專利名稱：：導(dǎo)電復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于高分子復(fù)合材料的配制，尤其是指一種利用末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物、末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯的共聚物或苯乙烯-二乙烯苯的共聚物及導(dǎo)電填充物制成的導(dǎo)電復(fù)合材料，其可作為電化學(xué)反應(yīng)中的電極，多應(yīng)用于燃料電池，以提供系統(tǒng)電力來源。
背景技術(shù)：
：請參照圖1所示，質(zhì)子交換膜燃料電池10(protonexchangemembranefUelcell,以下簡稱PEMFC)是由一質(zhì)子交換膜1夾于兩塊觸媒層2、擴散層3、雙極板4(bipolarplate)、集電板5(currentcollector)、與$誇板6(endplate)間所組成。薄膜電極組分隔的兩邊分屬陽極(氫氣或重組氣體)與陰極(氧氣或空氣)。陽極進(jìn)行氧化反應(yīng)，陰極進(jìn)行還原反應(yīng)，當(dāng)陽極的氫氣接觸到與質(zhì)子交換膜1相鄰的觸媒層2(—般為白金或白金合金)時，氫氣分子會解離成為氫離子及電子，其中電子會經(jīng)由銜接陽極與陰極的電橋、與電橋串接的裝置，自陽極游往陰極，氫離子則直接自陽極穿越薄膜電極組到達(dá)陰極，特別強調(diào)的是此薄膜電極組為含濕性的薄膜，僅容許氫離子伴隨水分子穿越，而其它氣體分子均無法穿越。陰極端在觸媒的作用下，經(jīng)由電橋到達(dá)的電子與氧結(jié)合成氧離子，與穿越質(zhì)子交換膜1的氫離子結(jié)合形成水分子，這就是電化學(xué)氧化與還原反應(yīng)。應(yīng)用電化學(xué)反應(yīng)使PEMFC發(fā)電系統(tǒng)具有效率高、無污染、反應(yīng)快等特性，并可藉由串聯(lián)提高電橋電壓或增加電極反應(yīng)面積以提高電流量，特別是在源源不斷的氫氣及氧氣(通常使用空氣)供給下，可持續(xù)提供電力供給裝置的需求。在這樣的特點下，PEMFC除了可作為小型系統(tǒng)電力外，亦可設(shè)計成為大型電廠、分布式電力及可移動式電力。燃料電池的雙極板占整體體積與重量的大部分，因此雙極板材料研究開發(fā)是燃料電池發(fā)展的重要指標(biāo)。雙極板的作用包括分配反應(yīng)氣體至反應(yīng)區(qū)域、分隔兩側(cè)的氫氣與氧氣等反應(yīng)氣體、電能與熱能的傳導(dǎo)、以及固定薄膜電極組，由于雙極板處于燃料電池的反應(yīng)區(qū)域，因此需具備耐化學(xué)腐蝕性與耐熱性質(zhì)。此外，提升雙極板的體積使用率與降低其密度也是亟需研發(fā)的議題。整體而言，雙極板的基本需求為導(dǎo)電性、氣密性、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、輕量化與薄件化、高機械強度、以及低表面粗糙度。在特殊需求上必須具有良好的加工性質(zhì)。雙極板除了符合上述的規(guī)格需求，更重要的必須降低其成本，包含材料成本與工藝成本，而且必須有量產(chǎn)化的技術(shù)。具有低廉價格且性質(zhì)良好的雙極板組件，將使燃料電池更具有市場競爭力。傳統(tǒng)技術(shù)的雙極板包括高致密碳板、復(fù)合碳板與金屬板，而在PEMFC使用的雙極板，其材料多為高致密石墨材料，除了材料成本昂貴外，流場溝槽的機械加工費亦是昂貴的支出。因此，為降低雙極板的成本，利用傳統(tǒng)的復(fù)合材料技術(shù)配合燃料電池為主流趨勢。更改復(fù)合材料的配方與形成方式，配合壓?；蛏涑龀尚图夹g(shù)，將可制造適用于燃料電池的雙極板。以傳統(tǒng)的復(fù)合材料技術(shù)而言，材料多可使用已大量生產(chǎn)的化學(xué)品，原料成本便宜。再者,高致密碳板多制作成平板狀，必須經(jīng)由機械加工才可使用，高分子復(fù)合材料可直接成型設(shè)計的流道與孔位，便降低大量的加工成本。此外，高致密碳板為多孔性材質(zhì)，必須經(jīng)由后處理以填塞孔洞，而后處理的成本與量產(chǎn)化皆是其重大問題。反之，利用復(fù)合材料技術(shù)制成的材料本身氣密性皆比碳板良好，更毋須填塞孔洞。