一种新型保护膜及其批量制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种新型保护膜及其批量制备方法及在燃料电池中的应用，保护膜从上至下依次包括离型保护膜、低粘度硅胶层、高粘度硅胶层和基材；取高粘有机硅胶粘剂、羟基封端聚二甲基硅氧烷、固化剂、添加剂、溶剂，搅拌均匀，涂布在聚酯薄膜上；取低粘有机硅胶粘剂、羟基封端聚二甲基硅氧烷、固化剂、添加剂、溶剂，搅拌均匀，涂布在聚酯薄膜复合体上；将其与离型保护膜压合，得到燃料电池用硅胶保护膜；在质子交换膜上涂布催化剂形成第一催化剂层，将保护膜贴合在表面，进行第二面涂布，涂布结束后，剥离硅胶保护膜，得到燃料电池用CCM；本发明专利技术制备保护膜生产工艺简单，生产效率高，并且在剥离时不会损坏催化剂层的完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型保护膜及其批量制备方法与应用
本专利技术涉及燃料电池
，具体而言，尤其涉及一种新型保护膜及其批量制备方法与在燃料电池中的应用。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、环境友好的发电装置。其利用清洁能源作为燃料，并且可以把燃料的化学能直接、连续转换成电能。其发电过程不涉及燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高，其理论热效率可达86％，远远超过传统热机(传统热机热效率为45％左右)。同时由于其具有效率高、污染小、建厂时间短、可靠性及维护性好等优点，非常适用于交通、电站、可移动电源汽车及潜艇等多种用途，具有广阔的市场前景。目前在CCM的制备过程中，主要有喷涂法和转印法。喷涂法效率低，制造成本高，自动化程度低，不能满足生产扩大化的要求。转印法首先将催化剂浆料涂覆在转印基质上，然后再转印到质子交换膜上，工艺流程复杂，转印基质价格昂贵，在转印过程中还存在不能完全转印，膜利用率低的问题。为了实现CCM的连续化生产，目前市场上较常见的是采用直接涂布方法制备CCM，此种方法自动化程度高，效率高，制造成本低，可满足生产扩大化生产，但在直接涂布过程中存在膜溶胀问题，导致制备的CCM表面不平整、均匀度差，还会影响CCM性能。在采用涂布法制备CCM时，选择在第二次涂布时使用保护膜对第一次涂布的催化剂涂层加以保护，现有技术中的保护膜在受热烘烤后都很难直接移除，必须经过降粘处理后才能移除，这样就增加了生产工序和成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型保护膜及其批量制备方法，以解决连续化涂布制备CCM时引起的质子交换膜溶胀等问题。本专利技术采用的技术手段如下：一种保护膜，保护膜上层为离型保护膜，中间层为粘性抗静电硅胶层，下层为基材；粘性抗静电硅胶层为双层结构，下层为高粘性硅胶层，上层为低粘性硅胶层；；高粘性硅胶层的粘度为10-50gf/25mm；低粘性硅胶层的粘度为0-10gf/25mm，不能等于0。进一步地，基材为聚酯薄膜，所述聚酯薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN)中的任意一种，厚度为20-80μm。进一步地，离型保护膜为PE离型保护膜、PET离型保护膜、PP离型保护膜、PC离型保护膜、PS离型保护膜、PMMA离型保护膜、BOPP离型保护膜、PE离型保护膜、TPX离型保护膜、PVC离型保护膜或PTFE离型保护膜中的任意一种，厚度为20-100μm；所述离型保护膜优选粘度为0.1-5gf/25mm，离型保护膜适用于保护低粘度硅胶层的洁净。。本专利技术还提供一种保护膜的制备方法，包括以下步骤：S1：制备高粘性硅胶溶液，将高粘性硅胶溶液涂布于基材上，烘干后得到复合基材一；S2：制备低粘性硅胶溶液，将低粘性硅胶溶液涂布于复合基材一的高粘性硅胶溶液上，烘干后得到复合基材二；S3：将S2的复合基材二和离型保护膜在0.1-10MPa的压力下热压贴合，离型保护膜覆盖在低粘性硅胶溶液上，得到所述保护膜。进一步地，低粘性硅胶溶液由101-200份低粘度有机硅胶粘剂、1-10份羟基封端聚二甲基硅氧烷、0.2-3份固化剂、0.1-1.5份添加剂和50-70份溶剂制成；高粘性硅胶溶液由1-5份高粘度有机硅胶粘剂、100-200份羟基封端聚二甲基硅氧烷、0.2-3份固化剂、0.1-1.5份添加剂和50-70份溶剂制成；高粘度有机硅胶粘剂的粘度为10-50gf/25mm；低粘度有机硅胶粘剂的粘度为0-10gf/25mm。进一步地，固化剂为偶联剂KH-560、KH-570或KH-602中的一种或几种；添加剂为羟丙基甲基纤维素(HPMC)、过氧化二苯甲酰和Pt/C纳米粉体的混合物与纳米氧化物混合而成；纳米氧化物为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝中的一种或几种的组合；溶剂为乙酸乙酯。进一步地，羟丙基甲基纤维素(HPMC)、过氧化二苯甲酰、Pt/C纳米粉体与纳米氧化物的添加比例为1:0.1-0.5:0.1-0.5:0.1-1.5。进一步地，涂布高粘性硅胶溶液时，涂布速度为1-4.9m/min，涂布湿厚为50-80μm，第一段烘箱温度为60-180℃；涂布低粘性硅胶溶液时，涂布速度为1-4.9m/min，涂布湿厚为20-60μm，第二段烘箱温度为60-180℃。本专利技术提供的保护膜制备方法采用连续涂布设备，所述连续涂布设备包括实现相向传送的基材传送线和离型保护膜传送线，基材传送线和离型保护膜传送线内均包含多个供基材、离型保护膜张紧卷绕的转动辊；基材传送线的传送方向上依次设置有高粘度硅胶层涂布用涂布模头A、第一段烘箱、低粘度硅胶层涂布用涂布模头B和第二段烘箱；基材传送线和离型保护膜传送线的传送重合处设有热压贴合区，热压贴合区由两个相向转动的热压辊构成；所述热压贴合区设置在第二段烘箱的后工位处，基材和离型保护膜经过两个热压辊的热压后通过收卷辊收卷。本专利技术利用上述生产设备制备保护膜的具体方法包括以下步骤：S1：制备高粘性硅胶溶液，通过涂布模头A将高粘性硅胶溶液涂布于基材上，经第一段烘箱烘干后得到复合基材一；S2：制备低粘性硅胶溶液，通过涂布模头B将低粘性硅胶溶液涂布于复合基材一的高粘性硅胶溶液上，经第二段烘箱烘干后得到复合基材二；S3：通过热压辊将S2中的复合基材二和离型保护膜在0.1-10MPa的压力下热压贴合，离型保护膜覆盖在低粘性硅胶溶液上，得到所述保护膜，用收卷辊收卷。本专利技术还提供一种上述保护膜的应用，催化剂浆料在质子交换膜第一面涂布干燥后形成第一催化剂层，所述保护膜附着在第一催化剂层表面，然后进行催化剂浆料在质子交换膜第二面的涂布，涂布结束干燥后，剥离保护膜，得到CCM。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术制备的燃料电池用保护膜具有多层结构，首先基材层选择聚酯薄膜，其机械性能好、热稳定性好，并且价格低廉，来源广泛，满足燃料电池用连续化生产的的要求；其次在聚酯薄膜上涂布一层高粘性硅胶溶液，使得聚酯薄膜具有很强的粘度面；最后在高粘度硅胶层上涂布一层低粘度硅胶层，一方面低粘度硅胶层通过高粘度硅胶层牢固黏附在聚酯薄膜上，不会在后期剥离时出现硅胶层掉落在质子交换膜上等缺陷，另一方面，低粘度硅胶层和质子交换膜上的催化层相贴合，在剥离时不会带走大量催化剂，损坏催化剂层的完整性，并且低粘度硅胶层在剥离时不需要使用热或光照射降粘处理，工艺简单。2、本专利技术选择制备硅胶类胶粘层，通过不同配方分别制备高粘度硅胶层和低粘度硅胶层，在剥离时不会残留在催化剂层表面，而不选择聚氨酯以及聚丙烯酸类胶粘剂，主要是因为即使在热或光辅助下剥离其仍然会带走催化剂层。3、在粘度硅胶层制备过程中，选择加入添加剂和固化剂，固化剂的加入是为了粘性硅胶层能够快速凝固，避免因为混合溶液因为流动性强而造成的粘性硅胶层厚度不均匀的问题，添加剂的加入一方面促进粘性硅胶层更致密均匀，确保混合溶液具有适当的粘度，另一方面纳米颗粒化合物的加入使得粘度硅胶层表面具有多个微球凸起结构，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护膜，其特征在于：所述保护膜包括粘性抗静电硅胶层和基材；所述粘性抗静电硅胶层为双层结构，和基材贴合的为高粘性硅胶层，另外一层为低粘性硅胶层；所述高粘性硅胶层的粘度为x；10≤x≤50gf/25mm；所述低粘性硅胶层的粘度为y；0＜y≤10gf/25mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种保护膜，其特征在于：所述保护膜包括粘性抗静电硅胶层和基材；所述粘性抗静电硅胶层为双层结构，和基材贴合的为高粘性硅胶层，另外一层为低粘性硅胶层；所述高粘性硅胶层的粘度为x；10≤x≤50gf/25mm；所述低粘性硅胶层的粘度为y；0＜y≤10gf/25mm。


