一种质子交换膜用保护背膜及其制备方法

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体为涉及一种质子交换膜用保护背膜及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料(氢气、甲醇或其其它碳氢化合物等)和氧化剂(氧气)的化学能转化为电能的能量转换装置，燃料电池与内燃机相似，只要不断地给其供给原料，就能持续的输出电能。

质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种重要形式，它以氢气为燃料，以氧气或空气为氧化剂，由于其具有较高的能量转化效率(40-60％)、对环境友好、启动速度快、工作寿命长等优点，因此已经受到越来越广泛的关注，特别是其在汽车动力、移动电源及小型电站等方面已展现出较高的应用潜力。目前，车用质子交换膜多采用批量化制备方法，但制备过程中需要采用保护背膜做覆膜处理，以保护质子交换膜在后处理以及运输过程中不被破坏。常规的PET保护背膜，其基材上的施胶类型通常为高粘类胶粘剂，一方面该类型胶水可能对质子交换膜表面产生污染或破坏，另一方面可能不利于后续质子交换膜的覆膜等后处理。

实际在研究使用过程中，保护背膜常用的胶水为热熔胶等，但采用热熔胶等类型胶水，均需要一定处理条件要求，如温度、UV紫外光辐照等等。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种质子交换膜用压敏胶保护背膜及其制备方法。通过使用特定类型的压敏胶粘剂，借助一定涂布施胶的方式在PET基材薄膜上完成涂布，并添加离型力调节剂改变离型力，以开发具有不同离型力大小的保护背膜，满足质子交换膜对于不同使用工艺的实际要求。

本发明技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种质子交换膜用保护背膜，所述保护背膜包括基材层，附着于基材层的离型力调节剂层，附着于离型力调节剂层的压敏胶粘剂层。

优选地，所述压敏胶粘剂为有机硅压敏胶、丙烯酸酯压敏胶、聚氨酯压敏胶中的一种；

优选地，所述基材层为PET基材薄膜。

优选地，所述的离型力调节剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、油酰胺、硅油、分子量为500～10000的聚丙烯中的一种或多种。

优选地，所述压敏胶粘剂优选为DOWSIL

优选地，所述压敏胶粘剂为DOWSIL

第二方面，本发明提供了质子交换膜用保护背膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，将离型力调节剂涂布于基材层上，形成基膜；

步骤2，将步骤1形成的基膜进行烘干工序；

步骤3，将步骤2所得到的基膜卷置在涂布设备的转动棍上，往涂布设备供料系统中加入压敏胶粘剂，设定转动棍转速为0.1-3米/分钟，涂布担量为5～30μm，即压敏胶粘剂厚度为5～30μm，将压敏胶粘剂涂布在所述基膜上；

步骤4，将步骤3所得到的涂布压敏胶粘剂后的基膜进行烘干，得到质子交换膜用保护背膜。

基于上述方案，优选地，

所述步骤1中，所述基材层为PET基材薄膜，所述PET基材薄膜的厚度为20～200微米，所述PET基材薄膜卷置在涂布设备的转动棍上，所述离型力调节剂倒入涂布设备供料系统的储料桶内，所述涂布设备转动棍转速为0.5-1.5米/分钟，涂布担载量为10-25μm，即离型力调节剂为10-25μm，实现对PET基材薄膜的预涂，形成基膜；离型力调节剂涂布结束后，向涂布设备的供料系统中添加清洗溶剂进行清洗，清洗剂可以选择乙醇、丙酮等溶剂，清洗后进行冷风烘干；

所述步骤2中，所述烘干时间为5-8分钟；

所述步骤3中，所述压敏胶粘剂倒入往涂布设备供料系统中的储料桶内；

所述步骤4中，所述烘干时间为8-12分钟，所述制备的质子交换膜用保护背膜存储于产品分隔存储柜中。

优选地，所述涂布设备为刮刀式涂布机、狭缝式涂布机、逗号式涂布机中的一种。

优选地，所述的烘干方式为热风烘干、红外隧道烘干、气悬浮烘干中的一种。

制备完成的质子交换膜保护背膜通过离型力测试仪器进行检测，所述保护背膜的离型力大小为2g/25mm-400g/25mm，允许误差值为正负0.2g/25mm，检测完成的基膜分为合格基膜和不合格基膜均分隔存储于产品分隔存储柜中。

优选地，所述产品分隔存储柜包括底柜和安装在底柜上方的台架；所述台架包括分隔板和存储台；所述分隔板用于对存储台进行区域分割；所述分隔板的径向设有供存储台穿过的让位槽；所述存储台的台面设有伸缩式限位柱；所述底柜顶部设置中柱，所述存储台与中柱相连接，所述分隔板与中柱转动连接，所述分隔板和存储台与中柱的连接位置依次交叉。