整體而言，以高分子復(fù)合碳板配合量產(chǎn)工藝為雙極板的最佳選擇。中國臺灣專利公告號399,348揭露了一種制作燃料電池雙極板的方法，該方法包括混合導(dǎo)電材料、樹脂與親水劑，并在250'C至50(TC的溫度范圍與約500psi至4000psi壓力范圍內(nèi)，成型雙極板。其中樹脂包含熱塑型樹脂、熱固型樹脂，導(dǎo)電材料可為石墨粉、碳黑、碳纖維等等。美國專利第6,436,315號揭露了一種燃料電池復(fù)合材料雙極板，以改良的射出成型技術(shù)，射出樹脂與石墨粉末混合物成型為雙極板，并對于各式添加劑加以分類與定義。美國專利第6,248,467號揭露了一種燃料電池復(fù)合材料雙極板，利用乙烯基酯基樹脂(vinylesterresin)與石墨粉末進(jìn)行混合，其中石墨粉粒徑主要在80網(wǎng)目至325網(wǎng)目。美國早期公開號2005/0001352Al揭露了一種燃料電池復(fù)合材料雙極板，利用乙烯基酯基樹脂(vinylesterresin)與石墨粉末進(jìn)行混合，其中石墨粉粒徑主要在10網(wǎng)目至80網(wǎng)目。不過，前述傳統(tǒng)導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電度不足，電池發(fā)電功率不佳，在大型電廠、分布式電力系統(tǒng)或可移動式電力系統(tǒng)的要求下，難以源源不斷地供應(yīng)電力，應(yīng)用范圍受到一定的限制。因此，如何突破這一瓶頸，將是高分子復(fù)合碳板工藝中最關(guān)鍵的部分。
發(fā)明內(nèi)容為解決傳統(tǒng)技術(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料其彎曲度及導(dǎo)電度不足的問題，本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)電復(fù)合材料，其具備可撓性、高導(dǎo)電性、耐腐蝕性、氣密性、輕薄化、高機械強度與低表面粗糙度等優(yōu)點，與石墨直接摻混于樹脂中，以模具硬化成型后可制成高導(dǎo)電度的雙極板。本發(fā)明的再一目的是提供一種電極，優(yōu)選是一種質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板，是利用所述導(dǎo)電復(fù)合材料所制得，具有該材料所述的特性。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種導(dǎo)電復(fù)合材料，該導(dǎo)電復(fù)合材料包含5_40重量％的共聚物；及60-95重量％的導(dǎo)電填充物；其中，所述共聚物選自末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物、末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯的共聚物或苯乙烯-二乙烯苯的共聚物。所述導(dǎo)電填充物包括石墨粉、碳纖維、膨脹石墨、碳黑、焦炭、納米碳管或其組合物；更優(yōu)選為石墨粉、碳纖維及膨脹石墨的混合物。根據(jù)本發(fā)明的一具體優(yōu)選實施方案，所述導(dǎo)電填充物為65wt。/。-卯wt。/。的石墨粉、30wtn/。-5wt。/。的碳纖維及5wtV。-10wtn/。的膨脹石墨的混合物。所述末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成1-20重量°/。的末端乙烯修飾橡膠；60-98重量％的苯乙烯；及1-20重量％的二乙烯苯。且該末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物中的末端乙烯修飾橡膠是由丙烯腈及丁二烯聚合而成。所述末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成1-90重量％的末端乙烯修飾橡膠；及10-99重量％的苯乙烯。所述苯乙烯-二乙烯苯的共聚物是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成卯-99重量％的苯乙烯；及1-10重量％的二乙烯苯。所述自由基起始劑包括過氧苯甲酸叔丁酯(過氧苯甲酸第三丁基酯)或過氧苯甲酸。