專利名稱：腈氯綸電池纖維及其生產方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種腈氯綸纖維，尤其涉及一種可用于蓄電池極板中作為添加材料的腈氯綸電池纖維以及它的生產方法和應用。
背景技術：
在鉛酸蓄電池中應用最廣泛的電極極板是涂膏式極板，該極板是由鉛粉、硫酸、水、添加劑等物料混合攪拌成膏狀，涂在合金鑄成的板柵上而制成的。由于鉛膏本身之間結合力較小而容易脫落，因此，在鉛膏中通常還添加超短纖維以起到加固粘結作用，從而增加極板強度，防止極板上的活性物質脫落，延長蓄電池的使用壽命。目前，國內外在蓄電池極板中添加的纖維主要是聚酯纖維、聚丙烯纖維等，盡管這些纖維都具有一定的耐酸性，但長時間在酸性介質的條件下工作，其纖維本身耐久性差，出現疲勞老化現象，粘結強度逐漸下降，從而造成電極極板強度下降，當極板遇到沖擊或顛震時，活性物質就會脫落，縮短了蓄電池的使用壽命，通常其壽命僅為2年左右。
腈氯綸纖維又稱改性腈綸纖維，其化學結構是由丙烯腈單體與偏二氯乙烯單體共聚而成。腈氯綸纖維的化學穩定性好，具有優良的耐酸堿性、耐磨性和延伸性，不僅是一種高檔紡織材料，同時也是用于制作蓄電池極板的極佳添加材料。常規腈氯綸纖維是采用一步濕法紡絲技術生產的，其主要工藝過程是，由各化學原料單體共聚而成的聚合原液在紡絲機中噴絲后，經預牽伸、水洗、牽伸、一道上油、干燥、二道上油、卷曲、切斷、打包等工序制成成品纖維。為了滿足紡織加工的要求，常規腈氯綸纖維在生產過程中一般設置兩道上油和一道卷曲工序以改善纖維的手感和柔軟性，提高纖維的可紡性。上油工序可用以調整纖維的摩檫力和靜電效應，其中第一道油為柔軟劑，主要成份為山梨糖醇酐硬脂酸酯；第二道油為抗靜電劑，主要成份為烷基磷酸酯鹽，通過上油纖維就變得更加平滑、柔軟，具有較好的手感；卷曲工序可以增加纖維的抱合力，使之具備更好的可紡性和柔軟性。此外，干燥工序中的干燥溫度是根據上油的油劑種類來確定的，常規腈氯綸纖維干燥時干燥機各干燥區設定的溫度是1區120～130℃，2區140～145℃，3區140～145℃，4區130～140℃，5區130～140℃，6區110～125℃。用作紡織加工的纖維通常在切斷工序中被切成長度為28～120mm的中長纖維，但是，用于制作蓄電池極板添加材料的纖維在加工時必須切成長度6mm以下的超短纖維，而常規的紡織用腈氯綸纖維由于經過上油和卷曲工序，其本身過于柔軟，在切斷成超短纖維時纖維分散性差、纖維之間會發生相互結團變成毛球的現象，從而很難應用到蓄電池極板中。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服常規腈氯綸纖維過于柔軟，無法用作蓄電池極板添加材料的不足，提供一種腈氯綸電池纖維，其纖維內部滲有聚乙烯二甲基硅，因而具備良好的抗皺性、堅挺性和超短切斷性能，從而成為制作蓄電池極板的優良添加材料。
本發明同時所要解決的技術問題是改進現有常規腈氯綸纖維的生產工藝，提供一種制造上述腈氯綸電池纖維的新的生產方法，其通過改變上油油劑的種類、提高干燥溫度、省卻卷曲工序等途徑來改變纖維的性能，從而使所生產的腈氯綸電池纖維能更好地達到蓄電池極板的使用要求。
