一种免碳化固态电容器纸的制备方法技术

本发明专利技术涉及电容器纸的制备方法，针对现有技术中需要通过多层结构提高电容器纸强度和吸附能力的问题，本发明专利技术提供一种免碳化固态电容器纸的制备方法，包括以下步骤：（1）对粗剑麻浆进行纯化处理后，用盘磨打浆机打浆，得到剑麻浆；（2）将聚对苯二甲酰对苯二胺加入到上述剑麻浆中得到混合浆料，按干燥质量百分比计，剑麻浆为40‑60%，聚对苯二甲酰对苯二胺为40‑60%；（3）将上述混合浆料上网脱水成形、抄造，抄纸机采用斜网纸机，再经过压榨、干燥、涂布、烘干、卷取、分切得到免碳化固态电容器纸。本发明专利技术通过对浆料的预处理，使单层的电容器纸也能有优越的强度和吸附性能，避免了多层结构层间复合不佳影响性能的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种免碳化固态电容器纸的制备方法
本专利技术涉及电容器纸的制备方法，尤其涉及一种免碳化固态电容器纸的制备方法。
技术介绍
固态电解电容器中的电解质为固态导电性高分子材料，固态电容器的结构包括阳极、阴极、电解纸以及固态导电性高分子材料。电容器纸是制备电解电容器不可或缺的原料之一，在电容器中主要用于吸附单体和氧化剂，形成聚合物，同时起到隔离极板的作用，防止阳极和阴极直接接触而短路。传统的电容器纸为全纤维素材料，对单体的吸附能力较弱，同时纤维素中含有大量的羟基，在导电高分子单体聚合时会产生副反应，影响电容器的性能；此外，一般电容器纸中纤维结合较为紧密，导电高分子单体难以完全吸附在电解纸中，导致导电高分子单体聚合后在电容器纸中分布不均匀，影响电容器性能。目前，市场上生产的固态电容器，生产过程中需要在250～270℃下对电容器纸进行碳化处理，以提高电容器纸的疏松性及对单体的吸附性。在此工艺下，需要将整个电容器加热到较高温度下，生产工艺复杂，且高温碳化过程对阴、阳极箔的结构会造成破坏，导致产品性能不稳定，漏电流容易超标；此外，由于加热温度高，需要消耗大量的能源，一定程度上增加了企业的生产成本。中国专利技术专利申请(公开号CN100412270C)公开了一种电解电容器纸及其制备方法，采用多层结构，为1层耐压层和多层吸收层组成，耐压层纸的纸浆选自木浆、龙舌兰科纤维、草类纤维中的一种或多种混合；吸收层纸可以是一层或多层结构，其纸浆选自麻类纤维、韧皮纤维、草类纤维中的一种或多种混合。该专利技术解决了现有技术中电解电容器纸的孔洞问题，所制成的电容器短路率低，采用了多层结构，使电容器的耐压性好的同时其吸收层也具有较强的吸附电解液的能力，改善电气性能，提高电解电容器的寿命，降低电解电容器的能耗。但是采用多层结构，层间复合步骤繁琐而且容易影响性能，据此需要一种理想的解决方案。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中需要通过多层结构提高电容器纸强度和吸附能力的问题，提供一种免碳化固态电容器纸的制备方法，通过对浆料的预处理，使单层的电容器纸也能有优越的强度和吸附性能，避免了多层结构层间复合不佳影响性能的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种免碳化固态电容器纸的制备方法，包括以下步骤：(1)对粗剑麻浆进行纯化处理后，用盘磨打浆机打浆，打浆浓度为2-8％，得到打浆度为10-20°SR，湿重为10-30g的剑麻浆；(2)将聚对苯二甲酰对苯二胺加入到上述剑麻浆中得到混合浆料，按干燥质量百分比计，剑麻浆为40-60％，聚对苯二甲酰对苯二胺为40-60％；(3)将上述混合浆料上网脱水成形、抄造，抄纸机采用斜网纸机，再经过压榨、干燥、涂布、烘干、卷取、分切得到免碳化固态电容器纸。