權利要求
1.一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，制備步驟為：
S1、準備如下份數(shù)的材料：石英砂100-900份、碳酸鹽10-800份、有機硅1-520份、偶聯(lián)劑1-300份、增塑劑1-210份與冶煉廢渣100-800份;
S2、將冶煉廢渣進行處理，濾去雜質，提取出制備二氧化硅的成分，備用;
S3、將石英砂進行研磨與洗滌處理，將S2步驟中備用的成分與偶聯(lián)劑和增塑劑混合，放入碳酸鹽中，將石英砂與混合材料的碳酸鹽放置高溫下進行反應，生產(chǎn)初步二氧化硅;
S4、對初步的二氧化硅進行過濾與洗滌處理，來得到二氧化硅產(chǎn)物;
S5、將得到的二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料;
S6、對改性的二氧化硅材料進行質量檢測。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，S1步驟中具體份數(shù)的材料為：石英砂800份、碳酸鹽600份、有機硅220份、偶聯(lián)劑200份、增塑劑110份與冶煉廢渣650份。
3.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：石英砂為河砂、海砂、山砂與晶體石英砂其中的一種，碳酸鹽為正鹽、酸式鹽與堿式碳酸鹽其中的一種，有機硅為有機硅單體與有機硅中間體其中的一種，偶聯(lián)劑為
硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑與硼酸酯偶聯(lián)劑其中的一種，增塑劑為脂肪族二元酸酯類、苯二甲酸酯類與苯甲酸酯類其中的一種，冶煉廢渣包括煉鐵廢渣、煉鋼廢渣、鐵合金冶煉廢渣與輕金屬冶煉廢渣中的殘渣。
4.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：S2步驟中冶煉廢渣濾去雜質的步驟通過預先將冶煉廢渣放入
破碎機中進行破碎處理，降低顆粒度，利用不同金屬的密度差異，通過重力篩分設備來將廢渣中的金屬與非金屬物質進行初步篩分，再通過不同金屬的導電差異，通過電選設備來二次篩分，篩去導電金屬與非導電金屬，最后通過酸浸法將廢渣中的金屬離子溶解，通過沉淀結晶方式將制備的二氧化硅成分提取出。
5.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：S3步驟中石英砂研磨步通過使用錘式破碎機來將石英砂進行破碎處理，將大顆粒的石英砂破碎成小顆粒，再使用干式法對小顆粒石英砂進行研磨處理;石英砂洗滌處理通過將研磨后的小顆粒石英砂放入清水中進行浸泡，浸泡時間為5h，浸泡時間完成后，將小顆粒石英砂取出，進行過篩濾水，并放置在陽光下曬制，等待水分曬干后完成對石英砂的洗滌。
6.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：S3步驟中偶聯(lián)劑和增塑劑同時進行混合，并摻加在碳酸鹽中;高溫反應溫度為900℃，反應時間為5h。
7.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：S4步驟中二氧化硅過濾使用玻璃纖維濾器，先將顏色透明的上清液通過濾器，再將懸浮物沉淀下來，倒掉上清液后，再用過濾器將沉淀物過濾出來，進行抽濾操作，最后進行干燥操作，得到過濾后的二氧化硅;二氧化硅洗滌通過將過濾后的二氧化硅放入清水中進行清洗，去除殘留化學溶劑與雜質。
8.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：S5步驟中二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應通過化學結合方式，去形成改性的
復合材料，在混合后的二氧化硅中添加引發(fā)劑，來引發(fā)聚合反應，并控制反應條件，在聚合過程中，形成新的聚合物網(wǎng)絡結構。
9.根據(jù)權利要求1所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于：S6步驟中改性的二氧化硅材料質量檢測包括對二氧化硅的脆性進行檢測與強度檢測。
10.根據(jù)權利要求9所述的鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，其特征在于，二氧化硅脆性檢測步驟為：
A1、樣品制備，制備出二氧化硅樣品;
A2、準備檢測設備，選擇萬能材料試驗機與沖擊試驗機作為檢測設備;
A3、設置設備的測試參數(shù)，包括加載速度、加載方式與測試溫度;
A4、將樣品安裝在測試設備的夾具中，確保樣品固定牢固且受力均勻;
A5、啟動測試設備，按照設定的參數(shù)對樣品進行檢測，觀察并記錄樣品在加載過程中的變形和裂紋擴展情況;
A6、當樣品發(fā)生斷裂時，停止測試并記錄相關數(shù)據(jù)，包括最大載荷與斷裂強度;
