一种边框膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池边框膜领域，涉及一种边框膜及其制备方法。所述边框膜包括骨架层、附着于所述骨架层至少一侧表面上的过渡层、附着于所述过渡层表面上的粘接层；所述骨架层形成原料含有50～85％的等规聚丙烯、5～20％的丙烯共聚物、5～20％的矿物填料、0.1～5％的第一过氧化物以及0.1～5％的第一助交联剂；所述过渡层形成原料为烯烃类聚合物；所述粘接层形成原料含有75～90％的聚烯烃、5～15％的氢化石油树脂、0.1～5％的2

【技术实现步骤摘要】
一种边框膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池边框膜领域，具体涉及一种边框膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]世界能源署的数据表明，绿色能源包括风光核占比仍然较小，目前主要依靠煤炭、石油和天然气，能源安全及实现巴黎气候协定承诺的碳排放目标都促使中国乃至世界不得不探索开发各种绿色且国产化的替代能源技术。中国经过20年的发展，在国家的大力支持下，通过全产业链的努力和技术创新进步，已成功地在太阳能和风能技术上已独领风骚，并基本实现平价上网。未来10年，太阳能和风能的占比将会大幅增长，为全世界实现碳中和的目标做出贡献。而氢能的情况则任重而道远，仍急需攻克各个技术环节的挑战，实现降本和国产化。
[0003]氢作为二次能源形式，需要消耗其他能源才能生产。因此，氢的低碳生产和高效利用变得非常重要，包括降低存储、运输以及加氢站的建设成本和提高氢气使用过程的转化效率等，最终通过各个环节的技术创新，降低氢能的利用成本。绿氢的生产，例如通过太阳能发电电解水产生氢气，将是综合利用各种能源技术优势的重要范例。氢能源车FCEV的增长更快，全球2019年底存量25210辆，其中12350辆是在2019年新增的，呈现出高速且加速增长的势头。除了汽车外，阿尔斯通已成功开发出氢燃料火车并在德国试运行。英国和荷兰也表现出极大兴趣。中国的佛山市也在2019年试运行了氢燃料轨道车。截止2019年底，全世界有470座加氢站在运营，比2018年增加超过20％，其中日本113座，德国81座，美国64座。从增加量来看，韩国大幅增加20座，日本13座和德国12座。而中国增加了3倍，从20座到61座，成为全球第四大市场。
[0004]电堆作为产生氢能的载体，是非常重要的部件。电堆里面核心材料是质子交换膜，质子交换膜一般主要选用氟磺酸型质子交换膜、nafion重铸膜、非氟聚合物等材料。而支撑质子交换膜的材料是边框膜。边框膜既要能对质子交换膜有很强的粘接力，又要能承受长期耐高温水环境和耐酸的环境，且不能对催化层产生负面影响。传统的边框选用特种工程薄膜如PEN、PPS、PI等作为基膜再复合上各类粘接层如聚氨酯、聚酯等材料。目前，边框膜材料主要由国外供应商提供，多为国外厂家垄断，成本高且不易获得，并且在长期耐高温水煮环境下还是有性能上的不足，容易发生水解导致粘接失效，影响着氢燃料电堆的可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有的边框膜耐高温水煮性能差的缺陷，而提供一种经长期高温水煮后依然具有良好的粘接性能且不易发生脱层的电池边框膜及其制备方法。
[0006]具体地，本专利技术提供了一种边框膜，其中，所述边框膜包括骨架层、附着于所述骨架层至少一侧表面上的过渡层、附着于所述过渡层表面上的粘接层；所述骨架层形成原料含有50～85％的等规聚丙烯、5～20％的丙烯共聚物、5～20％的矿物填料、0.1～5％的第一过氧化物以及0.1～5％的第一助交联剂；所述过渡层形成原料为烯烃类聚合物；所述粘接
层形成原料含有75～90％的聚烯烃、5～15％的氢化石油树脂、0.1～5％的2
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丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、0.1～3％的第二过氧化物以及0.1～3％的第二助交联剂。
[0007]在一种优选实施方式中，所述等规聚丙烯的数均分子量为40000～60000。
[0008]在一种优选实施方式中，所述丙烯共聚物中的共聚单体选自乙烯、1
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丁烯、2
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丁烯、丁二烯和辛烯中的至少一种。
[0009]在一种优选实施方式中，所述矿物填料选自玻璃纤维、碳酸钙、二氧化钛、玻璃微珠和晶须中的至少一种。
[0010]在一种优选实施方式中，所述烯烃类聚合物选自乙烯丙烯酸酯类共聚物、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、环氧改性聚乙烯以及环氧改性聚丙烯中的至少一种。
[0011]在一种优选实施方式中，所述聚烯烃的熔点为50～145℃。
[0012]在一种优选实施方式中，所述聚烯烃选自乙烯丙烯酸类共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、环氧改性聚乙烯和环氧改性聚丙烯中的至少一种。
[0013]在一种优选实施方式中，所述第一过氧化物和第二过氧化物各自独立地选自二异丙苯过氧化氢、2,5
‑
二甲基
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2,5
