[发明专利]一种改性膨胀石墨基复合材料双极板及其制备方法

权利要求书

1.一种改性膨胀石墨基复合材料双极板，其特征在于改性膨胀石墨基复合材料双极板由膨胀石墨、热塑性酚醛树脂和炭气凝胶制成；所述膨胀石墨与热塑性酚醛树脂的质量比为(0.66～3):1；所述炭气凝胶的质量为膨胀石墨与热塑性酚醛树脂质量总和的1%～4%，所述炭气凝胶的粒径为1μm～5μm，所述膨胀石墨的膨胀系数为150ml/g～250ml/g。

2.根据权利要求1所述的一种改性膨胀石墨基复合材料双极板，其特征在于所述的膨胀石墨与热塑性酚醛树脂的质量比为1:1。

3.根据权利要求1所述的一种改性膨胀石墨基复合材料双极板，其特征在于所述的膨胀石墨与热塑性酚醛树脂的质量比为2:1。

4.根据权利要求1所述的一种改性膨胀石墨基复合材料双极板，其特征在于所述的炭气凝胶的质量为膨胀石墨与热塑性酚醛树脂质量总和的2%。

5.如权利要求1所述的一种改性膨胀石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于改性膨胀石墨基复合材料双极板的制备方法，是按以下步骤进行：

一、将炭气凝胶加入到热塑性酚醛树脂中，得到炭气凝胶/热塑性酚醛树脂；二、将步骤一得到的炭气凝胶/热塑性酚醛树脂放入温度为90℃～100℃的水中，得到炭气凝胶/热塑性酚醛树脂水溶液，将膨胀石墨加入到炭气凝胶/热塑性酚醛树脂水溶液中，搅拌20min～30min，冷却至室温，过滤，将滤渣在温度为70℃～100℃的条件下干燥24h，得到改性复合材料；三、将步骤二得到的改性复合材料放入球磨机中按球料比为(10～30):1球磨混合6h～18h，转速为400r/min～450r/min，得到粉末状改性复合材料；四、将步骤三得到的粉末状改性复合材料放入模具中，然后将模具放在手动液压机上，在室温、压力为15MPa～40MPa的条件下模压模具15min～30min；然后在压力为10MPa～30MPa条件下以10℃/min～20℃/min的升温速度使热压炉内的温度从室温升温至140℃～200℃，并在温度为140℃～200℃、压力为10MPa～30MPa的条件下保温模压模具15min～30min；五、在温度为90℃～120℃的条件下脱模，冷却至室温，得到改性膨胀石墨基复合材料双极板；步骤一中所述炭气凝胶的粒径为1μm～5μm；步骤一中所述炭气凝胶的质量为步骤二中所述膨胀石墨与步骤一中所述热塑性酚醛树脂质量总和的1%～4%；步骤二中所述膨胀石墨与步骤一中所述热塑性酚醛树脂的质量比为(0.66～3):1；步骤二中所述膨胀石墨的膨胀系数为150ml/g～250ml/g；步骤三中所述球磨机的型号为QM-SB的行星式球磨机，所用磨球由直径为2cm的大球和直径为1cm的小球按照1:1的个数比组成；步骤四中所述手动液压机的型号为YSS-1型双速手动液压机。

6.根据权利要求5所述的改性膨胀石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于步骤二中将滤渣在温度为80℃的条件下干燥24h。

7.根据权利要求5所述的改性膨胀石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于步骤一中所述的炭气凝胶的制备方法如下：①向质量分数为20%～31%的间苯二酚溶液中加入新配制的质量分数为10%的氢氧化钙溶液，搅拌均匀，逐滴加入质量分数为38%的甲醛溶液，继续搅拌后密封静置20h～25h后，得到密封溶液；②将密封溶液在温度为35℃～40℃的条件下水浴20h～25h，然后在温度为55℃～60℃的条件下水浴20h～25h，最后在温度为95℃～100℃的条件下水浴70h～75h，得到水凝胶；③将水凝胶在常温常压下干燥，利用丙酮浸泡40h～50h，除去水分，得到有机气凝胶；④将有机气凝胶在真空管式炉中进行焙烧，以氮气作为保护气，以5℃/min～8℃/min的速度升温至900℃，在900℃维持1.5h～2h后，自然冷却至室温，得到炭气凝胶；步骤①所述间苯二酚溶液与步骤①所述新配制的氢氧化钙溶液的体积比为(0.5～1):1，步骤①所述间苯二酚溶液与步骤①所述甲醛溶液的体积比为1:(0.2～0.5)。

8.根据权利要求7所述的改性膨胀石墨基复合材料双极板的制备方法，其特征在于步骤④得到的炭气凝胶为球型炭气凝胶。