一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法技术

本发明专利技术提供一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，涉及燃料电池技术领域；一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，在支撑材料涂覆底漆前，先在支撑材料表面涂刷一层胶粘剂；当所述底漆为含有乙烯基硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为聚丙烯酸酯类胶粘剂；当所述底漆为含有环氧硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为环氧类胶粘剂；本发明专利技术技术方案不仅可以使对支撑材料与密封材料粘接性能有增强作用的底漆，增强作用得到进一步提高，还可以使本身对密封材料与支撑材料粘接性能增强作用不明显的底漆，显著增强其粘接性能，扩大底漆对不同支撑材料的适配范围。大底漆对不同支撑材料的适配范围。

【技术实现步骤摘要】
一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，更具体地，涉及一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池由多个单电池串联组成，单电池主要由膜电极和双极板组成，双极板与膜电极之间通过密封材料密封防止气体泄漏，密封材料与膜电极粘接性能的好坏显著影响单元电池的性能。膜电极通常是将催化剂涂层质子膜和气体扩散层通过胶粘剂粘接到支撑材料上。膜电极支撑材料一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯硫醚(PPS)等碳氢类聚合物；常用的密封材料有硅橡胶、氟橡胶、聚烯烃橡胶等，其中硅橡胶是使用最多的质子交换膜燃料电池用密封材料。然而，常用支撑材料往往具有较低表面能，若不经特殊表面处理，往往很难与密封材料粘接，或者难以达到较高的粘接强度。
[0003]为提高密封材料与低表面能支撑材料之间的粘接性能，对支撑材料常用的改性方法有等离子体改性、表面涂覆以及底漆处理等。相比于其他改性方法，使用底漆对基材(支撑材料)表面进行改性对基材本体性能无影响，且实施方法简单便捷、成本较低，具有显著优势。使用底漆时，通过底漆层分别与支撑材料和密封材料间更强的相互作用，达到增强密封材料与支撑材料粘接性能的目的。
[0004]然而，在实际应用中，使用底漆后，密封材料与基材(支撑材料)之间的粘接性能虽有提高，但仍未达到使用标准(剥离强度＞2N/cm)。
[0005]因此，急需寻找一种能够增强密封材料与基材(支撑材料)之间的粘接性能的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，有效提高底漆对密封材料的粘接性能、并能扩大底漆的适用范围。
[0007]本专利技术采取的技术方案是，一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，在支撑材料涂覆底漆前，先在支撑材料表面涂刷一层胶粘剂；当所述底漆为含有乙烯基硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为聚丙烯酸酯类胶粘剂；当所述底漆为含有环氧硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为环氧类胶粘剂。
[0008]在本专利技术技术方案中，在使用底漆之前，在膜电极支撑材料上涂覆一层对支撑材料粘接力较强的胶粘剂，如聚丙烯酸酯类、环氧类、硅胶类、聚氨酯类等类型的胶粘剂，干燥后形成一层胶膜，在此基础上使用底漆及密封材料。相比于底漆工业化产品的较少选择，用于膜电极支撑材料的胶粘剂已有众多成熟产品，这些胶粘剂与支撑材料往往具有较好粘接性能。选择本身与支撑材料粘接性能良好、且与底漆中聚合物树脂有更强相互作用的胶粘
剂提前对支撑材料进行表面处理，则可以显著提高底漆层与支撑材料之间粘接性能，进而增强支撑材料与密封材料两者之间的粘接性能，也能扩大底漆适配密封材料的范围。通过测试密封材料粘接的两片支撑材料之间的剥离强度来表征样品的密封材料与基材(支撑材料)的粘接力大小，测得本专利技术技术方案的支撑材料与密封材料的剥离强度在2N/cm以上。
[0009]在本专利技术技术方案中使用的是热固化的胶粘剂和热固化的密封材料，但不排除其他固化方式的胶粘剂和密封材料。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术技术方案不仅可以使对支撑材料与密封材料粘接性能有增强作用的底漆，增强作用得到进一步提高，还可以使本身对支撑材料与密封材料粘接性能增强作用不明显的底漆，显著增强其粘接性能，扩大底漆对不同密封材料的适配范围。
具体实施方式
[0011]中国专利文献CN201910134326.6公开了一种提高粘接性能的方法，使用底漆对待粘接材料进行表面处理，在底漆完全固化之前，使用胶粘剂对底漆的表面进行处理，以使底漆与胶粘剂之间形成底漆和胶粘剂的重叠层。该技术方案在一定程度上可以提高待粘接材料与胶粘剂的粘接力，但是，有些即使采用了底漆，但粘接力仍无法达到标准要求，甚至，有些底漆的使用，对于粘接力并没有提升。
