CN1299380C - 用于燃料电池组件的环氧树脂腈绝缘和密封剂 - Google Patents

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Abstract

公开了密封和绝缘燃料电池板的方法和材料。所公开的方法包括将涂料前体施涂于燃料电池板的至少一个表面上，和通过暴露于辐射来固化涂料前体。所公开的涂料前体包括含有丙烯酸酯化低聚物和光引发剂的那些，它会响应紫外线或电子束辐射而聚合。其它公开的涂料前体是能够响应对红外辐射或加热的暴露而聚合的那些，并且包括环氧腈树脂和有机基聚硅氧烷树脂。所公开的方法和涂料前体提供了与普通方法相比的某些优点和提供了将燃料电池板绝缘和密封的设计，因为所公开的涂料前体能够通过例如丝网印刷法快速和精确地施涂于燃料电池板上。

Description

用于燃料电池组件的环氧树脂腈绝缘和密封剂
本发明的背景
本发明的领域
本发明涉及燃料电池，和更具体地说涉及电绝缘和密封燃料电池板的方法和材料。
讨论
燃料电池是将燃料的化学能直接转化成电能和热量的设备。对于它的最简单形式，燃料电池包括被电解质分开的两个电极-阳极和阴极。在操作过程中，气体分配系统为该阳极和该阴极分别供应燃料和氧化剂。典型地，燃料电池使用空气中的氧作为氧化剂和氢气(包括由重整烃所生产的H2)作为燃料。其它有前途的燃料包括新配方汽油，甲醇，乙醇，和压缩天然气等等。该燃料在阳极发生氧化，产生质子和电子。该质子通过该电解质扩散到该阴极，在此处它们与氧和电子结合而产生水和热量。因为该电解质作为电子流动的壁垒，电子经由外电路从阳极传递到阴极，该电路含有消耗由燃料电池产生的功率的马达或其它电力负载。
现在，有至少五种不同的燃料电池技术，各自基于不同的电解质。一种类型的燃料电池，它们已知为聚合物电解质薄膜(PEM)燃料电池，似乎非常适合于移动的电力生产(交通车辆应用)，因为它的相对低的操作温度(大约60℃到大约100℃)和它的快速启动。PEM燃料电池使用由固体有机聚合物组成的电解质，它典型地是聚全氟磺酸。其它燃料电池技术包括由用液体电解质饱和的固体氧化锆和钇(固体氧化物燃料电池)或固体基质(solid matrix)组成的电解质。液体电解质包括水性氢氧化钾(碱燃料电池)，磷酸(磷酸燃料电池)，以及，锂、钠和/或钾碳酸盐(熔融的碳酸盐燃料电池)的混合物。虽然磷酸燃料电池(PAFC)在比PEM燃料电池更高的温度下操作(大约175℃到大约200℃)，但是PAFCs也发现可用于车辆应用，因为它们的较高效率和它们使用不纯氢气作为燃料的能力。
典型的PEM燃料电池的芯是三层薄膜电解质组件(MEA)。该MEA由聚合物电解质的片组成，它具有大约50μm(微米)到大约175微米厚度并且夹在较薄多孔电极(阳极和阴极)之间。电极的每一个通常由粘结到铂颗粒上的多孔碳材组成，它会在阳极上催化氢分子解离成质子和电子和在阴极上将氧还原成水。两电极是多孔的，因此允许气体(燃料和氧化剂)接触该催化剂。另外，铂和碳都良好地导电，这样电子可以自由地在电极中流动。
各燃料电池通常包括被放置在阳极的外表面上的背衬层和MEA的阴极层。该背衬层允许电子自由地进出该电极层，因此常常由导电性碳纸或碳纤维布(通常具有约100微米到300微米的厚度)组成。因为该背衬层是多孔的，它们就允许燃料气体或氧化剂分别均匀地扩散到阳极和阴极层中。该背衬层也通过调节随燃料和氧化剂进入MEA中的水蒸汽的量和通过为在燃料电池之外的阴极上产生的液态水提供通道来协助水管理。
