[发明专利]一种复合玻璃微纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其涉及一种用于AGM隔板的复合玻璃微纤维的制备方法。

背景技术

隔板是蓄电池生产中一个重要部件，它的优劣直接影响蓄电池的放电容量和充放循环使用寿命。AGM隔板，即吸附式微纤维玻璃棉毡型隔板（absorbed glass mat separator），通常是由直径为0.5～3μm的玻璃微纤维通过类似造纸的湿法成型工艺而制得的质地均匀的薄片状柔性材料。AGM隔板与阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA电池）密切联系，有阀控式密封铅酸蓄电池“第三极”之称谓。AGM隔板由玻璃微纤维制成，兼具玻璃和纤维的特性，现有的AGM隔板用玻璃微纤维存在着机械强度不够高，使用过程中耐老化性差、易断裂的缺点，多次更换会影响VRLA电池的工作效率，目前玻璃微纤维多采用坩埚拉丝法，先把玻璃原料高温熔制成玻璃球，然后将玻璃球二次熔化，高速拉丝制成玻璃纤维原丝。但是这种工艺有能耗高、成型工艺不稳定、劳动生产率低等种种弊端，基本被大型玻纤生产厂家淘汰。因此，探索一种能耗低、性能优异的复合玻璃微纤维是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了克服传统玻璃微纤维生产工艺能耗高、玻璃微纤维机械强度差的问题，提供了一种能耗低、高抗张强度的复合玻璃微纤维的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合玻璃微纤维的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量份配比将叶蜡石、纳米氮化铝、蒙脱土、弹性纤维和熔融石英砂加入到窑炉中熔制，得到玻璃溶液；

（2）将上述玻璃溶液排除气泡后，运送至多孔漏板，高速拉丝制得复合玻璃微纤维成品。

本发明采用池窑拉丝法制备复合玻璃微纤维，工艺工序简单、节能降耗、成型稳定、高效高产，便于大规模全自动化生产。蒙脱土，主要成分蒙脱石，是由两层Si-O四面体和一层Al-O八面体，组成的层状硅酸盐晶体，具有独特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性，具有很强的吸附能力，良好的分散性能，可以提高复合玻璃微纤维的抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能。此外，蒙脱土具有助熔作用，能够降低体系熔制的温度，节能降耗。熔融石英砂是通过电熔方法生产而成的无定形二氧化硅（电熔温度达到1800-2000℃），体系中直接采用熔融石英砂可以降低生产过程中的能耗。

作为优选，步骤（1）中，熔制温度为800~1000℃。

作为优选，步骤（2）中，所述多孔漏板的数目不少于一个。

本发明中高速拉丝时，窑炉可以通过多条通路连接上百个多孔漏板同时生产。这种工艺高效高产，便于大规模全自动化生产。

作为优选，步骤（1）中， 所述重量份配比为：叶蜡石10~25份，纳米氮化铝20~30份，蒙脱土25~30份，弹性纤维5~10份和熔融石英砂25~35份。

在复合玻璃微纤维的配方体系中引入弹性纤维材料，这种特殊纤维是一种很好的聚合物，在酸和热的环境条件下其形状和结构不会改变，采用该弹性纤维增强的复合玻璃微纤维制得的AGM隔板在干、湿态下的耐穿刺强度大，抗张强度高，回弹性好。

作为优选，所述弹性纤维选自高弹性聚乙稀纤维，蜘蛛丝，聚氨酯纤维和蚕丝中的一种或几种。

高弹性聚乙稀纤维，简称为高弹性或者高模量聚乙烯纤维，是分子量在100～500万的聚乙烯所纺出的纤维，为目前世界上比强度和比模量最高的纤维，属于亲水耐酸合成纤维，耐强酸腐蚀。蜘蛛丝是自然界最强韧的纤维，其断裂强度1.3GPa，伸长率40%，被誉为“生物钢”，本发明采用由生物质材料蜘蛛丝和蚕丝作为弹性纤维，大大减少了化学试剂的使用，合成过程更为绿色环保。本发明在复合玻璃微纤维的配方体系中加入高弹性聚乙稀纤维、蜘蛛丝、聚氨酯纤维或蚕丝，采用本发明复合玻璃微纤维制得的AGM隔板的抗张强度和弹性得到大大的提高，可以提高电池的生产效率，降低电池装配过程的废品率，提高电池性能，延长使用寿命。

因此，本发明具有如下有益效果：工艺工序简单、节能降耗、成型稳定、高效高产，便于大规模全自动化生产，制得的复合玻璃微纤维具有较高的抗张强度和弹性，采用本发明复合玻璃微纤维制得的AGM隔板，可以提高电池的生产效率，降低电池装配过程的废品率，提高电池性能，延长使用寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。