一种等离子体引发接枝丙烯酸改性镍氢电池隔膜纸的制备
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种儀氨电池隔膜成型方法和改性技术，属于电池隔膜材料和电池制 造技术领域。
【背景技术】
[0002] 蓄电池的种类主要有铅酸蓄电池、裡电池和儀氨电池等。当前，应用前景最好的是 儀氨电池，因为其具有能量大、比功率高、高倍率放电、循环寿命长、无记忆效应和无污染等 优点。儀氨电池作为一种高科技产品，是儀儒电池的替代产品，W其绿色环保、容量高、体积 小、成本低和安全性好等优点备受消费者青睐，同时对隔膜纸产品性能要求也越来越高。隔 膜纸是儀氨二次电池必不可少的材料，隔膜纸吸收电解液后，可W防止电池中正负极直接 接触产生电子导电而在电池内部形成短路。因此，隔膜纸必须具有离子的良导体和电子的 绝缘体的双重特性。上世纪90年代起，国内有天津造纸研究所和浙江普瑞科技公司等单位 开始研究儀氨电池隔膜纸，2000年W后，出现生产等离子处理的儀氨电池隔膜纸的上海世 龙科技有限公司，生产接枝聚丙締儀氨电池隔膜纸的常州康捷电池材料有限公司，生产改 性聚締控类儀氨电池隔膜纸的苏州贝格新材料科技有限公司，生产低密度ES儀氨电池隔膜 纸的河南科高福射化工科技有限公司，W及杭州新华集团和牡丹江恒丰集团等企业。经过 多年的努力，国内儀氨电池隔膜纸的开发取得显著突破，儀氨电池隔膜纸的性能有了很大 的提高。德国化611(16]166巧公司、日本￥；[16]16公司、美国化11公司、化11；[雌3*01'1：11&￥036公 司和美国SCIM公司是儀氨电池隔膜纸的主要生厂商，占据着儀氨隔膜纸大部分市场，运几 家公司设及产品有横化隔膜纸、等离子体处理隔膜纸、化学法接枝丙締酸和福射法接枝隔 膜纸等。
[0003] 生产儀氨电池的原料主要为两大类化学纤维:聚乙締(PE)和聚丙締(PP)或者两者 混合纤维。但是聚締控类纤维本身没有吸水性，需要行亲水化处理，亲水处理方法有横化 处理、等离子体处理、氣化处理、接枝处理、电晕处理和添加表面活性剂等，各种处理方式得 到的隔膜性能各不相同。目前儀氨电池隔膜纸的亲水改性研究热点为等离子体处理和单体 接枝改性联合使用，福射处理和单体接枝改性联合使用。横化亲水改性对反应的设备要求 高，且废酸难处理。氣化处理和电晕处理逐渐被淘汰。
[0004] 等离子体由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负 离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子W及光子。实验室中可W通过辉光放电、电 晕放电及射频放电等方式获得低溫等离子体。低溫等离子体中具有足够高能量的活性粒子 使反应物分子自由基化、氧化、刻蚀、裂解、交联等，在高分子材料表面改性方面具有独特的 优越性。低溫等离子体技术已经实现了在纺织行业、特种纤维材料及纸浆造纸领域的研究 及应用，并逐渐显示出其优势。亚大气压辉光放电技术已经成熟并被应用于工业化的生产 中，可W处理各种材料，成本低、处理的时间短、加入各种气体的气氛含量高、功率密度大、 处理效率高。
[0005] 日本NKK公司和日本=菱纸业株式会社生产的等离子体处理用丙締酸接枝的儀氨 电池隔膜纸具有很大的优势。虽然国内莱州联友金浩新型材料有限公司出售等离子体处理 的儀氨电池隔膜纸，但是等离子体处理技术仍然是日本的。苏州贝格新材料科技有限公司 研发出接枝横酸基团的真空等离子处理的先进生产工艺，生产出的隔膜纸性能优于纯横化 隔膜纸，现有高性能儀氨电池隔膜纸BG5512、BG5815、BG6018和BG7022系列。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种等离子体引发接枝丙締酸改性儀氨电池隔膜纸的制备 方法，该方法生产的隔膜纸具有保液性高、电荷保持率高、尺寸稳定、碱损失小等特点。
