本發(fā)明涉及一種電解液，尤其涉及一種鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液及其配制方法。
背景技術(shù)：
：電解液是鋁電解電容器的實際陰極，在使用過程中可以提供氧離子修補介質(zhì)氧化膜，對鋁電解電容器的性能起到?jīng)Q定性的作用。常規(guī)鋁電解電容器電解液與介質(zhì)膜接觸良好，閃火電壓高。但隨著電子工業(yè)、通訊工業(yè)的迅猛發(fā)展，對鋁電解電容器的性能提出了更高的要求，鋁電解電容器需要具備更高的耐壓、更低的損耗，更長的使用壽命，并且在極端環(huán)境下使用的性能參數(shù)變化小，穩(wěn)定性好?，F(xiàn)階段，液態(tài)電解液電導率偏低，且在極端環(huán)境下穩(wěn)定性不佳，而固態(tài)電解液雖然電導率高，但其不能提供陽離子修補破損的介質(zhì)膜，且其耐壓只有液態(tài)的1/3或1/4。液態(tài)電解液和固態(tài)電解液均不能滿足現(xiàn)實的需要。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以實現(xiàn)寬泛的使用溫度條件、較長的使用壽命以及實現(xiàn)鋁電解電容器的小型化、輕量化，從而解決現(xiàn)有鋁電解電容器電解液存在的使用條件局限大，使用壽命不佳等問題的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液及其配制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，包括溶液體系和溶液體系；所述溶液體系包括85%-95%的聚合單體、2%-20%的交聯(lián)劑和0.1%-10%的熱引發(fā)劑，所述熱引發(fā)劑包括過氧化氫、過硫酸鹽和氫過氧化物的一種或多種；所述聚合單體為含有雙鍵的化合物或者是可開環(huán)進行聚合的丙烯酸及其衍生物。本發(fā)明使用的熱引發(fā)劑為水溶性、無機類、中溫型，可以均勻的溶解到電解液的溶劑中，可以得到均勻的凝膠態(tài)電解液，有效避免了其他類型引發(fā)劑不能均勻溶解到電解液溶劑中帶來的局部聚合不充分、電容器內(nèi)部短路等風險。本發(fā)明采用溶液聚合的方式，熱引發(fā)劑均勻的分散到溶劑中，在加熱的情況下熱引發(fā)劑自身發(fā)生分解，斷裂，形成兩個初始自由基，繼而引發(fā)單體自由基發(fā)生聚合反應，得到的聚合體系的粘度比本體聚合低，混合和散熱比較容易，生產(chǎn)操作和溫度都易于控制，還可利用溶劑的蒸發(fā)以排除聚合熱。常用的有機過氧化物聚合引發(fā)劑（例如：α,α`-偶氮二異丁腈）在其自身發(fā)生分解反應產(chǎn)生自由基的同時會產(chǎn)生氮氣而以在凝膠內(nèi)部包裹氣泡的狀態(tài)進行固化，由于氣泡的存在，難以得到均勻的凝膠狀高分子。本發(fā)明中，引發(fā)劑分子含有弱鍵，通過加熱分解產(chǎn)生兩個初級自由基，初級自由基接著引發(fā)單體產(chǎn)生自由基從而發(fā)生鏈引發(fā)反應發(fā)生聚合反應從而形成凝膠態(tài)。如圖1所示為過硫酸鹽引發(fā)劑加熱分解成自由基的示意圖。聚合過程中引發(fā)作用分為以下幾步:(1)引發(fā)劑在水相中分解成初始自由基；(2)初始自由基在水相（電解液在配制過程中甚至在配制完成后都會有水的存在）中引發(fā)聚合；(3)水相中的初始自由基單體擴散到乳膠粒中或單體液滴中；(4)自由基在乳膠粒中引發(fā)聚合，生成高分子聚合物，使得乳膠粒不斷長大。第一階段一一乳膠粒生成期。從開始引發(fā)聚合,直至乳化劑形成的膠束消失,聚合速率遞增。水相中產(chǎn)生的自由基擴散進入膠束內(nèi)，進行引發(fā)、增長，不斷形成乳膠粒,同時水相中單體也可以引發(fā)聚合,吸附乳化劑分子形成乳膠粒。隨著引發(fā)聚合的繼續(xù)進行，增溶膠束不斷成核,乳膠粒不斷增多或增大，當單體轉(zhuǎn)化率15%左右，膠束全部消失，不再形成新的乳膠粒，以后引發(fā)聚合完全在乳膠粒內(nèi)進行。第二階段一一恒速期。膠束消失后,聚合進入第二階段。