本發(fā)明涉及燃料電池，具體涉及一種燃料電池用粘合劑組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、燃料電池(fuel?cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置。作為氫燃料電池汽車的“心臟”，電堆的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命至關(guān)重要，要想整個(gè)電堆系統(tǒng)在密閉環(huán)境中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久有效的運(yùn)行，就需要構(gòu)建良好的密封性。

2、質(zhì)子交換膜燃料電池以全氟磺酸質(zhì)子膜為電解質(zhì)，其核心組件是膜電極(簡(jiǎn)稱mea)，主要是由質(zhì)子交換膜、陰/陽(yáng)極催化層以及陰/陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層組成。作為燃料電池的另一核心組件，金屬雙極板以其高熱導(dǎo)率、高氣密性、高楊氏模量及良好的制造工藝成為繼石墨雙極板之后的新選擇。由于燃料電池兩側(cè)需要分別通入氧化劑和燃料，因此透氣性成為表征電池壽命的重要參數(shù)。如果雙極板和膜電極間的透氣性較大，燃料和氧化劑就會(huì)在使用過(guò)程中發(fā)生混合，不僅會(huì)導(dǎo)致燃料電池的發(fā)電效率降低，還有可能帶來(lái)嚴(yán)重的安全事故，因此為了防止氣體的混合、氣體以及制冷劑的泄漏，必須嚴(yán)格控制燃料電池雙極板和膜電極間的密封性。

3、當(dāng)前，市場(chǎng)上雙極板與膜電極間的密封方法主要為密封圈、注膠及激光焊接等，這些封裝方法雖然可以基本達(dá)到密封要求，但是仍然存在以下缺點(diǎn)：現(xiàn)有技術(shù)方案會(huì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的橡膠密封圈來(lái)起到相應(yīng)的密封作用，但是隨著電堆的單電池片數(shù)的增加，這種密封圈結(jié)構(gòu)就會(huì)使裝配過(guò)程變得十分復(fù)雜，且易出現(xiàn)未裝配好的位置，降低電堆整體的密封性能；雙極板經(jīng)激光焊接完成后，殘余應(yīng)力在撤除夾具后會(huì)造成雙極板的彎曲變形，為后續(xù)裝堆工藝造成困難；雙極板或膜電極表面的密封膠經(jīng)過(guò)熱壓只能粘住某一表面，不能充分粘結(jié)兩側(cè)組件，因此在電池運(yùn)行過(guò)程中陰陽(yáng)極兩邊的氣體可能會(huì)通過(guò)兩組件內(nèi)某一側(cè)進(jìn)入另一面，進(jìn)而使電池的透氣性增大，降低了燃料電池的氣體利用率、性能及壽命，嚴(yán)重的還有可能發(fā)生安全事故。

4、以此市場(chǎng)上急需一款用于雙極板和膜電極密封的具有高內(nèi)聚強(qiáng)度、高耐水解性和耐冷熱沖擊的膠膜產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種燃料電池用粘合劑組合物，內(nèi)聚強(qiáng)度高、耐水解和耐冷熱沖擊性好。

2、為解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、燃料電池用粘合劑組合物，包括依次設(shè)置的離型層ⅰ、熱熔膠層ⅰ、熱熔膠層ⅱ和離型層ⅱ；

4、所述熱熔膠層ⅰ為酸改性聚烯烴樹脂熱熔膠層，所述熱熔膠層ⅱ為改性聚氨酯樹脂熱熔膠層。

5、優(yōu)選的，所述離型層ⅰ和所述離型層ⅱ均為涂布非硅類樹脂離型材料的薄膜，所述離型層ⅰ和所述離型層ⅱ的厚度均為25-150μm。

6、優(yōu)選的，所述熱熔膠層ⅰ和所述熱熔膠層ⅱ的厚度均為20-80μm。

7、優(yōu)選的，酸改性聚烯烴樹脂熱熔膠層包括由改性劑得到的酸改性聚烯烴樹脂，其中所述改性劑為自由酸酐及其取代產(chǎn)物中的至少一種。

8、優(yōu)選的，所述酸改性聚烯烴樹脂的熔點(diǎn)為85-125℃。

9、優(yōu)選的，所述酸改性聚烯烴樹脂熱熔膠層還包括增粘劑、固化劑ⅰ和稀釋溶劑ⅰ，所述酸改性聚烯烴樹脂、所述增粘劑、所述固化劑ⅰ和所述稀釋溶劑ⅰ的重量比范圍為100：（5-15）：（0.1-3）：（20-100）；

10、所述固化劑ⅰ為環(huán)氧固化劑、異氰酸酯固化劑中的任一種；

11、所述稀釋溶劑ⅰ為甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮中的任意一種或兩種及以上的混合溶液。

12、優(yōu)選的，所述改性聚氨酯樹脂熱熔膠層由重量比為100：（10～50）：(0.5～5)：（400～700）的改性聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、固化劑ⅱ和稀釋溶劑ⅱ組成。