A7、對數(shù)據(jù)進行分析，計算樣品的脆性指標;
其中計算公式為：
其中Ki為輸出值，P為樣本能承受的最大力，S為樣本與支撐點之間的距離，B為樣本厚度，W為樣本的寬度。
說明書
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于
電池材料技術領域，具體為一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法。
背景技術
[0002]鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池，鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛;充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛，一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V，能放電到1.5V，能充電到2.4V;在應用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標稱是12V的鉛酸電池;在PE隔板中，二氧化硅既是PE隔板的骨架，又是PE隔板的成孔劑，約占隔板總重量的60%，PE隔板的孔徑大小影響著鉛枝晶短路程度，隔板的多孔結構，允許電解液自由擴散和離子遷移，二氧化硅材料通常具有較高的脆性，在受到?jīng)_擊或壓力后，容易產(chǎn)生破損的情況，并且加工難度大，加工的成本高，生產(chǎn)的效率較低，對此，我們提出了一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法。
發(fā)明內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，以解決以上技術問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，制備步驟為：
[0005]S1、準備如下份數(shù)的材料：石英砂100-900份、碳酸鹽10-800份、有機硅1-520份、偶聯(lián)劑1-300份、增塑劑1-210份與冶煉廢渣100-800份;
[0006]S2、將冶煉廢渣進行處理，濾去雜質，提取出制備二氧化硅的成分，備用;
[0007]S3、將石英砂進行研磨與洗滌處理，將S2步驟中備用的成分與偶聯(lián)劑和增塑劑混合，放入碳酸鹽中，將石英砂與混合材料的碳酸鹽放置高溫下進行反應，生產(chǎn)初步二氧化硅;
[0008]S4、對初步的二氧化硅進行過濾與洗滌處理，來得到二氧化硅產(chǎn)物;
[0009]S5、將得到的二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料;
[0010]S6、對改性的二氧化硅材料進行質量檢測。
[0011]優(yōu)選的，S1步驟中具體份數(shù)的材料為：石英砂800份、碳酸鹽600份、有機硅220份、偶聯(lián)劑200份、增塑劑110份與冶煉廢渣650份。
[0012]優(yōu)選的，石英砂為河砂、海砂、山砂與晶體石英砂其中的一種，碳酸鹽為正鹽、酸式鹽與堿式碳酸鹽其中的一種，有機硅為有機硅單體與有機硅中間體其中的一種，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑與硼酸酯偶聯(lián)劑其中的一種，增塑劑為脂肪族二元酸酯類、苯二甲酸酯類與苯甲酸酯類其中的一種，冶煉廢渣包括煉鐵廢渣、煉鋼廢渣、鐵合金冶煉廢渣與輕金屬冶煉廢渣中的殘渣;
[0013]偶聯(lián)劑是一種能夠連接無機物和有機物的化學物質，通過對納米二氧化硅進行偶聯(lián)劑改性，可以顯著提高其沖擊韌性和拉伸性能，從而改善其脆性;
[0014]向二氧化硅材料中添加增塑劑也可以改善其脆性，增塑劑可以增加材料的柔韌性和延展性，從而減少其脆性斷裂的可能性。
[0015]優(yōu)選的，S2步驟中冶煉廢渣濾去雜質的步驟通過預先將冶煉廢渣放入破碎機中進行破碎處理，降低顆粒度，利用不同金屬的密度差異，通過重力篩分設備來將廢渣中的金屬與非金屬物質進行初步篩分，再通過不同金屬的導電差異，通過電選設備來二次篩分，篩去導電金屬與非導電金屬，最后通過酸浸法將廢渣中的金屬離子溶解，通過沉淀結晶方式將制備的二氧化硅成分提取出。
[0016]優(yōu)選的，S3步驟中石英砂研磨步通過使用錘式破碎機來將石英砂進行破碎處理，將大顆粒的石英砂破碎成小顆粒，再使用干式法對小顆粒石英砂進行研磨處理;石英砂洗滌處理通過將研磨后的小顆粒石英砂放入清水中進行浸泡，浸泡時間為5h，浸泡時間完成后，將小顆粒石英砂取出，進行過篩濾水，并放置在陽光下曬制，等待水分曬干后完成對石英砂的洗滌。
[0017]優(yōu)選的，S3步驟中偶聯(lián)劑和增塑劑同時進行混合，并摻加在碳酸鹽中;高溫反應溫度為900℃，反應時間為5h。