[0007]为了实现上述目的，本发明通过等离子体引发隔膜纸基表面产生自由基，并接枝 含丙締酸类单体的方法提高隔膜纸基亲水性能和保液性能，主要包括W下两大步骤： 一、为隔膜纸基的制备：隔膜纸选用的原料为40~80%(W质量分数计）高密度聚乙締-聚丙締纤维化D阳/PP)和20~60%PP纤维。纤维原料经过混合后稀释、疏解和分散制成浆料， 经过湿法抄造成形，再经过脱水、热风干燥、热烙娠压和精压修饰制成隔膜纸。
[000引一中所述的HDPE/PP纤维的纤度为0.8~1.2化ex,长度为4~8mm;PP纤维的纤度为 0.6~1 .(Wtex,长度为4 ~8mm。
[0009] 一中所述隔膜纸基的热烙娠压条件为溫度120~133°C，面压力l.Okg/cm2~ 3.0kg/cm2。
[0010] 一中所述隔膜纸基定量为50g/cm2,厚度为110~13化m，透气度为40~45mm/s，抗 张强度为2.0~2.2kN/m，伸长率为12~15%。
[0011] 二、等离子体引发接枝丙締酸隔膜纸，包括W下两种方式： 方式一、首先，隔膜纸基在亚大气压辉光放电等离子体装置中处理，条件为处理功率 500~600W，真空度1400~leOOkPa，处理时间3-8min，空气气氛。然后将隔膜纸基迅速放入 接枝溶液中接枝1~化，取出后清水洗净，50~80°C下烘干，制成亲水隔膜纸。
[0012] 方式二、隔膜纸基先放入接枝溶液接枝1~化，再放入到亚大气压辉光放电等离子 体装置中进行自由基引发接枝共聚反应，处理条件:处理功率500~600W，真空度为1400~ leOOkPa，处理时间3-8min，空气气氛。取出后清水洗净，50~80°C下烘干，制成亲水隔膜纸。
[0013]方式一和二所述的接枝溶液为丙締酸-乙醇溶液，体积分数为30~60%。
[0014]本发明所使用的等离子体装置为亚大气压辉光放电等离子体，由于其轻便性及安 全性广泛的应用于实验室研究及应用中，但是就本发明而言，其它等离子体装置如:常压等 离子体、电晕放电及射频放电的低溫等离子体装置只要其能产生低溫等离子体均可W作为 本发明的等离子体发生装置。
[0015]本发明制备的儀氨电池隔膜纸具有优良的吸水性和保液性能，吸水高度高于 53mm，吸碱高度高于60mm，吸碱率达到600%W上，碱损失小于1.0%。
[0016]本发明与儀氨电池隔膜制备方法相比，具有如下优势： (1)亚大气压辉光放电等离子体处理是一种完全不用水的、气固相干法加工方式，快 速、高效、无污染、操作简单和节省能源，处理后不改变纤维基体的优良性能，不会使处理 的材料热解和烧毁，同时赋予纤维新的特性。
[0017] (2)等离子体接枝处理技术可W提高儀氨电池隔膜纸改的浸润性能、降低面电阻， 同时不损伤隔膜纸强度。
【具体实施方式】
[0018]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明要 求保护的范围并不局限于此。
[0019]实施例1: 一种等离子体引发接枝丙締酸改性儀氨电池隔膜纸的制备方法，其步骤如下： (1)原料的选择:80%HDPE/PP纤维，纤度1. (Mtex，长度5mm; 20%PP纤维，纤度1. (Mtex，长 度 5mm。
[0020] (2)隔膜纸基湿法热压成型:将（1)中两种浆料混合后稀释、疏解和分散制成浆料， 经过纸机抄造成形，再经过脱水、热风干燥、热烙娠压和精压修饰制成隔膜纸基。其中热烙 娠压条件为溫度125°C，面压力3.0kg/cm2。隔膜纸基定量为50g/cm2,厚度为113WI1，透气度为 45mm/s，抗张强度为2.OkN/m，伸长率为12%。
[0021] (3)等离子体引发接枝丙締酸隔膜纸:首先将(2)中的隔膜纸基在亚大气压辉光放 电等离子体处理装置中，处理条件:功率500W，真空度HO