CN1974857A - 用干压法生产制氧机阴极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种用干压法生产制氧机阴极的方法，属于电化学制氧单元阴极和水中离子膜取氧的技术，它以聚四氟乙烯粉料、炭黑为基料，配入磷片石墨和发泡剂等辅料，按计量配料、搅拌混料、入模干压和焙烧定型的步骤进行生产的制氧单元阴极，具有极佳的透气防水性能和良好的低电阻性能的优点，它同“湿法轧制”方法相比，本发明提出的干压成形技术，明显改进了阴极中嵌装铜网电极引线的工艺操作性，它具有工艺简捷，操作方便，作业效率高，生产成本低的特点，用干压法生产的阴极配装于制氧机，能明显提高产氧量和工作稳定性能，对提高和改善制氧机的产品质量具有良好效果，有极好的推广使用前景。

Description

用干压法生产制氧机阴极的方法

技术领域：

本发明涉及制氧电极材料的生产技术，属于电化学离子膜制氧单元阴极材料和水中离子膜取氧的技术领域，具体地说是一种用干压法生产制氧机阴极的方法。

背景技术：

我们知道，现有家庭医用制氧机一般分为物理制氧和化学制氧两种方法。物理制氧是用高分子筛变压吸咐分离技术从空气介质中进行氮氧分离制取氧气供吸用，虽然物理制氧机具有取氧资源丰富、产氧数量充足和输氧稳定等优点，但是由于物理制氧机存在结构复杂、压缩机工作噪音大和生产成本高、价格昂贵等缺点，一般家庭难以接受。而化学制氧特别是采用电化学离子膜制氧单元阴极从水中离子膜取氧技术的家庭医用制氧机，由于它具有体积小、重量轻、价格低廉，产氧迅速、输氧效率高、操作使用方便等优点，深受广大用户的青睐。毋庸置疑：电化学离子膜制氧单元阴极是化学制氧机的关键核心技术，离子膜制氧单元阴极材料的质量将直接影响制氧机的工作性能。总的来说：要求制氧单元阴极材料具有低阻值性能和极佳的防水透气性能，并且还要求阴极具有较好的机械强度和外形尺寸稳定性能，在生产过程中具有较好的工艺操作性，能方便于配装电极引线和确保电极引线的牢固可靠性，在使用过程中具有长期稳定工作的性能。现有生产制氧机阴极的方法是将原料经过充分搅拌制成泥状，然后在双辊轧机上反复轧制，再经焙烧定型而成。采用这种“湿法轧制—焙烧定型”的方法所生产的阴极产品存在着如下缺陷：在双辊轧机上配装阴极成品的铜网电极引线的工艺操作性能较差，生产作业效率较低，尤其是在焙烧定型过程中，泥状物料会有大量的液体介质蒸发，不仅影响阴极成品外形尺寸的稳定性能，还会在阴极成品中隐埋下汽泡甚至出现隐性裂缝等质量缺陷，影响阴极成品机械强度和防水透气性能，在实际使用中表现为电极引线的牢固可靠性差，容易出现分层透水，致使阴极导电性能降低，势必影响制氧机的工作效能。这是目前采用湿法轧制方法生产的阴极产品难以克服的致命性技术缺陷。这也正是本发明所要解决的问题。