[0012]如生产中需要使用的Loctite SI 5625有机硅密封胶(硅橡胶)，本方案的专利技术人员在实验过程中使用了几种不同的底漆，通过表征密封材料(Loctite SI 5625有机硅密封胶)粘接两片基材(PEN基材)的粘接强度变化对底漆进行筛选，结果表明(如表1所示，其中blank为不使用底漆的空白样)，使用底漆后，硅橡胶与PEN基材之间粘接性能有提高，但仍未达到使用标准(剥离强度＞2N/cm)，并且，使用不同的底漆时，硅橡胶与PEN基材之间粘接性能的提升效果不同；也就是说，有机硅密封胶/基材(支撑材料)与底漆之间还存在较高的选择性。
[0013]表1不同底漆对Loctite SI 5625硅橡胶与PEN基材粘接性能的影响
[0014]底漆blankG790G790TF201NO.36AB剥离强度(N/cm)0.010.910.980.571.95
[0015]因此，对于一种意向使用的有机硅密封胶，可能难以找到适配的底漆，使其与膜电极支撑材料之间粘接性能得到提高；或者一种底漆对某种有机硅密封胶与膜电极支撑材料之间有提高粘接性能的作用，但增强后仍不满足要求。若能找到一种方法削弱有机硅密封胶/膜电极支撑材料和底漆之间的高度选择性、可以进一步提高底漆的增强粘接性能作用、解决实际应用中难以匹配有机硅密封胶/膜电极支撑材料和底漆的问题，是具有较大的现实意义和使用价值的。
[0016]燃料电池领域中，底漆多是由聚合物树脂和带有硅氧烷基团的单体或聚合物，以及催化剂和非极性溶剂组成。其中，聚合物树脂与支撑材料之间需要有良好的相互作用，硅氧烷单体在催化剂作用下可以与有机硅密封胶中硅氧基反应。底漆中溶剂挥发后，聚合物树脂和硅氧烷聚合物组成的整体膜将支撑材料与密封材料有机连接起来，从而提高密封胶(密封材料)与支撑材料之间的粘接性能。但是，对于有些底漆样品，其增粘效果不明显，专利技术人员在筛选底漆的实验中发现，剥离时破坏界面往往出现在底漆与支撑材料之间，说明
该底漆增粘作用不明显的原因是其与支撑材料之间相互作用较弱，若能进一步加强底漆与支撑材料之间相互作用，则可以有效提高密封胶(密封材料)与支撑材料之间的粘接性能。
[0017]因此，本专利技术采取的技术方案是，一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，在支撑材料涂覆底漆前，先在支撑材料表面涂刷一层胶粘剂；当所述底漆为含有乙烯基硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为聚丙烯酸酯类胶粘剂；当所述底漆为含有环氧硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为环氧类胶粘剂。
[0018]在本专利技术技术方案中，在使用底漆之前，在膜电极支撑材料上涂覆一层对支撑材料粘接力较强的胶粘剂，如聚丙烯酸酯类、环氧类、硅胶类、聚氨酯类等类型的胶粘剂，干燥后形成一层胶膜，在此基础上使用底漆及密封材料。相比于底漆工业化产品的较少选择，用于膜电极支撑材料的胶粘剂已有众多成熟产品，这些胶粘剂与支撑材料往往具有较好粘接性能。选择本身与支撑材料粘接性能良好、且与底漆中聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，在支撑材料涂覆底漆前，先在支撑材料表面涂刷一层胶粘剂；当所述底漆为含有乙烯基硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为聚丙烯酸酯类胶粘剂；当所述底漆为含有环氧硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为环氧类胶粘剂。2.根据权利要求1所述的一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，所述支撑材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚中的一种。3.根据权利要求1所述的一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，所述密封材料为硅橡胶、氟橡胶、聚烯烃橡胶中的一种。4.根据权利要求1～3任一所述的一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：涂胶粘剂：在支撑材料表面涂覆胶粘剂，干燥，形成胶粘剂薄膜；涂底漆：在胶粘剂薄膜上涂覆底漆，挥发溶剂，形成底漆层；涂密封材料：将密封材料挤涂于底漆层上；固化：将胶粘剂薄膜、底漆层和密封材料固化。5.根据权利要求4所述的一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，在涂胶粘剂步骤中，所述涂覆方式为刮涂、刷涂、旋涂；和/或，所述胶粘剂在0℃～60℃干燥；和/或，所述胶粘剂薄膜的厚度为1～50μm。6.根据权利要求5所述的一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，在涂底漆步骤中，所述底漆在
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10℃～35℃挥发溶剂，挥发时间5min～60min；和/或，所述底漆层的厚度为0.5～40μm。7.根据权利要求4所述的一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，其特征在于，在涂密封材料步骤中，所述挤涂通过点胶机、胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐贝，苏静，钟家强，杨云松，邹渝泉，叶思宇，唐军柯，吴力杰，
申请(专利权)人：鸿基创能科技佛山有限公司，
类型：发明
国别省市：