本發明所要解決的另一個技術問題是克服添加聚酯、聚丙烯等纖維的蓄電池極板壽命短、強度差的缺點，提供一種新型蓄電池極板，其以所述腈氯綸電池纖維切成的超短纖維為添加材料，從而具備強度高、耐沖擊和使用壽命長的優點。
為了解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是一種腈氯綸電池纖維，其內部滲有聚乙烯二甲基硅。
一種制造所述腈氯綸電池纖維的生產方法，包括有牽伸、上油、干燥和切斷工序，其特征在于牽伸后的纖維絲束只經一道上油處理即進行干燥，經干燥后的纖維絲束直接進入切斷工序；在上述上油工序中采用聚乙烯二甲基硅油劑對纖維絲束進行處理。
本發明所述的制造腈氯綸電池纖維的生產方法中，其干燥工序中干燥機各區域的溫度設置為1區135～140℃，2區145～150℃，3區160～170℃，4區160～170℃，5區150～155℃，6區130～140℃；所述上油工序的操作程序如下(1)將聚乙烯二甲基硅油劑抽到貯槽中，然后加入脫鹽水配制成聚乙烯二甲基硅含量為30％的乳液；(2)向貯槽內加入36％的乙酸溶液，調整油劑的pH值為4～6；(3)將配置好的油劑通過油泵送入上油槽，使纖維絲束通過上油槽中的油劑；(4)浸漬油劑后的纖維絲束進入干燥機干燥。
一種蓄電池極板，設置于蓄電池中，其內添加有用所述腈氯綸電池纖維切成的超短纖維，該超短纖維的長度為1～6mm。
與現有常規腈氯綸纖維相比較，本發明所述腈氯綸電池纖維的內部滲有聚乙烯二甲基硅，該化學油劑是一種具有高分子量、抗靜電的聚合物。在纖維干燥過程中，油劑中的一部分有機硅分子進入了纖維內部與纖維大分子形成交聯或自行進行交聯，限制了纖維大分子的運動，因而增加了纖維大分子或鏈段受外力作用變形后恢復到原來位置的能力；而另一部分有機硅分子則堅牢地附著在纖維表面，形成高分子彈性膜，因而纖維提高了彈性而變得挺括。因此，纖維在加入該種油劑后就會變得堅挺，提高了自身的抗皺性能，能很容易地被切斷成6mm以下的超短纖維，并且切成的超短纖維分散性好，具有無并絲、無纏繞、無結團、分散均勻等特點，從而成為制作蓄電池極板的優良添加材料。
本發明所述的制造腈氯綸電池纖維的生產方法與常規腈氯綸纖維的生產方法不同的是，改變了生產過程中上油工序及其油劑的種類，將原來兩道上油改為一道上油，用聚乙烯二甲基硅油劑代替原來的柔軟劑，同時提高干燥溫度以便聚乙烯二甲基硅更好地滲入纖維，此外纖維絲束在干燥后，不經卷曲直接切斷制成超短纖維成品。由于省略了用以提高纖維柔軟性和可紡性的處理工序，又使用了用以提高抗皺性、堅挺性和改善超短切斷性能的新型油劑，因此應用本發明所述方法生產的腈氯綸電池纖維能更好地達到蓄電池極板添加材料必須為超短纖維的使用要求。
由于本發明所述腈氯綸電池纖維的化學穩定性好，具有優良的耐酸堿性、耐磨性和延伸性，因此添加了由其切成的超短纖維的新型蓄電池極板與添加聚酯和聚丙烯等纖維的傳統蓄電池極板相比較，極板上的活性物質不易脫落，電極極板的強度更高，也更耐沖擊，壽命也更長。試驗結果表明，在添加腈氯綸電池纖維后，蓄電池的使用壽命可延長4～5年，蓄電池壽命的延長不僅為用戶降低了使用成本，同時也減少了廢棄蓄電池對環境的污染。
圖1是本發明所述腈氯綸電池纖維的生產流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明。
