[发明专利]PE隔板用白炭黑的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工原料的制备方法，即用于启动型铅酸蓄电池PE隔板用白炭黑的制备方法。

背景技术

在现有技术中，PE隔板是超高分子量聚乙烯蓄电池隔板的简称。它是以超高分子量聚乙烯为主料，配以白炭黑、轻质硬脂酸钙、工艺油、三氯乙烯为辅料，经过复杂的工艺过程精制而成，其配方中白炭黑的用量在60％以上。

PE隔板相对于传统隔板(PVC)具有以下优点：孔径小于0.1μm，孔隙率大于60％、高纯度、高抗氧化性、高防穿刺性、高防撕裂性，低酸置换性、低电阻、耐候性在-40℃-+80℃，是目前蓄电池隔板中性能最佳的品种。PE隔板技术的应用，使启动型铅酸蓄电池的各项技术性能指标有了质的提高。主要表现在：电阻低、高孔隙率，提高了汽车的启动性能；耐氧化、孔径小而极大的延长了电池的寿命；高强度、可制袋，从根本上避免了极板物质的脱落而造成短路；容量体积比大，而使电池更小型化。因此，在欧美、日本等发达国家PE隔板的采用率达到80％以上。而我国目前采用的PE隔板用率约为10％，这就为PE隔板在我国的生产和应用提供了巨大的发展空间，也为这种专用白炭黑提供了商机。目前世界上可生产PE隔板专用白炭黑有两家大公司，他们是德国德固萨公司和美国PPG公司。这种专用白炭黑都是采用沉淀法生产的。目前我国尚不能生产这种专用白炭黑。

沉淀法白炭黑一般采用水玻璃和硫酸在碱性条件下进行酸碱反应，生成二氧化硅产品和硫酸钠副产品，经过水洗，洗掉硫酸钠，然后进行干燥得到产品白炭黑(二氧化硅)。而PE隔板的优良特性，在很大程度上是由添加的白炭黑性能决定的，因而普通的沉淀法白炭黑不能满足PE隔板的使用要求，必须采用特殊的工艺条件和制备方法，生产这种白炭黑。目前在现有公开的技术中，德国德固萨公司的ZL96109937.2专利《沉淀二氧化硅、其制备方法和用途》，在说明中介绍了一种二氧化硅的制备方法，该专利产品主要用于PE隔板。该专利所采用的水玻璃为市购品，除模数外没有提出其它质量要求，而在反应过程中，底料采用加水方法，用浓水玻璃和浓硫酸反应，其产品为低BET表面积和较高的DBP吸收值，对产品中的硫酸钠含量没有要求。德国德固萨公司的ZL96106958.9专利《沉淀二氧化硅》，该专利产品也是用于PE隔板。与ZL96109937.2不同之处是产品中的硫酸钠量有要求，而DBP吸收值较低。它们的制备方法基本一样，只是在工艺条件上做了一些修改。

发明内容

本发明的目的是针对上述普通白炭黑的不足而提供一种满足PE隔板用白炭黑技术指标要求的PE隔板用白炭黑的制备方法。

本发明的技术解决方案是：PE隔板用白炭黑的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)原料：a、水玻璃：模数3.3-3.4，铁含量100ppm以下，水溶液密度1.085-1.090g/cm³；b、18-20％硫酸；

(2)反应

底料加反应水玻璃总量的30-45％，加入反应釜中，开动搅拌，升温至84-87℃，开始加酸反应，反应时间30-40分钟，悬浮液PH值达到10-10.7时，再同时向反应釜中加水玻璃和硫酸，并采用等当量反应，保持釜中悬浮液PH值不变，用40-55分钟时间，将剩余的70-55％水玻璃全部加入反应釜中；用10-25分钟的时间继续向反应釜中加硫酸，将釜中没反应的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的PH值用酸调整到6.0，反应全程温度保持在反应的初始温度上；悬浮液在保温的状态下，陈化30-60分钟；

(3)过滤洗涤

反应获得的悬浮液，用过滤机滤掉母液，滤饼用经过处理后的净水(无悬浮物的水)进行洗涤，当滤液的电导率达到250-300μs/cm时停止洗涤；

(4)浆化

滤饼用打浆机打成浆液，在打浆过程中，每1000kg滤饼加2-3kg无水硫酸钠，无水硫酸钠事先用热水溶为饱和溶液，缓慢加入液浆中，并搅拌均匀；

(5)喷雾干燥

浆液采用高速离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，热风温度控制在500-550℃，产品水分控制在4.0-5.5％。

上述反应中，反应采用低底料水玻璃，是为第一步加硫酸反应生成较少的硅酸初级粒子创造有利条件，确保后续反应将比表面积和DBP值，控制在预期范围内。

第一步加酸反应的终点PH值控制在10.0-10.7，可使生成的初级粒子数量控制在预期范围内，同时此PH值是在较强碱性范围内，反应处于动态平衡，即反应是可逆的，有些细小的粒子可以和碱反应，确保第一步加酸生成的粒子均匀。