一种用于膜材料粘接强度评价的样品及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种用于膜材料粘接强度评价的样品及其制备方法与应用，样品包括两侧面分别设有胶层的膜材料，以及分别连接于2个方向相背施力移动的牵引端的第一测试基板与第二测试基板，其中膜材料分别通过两侧胶层与第一测试基板侧面、第二测试基板侧面相粘接。与现有技术相比，本发明专利技术可有效解决热塑性膜材料，本体拉伸强度较低，在搭接接头没有破坏的情况下，膜材料本体断裂，导致实际剪切强度大于计算强度以及因现有测试样品的搭接端部翘曲变形而导致实际剪切强度小于计算强度，从而影响测试数值的真实准确性的问题。测试数值的真实准确性的问题。测试数值的真实准确性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于膜材料粘接强度评价的样品及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于膜材料粘接强度
，涉及一种用于膜材料粘接强度评价的样品及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种高效、清洁的能源转化器件，通常以氢为燃料区别于传统内燃机压缩点火燃烧过程而是直接以电化学反应的方式，将氢气中的化学能转化为电能，摆脱了卡诺循环的限制。大力发展燃料电池对于降低二氧化碳等温室气体排放，实施能源可持续发展具有重大战略意义。为了满足发电功率以及氢气不泄露要求，氢燃料电池一般设计成除气路水路外的封闭结构。电堆通常由双极板和膜电极的重复单元以及两侧的集流板、绝缘板、端板、碟簧组成，上述零部件经过堆叠组装使用压力机施加预紧力后由若干螺杆、螺栓锁紧组成电堆。电堆封闭运行过程中产生较高的温度以及氢气电化学反应生成的水致使电堆中是高温水的环境以及电堆未运行过程中可能出现的低温环境，膜材料粘接强度如果出现衰减过快或者粘不住情况，电堆面临损坏无法启动风险，所以电堆中膜材料粘接强度如能得出确切数值将对其稳定运行寿命提供很大帮助。
[0003]GB/T 7124
‑
2008/ISO 4587：2003规定了刚性材料对刚性材料粘接测试其剪切强度的方法。该方法规定了胶粘剂剪切强度测试的原理：试样为单搭接结构，在试样的搭接面上施加纵向拉伸剪切力，测定试样能承受的最大负荷。搭接面上的平均剪应力为胶粘剂的金属对金属搭接的拉伸剪切强度。标准同时规定了适用范围，测试装置，试样制备形状和尺寸，试验条件，试验步骤，试验结果，试验报告撰写内容，该方法是一种通用的剪切测试方法，对胶粘剂的应用起到了指导作用。该标准规定了试样搭接长度是12.5
±
0.5mm，宽度是25
±
0.2mm，单个试片尺寸为100
±
0.2mm，25
±
0.2mm，2
±
0.1mm。
[0004]CN105891111B按现有GB/T 7124
‑
2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》的测试方法申请了一种测试玻璃基材的工装夹具，实现玻璃剪切片强度数值的测定。该测试标准基材为刚性材料，如金属其屈服强度远远大于胶粘剂粘接强度，所以可以完全测试出胶粘强度，如果试片材料屈服强度小于粘接接头强度，该方法即不能使用。由于膜材料本体拉伸屈服强度一般小于搭接接头强度，在接头没有破坏的情况下膜材料已经断裂，故不能测试出石墨板基材(或者金属板、复合板)与膜材料粘接强度具体数值，造成对粘接密封接头评估不足，电堆中存在介质串漏的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是提供一种用于膜材料粘接强度评价的样品及其制备方法与应用。在燃料电池中评价膜材料粘接强度的方法不足以完全显示其粘接强度，由于膜材料一般属于热塑性材料，本体拉伸强度较低，在搭接接头没有破坏的情况下，膜材料本体断裂，以及膜材料的柔性而产生粘接接头受力翘曲形变的问题，导致燃料电池电堆中对粘接膜材料强度评价不准确，致使电堆在高温、低温、水煮等条件下膜材料粘接强度衰减更加不准
确。本专利技术中的新型剪切片可以有效解决上述问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，包括
[0008]膜材料，两侧面分别设有胶层；
[0009]以及第一测试基板与第二测试基板，分别连接于2个方向相背施力移动的牵引端；
[0010]所述的膜材料分别通过两侧胶层与第一测试基板侧面、第二测试基板侧面相粘接。
[0011]进一步地，所述的膜材料为单层膜材料或多层膜材料。
[0012]进一步地，所述的第一测试基板与第二测试基板分别为石墨基板、金属基板或复合基板中的一种。
[0013]进一步地，所述的胶层与第一测试基板端部侧面或第二测试基板端部侧面相粘接。
[0014]进一步地，所述的膜材料沿长度方向与宽度方向，均超出于第一测试基板与第二测试基板的投影重叠区域。