[0018]優(yōu)選的，S4步驟中二氧化硅過濾使用玻璃纖維濾器，先將顏色透明的上清液通過濾器，再將懸浮物沉淀下來，倒掉上清液后，再用過濾器將沉淀物過濾出來，進行抽濾操作，最后進行干燥操作，得到過濾后的二氧化硅;二氧化硅洗滌通過將過濾后的二氧化硅放入清水中進行清洗，去除殘留化學溶劑與雜質。
[0019]優(yōu)選的，S5步驟中二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應通過化學結合方式，去形成改性的復合材料，在混合后的二氧化硅中添加引發(fā)劑，來引發(fā)聚合反應，并控制反應條件，在聚合過程中，形成新的聚合物網(wǎng)絡結構。
[0020]優(yōu)選的，S6步驟中改性的二氧化硅材料質量檢測包括對二氧化硅的脆性進行檢測與強度檢測。
[0021]優(yōu)選的，二氧化硅脆性檢測檢測步驟為：
[0022]A1、樣品制備，制備出二氧化硅樣品;
[0023]A2、準備檢測設備，選擇萬能材料試驗機與沖擊試驗機作為檢測設備;
[0024]A3、設置設備的測試參數(shù)，包括加載速度、加載方式與測試溫度;
[0025]A4、將樣品安裝在測試設備的夾具中，確保樣品固定牢固且受力均勻;
[0026]A5、啟動測試設備，按照設定的參數(shù)對樣品進行檢測，觀察并記錄樣品在加載過程中的變形和裂紋擴展情況;
[0027]A6、當樣品發(fā)生斷裂時，停止測試并記錄相關數(shù)據(jù)，包括最大載荷與斷裂強度。
[0028]A7、對數(shù)據(jù)進行分析，計算樣品的脆性指標;
[0029]其中計算公式為：
[0030]其中Ki為輸出值，P為樣本能承受的最大力，S為樣本與支撐點之間的距離，B為樣本厚度，W為樣本的寬度。
[0031]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0032]本申請通過在石英砂中添加入增加脆性的添加劑，去降低二氧化硅的脆性，并且在初步制得二氧化硅后，通過與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料，在受到?jīng)_擊或壓力后，降低產(chǎn)生破損的情況，降低加工難度大與加工的成本，提升了生產(chǎn)的效率。
附圖說明
[0033]圖1為本發(fā)明二氧化硅制備步驟流程框圖。
具體實施方式
[0034]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035]實施例1
[0036]一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，制備步驟為：
[0037]S1、準備如下份數(shù)的材料：石英砂800份、碳酸鹽600份、有機硅220份、偶聯(lián)劑200份、增塑劑110份與冶煉廢渣650份;
[0038]S2、將冶煉廢渣進行處理，濾去雜質，提取出制備二氧化硅的成分，備用;
[0039]S3、將石英砂進行研磨與洗滌處理，將S2步驟中備用的成分與偶聯(lián)劑和增塑劑混合，放入碳酸鹽中，將石英砂與混合材料的碳酸鹽放置高溫下進行反應，生產(chǎn)初步二氧化硅;
[0040]S4、對初步的二氧化硅進行過濾與洗滌處理，來得到二氧化硅產(chǎn)物;
[0041]S5、將得到的二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料;
[0042]S6、對改性的二氧化硅材料進行質量檢測。
[0043]實施例2
[0044]一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，制備步驟為：
[0045]S1、準備如下份數(shù)的材料：石英砂700份、碳酸鹽550份、有機硅250份、偶聯(lián)劑110份、增塑劑110份與冶煉廢渣750份;
[0046]S2、將冶煉廢渣進行處理，濾去雜質，提取出制備二氧化硅的成分，備用;
[0047]S3、將石英砂進行研磨與洗滌處理，將S2步驟中備用的成分與偶聯(lián)劑和增塑劑混合，放入碳酸鹽中，將石英砂與混合材料的碳酸鹽放置高溫下進行反應，生產(chǎn)初步二氧化硅;
[0048]S4、對初步的二氧化硅進行過濾與洗滌處理，來得到二氧化硅產(chǎn)物;
[0049]S5、將得到的二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料;
[0050]S6、對改性的二氧化硅材料進行質量檢測。
[0051]實施例3
[0052]一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，制備步驟為：
[0053]S1、準備如下份數(shù)的材料：石英砂600份、碳酸鹽750份、有機硅210份、偶聯(lián)劑200份、增塑劑90份與冶煉廢渣720份;
