CN113980626A - 一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶及其制备方法 - Google Patents

一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶，由A组份和B组份按一定的比例混合制得，A组份按重量份数计包括以下组份：环氧树脂：80‑90份，增韧树脂：10‑20份，表面活性剂：0‑2份；所述环氧树脂为：间苯二甲酚甲醛环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、有机钛环氧树脂的混合物，所述增韧树脂为：有机硅改性环氧树脂、聚醚环氧树脂、丙烯酸橡胶改性环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶中的一种或几种；B组份为固化剂，所述固化剂为SP多功能环氧固化剂、FB耐高温阻燃热固性酚醛树脂、液体酸酐中的一种或几种。本发明的灌封胶具有耐温耐湿性好，可长期耐100‑110℃，且对LCP外壳有很好的附着力，最重要的是不会使质子膜失效。

Description

一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶及其 制备方法
技术领域
本发明涉及化合物制备技术领域，尤其涉及一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶及其制备方法。
背景技术
氢能源燃料电池是一种清洁、高效、长寿命的发电装置。与常规的发电技术相比，氢能源燃料电池在效率、安全性、可靠性、灵活性、清洁性、操作性能等方面有很大的优势，应用前景十分广阔。而氢能源燃料电池的原理：H2以气体状态经过阳极碳纤维扩散层，在催化层分离为H质子和电子，H质子(以H3O+状态)通过质子交换膜，在阴极催化层与O离子结合生成水。质子交换膜只能通过质子，膜材料上有很多磺酸根，只有在湿润的情况下才能有较高的质子传导率。一般情况下阳极氢气和阴极空气都必须加湿，在阴极侧反应生成水，在两侧水浓度梯度差下，水会经过膜迁移到另一侧。所以，质子交换膜需维持一定的湿度以保证较高的反应效率，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆，这一步通常通过增湿器来实现。
增湿器被称为氢能源燃料电池的“肺泡”，是氢能源燃料电池系统中为氢能源燃料电池进气加湿的关键零部件，它的存在可以确保质子交换膜处于合适的水饱和状态，保持较高的电导，使燃料电池得以高效工作。
由于增湿器的环境高温高湿的，增湿器内的灌封胶需要有较好的耐温耐湿性能，对外壳附着力较好，持续高温工作胶与外壳(LCP)间不开裂，且为方便固化后对胶体进行切割打磨，灌封胶在固化过程中纤维管外壁不能有明显的爬胶现象。
质子膜在整个氢燃料电池中起着至关重要的作用，而含N、S等有机物和Sn、Pb、Hg、Bi、As等离子化物会使质子膜失效，所以一般的环氧树脂用的固化剂(胺类、咪唑类等)满足不了质子膜以及增湿器的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增湿器灌封胶，本发明的灌封胶具有耐温耐湿性好，可长期耐100-110℃，且对LCP外壳有很好的附着力，最重要的是不会使质子膜失效。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明的增湿器灌封胶由A和B两组分组成，其中：
A组分由以下成分组成：
环氧树脂：80-90份，增韧树脂：10-20份，表面活性剂：0-2份。其中环氧树脂为：F-76环氧树脂(间苯二甲酚甲醛环氧树脂)、氢化双酚A环氧树脂、有机钛环氧树脂；选择这几种树脂是有利于提高胶本身的耐温性以及改善胶的耐候性和耐水性；增韧树脂为：有机硅改性环氧树脂、聚醚环氧树脂、丙烯酸橡胶改性环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶中的一种或几种；选择这几种增韧树脂是有利于改变胶的韧性从而提高胶对LCP的附着力，提高胶的耐冲击强度；表面活性剂为：十二烷基硫酸钠、甘胆酸钠、聚山梨酯、硅油中的一种或几种，选择这几种表面活性剂是为了降低体系的表面能，从而降低纤维管外的爬胶高度。
B组分由一下成分组成：
固化剂：100％。其中固化剂为：SP多功能环氧固化剂、FB耐高温阻燃热固性酚醛树脂、液体酸酐中的一种或几种。
本发明用于燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶制备方法，按以下步骤进行：
1、将A组分环氧树脂、增韧树脂、表面活性剂加入30L真空搅拌机搅拌，搅拌30分钟。B组分将几种固化剂加入30L真空搅拌机搅拌，搅拌30分钟。
2、使用将搅拌好的A组分与B组分以质量比10:7混合均匀后即可进行灌封。
本发明用于燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶的应用：A半、B组分充分混合后灌封至增湿器中，固化条件：110℃加热4小时。
本发明的有益效果：