請參閱圖1本發明所述腈氯綸電池纖維的生產流程圖。由丙烯腈單體、偏二氯乙烯單體和其它化學添加劑共聚而成的常規腈氯綸聚合原液被輸送至紡絲工序，從噴絲板出來的初生纖維絲束通過預牽伸、水洗和牽伸工序，增加了纖維拉伸強度，再進入上油工序。油劑配制和上油工序的工藝操作程序如下(1)將桶裝聚乙烯二甲基硅油劑乳液(含量40％)抽至油劑貯槽內，然后加入脫鹽水配制成聚乙烯二甲基硅含量為30％的乳液；(2)啟動攪拌器運轉30分鐘，同時向槽內加入36％的乙酸溶液5000毫升，將油劑的pH值調整至4～6；(3)啟動油劑泵，將配置好的油劑輸送到纖維上油槽，并控制濃度在6％，輸送量為48升/小時，然后讓纖維絲束通過上油槽中的油劑；(4)浸漬油劑后的纖維絲束進入干燥機干燥。
由于聚乙烯二甲基硅油劑的特性，干燥工序中纖維的干燥溫度須重新設置，使其高于常規腈氯綸纖維的干燥溫度，以便聚乙烯二甲基硅在高溫狀態下能充分滲入纖維。干燥機各區域的溫度設置為1區135～140℃，2區145～150℃，3區160～170℃，4區160～170℃，5區150～155℃，6區130～140℃。纖維絲束在干燥后不再進行卷曲，直接進入切斷機，切斷成1～6mm的超短纖維成品。除上述工序之外的其它各生產工序，其溫度、流量、速度等工藝參數仍按常規腈氯綸纖維生產進行設置和操作。
采用不同工藝參數的三個實施例如下實施例1-在同樣的上述工藝操作流程中，上油工序油劑配制中溶液pH值調整至4；干燥工序干燥機各區域的溫度設置為1區135℃，2區148℃，3區170℃，4區170℃，5區152℃，6區130℃。
實施例2-在同樣的上述工藝操作流程中，上油工序油劑配制中溶液pH值調整至5；干燥工序干燥機各區域的溫度設置為1區138℃，2區150℃，3區160℃，4區160℃，5區155℃，6區135℃。
實施例3-在同樣的上述工藝操作流程中，上油工序油劑配制中溶液pH值調整至6；干燥工序干燥機各區域的溫度設置為1區140℃，2區145℃，3區165℃，4區165℃，5區150℃，6區140℃。
所述生產方法的各實施例中，其它生產工序的工藝參數仍與常規腈氯綸纖維生產相同，其工藝指標如下紡絲計量泵轉速(rpm)45紡絲浴溫度(℃) 10～15紡絲浴濃度(％) 50～55紡絲浴流量(l/h)4500收集輥速度(m/min) 7.9預牽伸速度(m/min) 37.5預牽伸溫度(℃) 90～97預牽伸流量(l/h)1500水洗速度(m/min)37.5水洗流量(l/h) 2000牽伸速度(m/min)51牽伸溫度(℃) 90-98牽伸流量(l/h) 1000
油劑濃度(％)6干燥機速度(m/min) 35按照上述生產方法制造的本發明所述的腈氯綸電池纖維，其內部滲有聚乙烯二甲基硅，因此提高了自身的抗皺性，纖維束會變得很堅挺，能容易地被切斷成6mm以下的超短纖維，并且切成的超短纖維分散性好，無并絲纏繞、結團成球等現象發生，從而完全滿足制作蓄電池極板的需要。
