一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用技术

本发明专利技术涉及金属腐蚀与防护技术领域，且公开了一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，由丙烯酰胺在引发剂的作用下和乙烯基双咪唑离子液体共聚得到。其作为缓蚀剂用于锌锰电池浆层纸制备中，占浆料总质量的0.001％～3％，浆料中其他组分分别为聚乙烯醇(PVA)1～10％，聚丙烯酰胺(PAM)10％～50％，羧甲基纤维素(CMC)2％～5％，变性淀粉1％～15％，其余为去离子水。本发明专利技术的浆层纸用聚合物缓蚀剂相比于有机小分子缓蚀剂对金属表面的覆盖率更大。其作为一种环保型抑制剂，可以有效抑制锌锰电池中锌片的缓蚀，提高电池的使用寿命。由此制备出的浆层纸作为锌锰干电池中的电极隔离层，不仅提高了电池的放电储存性能，同时对锌电极起到了很好的缓蚀效果。同时对锌电极起到了很好的缓蚀效果。同时对锌电极起到了很好的缓蚀效果。

【技术实现步骤摘要】
一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用


[0001]本专利技术涉及金属腐蚀与防护
，具体为一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用。

技术介绍

[0002]锌锰电池因其生产工艺简单、成本低、容量大而被广泛使用，电视及空调遥控器电池甚至于国防、农业生产照明，已成为国民经济中不可缺少的一部分，浆层纸作为电池中隔离正负极的隔膜，它的加入既要保证两电极物料不能直接接触、缓蚀锌筒，又要保证电池正常工作时，电解液能顺利穿过，吸收一定的电解液，保持期间的电流量通畅，电池中的酸性电解液很容易露出腐蚀设备，为了减少干电池贮存期间锌皮的腐蚀和防止锌筒腐蚀穿孔，在它所用的电解液中添加氯化汞作为缓蚀剂，但它本身有剧毒，研究环境友好型、无毒的缓蚀剂来代替传统的有毒缓蚀剂对于环境保护具有重大的意义，将缓蚀剂添加到现有浆层纸的制备中，具有重大的研究意义，为此现提出一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，具备有效降低锌电极的自腐蚀效率，延长锌锰电池放电和贮存时间的优点，解决了目前电池制备过程中存在电极自腐蚀过快，锌锰电池储存时间过短的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂，由丙烯酰胺(AM)与乙烯基双咪唑离子液体在引发剂作用下进行共聚反应制备得到，简称为PAM
‑
IL，丙烯酰胺(AM)、离子液体(IL)的结构式分别如下：
[0007][0008]结构式中R为(CH2)n，n＝4，5，6，阴离子选自Br、BF4、HSO4中的一种，P为聚合(polymerization)的简写。
[0009]其用于锌锰电池浆层纸中，乙烯基双咪唑离子液体与丙烯酰胺进行接枝共聚反应后，所形成的聚合物缓蚀剂与金属锌形成的配合物可覆盖在其表面保护金属免受腐蚀，有效抑制锌锰电池中锌电极的腐蚀，具有很高的稳定性，是一种绿色环保的环境友好型缓蚀剂。
[0010]优选的，一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂，可以采用以下简单方
法制备得到：通过1－乙烯基咪唑和(CH2)nBr2(其中n为4、5、6中的一种)在75℃，乙腈溶剂，氮气氛围中反应12h，之后旋蒸除去溶剂，剩余物溶于水，分离得到中间体1，之后中间体1和N－甲基咪唑在80℃下反应12h，得到中间体2，中间体2再与酸HX反应制备得出目标离子液体，将其和丙烯酰胺、过硫酸铵－亚硫酸氢钠引发剂在氮气氛围，70℃下反应12h，将产物于90℃真空干燥得到共聚物，即双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂，其为水溶性；其中X＝Br、BF4或HSO4。
[0011]中间体1和中间体2的结构式如下：
[0012][0013]其中R＝(CH2)n(其中n＝4、5、6)
[0014]优选的，所述双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物制备中，所选用的引发剂为过硫酸铵－亚硫酸氢钠氧化还原体系，可降低反应所需要的活化能，引发效率较好，成本低，可重现性高，对环境友好，工业上易于控制。
[0015]优选的，一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂的应用，使用该双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物用于配制锌锰电池浆层纸用浆料。所述浆料由双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂(PAM
‑
IL)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素、改性淀粉以及去离子水组成；其中双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂占浆料总质量的0.001％
‑
3％，聚乙烯醇(PVA)占浆料总质量的1％
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10％，聚丙烯酰胺(PAM)占浆料总质量的10％
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50％，羧甲基纤维素(CMC)占浆料总质量的2％
‑
5％，变性淀粉占浆料总质量的1％
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15％，其余为去离子水。
[0016]优选的，所述的浆层纸用浆料由以下重量百分含量的成分组成：双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂0.01％
‑
2％，PVA 1％
