【研究】聚烯烃双组分纤维分散性能的研究

聚烯烃双组份纤维（ES）具有PE和PP纤维性能，其主要用于镍氢电池隔膜纸生产中，因聚烯烃类化学纤维具有耐强碱腐蚀性能和高电子电阻性能。与植物纤维不同，聚烯烃类纤维是疏水纤维，因此聚烯烃类纤维在水中均匀分散是湿法造纸工艺生产镍氢电池隔膜纸的一大难题。

本论文主要研究了聚烯烃双组分纤维分散性能，通过对比消泡剂、分散剂用量和添加位置对聚烯烃双组份纤维在水中分散性能的影响，探索出了合适的分散方法，使纤维分散均匀，成纸匀度好，不出现“云彩花”，满足电池隔膜纸需要。

1 隔膜纸基制备

（1）称取一定量ES纤维原料，经疏解机疏解3000r，加入消泡剂或PEO分散剂。

（2）将疏解后的浆料加入纸页成形器中，再加入消泡剂或PEO分散，搅拌均匀后快速成形，纸张定量为50±2.5g/m2。

（3）湿纸张经过多功能压榨机压榨，压榨条件为400kPa，时间3min。

（4）湿纸页经过干燥器128~133℃下初步干燥20~25min，隔膜纸基获得初始强度。

（5）经过热压机热压，制成聚烯烃类电池隔膜纸基。

（6）将隔膜纸基经过等离子体机处理，压力1500Pa，处理5min，制成电池隔膜纸。

2 消泡剂对ES纤维分散性能的影响

在疏解或抄纸时分别加入0%、1%、2%、3%、4%、5%（对绝干浆）的消泡剂，首先，观察疏解或抄纸时ES纤维在水中分散情况，初步评价消泡剂用量和加入位置对ES纤维分散性能的影响。得出在疏解时加入消泡剂或疏解和抄纸时均分加入消泡剂ES分散效果优于抄纸时加入消泡剂的结论。

综上所述，通过观察ES纤维在水中分散情况和评价隔膜纸基初始抗张强度和透气率指标，并结合观察成纸后隔膜纸基表面纤维分散和絮聚情况，得出消泡剂用量加入3%较适宜，加入位置为疏解加入或疏解和抄纸时均分加入。

3 分散剂对ES纤维分散性能的影响

为进一步对比消泡剂和分散剂对ES纤维分散性的影响，在疏解时加入3%消泡剂后，抄纸时分别加入0%、0.5%、1%、1.5%、2%、3%、4%、5%（对绝干浆）的PEO，观察ES纤维疏解和抄纸时纤维在水中分散情况。

消泡剂对ES纤维分散均匀影响较大；当PEO用量≤1.5%时，随着PEO用量的增加，隔膜纸基的抗张强度逐渐提高，PEO用量在0.5%~1.5%隔膜纸基的抗张强度接近且高于未添加PEO的隔膜纸基，因PEO的加入提高纤维悬浮液的黏度，阻碍了纤维的运动，更有利于纤维的均匀分散，当PEO用量＞1.5%时，隔膜纸基的抗张强度出现下降，因PEO加入量过多，在抄纸时出现不易破碎的小气泡，隔膜纸基抗张强度下降。

综上所述，消泡剂对ES纤维分散性的影响大于分散剂PEO，抄纸时加入PEO对ES纤维分散性能的影响优于疏解时，且PEO用量在0.5%~1.5%之间较适宜。

4 结论与展望 

通过观察ES纤维在水中分散情况和评价隔膜纸基初始抗张强度和透气率指标，并结合观察成纸后隔膜纸基表面纤维分散和絮聚情况，得出如下结论：

（1）消泡剂用量加入3%较适宜，加入位置为疏解加入或疏解和抄纸时均分加入；

（2）PEO分散剂用量加入0.5%~1.5%之间较适宜，加入位置为抄纸时加入；

（3）消泡剂对纤维分散性的影响大于PEO，ES纤维分散时必须加入消泡剂。

ES纤维在镍氢电池隔膜纸中的应用极其重要，但ES纤维在湿法成形电池隔膜纸生产工艺中仍存在如何通过热压成形工艺获得物理性能合格的隔膜纸基和如何对隔膜纸基进行亲水改性。一定的强度和优良的吸水性是镍氢电池重要的性能，因此这两个方面是后续研究的重点。