[0015]进一步地，所述的第一测试基板与第二测试基板长100
±
0.2mm，宽25
±
0.2mm。
[0016]进一步地，所述的膜材料长15
±
0.5mm，宽30
±
0.5mm；所述的第一测试基板与第二测试基板的投影重叠区域长10
±
0.5mm，宽25
±
0.2mm。
[0017]进一步地，所述的胶层厚度为40
‑
60μm。
[0018]一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品的制备方法，包括以下步骤：
[0019]S1：在第一测试基板侧面涂抹粘接剂，贴合膜材料一侧并压实，形成一侧胶层；
[0020]S2：在第二测试基板侧面涂抹粘接剂，并贴合于膜材料另一侧并压实，形成另一侧胶层，即得到剪切片样品。
[0021]一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品的应用，包括将所述的剪切片样品用于膜材料粘接强度评价，具体包括：将第一测试基板与第二测试基板分别连接于2个牵引端，并使2个牵引端反向施力移动，直至胶层粘结失效，即得到胶粘剂与膜材料的搭接剪切强度；
[0022]其中，所述的牵引端施力移动方向与胶层、膜材料相平行。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0024]1)由于膜本体拉伸强度较低，在搭接接头没有破坏的情况下，膜材料本体断裂，避开以端部搭接粘接的2个长条形膜材料构成的常用剪切片样品中热塑性膜材料作为直接拉伸受力基材，导致实际剪切强度大于计算强度，影响测试数值的真实准确性的问题；
[0025]2)相比于以端部搭接粘接的2个长条形膜材料构成的常用剪切片样品，本专利技术采用端部搭接的测试基板，以及依次设于搭接区域的胶层、膜材料、胶层构成新型剪切片样品，该样品因采用刚性结构的测试基板取代柔性膜材料作为受力端，故可以有效避免测试过程中，施加剪切拉力时，搭接区域出现翘曲变形，从而导致实际剪切强度小于计算强度，影响测试数值的真实准确性的问题；
[0026]即，本专利技术可准确得出膜材料与石墨板基材(或者金属板，复合板等)的界面粘接强度，对粘接接头强度有一个明确的数值，该结果作为基准数值才能准确计算老化条件下粘接接头的衰减情况；
[0027]3)本专利技术可任意替换膜材料、胶层材料、测试基板材料的类型，从而更加贴合实际使用过程中，胶黏剂对膜材料与载体材料之间的粘结效果，同时也可对测试环境进行调控，从而准确判定粘接接头在不同环境下的实际情况，保证电堆稳定运行、提高电堆质量可靠性和寿命；并且对于双层膜(或者多层膜)材料，还可准确获取剪切破坏的界面位置，从而为实际生产提供明确可靠指导。
附图说明
[0028]图1为实施例中一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品的结构示意图；
[0029]图2为实施例中一种用于单层膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，其特征在于，包括膜材料(2)，两侧面分别设有胶层(3)；以及第一测试基板(1)与第二测试基板(4)，分别连接于2个方向相背施力移动的牵引端；所述的膜材料(2)分别通过两侧胶层(3)与第一测试基板(1)侧面、第二测试基板(4)侧面相粘接。2.根据权利要求1所述的一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，其特征在于，所述的膜材料(2)为单层膜材料或多层膜材料。3.根据权利要求1所述的一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，其特征在于，所述的第一测试基板(1)与第二测试基板(4)分别为石墨基板、金属基板或复合基板中的一种。4.根据权利要求1所述的一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，其特征在于，所述的胶层(3)与第一测试基板(1)端部侧面或第二测试基板(4)端部侧面相粘接。5.根据权利要求1所述的一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，其特征在于，所述的膜材料(2)沿长度方向与宽度方向，均超出于第一测试基板(1)与第二测试基板(4)的投影重叠区域。6.根据权利要求1所述的一种用于膜材料粘接强度评价的剪切片样品，其特征在于，所述的第一测试基板(1)与第二测试基板(4)长100
±
0.2mm，宽25
±
0.2mm。7.根据权利要求6所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙民权，尉行，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：