发明内容：

本发明的目的旨在针对湿法轧制阴极产品存在的技术缺陷，提出一种用干压法生产制氧机阴极的方法，它是对现有制氧单元阴极材料及其生产方法的进一步改进和完善。

本发明提出的用干压法生产制氧机阴极的方法，它是以聚四氟乙烯粉料和碳黑为基料，其特征在于：它依次按以下步骤进行：

(1)计量配料：按如下重量配比计量备取基料

聚四氟乙烯粉料          1份

碳黑                    0.35～0.45份

控制基料：聚四氟乙烯粉料的粒径≤1000微米，

          碳黑的粒径≤1000微米，

按基料总重量的2.5～5.0％配入石墨，控制石墨的粒度≤200目，

按基料总重量的3.5～5.0％配入发泡剂，

以上所述的石墨是选用具有低阻值高导电性能的磷片石墨产品，

磷片石墨：粒度≤200目，碳含量≥99％，挥发物含量≤0.25％，选用磷片石墨材料对降低阴极电阻、提高阴极导电性能具有明显效果，

上述所说的发泡剂是选用可市购的由宁夏日盛实业有限公司生产的牌号为ADC型发泡剂。

(2)搅拌混料：将在步骤(1)计量配料中称取的物料放入混料机内进行搅拌混匀，制得混合料，

所述的搅拌混匀是指：混料机的搅拌转速为1000～1500转/分，连续搅拌时间为：5～10分钟，被搅拌的物料呈现出棉花纤维状时，即制得合格的混合料，使其易于入模干压成形。

(3)入模干压：将在步骤(2)搅拌混料中制得的混合料加入压模内进行干压成形，制得成形阴极，控制压力为：20～30MPa。

所述的压模是按所设计阴极成品外形尺寸工艺要求制成的，入模干压时，用规格为60～100目的筛子过筛混合料，过筛的混合料放进压模内，按设计要求控制放入混合料的物料量，并在中间配装阴极成品的铜网电极引线，然后加压，即可一次性干压制得成形阴极，采用干压成形的方法对确保电极引线的牢固可靠性、防止阴极分层透水具有明显效果。

(4)焙烧定型：将在步骤(3)入模干压中制得的成形阴极进行焙烧，控制焙烧温度为：200～380℃，焙烧时间为：6～8小时，即制得已定型合格的阴极产品。

所述的焙烧是指将成形阴极送入烘箱内进行焙烧定型，控制焙烧温度为：在1～1.5小时内，由室温缓慢升温至200℃；在2～4小时内，由200℃缓慢升温至350℃进行焙烧，可使混合料中的发泡剂逐渐从成形阴极中缓缓挥发，形成均匀致密、防透水的透气微孔，对提高阴极的防水透气性能具有明显效果；在370℃～380℃温度下保温2～4小时进行焙烧定型，以稳定阴极成品的尺寸和提高机械强度，然后自然冷却即制得合格的阴极产品。

本发明还有如下技术特征：

在计量配料步骤中，在所述的粒径≤1000微米的聚四氟乙烯粉料之中，粒径≤200微米的聚四氟乙烯悬浮细粉按重量计占60～80％。

在粒径≤1000微米的聚四氟乙烯物料之中：粒径≤200微米的为聚四氟乙烯悬浮细粉，其余则为聚四氟乙烯分散细粉。本发明提出的按一定重量比搭配的控制不同粒径的聚四氟乙烯悬浮细粉和聚四氟乙烯分散细粉构成阴极混合料具有独特的技术效果，能明显提高阴极材料的紧密度，有效地改善阴极的工作性能。

本发明的优点表现为：

(1)本发明提出的用干压法生产制氧机阴极的方法，工艺流程简捷，操作管理方便，生产作业效率高，可大大降低生产成本，特别是采用独创的干压成形技术，能明显改进和改善阴极中嵌装铜网电极引线的工艺操作性，提高电极引线的牢固可靠性能，对防止电极分层透水、改善阴极工作性能、提高制氧机产品质量具有突出的实质性特点和显著进步；

(2)用干压法生产的制氧机阴极成品具有极佳的透气防水性能和良好的低电阻性能，阴极工作状态稳定；

(3)用干压法生产的制氧机阴极产品外形尺寸稳定，具有较好的机械强度，便于组装流程加工作业，在实际生产中，只需更换压模，就能制造各种规格形状的电极成品以满足不同制氧机的需要，适应性强；

