專利名稱：吸氫復(fù)合成型體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的涉及一種包含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體以及一種制備所述成型體的方法，而且，更特別地，涉及一種包含吸氫材料和有機(jī)硅樹脂粘結(jié)劑的吸氫復(fù)合成型體，所述成型體當(dāng)長期重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附時其粒子尺寸不會減小或轉(zhuǎn)變，并且還涉及所述復(fù)合成型體的制備方法。
背景技術(shù)：
吸氫合金已逐漸被用作氫的分離或提純材料、催化劑、傳感器等，以及用于固定儲罐的吸氫材料，燃料電池和以氫為燃料的汽車的氫源，以及在利用氫吸附和脫附時的吸熱和放熱特性的儲熱系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換材料，等等。
在許多的用途中，吸氫合金均以粒子直徑為毫米級或者毫米以下的粉末的形式填充在容器中。然而，這樣使用會產(chǎn)生許多問題。其本的問題是吸氫合金當(dāng)其吸附或脫附氫時會發(fā)生至多達(dá)30％的膨脹或收縮。由此引起的應(yīng)力會增大合金的粒子尺寸的減小程度。粒子尺寸減小的同時，還會出現(xiàn)一些麻煩，并且會成為吸氫合金得到實(shí)際應(yīng)用的主要障礙。所述麻煩包括合金體積膨脹所引起的容器破壞，連接在所述容量上的過濾器的堵塞，以及由導(dǎo)熱性下降所引起的氫的吸附或脫附能力下降。而且，當(dāng)吸氫合金作為燃料電池汽車或者以氫為燃料的汽車等的氫源使用時，會產(chǎn)生由于行駛期間的振動，吸氫合金在罐底部積聚的問題。
出于這些原因，要求開發(fā)一種甚至當(dāng)長時間重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附時也不會引起粒子尺寸下降的吸氫成型體。
日本專利公報(JP-B)58-20881/1983，日本專利臨時公開(JP-A)57-145001/1982，日本專利臨時公開(JP-A)8-11241/1996等均提出了采用吸氫合金的吸氫成型體。盡管所有這些專利公開均是采用合成樹脂的技術(shù)，但仍存在一些問題，例如難以處理或者氫的吸附和脫附速度下降。
特別地，日本專利臨時公開(J-A)8-11241/1996公開了使用碳氟樹脂。然而，使用這種碳氟樹脂的成型體存在著作為吸附材料其彈性較差以及由于氣體傳輸性能差而導(dǎo)致氣體釋放速度慢的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題并且涉及一種包含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體，以及制備所述成型體的方法，所述成型體具有優(yōu)異的耐熱性、耐氣侯性，成型性和加工性，并且甚至當(dāng)長時間重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附時，也不會出現(xiàn)粒子尺寸的減少或者吸氫合金的粉化，而且還具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中包含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體的特征在于考慮到氫的吸附和脫附，吸氫材料采用有機(jī)硅粘結(jié)劑一起使用。而且，所述吸氫復(fù)合成型體優(yōu)選在所述成型體中含有0.5-50％(重量)的有機(jī)硅樹脂，其中，有機(jī)硅樹脂用作粘結(jié)劑。
根據(jù)本發(fā)明的制備包含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體的方法，所述吸氫材料的制備過程為壓制成型，在有機(jī)硅樹脂溶液或者分散液體中浸漬，以及固化；或者吸氫合金粉末與有機(jī)硅樹脂，或有機(jī)硅樹脂溶液或分散液混合，以及對所獲得的混合物進(jìn)行模塑和固化。
