本發(fā)明屬于氫燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種氫燃料電池堆柔性石墨雙極板的熱固化微孔堵漏劑。

背景技術(shù)：

1、燃料電池雙極板是氫燃料電池電堆的核心結(jié)構(gòu)支撐件，分為金屬雙極板和石墨雙極板。石墨雙極板由于原料易得，成本低，耐化學(xué)腐蝕性好，壽命長(zhǎng)，廣泛用于商用車的燃料電池電堆里面。但柔性石墨板本身具有微孔結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過(guò)堵漏劑含浸處理，確保雙極板的氣密性，同時(shí)堵漏劑固化之后要賦予柔性石墨板足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐化學(xué)品性(主要是耐乙二醇特性)以及長(zhǎng)期耐熱性。

2、柔性石墨雙極板一般采用(甲基)丙烯酸酯單體復(fù)配成含浸樹脂液作為堵漏劑(參考中國(guó)專利cn?107706430b)，使用前添加自由基熱引發(fā)劑，將柔性石墨板含浸在堵漏劑中，真空或加壓浸漬，讓堵漏劑分子滲入到柔性石墨雙極板微孔里面，然后將雙極板表面殘留堵漏劑清洗干凈，以防堵漏劑在雙極板表面固化之后影響石墨的導(dǎo)電性。之后將雙極板在水浴中加熱固化，堵漏劑固化之后形成致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而賦予雙極板氣密性，抗彎強(qiáng)度，耐化學(xué)性及耐熱性。

3、柔性石墨雙極板組裝成電堆之后，在燃料電池運(yùn)行過(guò)程中要長(zhǎng)期在80～95℃的溫度下接觸乙二醇水溶液冷卻介質(zhì)，需要具備對(duì)乙二醇水溶液長(zhǎng)期高溫下的耐性，而(甲基)丙烯酸酯聚合物在乙二醇中多少會(huì)有一定的溶解性，導(dǎo)致燃料電池長(zhǎng)期運(yùn)行之后，雙極板堵漏劑部分溶解在乙二醇中，產(chǎn)生孔洞裂紋以至于氣體泄漏而失效。

4、另外，中國(guó)專利cn?107706430b里提到的甲基丙烯酸酯聚合物或者共聚物的tg比較低，很少有tg超過(guò)100℃的組分，長(zhǎng)鏈烷基丙烯酸酯聚合物的tg更是低于零度，在燃料電池運(yùn)行溫度下處于橡膠態(tài)，石墨雙極板的抗彎曲強(qiáng)度大幅度降低，很難滿足氫燃料電池車長(zhǎng)期高溫下穩(wěn)定運(yùn)行的苛刻要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高抗彎強(qiáng)度耐熱耐乙二醇良好的柔性石墨雙極板微孔堵漏劑。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種高抗彎強(qiáng)度柔性石墨雙極板微孔堵漏劑，包括20～30重量份縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷，和70～80重量份氧雜環(huán)丁烷或者脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，兩者總和為100重量份，以及0.1～2.0陽(yáng)離子熱引發(fā)劑，0.5～2份流平劑。

4、較佳的，所述的縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷具有如下結(jié)構(gòu)：

5、

6、較佳的，所述的氧雜環(huán)丁烷包括如下結(jié)構(gòu)：

7、

8、較佳的，所述的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂包括如下結(jié)構(gòu)：

9、

10、較佳的，所述的陽(yáng)離子熱引發(fā)劑包括如下所示分子結(jié)構(gòu)：

11、

12、其中，陽(yáng)離子部分的r1、r2、r3、r4為h、oh、ch3、cl、cn、no2、och3、-ch2ph、-ch2ch＝chch3、-ch2ch＝(ch3)2等等；