由于不僅具備常規腈氯綸纖維的優良的耐酸堿性、耐磨性和延伸性，而且還通過改進生產方法提高了抗皺性、堅挺性和改善了超短切斷性能，本發明所述的腈氯綸電池纖維可以應用于制作蓄電池電極極板，成為優良的鉛膏添加材料。其具體做法是先將所述腈氯綸電池纖維的絲束切斷成超短纖維，該超短纖維的長度根據極板的性能要求在1～6mm范圍中確定，然后與鉛粉等物料混合攪拌成鉛膏，再涂在合金板柵上制成新型蓄電池極板。以本發明所述的腈氯綸電池纖維作為添加材料不僅對極板起到加固粘結作用，而且提高了極板的耐腐蝕能力，延長了極板的壽命。本發明所述的以所述腈氯綸電池纖維為添加材料的蓄電池極板與添加聚酯和聚丙烯等纖維的傳統蓄電池極板相比較，極板上的活性物質不易脫落，具有強度高、耐沖擊和使用壽命長的優點，因此，用本發明所述蓄電池極板制成的蓄電池比傳統蓄電池的壽命可延長4～5年。在當今的市場發展中，由于競爭日益激烈，因此降低產品成本、提高產品質量已成為企業工作的重中之重，采用本發明所述技術制造的蓄電池使用壽命的延長不僅為用戶降低了使用成本，同時也減少了廢棄蓄電池對環境的污染。
權利要求
1.一種腈氯綸電池纖維，其特征在于纖維內部滲有聚乙烯二甲基硅。
2.一種制造權利要求1所述的腈氯綸電池纖維的生產方法，包括有牽伸、上油、干燥和切斷工序，其特征在于牽伸后的纖維絲束只經一道上油處理即進行干燥，經干燥后的纖維絲束直接進入切斷工序；在上述上油工序中采用聚乙烯二甲基硅油劑對纖維絲束進行處理。
3.根據權利要求2所述的制造腈氯綸電池纖維的生產方法，其特征在于所述干燥工序中干燥機各區域的溫度設置為1區135～140℃，2區145～150℃，3區160～170℃，4區160～170℃，5區150～155℃，6區130～140℃。
4.根據權利要求2或3所述的制造腈氯綸電池纖維的生產方法，其特征在于所述上油工序的操作程序如下(1)將聚乙烯二甲基硅油劑抽到貯槽中，然后加入脫鹽水配制成聚乙烯二甲基硅含量為30％的乳液；(2)向貯槽內加入36％的乙酸溶液，調整油劑的pH值為4～6；(3)將配置好的油劑通過油泵送入上油槽，使纖維絲束通過上油槽中的油劑；(4)浸漬油劑后的纖維絲束進入干燥機干燥。
5.一種以權利要求1所述的腈氯綸電池纖維為添加材料的蓄電池極板，設置于蓄電池中，其特征在于所述蓄電池極板內添加有用所述腈氯綸電池纖維切成的超短纖維。
6.根據權利要求5所述的蓄電池極板，其特征在于所述超短纖維的長度為1～6mm。
全文摘要
本發明公開了一種內部滲有聚乙烯二甲基硅的腈氯綸電池纖維及其生產方法，在該方法中通過牽伸后的纖維絲束只經一道上油工序，采用聚乙烯二甲基硅油劑對纖維絲束進行處理后即進行干燥，隨后纖維絲束直接進入切斷工序；本發明還公開了一種新型蓄電池極板，其內部添加有用上述腈氯綸電池纖維切成的超短纖維。本發明所述腈氯綸電池纖維的生產方法通過改進傳統的工藝流程，使所生產的腈氯綸電池纖維內部滲入聚乙烯二甲基硅，提高了抗皺性、分散性、堅挺性和改善了超短切斷性能，達到了蓄電池極板的使用要求。本發明所述蓄電池極板以上述腈氯綸電池纖維切成的超短纖維為添加材料，從而具有強度高、耐沖擊和使用壽命長的優點，可應用于各類鉛酸蓄電池中。
文檔編號H01M4/14GK101029423SQ20071003794
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月9日 優先權日2007年3月9日
發明者胡杰, 喬振芝, 王亞輝, 費繼偉, 張宏巖 申請人:撫順惠撫阻燃纖維有限公司