一種導(dǎo)電塑料雙極板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電塑料雙極板的制備方法，屬于導(dǎo)電塑料雙極板制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明收集蜘蛛網(wǎng)，將其放入硫酸鋅與甲醛溶液制得的混合溶液中浸泡，經(jīng)雙氧水氧化，濃硫酸炭化，再在格式試劑的作用下反應(yīng)，再于模具中預(yù)壓后，提高施加壓力，將其壓制成型制得導(dǎo)電塑料雙極板。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品加工性能好，力學(xué)性能提高了15～20%，沖擊強(qiáng)度提高了16%以上；充分利用蜘蛛網(wǎng)制備導(dǎo)電塑料雙極板，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，反復(fù)使用不易斷裂。
【專利說明】
一種導(dǎo)電塑料雙極板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電塑料雙極板的制備方法，屬于導(dǎo)電塑料雙極板制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]雙極板是釩電池電堆的重要部件，用于集流和分隔正負(fù)極溶液，對其要求是具有較高的導(dǎo)電性、良好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的耐腐蝕性以及較低的成本。導(dǎo)電塑料類雙極板是是以高分子樹脂(如PP、PE等)和導(dǎo)電填料(如導(dǎo)電炭黑等)為原料，以注塑或模壓工藝制成，具有高導(dǎo)電、低成本、耐腐蝕等特點(diǎn)，受到極大關(guān)注。導(dǎo)電塑料雙極板均采用常規(guī)的高溫混煉進(jìn)行原材料的混合，再通過熱壓成型的制備工藝，但由于預(yù)混料中高分子樹脂含量低、導(dǎo)電填料含量高，因此為保證混煉均勻，就需要加長混煉時間并提高混煉溫度(140?180°C)。這使得高分子樹脂在較高的混煉溫度下很容易被氧化，引起聚合長鏈的解體，進(jìn)而導(dǎo)致材料機(jī)械性能的下降，使用壽命也會降低。且目前導(dǎo)電塑料雙極板大多選擇二元復(fù)合體系，由于炭黑填充到樹脂中的份數(shù)較大，復(fù)合體系的熔體粘度增大，加工性能變差，材料力學(xué)性能特別是沖擊強(qiáng)度明顯降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對目前導(dǎo)電塑料雙極板，由于炭黑填充到樹脂中的份數(shù)較大，復(fù)合體系的熔體粘度增大，加工性能變差，導(dǎo)致材料力學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度降低的弊端，提供了一種收集蜘蛛網(wǎng)，將其放入硫酸鋅與甲醛溶液制得的混合溶液中浸泡，經(jīng)雙氧水氧化，濃硫酸炭化，再在格式試劑的作用下反應(yīng)，再于模具中預(yù)壓后，提高施加壓力，將其壓制成型制得導(dǎo)電塑料雙極板的方法。本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品加工性能好，有效提高了材料的力學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)按硫酸鋅與甲醛溶液質(zhì)量比1:6，將硫酸鋅溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30?40%甲醛溶液中，攪拌30?40min，使得溶液中鋅離子濃度控制在0.8?1.3mol/L，得混合溶液；
(2)收集150?200g蜘蛛網(wǎng)，將其放入容器中，同時向其中加入上述制得的混合溶液，以沒過蜘蛛網(wǎng)3?4cm為宜，浸泡2?3h，待浸泡完成后，邊攪拌邊以2?3滴/s速率向其中滴加10?15mL異丙醇和10?12mL 丁醇，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌15?20min;
(3)待上述攪拌完后，向所得的混合物中加入質(zhì)量濃度為30%雙氧水，加入量為混合物質(zhì)量的70?80%，在10?12 °C下，進(jìn)行氧化反應(yīng)I?2h，待氧化反應(yīng)后，向氧化物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72?75%濃硫酸，加入量為氧化物質(zhì)量10?15%，攪拌混合后炭化反應(yīng)I?2h，得炭化物；
(4)按質(zhì)量比1:1:13，將烷基鹵化鎂和烷基鹵化鋰加入上述制得的炭化物中，在溫度30?40°C，轉(zhuǎn)速為80?120r/min下，攪拌反應(yīng)I?2h，隨后以3°C/min速率程序升溫至65?700C，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40?50min，得反應(yīng)物； (5)將上述所得的反應(yīng)物倒入塑料加工的模具中，控制施加壓力為10?25MPa，預(yù)壓2?3min，隨后提高施加壓力為26?35MPa，以10°C/min速率程序升溫至200?220°C，壓制10?30min成型，再冷卻至室溫，即制得一種導(dǎo)電塑料雙極板。
[0005]本發(fā)明制得的導(dǎo)電塑料雙極板沖擊強(qiáng)度為3.5?4.0KJ.m—2，電阻率為0.43?0.46Ω.mm2/m，斷裂伸長率為5?7%，硬度90?100，拉伸強(qiáng)度為30.8?36.2MPa，耐彎曲疲勞次數(shù)為1080?1260次。
[0006]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品加工性能好，力學(xué)性能提高了15?20%，沖擊強(qiáng)度提尚了 16%以上；
