【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高耐热氢燃料电池石墨双极板封孔树脂组合物及其应用，属于氢燃料电池。
技术介绍
1、氢能因无污染、高热值、可再生等优点，受到广泛关注。随着近些年电解水制氢技术的发展，以及氢气储存、运输技术的不断成熟，氢能源的应用前景更加广阔。质子交换膜氢燃料电池就是其重要应用领域之一，它可以直接将氢气中的化学能通过电化学反应转化为电能，理论转化效率可达到85~90%。
2、在质子交换膜氢燃料电池中，双极板是燃料电池电堆的重要组成部件，双极板重量和体积约占质子交换膜燃料电池的80%，成本约为50%。双极板的主要作用是隔离与分配氧化剂和燃料、传导电流、支撑膜电极、调节电堆内部温度等。根据基体材料不同，双极板主要分为金属双极板、石墨双极板、复合石墨双极板。 其中石墨双极板具有高导电性、高稳定性、易加工等优点。
3、在石墨双极板中，高温煅烧切片后的原始石墨板，内部存在形态各异的细微孔洞，这些孔洞不但影响双极板气密性和耐腐蚀性，而且会降低其机械性能。通过树脂浸渍填充、加热固化，树脂能够堵住微小孔洞，并与石墨形成复合结构，能够解决气密性和机械强度等问题。一般低粘度的环氧树脂组合物，其玻璃化转变温度往往较低，难以满足高性能燃料电池对耐热性的需求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中用于石墨双极板封孔的树脂玻璃化转变温度普遍比较低，当燃料电池在瞬间高温或者长期超温运行条件下，树脂由玻璃态向橡胶态转变，导致微孔内树脂软化，树脂与石墨板孔洞内壁分离，出
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高耐热氢燃料电池石墨双极板封孔树脂组合物，所述树脂组合物包含树脂混合物和固化剂混合物，所述树脂混合物和固化剂混合物的重量比为100：(80~100)；其中，所述树脂混合物包含70~90wt%的环氧树脂、5~30wt%的稀释剂和0~2wt%的助剂；所述固化剂混合物包含90~99.5wt%的酸酐固化剂、0.1~5wt%的促进剂和0~5wt%的助剂；所述稀释剂为甘油醚类稀释剂和醇类稀释剂的组合；
3、所述树脂组合物需满足如下性能：
4、1）在25℃时初始混合粘度≤300mpa.s；
5、2）树脂组合物在160℃时凝胶时间≤5min；
6、3）树脂组合物在经过140~160℃高温固化1~3h后，玻璃化转变温度＞95℃；以及
7、4）树脂组合物表面张力＜30mn/m。
8、优选地，所述环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、氢化双酚a型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂、多官能基环氧树脂、溴化环氧树脂和柔性长链增韧型环氧树脂中的至少一种，所述环氧树脂的环氧当量为100~400克/当量；
9、和/或，所述助剂包括偶联剂、消泡剂、增韧剂、触变剂、润湿剂、抗氧剂和流平剂中的至少一种。
10、更优选地，所述环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂环族环氧树脂中的至少一种，所述环氧树脂的环氧当量为200~300克/当量。
11、优选地，所述甘油醚类稀释剂选自苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、c12~c14烷基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、1,4-环己二醇二缩水甘油醚、和季戊四醇四缩水甘油醚中的至少一种；
12、所述醇类稀释剂选自苯甲醇、分子量≤2000的低分子量聚丙二醇和分子量≤500的低分子量聚乙二醇中的至少一种。
13、优选地，所述酸酐固化剂选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、c8~c9烯烃基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酐、甲基那迪克酸酐、氢化甲基那迪克酸酐、桐油酸酐、顺丁二烯酸酐、戊二酸酐和桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
14、更优选地，所述酸酐固化剂选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐和氢化甲基纳迪克酸酐中的至少一种。
15、优选地，所述促进剂选自邻羟基苄基二甲胺、2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚、2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚的三油酸盐、苄基二甲胺、1,8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯辛酸盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯乳酸盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯苯酚盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯对甲苯磺酸盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯邻苯二甲酸盐、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、苄基三乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、四苯基溴化鏻、四丁基鏻乙酸盐、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-苯基-2-甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑和2，6-二叔丁基对甲酚中的至少一种。
16、更优选地，所述促进剂选自2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-苯基-2-甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑和2，6-二叔丁基对甲酚中的至少一种。
17、本专利技术的一些实施方案中，所述树脂组合物包括重量比为100：80~100的树脂混合物和固化剂混合物，其中，所述树脂混合物包含双酚a型环氧树脂70~80份，脂环族环氧树脂10~20份，1、4-丁二醇二缩水甘油醚3~5份，聚丙二醇3~10份，消泡剂0.1~0.3份，和偶联剂0.05~0.2份；所述固化剂混合物包含甲基四氢邻苯二甲酸酐90~99份，和1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑1~10份。
18、本专利技术的又一些实施方案中，所述树脂组合物包括重量比为100：80~100的树脂混合物和固化剂混合物，其中，所述树脂混合物包含双酚a型环氧树脂40~60份、双酚f型环氧树脂30~40份，c12~c14烷基缩水甘油醚9~11份、聚乙二醇4~6份、消泡剂0.05~0.2份、和偶联剂0.1~0.3份；所述固化剂混合物包含甲基四氢邻苯二甲酸酐85~95份、邻苯二甲酸酐5~15份、和2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚0.5~2份。
19、本专利技术还提供了上述树脂组合物在石墨双极板封孔中的应用。所述石墨双极板为氢燃料电池中所用的石墨双极板。
