[发明专利]质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将配制好的热固性树脂浆料和石墨粉混合形成块状模塑料，在混合过程中，添加基于石墨粉与热固性树脂浆料总重量0.1%~10% 的改性碳纳米管和0.1%~15%的增强纤维；

所述热固性树脂浆料在配制过程中，添加基于热固性树脂重量1%~10%的自由基引发剂、1%~14%的内脱模剂、5%~25%的低收缩剂、5%~35%的增稠剂及5%~20%的溶剂；

（b）将步骤（a）中得到的块状模塑料在50~250℃、5~50MPa下模压0.5~10min，即得到质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板；

所述增强纤维是聚丙烯腈基碳纤维或玻璃纤维，所述增强纤维的长度为0.02~10mm；

所述热固性树脂浆料为乙烯基酯树脂的浆料，所述乙烯基酯树脂为环氧基甲基丙烯酸酯乙烯基酯树脂、酚醛型乙烯基酯树脂、不含苯乙烯的乙烯基酯树脂同系物、酚醛环氧改性的乙烯基酯树脂中的一种或多种；

所述改性碳纳米管为自由基改性的氨基化碳纳米管，所述改性碳纳米管由原始碳纳米管与过量的聚醚胺与马来酸酐共聚物和过氧化二苯甲酰进行自由基反应改性制得；

所述改性碳纳米管的制备包括以下步骤：

1）将原始碳纳米管溶解在四氢呋喃中，形成碳纳米管悬浮液；

2）向步骤1）中得到的碳纳米管悬浮液中加入过量的聚醚胺与马来酸酐共聚物和过氧化二苯甲酰进行自由基反应改性，接枝聚合后使用四氢呋喃进行清洗并置于真空干燥箱中去除残留的聚醚胺与马来酸酐共聚物和其他溶剂，即得到自由基改性的氨基化碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述原始碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管；

所述聚醚胺与马来酸酐共聚物为分子量为1000~2000的聚醚胺与马来酸酐进行共聚反应形成的共聚物。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述石墨粉是人造石墨、天然鳞片石墨和膨胀蠕虫石墨中的一种或多种，石墨粉的粒径为1~1500μm，石墨粉的质量是石墨粉与热固性树脂浆料总重量的60%~95%。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂浆料为环氧树脂，所述环氧树脂为缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂和脂肪环族类环氧树脂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂为氢氧化物、氧化还原体系、过氧化苯甲酸叔丁酯、过硫酸盐和叔丁基过苯甲酸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述内脱模剂为硬脂酸钙或/和硬脂酸锌。

7.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述低收缩剂为苯乙烯单体稀释的聚苯乙烯树脂、苯乙烯和丙烯酸共聚反应的共聚物或乙酸乙烯基与丙烯酸共聚反应的共聚物。

8.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述增稠剂为氧化镁、氧化钙、碱土金属氢氧化物和异氰酸酯中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池用石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于，所述溶剂为苯乙烯单体、α-甲基苯乙烯单体和甲基丙烯酸酯中的一种或多种。