本专利技术选用剑麻浆和聚对苯二甲酰对苯二胺作为纸浆原料，并优化配比。剑麻浆纯度高、品质好、纤维细长，在制造电容器纸方面有优势。聚对苯二甲酰对苯二胺作为一种特种纤维，具有高耐热性、高抗拉强度和起始弹性模量、高绝缘性和耐化学腐蚀性，这些特性都是电容器纸所需要的。因此选用剑麻浆和聚对苯二甲酰对苯二胺作为纸浆原料可以有效提高电容器纸的强度，而且剑麻浆和聚对苯二甲酰对苯二胺混合后，彼此之间有空隙，可以提高电容器纸的吸附能力。控制打浆过程，可以提高浆料的纯净度。本专利技术采用斜网纸机，斜网成形具备脱水性能好，抄纸的匀度、透气性好，上网浓度低，可抄造的纤维长等特点，比长网等其他纸机有明显的优势。剑麻浆纤维较长，斜网可以保证其自由舒展，防止纤维间相互碰撞接触而絮凝，影响电容器纸的挺度。斜网在堰池内可产生深达200-500mm高的成形屏障，且整个脱水和成形基本同步进行，多次、长时间地使纤维在充分舒展情况下网上成形，抄造成形后成纸匀度佳、透气性好。透气性好表示孔径多或大，进一步增加了吸附容纳导电高分子单体的能力。综上，本专利技术通过原料的选择、工艺的控制使单层的电容器纸也能有优越的强度和吸附性能。作为优选，步骤(1)的纯化处理包括下述步骤：1)用水调节粗剑麻浆的pH＜9，控制浆浓4-6％，加入相对绝干浆5-8％的乙酸酐，超声振荡10-20h，静置后过滤；2)取上述乙酸酐处理后的浆料，用水稀释至4-6％，搅拌1-3h后过滤，加入相对绝干浆3-4％的98％浓硫酸，搅拌2-4h，静置后过滤，重复1-3次浓硫酸洗涤。3)将上述浓硫酸处理后的浆料使用脱盐水进行洗涤，洗涤时浓度控制为8-10％，连续洗10-20h。电容器纸纯度要求高，剑麻浆需要有较低的灰分和电导率，尤其要控制一价、二价金属离子含量，这是影响电容器漏电流的关键。常规纯化一般采用浓硫酸处理，浓硫酸处理能使一些不溶性灰分溶解，经洗涤后除去，以减少灰分、降低电导率。但酸处理只能置换出纤维末端基的金属离子，存在纤维壁、腔内的离子需使用脱盐水长时间洗涤才能缓慢除去。本专利技术在酸洗前，先用乙酸酐对粗剑麻浆进行处理，除去其表面附着的果胶、蜡状物以及低分子杂质，使纤维壁、腔内的金属离子能暴露出来，更容易在之后的浓硫酸处理中被除去。本专利技术有效提高了麻浆的纯度，降低了杂质金属离子的含量，有效提高了产品的电气性能。实验发现，3次浓硫酸洗涤后离子浓度下降趋势平缓，所以优选1-3次置换洗涤。另外，乙酸酐的羧基会和剑麻纤维表面的羟基反应，会对纤维素分子链间的一些氢键产生破坏，使纤维变得松散，增加纤维的吸附能力。作为优选，聚对苯二甲酰对苯二胺与剑麻浆的混合过程包括：A.先对聚对苯二甲酰对苯二胺进行改性：聚对苯二甲酰对苯二胺与氯磺酸按摩尔比1:(1-2.5)分散在四氯乙烷中，搅拌5-8h，聚对苯二甲酰对苯二胺上引入氯磺酰基，为产物A；B.改性聚对苯二甲酰对苯二胺与剑麻浆酯化：将产物A加入剑麻浆中，滴加三乙胺溶液，聚对苯二甲酰对苯二胺与三乙胺的摩尔比1:(2-4)，保持温度＜20℃、pH＜10，反应7-10h，使用脱盐水洗涤20-24h。剑麻纤维呈丝束状，丝束缝隙间隔小，细胞壁的外表面通过一层木质素材料和腊状物质与其他细胞连接，这种表面很难与聚对苯二甲酰对苯二胺形成强界面结合。