[发明专利]含硅氧烷的氯乙烯共聚物及其制备、其制得的蓄电池隔板和制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硅氧烷的氯乙烯共聚物、其制备方法以及其制得的蓄电池隔板和制备方法，尤其涉及一种PVC-g-POSS的新型纳米复合材料、其制备方法及使用该材料制作而成的蓄电池隔板和制作方法。

背景技术

无机-有机纳米复合材料通常兼具无机纳米粒子以及有机聚合物的优点，因而成为现今材料科学中极具发展前景的一种新型材料。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)不同于二氧化硅、有机硅和其他填料，它是一种具有纳米尺寸及笼状结构的无机-有机掺杂复合物。POSS的有机官能团使其与聚合物及有机单体在纳米结构尺寸上有很好的相容性，同时使得笼型POSS可通过支化、接枝、共聚等聚合反应添加到材料当中去，制备出新型的杂化材料。因此POSS独特的结构与性能为增强聚合物复合材料，提高材料的耐温性、抗氧化性、阻燃性、亲水性及力学性能诸多方面提供了机遇，尤其在改性聚合物、制备新的无机-有机杂化新材料方面被广泛的应用。

在蓄电池中，隔板设置在正负极板之间，起到电绝缘体的作用，又同时允许离子电流在电极之间的电解质中能自由通过。为了实现所述的多个功能，就需要隔板是多孔材料且孔隙率尽可能的高，以降低蓄电池内阻，同时厚度需薄，以增加单位体积内蓄电池的电极组。

目前铅酸蓄电池使用的隔板材料大都为板式，亦有袋式隔板。按隔板的制造原料不同，可将隔板分为以下几类：(1)塑料隔板。主要是聚氯乙烯(PVC)原料或聚乙烯(PE)原料，例如有PVC-SiO₂等材质制作成的微孔隔板，该隔板性能稳定，但其价格昂贵；(2)橡胶隔板。其原材料取自天然橡胶，因而受原料资源所限，同时又有孔径小，内阻大等问题；(3)玻璃纤维隔板。因原材料玻璃纤维太脆，抗震能力极差而影响到使用效果；(4)无纺隔板。其结构是纤维网架结构，所以孔径小、孔隙率高、内阻低并且隔板韧性好，但其隔板刚度不够。

国内蓄电池隔板材料大都选用聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等，如德国进口的阿莫西尔微孔PVC-SiO₂隔板，受到广大电池厂商的青睐。同时专利CN1300864C公布了一种用于蓄电池的吸附性隔板，其包括热塑性聚合物PVC与一种惰性填料SiO₂在溶剂的作用下充分均匀混合，将混合物通过挤压剪切等机械操作最终制成PVC-SiO₂隔板。专利CN1985385A公布了一种用于铅酸电池的隔板，主要由聚烯烃树脂、无机粉末和矿物油并且包含作为辅助材料的表面活性剂制成的多孔膜。以上隔板的制作方法的缺陷是将无机填料以物理共混的方式与聚合物混合，所以常规的机械混合难以保证填料在聚合物基体中的分散，从而难以达到纳米填料应有的效果，在铅酸蓄电池长期使用后容易造成无机填料脱落，缩短隔板使用寿命，也得不到真正意义上的“纳米塑料”。

专利CN201450040U公布了一种蓄电池隔板，包括玻璃纤维隔板，特点是在玻璃纤维隔板表面覆有一层塑料膜。所述塑料膜为聚乙烯(PE)膜，其上均匀密布有小孔，覆于玻璃纤维隔板的一侧表面。专利CN1147943C公布了一种玻璃纤维增强的吸湿隔板，包括第一层玻璃纤维层，第二层玻璃纤维层和插在第一层和第二层之间的热固性树脂带，该热固性树脂带是由粘性液体形式的热固性树脂涂覆在该玻璃纤维制的下层上形成的。这种制作蓄电池隔板的方法是将部件两两粘合到一起，其缺点在于：生产过程中需要涂覆粘合剂，然而证明所用粘合剂的剂量是有问题的，一方面施加量过少，从而使粘合的绒状物在使用的过程中容易造成脱落，另一方面，如果施加的粘合剂量过大，粘合剂可能会透过绒状物，就会造成粘合剂污染电解质，同时粘合剂过多会造成隔板电阻增大，影响蓄电池工作效率，进而对蓄电池造成损坏。专利CN101320792A公布了一种铅酸蓄电池隔板，其特征是在橡胶隔板或聚乙烯隔板的一侧设有衬板，该衬板由0.3～0.5mm厚的聚氯乙烯薄膜吸塑成型，表面成波纹状，沿波峰、波谷部位均匀整齐地密布小圆孔。这种制作蓄电池隔板的方法缺点在于：以橡胶隔板或者聚乙烯隔板作为衬板，造成隔板整体强度不够，韧性不好，同时衬板上有很多直径为2～3.5mm的小圆孔，蓄电池长时间充放电后会引起隔板枝晶生长，容易造成蓄电池短路，严重影响了蓄电池的使用性能和寿命。

发明内容

本发明要解决的首要技术问题是提供一种含硅氧烷的氯乙烯共聚物PVC-g-POSS，该聚合物适于制备具有良好的强度和亲水性的蓄电池隔板。

本发明所述的含硅氧烷的氯乙烯共聚物，分子量在20000～50000，结构式如下所示：

式(I)中，