堿性電池導電涂料的配方設計

1、第 24卷第 1期 河 北 工 業(yè) 科 技 Vol. 24,No. 1 2007年 1月 Hebei Journal of Industrial Science and Technology J an. 2007 文章編號 :100821534(2007 0120027203堿性電池導電涂料的配方設計李景印 , 李子成(河北科技大學理學院 , 河北石家莊 050018摘 要 :,重要 。 導電材料使用的是石墨和炭黑的混合體 , m (配比是 100 24(質(zhì)量比 , , 耐堿性最 好 ,關(guān)鍵詞 :;中圖分類號 :TQ637 文獻標識碼 :AFormulation design of alkal

2、ine batteries conductive coatings L I Jing 2yin ,L I Zi 2cheng(College of Sciences , Hebei University of Science and Technology ,Shijiazhuang Hebei 050018,China Abstract :This paper studied the raw material selection and formulation design of the alkaline batteries conductive antisepsis coatings. Th

3、e selection and dosage of resin is important. Conductive material were made up of black lead and carbon black. m (black lead m (carbon black =3 2. The proportion of the mixture and resin was 100 24. The mixture would have the best conductivity and alkali tolerance when it was grinded four times usin

4、g the three 2roller grinder and the fineness was 10m. The mixture meets the basic demand of the alkaline batteries.K ey w ords :conductive coatings ;resin ;alkaline batteries 經(jīng)過多年的發(fā)展 , 導電涂料的應用已深入到各 個工業(yè)領域 , 堿性鋅錳電池金屬外殼內(nèi)壁的導電涂 料用量也越來越大 , 對導電涂層的防腐性也提出了 更高的要求 :要能長期耐受強堿 , 以使導電材料和成 膜物質(zhì)能夠在苛刻的條件下長久使用 。導電涂料是將金

5、屬粉末 、 炭黑 、 石墨 、 金屬氧化 物等導電材料均勻分散于有機或無機成膜基料中 , 形成復合體 。 導電涂料干燥固化之前 , 在樹脂和溶 劑中的導電填料不相互接觸 , 處于絕緣狀態(tài) 。成膜 時 , 隨著溶劑的揮發(fā)和樹脂的固化收縮 , 涂層不斷干 燥變硬 , 達到一定程度后 , 導電涂料粒子相互接觸 , 形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) , 為導電電子提供了通道 , 使涂層導電。收稿日期 :2006202222; 修回日期 :2006206216責任編輯 :張士瑩作者簡介 :李景印 (19572 , 男 , 河北隆堯人 , 教授 , 主要從事分析 化學方面的研究 。 目前 , 填充型導電涂料仍是導電涂料的主體

6、 , 其成膜 物質(zhì)是要討論的重要課題 15。筆者著重研究了幾 種樹脂制備導電涂料的生產(chǎn)工藝 , 考察了所制備的 導電涂料的電性能和耐腐性能 。1 實驗部分1. 1 實驗材料高氯化聚乙烯樹脂 (HCPE , 青島天寶化工廠提 供 ; 氯醚樹脂 (M P , 江陰匯通精細化工有限公司提 供 ; 氯磺化聚乙烯樹脂 (CFM , 成都聯(lián)吉化工有限 公司提供 ; 聚氨酯樹脂 (TPU , 廈門康迪隆貿(mào)易有 限公司提供 ; 環(huán)氧瀝青 (自配 ; 氟烯烴 2乙烯基醚共 聚物 (FEV E , 上海衡峰氟碳材料有限公司提供 ; 導 電石墨 (萊西市振興石墨有限公司提供 ; 導電炭黑 (V 22型 , 中橡集團

7、炭黑工業(yè)研究設計院 (原化工部 炭黑工業(yè)研究所提供 ; 二甲苯 (石家莊市焦化廠提 供 ; 丁酮 (工業(yè)級 ; 英國海名斯顏料分散劑 UO 2SPERSEFA 2196。 1. 2 實驗設備攪拌機 , 三輥研磨機 (撫寧機械廠提供 ; 刮板細 度計 , 涂 24黏度計 (天津材料試驗機廠提供 ; 噴槍 。 1. 3 制備工藝制備工藝簡圖見圖 1 。Fig. 1technics將導電石墨 、 導電炭黑和一定量的潤濕分散劑 、二甲苯混合后放入高速 (1000r/min 攪拌機中混 合 2h , 停機 。將樹脂與定量的二甲苯在反應釜中 混合均勻 , 使樹脂充分溶解 。取一定量的樹脂混合 物 , 與混

