CN106336550A - 一种密封材料、制备方法、用途及液流电池 - Google Patents

一种密封材料、制备方法、用途及液流电池 Download PDF

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Abstract

本发明适用于化学材料技术领域，提供了一种密封材料、制备方法、用途及液流电池。所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：超低密度聚乙烯40～95％；线型低密度聚乙烯3～40％；热塑性弹性体2～20％。本发明密封材料易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温好、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。

Description

一种密封材料、制备方法、用途及液流电池
技术领域
本发明属于化学材料技术领域，尤其涉及一种密封材料、制备方法、用途及液流电池。
背景技术
一直以来，液流电池如锌溴电池的密封问题一直是困扰液流电池使用寿命的一个技术问题。如果电堆特别是液流电池的进出液口、流道及反应区的密封不好，将会导致电解液的渗漏，电解液的渗漏不仅影响电池堆的使用，增加电池堆的维护成本，还会导致电池堆性能的恶化和寿命的降低，严重的可能直接导致电堆的报废。
为了防止液流电池的电解液渗漏，现有的液流电池大多采用很厚的铝合金封装板进行强力封装，导致液流电池的重量增加，成本上升。
发明内容
本发明实施例提供一种密封材料，旨在提供一种抗腐蚀、密封性能好且易于制造的密封材料。
本发明实施例是这样实现的，一种密封材料，所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：超低密度聚乙烯40～95％；线型低密度聚乙烯3～40％；热塑性弹性体2～20％。
优选地，为使密封材料具有更好的回弹性以及适宜的邵氏硬度，所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：超低密度聚乙烯65～95％；线型低密度聚乙烯3～30％；热塑性弹性体2～8％。
优选地，为使密封材料具有更好的回弹性以及适宜的邵氏硬度，所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：超低密度聚乙烯78～90％；线型低密度聚乙烯3～15％；热塑性弹性体2～7％。
优选地，为保证密封材料具有耐酸、耐碱、耐溴等优良性能，所述热塑性弹性体均为聚乙烯热塑性弹性体。
本发明实施例还提供一种密封材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：将超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照上述的配比分别进行称量；将称量的所述超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体进行搅拌混合得到密封材料混合物；将所述密封材料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中进行挤出造粒，得到密封材料。
优选地，为使密封材料具有适宜的热变形温度、熔点及邵氏硬度的情况下，同时保证较好的回弹率，双螺杆挤出机的各段温度为65～200℃。
优选地，为使密封材料具有适宜的热变形温度、熔点及邵氏硬度的情况下，同时保证较好的回弹率，双螺杆挤出机的温度为：进料段65～110℃；中段80～140℃；出料段90～200℃。
本发明实施例还提供一种液流电池，包括框架，所述框架使用密封材料进行密封。
优选地，框架由复合聚乙烯和玻璃纤维增强高密度聚乙烯制成。
本发明实施例还提供一种密封材料用于液流电池密封的用途。
本发明实施例中的热塑性弹性体可采用余姚市维尔弹性体塑胶有限公司的牌号为TPR-815的热塑性弹性体、佛山瑞能达特种材料科技有限公司的牌号为55AEWC的热塑性弹性体或南京金来旺塑胶有限公司的牌号M02的热塑性弹性体。
本发明实施例密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
本发明实施例中密封材料的热变形温度采用GB/T 1634.2标准中的测试方法进行；熔点温度测试采用扫描热量计(DSC热分析仪)进行测试分析得到，在N2气氛下，升温速率为5℃/min；邵氏硬度采用邵氏硬度计法(邵尔硬度)GB/T531.1-2008测定；回弹率的检测方法按照采用GB/T1681-2009标准中的测试方法进行。
实施例1
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)78％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)15％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)7％。其中，VLDPE邵氏硬度为78°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比78：15：7的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在80～170℃，其中进料段温度为80～90℃，中段温度为80～120℃，出料段温度为100～170℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例2
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)82％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)12％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)6％。其中，VLDPE邵氏硬度为78°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比82：12：6的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在75～165℃，其中进料段温度为75～90℃，中段温度为85～120℃，出料段温度为100～165℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例3
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)86％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)9％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)5％。其中，VLDPE邵氏硬度为78°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比86：9：5的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在70～160℃，其中进料段温度为70～90℃，中段温度为75～110℃，出料段温度为90～160℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例4
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)90％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)7％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)3％。其中，VLDPE邵氏硬度为89°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比90：7：3的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在65～155℃，其中进料段温度为65～85℃，中段温度为85～100℃，出料段温度为95～155℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例5
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)95％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)3％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)2％。其中，VLDPE邵氏硬度为89°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比95：3：2的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在65～150℃，其中进料段温度为65～90℃，中段温度为80～120℃，出料段温度为100～150℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例6
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)65％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)30％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)5％。其中，VLDPE邵氏硬度为60°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比65：30：5的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在80～180℃，其中进料段温度为80～100℃，中段温度为80～140℃，出料段温度为100～180℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例7
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)55％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)37％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)8％。其中，VLDPE邵氏硬度为60°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比55：37：8的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在80～190℃，其中进料段温度为80～100℃，中段温度为90～135℃，出料段温度为120～190℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
实施例8
一种密封材料，包括如下质量百分含量的各组分：VLDPE(very low densityPolyethy–lene，超低密度聚乙烯)40％，LLDPE(Linear Low-Density Polyethy-lene，线型低密度聚乙烯)40％，TPE(热塑性弹性体，Thermoplastic Elastomer)20％。其中，VLDPE邵氏硬度为60°A。该密封材料的制备方法如下：
将VLDPE、LLDPE以及TPE按照质量百分比40：40：20的比例分别进行称量，然后进行搅拌混合，将混合均匀的VLDPE、LLDPE以及TPE加入到双螺杆挤出机的料斗中，控制双螺杆挤出机的各段温度在80～200℃，其中进料段温度为80～110℃，中段温度为100～140℃，出料段温度为120～200℃，挤出造粒得到该密封材料。
对本实施例密封材料的热变形温度、熔点、回弹率以及邵氏A硬度分别进行测试，其中，表1示出了性能测试结果。
本发明实施例中的密封材料采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照一定的比例制备而成，易于制造、化学稳定性高、熔点低、热稳定性好、耐低温、回弹性好且具有适宜的邵氏A硬度，使得密封材料抗腐蚀、密封性能好。
上述密封材料可以用于液流电池的密封。该液流电池包括用于对液流电池进行组装的框架，框架使用密封材料进行密封。
在本发明实施例中，电池框架一面设有密封槽，另一面设有密封材料注塑形成的密封筋。形成电堆时，密封筋与另一框架的密封槽嵌入配合，防止电池电解液的渗漏。
在本发明实施例中，密封材料由以上实施例的制备方法及材料进行制备，在此不在赘述。
作为本发明的一个实施例，所述框架由玻璃纤维增强高密度聚乙烯制成，熔点在150℃以上，当把密封材料注塑到框架上时，由于密封材料的熔点以及热变形温度都比框架熔点低，因此不易导致框架的变形。
作为本发明的一个实施例，该液流电池为锌溴电池。
作为本发明的一个实施例，将上述密封材料用于液流电池的密封的具体方法如下：
将密封材料进行预干燥，干燥温度为60-70℃，时间为1-2小时；把框架嵌入有定位孔的密封条模具里并对料筒加温，控制进料段温度为80-100℃，出料段为110-140℃，模具温度为30-50℃；将密封材料注射到框架中，控制压力在80-130Mpa，时间为5-10S；保压，待固化后脱模。
本发明实施例的液流电池采用超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体制备而成的密封材料进行密封，能够抵抗电解液的腐蚀，密封性能好，使液流电池不必采用厚重的封装材料进行封装，能够减轻液流电池的重量，降低成本。同时，由于密封材料的熔点以及热变形温度较低，因此在较低的温度下便可将密封材料注塑到框架上，避免由于注塑温度过高导致框架变形，影响液流电池的性能。还有因其有很好的回弹性，在电堆在使用中出现问题时，拆开电堆后还可使电堆重新修理再使用，增加了电堆使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
表1：测试结果统计