根據(jù)本發(fā)明的制備包含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體的方法，有可能制備出任何形狀例如角形、柱形、圓盤形、管狀或者薄膜狀的吸氫復(fù)合成型體。
本發(fā)明的成型體具有成型體本身能吸附和脫附氫的能力。
由于本發(fā)明的吸氫復(fù)合成型體包含彈性優(yōu)異的有機(jī)硅樹脂粘結(jié)劑，因此，氫的吸附和脫附即使在粘結(jié)劑量較少的區(qū)域也不會引起成型體的粉化或轉(zhuǎn)變。而且，由于有機(jī)硅樹脂的氣體滲透性優(yōu)異，結(jié)果，所述成型體的吸氫速度和吸氫量與吸氫材料本身幾乎相同。
由于有機(jī)硅樹脂在-70℃至250℃的寬溫度范圍均具有穩(wěn)定的橡膠彈性，因此，即使在低溫，例如極冷環(huán)境下也能防止發(fā)生吸氫材料的粉化、轉(zhuǎn)變等，而且，還能夠在高溫下進(jìn)行吸附和脫附氫。因此，能夠提供脫附效率高的吸氫復(fù)合成型體。
另外，根據(jù)本發(fā)明，任何希望形狀的吸氫復(fù)合成型體都能通過模塑如模壓或擠壓成型獲得，而且，由于其自身具有橡膠彈性，重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附也不發(fā)生粉化或轉(zhuǎn)變。此外，還能夠進(jìn)行較高溫度下的氫的吸附和脫附，結(jié)果，可適應(yīng)于設(shè)備設(shè)計的范圍得以拓寬。


圖1示出了實(shí)施例1的吸氫成型體的PCT特征曲線。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式將詳細(xì)介紹本發(fā)明的包含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體及其制備方法的實(shí)施方案。
本發(fā)明采用的吸氫材料優(yōu)選選自于金屬、碳材料及合金，所述每種材料均具有吸氫能力。碳材料包括納米管(碳納米管)、富勒烯(碳60)、石墨和納米纖維。
本發(fā)明使用的吸氫材料最優(yōu)選是例如MmNi5型(Mm混合稀土合金，其中，部分La為Ce，Pr，Nd或其它的一種或幾種稀土元素替代)的吸氫合金。而且，所述吸氫材料包括至少一種選自于Li，Na，Ca，Ti，Zr，V，Al，Ga，Sn，As，B，Si，Ge，Pd，Pt和稀土金屬如La的金屬，以及一種具有氫的吸附和脫附性能的復(fù)合化合物，例如Li-B，Na-B，Li-Al，Na-Al或者混合稀土合金。所述吸氫材料的形式可以是顆粒，其尺寸應(yīng)適合于在有機(jī)硅樹脂中分散，以獲得所要求的復(fù)合成型體。
首先，對在本發(fā)明采用的吸氫合金粉末進(jìn)行介紹。
用于所述吸氫合金粉末的吸氫合金鑄錠的組成和制備方法并未專門加以限制，而且，具有ABn(n代表0.5-6的正數(shù))結(jié)構(gòu)例如MmNi5型或Mg-Ni型，或者具有BCC-Laves結(jié)構(gòu)例如Ti-V型或Ti-Cr型的吸氫合金均可以使用。
作為一個實(shí)例，將對AB5型(NmNi5)吸氫合金的組成進(jìn)行詳細(xì)介紹。
在AB5型合金中，A側(cè)元素是僅La，或者是La與一種或多種稀土元素的組合。更具體地，La，Mm，Lm(Lm代表富含La(50％(重量)或更高的La)的稀土混合金屬)，以及含有其它稀土添加元素的所述各元素的組合都可以包含在A側(cè)。另處，A側(cè)優(yōu)選所含有La為稀土元素總量的20％(摩爾)或更多。
至于B側(cè)元素，優(yōu)選的組成是(Ni)a(Co)b(Al)c(Mn)d(M)e，其中，a是1.8-6.0的正數(shù)，b是0或者1.0或更小的正數(shù)，c是0或者1.0或更小的正數(shù)，d是0或者1.0或更小的正數(shù)，e是0或者0.5或更小的正數(shù)。M是至少一種選自于Si，F(xiàn)e，Pb，Pb，Ca，Mg，Cu，In，Zn，Cr，以及Zr的元素。
