CN114702930B - 一种气体扩散层用新型粘接材料及其制备方法和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气体扩散层用新型粘接材料及其制备方法和应用方法，气体扩散层用新型粘接材料包括以下重量份数的组份：铂金催化剂0.5‑2份、聚氨酯树脂70‑200份、增粘树脂70‑200份、溶剂200‑320份、胶粘剂300‑350份、硅胶10‑30份；聚氨酯树脂中含有至少一种能与增粘树脂中的官能团交联的基团，形成网状结构。本发明的气体扩散层用新型粘接材料涂布厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与背贴物的相对剥离力大于100g/25mm，具有极强的渗透性，能快速穿过碳粉层与基材先粘合，金属杂离子含量＜10ppm，Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物，确保气体扩散层长时间牢固粘接不掉落。
Description
技术领域
本发明属于粘接材料技术领域，具体涉及一种气体扩散层用新型粘接材料及其制备方法和应用方法。
背景技术
燃料电池是一种电化学***，其主要原理是在等温条件下不经过燃烧，使燃料在高温下与氧化剂反应以产生电。在燃料电池中，通过设置气体扩散层可以起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的重要作用，选用高性能的气体扩散层材料有利于改善电极的综合性能。但是，现有的气体扩散层是碳粉层与PTFE涂层的复合，表面水滴角高达140°，且碳粉层与基材附着力较差，易于脱落。因此，设计一种新型的气体扩散层用粘接材料以使气体扩散层与基材之间具有较高的粘接力具有一定的现实意义，将促进燃料电池的推广使用。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种气体扩散层用新型粘接材料及其制备方法和应用方法。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种气体扩散层用新型粘接材料，用于与气体扩散层表面的PETF涂层相贴合，所述气体扩散层用新型粘接材料包括以下重量份数的各组份：
铂金催化剂0.5-2份
聚氨酯树脂70-200份
增粘树脂70-200份
溶剂200-320份
胶粘剂300-350份
硅胶10-30份
所述聚氨酯树脂中含有至少一种能够与增粘树脂中的官能团交联的基团，形成网状结构。
进一步的，所述聚氨酯树脂中含有羧基基团，其化学计量比能够与增粘树脂中的官能团发生交联，形成网状结构。
进一步的，所述聚氨酯树脂的粘度控制在4000-15000mPa·S，数均分子量控制在20000-60000，酸度控制在120-500当量/103Kg。
进一步的，所述增粘树脂中含有羟基官能团，其化学计量比能够与聚氨酯树脂中的基团发生交联，形成网状结构。
进一步的，所述增粘树脂的粘度控制在3500-25000mPa·S。
进一步的，所述气体扩散层用新型粘接材料的厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与气体扩散层的相对剥离力大于100g/25mm，Al、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb含量均＜10ppm， Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物。
本发明公开了一种气体扩散层用新型粘接材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将铂金催化剂0.5-2份、聚氨酯树脂70-200份、增粘树脂70-200份、溶剂200-320份、胶粘剂300-350份和硅胶10-30份使用超声波搅拌器混料3-6h，静置20-25h后，再次搅拌3-6h，得到所需气体扩散层用新型粘接材料。
本发明还公开了一种气体扩散层用新型粘接材料在燃料电池领域中的应用。
本发明公开的气体扩散层用新型粘接材料在燃料电池领域中的应用方法，包括以下步骤：
在温度23±2℃、相对湿度50-60RH％、百级无尘条件下，将气体扩散层用新型粘接材料使用狭缝涂布机均匀涂布于气体扩散层表面或通过胶水粘接于气体扩散层表面或通过离型膜转印至气体扩散层表面，固化即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种气体扩散层用新型粘接材料及其制备方法和应用方法，针对气体扩散层表面PETF涂层的材料特性研发一种新型PSA材料，即无基材铂金催化硅胶，其厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与背贴物(PETF涂层)相对剥离力大于100g/25mm，具有极强的渗透性，能够快速穿过碳粉层与基材先粘合，而且金属杂离子(Al、Cu、Ni、 Cd、Cr、Pb)含量均＜10ppm，Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物，能够确保气体扩散层长时间的牢固粘接不掉落。
具体实施方式
下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
一方面，本发明提供了一种气体扩散层用新型粘接材料，用于与气体扩散层表面的 PETF涂层相贴合，该气体扩散层用新型粘接材料具有极强的渗透性，能够快速穿过气体扩散层上的碳粉层与基材先粘合，且不易脱落。
