几种阀控铅酸电池用密封胶的性能比较

吕永尧 雷振跃 付永哲

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所， 武汉 430223）

0 引言

电池的整体密封性是阀控密封铅酸蓄电池的关键指标之一，在现有阀控密封铅酸蓄电池生产中，采用电池密封胶来保证电池密封仍有较高的比例。电池密封胶在电池生产中主要应用于电池壳体密封及端子密封，其主要作用是确保电池壳体上盖板与壳体以及电池端子与上盖板处结合紧密，保证电池密封性。电池壳体与上盖板的密封技术已相对成熟，极柱端子密封性能仍然困扰着一些厂家。尽管蓄电池端子露出的电解液非常少，在初期不影响电池容量，但对于用户来说蓄电池端子漏液影响电池外观，并且腐蚀电池架、电池连接线、铜排和用户各种电源设备。现国内已针对铅酸蓄电池密封开发了多种铅酸蓄电池密封胶产品[1]，但电池生产厂家始终会根据实际情况考虑电池胶对电池的密封性能、适用期、高低温性能、固化后外观、固化后浸酸失重、使用过程中气味及使用后是否变色影响电池外观等方面性能，从而进行选用。本文从生产使用情况和确保蓄电池产品密封出发就现在市场上六种电池胶进行了试验设计和性能测试对比，从而依据测试数据优选电池密封胶，生产了电池样品进行试验验证电池胶耐高温高压试验和高低温循环试验实际应用性能。

1 实验部分

1.1 常温下六种电池胶与ABS、铅合金常温情况下的剪切力测试

在常温（试验温度24℃）下按电池胶使用比例配比，并依据GB7124-86《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》制作试样。在常温下制作六种胶ABS与 ABS及铅合金（极柱铅锡合金）与铅合金各5个试样。试样制作完成后在常温下放置固化24 h，然后用万能拉力测试机做拉伸剪切力试验，测试每个试样剪切力数据，取5个试样测试值的平均值。本试验主要用于测试常温情况下电池胶与电池的槽盖的及极柱的结合力。

1.2 六种胶与ABS及铅合金高低温实验后的剪切力

在常温（试验温度24℃）下按电池胶使用比例配比，并依据GB7124-86《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》制作试样。在常温下制作六种胶ABS与 ABS及铅合金（极柱铅锡合金）与铅合金各5个试样。常温固化24 h以后，进行高低温试验。高低温测试先高温60℃12 h后低温-40℃12 h，共进行两个循环。两个高低温循环完成后取出试样，待试样温度达到常温时测试试样的拉伸剪切力性能。本实验主要用于测试电池胶在高低温交替变化时的粘接性能，从而确保电池密封有较好的高低温适应性能。

1.3 适用期测试

在常温（试验温度24℃）下按电池胶使用比例配比后精确称取试样 120 g，搅拌均匀后开始计时。此后，每隔3 min用玻璃棒搅拌胶液一次，直至胶液难以搅动为止，此段时间就是适用期[2]。适用期主要测试电池胶在使用过程中的可操作时间，用以判断电池胶是否适用于正常的生产操作。

1.4 固化后外观

在常温（试验温度24℃）下按电池胶使用比例配比 200克试样，搅拌均匀后常温静置固化24h，固化后在明亮的光线下观察电池胶有无气泡，考察电池胶在使用时是否有气泡影响电池密封性能。

1.5 浸酸失重

在常温（试验温度24℃）下按电池胶使用比例配比，搅拌均匀后取50 g左右试样静置固化，固化24 h后将所有样本编号，准确称量样本重量G1，然后将试样浸入1.295 g/ml的硫酸溶液中置于60 ℃烘箱中168 h，然后取出试样用去离子水冲洗干净，放置于200 ℃烘箱烘烤2 h至样本重量不变记录样本重量G2。

浸酸失重主要测试电池胶耐硫酸腐蚀性能。

1.6 固化后稳定性试验

电池胶经过浸酸失重测试，置于空气中放置30天后，观察各样本的颜色变化，主要考察电池胶遇酸或暴露在空气中的稳定性能，从而确保蓄电池产品生产过程中的少量残留不影响电池外观整洁。

2 结果与讨论

2.1 常温下六种电池胶与 ABS、铅合金常温情况下的剪切力分析

各种电池胶 ABS常温固化后所有试样在测试过程中均未出现试验截面断开情况，所有数据均为ABS断裂所测数据，具体试验数据见表1。

表1 六种电池胶ABS试样常温剪切力性能

各种电池胶铅合金常温固化试样在测试过程中均是电池胶与合金的接合面断开，具体试验数据见表2。

表2 六种电池胶铅合金试样常温剪切力性能

从测试数据可以看出六种电池胶与 ABS结合力性能均较好且其结合力大于使用试样 ABS的强度，且各种电池胶与ABS的结合强度均好于其与合金的结合强度。对比各种电池胶与合金的结合强度数据可以看出六种型号密封胶与 ABS结合力在相同接触面积的情况下剪切力均大于4.9 MPa，D型密封胶与铅合金的剪切力性能明显好于其它五种密封胶。