13、優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹脂為雙酚a型環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂、雙酚s型環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種及以上的混合。

14、優(yōu)選的，所述固化劑ⅱ為環(huán)氧固化劑、異氰酸酯固化劑、碳化二亞胺固化劑中的任一種；

15、所述稀釋溶劑ⅱ為乙酸乙酯、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、甲基異丁酮、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷中的任意一種或兩種及以上的混合溶液。

16、本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種燃料電池用粘合劑組合物的制備方法，制得的粘合劑組合物內(nèi)聚強(qiáng)度高、耐水解和耐冷熱沖擊性好。

17、為解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

18、一種燃料電池用粘合劑組合物的制備方法，包括以下步驟：

19、s01、酸改性聚烯烴樹脂的制備

20、在反應(yīng)釜中按質(zhì)量比100：（300-500）：（5-10）：（0.1-2）加入聚烯烴、甲苯、改性劑、熱引發(fā)劑，邊攪拌邊加熱，在140～160℃下反應(yīng)1～3h，將得到的反應(yīng)液冷卻到40℃后，得到酸改性聚烯烴樹脂，其中熱引發(fā)劑為過(guò)氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、過(guò)氧化二叔丁基或過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯中的任一種；

21、s02、改性聚氨酯樹脂的制備

22、將聚碳酸酯二元醇加入到反應(yīng)容器中，在110～130℃、-0.85～-0.1mpa條件下脫水1～3h，冷卻至?70℃,后通入氮?dú)鈱⒍惽杷狨ゼ尤氲椒磻?yīng)容器中，溶解后升溫至70～80℃，反應(yīng)1～3h，得到預(yù)聚體；

23、在制備好的預(yù)聚體中通入氮?dú)?，加入固定聚氨酯硬段含量?0～25%w/w的擴(kuò)鏈劑，并滴入總質(zhì)量0.03～0.05%w/w的二月桂酸二丁基錫，快速攪拌?8～12min,倒出反應(yīng)溶液，在110～130℃烘箱中后固化12～36h，得到含羥基的改性聚氨酯樹脂；

24、s03、熱熔膠層的制備

25、將步驟s01制得的酸改性聚烯烴樹脂添加增粘劑、固化劑ⅰ和稀釋溶劑ⅰ后攪拌均勻，經(jīng)200～800目濾網(wǎng)或1～20μm濾芯過(guò)濾，后采用刮刀涂布機(jī)或ced涂布機(jī)涂布于離型膜上，干燥完全附上離型層ⅰ，得熱熔膠層?。?/p>

26、采用同樣的方法將步驟s02制得的改性聚氨酯樹脂添加環(huán)氧樹脂、固化劑ⅱ和稀釋溶劑ⅱ后攪拌均勻，經(jīng)過(guò)濾、涂布，干燥完全附上離型層ⅱ，得熱熔膠層ⅱ；

27、s04、燃料電池用粘合劑組合物的制備

28、將熱熔膠層ⅰ和熱熔膠層ⅱ未附離型層的一側(cè)復(fù)合經(jīng)80℃熱貼機(jī)輥壓復(fù)合在一起，熟化后即制得具備雙面熱熔粘結(jié)層的燃料電池用粘合劑組合物。

29、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

30、1.本發(fā)明采用具備熱熔粘結(jié)作用的燃料電池用粘合劑組合物產(chǎn)品使得單電池制作過(guò)程簡(jiǎn)單效率和良率顯著提高。

31、2.本發(fā)明采用兩種類型膠膜層疊組合，通過(guò)使酸改性聚烯烴樹脂熱熔膠層與極板粘結(jié)，改性聚氨酯樹脂熱熔膠層與基材粘結(jié)的方式，不僅能夠同時(shí)有效粘結(jié)極板與封裝好的膜電極避免層間剝離，且充分解決了組件在與水分接觸的環(huán)境下的耐久性問(wèn)題，從而提高電堆的使用壽命。

32、3.本發(fā)明通過(guò)選用無(wú)n、p、s以及al、cu、ni、cd、cr、pb、fe的化工材料制作熱熔粘結(jié)層避免熱熔膠膜長(zhǎng)期酸液浸泡后的析出問(wèn)題，極大的提高了單電池的使用壽命。

33、4.本發(fā)明制得的燃料電池用粘合劑組合物可模切加工后直接與極板和膜電極配位組裝，極大地提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)電池封裝加工時(shí)僅有膠層的使用，有效降低了生產(chǎn)成本。

34、5.本發(fā)明制得的燃料電池用粘合劑組合物在單電池生產(chǎn)初期具有無(wú)初粘、高粘結(jié)強(qiáng)度、阻氣性和低壓縮形變特性，在使用過(guò)程中解決了貼合排泡、牢固粘合以及高溫工況下剝離強(qiáng)度衰減問(wèn)題，極大的提高了單電池封裝過(guò)程的效率和良率，有利于單電池產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。