本发明提供的气体扩散层用新型粘接材料包括以下重量份数的各组份：
铂金催化剂0.5-2份
聚氨酯树脂70-200份
增粘树脂70-200份
溶剂200-320份
胶粘剂300-350份
硅胶10-30份
聚氨酯树脂中含有至少一种能够与增粘树脂中的官能团交联的基团，形成网状结构。
聚氨酯树脂中含有羧基基团，其化学计量比能够与增粘树脂中的官能团发生交联，增粘树脂中含有羟基官能团，其化学计量比能够与聚氨酯树脂中的基团发生交联。
聚氨酯树脂的粘度控制在4000-15000mPa·S，数均分子量控制在20000-60000，酸度控制在120-500当量/103Kg。
增粘树脂的粘度控制在3500-25000mPa·S。
另一方面，本发明还公开了一种气体扩散层用新型粘接材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将铂金催化剂0.5-2份、聚氨酯树脂70-200份、增粘树脂70-200份、溶剂200-320份、胶粘剂300-350份和硅胶10-30份使用超声波搅拌器混料3-6h，静置20-25h后，再次搅拌3-6h，得到所需气体扩散层用新型粘接材料，该气体扩散层用新型粘接材料涂布于气体扩散层表面的厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与气体扩散层的相对剥离力大于100g/25mm，Al、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb含量均＜10ppm，Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物。
本发明还公开了一种气体扩散层用新型粘接材料在燃料电池领域中的应用及应用方法，包括以下步骤：
在温度23±2℃、相对湿度50-60RH％、百级无尘条件下，将气体扩散层用新型粘接材料使用狭缝涂布机均匀涂布于气体扩散层表面或通过胶水粘接于气体扩散层表面或通过离型膜转印至气体扩散层表面，固化即可。
溶剂采用环保的乙酸乙酯。
胶粘剂采用非醛类胶黏剂，环保健康，对人体无毒害作用，优选聚氨酯胶粘剂、丙烯酸酯系胶粘剂。
实施例1
一种气体扩散层用新型粘接材料，用于与气体扩散层表面的PETF涂层相贴合，所述气体扩散层用新型粘接材料包括以下重量份数的各组份：
铂金催化剂1份
聚氨酯树脂75份
增粘树脂75份
乙酸乙酯溶剂300份
聚氨酯胶粘剂330份
硅胶20份
聚氨酯树脂中含有至少一种能够与增粘树脂中的官能团交联的基团，通过交联形成网状结构。
聚氨酯树脂的粘度控制在10000mPa·S，数均分子量控制在50000，酸度控制在500当量/103Kg，聚氨酯树脂中含有羧基基团，其化学计量比能够与增粘树脂中的官能团发生交联，形成网状结构。
增粘树脂的粘度控制在20000mPa·S，增粘树脂中含有羟基官能团，其化学计量比能够与聚氨酯树脂中的基团发生交联，形成网状结构。
本实施例还公开了一种气体扩散层用新型粘接材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将铂金催化剂1份、聚氨酯树脂75份、增粘树脂75份、乙酸乙酯溶剂300份、聚氨酯胶粘剂330份和硅胶20份使用超声波搅拌器混料5h，静置24h后，再次搅拌5h，得到所需气体扩散层用新型粘接材料，该气体扩散层用新型粘接材料涂布于气体扩散层表面的厚度小于40μm，厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与气体扩散层的相对剥离力大于100g/25mm，Al、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb含量均＜10ppm，Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物。
本实施例还公开了一种气体扩散层用新型粘接材料在燃料电池领域中的应用及应用方法，包括以下步骤：
在温度23℃、相对湿度50RH％、百级无尘条件下，将气体扩散层用新型粘接材料使用狭缝涂布机均匀涂布于气体扩散层表面，固化即可。
实施例2
一种气体扩散层用新型粘接材料，用于与气体扩散层表面的PETF涂层相贴合，包括以下重量份数的各组份：
铂金催化剂1份
聚氨酯树脂200份
增粘树脂200份
乙酸乙酯溶剂320份
聚氨酯胶粘剂350份
硅胶30份
聚氨酯树脂中含有羧基基团，其化学计量比能够与增粘树脂中的官能团发生交联，增粘树脂中含有羟基官能团，其化学计量比能够与聚氨酯树脂中的基团发生交联，通过交联形成网状结构。
聚氨酯树脂的粘度控制在4000-15000mPa·S，数均分子量控制在20000-60000，酸度控制在120-500当量/103Kg，增粘树脂的粘度控制在3500-25000mPa·S。
一种气体扩散层用新型粘接材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将铂金催化剂0.5份、聚氨酯树脂200份、增粘树脂200份、乙酸乙酯溶剂320份、聚氨酯胶粘剂350份和硅胶30份使用超声波搅拌器混料5h，静置25h后，再次搅拌5h，得到所需气体扩散层用新型粘接材料，该气体扩散层用新型粘接材料涂布于气体扩散层表面的厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与气体扩散层的相对剥离力大于100g/25mm，Al、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb含量均＜10ppm，Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物。
