一种导电塑料双极板的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种导电塑料双极板的制备方法，属于导电塑料双极板制备技术领域。本发明收集蜘蛛网，将其放入硫酸锌与甲醛溶液制得的混合溶液中浸泡，经双氧水氧化，浓硫酸炭化，再在格式试剂的作用下反应，再于模具中预压后，提高施加压力，将其压制成型制得导电塑料双极板。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，所得产品加工性能好，力学性能提高了15～20%，冲击强度提高了16%以上；充分利用蜘蛛网制备导电塑料双极板，实现了资源的可持续利用，反复使用不易断裂。
【专利说明】
一种导电塑料双极板的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种导电塑料双极板的制备方法，属于导电塑料双极板制备技术领域。
【背景技术】
[0002]双极板是钒电池电堆的重要部件，用于集流和分隔正负极溶液，对其要求是具有较高的导电性、良好的机械强度、优异的耐腐蚀性以及较低的成本。导电塑料类双极板是是以高分子树脂(如PP、PE等)和导电填料(如导电炭黑等)为原料，以注塑或模压工艺制成，具有高导电、低成本、耐腐蚀等特点，受到极大关注。导电塑料双极板均采用常规的高温混炼进行原材料的混合，再通过热压成型的制备工艺，但由于预混料中高分子树脂含量低、导电填料含量高，因此为保证混炼均匀，就需要加长混炼时间并提高混炼温度(140?180°C)。这使得高分子树脂在较高的混炼温度下很容易被氧化，引起聚合长链的解体，进而导致材料机械性能的下降，使用寿命也会降低。且目前导电塑料双极板大多选择二元复合体系，由于炭黑填充到树脂中的份数较大，复合体系的熔体粘度增大，加工性能变差，材料力学性能特别是冲击强度明显降低。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:针对目前导电塑料双极板，由于炭黑填充到树脂中的份数较大，复合体系的熔体粘度增大，加工性能变差，导致材料力学性能和冲击强度降低的弊端，提供了一种收集蜘蛛网，将其放入硫酸锌与甲醛溶液制得的混合溶液中浸泡，经双氧水氧化，浓硫酸炭化，再在格式试剂的作用下反应，再于模具中预压后，提高施加压力，将其压制成型制得导电塑料双极板的方法。本发明制备步骤简单，所得产品加工性能好，有效提高了材料的力学性能和冲击强度。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)按硫酸锌与甲醛溶液质量比1:6，将硫酸锌溶于质量分数为30?40%甲醛溶液中，搅拌30?40min，使得溶液中锌离子浓度控制在0.8?1.3mol/L，得混合溶液；
(2)收集150?200g蜘蛛网，将其放入容器中，同时向其中加入上述制得的混合溶液，以没过蜘蛛网3?4cm为宜，浸泡2?3h，待浸泡完成后，边搅拌边以2?3滴/s速率向其中滴加10?15mL异丙醇和10?12mL 丁醇，滴加完毕后，继续搅拌15?20min;
(3)待上述搅拌完后，向所得的混合物中加入质量浓度为30%双氧水，加入量为混合物质量的70?80%，在10?12 °C下，进行氧化反应I?2h，待氧化反应后，向氧化物中加入质量分数为72?75%浓硫酸，加入量为氧化物质量10?15%，搅拌混合后炭化反应I?2h，得炭化物；
(4)按质量比1:1:13，将烷基卤化镁和烷基卤化锂加入上述制得的炭化物中，在温度30?40°C，转速为80?120r/min下，搅拌反应I?2h，随后以3°C/min速率程序升温至65?700C，继续搅拌反应40?50min，得反应物； (5)将上述所得的反应物倒入塑料加工的模具中，控制施加压力为10?25MPa，预压2?3min，随后提高施加压力为26?35MPa，以10°C/min速率程序升温至200?220°C，压制10?30min成型，再冷却至室温，即制得一种导电塑料双极板。
[0005]本发明制得的导电塑料双极板冲击强度为3.5?4.0KJ.m—2，电阻率为0.43?0.46Ω.mm2/m，断裂伸长率为5?7%，硬度90?100，拉伸强度为30.8?36.2MPa，耐弯曲疲劳次数为1080?1260次。