2.2 六种胶与ABS及铅合金高低温实验后的剪切力分析

就各种电池胶 ABS高低温试验后的试样的测试数据来看，所有试样在测试过程中与常温测试数据相同，均未出现试验截面断开情况，所有数据均为ABS断裂所测数据。经过高低温试验测试六种型号密封胶与 ABS结合力相同接触面积的情况下剪切力均大于 4.9 MPa。具体试验数据见表3。

表3 电池胶ABS试样高低温测试剪切力性能

各种电池胶铅合金高低温试验后的试样在测试过程中均是电池胶与合金的接合面断开，具体试验数据见表4。

表4 六种电池胶铅合金试样常温剪切力性能

可以看出六种电池胶与 ABS结合力经高低温测试后性能同样均较好，经过高低温试验测试六种型号密封胶与ABS结合力均大于4.9Mpa，且各种电池胶与 ABS的结合强度明显好于其与合金的结合强度。对比各种电池胶与合金高低温测试后的结合强度数据可以看出B与D型密封胶性能相对较优，其性能明显好于其它四种电池密封胶。

2.3 适用期测试

在24℃的试验环境下，精确称取六种电池密封胶按使用比例配比的试样120 g静置观察其适用期，最后得出试验数据如表5。

表5 各种电池密封胶可使用时间数据

从以上试验数据可以看出，所有六种电池密封胶 24℃的试验环境下可使用时间均介于 30～60 min之间，满足一般密封胶15～60 min的适用期要求[3]，生产中掌握好配胶量均可满足正常生产要求。

2.4 固化后外观

在常温（试验温度24℃）下按电池胶使用比例配比200 g试样，搅拌均匀后常温静置固化24 h，固化后在明亮的光线下观察电池胶试样情况。具体试验情况见表6。

表6 六种电池胶固化后外观情况

从以上试验情况可以看出，六种电池胶中除B型密封胶外其他五种电池密封胶固化后外观均正常，适用于正常生产。

2.5 浸酸失重测试分析

按浸酸失重试验方法进行试样测试，并按公式（1）计算测试数据。具体测试数据见表7。

表7 六种电池密封胶浸酸失重性能数据

从测试数据可以明显看出B型密封胶由于固化后内部存在气泡，在浸酸失重测试中测试前后数据偏差较大，浸酸失重性能最差，E型号密封胶性能对比相对较优，另外四种电池密封胶性能相对接近。

2.6 固化后稳定性试验分析

电池胶经过浸酸失重测试，置于空气中放置一个月后，观察各样本的颜色变化，具体性能对比见表6。从表6可以看出B及D型号密封胶固化后稳定性相对较好，在生产过程中的微量残留不会在日后的使用过程中影响电池外观。

3 结论

通过各种电池胶与 ABS结合的剪切力测试数据对比，可以看出六种电池胶常温及高低温试验中与 ABS结合力变化不大且均能达到密封电池气密性要求（结合力均大于ABS的强度）；在与铅合金的结合力方面常温试验测试和经过高低温试验测试中D型密封胶从强度和高低温稳定性方面均优于其他5种胶；适用期测试数据可以看出六种电池胶均可达到正常的使用要求，使用过程中可以有足够的操作时间完成正常生产中的倒胶；固化后外观六种电池胶中仅B型密封胶固化后有气泡产生，其他几种电池胶固化后外观均为合格；在浸酸失重方面通过数据对比也可以看出浸酸前后数据变化率由小到大依次为 E（-0.07%）、C（-0.13%）、A（-0.16%）、D（-0.18%）、F（-0.19%）、B（-1.08%），其中除B和E型密封胶外，其它几种胶数据相当。

通过以上数据分析可以看出D型密封胶在常温及高低温条件下与 ABS和铅合金的拉伸剪切力、适用期、固化后外观、浸酸失重、变色试验等方面均有不错的测试性能。我们选用D型密封胶生产的电池试样也顺利通过了高温、高压试验和高低温循环试验[4]验证。说明通过以上试验综合测试筛选出的电池密封胶可以有效保证阀控密封电池的密封性能。

[1]王洪伟, 王常波. 阀控铅酸蓄电池端子结构密封可靠性研究与验证[J]. 蓄电池, 2007（2）: 93-95.

[2]张海林, 朱教伟. 阀控密封铅酸蓄电池用密封胶及其应用[J]. 蓄电池, 2006（2）: 87-89.

[3]王常波, 孟令辉等. 阀控铅酸蓄电池端子密封胶的几个重要指标[J]. 蓄电池, 2008（3）: 124-125.