在將具有上述組成的金屬元素組元混合后，使用高頻熔化爐，電弧熔化爐等，在惰性氣體例如氬的氣氛中，1300-1600℃下對所獲混合物進(jìn)行熔化，然后，進(jìn)行冷卻，獲得吸氫合金鑄錠。在這種情形下，可以使用采用快速淬火方法例如快速軋輥淬火的方法等獲得的吸氫合金薄帶材，或者由盤式霧化法獲得的吸氫合金球形粉末。所述合金可以任選地在例如Ar等的惰性氣氛中，約1000℃的溫度下進(jìn)行處理。
接下來，將所述吸氫合金鑄錠粉碎，以獲得粉末。
粉碎方法優(yōu)選包括在例如氮和氬的惰性氣體氣氛中，采用噴射磨機(jī)、碾磨機(jī)、顎式破碎機(jī)、輥磨機(jī)、球磨機(jī)、Brown磨機(jī)等對所述鑄錠進(jìn)行粉碎，以獲得平均粒子直徑為500微米或更小的粉末。也可能通過氫的吸附和脫附來粉碎所述鑄錠。而且，當(dāng)采用盤式霧化法獲得所述吸氫合金的球形粉末時，有可能按照原樣使用該球形粉末，或者使用進(jìn)一步粉碎的粉末。
可以獲得平均粒子直徑為500微米或更小的吸氫合金粉末，這樣，初始反應(yīng)面積較小，而且吸氫速度并未下降。從成型性上考慮，雖然它取決于成型體的形狀，但優(yōu)選吸氫合金粉末的平均粒子直徑更細(xì)小，優(yōu)選為100微米或更小。吸氫材料的表面可以預(yù)先采用硅烷偶聯(lián)劑等進(jìn)行處理。
結(jié)果，所獲得的吸氫材料可以同有機(jī)硅樹脂粘結(jié)劑模壓一起，以制備吸氫復(fù)合成型體。從氫的吸附和脫附的角度考慮，優(yōu)選粘結(jié)劑為尺寸穩(wěn)定性較優(yōu)的有機(jī)硅樹脂，以使尺寸或形狀的變化程度很小。
用來作為本發(fā)明的粘結(jié)劑的有機(jī)硅樹脂并未加以特別限定，只要其在交聯(lián)固化后具有彈性即可。它包括范圍廣泛的公知材料，例如硅橡膠，有機(jī)硅彈塑性體和聯(lián)接涂敷樹脂。從本發(fā)明的成型體形狀考慮，在上述各材料中優(yōu)選使用硅橡膠。
根據(jù)結(jié)構(gòu)、固化機(jī)制等，均可以獲得各種硅橡膠。硅橡膠分為兩個主要類別，可軋型的硅橡膠和液體硅橡膠。前者含有聚合程度高的二有機(jī)基聚硅氧烷(具有幾百萬厘泊的粘度的線性高聚物)作為主要組元。后者含有聚合程度低的二有機(jī)基聚硅氧烷(具有粘度100至100000厘泊的線性高聚物作為主要組元。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用液體硅橡膠，并且更優(yōu)選使用根據(jù)其結(jié)構(gòu)可以分成單組元型或雙組元型的硅橡膠。
固化機(jī)制包括自由基固化、加成固化和縮合固化，其中每種還進(jìn)一步包括熱固化和室溫固化。因此，依據(jù)固化機(jī)制不同，多種硅橡膠市場上有售。這些市售的產(chǎn)品可以用來作為本發(fā)明的粘結(jié)劑。
本發(fā)明的有機(jī)硅樹脂除了主要組元二有機(jī)基聚硅氧烷之外，還可以包含填料，潤濕劑，交聯(lián)劑或固化催化劑。如果必要，還可以添加作為增強(qiáng)材料的網(wǎng)狀硅氧烷，用于獲得低硬度的不含功能團(tuán)的硅氧烷、密封助劑、耐熱助劑、導(dǎo)電的碳黑等。
雖然主要組元二有機(jī)基聚硅氧烷的最普通的實(shí)例是二甲基聚硅氧烷，但根據(jù)應(yīng)用，除甲基之外的基團(tuán)也可以使用?？梢允褂猛榛缫一?，苯基、氟烷基等。端基一般包括具有羥基，烷氧基和乙烯基的擁有官能度的基團(tuán)。線型二有機(jī)基聚硅氧烷可以包含一種甲硅烷基鍵或者一種改性的鍵合如聚醚，聚酯或者尿烷，這依據(jù)應(yīng)用場合而定。
除了熱固化之外采用有機(jī)過氧化合物為催化劑的固化類型要求使用交聯(lián)劑，以使交聯(lián)的橡膠具有彈性。根據(jù)在縮合反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品類型，縮合固化包括脫乙酸型，脫乙醇型，脫胺型和脫肟型，其中，例如，交聯(lián)劑可以是相應(yīng)的多官能的硅烷或硅氧烷，固化催化劑可以是有機(jī)酸的金屬鹽，胺或鈦酸酯。加成固化一般使用具有不飽和基團(tuán)的二有機(jī)基聚硅氧烷，交聯(lián)劑以及Pt基固化催化劑，所述交聯(lián)劑是具有兩個或更多的≡SiH基團(tuán)的氫硅烷或硅氧烷。
