技术领域
[0001] 本
发明涉及一种高致密性、耐酸耐氧化的固态电容碳箔生产工艺,属于固态电容碳箔技术领域。
背景技术
[0002] 鉴于液态
电解电容的诸多问题，固态
铝电解电容应运而生，使用固态铝电解电容可以直接提升
主板性能，有效地提供稳定充沛的电源。固态电容碳箔作为固态电容专用的
阴极箔材，一般以铝箔为基模，并复合有
石墨层结构，在复合过程中一般采用物理溅射工艺-由
离子轰击靶材表面，氩气充入
真空腔体中形成低压氩气氛围，再通过使用高
电压，产生
辉光放电，
加速离子到靶材表面，使靶材材料被轰击出来，通过
磁控溅射分别
镀上下石墨层，这种工艺制备的碳箔点状碳颗粒铺展涂层，颗粒接近
单层，铝箔
轧制纹路可见；或
化学气相沉积工艺-利用含有
薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜，这种工艺制备的碳箔，点状颗粒堆积涂层，含堆积孔隙，导致精密
覆盖性能较差，工艺控制微小拨动极易出现裂缝区，难度较大，从而影响了碳箔的耐酸耐氧化性能，使用寿命下降。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对
现有技术的
缺陷，提供一种高致密性、耐酸耐氧化的固态电容碳箔生产工艺,采用独特的纳米导电浆料，以涂布工艺涂覆于
腐蚀铝箔两面，经界面处理后可紧密结合完全覆盖，有利于降低工艺难度，提高碳箔致密性，碳箔产品具有优异的耐热氧化性能，对固态铝电解生产过程中受热和贴片
回流焊温度适应性更广。
[0004] 本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
[0005] 一种高致密性、耐酸耐氧化的固态电容碳箔生产工艺,其工艺步骤如下：
[0006] (1)制备浆料：
[0007] ①取碳
纳米管置于浓
硝酸和浓
硫酸混合液中浸泡
酸化1～2h，用去离子
水洗至中性，烘干得酸化
碳纳米管，再与碳纳米管混合均匀，得纳米导电碳
纤维体系；
[0008] ②在高分子
溶剂中加入占总粘结剂体积一半的黏结剂，高分子溶剂由二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中的几种，黏结剂为聚酯
丙烯酸树脂、水性聚
氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基
甲酸酯树脂中的一种或几种，搅拌混合再加入纳米导电
碳纤维体系，纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的
质量比为(2～5)：70，搅拌混合；
[0009] ③在经步骤②的搅拌釜中，加入另一半的黏结剂，搅拌混合，总粘结剂与高分子溶剂的质量比为：(15～20):70；
[0010] ④在经步骤③的搅拌釜中，依次加入加工助剂，加工助剂为质量比为4:5:3:1:2:3的三烯丙基异氰脲酸酯、三
乙醇胺
硼酸酯、铝酸酯
偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷
酮和消泡剂3168，加工助剂与高分子溶剂的质量比为：(0.4～1.2):70，搅拌混合得浆料；
[0011] (2)涂布:取腐蚀铝箔置于凹版涂布机上，双面涂布步骤(1)制得的浆料，涂布厚度为20～42μm，得箔带；
[0012] (3)界面处理：将箔带送入高温炉中，高温炉的升温速率为20℃/min，升温至400～450℃保温2～3h，再在降温速度为10℃/min下降至室温；
[0013] (4)复卷、分切：将经步骤(3)的箔带倒箔检查损伤，并用裁切机去除损伤；
[0014] (5)检验
包装：检验箔带并包装入库得固态电容碳箔。
[0015] 本发明的有益效果为：
[0016] (1)采用独特的浆料，以纳米导电碳纤维体系分散在高分子载体中，通
过酸化使界面接枝羧基和羟基活性集团，与黏结剂、高分子溶剂和加工助剂组成的高分子载体，具有适合碳箔覆盖的表面张
力，改善纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的界面性能，避免团聚现象，保证覆盖度优良；(2)以涂布法替代传统物理溅射或化学气相沉积方法，使含碳浆料铺展碳层，可完全均匀地负载在腐蚀铝箔基材表面，以高温界面处理，浆料与铝基体相互作用粘结，有效传递
载荷，可抑制不良界面反应物，结合可靠，不易脱落，大大降低了工艺难度，提高碳箔致密性，碳箔产品具有优异的耐热氧化性能，对固态铝电解生产过程中受热和贴片回流焊温度适应性更广。
附图说明
[0017] 图1为本发明
实施例1制得碳箔的截面SEM结构图。
[0018] 图2为本发明实施例1制得碳箔耐氧化性能测试。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0020] 本发明涉及的成分中：碳纳米管购自于天津驰瑞盛泰化工有限公司；聚酯丙烯酸树脂购自于常州市方鑫化工物资有限公司；水性聚氨酯树脂购自于广东粤美化工有限公司；环氧丙烯酸树脂购自于山东佰仟化工有限公司；三烯丙基异氰脲酸酯购自于北京科瑞迪特新材料有限公司；二乙二醇丁醚购自于上海慎则化工科技有限公司；聚氧乙烯烷基苯基醚购自于南通德瑞克化工有限公司；聚氨基甲酸酯树脂购自于广州市代迅商贸有限公司；甲基苄醇购自于广东翁江化学