20、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
21、1、本专利技术提供的高耐热氢燃料电池石墨双极板封孔树脂组合物，在经过加热固化后，具有较高的玻璃化转变温度，能够满足质子交换膜燃料电池在瞬间高温或长期超温运行条件下对石墨双极板的耐温需求，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高耐热氢燃料电池石墨双极板封孔树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物包含树脂混合物和固化剂混合物，所述树脂混合物和固化剂混合物的重量比为100：(80~100)；其中，所述树脂混合物包含70~90wt%的环氧树脂、5~30wt%的稀释剂和0~2wt%的助剂；所述固化剂混合物包含90~99.5wt%的酸酐固化剂、0.1~5wt%的促进剂和0~5wt%的助剂；所述稀释剂为甘油醚类稀释剂和醇类稀释剂的组合；
2.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂、多官能基环氧树脂、溴化环氧树脂和柔性长链增韧型环氧树脂中的至少一种，所述环氧树脂的环氧当量为100~400克/当量；
3.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述甘油醚类稀释剂选自苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、C12~C14烷基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、
4.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述酸酐固化剂选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、C8~C9烯烃基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酐、甲基那迪克酸酐、氢化甲基那迪克酸酐、桐油酸酐、顺丁二烯酸酐、戊二酸酐和桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述促进剂选自邻羟基苄基二甲胺、2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚、2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚的三油酸盐、苄基二甲胺、1,8-二氮杂-双环(5，4，0)-7-十一碳烯、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯辛酸盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯乳酸盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯苯酚盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯对甲苯磺酸盐、1,8-二氮杂-双环（5，4，0）-7-十一碳烯邻苯二甲酸盐、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、苄基三乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、四苯基溴化鏻、四丁基鏻乙酸盐、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-苯基-2-甲基咪唑、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑和2，6-二叔丁基对甲酚中的至少一种。
6.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述树脂混合物包含双酚A型环氧树脂70~80份，脂环族环氧树脂10~20份，1、4-丁二醇二缩水甘油醚3~5份，聚丙二醇3~10份，消泡剂0.1~0.3份，和偶联剂0.05~0.2份；所述固化剂混合物包含甲基四氢邻苯二甲酸酐90~99份，和1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑1~10份。
7.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述树脂混合物包含双酚A型环氧树脂40~60份、双酚F型环氧树脂30~40份，C12~C14烷基缩水甘油醚9~11份、聚乙二醇4~6份、消泡剂0.05~0.2份、和偶联剂0.1~0.3份；所述固化剂混合物包含甲基四氢邻苯二甲酸酐85~95份、邻苯二甲酸酐5~15份、和2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚0.5~2份。
8.权利要求1~7中任意一项所述的树脂组合物在石墨双极板封孔中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高耐热氢燃料电池石墨双极板封孔树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物包含树脂混合物和固化剂混合物，所述树脂混合物和固化剂混合物的重量比为100：(80~100)；其中，所述树脂混合物包含70~90wt%的环氧树脂、5~30wt%的稀释剂和0~2wt%的助剂；所述固化剂混合物包含90~99.5wt%的酸酐固化剂、0.1~5wt%的促进剂和0~5wt%的助剂；所述稀释剂为甘油醚类稀释剂和醇类稀释剂的组合；
2.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、氢化双酚a型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂环族环氧树脂、多官能基环氧树脂、溴化环氧树脂和柔性长链增韧型环氧树脂中的至少一种，所述环氧树脂的环氧当量为100~400克/当量；
3.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述甘油醚类稀释剂选自苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、c12~c14烷基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、1,4-环己二醇二缩水甘油醚、和季戊四醇四缩水甘油醚中的至少一种；
4.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述酸酐固化剂选自邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、c8~c9烯烃基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酐、甲基那迪克酸酐、氢化甲基那迪克酸酐、桐油酸酐、顺丁二烯酸酐、戊二酸酐和桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述促进剂选自邻羟基苄基二...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱靖，
申请(专利权)人：上纬新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。