酚醛⁃不饱和聚酯树脂石墨双极板复合材料研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.10.002

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (10): 5-9.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.10.002

酚醛⁃不饱和聚酯树脂石墨双极板复合材料研究

李航¹(), 杜玲枝¹^,²(), 吴晓林¹, 冯巧², 李桂丽²

^1.郑州大学化工学院，郑州 450001
^2.河南城建学院材料与化工学院，平顶山 467041

收稿日期:2024-01-29 出版日期:2024-10-26 发布日期:2024-10-21
通讯作者: 杜玲枝（1969-），女，教授，研究方向为高分子材料加工，30100004@hncj.edu.cn
E-mail:lihang202301@163.com;30100004@hncj.edu.cn
作者简介:李航（1999-），男，硕士研究生，研究方向为碳材料与高分子复合材料研究lihang202301@163.com

Study on phenolic resin/unsaturated polyester/graphite/composites for bipolar plate

LI Hang¹(), DU Lingzhi¹^,²(), WU Xiaolin¹, FENG Qiao², LI Guili²

^1.College of Chemical Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China
^2.College of Materials and Chemical Engineering，Henan University of Urban Construction，Pingdingshan 467041，China

Received:2024-01-29 Online:2024-10-26 Published:2024-10-21
Contact: DU Lingzhi E-mail:lihang202301@163.com;30100004@hncj.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以天然鳞片石墨（NG）为导电骨料，酚醛树脂（PF）和不饱和聚酯树脂（UPR）为黏结剂，采用模压成型工艺制备了NG/PF/UPR双极板复合材料。研究了PF与UPR的质量比、树脂含量、成型工艺条件对复合材料电导率和弯曲强度的影响，采用差示扫描量热法进行分析。结果表明，在树脂含量为20 %（质量分数，下同）、PF与UPR的质量比为6∶1、施压温度为100 ℃、模压压力为30 MPa、成型温度为180 ℃、模压时间为2 h的条件下，NG/PF/UPR双极板复合材料的电导率为336.1 S/cm，弯曲强度为46.5 MPa，对于相同条件下的NG/PF双极板复合材料，样品的电导率提高了134.9 %，弯曲强度提高了21.2 %。

关键词: 天然鳞片石墨, 酚醛树脂, 不饱和聚酯树脂, 电导率, 弯曲强度

Abstract:

In this study， the bipolar plate composites were prepared by using a compression⁃molding technology using natural flake graphite （NG） as conductive aggregate， phenolic resin （PF） and unsaturated polyester resin （UPR） as binders. The effects of the mass ratio of PF to UPR， resin content， and molding conditions on the electrical conductivity and bending strength of the composites were studied by differential scanning calorimetry. The results indicated that the bipolar plate composites obtained an electrical conductivity of 336.1 S/cm and bending strength of 46.5 MPa at a resin content of 20 wt% with a NG/PF/UPR mass ratio of 6∶1， a pressing temperature of 100 ºC， a molding pressure of 30 MPa， a molding temperature of 180 ºC， and a molding time of 2 h. Compared to the NG/PF bipolar plate composite under the same processing conditions， the NG/PF/UPR bipolar plate composites exhibited an increase in electrical conductivity by 134.9 % and in bending strength by 21.2 %.

Key words: natural flake graphite, phenolic resin, unsaturated polyester resin, electrical conductivity, bending strength

中图分类号:

TQ323.4

李航, 杜玲枝, 吴晓林, 冯巧, 李桂丽. 酚醛⁃不饱和聚酯树脂石墨双极板复合材料研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(10): 5-9.

LI Hang, DU Lingzhi, WU Xiaolin, FENG Qiao, LI Guili. Study on phenolic resin/unsaturated polyester/graphite/composites for bipolar plate[J]. China Plastics, 2024, 38(10): 5-9.

图/表 8

图1 不同PF∶UPR质量比的NG/PF/UPR双极板复合材料的电导率和力学性能的实验数值拟合曲线

Fig.1 Experimental numerical fitting curves of electrical conductivity and mechanical strength of NG/PF/UPR bipolar plate composites with different mass ratios of PF and UPR

图2 UPR和PF的合成反应原理

Fig.2 Synthesis principle of UPR and PF

图3 不同树脂含量下PF∶UPR质量比为3∶1和6∶1的复合材料的电导率和弯曲强度

Fig.3 Conductivity and bending strength of composites with PF∶UPR mass ratio of 3∶1 and 6∶1 at different resin contents

图4 不同模压压力下树脂含量为20 %时PF∶UPR质量比为6∶1的复合材料的电导率和弯曲强度

Fig.4 Conductivity and bending strength of composites with resin content of 20 % and PF∶UPR mass ratio of 6∶1 under different molding pressure

图5 不同模压压力的复合材料的断面SEM照片

Fig.5 SEM cross⁃section of composite materials with different molding pressure

图6 不同成型温度下树脂含量为20 %时PF∶UPR质量比为6∶1复合材料的电导率和弯曲强度

Fig.6 Conductivity and bending strength of composites with resin content of 20 % and PF∶UPR mass ratio of 6∶1 at different molding temperature

图7 不同成型温度T0下树脂含量为20 %时PF∶UPR质量比为6∶1的复合材料的DSC曲线

Fig.7 DSC curves of composites with resin content of 20 % and PF∶UPR mass ratio of 6∶1 at different molding temperatures T0

图8 不同模压时间下树脂含量为20 %时PF∶UPR质量比为6∶1复合材料的电导率和弯曲强度

Fig.8 Conductivity and bending strength of composites with resin content of 20 % and PF∶UPR mass ratio of 6∶1 under different molding time

参考文献 20

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酚醛⁃不饱和聚酯树脂石墨双极板复合材料研究

Study on phenolic resin/unsaturated polyester/graphite/composites for bipolar plate

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