试剂有限公司；N,N-二甲基乙酰胺购自于临沂市绿森化工有限公司；松油醇购自于泰州市同创化工有限公司；铝酸酯偶联剂购自于临沂商城永泰化工商行；三乙醇胺硼酸酯购自于深圳泰达化工有限公司；抗氧剂1010购自于河北燕邦化工科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮购自于广东粤美化工有限公司，消泡剂3168购自于东莞市好又多新材料有限公司；在搅拌釜侧底部安装
超声波振荡器，
超声波振荡器的600～1200W，与搅拌釜的搅拌器同步启闭。同步振荡可加速和细化搅拌效果，提高浆料均一性，浓硝酸和浓硫酸混合液中浓硝酸和浓硫酸的体积比为1:1，浸没即可；
[0021] 实施例1
[0022] 一种高致密性、耐酸耐氧化的固态电容碳箔生产工艺,其工艺步骤如下：
[0023] (1)制备浆料：
[0024] ①取碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸混合液中浸泡酸化:1.5h，用去离子水洗至中性，烘干得酸化碳纳米管，再与碳纳米管混合均匀，酸化碳纳米管与按与碳纳米管质量比为2:1，得纳米导电碳纤维体系；
[0025] ②高分子溶剂由二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中按质量比3:1:3：2:1依次加入搅拌釜中组成；
[0026] 黏结剂为聚酯丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基甲酸酯树脂按质量比2：3:1:1组成，在搅拌速度为105r/min、温度为42℃下，搅拌混合30min获得；
[0027] 在高分子溶剂中加入占总粘结剂体积一半的黏结剂，在搅拌速度为55r/min下搅拌混合0.8h，再加入纳米导电碳纤维体系，纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的质量比为2.6：70，在搅拌速度为65r/min下混合1.3h；
[0028] ③在经步骤②的搅拌釜中，加入另一半的黏结剂，在搅拌速度为40r/min下混合26min，总粘结剂与高分子溶剂的质量比为：17:70；
[0029] ④在经步骤③的搅拌釜中，依次加入加工助剂，加工助剂与高分子溶剂的质量比为：0.8:70，加工助剂为质量比为4:5:3:1:2:3的三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168，加入加工助剂时在搅拌速度为62r/min下搅拌混合1.4h，得浆料；
[0030] (2)涂布:取腐蚀铝箔置于凹版涂布机上，双面涂布步骤(1)制得的浆料，涂布厚度为28μm，得箔带；
[0031] (3)界面处理：将箔带送入高温炉中，高温炉的升温速率为20℃/min，升温至430℃保温2.5h，再在降温速度为10℃/min下降至室温；
[0032] (4)复卷、分切：将经步骤(3)的箔带倒箔检查损伤，并用裁切机去除损伤；
[0033] (5)检验包装：检验箔带并包装入库得固态电容碳箔，所述固态电容碳箔的幅宽为460mm。
[0034] 实施例:2：
[0035] 一种高致密性、耐酸耐氧化的固态电容碳箔生产工艺,其工艺步骤如下：
[0036] (1)制备浆料：
[0037] ①取碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸混合液中浸泡酸化1.8h，用去离子水洗至中性，烘干得酸化碳纳米管，再与碳纳米管混合均匀，酸化碳纳米管与按与碳纳米管质量比为2:1，得纳米导电碳纤维体系；
[0038] ②高分子溶剂由聚氧乙烯烷基苯基醚、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中按质量比1:2:1依次加入搅拌釜中组成；
[0039] 黏结剂为水性聚氨酯树脂、环氧丙烯酸树脂和聚氨基甲酸酯树脂按质量比3:1:1组成，在搅拌速度为114r/min、温度为45℃下，搅拌混合30min获得；
[0040] 在高分子溶剂中加入占总粘结剂体积一半的黏结剂，在搅拌速度为55r/min下搅拌混合0.8h，再加入纳米导电碳纤维体系，纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的质量比为4.5：70，在搅拌速度为68r/min下混合1.8h；
[0041] ③在经步骤②的搅拌釜中，加入另一半的黏结剂，在搅拌速度为42r/min下混合28min，总粘结剂与高分子溶剂的质量比为：18:70；
[0042] ④在经步骤③的搅拌釜中，依次加入加工助剂，加工助剂与高分子溶剂的质量比为：1.1:70，加工助剂为质量比为4:5:3:1:2:3的三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168，加入加工助剂时在搅拌速度为67r/min下搅拌混合1.8h，得浆料；
[0043] (2)涂布:取腐蚀铝箔置于凹版涂布机上，双面涂布步骤(1)制得的浆料，涂布厚度为39μm，得箔带；