根據(jù)所使用的樹脂的不同，這些有機(jī)硅樹脂的固化條件不同。室溫固化型包括在內(nèi)，交聯(lián)固化在室溫至350℃之間發(fā)生。更具體地，對于縮合固化，固化可以在室溫至80℃之間進(jìn)行，對于加成固化，進(jìn)行固化的溫度范圍為室溫至200℃，對于自由基固化，其固化的溫度為100-300℃。
雖然在本發(fā)明中可以使用任何類型的有機(jī)硅樹脂，但從可加工性、生產(chǎn)率等角度考慮，更優(yōu)選選擇加成固化或自由基固化，在這種固化型式中，吸氫材料的浸漬，與該材料進(jìn)行混合等的工作時間更容易控制，并且能夠在短時間內(nèi)通過加熱進(jìn)行快速固化。
雖然有機(jī)硅樹脂可以按原樣作為粘結(jié)劑使用，但是從制備下述吸氫復(fù)合成型體的方法考慮，優(yōu)選采用其在甲苯、二甲苯等中的溶液，或者其分散液體如乳化液。
另外，從耐久性和耐氣候性的角度看，必須考慮有機(jī)硅樹脂的性能，以便獲得本發(fā)明中的理想的氫的吸附和脫附性能。優(yōu)選使用的樹脂的硬度(硬度計A)為0-100，更優(yōu)選為0-70，延伸率為20-1000％，更優(yōu)選50-700％。
當(dāng)樹脂硬度太高時，成型體的形狀在吸氫材料進(jìn)行氫的吸附和脫附時可能會改變。當(dāng)硬度太低時，可能無法獲得所要求的成型體形狀。延伸率的情形與之類似，當(dāng)延伸率太大或太小時，由于缺乏橡膠彈性，尺寸穩(wěn)定性會變壞。
在所述吸氫復(fù)合成型體中作為粘結(jié)劑的有機(jī)硅樹脂的含量優(yōu)選為0.5-50％(重量)，更優(yōu)選為0.5-20％(重量)，還更優(yōu)選為1-10％(重量)。粘結(jié)劑含量在上述范圍的成型體由于吸氫材料的含量較高而具有彈性和較高的吸氫量。當(dāng)粘結(jié)劑含量低于0.5％(重量)時，此含量對于作為粘結(jié)劑使用可能不足，當(dāng)由于氫的吸附和脫附引起吸氫復(fù)合成型體膨脹和收縮時，可能使其形狀難以保持。當(dāng)其含量超過50％(重量)時，吸氫成型體的單位體積的儲氫能力可能會下降。
有機(jī)硅樹脂可以按其原樣使用，或者以其溶液或分散液體的形式使用。當(dāng)采用溶液形式時，液劑可以包括甲苯、己烷和水。當(dāng)采用分散液體形式時，分散介質(zhì)可以包括水和醇。
根據(jù)制備吸氫復(fù)合成型體的方法，所述吸氫合金材料通過壓縮(例如，壓力為0.05Mpa或更高)模塑而成，將所獲得的復(fù)合成型體浸漬在已配制好的溶液或分散液體中，以使其含有預(yù)定濃度的有機(jī)硅樹脂，然后再進(jìn)行固化。通過這種方法，存在于復(fù)合成型體孔隙中的有機(jī)硅樹脂作為粘結(jié)劑將吸氫材料固定住，而且，由于其本身具有彈性，能夠吸收當(dāng)所述材料進(jìn)行氫的吸附或脫附時發(fā)生的膨脹和壓縮(尤其指合金)所引起的應(yīng)力。結(jié)果，即使氫的吸附和脫附循環(huán)長時間重復(fù)進(jìn)行，所述吸氫材料的粒子尺寸也不會減小或發(fā)生粉化。
另外，根據(jù)所述包括通過壓縮模塑成型并且然后用粘結(jié)劑浸漬的步驟的方法，吸氫材料間的接觸得以保持，以提高所述復(fù)合成型體的導(dǎo)熱性。
根據(jù)本發(fā)明的制備吸氫復(fù)合成型體的另一個方法，將所獲得的吸氫材料，尤其是合金粉末與預(yù)定量的有機(jī)硅樹脂本身，有機(jī)硅樹脂溶液或者其分散溶液進(jìn)行混合，并且然后將所獲得的混合物加以模塑和固化。
在該方法中，由于模塑是在吸氫合金粒子的表面覆蓋有有機(jī)硅樹脂的狀態(tài)下進(jìn)行，這樣，所述粒子通過起粘結(jié)劑作用的有機(jī)硅樹脂加以固定，所述吸氫復(fù)合成型體的彈性得以增強(qiáng)，從而改善了重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附時的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。
