PE 隔板抗氧化性能检测预处理方式的探讨

2022-08-20屈颖黄涛董朝晖王盼超温少花陈志雪

蓄电池 2022年4期

屈颖，黄涛，董朝晖，王盼超，温少花，陈志雪

（风帆有限责任公司，河北保定 071057）

0 引言

隔板是铅酸蓄电池的重要组成部分，直接影响到电池的容量、充放电循环寿命、自放电等性能[1-2]。铅酸蓄电池的隔板浸泡在腐蚀性硫酸中，受到正极活性物质、氧气、过氧化物和化学杂质等的氧化侵蚀。

聚乙烯（PE）隔板由超高分子量聚乙烯、原料油和二氧化硅等材料组成[3]。颗粒度较细腻，结构紧密，强度很好，孔径极小——这些特点使 PE 隔板得到了广泛应用。但是，作为 PE 隔板主要强度来源的聚乙烯高分子存在被氧化失效的风险。行业上一般采用比较氧化实验前后 PE 隔板伸长率变化的方法来评估抗氧化性的优劣，而氧化过程及预处理尚未实现统一标准操作，因此结果的不确定性也就自然产生了。

对于隔板抗氧化性能的检测，国标[4]给出了检测方法，行业内部也有常用的方法。针对检测前样品的预处理，笔者就国标和行业内部常用方法的细节进行了摸索和对比，以期找到更简便可靠的方法。

1 PE 隔板抗氧化性能检测预处理细节的选择

1.1 氧化液的制备

国标[4]中配制氧化溶液需要 3 种试剂：质量浓度为 1.28 g/cm3的稀硫酸溶液 360 ml；质量浓度为1.84 g/cm3的浓硫酸溶液 45 ml；过氧化氢的质量分数为 30%的过氧化氢溶液 135 ml。也就是，这 3种试剂以 8∶1∶3 的体积比混合备用。

行业常用方法中氧化液的制备需要 2 种试剂：过氧化氢的质量分数为 30%的过氧化氢溶液和质量浓度为（1.300 ± 0.005）g/cm3的硫酸溶液。将二者以 1∶3.8 的体积比混合备用。

由于氧化溶液具有一定的腐蚀性和挥发性，需要现用现配。考虑到配制溶液的便捷性，采用行业常用的 2 种试剂配制方法即可。

1.2 放入样品前抗氧化液的处理

国标要求，放入样品之前氧化液需要在（80± 2）℃ 的水浴中预热，但是行业常用方法对此步骤没有要求。与隔板生产厂家沟通了解后得知，PE隔板出厂检测时也没有将试剂预热的步骤。所以，为了操作的便捷性，可在放入样品并将瓶口密封后，再放入水浴槽内。

1.3 水浴时间

国标要求，保持氧化溶液温度在（80 ± 2）℃的同时开始记录，记录时间为 20 h。行业常用方法要求将样品放入（80 ± 2）℃ 的水浴装置中，恒温 24 h。考虑到每次检测前样品和溶液的制备工作大概需要 2～3 h 才能完成。如果想要把实验总体时间控制在 24 h 之内，那么将样品取出后到检测拉伸强度前大概需要 2 h 作为实验准备时间，采用 20 h的水浴时长。

2 实验

为了验证以上细节选择的效果，特用新方法与国标方法对同批次样品进行试验。从表1、图1 中可以清晰看出，由新方法与国标方法得到的检测数据一致性较好，符合实验室间测定结果的允许误差在 5%内的要求[5]。由此可见，样品前处理阶段细节改动后，数据可靠准确，可操作性强，足以满足实验要求，能够应用于实践。

表1 样品检测结果

图1 新方法与国标方法同批次样品检测结果的对比曲线

3 实验方法确定

对样品的前期处理细节进行了综合对比后，初步确定了实施方法。截取 5 个哑铃型的试样，将试样两头均用打孔器打孔，并把试样分别垂直悬挂在特制玻璃支架上。采用图2 显示的玻璃支架是为了在实验过程中，能够更加真实的模拟隔板在电池中的日常状态。样品之间用垫片隔开，类似于蓄电池中极板与隔板的间隔摆放。在 3 000 ml 的烧杯内加入质量浓度为（1.300g ± 0.005）g/cm3的硫酸溶液 1 580 ml 和ω(H2O2)为 30%的过氧化氢溶液420 ml。将样品完全浸没在混合的氧化液中（见图2），用塑料保鲜膜将烧杯口密封。将盛有样品的烧杯放入恒温水浴槽中，升温至（80 ± 2）℃（见图3），开始计时。20 h 后取出样品，将样品放在温水中冲洗。冲洗后用 pH 试纸检测从样条上自然下落的水滴，直至冲洗至中性为止。如果样品上面仍附着抗氧化剂，则会影响拉伸强度的测试结果，产生不利影响。待测样条冲洗至中性后，用滤纸将样条表面的水吸干，直至肉眼看不出 PE 隔板样条表面有水存在即可。采用微机控制电子万能实验机测试样品的横向伸长率。