低杂质弹性材料制造技术

本发明专利技术的实施方案包括高纯度的固化弹性材料、用于制造其的组合物、和包含所述固化弹性材料的制品。本发明专利技术的实施方案包括具有少于２００ｎｇ／ｃｍ↑［２］的钙的固化弹性体。在一些实施方案中，所述固化弹性体由交联乙烯－丙烯－二烯三元共聚物制成，并可以不含交联含氟弹性体或聚硅氧烷弹性体。本发明专利技术的实施方案中的固化弹性体可以被用于包括Ｏ型圈和垫圈的密封件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低杂质弹性材料本申请要求2005年12月2日提交的美国临时申请60/742,042的权利，其 内容全文引入本申请作为参考。通过隔离的导管，燃料电池接收以氢、甲醇、或其它燃料为代表的含 氢燃料气体；氧源例如空气；和以水或乙二醇为代表的冷却流体。在燃料 电池中，来自燃料气体的氢源可与氧源通过电极和介入电解液反应以产生 电流。通常，燃料电池的每个"电池"包括一对多孔双极板或集分离电极和一 对膜电极组件(MEAs)。每个MEA可包括聚合物电解质膜、催化层、和反 应电极层。MEA可夹在两个双极板之间。通常将双极板密封到组件上，密 封件具有低渗透性以降低水分的蒸发和聚合物电解质膜的干燥。密封容易 组装和拆卸是有益的。若干个相邻的电池形成燃料电池堆。燃料电池堆之 间的密封可以利用垫圈完成。由于在燃料电池堆中大面积被密封，大的压 縮力可以被用以密封燃料电池组件。在使用期间和随时间可能损害密封， 密封的压縮力可随着密封件的压縮高度的轻微变化而变化。通常在燃料电池中的单个电池上安装电极，所述电极可通过在板状电 解质的两侧上涂敷诸如铂或其它适合的材料的催化剂而形成。两个电极再 连接到外置的电导体上。将燃料气体供给到一个此类电极即负极，而将空 气供给到另一个电极即正极来进行发电。更具体而言，燃料气体通过催化 剂的作用被分解成氢离子即质子，和负极上的电子以使得氢离子在穿过电 解质后迁移至正极，以及电子在穿过外部导体后流到正极。在正极，含氧 气体可与到达该电极的氢离子和电子进行催化反应，从而产生水。来自于垫圈、密封件、供给管、排气管等，或来自于诸如燃料气体或 氧化剂的流体的离子污染可能污染燃料电池中的电解质和或催化剂，从而 导致氢离子的适当迁移、燃料气体的分解和发电期间的水分产生的失败。 离子杂质，例如<^+2、和ZnW可能对聚合物电解质膜内的质子传输产生有害 作用，参见Okada等人的J. Electrochem. Soc. Vol. 144, pp. 2744， (1997);和St-Pierre等人的J. New Mat. Electrochem. Sys. Vol. 3 pp 99, (2000)。在其它应 用中，离子污染可能影响其它过程如用于半导体生产的晶片清洁液，其可 能导致生产出有缺陷的芯片。本专利技术的实施方案包括高纯度的固化弹性材料。在一些实施方案中， 固化弹性体所含有的可提取阳离子的量不会结合到燃料电池中的聚合物电 解质膜上至燃料电池的质子传导退化和不能产生有用量的电流的程度。在 其它实施方案中，固化弹性体具有低于约200ng/ci^的可提取^。在一些实 施方案中，低于约200ng/ci^的可提取的混合钙与锌。在一些实施方案中， 低于约225ng/cr^的可提取的混合钙、锌和镁。在其它实施方案中，低于约 225ng/cr^的可提取的混合钙、锌、钠、和镁。在一些实施方案中，固化弹 性体由乙烯-丙烯-二烯三元共聚物组成。在其它实施方案中，固化弹性体基 本上由乙烯-丙烯-二烯三元共聚物和填料组成。本专利技术的实施方案包括含低 金属的热固性弹性体，例如低金属EDPM和TFE/PP (聚四氟乙烯/聚丙烯) 热固性弹性体，其具有优越的抗蠕变性和高出传统热固性弹性体数量级的 清洁度。本专利技术的一个实施方案是包含或包括过氧化物可固化单烯烃共聚物橡 胶、弹性体或纯胶料、固化剂、和填料的组合物，其中所述过氧化物可固 化单烯径共聚物橡胶、固化剂、和填料在固化前包括的离子物质的总量低 于约1000iag/g，优选可滤去的离子物质的量低于约100(^g/g;甚至更优选千扰燃料电池中的聚合物电解质膜的传导性的离子物质的量低于约(1000昭离子物质)/ (克组合物)。