根據(jù)所述這些方法，雖然吸氫復(fù)合成型體中的有機(jī)硅樹脂含量未加以限定，但優(yōu)選其為所述吸氫復(fù)合成型體的0.5-50％(重量)。
而且，根據(jù)所使用的有機(jī)硅樹脂的種類和含量，可以選擇任何一種模塑方法，例如，壓縮模塑，擠出模塑，或者一種涂覆(薄膜)方法。
根據(jù)本發(fā)明的含有有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體，雖然有機(jī)硅樹脂與吸氫材料的表面部分粘結(jié)或者將其整個表面覆蓋，但由于其透氣性極佳，故有機(jī)硅樹脂幾乎不會降低所述合金進(jìn)行氫的吸附和脫附的能力，而且也未降低氫的吸附和脫附速率。另外，由于有機(jī)硅樹脂具有彈性，即使重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附，所述合金的粒子尺寸也不會減小或粉化。結(jié)果，所述吸氫復(fù)合成型體可以長期使用。而且，由于任何模塑和固化方法都可以根據(jù)有機(jī)硅樹脂的種類加以選擇使用，因此，能夠獲得任何形狀，包括角形、柱形、盤形、管狀以及薄膜形式的吸氫復(fù)合成型體。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹，但本發(fā)明并不受此所限。
<實(shí)施例1>
在氬氣氛中，對在高頻熔化爐中制備的吸氫合金鑄錠(指定以下組合34％(重量)的La，45％(重量)的Ce，6％(重量)的Pr和15％(重量)的Nd為原子比為1.0時，還含有以原子比計的3.75Ni，0.75Co，0.20Mn和0.30Al)進(jìn)行熱處理，以制備均勻的吸氫合金鑄錠。將所獲合金鑄錠在氮?dú)夥障录右源址鬯椤Ａ硗?，采用Brown磨機(jī)進(jìn)行粉碎，以制備粒子尺寸為1mm或更小的粉末，此粉末是下一步進(jìn)行噴射研磨的原材料。而且，根據(jù)本發(fā)明，在氮?dú)夥罩校?.8kgf/cm2的氣體壓力下，采用噴射磨對所述吸氫合金進(jìn)行干式粉碎，獲得了平均粒子尺寸為6微米，粒子尺寸分布寬度為1-30微米的吸氫合金細(xì)粉。然后，將約2.6g的已粉碎的細(xì)粉置于金屬模內(nèi)并且在200Mpa的壓力進(jìn)行模壓，以獲得外徑11mm，內(nèi)徑7mm和長度10mm的柱體。將此吸氫合金的成型體置于20％(重量)的有機(jī)硅樹脂的甲苯溶液中，并且進(jìn)行預(yù)定時間的脫氣處理，所使用的有機(jī)硅樹脂是由Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.提供的KE1820，此為一種液體加成型有機(jī)硅樹脂，其含有在兩端具有乙烯基的二甲基聚硅氧烷作為主要組元，而且，所述樹脂的硬度(硬度計A)為40，延伸率為650％，抗拉強(qiáng)度為5.4Mpa。在證實(shí)已將所述成型體浸泡1小時，以使所述粘結(jié)劑溶液充分滲入成型體的內(nèi)部之后，將所述壓制取出并且加以干燥。然后，在氬氣氛中，將所述成型體在120℃進(jìn)行加熱固化處理2個小時，以制備出含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體。浸漬的粘結(jié)劑的量(固含量)約占所述吸氫復(fù)合成型體的2％(重量)。根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)K6255對所獲得的成型體的沖擊回彈性進(jìn)行了測定。沖擊回彈性的測量結(jié)果為16％。
<實(shí)施例2>