所述導(dǎo)電復(fù)合材料中的所述末端乙烯修飾橡膠包含聚丁二烯、天然橡膠、聚異丙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、腈類橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚氯丁二烯、聚氯乙烯、硅氧垸聚合物、氟化橡膠或其組合。所述末端乙烯修飾橡膠的重量分子量介于1000-10000;更優(yōu)選是介于4500-5500。所述導(dǎo)電復(fù)合材料，可進(jìn)一步包括流變調(diào)節(jié)劑或脫模劑；該調(diào)節(jié)劑為氧化鎂，該脫模劑則包括氟素蠟、金屬皂、烴蠟、聚乙烯、酰胺蠟、脂肪酸、脂肪醇或脂肪酯。本發(fā)明還提供了一種電極，其是由所述的導(dǎo)電復(fù)合材料所構(gòu)成，較佳為質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板。與傳統(tǒng)材料相比較，本發(fā)明所提供的導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電度較高，用以制作質(zhì)子交換膜燃料電池后，更可適用于大型或移動式電力系統(tǒng)。圖1為質(zhì)子交換膜燃料電池的剖面示意圖。其中，1為質(zhì)子交換膜，2為觸媒層，3為擴散層，4為雙極板，5為集電板，6為端板，IO為質(zhì)子交換膜燃料電池。圖2為膨脹石墨結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為膨脹石墨結(jié)構(gòu)的電子顯微照片。圖4是使用實施例1的材料所制備的燃料電池的性能分析曲線圖。具體實施例方式為提高復(fù)合碳板的彎曲度及導(dǎo)電度，本發(fā)明主要利用單層石墨分子作為輔助導(dǎo)電材，本發(fā)明提供的導(dǎo)電復(fù)合材料包括5-40wt。/。的共聚物以及60-95wt。/。的導(dǎo)電填充物；其中，所述共聚物選自末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物、末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯的共聚物或苯乙烯-二乙烯苯的共聚物。一般合適的導(dǎo)電填充物可為石墨粉、碳纖維、碳黑、焦炭、納米碳管、金屬粉、金屬線或上述的組合，但是上述的導(dǎo)電填充物無法溶于樹脂之中，為了在樹脂中加入可溶的導(dǎo)電材以增加整體復(fù)合材料的導(dǎo)電度，可溶的氧化石墨為最佳的選擇，氧化石墨(graphiteoxide)其中含氧化學(xué)基的出現(xiàn)導(dǎo)致塊材狀石墨完全分離，將氧化石墨以IOO(TC處理過后迅速膨脹將石墨層撐幵成為石墨薄片，其結(jié)構(gòu)及電子顯微鏡照片如圖2、圖3所示。此外，并進(jìn)一步利用乙烯末端修飾橡膠、聚苯乙烯及二乙烯苯的聚合物作為導(dǎo)電填充物的結(jié)合劑，使該復(fù)合材料具備導(dǎo)電性、耐腐蝕性、氣密性、輕薄化、高彎曲度、及表面低粗糙度的特點，可應(yīng)用于電化學(xué)電極等腐蝕環(huán)境中的導(dǎo)電材料。本發(fā)明的優(yōu)選實施態(tài)樣中，導(dǎo)電復(fù)合材料包括5-40重量％的共聚物以及60-95重量％的導(dǎo)電填充物；其中所述的導(dǎo)電填充物為石墨粉、碳纖維以及膨脹石墨的混合物；例如，該導(dǎo)電填充物為65wt。/。-90wt。/。的石墨粉、30wt。/。-5wt。/。的碳纖維及5wt。/。-10wt。/。的膨脹石墨的混合物。本發(fā)明使用的共聚物中，乙烯末端修飾橡膠(VTBN)與苯乙烯以及二乙烯苯共聚物形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如下式(I);苯乙烯以及二乙烯苯形成的共聚物結(jié)構(gòu)如下式(n);末端乙烯修飾橡膠以及苯乙烯形成的共聚物結(jié)構(gòu)如下式(III):化學(xué)結(jié)構(gòu)式(n)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>化學(xué)結(jié)構(gòu)式(in)R:丙烯腈-丁二烯的共聚物，為骨架的長鏈分子。本發(fā)明的優(yōu)選實施態(tài)樣中，該共聚物為末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物。