2.根据权利要求1所述的保护膜，其特征在于：所述基材为聚酯薄膜，所述聚酯薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN)中的任意一种；所述聚酯薄膜厚度为20-80μm。


3.根据权利要求1所述的保护膜，其特征在于：还包括离型保护膜，离型保护膜与低粘度硅胶层贴合；所述离型保护膜为PE离型保护膜、PET离型保护膜、PP离型保护膜、PC离型保护膜、PS离型保护膜、PMMA离型保护膜、BOPP离型保护膜、PE离型保护膜、TPX离型保护膜、PVC离型保护膜或PTFE离型保护膜中的任意一种，厚度为20-100μm。


4.一种保护膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将高粘性硅胶溶液涂布于基材上，烘干后得到复合基材一；
S2：将低粘性硅胶溶液涂布于复合基材一的具有高粘性硅胶溶液的一面上，烘干后得到复合基材二；
S3：将S2的复合基材二和离型保护膜在0.1-10MPa的压力下热压贴合，离型保护膜覆盖在复合基材二含有低粘性硅胶溶液的一面上，得到所述保护膜。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述低粘性硅胶溶液由101-200份低粘度有机硅胶粘剂、1-10份羟基封端聚二甲基硅氧烷、0.2-3份固化剂、0.1-1.5份添加剂和50-70份溶剂组成；所述高粘性硅胶溶液由1-5份高粘有机硅胶粘剂、100-200份羟基封端聚二甲基硅氧烷、0.2-3份固化剂、0.1-1.5份添加剂和50-70份溶剂组成；所述高粘度有机硅胶粘剂的粘度为10-50gf/25mm；所述低粘度有机硅胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝金凯，张洪杰，邵志刚，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21