或改进，均应仍归属于本发明的保护范围之内。