將采用與實(shí)施例1類似方式已制備出的吸氫合金成型體置于含有機(jī)硅樹脂20％(重量)的甲苯溶液中，并且進(jìn)行預(yù)定時間的脫氣處理。所使用的有機(jī)硅樹脂是Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.提供的KE45TS，此為一種液體型和脫肟型的縮合固化有機(jī)硅樹脂，含有作為主要組元的在兩端存在硅醇的二甲基聚硅氧烷(粘度為20,000厘泊)，并且硬度為20，延伸率為300％，抗拉強(qiáng)度2.0Mpa。在證實(shí)所述成型體已浸泡1小時以使所述粘結(jié)劑溶液充分滲入成型體內(nèi)部之后，將所述成型體取出。然后，在一種氣氛中對所述成型體進(jìn)行時間長達(dá)7天的縮合固化，以制備出含有機(jī)硅樹脂的吸氫成型體。浸漬的粘結(jié)劑的量(固含量)約為所述吸氫成型體的2.5％(重量)。采用與實(shí)施例1相同方式測得的沖擊回彈性為19％。
<實(shí)施例3>
在氬氣氛中，將為配制出與實(shí)施例1相同的合金組成而稱量出的各種元素加以熔化，之后，將保持在1450℃的所述熔化的金屬通過氧化鋯噴嘴(孔徑5mm)送至由氮化硼制成的旋轉(zhuǎn)盤上。對所獲得的吸氫合金的球形霧化粉末采用有機(jī)硅樹脂(KE1820，Shin-Etsu ChemicalCo.Ltd提供)按9∶1的重量比進(jìn)行混合。在這種情形下，為了實(shí)現(xiàn)充分混合，所述有機(jī)硅樹脂已預(yù)先在甲苯中進(jìn)行稀釋，以使其濃度為40％(重量)。在所述氣氛下通過干燥將所述甲苯去除之后，將所獲得的1g所述混合物置于直徑10mm的環(huán)形金屬模內(nèi)，并且在715Mpa的壓力下進(jìn)行模壓。然后，將所獲得的成型體在氬氣中，120℃下，進(jìn)行熱固化達(dá)2個小時，以制備出含有機(jī)硅樹脂的吸氫成型體。采用與實(shí)施例1相同方法測得的沖擊回彈性為23％。
<實(shí)施例4>
在氮?dú)夥罩?，將采用與實(shí)施例1類似方式制備的吸氫合金鑄錠借助顎式破碎機(jī)粗粉碎至粒子直徑約2mm的程度，之后，類似地，在氮?dú)夥罩?，借助一種沖擊針磨機(jī)將其進(jìn)一步粉碎至平均粒子直徑為60微米，以制備出吸氫合金粉末。將所獲得的吸氫合金粉末采用有機(jī)硅樹脂(KE1820，Shin-ETsu Chemical Co.Ltd提供)，按8∶2的重量比加以混合。在這種情形下，為了實(shí)現(xiàn)充分混合，所述有機(jī)硅樹脂已預(yù)先在甲苯中進(jìn)行了稀釋，以使其濃度為40％(重量)。
在一種氣氛中將甲苯干燥去除之后，將所獲得的膏狀混合物擠壓成直徑5mm的棒。然后，在氬氣氛中，120℃下，對其進(jìn)行加熱固化達(dá)2個小時，以制備出含有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體。采用與實(shí)施例1相同方法測得的沖擊回彈性為30％。
<對照例1>
將在實(shí)施例1中未采用任何粘結(jié)劑，僅僅通過壓縮模塑成型的成型體指定為對照例1。曾試圖采用與實(shí)施例1相同方法測量其沖擊回彈性，但由于所獲成型體僅由合金構(gòu)成而無法測得。
<對照例2>
將采用與實(shí)施例1類似方法制備的吸氫合金成型體置于含PVA(PVA的聚合度為2000)5％(重量)的水溶液并且進(jìn)行排氣處理一定時間。在證實(shí)所述成型體已浸泡1小時，這樣所述粘結(jié)劑溶液已充分滲入成型體內(nèi)部之后，將所述成型體取出并干燥。這時浸漬的粘結(jié)劑的量(固含量)約占所述吸氫材料的0.4％(重量)。試圖采用與實(shí)施例1相同方法測定其沖擊回彈性，但由于所獲得的成型體中存在浸漬的所述粘結(jié)劑，因而采用與對照例1類似方式無法測得。
<表現(xiàn)密度的測量>
測量了在實(shí)施例1-4以及對照例1-2中獲得的吸氫成型體的尺寸和重量，然后計算出每個成型體的表現(xiàn)密度。
<吸氫速率的測量>