鏈引發(fā)、增長和終止反應繼續(xù)在乳膠粒內(nèi)進行，液滴仍起著倉庫的作用,不斷向乳膠粒供應單體。乳膠粒中單體濃度保持不變，加上乳膠粒數(shù)恒定,這一階段的聚合速率也基本一定。單體轉(zhuǎn)化率達50%左右，液滴全部消失，單體全部進入乳膠粒，開始轉(zhuǎn)入第三階段。第三階段一一降速期。乳膠粒內(nèi)由單體和聚合物兩部分組成，水中的自由基可以繼續(xù)擴散到乳膠粒引發(fā)或終止，但單體再無補充來源，聚合速率將隨乳膠粒內(nèi)單體濃度的降低而降低，直至聚合完成。上述的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸甲酯的一種或多種；所述聚合單體包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸乙酯的一種或多種。上述的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，優(yōu)選的，所述溶液體和溶液體系的重量混合配比為1:4-7:3。上述的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，優(yōu)選的，所述溶液體系包括45%-65%的主溶劑、15%-25%的輔助溶劑、8-25%的主溶質(zhì)、2%-5%的副溶質(zhì)以及0.5%-3%的添加劑；所述主溶劑可以所述輔助溶劑包括水、甘油、丙三醇、丙二醇和1，4-丁二醇的一種或多種。本發(fā)明的主溶劑具備以下的特征1、物理化學性能穩(wěn)定；2、擁有較低的凝固點和較高的沸點；3、對所選用的溶質(zhì)或添加劑有較高的溶解度；4、不和鋁箔發(fā)生腐蝕等化學反應；5、價格相對低廉。主溶劑往往很難同時兼?zhèn)渖鲜鲂阅?，需要添加輔助溶劑來改善相關(guān)性能，本發(fā)明中選用介電常數(shù)較大，高低溫性能優(yōu)良的輔助溶劑，一方面可以改善主溶劑高低溫特性，另一方面，兩種不同溶劑體系相互作用，有利于提高溶劑化作用，增大溶質(zhì)的溶解度和電離度。上述的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，優(yōu)選的，所述主溶質(zhì)包括丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸銨、辛二酸銨、壬二酸銨、癸二酸銨、1,7-癸二酸銨、異癸二酸銨、烷基癸二酸銨、十二雙酸銨、2-己基己二酸的一種或多種；所述副溶質(zhì)包括硼酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸丁酯、磷酸單丁酯、五硼酸銨、苯二酸、對苯二酸、檸檬酸的一種或多種。通過添加副溶質(zhì)來提高電解液的電導率。上述的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，優(yōu)選的，所述添加劑包括硝基化合物，包括對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、間二硝基苯、對硝基苯甲醚或?qū)ο趸郊状?、次亞磷酸銨的一種或多種。本發(fā)明中輔助添加劑包括防水合劑和消氫劑，其中防水合劑，如：次亞磷酸銨能夠抑制鋁氧化膜發(fā)生水合作用，延長電容器使用壽命，消氫劑，如：對對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、間二硝基苯、對硝基苯甲醚能夠吸收電解液修補氧化膜過程中在陰極產(chǎn)生的氫氣，從而有效避免電容器底突、開閥等不良狀況。