本实施例公开了一种气体扩散层用新型粘接材料在燃料电池领域中的应用及应用方法，包括以下步骤：
在温度25℃、相对湿度55RH％、百级无尘条件下，将气体扩散层用新型粘接材料使用狭缝涂布机均匀涂布于气体扩散层表面，固化即可。
余同实施例1。
实施例3
一种气体扩散层用新型粘接材料，用于与气体扩散层表面的PETF涂层相贴合，包括以下重量份数的各组份：
铂金催化剂2份
聚氨酯树脂100份
增粘树脂100份
乙酸乙酯溶剂200份
聚氨酯胶粘剂300份
硅胶10份
聚氨酯树脂中含有羧基基团，其化学计量比能够与增粘树脂中的官能团发生交联，增粘树脂中含有羟基官能团，其化学计量比能够与聚氨酯树脂中的基团发生交联，通过交联形成网状结构。
聚氨酯树脂的粘度控制在4000-15000mPa·S，数均分子量控制在20000-60000，酸度控制在120-500当量/103Kg，增粘树脂的粘度控制在3500-25000mPa·S。
一种气体扩散层用新型粘接材料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份数计，将铂金催化剂0.5-2份、聚氨酯树脂70-200份、增粘树脂70-200份、乙酸乙酯溶剂200-320份、聚氨酯胶粘剂300-350份和硅胶10-30份使用超声波搅拌器混料3-6h，静置20-25h后，再次搅拌3-6h，得到所需气体扩散层用新型粘接材料，该气体扩散层用新型粘接材料涂布于气体扩散层表面的厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与气体扩散层的相对剥离力大于100g/25mm，Al、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb含量均＜10ppm， Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物。
本实施例公开了一种气体扩散层用新型粘接材料在燃料电池领域中的应用及应用方法，包括以下步骤：
在温度25℃、相对湿度55RH％、百级无尘条件下，将气体扩散层用新型粘接材料使用狭缝涂布机均匀涂布于气体扩散层表面，固化即可。
余同实施例1。
对比例1
市场购买所得气体扩散层用粘接材料。
对实施例1-3及对比例1根据现有测试标准进行性能评价，测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明提供的气体扩散层用新型粘接材料的粘接性能优于现有产品，与气体扩散层的相对剥离力较大，即使长期使用后也不易产生脱离，金属杂质含量少。
本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种气体扩散层用粘接材料，其特征在于，用于与气体扩散层表面的PETF涂层相贴合，所述气体扩散层用粘接材料包括以下重量份数的各组份：
铂金催化剂0.5-2份
聚氨酯树脂70-200份
增粘树脂70-200份
溶剂200-320份
胶粘剂300-350份
硅胶10-30份
所述聚氨酯树脂中含有羧基基团，其化学计量比能够与增粘树脂中的官能团发生交联，形成网状结构；
所述增粘树脂中含有羟基官能团，其化学计量比能够与聚氨酯树脂中的羧基基团发生交联；
所述聚氨酯树脂的粘度控制在4000-15000mPa·S，数均分子量控制在20000-60000，酸度控制在120-500当量/103Kg；
所述增粘树脂的粘度控制在3500-25000mPa·S。
2.根据权利要求1所述的一种气体扩散层用粘接材料，其特征在于，所述气体扩散层用粘接材料的厚度小于40μm，粘接粘性＞900g/25mm，与气体扩散层的相对剥离力大于100g/25mm，Al、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb含量均＜10ppm，Fe含量＜30ppm，无硫、氨类化合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种气体扩散层用粘接材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份数计，将铂金催化剂0.5-2份、聚氨酯树脂70-200份、增粘树脂70-200份、溶剂200-320份、胶粘剂300-350份和硅胶10-30份使用超声波搅拌器混料3-6h，静置20-25h后，再次搅拌3-6h，得到所需气体扩散层用粘接材料。
4.根据权利要求1或2所述的一种气体扩散层用粘接材料在燃料电池领域中的应用。
5.根据权利要求4所述的一种气体扩散层用粘接材料在燃料电池领域中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
在温度23±2℃、相对湿度50-60RH％、百级无尘条件下，将气体扩散层用粘接材料使用狭缝涂布机均匀涂布于气体扩散层表面或通过胶水粘接于气体扩散层表面或通过离型膜转印至气体扩散层表面，固化即可。
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