8、合好的導電材料混合研磨 ,23h 后加入 另一部分樹脂溶液 , 攪拌均勻并調(diào)整黏度 , 即得到導 電涂料 。2 結(jié)果與討論2. 1 導電石墨與導電炭黑的最佳配比在填料型導電涂料中沒有單一使用導電石墨或 導電炭黑的 , 兩者配合使用導電效果更好 。筆者經(jīng) 過反復實驗 , 找到了最佳配比 。在導電石墨中加入 二甲苯和少量分散劑 , 潤濕 24h 后 , 加入溶解好的樹脂液 , 經(jīng)三輥研磨機研磨 4遍 , 細度小于 10m ; 在另一容器中 , 加入導電炭黑溶劑 、 助劑及溶解好的 樹脂液 , 研磨細度小于 10m , 2個混合體按表 1中表 1 石墨與炭黑的質(zhì)量比Tab. 1 Ratio of b

9、lack lead and carbon black 序號m (石墨 m (炭黑 電阻 (40mm /14 4032036028 30150180310 2090118420 206071530 204152640 106080750 8 170232860 4270410所示數(shù)據(jù)混合攪拌 , 噴涂在塑料片上 (干燥后厚度為40m , 測得在 m (石墨 m (炭黑 為 3 2時導電 性能最好 。實驗表明 , 單獨使用導電炭黑作為導電材料 , 很 難操作 , 它吸油量大 , 黏度高 , 加工困難 , 而加入石墨 則可以彌補炭黑的上述不足 , 并且大大降低了涂料 的電阻值 。2. 2 成膜物 (

10、樹脂 的選擇即使采用相同品種、 相同質(zhì)量的導電材料 , 采用不 同的樹脂 , 選 ( 的附著力、 耐堿 氯 氯醚 2聚氨酯樹脂、 過氯乙烯樹 氟烯烴 2乙烯基醚共聚物 (FEVE 。2. 3 耐腐蝕性能的比較將高氯化聚乙烯 、 氯醚樹脂 、 氯磺化聚乙烯 、 氯 醚 2聚氨酯樹脂 、 過氯乙烯樹脂 、 環(huán)氧瀝青 、 氟烯烴 2乙烯基醚共聚物 7種樹脂分別溶解在二甲苯和丁酮 溶劑中 , 配成 w (樹脂 為 30%的溶液 。 10h 之后 , 將 7塊 50mm 170mm 鍍鋅鐵片分別浸入 7種樹 脂液中 。 取出涼干 24h 后 , 放入 40%(質(zhì)量分數(shù) 氫 氧化鉀溶液中 , 經(jīng)過 15d

11、 (50的浸泡 , 測定樹脂 的耐堿性 , 見表 2。表 2 樹脂耐堿性Tab. 2 Alkali tolerance of resins樹脂名稱耐 堿 時 間1h 24h3d10d15d高氯化聚乙烯 無 無 起泡 全部脫落 氯醚樹脂 無 無 小部分脫落 大部分脫落 氯磺化聚乙烯 無 無 小部分脫落 全部脫落 氯醚 2聚氨酯樹脂 無 無 無 無 無 過氯乙烯樹脂 無 無 部分脫落 全部脫落 環(huán)氧瀝青無 無 部分脫落 全部脫落FEV E無 無無小部分脫落 小部分脫落由表 2可以看出 , 有 2種樹脂經(jīng)得住強堿的浸 泡 , 一種是氯醚 2聚氨酯樹脂 , 另一種是氟烯烴 2乙烯基醚共聚物 (FEV

12、E 。 2. 4 涂料性能用 m (石墨 m (炭黑 為 3 2的混合物作為 導電載體 , 分別加 2組樹脂 (氯醚 2聚氨酯樹脂 、 氟烯 烴 2乙烯基醚共聚物 制成相應的涂料 , 黏度測試用時 (涂 24杯 , 溫度 25為 100s , 細度小于 10m , 噴涂在鍍鋅鐵片上 , 自然干燥 36h 后 , 測定涂料性 能 , 見表 3。82河 北 工 業(yè) 科 技 第 24卷 表 3 2組樹脂制成涂料性能對照表Tab. 3 Properties of coatings prepared by two resins 檢驗項目 氯醚 2聚氨酯樹脂 氟烯烴 2乙烯基醚共聚物 刮板細度 /m 10