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二氢过氧化己烷、异丙苯过氧化氢以及叔丁基过氧化氢中的至少一种。
[0014]在一种优选实施方式中，所述第一助交联剂和第二助交联剂各自独立地选自三烯丙基异三聚氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。
[0015]在一种优选实施方式中，所述边框膜的总厚度为20～200微米；所述骨架层的厚度为5～150微米；所述过渡层的厚度为1～10微米；所述粘接层的厚度为5～25微米。
[0016]在一种优选实施方式中，所述骨架层未附着有过渡层的另一侧表面上附着有硬质层。
[0017]在一种优选实施方式中，所述硬质层形成原料含有60～90％的乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、2～30％的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2～10％的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以及0.3～1.5％的过氧化二苯甲酰。
[0018]在一种优选实施方式中，所述硬质层的厚度为1～10微米。
[0019]本专利技术还提供了所述边框膜的制备方法，该方法包括将骨架层、过渡层和粘接层中的各组分各自混合均匀后分别送入挤出机中熔融混炼并挤出造粒，分别得到骨架层形成原料、过渡层形成原料和粘接层形成原料，将骨架层形成原料、过渡层形成原料和粘接层形成原料送入具有多层共挤结构的挤出流延设备中挤出流延形成包括骨架层、过渡层和粘接层的复合膜，任选还包括将硬质层中的各组分混合均匀后涂敷在骨架层的另一侧表面上，之后通过紫外光固化成型，得到边框膜。
[0020]在一种优选实施方式中，本专利技术提供的边框膜的制备方法还包括在挤出流延之后，将所得薄膜置于50～90℃下熟化24小时以上。
[0021]在一种优选实施方式中，本专利技术提供的边框膜的制备方法还包括在熟化之后，将所得薄膜在电压50～200KV下进行辐照且辐照剂量为5～30kGy。
[0022]本专利技术提供的边框膜对质子膜粘具有良好的初始粘接性能，而且经长时间高温水煮后依然具有良好的粘接性能且不易发生脱层。此外，本专利技术提供的边框膜的制备原料易得且成本低廉，应用前景广阔。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供的边框膜包括骨架层、过渡层和粘接层以及任选的硬质层。其中，所述过渡层附着于骨架层的至少一侧表面上，所述粘接层附着于过渡层的表面。当所述骨架层仅一侧表面附着有过渡层时，所述骨架层未附着有过渡层的表面上可附着有硬质层。在一种具体实施方式中，所述边框膜包括骨架层，所述骨架层的一侧表面上附着有过渡层，所述过渡层的表面上附着有粘接层。在另一种具体实施方式中，所述边框膜包括骨架层，所述骨架层的两侧表面上均附着有过渡层，所述过渡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边框膜，其特征在于，所述边框膜包括骨架层、附着于所述骨架层至少一侧表面上的过渡层、附着于所述过渡层表面上的粘接层；所述骨架层形成原料含有50～85％的等规聚丙烯、5～20％的丙烯共聚物、5～20％的矿物填料、0.1～5％的第一过氧化物以及0.1～5％的第一助交联剂；所述过渡层形成原料为烯烃类聚合物；所述粘接层形成原料含有75～90％的聚烯烃、5～15％的氢化石油树脂、0.1～5％的2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、0.1～3％的第二过氧化物以及0.1～3％的第二助交联剂。2.根据权利要求1所述的边框膜，其特征在于，所述等规聚丙烯的数均分子量为40000～60000。3.根据权利要求1所述的边框膜，其特征在于，所述丙烯共聚物中的共聚单体选自乙烯、1
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丁烯、2
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丁烯、丁二烯和辛烯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的边框膜，其特征在于，所述矿物填料选自玻璃纤维、碳酸钙、二氧化钛、玻璃微珠和晶须中的至少一种。5.根据权利要求1所述的边框膜，其特征在于，所述烯烃类聚合物选自乙烯丙烯酸酯类共聚物、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、环氧改性聚乙烯以及环氧改性聚丙烯中的至少一种。6.根据权利要求1所述的边框膜，其特征在于，所述聚烯烃的熔点为50～145℃；所述聚烯烃选自乙烯丙烯酸类共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、环氧改性聚乙烯和环氧改性聚丙烯中的至少一种。7.根据权利要求1所述的边框膜，其特征在于，所述第一过氧化物和第二过氧化物各自独立地选自二异丙苯过氧化氢、2,5
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二甲基
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2,5

【专利技术属性】
技术研发人员：茅双明，王海睿，刘涛，曹阳，
申请(专利权)人：韦尔通厦门科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：