本专利技术通过改性聚对苯二甲酰对苯二胺使其与剑麻纤维通过化学键连接，提高力学性能。氯磺酸使聚对苯二甲酰对苯二胺上引入氯磺酰基，氯磺酰基在碱的作用下与羟基发生酯化，增加了剑麻纤维与聚对苯二甲酰对苯二胺的粘合力。如果剑麻纤维纯化时经过乙酸酐的处理，乙酸酐除去了剑麻纤维表面的果胶和蜡状物，暴露出更多的羟基，可以使聚对苯二甲酰对苯二胺与剑麻纤维的结合点分散得更均匀。作为优选，步骤(3)的混合浆料中还加入了干浆重1-6％的增强剂，增强剂为阳离子淀粉。浆内添加增强剂可以进一步增强纤维之间的结合力，大大增强电容器纸的干强度和湿强度，纸页纵向抗张强度达到了1.0KN/m以上。作为优选，步骤(3)中上网成形浓度为0.05-0.3％。作为进一步优选，涂布采用浸渍涂布，涂布液为质量浓度0.1-10％的聚乙烯醇及其衍生物、聚丙烯酰胺和淀粉中的一种或几种。作为优选，干燥用烘缸进行干燥，烘缸表面喷涂剥离剂，剥离剂为矿物油和脂肪酸酯按质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种免碳化固态电容器纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n对粗剑麻浆进行纯化处理后，用盘磨打浆机打浆，打浆浓度为2-8%，得到打浆度为10-20°SR，湿重为10-30 g的剑麻浆；/n将聚对苯二甲酰对苯二胺加入到上述剑麻浆中得到混合浆料，按干燥质量百分比计，剑麻浆为40-60%，聚对苯二甲酰对苯二胺为40-60%；/n将上述混合浆料上网脱水成形、抄造，抄纸机采用斜网纸机，再经过压榨、干燥、涂布、烘干、卷取、分切得到免碳化固态电容器纸。/n

【技术特征摘要】
1.一种免碳化固态电容器纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对粗剑麻浆进行纯化处理后，用盘磨打浆机打浆，打浆浓度为2-8%，得到打浆度为10-20°SR，湿重为10-30g的剑麻浆；
将聚对苯二甲酰对苯二胺加入到上述剑麻浆中得到混合浆料，按干燥质量百分比计，剑麻浆为40-60%，聚对苯二甲酰对苯二胺为40-60%；
将上述混合浆料上网脱水成形、抄造，抄纸机采用斜网纸机，再经过压榨、干燥、涂布、烘干、卷取、分切得到免碳化固态电容器纸。


2.根据权利要求1所述的一种免碳化固态电容器纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）的纯化处理包括下述步骤：
1）用水调节粗剑麻浆的pH＜9，控制浆浓4-6%，加入相对绝干浆5-8%的乙酸酐，超声振荡10-20h，静置后过滤；
2）取上述乙酸酐处理后的浆料，用水稀释至4-6%，搅拌1-3h后过滤，加入相对绝干浆3-4%的98%浓硫酸，搅拌2-4h，静置后过滤，重复1-3次浓硫酸洗涤；
3）将上述浓硫酸处理后的浆料使用脱盐水进行洗涤，洗涤时浓度控制为8-10%，连续洗10-20h。


3.根据权利要求1或2所述的一种免碳化固态电容器纸的制备方法，其特征在于，聚对苯二甲酰对苯二胺与剑麻浆的混合过程包括：
A.先对...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴贤中，史君齐，周坤鑫，汪向农，郑仕宾，冯强，
申请(专利权)人：仙鹤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33