本發(fā)明涉及AGM隔板生產(chǎn)技術(shù)領域，尤其是涉及一種高強度AGM隔板生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
玻璃微纖維隔板（AGM）是閥控式鉛酸蓄電池的關(guān)鍵材料之一，閥控式鉛酸蓄電池用AGM隔板的主要作用是：（1）防止正/負極板互相接觸而發(fā)生電池內(nèi)部短路；（2）使蓄電池緊密裝配，縮小電池體積；（3）防止極板變形、彎曲和活性物質(zhì)的脫落；（4）在極板間的多孔性隔板中貯存必要數(shù)量的電解液，以保證較高的導電性和電池反應的需要；（5）防止一些對電池有害的物質(zhì)通過隔板進行遷移和擴散。因此，AGM隔板具有閥控式鉛酸蓄電池第三電極之稱。
目前AGM隔板主要是用玻璃微纖維通過濕法造紙技術(shù)抄造而成，例如，申請公布號 CN 102623659 A，申請公布日 2012.08.01的中國專利公布了本發(fā)明公開了一種鉛酸蓄電池隔板及其制備方法，該隔板以玻璃纖維為主成分，還包含10~20%熔點為100~200℃的聚烯烴樹脂纖維。該制備方法中進行打漿時玻璃纖維不易分散，易絮聚，制得的隔板均勻性差；漿液在進行成型抄紙過程中由于真空負壓不能得到很好的穩(wěn)定，造成隔板厚度得不到很好的控制，得到的隔板厚度均一性差；聚烯烴樹脂在熔化后，會造成隔板孔徑分布不勻，影響隔板孔徑的一致性，負極鉛枝晶有可能穿透隔板，最后造成電池慢性短路。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的AGM隔板所存在的上述問題，提供了一種步驟簡單，生產(chǎn)成本低，可操作性強的高強度AGM隔板生產(chǎn)方法，制得的隔板機械強度與散熱性能好，孔徑細小均勻，孔率大小適度，能避免鉛枝晶穿透隔板造成慢性短路。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明的一種高強度AGM隔板生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
（1）制備改性納米氮化硅：將納米氮化硅加入至改性液中超聲分散后，過濾，烘干，即得改性納米氮化硅。改性納米氮化硅，分散性能好，且與纖維兼容性與結(jié)合強度好。
（2）制備改性玄武巖礦物纖維：將玄武巖礦物纖維加入氯磺酸中，加熱至80~100℃溶脹1~3h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡30~60min后于95~105℃下烘干，即得改性玄武巖礦物纖維。氯磺酸能使玄武巖纖維充分溶脹，使其分散，有利于改善其分散性，便于浸潤劑充分、均勻浸潤單根纖維，經(jīng)浸潤劑改性后的玄武巖礦物纖維表面粗糙度變大，表面官能團及化學鍵增多，與其他纖維之間的結(jié)合強度及摩擦系數(shù)大大增加，從而使界面剪切強度增加，有利于提高隔板機械強度。
（3）配料：按1~3%改性納米氮化硅，3~5%聚氧化乙烯，5~10%改性玄武巖礦物纖維，10~15%水溶性聚乙烯醇纖維，30~35%直徑0.5~0.7μm高堿玻璃纖維，余量為直徑3~4μm高堿玻璃纖維的質(zhì)量百分比計量各原料，待用。