优选地，所述存储台设有N层，N取整数，N≥1；所述每层存储台的台面设有M个所述的伸缩式限位柱，M取整数，M≥1；所述每层存储台的中心位置与所述中柱相固定；所述每个分隔板中让位槽的个数与存储台的层数相适配；所述分隔板包括至少一个圆盘分隔板和至少一个半圆分隔板。

优选地，所述底柜设有X列，所述每列设有Y层平台，每层平台上均设有供标签插嵌的标签架，所述标签架从上至下呈错开设置，X、Y取整数，X、Y≥1。

优选地，每层平台和标签架表面均刷有不同颜色的环保漆，每层平台与所对应的标签架环保漆颜色一致，便于工作人员准确快速找到每层平台内存储产品所对应的信息，避免读取出错，同时标签插嵌在标签架内，避免非工作人员的直接读取，具有一定的保密安全性。

优选地，所述存储台的边缘设有至少一个可拆卸限位夹块，所述限位夹块用于阻止分隔板的转动；所述存储台为圆形，所述存储台为3层。

优选地，所述分隔板和分隔板均为白板材质，可以通过白板笔随时书写一些相关注意事项，供工作人员之间参阅了解，底柜1顶部设置可以存放书写用白板笔的储物盒。

优选地，所述伸缩式限位柱由至少两个相互螺纹连接的的柱体构成，所述伸缩式限位柱的高度可通过旋转进行调整；柱体未旋出时，不会对分隔板的转动造成抵触影响，柱体旋出则伸缩式限位柱整体升高，使得卷绕的保护背膜平稳插嵌在伸缩式限位柱内。

有益效果

1、本发明旨在提供一种质子交换膜的保护背膜及其制备方法，使用压敏胶作为胶粘剂，通过使用特定的压敏胶粘剂，通过涂布施胶的方式在基材层上完成施胶工艺，借助离型力调节剂，可开发出具有不同离型力大小的保护背膜，满足质子交换膜对于不同使用工艺的实际要求；

2、本发明提供了具有低离型力压敏胶的质子交换膜的保护背膜，可满足大批量生产时对于质子交换膜保护背膜的施工要求、操作简单，无需温度等条件处理便可完成。

3、本发明所提供的质子交换膜的保护背膜，使用压敏胶作为胶粘剂，基于压敏胶的粘合特性，只需通过简单辊压，就可以使其黏附在质子交换膜上，从而保护刚生产制备出的质子交换膜免遭破坏污染。

4、当在对质子交换膜进行后续涂覆催化剂工艺处理时，低离型力的压敏胶保护背膜，可使其非常方便的取下。

5、本发明中定制适用本工艺的产品分隔存储柜，可以对完成离型力调节剂涂布后的合格品和非合格品的分离存储，存储区域可以自行调节，并且工作人员可以将产品的相关特性记载在圆盘分隔板和半圆隔板上，便于分析整理，本产品分隔存储柜也可以供保护背膜成品存储，并设置标签架，记录相关数据；

6、标签架设置与其对应的平台为统一颜色，且标签架彼此交错设置，便于工作人员准确快速找到每层平台内存储产品所对应的信息，避免读取出错，同时标签插嵌在标签架内，避免非工作人员的直接读取，具有一定的保密安全性。

附图说明

图1为基于PET基材的质子交换膜用压敏胶保护背膜及其结构示意图；

图2是本产品分隔存储柜的整体结构示意图；

图3是图2中A的局部放大图；

图4是伸缩式限位柱的内部结构示意图。

图中：1、底柜；11、平台；12、标签架；121、标签；2、台架；21、存储台；22、圆盘分隔板；23、半圆分隔板；231让出槽；24、伸缩式限位柱；241、柱体；3、储物盒；25、中柱；4、限位夹块。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种质子交换膜用保护背膜的制备方法，如图1所示，包括PET基材层、离型力调节剂层和压敏胶层。保护背膜负责为制备出的质子交换提供覆膜保护，防止运输及后处理过程带来的破坏。压敏胶层负责提供一定的离型力，保证质子交换膜从PET基材薄膜表面方便地剥离。

该压敏胶型保护背膜的制备方法如下：

选择50微米厚度的PET基材，长度为100m，基材宽幅为480mm，卷置在狭缝式涂布机的转动棍上，使用硬脂酸作为离型力调节剂，加入到涂布机的供料系统之中，并设定涂布机转速为1m/min，涂布模头担载量为10μm，完成对PET基材薄膜的预涂，形成基膜；接着，涂布后的PET基材，进入到烘干区域，采用经过气悬浮烘干方式，处理6分钟，烘干完成的基膜可以预存在一个产品分隔存储柜中；在此过程中，向涂布机的供料系统内添加清洗剂进行清洗，清洗剂选择乙醇，清洗后通过鼓风机等设备对供料系统进行冷风烘干；之后将基膜再次卷置在涂布机的转动棍上，向供料系统内添加DOWSIL