[0054]S2、將冶煉廢渣進行處理，濾去雜質，提取出制備二氧化硅的成分，備用;
[0055]S3、將石英砂進行研磨與洗滌處理，將S2步驟中備用的成分與偶聯(lián)劑和增塑劑混合，放入碳酸鹽中，將石英砂與混合材料的碳酸鹽放置高溫下進行反應，生產(chǎn)初步二氧化硅;
[0056]S4、對初步的二氧化硅進行過濾與洗滌處理，來得到二氧化硅產(chǎn)物;
[0057]S5、將得到的二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料;
[0058]S6、對改性的二氧化硅材料進行質量檢測。
[0059]實施例4
[0060]一種鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法，制備步驟為：
[0061]S1、準備如下份數(shù)的材料：石英砂210份、碳酸鹽125份、有機硅120份、偶聯(lián)劑220份、增塑劑200份與冶煉廢渣800份;
[0062]S2、將冶煉廢渣進行處理，濾去雜質，提取出制備二氧化硅的成分，備用;
[0063]S3、將石英砂進行研磨與洗滌處理，將S2步驟中備用的成分與偶聯(lián)劑和增塑劑混合，放入碳酸鹽中，將石英砂與混合材料的碳酸鹽放置高溫下進行反應，生產(chǎn)初步二氧化硅;
[0064]S4、對初步的二氧化硅進行過濾與洗滌處理，來得到二氧化硅產(chǎn)物;
[0065]S5、將得到的二氧化硅產(chǎn)物與有機硅共混共聚反應，去形成改性二氧化硅材料;
[0066]S6、對改性的二氧化硅材料進行質量檢測。
[0067]對比例1
[0068]二氧化硅的制備步驟，采用化學氣相沉積進行制備，準備前驅體與反應室，再引入前驅體與反應的氣體，等待反應的完成，在化學氣相沉積過程中，含硅的氣體在高溫下分解，產(chǎn)生二氧化硅，通過優(yōu)化化學氣相沉積過程的條件，去制備出純度極高的二氧化硅。
[0069]通過將有機硅與二氧化硅進行共混、共聚或接枝反應，可以形成有機硅改性二氧化硅，可以降低二氧化硅的內(nèi)應力，形成分子內(nèi)增韌，從而提高其耐高溫性能和抗脆性。
[0070]下表1為不同實施例與對比例制備出的二氧化硅性質表：
[0071]
組別脆性強度實施例1脆度低高實施例2脆度低高實施例3脆度低高實施例4脆度低高對比例1脆度高低
[0072]二氧化硅脆性檢測檢測步驟為：
[0073]A1、樣品制備，制備出二氧化硅樣品;
[0074]A2、準備檢測設備，選擇萬能材料試驗機或沖擊試驗機作為檢測設備;
[0075]A3、設置設備的測試參數(shù)，包括加載速度、加載方式與測試溫度;
[0076]A4、將樣品安裝在測試設備的夾具中，確保樣品固定牢固且受力均勻;
[0077]A5、啟動測試設備，按照設定的參數(shù)對樣品進行檢測，觀察并記錄樣品在加載過程中的變形和裂紋擴展情況;
[0078]A6、當樣品發(fā)生斷裂時，停止測試并記錄相關數(shù)據(jù)，包括最大載荷與斷裂強度。
[0079]A7、對數(shù)據(jù)進行分析，計算樣品的脆性指標;
[0080]其中計算公式為：
[0081]其中Ki為輸出值，P為樣本能承受的最大力，S為樣本與支撐點之間的距離，B為樣本厚度，W為樣本的寬度。
[0082]二氧化硅硬度檢測檢測步驟為：
[0083]A1、準備二氧化硅試樣，確保二氧化硅試樣表面干凈、平整，沒有雜質或劃痕;
[0084]A2、安裝試樣，將試樣放置在維氏硬度計的測試臺上，并固定好，以確保在測試過程中不會移動;
[0085]A3、施加壓力，使用維氏硬度計上的鉆石三棱錐壓頭，在預定的載荷下，將壓頭壓入試樣的表面，載荷大小和壓頭形狀應根據(jù)測試標準或待測材料的特性進行選擇;
[0086]A4、卸載壓力，在達到預定的載荷后，卸載壓力并移除壓頭，此時，試樣表面上會留下一個壓痕;
[0087]A5、觀察壓痕，使用顯微鏡或其他測量工具，觀察并記錄壓痕的尺寸和形狀;
[0088]A6、計算硬度值，根據(jù)維氏硬度計的原理和公式，利用測量的壓痕對角線長度和施加的載荷，計算出二氧化硅的維氏硬度值;
[0089]計算公式為：
[0090]HV=1.8544F/D2
[0091]其中F為鉆頭施力時的負荷值，D為鉆頭的壓痕平方對角線長度，HV為維氏硬度。
[0092]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
[0093]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
說明書附圖(1)
聲明：
“鉛酸電池用改性二氧化硅材料的制備方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
188
編輯：中冶有色技術網(wǎng)
來源：江蘇永達電源股份有限公司
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
2025年03月20日 ~ 22日 