本發(fā)明對AGM隔板的原料配方進行了優(yōu)化，特別添加了改性納米氮化硅、改性玄武礦物纖維、水溶性聚乙烯醇纖維，其中改性納米氮化硅能均勻分布于隔板內(nèi)，具有優(yōu)異的導熱性能，能提高隔板的導熱性，能有效避免熱集中及抑制隔板受熱膨脹，而且改性納米氮化硅可均勻附著于玻璃纖維表面形成粘結(jié)點，提高玻璃纖維之間的摩擦力，有利于提高隔板的抗拉強度；改性玄武巖礦物纖維能大大提高隔板的整體強度及耐穿刺能力，且耐高溫，但是加入改性玄武巖礦物纖維后，制得隔板硬度較大，不易彎曲，不利于隔板裝配，為解決這一問題本發(fā)明中加入了水溶性聚乙烯醇纖維，水溶性聚乙烯醇纖維的加入能改善隔板的柔軟性及韌性，使其易彎曲，同時水溶性聚乙烯醇纖維粘結(jié)性好，有利于進一步提高本發(fā)明制得的隔板的機械強度；本發(fā)明限定了玻璃纖維的粗細比，使得本發(fā)明制得的隔板具有孔徑細小均勻，孔率大小適度，干態(tài)和濕態(tài)彈性好等特性，綜合性能好；聚氧化乙烯粘性好，能避免隔板在裁分切時產(chǎn)生裂紋。
（4）打漿：在水中加入六偏磷酸鈉，控制水中六偏磷酸鈉濃度為0.3~0.5%，用硫酸調(diào)節(jié)pH為1.5~2.5后，加入改性玄武巖礦物纖維、水溶性聚乙烯醇纖維及高堿玻璃纖維進行打漿，打漿后加入剩余原料混合均勻，加水稀釋至料水比為2.5~3%，得漿料。打漿時，在水中加入了六偏磷酸鈉，六偏磷酸鈉可以提高纖維表面的ξ電位，增強纖維之間的排斥力，從而能使纖維分散開，減少絮聚，有利于保證隔板厚度均勻性。
（5）抄紙成型：將漿料流至成型網(wǎng)上進行抄造，得濕隔板。
（6）一次烘干：將濕隔板置于烘箱中烘至水含量為10~15%。一次烘干烘至水含量為10~15%，可避免輥壓時隔板過干發(fā)脆而產(chǎn)生裂縫。
（7）輥壓：將隔板在輥壓機中進行輥壓使其厚度保持一致。本發(fā)明中的隔板因配方進行了改進，韌性、強度好，可進行輥壓，對隔板進行輥壓后可保證隔板厚度的均一性，有效解決了漿液在進行成型抄紙過程中由于真空負壓不能得到很好的穩(wěn)定，造成隔板厚度得不到很好的控制，得到的隔板厚度均一性差的問題。
（8）二次烘干：將輥壓后的隔板再置于烘箱中烘干至重量保持恒重，裁切后經(jīng)卷取即得高強度AGM隔板。
作為優(yōu)選，步驟（1）中，所述改性液由以下質(zhì)量百分比的組分組成：40~50%聚四氟乙烯分散乳液，0.1~0.2%季銨鹽，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1~0.3%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水。改性液能使納米氮化硅表面形成一層有機膜，其中聚四氟乙烯分散乳液為主成膜劑，硬脂酸聚氧乙烯酯為輔成膜劑，季銨鹽為抗靜電劑，硅烷偶聯(lián)劑KH-550為分散、乳化劑，能使納米氮化硅均勻分散。
作為優(yōu)選，步驟（2）中，所述浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：3~5%環(huán)氧樹脂乳液，0.3~0.5%聚氨酯乳液，0.3~0.5%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水。
作為優(yōu)選，步驟（2）中，所述玄武巖礦物纖維直徑為1~3μm，長度為1~3mm。作為優(yōu)選，步驟（3）中，所述水溶性聚乙烯醇纖維直徑為1~3μm，長度為
3~5mm。
作為優(yōu)選，步驟（3）中，所述高堿玻璃纖維的長度為3~5mm。玻璃纖維的長度與隔板的孔率大小有關(guān)，但長度過長會產(chǎn)生絮凝，不易分散，且隔板的厚度均一性控制較難，而玻璃纖維長度過短，不易交織，導致隔板強度低，因此經(jīng)過綜合考慮，本發(fā)明中限定玻璃纖維長度為3~5mm。
作為優(yōu)選，步驟（6）中，烘干溫度為200~250℃。
作為優(yōu)選，步驟（8）中，烘干溫度為100~150℃。
因此，本發(fā)明具有如下有益效果：
