一种固态电容碳箔纳米导电碳浆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种固态电容碳箔纳米导电碳浆及其制备方法，包括高分子载体和分散在高分子载体中的纳米导电碳纤维体系，高分子载体由黏结剂、高分子溶剂和加工助剂混合而成，纳米导电碳纤维体系包括碳纳米管和经浓硝酸和浓硫酸混合液酸化的酸化碳纳米管，黏结剂为：聚酯丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基甲酸酯树脂中的一种或几种,高分子溶剂为：二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N‑二甲基乙酰胺和松油醇中的几种,采用纳米导电碳纤维体系分散在高分子载体中，增加碳层微观覆盖致密性，适用于固态电容碳箔，保护集流体，防止铝箔表面氧化或腐蚀，大幅降低固态电容器ESR。

A kind of nano conductive carbon paste for solid capacitor carbon foil and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种固态电容碳箔纳米导电碳浆及其制备方法
本专利技术涉及一种固态电容碳箔纳米导电碳浆及其制备方法，属于固态电容碳箔

技术介绍
固态电容又称为固态铝质电解电容，它与普通液态铝质电解电容最大差别在于采用了不同的介电材料，液态铝电容介电材料为电解液，而固态电容的介电材料则为导电性高分子，不会与氧化铝产生作用，通电后不至于发生爆炸的现象，具有低ESR和高额定纹波电流而被广泛使用。固态电容阴极箔材采用腐蚀铝箔表面附着导电浆料制成，因此导电浆料均匀、稳定和连续性直接关系到成品碳箔的表面质量、固态铝电解体积容量、铝箔表面抗氧化腐蚀性能等。现有技术中的导电碳浆一般采用非金属导体碳溪颗粒分布于热塑性分散剂溶剂中，当导电颗粒在基体中的非导电成分比例达到预定限度后，导电颗粒相互接触形成导电通道，磨蹭电阻率突降，并随着导电颗粒的增多，粒子间距进一步缩小形成导电网络，由于点状碳颗粒铺展的浆料层颗粒接近单层，碳浆料容易团聚，存在致密性不足，难以连续覆盖且与铝箔的亲和力不足的问题，导致界面结合粗糙附着是容易出现微观裂缝区，增加了工艺难度，使耐酸和耐氧化能力均受限。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种固态电容碳箔纳米导电碳浆及其制备方法，采用纳米导电碳纤维体系分散在高分子载体中，增加碳层微观覆盖致密性，适用于固态电容碳箔，保护集流体，防止铝箔表面氧化或腐蚀，大幅降低固态电容器ESR。本专利技术是通过如下的技术方案予以实现的：一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其中，包括高分子载体和分散在高分子载体中的纳米导电碳纤维体系，所述高分子载体由黏结剂、高分子溶剂和加工助剂混合而成，所述高分子载体和纳米导电碳纤维体系的质量比为：(85.4～91.2)：(2～5)；所述纳米导电碳纤维体系包括碳纳米管和经浓硝酸和浓硫酸混合液酸化的酸化碳纳米管，碳纳米管与酸化碳纳米管的质量比为1:2；黏结剂、高分子溶剂和加工助剂的质量比为(15～20):70:(0.4～1.2)；所述黏结剂为：聚酯丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基甲酸酯树脂中的一种或几种；所述高分子溶剂为：二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中的几种，加工助剂为：三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168按质量比4:5:3:1:2:3组成。一种固态电容碳箔纳米导电碳浆的制备方法，其中，其制备方法如下：(1)取碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸混合液中浸泡酸化1～2h，用去离子水洗至中性，烘干得酸化碳纳米管，再与碳纳米管按质量比2:1混合均匀，得纳米导电碳纤维体系；(2)取二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中的几种依次加入搅拌釜中，在搅拌釜侧底部安装超声波振荡器，超声波振荡器的600～1200W，与搅拌釜的搅拌器同步启闭，在搅拌速度为85～115r/min、温度为40～45℃下，搅拌混合30min得高分子溶剂；(3)在高分子溶剂中加入占总粘结剂体积一半的黏结剂，在搅拌速度为46～58r/min下搅拌混合0.5～1h，再加入纳米导电碳纤维体系，纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的质量比为(2～5)：70，在搅拌速度为60～75r/min下混合1～2h；(4)在经步骤(3)的搅拌釜中，加入另一半的黏结剂，聚酯丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基甲酸酯树脂中的一种或几种，在搅拌速度为30～45r/min下混合20～30min，总粘结剂与高分子溶剂的质量比为：(15～20):70；(5)在经步骤(4)的搅拌釜中依次加入加工助剂：质量比为4:5:3:1:2:3的三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168，加工助剂与高分子溶剂的质量比为：(0.4～1.2):70，在搅拌速度为60～70r/min下搅拌混合1～2h得固态电容碳箔纳米导电碳浆。