所述的末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物，是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成1-20重量％的末端乙烯修飾橡膠；60-98重量％的苯乙烯；及1-20重量％的二乙烯苯。所述的末端乙烯修飾橡膠及苯乙烯的共聚物，是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成1-90重量％的末端乙烯修飾橡膠；及10-99重量％的苯乙烯。所述苯乙烯以及二乙烯苯的共聚物，是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成90-99重量°/。的苯乙烯；及1-10重量％的二乙烯苯。所述末端乙烯修飾橡膠優(yōu)選是由丙烯腈、丁二烯聚合而成。于一優(yōu)選實施例中，所述末端乙烯修飾橡膠及苯乙烯的共聚物為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，其是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成14-64重量°/。的丙烯腈；4-24重量％的丁二烯；及20-80重量％的苯乙烯。本發(fā)明適用的自由基起始劑包括，但不限于過氧苯甲酸叔丁酯(過氧苯甲酸第三丁基酯，TBPB)或過氧苯甲酸。本發(fā)明的導(dǎo)電復(fù)合材料可視其需要，進(jìn)一步添加流變調(diào)節(jié)劑或脫模劑，流變調(diào)節(jié)劑例如，但不限于氧化鎂；脫模劑例如，但不限于氟素蠟、金屬皂、烴蠟、聚乙烯、酰胺蠟、脂肪酸、脂肪醇或脂肪酯，其添加量也可根據(jù)實際工藝需要而調(diào)整，不受特別限制。也可視情況加入聚苯乙烯低收縮劑，以降低成型時收縮所造成的尺寸誤差。同時，本發(fā)明還提供了一種由所述的導(dǎo)電復(fù)合材料所構(gòu)成的電極，例如質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板?；旧?，由于本發(fā)明提供的導(dǎo)電復(fù)合材料，其具備導(dǎo)電性、耐腐蝕性、氣密性等特性外，更重要的是該復(fù)合材料相較于傳統(tǒng)材料更具有高導(dǎo)電度與高彎曲度，且更為輕薄化，故可廣泛應(yīng)用于各種電化學(xué)或相關(guān)領(lǐng)域。本發(fā)明的導(dǎo)電復(fù)合材料經(jīng)成型后，其成品的彎曲強度大于6000psi，拉伸強度大于3400psi，導(dǎo)電性介于150-200S/cm，以及具有耐腐蝕性、氣密性等特性，因此適合作為電極材料，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板。此電池的多孔雙極板具有燃?xì)饣瘜W(xué)反應(yīng)效率高、電池發(fā)電功率大、電池制造及設(shè)計成本低、及整體重量和體積小等各種優(yōu)點，可應(yīng)用于車輛、船、飛機等運輸工具的電力系統(tǒng)。以下利用本發(fā)明的實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)及特點，然而這些實施例并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。實施例實施例1:VTBN-苯乙烯-二乙烯苯共聚合物與含膨脹石墨碳材制成的板材膨脹石墨的制備將購買的氧化石墨200g放入3公升的不銹鋼槽中，迅速送入IOO(TC高溫爐中，于空氣下加熱60秒使其膨脹。完成膨脹后取出于室溫下冷卻備用。雙極板的制備以VTBN-苯乙烯-二乙烯苯共聚合物與碳材末捏合，形成均勻模造混合物(BMC，bulkmoldingcompound)，其中所述碳材(石墨粉+膨脹石墨+碳纖維)含量在75重量％。自由基起始劑為過氧苯甲酸叔丁酯(TBPB)，溶劑為苯乙烯，脫膜劑為氟素蠟(fluorinewax)。上述材料的選用原則除了適合雙極板的性質(zhì)外，合理價格也是考慮因素。各種材料的比例如表一所示。將本實施例制成的雙極板組成單電池結(jié)構(gòu)的燃料電池，依本
技術(shù)領(lǐng)域：