（1）打漿時在水中加入了六偏磷酸鈉，六偏磷酸鈉可以提高纖維表面的ξ電位，增強纖維之間的排斥力，從而能使纖維分散開，減少絮聚，有利于保證隔板厚度均勻性；
（2）對AGM隔板的配方進行了改進優(yōu)化，特別添加了改性納米氮化硅、改性玄武礦物纖維、水溶性聚乙烯醇纖維，制得AGM隔板機械強度與散熱性能好，孔徑細小均勻，孔率大小適度，能避免鉛枝晶穿透隔板造成慢性短路；
（3）對隔板進行輥壓后可保證隔板厚度的均一性，有效解決了漿液在進行成型抄紙過程中由于真空負壓不能得到很好的穩(wěn)定，造成隔板厚度得不到很好的控制，得到的隔板厚度均一性差的問題；
（4）整個生產(chǎn)方法步驟簡單，生產(chǎn)成本低，可操作性強。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發(fā)明做進一步的描述。
實施例1
（1）制備改性納米氮化硅：將納米氮化硅加入至改性液中超聲分散后，過濾，烘干，即得改性納米氮化硅，改性液由以下質(zhì)量百分比的組分組成：50%聚四氟乙烯分散乳液，0.2%季銨鹽，0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.3%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水；
（2）制備改性玄武巖礦物纖維：將直徑3μm、長度3mm的玄武巖礦物纖維加入氯磺酸中，加熱至100℃溶脹3h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡60min后于105℃下烘干，即得改性玄武巖礦物纖維，浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：5%環(huán)氧樹脂乳液，0.5%聚氨酯乳液，0.5%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水；
（3）配料：按3%改性納米氮化硅，5%聚氧化乙烯，10%改性玄武巖礦物纖維，15%直徑3μm、長度5mm的水溶性聚乙烯醇纖維，35%直徑0.7μm、長度5mm的高堿玻璃纖維，余量為直徑4μm、長度5mm的高堿玻璃纖維的質(zhì)量百分比計量各原料，待用；
（4）打漿：在水中加入六偏磷酸鈉，控制水中六偏磷酸鈉濃度為0.5%，用硫酸調(diào)節(jié)pH為2.5后，加入改性玄武巖礦物纖維、水溶性聚乙烯醇纖維及高堿玻璃纖維進行打漿，打漿后加入剩余原料混合均勻，加水稀釋至料水比為3%，得漿料；
（5）抄紙成型：將漿料流至成型網(wǎng)上進行抄造，得濕隔板；
（6）一次烘干：將濕隔板置于烘箱中以250℃溫度烘至水含量為15%；
（7）輥壓：將隔板在輥壓機中進行輥壓使其厚度保持一致；
（8）二次烘干：將輥壓后的隔板再置于烘箱中以150℃溫度烘干至重量保持恒重，裁切后經(jīng)卷取即得高強度AGM隔板。
實施例2
（1）制備改性納米氮化硅：將納米氮化硅加入至改性液中超聲分散后，過濾，烘干，即得改性納米氮化硅，改性液由以下質(zhì)量百分比的組分組成：40%聚四氟乙烯分散乳液，0.1%季銨鹽，0.3~0.5%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.1%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水；