[0006]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备步骤简单，所得产品加工性能好，力学性能提高了15?20%，冲击强度提尚了 16%以上；
(2)充分利用蜘蛛网制备导电塑料双极板，实现了资源的可持续利用，反复使用不易断
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【具体实施方式】
[0007]首先按硫酸锌与甲醛溶液质量比1:6，将硫酸锌溶于质量分数为30?40%甲醛溶液中，搅拌30?40min，使得溶液中锌离子浓度控制在0.8?1.3mol/L，得混合溶液;然后收集200g蜘蛛网，将其放入容器中，同时向其中加入上述制得的混合溶液，以没过蜘蛛网3?4cm为宜，浸泡2?3h，待浸泡完成后，边搅拌边以2?3滴/s速率向其中滴加10?15mL异丙醇和10?12mL丁醇，滴加完毕后，继续搅拌15?20min；待上述搅拌完后，向所得的混合物中加入质量浓度为30%双氧水，加入量为混合物质量的70?80%，在10?12°C下，进行氧化反应I?2h，待氧化反应后，向氧化物中加入质量分数为72?75%浓硫酸，加入量为氧化物质量10?15%，搅拌混合后炭化反应I?2h，得炭化物;再按质量比1: 1:13，将烷基卤化镁和烷基卤化锂加入上述制得的炭化物中，在温度30?40°C，转速为80?120r/min下，搅拌反应I?2h，随后以3°C/min速率程序升温至65?70°C，继续搅拌反应40?50min，得反应物;最后将上述所得的反应物倒入塑料加工的模具中，控制施加压力为10?25MPa，预压2?3min，随后提高施加压力为26?35MPa，以10°C/min速率程序升温至200?220°C，压制10?30min成型，再冷却至室温，即制得一种导电塑料双极板。
[0008]实例I
首先按硫酸锌与甲醛溶液质量比1:6，将硫酸锌溶于质量分数为30%甲醛溶液中，搅拌30min，使得溶液中锌离子浓度控制在0.8mol/L，得混合溶液;然后收集150g蜘蛛网，将其放入容器中，同时向其中加入上述制得的混合溶液，以没过蜘蛛网3m为宜，浸泡2h，待浸泡完成后，边搅拌边以2滴/s速率向其中滴加1mL异丙醇和1mL丁醇，滴加完毕后，继续搅拌15min ；待上述搅拌完后，向所得的混合物中加入质量浓度为30%双氧水，加入量为混合物质量的70%，在10°C下，进行氧化反应lh，待氧化反应后，向氧化物中加入质量分数为72%浓硫酸，加入量为氧化物质量10%，搅拌混合后炭化反应Ih，得炭化物;再按质量比1: 1:13，将烷基卤化镁和烧基卤化锂加入上述制得的炭化物中，在温度30°C，转速为80r/min下，搅拌反应Ih，随后以3°C/min速率程序升温至65°C，继续搅拌反应40min，得反应物；最后将上述所得的反应物倒入塑料加工的模具中，控制施加压力为lOMPa，预压2min，随后提高施加压力为26MPa，以10°C/min速率程序升温至200°C，压制1min成型，再冷却至室温，即制得一种导电塑料双极板。本发明制备步骤简单，所得产品加工性能好，力学性能提高了 15%，冲击强度提高了 16.2%;充分利用蜘蛛网制备导电塑料双极板，实现了资源的可持续利用，反复使用不易断裂;制得的导电塑料双极板冲击强度为3.5KJ.m—2，电阻率为0.43Ω.mm2/m，断裂伸长率为5%，硬度90，拉伸强度为30.8MPa，耐弯曲疲劳次数为1080次。
[0009]实例2
首先按硫酸锌与甲醛溶液质量比1:6，将硫酸锌溶于质量分数为35%甲醛溶液中，搅拌35min，使得溶液中锌离子浓度控制在1.lmol/L，得混合溶液;然后收集160g蜘蛛网，将其放入容器中，同时向其中加入上述制得的混合溶液，以没过蜘蛛网4cm为宜，浸泡3h，待浸泡完成后，边搅拌边以3滴/s速率向其中滴加13mL异丙醇和I ImL丁醇，滴加完毕后，继续搅拌18min；待上述搅拌完后，向所得的混合物中加入质量浓度为30%双氧水，加入量为混合物质量的75%，在ITC下，进行氧化反应2h，待氧化反应后，向氧化物中加入质量分数为74%浓硫酸，加入量为氧化物质量13%，搅拌混合后炭化反应2h，得炭化物;再按质量比1: 1:13，将烷基卤化镁和烧基卤化锂加入上述制得的炭化物中，在温度35°C，转速为100r/min下，搅拌反应2h，随后以3°C/min速率程序升温至68 V，继续搅拌反应45min，得反应物;将上述所得的反应物倒入塑料加工的模具中，控制施加压力为17MPa，预压3min，随后提高施加压力为30MPa，以10°C/min速率程序升温至210°C，压制20min成型，再冷却至室温，即制得一种导电塑料双极板。