13、10干膜厚度 /m 4036附著力 (劃格 /級 02柔韌性 /mm 12由表 3可以看出 , 氯醚 2聚氨酯樹脂的附著力 (附著力 0級為最好 ,5級為最差 優(yōu)于氟烯烴 2乙烯 基醚共聚物 , 具有良好的物理機械性能 , 質(zhì)密度好于 氟烯烴 2乙烯基醚共聚物樹酯 。這主要是由于氯醚 2 ,出的氯醚 2。 2. 5 耐堿導電涂料的配制固定導電材料的用量 , 改變復合樹脂的用量 , 分 別測定其附著力 、 耐堿性和電阻值 , 見表 4。表 4 導電涂料質(zhì)量比與涂料性能的關(guān)系 Tab. 4 Relationship of formulations and properties of conduct

14、ive coating序號 m (導電材料 m (復合樹脂 附著力 /級耐堿腐蝕時間 /d電阻 /1100 105112 2100 165440 3100 2021415112 6100 32015287 由表 4可以看出 , 隨著復合樹脂用量的增加 , 涂 料 體 系 電 阻 值 增 大 , 附 著 力 也 變 好 ; 當 m (導電材料 m (復合樹脂 為 100 24時 , 涂料的 附著力 、 耐堿性和導電性達到最佳值 。此涂料涂敷 于堿性電池的鋼殼內(nèi)壁 , 具有良好的成膜性 、 優(yōu)異的 附著力 、 良好的潤滑性和導電性 , 裝環(huán)時也不宜損壞 碳環(huán) , 干燥后的薄膜具有長期耐堿腐蝕性 ,

15、 可以提高 電池的儲藏期限 。3 結(jié) 論1, 。 2, 具有良好的防腐性 , 是制造防腐導電涂料優(yōu)良的成膜物質(zhì) 。2 導電材料中 , 當 m (石墨 m (炭黑 為 3 2時 , 導電率最高 , 黏度最小 ; 當 m (導電材料 m (復 合樹脂 為 100 24時 , 完全能滿足堿性電池防腐涂 料的要求 。參考文獻 :1 林 靜 , 劉麗敏 , 李長江 . 炭黑 2醇酸樹脂系導電涂料的導電性 能 J.北京化工大學學報 ,1997, (3 :85287.2 徐艷蓮 , 林金火 , 胡炳環(huán) . 炭黑漆酚醛樹脂導電涂料的研究 J.中國生漆 ,2002, (2 :124.3 張柏生 . 關(guān)于導電涂料

16、導電性能的討論 J.涂料工業(yè) ,1996, (1 :31237.4 王春芳 , 劉會茹 , 徐智策 , 等 . 鋅錳電池中緩蝕劑的研究 J.河 北工業(yè)科技 ,2002,19(5 :67270.5 徐雪霞 , 閻殿然 , 何繼寧 . Al 2O 3梯度陶瓷涂層高溫抗氧化性能 的研究 J.河北科技大學學報 ,2002,23(1 :19223.(上接第 26頁 觸面積大 , 材料受到?jīng)_擊時 , 會產(chǎn)生較多的微裂紋和 塑性變形 , 從而吸收沖擊能 , 使沖擊韌性提高 。3 結(jié) 論1 采用普通的乳液聚合技術(shù) , 將聚合物大分子 引入了蒙脫土層間 , 使蒙脫土的層間距由原來的1. 532nm 擴大為 3.

17、 398nm 。2 乳液法制備的有機蒙脫土可以改善 PVC 的 力學性能 , 當有機蒙脫土用量為 3%(質(zhì)量分數(shù) 時 性能最佳 。此時與未加有機蒙脫土的 PVC 相比 , PVC/OMM T 復合材料拉伸強度提高了 17%, 沖擊 強度提高了 489. 2%。 參考文獻 :1 KOJ IMA Y , USU KI A , KAWASUMI M , et al. One pot syn t hesis of Nylon 6clay hybridJ.J of Polym Sci (A :Polym Chem , 1993,31:175521758.2 SHI H , LAN T , PINNAVA IA T J. Interfacial effect s on t he reinforcement properties of polymer 2organclay nano 2composites J.Chem Mater , 1996, (8 :158421587.3 FU