（2）制備改性玄武巖礦物纖維：將直徑1μm、長度1mm的玄武巖礦物纖維加入氯磺酸中，加熱至80℃溶脹1h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡30min后于95℃下烘干，即得改性玄武巖礦物纖維，浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：3%環(huán)氧樹脂乳液，0.3%聚氨酯乳液，0.3%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水；
（3）配料：按1%改性納米氮化硅，3%聚氧化乙烯，5%改性玄武巖礦物纖維，10%直徑1μm、長度3mm的水溶性聚乙烯醇纖維，30%直徑0.5μm、長度3mm的高堿玻璃纖維，余量為直徑3μm、長度3mm的高堿玻璃纖維的質(zhì)量百分比計量各原料，待用；
（4）打漿：在水中加入六偏磷酸鈉，控制水中六偏磷酸鈉濃度為0.3%，用硫酸調(diào)節(jié)pH為1.5后，加入改性玄武巖礦物纖維、水溶性聚乙烯醇纖維及高堿玻璃纖維進行打漿，打漿后加入剩余原料混合均勻，加水稀釋至料水比為2.5%，得漿料；
（5）抄紙成型：將漿料流至成型網(wǎng)上進行抄造，得濕隔板；
（6）一次烘干：將濕隔板置于烘箱中以200℃溫度烘至水含量為10%；
（7）輥壓：將隔板在輥壓機中進行輥壓使其厚度保持一致；
（8）二次烘干：將輥壓后的隔板再置于烘箱中以100℃溫度烘干至重量保持恒重，裁切后經(jīng)卷取即得高強度AGM隔板。
實施例3
（1）制備改性納米氮化硅：將納米氮化硅加入至改性液中超聲分散后，過濾，烘干，即得改性納米氮化硅，改性液由以下質(zhì)量百分比的組分組成：45%聚四氟乙烯分散乳液，0.15%季銨鹽，0.4%硬脂酸聚氧乙烯酯，0.2%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水；
（2）制備改性玄武巖礦物纖維：將直徑2μm、長度為2mm的玄武巖礦物纖維加入氯磺酸中，加熱至90℃溶脹2h，冷卻，過濾，將過濾物用水洗至pH呈中性，真空干燥，再加入浸潤劑中進行浸泡40min后于100℃下烘干，即得改性玄武巖礦物纖維，浸潤劑由以下質(zhì)量百分比的組分組成：4%環(huán)氧樹脂乳液，0.4%聚氨酯乳液，0.4%硅烷偶聯(lián)劑KH-550，余量為水；
（3）配料：按2%改性納米氮化硅，4%聚氧化乙烯，7%改性玄武巖礦物纖維，12%直徑2μm、長度4mm的水溶性聚乙烯醇纖維，32%直徑0.6μm、長度4mm的高堿玻璃纖維，余量為直徑3.5μm、長度4mm的高堿玻璃纖維的質(zhì)量百分比計量各原料，待用；
（4）打漿：在水中加入六偏磷酸鈉，控制水中六偏磷酸鈉濃度為0.4%，用硫酸調(diào)節(jié)pH為2后，加入改性玄武巖礦物纖維、水溶性聚乙烯醇纖維及高堿玻璃纖維進行打漿，打漿后加入剩余原料混合均勻，加水稀釋至料水比為2.7%，得漿料；
（5）抄紙成型：將漿料流至成型網(wǎng)上進行抄造，得濕隔板；
（6）一次烘干：將濕隔板置于烘箱中以220℃溫度烘至水含量為12%；
（7）輥壓：將隔板在輥壓機中進行輥壓使其厚度保持一致；
（8）二次烘干：將輥壓后的隔板再置于烘箱中以120℃溫度烘干至重量保持恒重，裁切后經(jīng)卷取即得高強度AGM隔板。
通過本發(fā)明制得的高強度AGM隔板主要性能如下：
1. 100KP濕回彈性：≥95%；
2. 拉伸強度：厚度（100kPa）≤1.00mm時，拉伸強度≥1.4kN/m；
厚度（100kPa）＞1.00mm時，拉伸強度≥1.8kN/m；
3. 毛細吸酸高度：5min吸酸高度≥90mm，24h吸酸高度≥680mm；
4. 最大孔徑：≤13μm；
5. 孔率：≥98%。
以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。