(4)用干压法生产的阴极配装于制氧机，能明显提高产氧量，具有长期工作稳定性能，对提高和改善制氧机的工作性能具有积极效果。

具体实施方式：

实施例一：

用干压法生产制氧机阴极的方法，它依次按以下步骤进行：

(1)计量配料：按如下重量配比计量备取基料

聚四氟乙烯粉料   粒径≤1000微米         8kg

碳黑             粒径≤1000微米         3.2kg

磷片石墨         粒度≤200目            0.32kg

ADC型发泡剂                             0.46kg

ADC型发泡剂是选用可市购的由宁夏日盛实业有限公司生产的发泡剂成品。

(2)搅拌混料：将计量称取的物料放入混料机内，启动混料机，按1000转/分的转速高速搅拌6分钟，使被搅拌的物料呈现出棉花纤维状，即制得合格的混合料；

(3)入模干压：将按所设计阴极成品外形尺寸(例如：长160mm、宽140mm、厚3mm)工艺要求制成的压模安装于干压机内，再将搅拌混料制得的混合料送入规格为80目的筛子进行过筛，过筛的混合料放入压模内，按设计要求准确放入混合料的物料量，并在中间配装阴极成品的铜网电极引线，然后施加26MPa的压力，即可一次性干压制得成形阴极；

(4)焙烧定型：将入模干压制得的成形阴极送入电烘箱内进行焙烧定型，精确控制电烘箱内的升温焙烧温度：在1.5小时内缓慢升温至200℃，再在3小时内继续缓慢升温至350℃进行焙烧，再继续升温至380℃焙烧3小时，然后自然冷却即制得符合设计要求的阴极产品。

实施例二：

用干压法生产制氧机阴极的方法，它依次按以下步骤进行：

(1)计量配料：按如下重量配比计量备取基料

聚四氟乙烯悬浮细料粒径≤200微米             5.8kg

聚四氟乙烯分散细料200微米＜粒径≤1000微米   2.2kg

碳黑               粒径1000微米             2.8kg

磷片石墨           粒度≤200目              0.29kg

ADC型发泡剂                                 0.52kg

ADC型发泡剂是可市购的，由宁夏日盛实业有限公司生产的发泡剂成品；

(2)搅拌混料：将计量称取的物料放入混料机内，启动混料机，按1200转/分的转速高速搅拌5分钟，使被搅拌的物料呈现出棉花纤维状，即制得合格的混合料；

(3)入模干压：将按所设计阴极成品外形尺寸工艺要求制成的压模安装于干压机内，再将搅拌混料制得的混合料送入规格为80目的筛子进行过筛，过筛的混合料放入压模内，按设计要求准确放入混合料的物料量，并在中间配装阴极成品的铜网电极引线，然后施加28MPa的压力，即可一次性干压制得成形阴极；，

(4)焙烧定型：将入模干压制得的成形阴极送入电烘箱内进行焙烧定型，精确控制电烘箱内的升温焙烧温度：在1小时内缓慢升温至200℃，再在3小时内继续缓慢升温至350℃进行焙烧后，再继续升温至370℃焙烧4小时，然后自然冷却即制得阴极产品。

Claims (2)

1.一种用干压法生产制氧机阴极的方法，它是以聚四氟乙烯粉料和碳黑为基料，其特征在于：它依次按以下步骤进行：

(1)计量配料：按如下重量配比计量备取基料

聚四氟乙烯粉料           1份

碳黑                     0.35～0.45份

控制基料：聚四氟乙烯粉料的粒径≤1000微米，

          碳黑的粒径≤1000微米，

按基料总重量的2.5～5.0％配入石墨，控制石墨的粒度≤200目，

按基料总重量的3.5～5.0％配入发泡剂，

(2)搅拌混料：将在步骤(1)计量配料中称取的物料放入混料机内进行搅拌混匀，制得混合料，

(3)入模干压：将在步骤(2)搅拌混料中制得的混合料加入压模内进行干压成形，制得成形阴极，控制压力为：20～30MPa，

(4)焙烧定型：将在步骤(3)入模干压中制得的成形阴极进行焙烧，控制焙烧温度为：200～380℃，焙烧时间为6～8小时，即制得已定型合格的阴极产品。

2.根据权利要求1所述的用干压法生产制氧机阴极的方法，其特征在于：在计量配料步骤中，在所述的粒径≤1000微米的聚四氟乙烯粉料之中，粒径≤200微米的聚四氟乙烯悬浮细粉按重量计占60～80％。