13、陰離子部分的x-為sbf6-、asf6-、pf6-，不同陰離子的熱引發(fā)活性順序?yàn)椋簊bf6->asf6->pf6-。

14、較佳的，所述的流平劑可以選用對(duì)柔性石墨雙極板具有浸潤(rùn)作用的任意流平劑，可以根據(jù)柔性石墨雙極板浸潤(rùn)之后堵漏劑的含浸量來(lái)決定，含浸量越高，流平劑的效果越好。優(yōu)選德國(guó)畢克流平劑byk-333、byk-3505，以及三正高分子的超分散劑，如ch-1、ch-2、ch-3、ch-5、ch-6、ch-7、ch-8、ch-9等等，但流平劑成分里面不能含有路易斯堿，堿性成分會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)離子熱引發(fā)劑失效。

15、較佳的，基于對(duì)耐候性耐熱性以及熒光識(shí)別等考慮，還可以在上述組成物中添加各種抗氧化劑，防老劑，熒光劑等等。

16、較佳的，基于對(duì)耐水性考慮，還可以在上述組成物中添加各種環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋯酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑等等。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

18、(1)本發(fā)明的柔性石墨雙極板堵漏劑組成物成分之一，縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷由于含有機(jī)硅氧烷結(jié)構(gòu)，具備疏水疏油特性和低表面張力特性，具有優(yōu)異的耐乙二醇性，長(zhǎng)期高溫下接觸乙二醇水溶液也不會(huì)溶脹溶解，特別適合用于氫燃料電池柔性石墨雙極板的微孔堵漏。

19、(2)本發(fā)明的柔性石墨雙極板堵漏劑組成物成分之一，縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷，每個(gè)分子上含有4個(gè)可以陽(yáng)離子熱引發(fā)的環(huán)氧基，配合高耐熱的氧雜環(huán)丁烷或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，固化之后具有高耐熱特性，同時(shí)固化收縮率也比較低，殘留應(yīng)力小，比(甲基)丙烯酸酯熱固化體系的堵漏劑具有更高的抗彎強(qiáng)度。

技術(shù)特征：

1.一種高抗彎強(qiáng)度柔性石墨雙極板微孔堵漏劑，其特征在于，包括20～30重量份縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷，和70～80重量份氧雜環(huán)丁烷或者脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，兩者總和為100重量份，以及0.1～2.0陽(yáng)離子熱引發(fā)劑，0.5～2份流平劑。

2.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷具有如下結(jié)構(gòu)：

3.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，所述的氧雜環(huán)丁烷包括如下結(jié)構(gòu)：

4.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，所述的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂包括如下結(jié)構(gòu)：

5.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，所述的陽(yáng)離子熱引發(fā)劑包括如下所示分子結(jié)構(gòu)：

6.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，流平劑為德國(guó)畢克流平劑byk-333、byk-3505，以及三正高分子的超分散劑ch-1、ch-2、ch-3、ch-5、ch-6、ch-7、ch-8、ch-9中任意一種。

7.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，該堵漏劑還包括抗氧化劑、防老劑、熒光劑中一種或幾種。

8.如權(quán)利要求1所述的所述的堵漏劑，其特征在于，該堵漏劑還包括環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中一種或幾種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高抗彎強(qiáng)度柔性石墨雙極板微孔堵漏劑，包括20~30重量份縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷，和70~80重量份氧雜環(huán)丁烷或者脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，兩者總和為100重量份，以及0.1~2.0陽(yáng)離子熱引發(fā)劑，0.5~2份流平劑。本發(fā)明的柔性石墨雙極板堵漏劑因?yàn)榫邆溆袡C(jī)硅氧烷結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的耐乙二醇特性，并且縮水甘油醚氧丙基環(huán)四硅氧烷每個(gè)分子上含有4個(gè)可以陽(yáng)離子固化的環(huán)氧基，固化后交聯(lián)密度高，耐熱好，固化收縮率低，殘留應(yīng)力小，相比（甲基）丙烯酸酯類堵漏劑具有更高的抗彎強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：郝建強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州毫邦新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6