[0044] (3)界面处理：将箔带送入高温炉中，高温炉的升温速率为20℃/min，升温至445℃保温2.8h，再在降温速度为10℃/min下降至室温；
[0045] (4)复卷、分切：将经步骤(3)的箔带倒箔检查损伤，并用裁切机去除损伤；
[0046] (5)检验包装：检验箔带并包装入库得固态电容碳箔，所述固态电容碳箔的幅宽为500mm。
[0047] 实施例3：
[0048] 一种高致密性、耐酸耐氧化的固态电容碳箔生产工艺,其工艺步骤如下：
[0049] (1)制备浆料：
[0050] ①取碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸混合液中浸泡酸化1.1h，用去离子水洗至中性，烘干得酸化碳纳米管，再与碳纳米管混合均匀，酸化碳纳米管与按与碳纳米管质量比为2:1，得纳米导电碳纤维体系；
[0051] ②高分子溶剂由二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、N,N-二甲基乙酰胺中按质量比3:1:2依次加入搅拌釜中组成；
[0052] 黏结剂为聚酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂按质量比2：1组成，在搅拌速度为86r/min、温度为42℃下，搅拌混合30min获得；
[0053] 在高分子溶剂中加入占总粘结剂体积一半的黏结剂，在搅拌速度为47r/min下搅拌混合0.5h，再加入纳米导电碳纤维体系，纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的质量比为2.2：70，在搅拌速度为61r/min下混合1h；
[0054] ③在经步骤②的搅拌釜中，加入另一半的黏结剂，在搅拌速度为32r/min下混合21min，总粘结剂与高分子溶剂的质量比为：15:70；
[0055] ④在经步骤③的搅拌釜中，依次加入加工助剂，加工助剂与高分子溶剂的质量比为：0.6:70，加工助剂为质量比为4:5:3:1:2:3的三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168，加入加工助剂时在搅拌速度为62r/min下搅拌混合1.1h，得浆料；
[0056] (2)涂布:取腐蚀铝箔置于凹版涂布机上，双面涂布步骤(1)制得的浆料，涂布厚度为23μm，得箔带；
[0057] (3)界面处理：将箔带送入高温炉中，高温炉的升温速率为20℃/min，升温至410℃保温2.2h，再在降温速度为10℃/min下降至室温；
[0058] (4)复卷、分切：将经步骤(3)的箔带倒箔检查损伤，并用裁切机去除损伤；
[0059] (5)检验包装：检验箔带并包装入库得固态电容碳箔，所述固态电容碳箔的幅宽为460mm。
[0060] 本发明的机理为：
[0061] 采用碳纳米管和酸化纳米碳管作为纳米导电碳纤维体系，通过酸化使界面接枝羧基和羟基活性集团，具有极好的稳定形，比较面积大、表面
原子数多，少量化学键可与高分子载体分子链结合，形成较强的作用力，可抑制去除
单体的分解反应，以提高
稳定性，粒子间距进一步缩小，从而建立不同方向的导电通道形成导
电网络；
[0062] 采用黏结剂、高分子溶剂和加工助剂组成的高分子载体，先通过将纳米导电碳纤维体系超声辅助分散高分子溶剂中，由二乙二醇丁醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、甲基苄醇、N,N-二甲基乙酰胺和松油醇中的几种组合构成的溶剂可调节导电浆料的
粘度，具有适合碳箔覆盖的表面
张力，便于与树脂体系的黏合剂溶解并起到分散和稀释作用，以黏合剂改善纳米导电碳纤维体系与高分子溶剂的界面性能，避免团聚现象，提高分散性和与助剂的结合性能；
[0063] 采用分别起增韧抗裂、润滑分散、至膜、抗氧、增粘和消泡作用的三烯丙基异氰脲酸酯、三乙醇胺硼酸酯、铝酸酯偶联剂、抗氧剂1010、聚乙烯吡咯烷酮和消泡剂3168组成加工助剂，以提高导电浆料的分散性能、抗沉降性能和表面质量，适用于均匀致密地覆盖在腐蚀铝箔表面，保护集
流体，防止铝箔表面氧化或腐蚀，大幅降低固态电容器ESR。
[0064] 将实施例1制得的碳箔与市购对照例在空气氛围下，400～650℃下保持30min，测定耐氧化性能，参见图2，对照例剥落，而本发明保持优异的耐热氧化性能。
[0065] 将实施例1-3制得的碳箔用于电容器与市购碳箔为对照例，进行寿命数据测试，测试结果如下：
[0066]
[0067] 以涂布法替代传统物理溅射或化学气相沉积方法，使含碳浆料铺展碳层，可完全均匀地负载在腐蚀铝箔基材表面，以高温界面处理，浆料与铝基体相互作用粘结，有效传递载荷，可有效控制界面反应程度，抑制不良界面反应物，避免在较低
应力作用下发生脱粘现象，结合可靠，不易脱落，大大降低了工艺难度，提高碳箔致密性，碳箔产品具有优异的耐热氧化性能，对固态铝电解生产过程中受热和贴片回流焊温度适应性更广。
[0068] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以
权利要求书的保护范围为准。