(2)充分利用蜘蛛網(wǎng)制備導(dǎo)電塑料雙極板，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，反復(fù)使用不易斷
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【具體實(shí)施方式】
[0007]首先按硫酸鋅與甲醛溶液質(zhì)量比1:6，將硫酸鋅溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30?40%甲醛溶液中，攪拌30?40min，使得溶液中鋅離子濃度控制在0.8?1.3mol/L，得混合溶液;然后收集200g蜘蛛網(wǎng)，將其放入容器中，同時向其中加入上述制得的混合溶液，以沒過蜘蛛網(wǎng)3?4cm為宜，浸泡2?3h，待浸泡完成后，邊攪拌邊以2?3滴/s速率向其中滴加10?15mL異丙醇和10?12mL丁醇，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌15?20min；待上述攪拌完后，向所得的混合物中加入質(zhì)量濃度為30%雙氧水，加入量為混合物質(zhì)量的70?80%，在10?12°C下，進(jìn)行氧化反應(yīng)I?2h，待氧化反應(yīng)后，向氧化物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72?75%濃硫酸，加入量為氧化物質(zhì)量10?15%，攪拌混合后炭化反應(yīng)I?2h，得炭化物;再按質(zhì)量比1: 1:13，將烷基鹵化鎂和烷基鹵化鋰加入上述制得的炭化物中，在溫度30?40°C，轉(zhuǎn)速為80?120r/min下，攪拌反應(yīng)I?2h，隨后以3°C/min速率程序升溫至65?70°C，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40?50min，得反應(yīng)物;最后將上述所得的反應(yīng)物倒入塑料加工的模具中，控制施加壓力為10?25MPa，預(yù)壓2?3min，隨后提高施加壓力為26?35MPa，以10°C/min速率程序升溫至200?220°C，壓制10?30min成型，再冷卻至室溫，即制得一種導(dǎo)電塑料雙極板。
[0008]實(shí)例I
首先按硫酸鋅與甲醛溶液質(zhì)量比1:6，將硫酸鋅溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%甲醛溶液中，攪拌30min，使得溶液中鋅離子濃度控制在0.8mol/L，得混合溶液;然后收集150g蜘蛛網(wǎng)，將其放入容器中，同時向其中加入上述制得的混合溶液，以沒過蜘蛛網(wǎng)3m為宜，浸泡2h，待浸泡完成后，邊攪拌邊以2滴/s速率向其中滴加1mL異丙醇和1mL丁醇，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌15min ；待上述攪拌完后，向所得的混合物中加入質(zhì)量濃度為30%雙氧水，加入量為混合物質(zhì)量的70%，在10°C下，進(jìn)行氧化反應(yīng)lh，待氧化反應(yīng)后，向氧化物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%濃硫酸，加入量為氧化物質(zhì)量10%，攪拌混合后炭化反應(yīng)Ih，得炭化物;再按質(zhì)量比1: 1:13，將烷基鹵化鎂和燒基鹵化鋰加入上述制得的炭化物中，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速為80r/min下，攪拌反應(yīng)Ih，隨后以3°C/min速率程序升溫至65°C，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40min，得反應(yīng)物；最后將上述所得的反應(yīng)物倒入塑料加工的模具中，控制施加壓力為lOMPa，預(yù)壓2min，隨后提高施加壓力為26MPa，以10°C/min速率程序升溫至200°C，壓制1min成型，再冷卻至室溫，即制得一種導(dǎo)電塑料雙極板。本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品加工性能好，力學(xué)性能提高了 15%，沖擊強(qiáng)度提高了 16.2%;充分利用蜘蛛網(wǎng)制備導(dǎo)電塑料雙極板，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，反復(fù)使用不易斷裂;制得的導(dǎo)電塑料雙極板沖擊強(qiáng)度為3.5KJ.m—2，電阻率為0.43Ω.mm2/m，斷裂伸長率為5%，硬度90，拉伸強(qiáng)度為30.8MPa，耐彎曲疲勞次數(shù)為1080次。
[0009]實(shí)例2
首先按硫酸鋅與甲醛溶液質(zhì)量比1:6，將硫酸鋅溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%甲醛溶液中，攪拌35min，使得溶液中鋅離子濃度控制在1.lmol/L，得混合溶液;然后收集160g蜘蛛網(wǎng)，將其放入容器中，同時向其中加入上述制得的混合溶液，以沒過蜘蛛網(wǎng)4cm為宜，浸泡3h，待浸泡完成后，邊攪拌邊以3滴/s速率向其中滴加13mL異丙醇和I ImL丁醇，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌18min；待上述攪拌完后，向所得的混合物中加入質(zhì)量濃度為30%雙氧水，加入量為混合物質(zhì)量的75%，在ITC下，進(jìn)行氧化反應(yīng)2h，待氧化反應(yīng)后，向氧化物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%濃硫酸，加入量為氧化物質(zhì)量13%，攪拌混合后炭化反應(yīng)2h，得炭化物;再按質(zhì)量比1: 1:13，將烷基鹵化鎂和燒基鹵化鋰加入上述制得的炭化物中，在溫度35°C，轉(zhuǎn)速為100r/min下，攪拌反應(yīng)2h，隨后以3°C/min速率程序升溫至68 V，繼續(xù)攪拌反應(yīng)45min，得反應(yīng)物;將上述所得的反應(yīng)物倒入塑料加工的模具中，控制施加壓力為17MPa，預(yù)壓3min，隨后提高施加壓力為30MPa，以10°C/min速率程序升溫至210°C，壓制20min成型，再冷卻至室溫，即制得一種導(dǎo)電塑料雙極板。