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本课题研究了丙烯酸接枝法和磺化法两种不同的方法,并以磺化法为主,改善聚烯烃非织造布的亲水性,制备满足高性能镍氢电池使用要求的电池隔膜。
分析了几种纤维的综合性能,确定聚烯烃纤维为镍氢电池隔膜的最佳纤维原料。分析了几种常用的隔膜制备工艺及特点,根据目前国内具备的条件,确定面粘合热轧法为较佳的工艺方法。研究了面粘合热轧非织造布的制备工艺,并确定制备聚丙烯非织造布和含低密度聚乙烯的ES纤维非织造布的最佳工艺参数。
研究了聚丙烯熔喷基布和聚丙烯面粘合热轧基布的接枝工艺。接枝后熔喷隔膜和热轧隔膜的吸液速率、保液率和离子交换率都基本满足要求,但是熔喷隔膜的强度和透气率较低,而热轧隔膜的强度和透气率基本满足要求,所以认为聚丙烯面粘合法热轧非织造布更适用于制各丙烯酸枝法镍氢电池隔膜,具有研究前景。
研究了普通ES纤维热风非织造布基布的直接磺化处理和紫外光预辐射磺化处理。结果表明,两种处理方法对改善基布的亲水性有一定的作用,但是制备的隔膜仍然不能满足镍氢电池的使用要求。
研究了含低密度聚乙烯的ES纤维基布的直接磺化处理和等离子体预处理磺化处理。直接磺化处理中,研究了几种不同生产工艺的基布磺化效果的优劣,确定面粘合热轧法为最佳的基布工艺;研究了基布的热轧工艺条件对磺化反应的影响和最佳的磺化条件;制备的隔膜的最佳性能为:吸液速率126mm/30min,离子交换率0.18meq/g,透气量670L/(m2·s)。等离子体处理对磺化反应有影响,处理后隔膜的吸液速率达到111mm/30min,保液率最高达到897.5%,但是隔膜的强度有损失。
对磺化法隔膜做XPS测试,测试结果证明隔膜上确实接枝上磺酸基团。对磺化法隔膜做性能测试和电池测试,结果表明,本课题制备的磺化法隔膜完全满足镍氢电池的使用要求,与国外同类产品相比具有很大的成本优势。