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9％，PAM 15％
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40％，CMC 2％
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4％，变性淀粉1％
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14％，其余为去离子水。
[0017]优选的，所述的浆层纸用浆料由以下重量百分含量的成分组成：双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂0.01％
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1％，PVA 1％
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8％，PAM 20％
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40％，CMC 3％
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4％，变性淀粉2％
‑
13％，其余为去离子水。
[0018]所述浆层纸用浆料的配制过程包括以下步骤：
[0019]S101、将一定比例的交联淀粉和醚化淀粉在去离子水中搅拌均匀，配制改性淀粉待用；
[0020]S102、在煮沸的去离子水中溶解一定量的PVA，彻底溶解后再加入定量的PAM、CMC，不断搅拌直至搅拌均匀，滴加2mol/L的HCl调整溶液pH为酸性；
[0021]S103、将改性淀粉和复合缓蚀剂加入上述溶液中，混合至均匀，即得浆料；
[0022]S104、将过滤后的浆料用线棒涂膜器涂布在基纸上，在烘干阶段，先低温预热，再高温干燥(95～100℃)，最后低温熨平，最后将所致浆层纸分切备用。
[0023]优选的，制备方法中，所述变性淀粉为交联淀粉或醚化淀粉中的一种或两种，当所述变性淀粉为交联淀粉和醚化淀粉的混合物时，二者的质量比为交联淀粉：醚化淀粉＝1:
(1～5)。
[0024]上述制备方法，优选的，所述变性淀粉为交联淀粉和醚化淀粉的混合物时，交联淀粉与醚化淀粉的质量比为1:1.5。
[0025]与现有技术相比，本专利技术提供了一种缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，具备以下有益效果：
[0026]1、该缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，本专利技术浆层纸用缓蚀剂属于聚离子液体的一种，较其他的单一有机小分子缓蚀剂，在很少的用量下达到很好的缓蚀效果。锌表面多重键的存在使聚合物牢固地吸附在其表面，致使聚合物的脱附是一个缓慢的过程，从而有效地抑制了锌表面与电解液中腐蚀介质的接触，从而减缓锌的腐蚀。
[0027]2、该缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，与传统的离子液体缓蚀剂和聚合物缓蚀剂相比较，聚离子液体绿色环保、性质稳定且成膜性和强度好，还可以使电池的放电性能提高。
[0028]3.该缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，本专利技术双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂不易产生气体，避免了电池溶胀、漏液的发生，降低了电池爆炸的风险和对电池密封技术的要求。
[0029]4.该缓蚀剂及其制备方法与锌锰电池浆层纸中的应用，本专利技术浆层纸用浆料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂，其特征在于：由丙烯酰胺(AM)与乙烯基双咪唑离子液体在引发剂作用下进行共聚反应制备得到，所述丙烯酰胺(AM)、离子液体(IL)的结构式分别如下：上述结构式中，R为(CH2)n，n＝4或5或6，阴离子选自Br、BF4、HSO4中的一种。2.根据权利要求1所述的一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂，现提出一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂在锌锰电池浆层纸中的应用，其特征在于：用于配制锌锰电池浆层纸用浆料，由以下质量百分含量的组分组成：双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂0.001％
‑
3％聚乙烯醇(PVA)1％
‑
10％聚丙烯酰胺(PAM)10％
‑
50％羧甲基纤维素(CMC)2％
‑
5％变性淀粉1％
‑
15％其余为去离子水。3.根据权利要求2所述的一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂在锌锰电池浆层纸中的应用，其特征在于：所配制的锌锰电池浆层纸用浆料由以下质量百分含量的组分组成：双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂0.01％
‑
2％聚乙烯醇(PVA)1％
‑
9％聚丙烯酰胺(PAM)15％
‑
40％羧甲基纤维素(CMC)2％
‑
4％变性淀粉1％
‑
14％其余为去离子水。4.根据权利要求2所述的一种双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂在锌锰电池浆层纸中的应用，其特征在于：所配制的锌锰电池浆层纸用浆料，由以下质量百分含量的组分组成：双咪唑基离子液体－丙烯酰胺共聚物缓蚀剂0.01％
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘红斐，屈冠伟，屈海，王棵旭，赵地顺，
申请(专利权)人：河北奥环胶粘制品有限公司，
类型：发明
国别省市：