[发明专利]一种淀粉接枝共聚物缓蚀剂及其在锌锰电池浆层纸中的应用

说明书

本发明公开了一种淀粉接枝共聚物缓蚀剂，由淀粉与乙烯基单体在引发剂作用下进行接枝共聚反应制备得到。其用于配制锌锰电池浆层纸浆料，占浆料总质量的0.001%‑5%，浆料其它组分质量含量分别为聚乙烯醇（PVA）1%‑10%，聚丙烯酰胺（PAM）10%‑50%，黄原胶5%‑11%，变性淀粉1%‑15%，其余为去离子水。本发明淀粉接枝共聚物缓蚀剂中的乙烯基单体具有成本低、聚合性好、水溶性好的特点，与淀粉进行接枝共聚反应得到的缓蚀剂，同时具有淀粉和高分子的双重特性，可有效抑制锌电极的腐蚀。用于配制浆层纸浆料，制备工艺简单，所制浆层纸用于锌锰电池中可制得绿色无汞电池，在有效抑制锌电极腐蚀的同时，提高了电池的放电和贮存时间，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属缓蚀剂，尤其涉及一种用于锌锰电池浆层纸中抑制锌电极腐蚀的淀粉接枝共聚物缓蚀剂，属于金属腐蚀与防护技术领域。

背景技术

锌锰电池具有原料价廉易得、生产工艺简单、携带方便、适用于间歇式放电场合等优点，成为人们日常生活中必不可少的化学电源之一。金属锌在锌锰电池中既作负极又兼具壳体的作用，其在长期贮存过程中会发生自放电，导致析氢反应发生，致使电池穿孔漏液、溶胀，严重时甚至发生爆炸。为解决这一问题，过去一直采用汞齐化法来使锌电极的表面性质更为均匀，提高析氢过电位，减缓锌的腐蚀。但由于汞极易挥发，有剧毒，在生产过程中必须做好严格的防范措施，否则汞的泄露对人体和环境均造成严重危害。对于废旧电池同样需要考虑回收和妥善处理等问题。

浆层纸是用于锌锰干电池，即碳性电池或一次性电池的隔膜。在基纸上涂布浆料，经烘干后成为干膜，组装入电池，起到隔离电池正负极、吸附电解液、缓蚀锌筒的作用。浆层纸的质量影响电池的性能和寿命，而质量控制的关键点在于浆料的组成。目前工业化生产的锌锰电池或浆层纸大多都含铟、铋等金属。铟为贵金属，成本较高；含铋类的缓蚀剂的作用范围较窄，导电性差，具有放射性，制备过程易产生沉淀，影响生产效率，并且其作为重金属进行排放，影响环境。因此，开发价廉绿色环保型缓蚀剂代替具有严重污染的汞、贵金属铟和重金属铋用于锌锰电池浆层纸中，解决锌锰电池中的汞和重金属污染问题成为业界共同关心的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的环境友好型淀粉接枝共聚物缓蚀剂，其用于锌锰电池浆层纸的生产中，可有效降低锌电极的自腐蚀效率，延长锌锰电池放分和贮存时间。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种淀粉接枝共聚物缓蚀剂，由淀粉和乙烯基单体在过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原引发体系下接枝共聚而成，所述乙烯基单体具有良好的水溶性，聚合性较好，与淀粉进行接枝共聚反应后，同时具有天然淀粉和合成高分子的双重特性，有助于改善浆料的粘附性，用于锌锰电池浆层纸的涂布，可显著提高浆层纸的导电性，有效抑制锌电极的腐蚀，是一种绿色环保的环境友好型缓蚀剂。

所述淀粉接枝共聚物缓蚀剂简称为St-g-PX，其中，St为淀粉的简称，X为乙烯基单体的简称，g为接枝(graft)的简写，P为聚合(polymerization)的简写。

所用乙烯基单体可以是两种，丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，结构式如下：

淀粉选用玉米淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉中的一种。

所用乙烯基单体具有较好的聚合性，与淀粉进行接枝共聚反应，接枝共聚物具有天然淀粉和高分子聚合物的双重特性，有更好的稳定性、适应性、可降解性。

本发明所述的淀粉接枝共聚物缓蚀剂的制备方法简单：首先将淀粉进行糊化，在氮气环境中，在引发剂条件下，与乙烯基单体进行接枝共聚反应，加入乙醇沉淀得到淀粉接枝共聚物粗产品，经过滤、真空干燥后，用甲醇-冰醋酸进行索氏提取去除杂质，经过滤、真空干燥后，得到淀粉接枝共聚物精产品St-g-PX。