[發(fā)明專利]一種高穩(wěn)定型玻璃密封材料的制備方法

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• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108675638A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐冬;韓桂林
• 申請（專利權(quán)）人: 徐冬
• 主分類號: C03C8/24
• 分類號: C03C8/24;H01M8/028;D06M11/155;D01F9/08
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 朱親林

本發(fā)明涉及一種高穩(wěn)定型玻璃密封材料的制備方法，屬于密封材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)方案通過氫氟酸為氟化試劑，與新鮮甲醇鎂在常溫常壓和惰性氣氛保護下，制得穩(wěn)定的氟化鎂溶膠，通過將穩(wěn)定的氟化鎂溶膠材料包覆改性纖維材料表面，并在其表面形成光滑穩(wěn)定的包覆層，由于包覆層在高溫環(huán)境下陶瓷化并有效與玻璃密封材料表面性能良好的界面結(jié)合性能，有效提高材料與改性填料之間的結(jié)合強度，且本發(fā)明通過引入堿金屬氟化物與氟化釔對氟磷酸鹽玻璃密封材料內(nèi)部進行充分的填充，同時隨著堿金屬氟化物與氟化釔組分的增大，玻璃的熱穩(wěn)定性逐漸提高，通過改性纖維在材料中交織纏結(jié)并形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進行改性，在熱震環(huán)境下有效提高材料的穩(wěn)定性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高穩(wěn)定型玻璃密封材料的制備方法，屬于密封材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

首先，密封材料需要與上述材料接觸并緊密結(jié)合；其次，密封材料在工作過程中會同時接觸氧化性和還原性氣體；另外，為了電解池在降溫過程中保持其完整性，并可多次使用，還要求其熱膨脹性能與電池的其他部件相匹配。因此，適用于此系統(tǒng)的密封材料需要具備以下特點：(1)氣密性好，可長期穩(wěn)定的分離水蒸氣、H₂和O₂；(2)熱化學(xué)、熱力學(xué)性能與所接觸的電解池組件相匹配；(3)化學(xué)穩(wěn)定性好，在工作條件下不能與所接觸的組件發(fā)生反應(yīng)，不能惡化電解質(zhì)或連接體的性能；(4)高溫電絕緣性；(5)同時具有適宜的焊接粘度和工作粘度。普通的無機密封膠已無法滿足這些苛刻的要求，因此研究開發(fā)一種新型密封材料對于SOEC和SOFC均具有重要的意義。

目前對于固體氧化物燃料電池密封材料的研究主要集中在玻璃/玻璃陶瓷體系、壓力密封材料（云母體系）和金屬釬料等。玻璃和玻璃陶瓷密封材料是SOFC中研究較為集中和深入的一類密封材料。現(xiàn)在已有報道使用玻璃材料作為密封劑的氧化物燃料電池運行超過了1000h，且沒有出現(xiàn)明顯的性能降低。但是現(xiàn)有的玻璃密封材料存在一定的問題，玻璃長期使用后析晶會導(dǎo)致基體熱膨脹失配，產(chǎn)生裂紋造成漏氣，導(dǎo)致材料性能穩(wěn)定性較差，所以對其進行改性制備，很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有玻璃密封材料長期使用后析晶會導(dǎo)致基體熱膨脹失配，產(chǎn)生裂紋造成漏氣，導(dǎo)致材料性能穩(wěn)定性較差的問題，提供了一種高穩(wěn)定型玻璃密封材料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）取200目鎂粉顆粒并按質(zhì)量比1:8，將鎂粉顆粒添加至無水乙醇中，攪拌混合并超聲分散，得分散液并置于三口燒瓶中，在氮氣氣氛下加熱回流反應(yīng)，得分散改性液；

（2）按體積比1:8，將制備的分散改性液滴加至氫氟酸中，待滴加完成后，攪拌混合并老化處理，得改性溶膠液，按重量份數(shù)計，分別稱量15～20份偏鋁酸鋁、20～25份氟化鋁、6～8份氟化鋰、3～5份氟化鈉、3～5份氟化鈣、10～15份氟化釔、0.5～1.0份氟化鉺和3～5份氧化鐿置于研缽中，研磨分散并過篩，得分散粉末；

（3）將分散粉末置于硅鉬棒電阻爐中，升溫加熱，保溫熔融并靜置冷卻至800℃，收集熔融液并引絲并收集熔融纖維，得基體改性纖維，按質(zhì)量比1:5，將基體改性纖維浸泡至改性溶膠液中，靜置后將纖維取出，得溶膠包覆改性纖維；

（4）按重量份數(shù)計，分別稱量45～50分別氧化鋁、10～15份鋁粉和5～10份氧化鋇、10～15份二氧化硅和5～10份氧化硼置于球磨罐中，球磨粉碎并過篩，得球磨基體粉末；

（5）按重量份數(shù)計，分別稱量10～15份溶膠包覆改性纖維、6～8份聚硅烷乙二醇、3～5份聚乙烯縮丁醛、45～50份球磨基體粉末和85～95份二甲苯置于研缽中，研磨分散的分散漿液并置于流延機上，流延處理并干燥流延處理6～8h，切割流延干燥片，即可制備得所述的高穩(wěn)定型玻璃密封材料。

步驟（1）所述的氮氣通入速率為25～30mL/min。