所知的依單電池法測試其性能，其測試條件如下氫氣/空氣(流量l:l);16條蛇形流道；雙極板面積20cm*20cm;反應(yīng)面積16cm*16cm;反應(yīng)溫度65。C。經(jīng)測試后的結(jié)果如圖4所示，在0-600mA/cr^的電池電流密度輸出電壓為0.6-0.9V，由該圖顯示利用本發(fā)明的雙極板制成的燃料電池具有良好的發(fā)電效能。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>※phr為PartsperPartsHundredResin的縮寫。舉例來說，100份的VTBN-二乙烯苯-苯乙烯共聚合物對1份的氟素蠟，即為lphr的氟素蠟。實施例1的工藝方法如下a.將VTBN200g、二乙烯苯50g與苯乙烯750g、自由基起始劑TBPB30g、與脫膜劑氟素臘30g置入燒杯中。b.將a混合的溶液置于高速攪拌器，以乳化型葉片攪拌10至20分鐘。c.將上述溶液與石墨粉2600g、碳纖維200g、膨脹石墨200g倒入模造混合物捏合機(BMCKneader)，以強力型(Masticator)攪拌葉片捏合60至90分鐘。d.預(yù)熱熱壓模具至18(TC，再取適量上述步驟制得的混合物，將其置入射出缸之中。e.將上述步驟制得的混合物置入射出缸后，模具上下合模至壓模壓力達(dá)到100至200kg/cm2，并且持續(xù)加壓3分鐘，使混合物硬化。f.成品脫模，將模壓成品取出后置于180'C烘箱24小時，以確保混合物完全硬化。比較例l:VTBN-苯乙烯-二乙烯苯共聚合物與碳材制成的板材比較例1為VTBN-苯乙烯-二乙烯苯共聚合物與碳材捏合形成的均勻模造混合物(BMC，bulkmoldingcompound)，碳材(石墨粉+碳纖維)含量約為75重量％。自由基起始劑為過氧苯甲酸叔丁酯(TBPB)，溶劑為苯乙烯，脫膜劑為氟素蠟(fluorinewax)。上述物質(zhì)的選用原則同實施例1。各種材料的比例參見表一。比較例1的工藝方法如下a.將VTBN200g、二乙烯苯50g與苯乙烯750g、自由基起始劑TBPB30g、與脫膜劑氟素臘30g置入燒杯中。b.將a混合的溶液置于高速攪拌器，以乳化型葉片攪拌10至20分鐘。c.將上述溶液與石墨粉2800g、碳纖維200g，倒入模造混合物捏合機(BMCKneader)，以強力型(Masticator)攪拌葉片捏合60至90分鐘。d.在射出成型時，必須先行估計并秤妥混合物，將其置入射出缸之中。此步驟之前，熱壓模具必須先加熱至180'C。e.將混合物置入射出缸后，模具上下合模至壓模壓力達(dá)到100至200kg/cm2，并且持續(xù)加壓3分鐘，使混合物硬化。f.成品脫模，將模壓成品取出后置于180'C烘箱24小時，以確?；旌衔锿耆不Ｏ卤矶橐陨蠈嵤├?及比較例1做成的板材的物性測試:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表二結(jié)果可知，本發(fā)明的實施例1因添加膨脹石墨作為導(dǎo)電填充物，因此制成的板材的導(dǎo)電度相較于比較例1明顯提升，且抗壓強度并不會受到影響，顯見本發(fā)明的導(dǎo)電復(fù)合材料可增加導(dǎo)電度，更適用于制作電池中的雙極板。實施例2:VTBN-苯乙烯共聚合物與碳材制成的板材以VTBN-苯乙烯共聚合物與碳材捏合，形成均勻模造混合物(BMC，bulkmoldingcompound)，其中碳材(石墨粉末+碳纖維)含量75重量％。自由基起始劑為過氧苯甲酸叔丁酯(TBPB〉，溶劑為苯乙烯，脫膜劑為氟素蠟(fluorinewax)。上述材料的選用原則除了適合雙極板的性質(zhì)外，合理價格也是考慮因素；各種材料的比例如表三。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>※Phr為PartsperPartsHundredResin的縮寫。于表三中，lphr的氟素蠟是指對應(yīng)100份的材料總量添加1份的氟素蠟，所述材料總量是指VTBN+橡膠強化乙烯基酯基樹脂+乙烯基酯基樹脂+苯乙烯單體的總和。實施例2的工藝方法如下a.將VTBN500g與苯乙烯500g、自由基起始劑TBPB30g與脫膜劑氟素臘30g置入燒杯中。b.將a混合的溶液置于高速攪拌器，以乳化型葉片攪拌10至20分鐘。c.將上述溶液與石墨粉2950g、碳纖維50g，倒入模造混合物捏合機(BMCKneader)，以強力型(Masticator)攪拌葉片捏合60至90分鐘。d.在射出成型時，必須先行估計并秤妥混合物，將其置入射出缸之中。此步驟之前，熱壓模具必須先加熱至180°C。e.將混合物置入射出缸后，模具上下合模至壓模壓力達(dá)到100至200kg/cm2，并且持續(xù)加壓3分鐘，使混合物硬化。