一種低電阻改性廢棄pvc復合電極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學能源材料領域，特別是一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超級電容器分為雙電層超級電容器和贗電容器。雙電層超級電容器電極材料主要是碳材料，贗電容器電極材料主要包括金屬氧化物和導電聚合物。因為贗電容器的電極材料由于價格昂貴、循環性能差等原因并未大量在實際中運用。目前超級電容器主要以雙電層超級電容器為主。多孔碳材料具有比表面積大、結構穩定、使用壽命長、性價比高等優勢，是商業化超級電容器的主要電極材料。隨著PVC塑料在社會中的運用越來越多，隨之帶來的污染卻不容忽視，對環境、土壤帶來嚴重的危害。本發明針對這一情況將廢棄的PVC材料經過炭化、活化制備出活性炭，解決了大量廢棄PVC材料對環境、土壤的危害，對廢物進行二次利用，節約了自然資源。理論上，多孔碳材料的比電容量與其比表面積成正比，但是研宄表明，并不是比表面積越大電容值越高，還與多孔碳材料的孔徑大小、孔徑分布、表面結構和表面電荷狀態等因素有關。因此添加有機樹脂在高溫過程中能夠增加炭材料的孔隙，增大比表面積，摻雜具有導電作用的廢鋼粉末，機械加工性好，電阻低，降低了生產成本、生產工藝簡單，是一種性能高的超級電容器電極材料。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料及其制備方法。
[0004]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，由下列重量份的原料制成:脂肪酸聚乙二醇酯0.4-0.8、全氟磺酸樹脂1-2、碳納米管2-3、聚乙烯醇1-2、廢鋼粉末3_5、改性廢棄PVC基活性炭100-130、炭黑1-2、水性聚氨酯粘合劑1-2、2_甲基丙烯酸甲酯1_2、蒸餾水10-15 ;
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應
1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0005]本發明所述一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙烯醇、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2)將水性聚氨酯粘合劑和全氟磺酸樹脂混合加熱至熔融狀態，與步驟(I)的產物攪拌混合均勻，再加入2-甲基丙烯酸甲酯及其余剩余物質混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600° C溫度下退火處理2-4小時，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0006]本發明的優點是:本發明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導電性高的電極材料為基體，添加的有機樹脂能夠增加活性炭材料的孔隙，增大比表面積，摻雜的廢鋼粉末，機械加工性好，電阻低，導電性好，生產工藝簡單，生產成本降低，是一種性能高的超級電容器電極材料。
[0007]具體實施方案
下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0008]一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:脂肪酸聚乙二醇酯0.4、全氟磺酸樹脂2、碳納米管3、聚乙烯醇2、廢鋼粉末5、改性廢棄PVC基活性炭120、炭黑2、水性聚氨酯粘合劑2、2_甲基丙烯酸甲酯2、蒸餾水15 ;
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:陽起石粉5、硫酸鎂
3、鋁酸酯偶聯劑DL-4112、麥飯石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、廢棄PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高錳酸鉀30、碳酸鋯鉀3、環己酮130 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0009]本發明所述一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙烯醇、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2)將水性聚氨酯粘合劑和全氟磺酸樹脂混合加熱至熔融狀態，與步驟(I)的產物攪拌混合均勻，再加入2-甲基丙烯酸甲酯及其余剩余物質混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600° C溫度下退火處理2-4小時，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0010]以實施例中的電極材料和導電劑、粘結劑按照比例混合，加入少量的無水乙醇混合均勻，均勻涂抹在不銹鋼網集流體上真空干燥，以飽和甘汞電極為參比電極，聚四氟乙烯為隔膜，以6mol/l的KOH電解質水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內，在恒流(5mA)下進行循環測試，容量:1.69F，內阻:1.4 Ω.m，循環容量保持率(％):98.5。
【主權項】
1.一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:月旨肪酸聚乙二醇酯0.4-0.8、全氟磺酸樹脂1-2、碳納米管2-3、聚乙烯醇1-2、廢鋼粉末3-5、改性廢棄PVC基活性炭100-130、炭黑1-2、水性聚氨酯粘合劑1-2、2_甲基丙烯酸甲酯1_2、蒸餾水10-15 ； 所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
2.根據權利要求1所述一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙烯醇、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用； (2)將水性聚氨酯粘合劑和全氟磺酸樹脂混合加熱至熔融狀態，與步驟(I)的產物攪拌混合均勻，再加入2-甲基丙烯酸甲酯及其余剩余物質混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600° C溫度下退火處理2-4小時，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
【專利摘要】本發明公開了一種低電阻改性廢棄PVC復合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：脂肪酸聚乙二醇酯0.4-0.8、全氟磺酸樹脂1-2、碳納米管2-3、聚乙烯醇1-2、廢鋼粉末3-5、改性廢棄PVC基活性炭100-130、炭黑1-2、水性聚氨酯粘合劑1-2、2-甲基丙烯酸甲酯1-2、蒸餾水10-15；本發明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導電性高的電極材料為基體，添加的有機樹脂能夠增加活性炭材料的孔隙，增大比表面積，摻雜的廢鋼粉末，機械加工性好，電阻低，導電性好，生產工藝簡單，生產成本降低，是一種性能高的超級電容器電極材料。
【IPC分類】H01G11-34, H01G11-30, H01G11-24
【公開號】CN104867685
【申請號】CN201510154995
【發明人】林海, 李義, 丁輝
【申請人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月2日