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，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)過堵漏劑含浸處理，確保雙極板的氣密性，同時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)行過程中要長期在80～95℃的溫度下接觸乙二醇水溶液冷卻介質(zhì)，需要具備對乙二醇水溶液長期高溫下的耐性，而(甲基)丙烯酸酯聚合物在乙二醇中多少會有一定的溶解性，導(dǎo)致燃料電池長期運(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100℃的組分，長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期高溫下穩(wěn)定運(yùn)行的苛刻要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高tg柔性石墨雙極板微孔堵漏劑。

2、實現(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tg柔性石墨雙極板微孔堵漏劑，以重量份數(shù)計，包括20～30份環(huán)氧環(huán)己基乙基環(huán)四硅氧烷，和70～80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陽離子熱引發(fā)劑，0.5～2份流平劑。

4、較佳的，所述的環(huán)氧環(huán)己基乙基環(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，所述的陽離子熱引發(fā)劑包括如下所示分子結(jié)構(gòu)：

11、

12、其中陽離子部分的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-分別為sbf6-、asf6-、pf6-，不同陰離子的熱引發(fā)活性順序為：sbf6->asf6->pf6-。

14、較佳的，所述的流平劑可以選用對柔性石墨雙極板具有浸潤作用的任意流平劑，可以根據(jù)柔性石墨雙極板浸潤之后堵漏劑的含浸量來決定，含浸量越高，流平劑的效果越好。優(yōu)選德國畢克流平劑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，堿性成分會導(dǎo)致陽離子熱引發(fā)劑失效。

15、較佳的，基于對耐候性耐熱性以及熒光識別等考慮，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，環(huán)氧環(huán)己基乙基環(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，長期高溫下接觸乙二醇水溶液也不會溶脹溶解，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，環(huán)氧環(huán)己基乙基環(huán)四硅氧烷，每個分子上含有4個可以陽離子熱引發(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tg柔性石墨雙極板微孔堵漏劑，其特征在于，以重量份數(shù)計，包括20～30份環(huán)氧環(huán)己基乙基環(huán)四硅氧烷，和70～80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所述的堵漏劑，其特征在于，所述的環(huán)氧環(huán)己基乙基環(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所述的堵漏劑，其特征在于，所述的陽離子熱引發(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Tg柔性石墨雙極板微孔堵漏劑，以重量份數(shù)計，包括20~30份環(huán)氧環(huán)己基乙基環(huán)四硅氧烷，和70~80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為具備有機(jī)硅氧烷結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的耐乙二醇特性，并且環(huán)氧環(huán)己基乙基環(huán)四硅氧烷每個分子上含有4個可以陽離子固化的環(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：2025/1/2