f.成品脫模，將模壓成品取出后置于180'C烘箱24小時，以確?；旌衔锿耆不１容^例2:橡膠強化乙烯基酯基樹脂與碳材制成的板材比較例2為橡膠強化乙烯基酯基樹脂與碳材捏合形成的均勻模造混合物(BMC,bulkmoldingcompound)，其中橡膠強化乙烯基酯基樹脂約占15重量％，碳材(石墨粉+碳纖維)含量約為75重量％。自由基起始劑為過氧苯甲酸叔丁酯(TBPB)，溶劑為苯乙烯約占10重量％，脫膜劑為氟素蠟(fluorinewax)。上述物質(zhì)的選用原則同實施例2。各種材料的比例參見表三。比較例2的工藝方法如下a.將橡膠強化乙烯基酯基樹脂600g、苯乙烯單體400g、自由基起始劑30g與氟素臘30g置于燒杯中。b.將a混合的溶液置于高速攪拌器，以乳化型葉片攪拌10至20分鐘。c.將上述溶液與石墨粉2800g、碳纖維200g，倒入模造混合物捏合機(BMCKneader)，以強力型(Masticator)攪拌葉片捏合60至90分鐘。d.在射出成型時，必須先行估計并秤妥混合物，將其置入射出缸之中。此步驟之前，熱壓模具必須先加熱至180'C。e.將混合物置入射出缸后，模具上下合模至壓模壓力達(dá)到100至200kg/cm2，并且持續(xù)加壓3分鐘，使混合物硬化。f.成品脫模，將模壓成品取出后置于18(TC烘箱24小時，以確?；旌衔锿耆不１容^例3:乙烯基酯基樹脂與碳材制成的板材比較例3為乙烯基酯基樹脂與碳材捏合，形成的均勻模造混合物(BMC，bulkmoldingcompound)，其中乙烯基酯基樹脂約占15wt%，碳材(石墨粉+碳纖維)含量約為75wt%，溶劑為苯乙烯約占10重量％，自由基起始劑TBPB30g，脫膜劑為氟素蠟(fluorinewax)。上述物質(zhì)的選用原則同實施例2。各種材料的比例參見表三。比較例3的工藝方法如下a.將溶劑先行置入容器中，分別加入乙烯基酯基樹脂600g、自由基起始劑30g與脫膜劑氟素蠟30g。b.將a混合的溶液置于高速攪拌器，以乳化型葉片攪拌10至20分鐘。c.將上述溶液與石墨粉2950g、碳纖維50g，倒入模造混合物捏合機(BMCKneader)，以強力型(Masticator)攪拌葉片捏合60至90分鐘。d.在射出成型時，必須先行估計并秤妥混合物，將其置入射出缸之中。此步驟之前，熱壓模具必須先加熱至18(TC。e.將混合物置入射出缸后，模具上下合模至壓模壓力達(dá)到100至200kg/cm2，并且持續(xù)加壓3分鐘，使混合物硬化。f.成品脫模，將模壓成品取出后置于18(TC烘箱24小時，以確?；旌衔锿耆不?。上述實施例2、比較例2及比較例3制成的復(fù)合材料的特性如下表四所示，其中實施例2是使用本發(fā)明乙烯末端修飾橡膠與苯乙烯作為交聯(lián)劑的共聚物(即VTBN-Styrene共聚物)作為石墨粉的結(jié)合劑(binder)的復(fù)合材料成品，而比較例2是將一般橡膠強化乙烯基酯基樹脂與石墨混合；以及比較例3是單純只將一般乙烯基酯基樹脂直接與石墨混合。由表四的結(jié)果可知，實施例2制成的成品彎曲度比比較例2及比較例3明顯更佳，導(dǎo)電度部分也較佳，顯示本發(fā)明的導(dǎo)電性復(fù)合材料的確比一般導(dǎo)電材料具有更佳的特性，為一種可撓式及高導(dǎo)電性復(fù)合材料。表四<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>權(quán)利要求1、一種導(dǎo)電復(fù)合材料，該導(dǎo)電復(fù)合材料包含5-40重量％的共聚物；及60-95重量％的導(dǎo)電填充物；其中，所述共聚物選自末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯的共聚物、末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物或苯乙烯-二乙烯苯的共聚物。2、如權(quán)利要求l所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)電填充物包括石墨粉、碳纖維、膨脹石墨、碳黑、焦炭、納米碳管或其組合物。3、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述導(dǎo)電填充物為65°/。-90%的石墨粉、30%-5%的碳纖維及5%-10%的膨脹石墨的混合物。