[发明专利]一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法

说明书

本发明提供一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，涉及燃料电池技术领域；一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，在支撑材料涂覆底漆前，先在支撑材料表面涂刷一层胶粘剂；当所述底漆为含有乙烯基硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为聚丙烯酸酯类胶粘剂；当所述底漆为含有环氧硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为环氧类胶粘剂；本发明技术方案不仅可以使对支撑材料与密封材料粘接性能有增强作用的底漆，增强作用得到进一步提高，还可以使本身对密封材料与支撑材料粘接性能增强作用不明显的底漆，显著增强其粘接性能，扩大底漆对不同支撑材料的适配范围。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池由多个单电池串联组成，单电池主要由膜电极和双极板组成，双极板与膜电极之间通过密封材料密封防止气体泄漏，密封材料与膜电极粘接性能的好坏显著影响单元电池的性能。膜电极通常是将催化剂涂层质子膜和气体扩散层通过胶粘剂粘接到支撑材料上。膜电极支撑材料一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯硫醚(PPS)等碳氢类聚合物；常用的密封材料有硅橡胶、氟橡胶、聚烯烃橡胶等，其中硅橡胶是使用最多的质子交换膜燃料电池用密封材料。然而，常用支撑材料往往具有较低表面能，若不经特殊表面处理，往往很难与密封材料粘接，或者难以达到较高的粘接强度。

为提高密封材料与低表面能支撑材料之间的粘接性能，对支撑材料常用的改性方法有等离子体改性、表面涂覆以及底漆处理等。相比于其他改性方法，使用底漆对基材(支撑材料)表面进行改性对基材本体性能无影响，且实施方法简单便捷、成本较低，具有显著优势。使用底漆时，通过底漆层分别与支撑材料和密封材料间更强的相互作用，达到增强密封材料与支撑材料粘接性能的目的。

然而，在实际应用中，使用底漆后，密封材料与基材(支撑材料)之间的粘接性能虽有提高，但仍未达到使用标准(剥离强度＞2N/cm)。

因此，急需寻找一种能够增强密封材料与基材(支撑材料)之间的粘接性能的方法。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，有效提高底漆对密封材料的粘接性能、并能扩大底漆的适用范围。

本发明采取的技术方案是，一种提高密封材料与支撑材料之间粘接性能的方法，在支撑材料涂覆底漆前，先在支撑材料表面涂刷一层胶粘剂；当所述底漆为含有乙烯基硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为聚丙烯酸酯类胶粘剂；当所述底漆为含有环氧硅氧烷的底漆时，所使用胶粘剂为环氧类胶粘剂。

在本发明技术方案中，在使用底漆之前，在膜电极支撑材料上涂覆一层对支撑材料粘接力较强的胶粘剂，如聚丙烯酸酯类、环氧类、硅胶类、聚氨酯类等类型的胶粘剂，干燥后形成一层胶膜，在此基础上使用底漆及密封材料。相比于底漆工业化产品的较少选择，用于膜电极支撑材料的胶粘剂已有众多成熟产品，这些胶粘剂与支撑材料往往具有较好粘接性能。选择本身与支撑材料粘接性能良好、且与底漆中聚合物树脂有更强相互作用的胶粘剂提前对支撑材料进行表面处理，则可以显著提高底漆层与支撑材料之间粘接性能，进而增强支撑材料与密封材料两者之间的粘接性能，也能扩大底漆适配密封材料的范围。通过测试密封材料粘接的两片支撑材料之间的剥离强度来表征样品的密封材料与基材(支撑材料)的粘接力大小，测得本发明技术方案的支撑材料与密封材料的剥离强度在2N/cm以上。

在本发明技术方案中使用的是热固化的胶粘剂和热固化的密封材料，但不排除其他固化方式的胶粘剂和密封材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明技术方案不仅可以使对支撑材料与密封材料粘接性能有增强作用的底漆，增强作用得到进一步提高，还可以使本身对支撑材料与密封材料粘接性能增强作用不明显的底漆，显著增强其粘接性能，扩大底漆对不同密封材料的适配范围。

具体实施方式