羽化纤维隔膜纸及其的制备方法和应用与流程

本发明属于纤维纸的制备方法领域，具体涉及一种羽化纤维纸及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代科技的发展，电动汽车、地铁、高铁、太阳能与风力发电、激光与电磁武器等一系列新能源的发展，超级电容器是必不可少的电源系统。

2、超级电容器的工作电压u、无功功率uc、和总损耗u总关系如图1所示。在超级电容器中，电解液是吸附在超级电容器纸中的。降低纤维影响的损耗有助于降低总损耗u总，原因在于，超级电容器纸的纤维都是由共价键组成的化合物，带电的离子无法穿越超级电容器纸的纤维，只能绕过纤维向目标前进。带电的离子运动距离的增加，必然会增加离子运动的能量损耗，也就是增加了原件的损耗，即esr增大。降低纤维影响的办法包括：1，尽可能选用纤维原料直径最小的原料；2，利用“纳米微细纤维梳理器”，对纤维原料进行“立体羽化”处理。这样可以将微米级的植物纤维进行微细纤维的疏理，从而产生大量的纳米级的微细纤维。这些纳米级的微细纤维仍然附着在纤维主干上，基本上并没有剥离、脱落，由这些微细纤维分丝为主组成的隔膜，可以保证隔膜产品产生大量的纳米小孔，既能保证正常工作的带电离子的顺利通过，可有效降低离子运动的阻力，使离子的运动以最小的距离到达目的地。又能阻挡非正常离子大电流的通过，防止事故的发生，使隔膜的性能更好的在电化学领域发挥更重要的作用。

3、基于以上现有技术中隔膜增加了总损耗的缺陷及难以阻挡非正常大离子电流的通过，本专利提供一种羽化纤维隔膜的制备方法和应用。

4、在纳米纤维素制备领域，目前的方法很多。本专利提供了一种新的制备方法，即利用“纳米纤维疏理器”，对自然界的植物纤维进行深度羽化处理，将微米级的植物纤维全部或绝大部分进行纳米微细纤维的疏理，从而产生大量的纳米级的微细纤维。这些微细纤维不但具有更大的长宽比，而且其生产过程的能耗更低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中超级电容器的损耗过大的问题，本发明提供一种羽化纤维隔膜的制备方法。

2、该羽化纤维隔膜的制备方法包括以下步骤：

3、(1)：采用纤维分析仪测量原浆纤维长度和原浆纤维数量，选择单盘磨浆机或双盘磨浆机打浆，采用所述纤维分析仪测量成浆纤维长度和成浆纤维数量，计算打浆结果；

4、(2)：判断所述打浆结果与目标打浆结果是否一致；

5、(3)：当步骤(2)中的所述打浆结果与所述目标结果不一致时，调节所述单盘磨浆机或所述双盘磨浆机的定盘磨片和转盘磨片之间的压强与流量，对步骤(1)形成的成浆重复步骤(1)和步骤(2)；当步骤(2)中的所述打浆结果与目标结果一致时，停止打浆，

6、所述目标打浆结果为初步羽化打浆结果或深度羽化打浆结果，所述初步羽化打浆结果满足：

7、初步羽化打浆的结果：

8、所述深度羽化打浆结果满足：

9、深度羽化打浆的结果：

10、(4)用步骤(3)中获取的纸浆制纸。

11、本发明的一个目的是提供一种打浆设备。

12、该打浆设备为单盘磨浆机或双盘磨浆机，所述单盘磨浆机和双盘磨浆机均包括纳米梳磨片，所述纳米梳磨片由具有锐角结构的填料、增强剂和胶结剂压制而成。

13、进一步地，所述具有锐角结构的填料选自金刚石、金刚砂、碳化硅和氮化硼等中的一种或几种；

14、所述增强剂选自碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、天然有机纤维、天然矿物纤维、金属纤维、无机和有机合成纤维等中的一种或多种。

15、所述胶结剂选自环氧、改性酚醛、聚氨脂a-氰基丙烯酸酯、厌氧胺粘结剂等中的一种或多种。

16、所述纳米梳磨片中所述具有锐角结构的填料、所述增强剂和所述胶结剂所占的质量份数比为填料：增强剂：胶结剂＝(10～30)：(35～60)：(20～40)。

17、进一步地，所述纳米梳磨片采用了迷宫型磨齿结构。

18、本发明的目的之一是提供一种羽化纤维纸。

19、该羽化纤维纸通过如上所述的羽化纤维纸的制备方法制备。

20、进一步地，所述羽化纤维纸中包括直径为纳米数量级纤维主干分丝和通孔。纳米数量级纤维主干分丝中包含梳理分丝的微细纤维。根据不同产品的要求，纤维的羽化程度可大可小，羽化程度小的打浆过程，产生的纳米级微细纤维分丝的数量较少，羽化程度较高的打浆，产生的纳米级微细纤维分丝数量更多。羽化程度的大小，可用传统的测定打浆度的方式进行测量。羽化程度高的打浆，必然打浆度也高。

21、本发明的一个目的是提供一种羽化纤维纸作为滤纸、超级电容器纸、耐高压电解电容器纸或电池隔膜纸等领域的应用。

22、通过本发明人提供的该羽化纤维纸的制备方法制备的羽化纤维纸中纤维主干相较于打浆前直径变小，且出现“羽化”现象，产品隔膜纸中存在的通孔的孔径以纳米级为主，具有更好的透气度和滤水能力。在电化学反应中可缩短离子穿过该羽化纤维纸的路径，降低能耗；同时纳米小孔可控制非正常离子大电流的通过。由于该羽化纤维纸具有直径为纳米数量级的通孔，用作滤纸可提高滤纸的透气度和滤水效率。

技术特征：

1.一种羽化纤维纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种打浆设备，其特征在于，为单盘磨浆机或双盘磨浆机，所述单盘磨浆机和双盘磨浆机均包括纳米梳磨片，所述纳米梳磨片由具有锐角结构的填料、增强剂和胶结剂压制而成。

3.如权利要求2所述的打浆设备，其特征在于，

4.如权利要求2所述的打浆设备，其特征在于，所述纳米梳磨片采用了迷宫型磨齿结构。

5.一种羽化纤维纸，其特征在于，通过如权利要求1所述的羽化纤维纸的制备方法制备。

6.如权利要求5所述的羽化纤维纸，其特征在于，所述羽化纤维纸中包括直径为纳米数量级纤维主干分丝和通孔。

7.如权利要求5所述的羽化纤维纸作为滤纸、超级电容器纸、耐高压电解电容器纸或电池隔膜纸等领域的应用。

技术总结本发明属于纤维纸的制备方法领域，提供了一种羽化纤维纸的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)：采用纤维分析仪测量原浆纤维长度和原浆纤维数量，选择单盘磨浆机或双盘磨浆机打浆，采用所述纤维分析仪测量成浆纤维长度和成浆纤维数量，同时测定打浆度，计算打浆结果；(2)：判断所述打浆结果与目标打浆结果是否一致；(3)：当步骤(2)中的所述打浆结果与目标结果一致时，停止打浆。(4)用步骤(3)中获取的纸浆制纸。通过本发明人提供的该羽化纤维纸的制备方法制备的羽化纤维纸中纤维主干相较于打浆前直径变小，且出现“羽化”现象，产品隔膜纸中存在的通孔的孔径以纳米级为主，具有更好的透气度和滤水能力。技术研发人员：朱国荣,郭榕翔受保护的技术使用者：中科纳创（杭州）新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5