4、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯的共聚物是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成1-90重量％的末端乙烯修飾橡膠；及10-99重量％的苯乙烯。5、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成1-20重量％的末端乙烯修飾橡膠；60-98重量％的苯乙烯；及1-20重量％的二乙烯苯。6、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述苯乙烯-二乙烯苯的共聚物是由下列成分在自由基起始劑的存在下共聚合而成90-99重量％的苯乙烯；及1一10重量％的二乙烯苯。7、如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述自由基起始劑包括過氧苯甲酸叔丁酯或過氧苯甲酸。8、如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述自由基起始劑包括過氧苯甲酸叔丁酯或過氧苯甲酸。9、如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述自由基起始劑包括過氧苯甲酸叔丁酯或過氧苯甲酸。10、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述末端乙烯修飾橡膠包含聚丁二烯、天然橡膠、聚異丙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、腈類橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚氯丁二烯、聚氯乙烯、硅氧烷聚合物、氟化橡膠或其組合。11、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述末端乙烯修飾橡膠是由丙烯腈及丁二烯聚合而成。12、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述末端乙烯修飾橡膠的重量分子量介于1000-10000。13、如權(quán)利要求12所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述末端乙烯修飾橡膠的重量分子量介于4500-5500。14、如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，該導(dǎo)電復(fù)合材料進(jìn)一步包括流變調(diào)節(jié)劑或脫模劑。15、如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述流變調(diào)節(jié)劑為氧化鎂。16、如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其中所述脫模劑包括氟素蠟、金屬皂、烴蠟、聚乙烯、酰胺蠟、脂肪酸、脂肪醇或脂肪酯。17、一種電極，該電極是由權(quán)利要求l所述的導(dǎo)電復(fù)合材料所構(gòu)成。18、如權(quán)利要求17所述的電極，其為質(zhì)子交換膜燃料電池的雙極板。全文摘要本發(fā)明是關(guān)于一種導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含5-40重量％的共聚物；及60-95重量％的導(dǎo)電填充物；其中，所述共聚物是選自末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯-二乙烯苯的共聚物、末端乙烯修飾橡膠-苯乙烯的共聚物或苯乙烯-二乙烯苯的共聚物。這種可撓式導(dǎo)電復(fù)合材料同時具有高導(dǎo)電性、高機械強度、可彎曲性等特性，可混合石墨分子形成導(dǎo)電雙極板。本發(fā)明還關(guān)于一種電極，是由所述的導(dǎo)電復(fù)合材料所構(gòu)成。文檔編號H01B1/24GK101419851SQ200710167448公開日2009年4月29日申請日期2007年10月25日優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日發(fā)明者閻明宇,陳發(fā)林,顏貽乙申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院