1、本发明通过加入F-76环氧树脂(间苯二甲酚甲醛环氧树脂)、氢化双酚A环氧树脂、有机钛环氧树脂提高了TG点从而改善了耐热性、耐水性、耐候性，同时脆性变大，但是本发明通过加入有机硅改性环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶、SP多功能环氧固化剂、液体酸酐，不但改善了胶体的韧性还进一步提升了胶的耐温性、耐候性，在各组份协同作用下使得本发明具有很好的耐高温高湿性、可长期耐100-110℃，且对LCP外壳有很好的附着力，最重要的是不会使质子膜失效。
2、本发明通过增加硅油的用量，降低了胶黏剂的表面能从而降低纤维管外的爬胶高度，方便固化后对胶体进行切割打磨以及保证增湿器有效运行。
3、本发明工艺简单，满足工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1的爬胶高度示意图；
图2为本发明实施例2的爬胶高度示意图；
图3为本发明实施例3的爬胶高度示意图；
图4为本发明实施例1的灌封胶110℃持续高温后硬度示意图；
图5为本发明实施例2的灌封胶110℃持续高温后硬度示意图；
图6为本发明实施例3的灌封胶110℃持续高温后硬度示意图；
图7为本发明实施例3的灌封胶在LCP材料上胶体未发现开裂脱落现象示意图；
图8为本发明实施例3的灌封胶高温高湿测试后无脱落示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不构成对本发明保护范围的限制。
实施例及测试结果见下表：
Figure BDA0003270651800000041
制备方法如下：本发明用于燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶制备方法，按以下步骤进行：
将A组分F-76环氧树脂(间苯二甲酚甲醛环氧树脂)、氢化双酚A环氧树脂、有机钛环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶加入30L真空搅拌机搅拌，搅拌30分钟；
B组分将SP多功能环氧固化剂和液体酸酐固化剂加入30L真空搅拌机搅拌，搅拌30分钟；
使用时将搅拌好的A组分与B组分以质量比10:7混合均匀后即可进行灌封。
本发明用于燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶的应用：A半、B组分充分混合后灌封至增湿器中，固化条件：110℃加热4小时。
Figure BDA0003270651800000051
由上可以看出，本发明的环氧灌封胶用于增湿器时，能够很好保持硬度以及耐湿耐温性能好，在110℃下仍对LCP外壳有很好的附着力，最重要的是不会使质子膜失效。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶，其特征在于，由A组份和B组份按一定的比例混合制得，其中，
A组份按重量份数计包括以下组份：环氧树脂：80-90份，增韧树脂：10-20份，表面活性剂：0-2份；所述环氧树脂为：间苯二甲酚甲醛环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、有机钛环氧树脂的混合物，所述增韧树脂为：有机硅改性环氧树脂、聚醚环氧树脂、丙烯酸橡胶改性环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶中的一种或几种；
B组份为固化剂，所述固化剂为SP多功能环氧固化剂、FB耐高温阻燃热固性酚醛树脂、液体酸酐中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶，其特征在于：所述环氧灌封胶由A组份与B组份按10：7的比例混合。
3.如权利要求1所述的一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶，其特征在于：所述所述增韧树脂为：有机硅改性环氧树脂和端羧基液体丁腈橡胶的混合物。
4.如权利要求1所述的一种用于氢能源燃料电池增湿器耐温耐湿的环氧灌封胶，其特征在于：有机硅改性环氧树脂和端羧基液体丁腈橡胶的混合物的配比为3：2。
5.一种制备如权利要求1-4任一项所述环氧灌封胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将A组分环氧树脂、增韧树脂、表面活性剂加入真空搅拌机搅拌，搅拌；
(2)、将B组分的几种固化剂加入真空搅拌机搅拌，搅拌；
(3)、将搅拌好的A组分与B组分以一定的质量比混合均匀后即可进行灌封。
6.如权利要求5所述环氧灌封胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)、(2)中的搅拌时间为30min。
7.如权利要求1-6任意一项所述的环氧灌封胶在燃料电池增湿器中的应用。
8.如权利要求1-6任意一项所述的环氧灌封胶的使用方法，其特征在于：将A、B组分充分混合后灌封至增湿器中，在110℃下加热固化4小时。
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