測量了在實(shí)施例1-4以及對照例1-2中獲得的吸氫成型體的吸氫性能。將所述儲氫成型體置于一種PCT測量設(shè)備(Resca Co.Ltd制造)中，在室溫下抽真空處理1小時，然后，在3Mpa的壓力下，通過引入80℃的氫氣加以活化。每個樣品(成型體)中要求的活化時間約為30分鐘至1小時。在將每個已活化的樣品進(jìn)行抽真空處理1小時后，將3Mpa的氫氣引入其中，并且對氫的吸附量高至合金的0.9％(重量)所必需的時間進(jìn)行了測量。
<PCT性能的測量>
在對已活化的樣品抽真空處理1小時之后，在80℃下，對樣品的PCT性能(壓力，組成和溫度)進(jìn)行測定。附帶地，所述PCT性能被簡化為單位吸氫合金的氫的吸附量和脫附量。測定PCT性能之后，將樣品在80℃下抽真空1小時并取出。然后，通過外觀觀察檢測各樣的碎裂情況。結(jié)果示于表1中。圖1示出了實(shí)施例1中的吸氫成型體的PCT性能。
另外，將根據(jù)在1Mpa壓力下獲得的PCT性能曲線獲得的氫的吸附量(重量％)指定為最大吸附量。
表1

工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的吸氫復(fù)合成型體含有彈性極佳的有機(jī)硅樹脂粘結(jié)劑。因此，即使在粘結(jié)劑量很少的區(qū)域，也不會出現(xiàn)粉化，轉(zhuǎn)變等，從而由于有機(jī)硅樹脂的透氣性能優(yōu)異，所述成型體保持了與合金本身幾乎相同的吸附速度和吸附量。
另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠采用各種模塑方法如壓縮和擠出提供任何形狀的吸氫復(fù)合成型體，即使重復(fù)進(jìn)行氫的吸附和脫附時，所述成型體也不會粉化或變形。
權(quán)利要求
1.一種包含吸氫材料和有機(jī)硅樹脂的吸氫復(fù)合成型體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的吸氫復(fù)合成型體，其中，所述吸氫材料選自于金屬、碳材料以及合金，所述每種材料均具有氫的吸附或脫附能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的吸氫復(fù)合成型體，其中，所述吸氫材料是吸氫合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中之任何一項(xiàng)的吸氫復(fù)合成型體，其中，所述有機(jī)硅樹脂選自于自由基固化橡膠，加成固化橡膠和縮合固化橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中之任何一項(xiàng)的吸氫復(fù)合成型體，其中，所述有機(jī)硅樹脂在所述成型體中的含量為0.5-50％(重量)。
6.一種吸氫復(fù)合成型體的制備方法，其包括將吸氫材料壓縮模塑成型的步驟，在有機(jī)硅樹脂溶液或者有機(jī)硅樹脂分散液中浸漬處理的步驟，以及進(jìn)行固化的步驟。
7.一種吸氫復(fù)合成型體的制備方法，其包含將吸氫材料與選自于有機(jī)硅樹脂本身，有機(jī)硅樹脂溶液以及有機(jī)硅樹脂分散液中之任何一種進(jìn)行混合的步驟，模塑步驟以及固化步驟。
全文摘要
一種儲氫復(fù)合成型體包含,儲氫材料和含硅樹脂,含硅樹脂的含量優(yōu)選為0.5－50wt%;一種制備所述成型體的方法,包括通過加壓成型儲氫材料,將所獲得的成型體用溶液浸漬,所述溶液含有一種溶劑以及溶解或分散其中的含硅樹脂,以及對浸漬的成型體進(jìn)行固化處理;以及一種制備所述成型體的方法,包括將儲氫合金與選自于含硅樹脂,含硅樹脂溶液和含硅樹脂的分散液中之任何一種混合,之后將所獲得的混合物成型,之后進(jìn)行固化處理。所述儲氫復(fù)合成型體即使長期重復(fù)進(jìn)行吸附和脫附也不會發(fā)生破碎或損壞,并且具有優(yōu)異的耐熱性,成型性和加工性。
文檔編號C08K3/08GK1336856SQ00802663
公開日2002年2月20日 申請日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者中野瑞, 浜谷典明, 島聰 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社