实施例2

选择120微米厚度的PET基材，长度为100m，基材宽幅为500mm，卷置在刮刀涂布机的转动棍上，使用硅油作为离型力调节剂，加入到涂布机的供料系统之中，并设定涂布机转速为1m/min，涂布模头担载量为15μm，完成对PET基材薄膜的预涂，形成基膜；接着，涂布后的PET基材，进入到烘干区域，烘干方式为红外隧道烘干，处理10分钟，烘干完成的基膜可以预存在一个产品分隔存储柜中；在此过程中，向涂布机的供料系统内添加清洗剂进行清洗，清洗剂采用丙酮溶剂，清洗后通过鼓风机等设备对供料系统进行冷风烘干；之后将基膜再次卷置在涂布机的转动棍上，向供料系统内添加聚氨酯型压敏胶，设定涂布机转速为0.8m/min，涂布担载量为5μm，实现施胶，施胶后的基膜经过10分钟的烘干即制得PET型保护背膜，通过离型力测试仪器对所制得的保护背膜进行检测，测试合格品为243g/25mm±2g/25mm，将合格品以及非合格品均收卷后分隔存储于产品分隔存储柜中。

实施例3

选择100微米厚度的PET基材，长度为100m，基材宽幅为500mm，卷置在涂布机的转动棍上，使用聚乙烯蜡作为离型力调节剂，加入到涂布机的供料系统之中，并设定涂布机转速为1m/min，涂布模头担载量为25μm，完成对PET基材薄膜的预涂，形成基膜；接着，涂布后的PET基材，进入到烘干区域，经过气悬浮烘干处理6分钟，烘干完成的基膜可以预存在一个产品分隔存储柜中；在此过程中，向涂布机的供料系统内添加清洗剂进行清洗，清洗剂可以选择乙醇、丙酮等溶剂，清洗后通过鼓风机等设备对供料系统进行冷风烘干；之后将基膜再次卷置在涂布机的转动棍上，向供料系统内添加DOWSIL

实施例4

选择100微米厚度的PET基材，长度为100m，基材宽幅为500mm，采用逗号涂布机涂布，需预先将PET基材卷置在逗号涂布机的转动棍上，使用聚乙烯蜡作为离型力调节剂，加入到涂布机的供料系统之中，并设定涂布机转速为1m/min，涂布模头担载量为25μm，完成对PET基材薄膜的预涂，形成基膜；然后接着，涂布后的PET基材，进入到烘干区域，采用热烘烘干方式，经过气悬浮12分钟烘干处理6分钟，烘干完成的基膜可以预存在一个产品分隔存储柜中；在此过程中，向涂布机的供料系统内添加清洗剂进行清洗，清洗剂可以选择乙醇、丙酮等溶剂，清洗后通过鼓风机等设备对供料系统进行冷风烘干；之后将基膜再次卷置在涂布机的转动棍上，向供料系统内添加DOWSIL

综上，通过调节离型力调节剂的涂覆量可以实现不同要求条件的离型力，最小可达2g/25mm，最大可达400g/25mm.

实施例5

用于上述1-3实施例中的产品分隔存储柜，如图2所示，所述产品分隔存储柜包括框形的底柜1和设置在底柜1上方的台架2，台架2包括三层圆台式存储台21、一个圆盘分隔板22和一个半圆分隔板23，底柜1顶部设置中柱25，存储台21固定阵列设置在中柱25上，每层存储台的中心位置与中柱25相固定，圆盘分隔板22、半圆分隔板23均通过轴承转动连接在中柱25上，分隔板和存储台与中柱的连接位置依次交叉，通过分隔板实现对存储台21的区域分隔，便于工作人员方便的调节所需区域的大小，可以供多种规格并且多种量要求的保护背膜的存储放置，并且本产品分隔存储柜中的圆盘分隔板22和半圆分隔板23均为白板材质，可以通过白板笔随时书写一些相关注意事项，供工作人员之间参阅了解，底柜1顶部设置可以存放书写用白板笔的储物盒3。

如图2和4所示，为了保证收卷的保护背膜在存储台21上平稳放置，存储台21上均阵列设有多个供保护背膜插嵌的伸缩式限位柱24，伸缩式限位柱24由3个相互螺纹连接的柱体241构成，柱体241未旋出时，不会对圆盘分隔板22和半圆分隔板23的转动造成抵触影响，即圆盘分隔板22和半圆分隔板23上均设置供伸缩式限位柱24贯穿的让位槽；柱体241旋出则伸缩式限位柱24整体升高，使得卷绕的保护背膜平稳插嵌在伸缩式限位柱24内。

并且，如图2和3所示，在底柜1内设有多层平台11，每层平台11上方均设有供标签121插嵌的标签架12，多个标签架12从上至下呈错开设置，每层平台11和标签架12表面均刷有不同颜色的环保漆，每层平台11与所对应的标签架12环保漆颜色一致，便于工作人员准确快速找到每层平台11内存储产品所对应的信息，避免读取出错，同时标签121插嵌在标签架12内，避免非工作人员的直接读取，具有一定的保密安全性。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。