在一些实施方案中，所述过氧化物可固化单烯烃 可以是乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、过氧化物可固化乙烯丙烯共聚物、或任 何这些的混合物。组合物还可包括多不饱和活性助剂。本专利技术的另一个实 施方案是通过固化这些组合物的任一种得到的固化热固性弹性体。在一些 实施方案中，弹性体不是含氟弹性体。不存在或基本上不存在于未固化的组合物中或用酸溶液从固化热固性 弹性体组合物中过滤/提取的离子物质，其特征可以是所提取的离子物质可 溶于酸溶液并且或者干扰燃料电池中的聚合物电解质膜的离子传导。所述 离子物质的特征还可以是其导致半导体器件的缺陷，如腐蚀或形成阱。固 化弹性体组合物可用非纯水的溶剂提取离子物质并对其进行表征。在一些实施方案中，用含水酸从固化的热固性弹性体中提取的离子物质的量低于300ng/crr^可提取物质。在一些实施方案中，在固化之前可对填料、可固化单烯烃橡胶、弹性 体或纯胶料、固化剂、或这些的任意混合物进行处理以去除可提取的离子 物质。在一些实施方案中，可选择填料、可固化单烯烃橡胶、弹性体或纯 胶料、固化剂、或这些的任意混合物以具有可接受的少量的离子物质或能 提取阳离子的化合物，以提供能形成固化弹性体并用于密封件的组合物。 所述密封件可用于燃料电池或其它制品。离子物质的可接受的少量是在产 生电流或电压方面不会使燃料电池的操作不可行的量。本专利技术的一个实施方案是能包括或包含弹性体的组合物，所述弹性体 包括至少一种聚合物，其选自乙烯-丙烯-非共轭二烯三元共聚物、乙烯-丙 烯共聚物、和这些的任意混合物；固化剂，其可以是有机过氧化物、或酚 醛树脂、或这些的任意混合物；和至少一种填料。所述组合物缺乏足以会 降低聚合物电解质膜的离子传导或使包含这样的膜的燃料电池操作不可行 的阳离子杂质。组合物可被固化以形成缺乏足以会降低聚合物电解质的离 子传导的阳离子杂质的固化热固性弹性体。在一些实施方案中，所述固化 热固性弹性体含有低于约200ng/cr^的可提取钙。在一些实施方案中，固化 热固性弹性体含有低于约200ng/cn^的可提取的混合钙和锌。在一些实施方 案中，固化的热固性弹性体含有低于约225ng/cr^的可提取的混合钙、锌和 镁。在一些实施方案中，固化的热固性弹性体含有低于约225ng/cn^的可提 取的混合l 、锌、钠和镁。这些固化弹性体可包括在制品或设备中，例如 但不限于燃料电池、过滤器壳体、化学转鼓、用于流体导管或液槽的转换 器的密封件、或其它可能接触高纯度流体的具有密封件的装置。在一些实 施方案中，固化弹性体不是固化含氟弹性体或不含有氟聚合物。在其它实 施方案中，固化弹性体不含聚硅氧烷。在一些实施方案中，所含的聚合物纯胶料或可固化的弹性体为约100重 量份，填料可包括炭黑或其它材料，其量可以是约30重量份，固化剂可以 是有机过氧化物，其量为约2重量份。组合物可通过在约150-约180'C的温度 下压塑约一小时而形成并固化。任何阳离子杂质，其可以是作为离子从固 化组合物中提取的痕量金属，其量可以为低于约300ng/cn^的组合物。优选，从固化热固性弹性体中可提取的阳离子杂质包括低于约200ng/cn^的混合转 和锌。三元共聚得到乙烯-丙烯二烯三元共聚物的非共轭二烯单体可选自二环 戊二烯、4-己二烯、亚乙基降冰片烯、和包括这些的任意混合物。固化剂可 以是有机过氧化物，并可选自过氧化二异丙苯、甲基-2，5-二 (叔丁基过氧) 己烷、过氧化二苯甲酰、过氧化2，4-二氯甲基苯、和包括这些的混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含：单烯烃共聚物、　固化剂、　填料，其中所述单烯烃共聚物、固化剂、和填料在固化前包括的离子物质的总量为少于约１０００μｇ／ｇ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CW埃克斯特兰德，
申请(专利权)人：安格斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]