本专利技术的有益效果为：(1)采用碳纳米管和酸化纳米碳管作为纳米导电碳纤维体系，通过酸化使界面接枝羧基和羟基活性集团，具有极好的稳定形，比较面积大、表面原子数多，少量化学键可与高分子载体分子链结合，形成较强的作用力，可抑制去除单体的分解反应，以提高稳定性，粒子间距进一步缩小，从而建立不同方向的导电通道形成导电网络；(2)采用黏结剂、高分子溶剂和加工助剂组成的高分子载体，先通过将纳米导电碳纤维体系超声辅助分散高分子溶剂中，由二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中的几种组合构成的溶剂可调节导电浆料的粘度，具有适合碳箔覆盖的表面张力，便于与树脂体系的黏合剂溶解并起到分散和稀释作用，以黏合剂改善纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的界面性能，避免团聚现象，提高分散性和与助剂的结合性能；(3)采用分别起增韧抗裂、润滑分散、至膜、抗氧、增粘和消泡作用的三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168组成加工助剂，以提高导电浆料的分散性能、抗沉降性能和表面质量，适用于均匀致密地覆盖在腐蚀铝箔表面，保护集流体，防止铝箔表面氧化或腐蚀，大幅降低固态电容器ESR。附图说明图1为本专利技术实施例1的纳米导电碳浆SEM图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。本专利技术涉及的成分中：碳纳米管购自于天津驰瑞盛泰化工有限公司；聚酯丙烯酸树脂购自于常州市方鑫化工物资有限公司；水性聚氨酯树脂购自于广东粤美化工有限公司；环氧丙烯酸树脂购自于山东佰仟化工有限公司；三烯丙基异氰脲酸酯购自于北京科瑞迪特新材料有限公司；二乙二醇丁醚购自于上海慎则化工科技有限公司；聚氧乙烯烷基苯基醚购自于南通德瑞克化工有限公司；聚氨基甲酸酯树脂购自于广州市代迅商贸有限公司；甲基苄醇购自于广东翁江化学试剂有限公司；N,N-二甲基乙酰胺购自于临沂市绿森化工有限公司；松油醇购自于泰州市同创化工有限公司；铝酸酯偶联剂购自于临沂商城永泰化工商行；三乙醇胺硼酸酯购自于深圳泰达化工有限公司；抗氧剂1010购自于河北燕邦化工科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮购自于广东粤美化工有限公司，消泡剂3168购自于东莞市好又多新材料有限公司；在搅拌釜侧底部安装超声波振荡器，超声波振荡器的600～1200W，与搅拌釜的搅拌器同步启闭。同步振荡可加速和细化搅拌效果，提高浆料均一性，浓硝酸和浓硫酸混合液中浓硝酸和浓硫酸的体积比为1:1，浸没即可；实施例1：一种固态电容碳箔纳米导电碳浆的制备方法，其中，其制备方法如下：(1)取碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸混合液中浸泡酸化1.5h，用去离子水洗至中性，烘干得酸化碳纳米管，再与碳纳米管按质量比2:1混合均匀，得纳米导电碳纤维体系；(2)取二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇按质量比3:1:3：2:1，依次加入搅拌釜中，在搅拌速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，包括高分子载体和分散在高分子载体中的纳米导电碳纤维体系，所述高分子载体由黏结剂、高分子溶剂和加工助剂混合而成，所述高分子载体和纳米导电碳纤维体系的质量比为：(85.4～91.2)：(2～5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，包括高分子载体和分散在高分子载体中的纳米导电碳纤维体系，所述高分子载体由黏结剂、高分子溶剂和加工助剂混合而成，所述高分子载体和纳米导电碳纤维体系的质量比为：(85.4～91.2)：(2～5)。


2.如权利要求1所述的一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，所述纳米导电碳纤维体系包括碳纳米管和经浓硝酸和浓硫酸混合液酸化的酸化碳纳米管，碳纳米管与酸化碳纳米管的质量比为1:2。


3.如权利要求1所述的一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，黏结剂、高分子溶剂和加工助剂的质量比为(15～20):70:(0.4～1.2)。


4.如权利要求3所述的一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，所述黏结剂为：聚酯丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基甲酸酯树脂中的一种或几种。


5.如权利要求4所述的一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，所述高分子溶剂为：二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中的几种。


6.如权利要求5所述的一种固态电容碳箔纳米导电碳浆，其特征为，所述加工助剂为：三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168按质量比4:5:3:1:2:3组成。


7.一种固态电容碳箔纳米导电碳浆的制备方法，其特征为，其制备方法如下：
(1)取碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸混合液中浸泡酸化1～2h...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦露萍，黄祖琼，吴子正，
申请(专利权)人：南通宇华新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32