[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電炭膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110456881.4
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102527257A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王同華;宋成文;王榮春;李琳;李建新;邱介山
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅

1.一種導(dǎo)電炭膜的制備方法，包括研磨、混合捏合、陳化或練泥后陳化、加壓成型、干燥、炭化的步驟；其特征在于：

①原膜的成型：

A冷成型制備管狀膜

a物料的球磨混合：按質(zhì)量百分比，將55-91％％含碳物質(zhì)、5-20％粘結(jié)劑、3-15％造孔劑和1-10％導(dǎo)電劑放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎與混合15-24h，得混合物料I，混合物料I的平均粒徑在20μm以下；其中所述的含碳物質(zhì)平均粒徑為200-500μm；

b混合物料的混練：將質(zhì)量百分濃度為3-15％添加劑的水溶液與混合物料I在混料器中進(jìn)行預(yù)混合2-5h，再放置12-24h后，經(jīng)真空練泥機(jī)混合練泥擠壓制成棒料；真空練泥機(jī)的真空度為50-100kPa，棒料的擠出速度為0.1-0.6m/min；其中，所述的添加劑的水溶液為混合物料I質(zhì)量的30-70％；所述的添加劑按質(zhì)量百分比，將5-20％潤濕劑、20-40％分散劑、40-80％增塑劑混合制得；

c陳化：將經(jīng)練泥機(jī)煉制好的棒料封存陳化24-48h；

d成型：將陳化后的棒料放入成型機(jī)中，擠壓出管狀原膜，成型機(jī)擠出壓力為1-10MPa；

B熱成型制備管狀膜

a物料的球磨混合：按質(zhì)量百分比，將75-96％含碳物質(zhì)、3-15％造孔劑和1-10％導(dǎo)電劑放入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎與混合15-24h，得混合物料II，混合物料II的平均粒徑在20μm以下；其中，所述的含碳物質(zhì)平均粒徑為200-500μm；

b混練成型：將粘結(jié)劑、混合物料II加入到熱成型混捏機(jī)中，在100-200℃溫度下進(jìn)行混合練泥1-2h，然后送入成型機(jī)中進(jìn)行成型制備出管狀原膜，成型機(jī)的溫度為150-200℃，擠出壓力為1-5MPa；粘結(jié)劑的加入量為混合物料II質(zhì)量的30-60％；

C冷成型制備平板膜

a物料的球磨混合：方法同冷成型制備管狀膜a的工藝過程，得到混合物料III；

b混合物料的陳化：將質(zhì)量百分濃度為3-15％添加劑的水溶液與混合物料III在混料器中進(jìn)行均勻混合2-5h，然后放置一個密閉容器中陳化20-48h；其中，所述的添加劑的水溶液為混合物料III質(zhì)量的15-30％；所述的添加劑按質(zhì)量百分比，將5-20％潤濕劑、20-40％分散劑、40-80％增塑劑混合制得；

c成型：將陳化好的混合物料均勻放入模具中，在液壓機(jī)中加壓壓制成為平板狀原膜，液壓機(jī)所施加的壓力為40-100MPa；

②原膜的干燥：對所制備的管狀或平板狀原膜采用熱風(fēng)干燥的方式進(jìn)行干燥，去除水份和溶劑；熱風(fēng)干燥風(fēng)速為1-10m³/h，干燥溫度40-100℃，干燥時間6-24h；

③原膜的炭化：將干燥后的原膜放入炭化爐中，在惰性氣體保護(hù)下，進(jìn)行炭化制備出高導(dǎo)電性炭膜；炭化工藝條件為：升溫速率為3-10℃/min，炭化溫度為600-1000℃，恒溫時間為30-120min，惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤猓d氣流率為5-20m³/h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種導(dǎo)電炭膜的制備方法，其特征在于所述的含碳物質(zhì)為煙煤粉、活性炭、植物基炭、樹脂基炭、中間相炭微球、石油焦或酚醛樹脂中的一種；所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、ABS、苯并噁嗪樹脂、煤焦油、餾塔釜底聚合副產(chǎn)物中的一種；所述的造孔劑為聚乙烯醇縮丁醛、聚苯乙烯、聚氨酯中的一種；所述的導(dǎo)電劑為Cu粉、Fe粉、Ni粉、SiC粉、導(dǎo)電石墨粉、導(dǎo)電炭黑粉、碳納米管、碳纖維或石墨烯中的一種或多種混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高性能導(dǎo)電炭膜的制備方法，其特征在于所述的潤濕劑為十二烷基苯磺酸鈉、乙二醇、丙二醇、甘油、二甲基亞砜、吐溫-80中的一種；所述的分散劑為多聚磷酸鈉、聚丙烯酰胺、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉中的一種；所述的增塑劑為己二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧油酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯、油酸中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高性能導(dǎo)電炭膜的制備方法，其特征在于所述的餾塔釜底聚合副產(chǎn)物為釜底樹脂醇、釜底瀝青、釜底聚合物中的一種。