上述的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液的配制方法，包括以下步驟：1）配制溶液體系，將主溶劑和輔助溶劑混合并加熱到90-120攝氏度，加入主溶質(zhì)和副溶質(zhì)，在110-140攝氏度的溫度下保溫30-60分鐘，冷卻到100攝氏度加入添加劑，并冷卻至室溫；2）配制溶液體系，將所用單體、交聯(lián)劑依次加入配液槽中，混合攪拌均勻后，加入熱引發(fā)劑，攪拌30-50分鐘；3）將溶液體系和溶液體系按照1:4-7:3的配比混合并攪拌10-30分鐘，得到均勻、澄清的溶液；4）將步驟3）得到的均勻、澄清的溶液置于溫度為65℃~105℃的烘箱內(nèi)固化20分鐘-4小時，得到凝膠態(tài)的電解液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液可以實現(xiàn)寬泛的使用溫度條件、較長的使用壽命以及能夠?qū)崿F(xiàn)鋁電解電容器的小型化、輕量化，從而解決現(xiàn)有鋁電解電容器電解液存在的使用條件局限大，使用壽命不佳的問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明中過硫酸鹽引發(fā)劑加熱分解成自由基的示意圖。具體實施方式為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。需要特別說明的是，當某一元件被描述為“固定于、固接于、連接于或連通于”另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。實施例一種鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液，包括溶液體系和溶液體系；所述溶液體系包括85%-95%的聚合單體、2%-20%的交聯(lián)劑和0.1%-10%的熱引發(fā)劑，所述熱引發(fā)劑包括過氧化氫、過硫酸鹽和氫過氧化物的一種或多種；所述聚合單體為含有雙鍵的化合物或者是可開環(huán)進行聚合的丙烯酸及其衍生物。本發(fā)明中，交聯(lián)劑包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸甲酯的一種或多種；所述聚合單體包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸乙酯的一種或多種。本發(fā)明中，溶液體和溶液體系的重量混合配比為1:4-7:3。本發(fā)明中，溶液體系包括45%-65%的主溶劑、15%-25%的輔助溶劑、8-25%的主溶質(zhì)、2%-5%的副溶質(zhì)以及0.5%-3%的添加劑；所述主溶劑可以為乙二醇，所述輔助溶劑包括水、甘油、丙三醇、丙二醇和1，4-丁二醇的一種或多種。本發(fā)明中，主溶質(zhì)包括丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸銨、辛二酸銨、壬二酸銨、癸二酸銨、1,7-癸二酸銨、異癸二酸銨、烷基癸二酸銨、十二雙酸銨、2-己基己二酸的一種或多種；所述副溶質(zhì)包括硼酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸丁酯、磷酸單丁酯、五硼酸銨、苯二酸、對苯二酸、檸檬酸的一種或多種。本發(fā)明中，添加劑包括硝基化合物，包括對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、間二硝基苯、對硝基苯甲醚或?qū)ο趸郊状?、次亞磷酸銨的一種或多種。本發(fā)明的鋁電解電容器用熱固化凝膠態(tài)電解液的配制方法，包括以下步驟：1）配制溶液體系，將主溶劑和輔助溶劑混合并加熱到90-120攝氏度，加入主溶質(zhì)和副溶質(zhì)，在110-140攝氏度的溫度下保溫30-60分鐘，冷卻到100攝氏度加入添加劑，并冷卻至室溫；2）配制溶液體系，將所用單體、交聯(lián)劑依次加入配液槽中，混合攪拌均勻后，加入熱引發(fā)劑，攪拌30-50分鐘；3）將溶液體系和溶液體系按照1:4-7:3的配比混合并攪拌10-30分鐘，得到均勻、澄清的溶液；4）將步驟3）得到的均勻、澄清的溶液置于溫度為65℃~105℃的烘箱內(nèi)固化20分鐘-4小時，得到凝膠態(tài)的電解液。實施例1溶劑體系成分質(zhì)量百分數(shù)乙二醇60%水10%甘油15%山梨醇5%五硼酸銨10%溶劑體系成分質(zhì)量百分數(shù)丙烯酸85%甲基丙烯酸酯10%過硫酸銨5%熱固化溫度80℃-105℃，熱固化時間30min-2h均可。當前第1頁1 2 3