本发明制备步骤简单，所得产品加工性能好，力学性能提高了 18%，冲击强度提高了 16.8%;充分利用蜘蛛网制备导电塑料双极板，实现了资源的可持续利用，反复使用不易断裂;制得的导电塑料双极板冲击强度为3.8KJ.m—2，电阻率为0.45Ω.mm2/m，断裂伸长率为6%，硬度95，拉伸强度为33.5MPa，耐弯曲疲劳次数为1170次。
[0010]实例3
首先按硫酸锌与甲醛溶液质量比1:6，将硫酸锌溶于质量分数为40%甲醛溶液中，搅拌40min，使得溶液中锌离子浓度控制在1.3mol/L，得混合溶液;然后收集170g蜘蛛网，将其放入容器中，同时向其中加入上述制得的混合溶液，以没过蜘蛛网4cm为宜，浸泡3h，待浸泡完成后，边搅拌边以3滴/s速率向其中滴加15mL异丙醇和12mL丁醇，滴加完毕后，继续搅拌20min ；待上述搅拌完后，向所得的混合物中加入质量浓度为30%双氧水，加入量为混合物质量的80%，在12°C下，进行氧化反应2h，待氧化反应后，向氧化物中加入质量分数为75%浓硫酸，加入量为氧化物质量15%，搅拌混合后炭化反应2h，得炭化物;再按质量比1: 1:13，将烷基卤化镁和烧基卤化锂加入上述制得的炭化物中，在温度40°C，转速为120r/min下，搅拌反应2h，随后以3°C/min速率程序升温至70 V，继续搅拌反应50min，得反应物;将上述所得的反应物倒入塑料加工的模具中，控制施加压力为25MPa，预压3min，随后提高施加压力为35MPa，以10°C/min速率程序升温至220°C，压制30min成型，再冷却至室温，即制得一种导电塑料双极板。本发明制备步骤简单，所得产品加工性能好，力学性能提高了 20%，冲击强度提高了 17.3%;充分利用蜘蛛网制备导电塑料双极板，实现了资源的可持续利用，反复使用不易断裂;制得的导电塑料双极板冲击强度为4.0KJ.m—2，电阻率为0.46Ω.mm2/m，断裂伸长率为7%，硬度100，拉伸强度为36.2MPa，耐弯曲疲劳次数为1260次。
【主权项】
1.一种导电塑料双极板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (I)按硫酸锌与甲醛溶液质量比1:6，将硫酸锌溶于质量分数为30?40%甲醛溶液中，搅拌30?40min，使得溶液中锌离子浓度控制在0.8?1.3mol/L，得混合溶液； (2 )收集150?200g蜘蛛网，将其放入容器中，同时向其中加入上述制得的混合溶液，以没过蜘蛛网3?4cm为宜，浸泡2?3h，待浸泡完成后，边搅拌边以2?3滴/s速率向其中滴加10?15mL异丙醇和10?12mL 丁醇，滴加完毕后，继续搅拌15?20min; (3)待上述搅拌完后，向所得的混合物中加入质量浓度为30%双氧水，加入量为混合物质量的70?80%，在10?12 °C下，进行氧化反应I?2h，待氧化反应后，向氧化物中加入质量分数为72?75%浓硫酸，加入量为氧化物质量10?15%，搅拌混合后炭化反应I?2h，得炭化物； (4)按质量比1:1:13，将烷基卤化镁和烷基卤化锂加入上述制得的炭化物中，在温度30?40°C，转速为80?120r/min下，搅拌反应I?2h，随后以3°C/min速率程序升温至65?700C，继续搅拌反应40?50min，得反应物； (5)将上述所得的反应物倒入塑料加工的模具中，控制施加压力为10?25MPa，预压2?3min，随后提高施加压力为26?35MPa，以10°C/min速率程序升温至200?220°C，压制10?30min成型，再冷却至室温，即制得一种导电塑料双极板。
【文档编号】H01M8/18GK105845949SQ201610240108
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】潘艳丽, 盛海丰
【申请人】常州达奥新材料科技有限公司