Claims (10)

1.一种密封材料，其特征在于，所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：
超低密度聚乙烯 40～95％；
线型低密度聚乙烯 3～40％；
热塑性弹性体 2～20％。
2.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：
超低密度聚乙烯 65～95％；
线型低密度聚乙烯 3～30％；
热塑性弹性体 2～8％。
3.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所述密封材料包括如下重量百分比的各组分：
超低密度聚乙烯 78～90％；
线型低密度聚乙烯 3～15％；
热塑性弹性体 2～7％。
4.如权利要求1～3任一项权利要求所述的密封材料，其特征在于，所述热塑性弹性体为聚乙烯热塑性弹性体。
5.一种如权利要求1～4任一权利要求所述的密封材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体按照配比分别进行称量；
将称量的所述超低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯以及热塑性弹性体进行搅拌混合得到密封材料混合物；
将所述密封材料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中进行挤出造粒，得到密封材料。
6.如权利要求5所述的密封材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各段温度为65～200℃。
7.如权利要求6所述的密封材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度为：
进料段 65～110℃；
中段 80～140℃；
出料段 90～200℃。
8.一种液流电池，包括用于对液流电池进行组装的框架，其特征在于，所述框架使用权利要求1～4任一权利所述的密封材料进行密封。
9.如权利要求8所述的液流电池，其特征在于，所述框架由复合聚乙烯和玻璃纤维增强高密度聚乙烯制成。
10.一种权利要求1～4任一项权利要求的密封材料用于液流电池密封的用途。
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CN101283038A (zh) * 2005-10-05 2008-10-08 陶氏环球技术公司 基于聚烯烃的可剥离密封
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