本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品加工性能好，力學(xué)性能提高了 18%，沖擊強(qiáng)度提高了 16.8%;充分利用蜘蛛網(wǎng)制備導(dǎo)電塑料雙極板，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，反復(fù)使用不易斷裂;制得的導(dǎo)電塑料雙極板沖擊強(qiáng)度為3.8KJ.m—2，電阻率為0.45Ω.mm2/m，斷裂伸長率為6%，硬度95，拉伸強(qiáng)度為33.5MPa，耐彎曲疲勞次數(shù)為1170次。
[0010]實(shí)例3
首先按硫酸鋅與甲醛溶液質(zhì)量比1:6，將硫酸鋅溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%甲醛溶液中，攪拌40min，使得溶液中鋅離子濃度控制在1.3mol/L，得混合溶液;然后收集170g蜘蛛網(wǎng)，將其放入容器中，同時向其中加入上述制得的混合溶液，以沒過蜘蛛網(wǎng)4cm為宜，浸泡3h，待浸泡完成后，邊攪拌邊以3滴/s速率向其中滴加15mL異丙醇和12mL丁醇，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌20min ；待上述攪拌完后，向所得的混合物中加入質(zhì)量濃度為30%雙氧水，加入量為混合物質(zhì)量的80%，在12°C下，進(jìn)行氧化反應(yīng)2h，待氧化反應(yīng)后，向氧化物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%濃硫酸，加入量為氧化物質(zhì)量15%，攪拌混合后炭化反應(yīng)2h，得炭化物;再按質(zhì)量比1: 1:13，將烷基鹵化鎂和燒基鹵化鋰加入上述制得的炭化物中，在溫度40°C，轉(zhuǎn)速為120r/min下，攪拌反應(yīng)2h，隨后以3°C/min速率程序升溫至70 V，繼續(xù)攪拌反應(yīng)50min，得反應(yīng)物;將上述所得的反應(yīng)物倒入塑料加工的模具中，控制施加壓力為25MPa，預(yù)壓3min，隨后提高施加壓力為35MPa，以10°C/min速率程序升溫至220°C，壓制30min成型，再冷卻至室溫，即制得一種導(dǎo)電塑料雙極板。本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品加工性能好，力學(xué)性能提高了 20%，沖擊強(qiáng)度提高了 17.3%;充分利用蜘蛛網(wǎng)制備導(dǎo)電塑料雙極板，實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，反復(fù)使用不易斷裂;制得的導(dǎo)電塑料雙極板沖擊強(qiáng)度為4.0KJ.m—2，電阻率為0.46Ω.mm2/m，斷裂伸長率為7%，硬度100，拉伸強(qiáng)度為36.2MPa，耐彎曲疲勞次數(shù)為1260次。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種導(dǎo)電塑料雙極板的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (I)按硫酸鋅與甲醛溶液質(zhì)量比1:6，將硫酸鋅溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30?40%甲醛溶液中，攪拌30?40min，使得溶液中鋅離子濃度控制在0.8?1.3mol/L，得混合溶液； (2 )收集150?200g蜘蛛網(wǎng)，將其放入容器中，同時向其中加入上述制得的混合溶液，以沒過蜘蛛網(wǎng)3?4cm為宜，浸泡2?3h，待浸泡完成后，邊攪拌邊以2?3滴/s速率向其中滴加10?15mL異丙醇和10?12mL 丁醇，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌15?20min; (3)待上述攪拌完后，向所得的混合物中加入質(zhì)量濃度為30%雙氧水，加入量為混合物質(zhì)量的70?80%，在10?12 °C下，進(jìn)行氧化反應(yīng)I?2h，待氧化反應(yīng)后，向氧化物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72?75%濃硫酸，加入量為氧化物質(zhì)量10?15%，攪拌混合后炭化反應(yīng)I?2h，得炭化物； (4)按質(zhì)量比1:1:13，將烷基鹵化鎂和烷基鹵化鋰加入上述制得的炭化物中，在溫度30?40°C，轉(zhuǎn)速為80?120r/min下，攪拌反應(yīng)I?2h，隨后以3°C/min速率程序升溫至65?700C，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40?50min，得反應(yīng)物； (5)將上述所得的反應(yīng)物倒入塑料加工的模具中，控制施加壓力為10?25MPa，預(yù)壓2?3min，隨后提高施加壓力為26?35MPa，以10°C/min速率程序升溫至200?220°C，壓制10?30min成型，再冷卻至室溫，即制得一種導(dǎo)電塑料雙極板。
【文檔編號】H01M8/18GK105845949SQ201610240108
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】潘艷麗, 盛海豐
【申請人】常州達(dá)奧新材料科技有限公司