完整的燃料电池包括压靠在背衬层的外表面上的一双平板。除了提供机械支持之外，该板还确定了在燃料电池内流体流动路径，并收集由化学反应剂的氧化和还原所产生的电流。该板是不透气的和具有在面对背衬层的一个或两个表面上所形成的通道或凹槽。这些通道会分布进入和离开该燃料电池的流体(气体和液体)，包括燃料，氧化剂，水，和任何冷却剂或热传递液体。如下面所讨论的，各板也可具有贯穿该板的一个或多个孔，它将燃料，氧化剂，水，冷却剂和任何其它流体分布贯穿一系列的燃料电池。各板是由包括石墨，铝或其它金属，和复合材料如嵌入热固性或热塑性聚合物基质中的石墨颗粒在内的导电材料组成。
对于大多数的应用来说，各个燃料电池可以串联或“推叠”形成燃料电池组件。单个燃料电池典型地产生大约1伏特或更低的电势。因为大多数应用需要较高的电压-例如，常规的电动机正常在大约200V到大约300V的电压范围工作-各燃料电池被串联堆叠以获得所需的电压。为了减少燃料电池组件的体积和质量，单个板分开在堆叠体中的相邻燃料电池。此类板，已知为双极板，具有在两主要表面上形成的流体流动通道-板的一侧可以携带燃料，而另一侧可携带氧化剂。
因为在具体的燃料电池内和在相邻燃料电池之间流动的流体必须保持分开，普通的燃料电池组件使用被设置在相邻燃料电池板之间的回弹性O形环或平面插件，以便密封流动通道和孔。另外，普通燃料池组件也在相邻板之间提供了电绝缘片以防止各个燃料电池发生短路。虽然这样的密封和绝缘体通常是令人满意的，但是它们存在某些缺点。例如，自持型O形环和平面插件必须小心地与通道和孔校直排列以确保密封和绝缘，而这是费时的。因为它们的非标准尺寸和形状，用于燃料电池组件中的平面插件典型地通过注塑、压塑或传递模塑来制造，这需要高成本的、专用单机(one-of-a-kind)加工。此外，用于制造O形环和平面插件的许多弹性材料不具有所必需的耐化学性和低模量以便充分地密封在较高温度下工作或使用烃型热传导流体和冷却剂的燃料电池。
本发明有助于克服或至少减轻上面描述的那些问题中的一个或多个。
本发明的概述
本发明提供了密封和绝缘由两个或多个燃料电池板组成的燃料电池组件的方法。该方法包括提供燃料电池板，它具有第一和第二表面和在燃料电池板的至少第一表面上施涂了涂料前体。因为涂料前体能够响应能量辐射而聚合(固化)，该方法还包括用辐射(红外)加热或对流加热来加热在燃料电池板上的涂料前体以便引发聚合。有用的涂料前体包括环氧腈树脂。
本发明也提供了绝缘燃料电池板，它由具有第一和第二表面的板和施涂于板的第一和第二表面中至少一个表面上的涂料前体组成。该涂料前体是环氧树脂，它包括环氧树脂和丙烯腈丁二烯共聚物。该环氧腈树脂任选包括热塑性薄膜形成剂，多胺交联剂，和溶剂。
本发明提供了比普通方法更优越的某些优点和将燃料电池板和燃料电池组件绝缘和密封的设计。例如，与O形环和模制插件不同，所公开的涂料前体能够被快速和精确地施涂于燃料电池板上(例如，通过丝网印刷)，导致显著的成本节省。此外，与许多常规的弹性材料相反，固化的固体涂料同时兼顾了良好的耐化学性和优良的机械性能。
附图的简述
图1是燃料电池组件的分解的横剖面视图的草图(不按比例)。
图2是具有涂层的燃料电池板中一个的平面视图，该涂层用于密封和绝缘图1的燃料电池组件。
优选实施方案的详细说明
虽然与PEM燃料电池组件相关地进行了描述，但是所公开的涂料前体可用于密封和绝缘其它类型的燃料电池，其中包括但不限于碱燃料电池和磷酸燃料电池。
图1显示了代表性的燃料电池组件100的分解的横剖面视图(不按比例)。该燃料电池组件100包括六个燃料电池102的堆叠体，随后燃料电池102的数目可以取决于所需电压来变化。燃料电池102中的每一个包括夹在一双的双极板106之间或在单个双极板106和端板108之间的多层活性部分104。各个活性部分104包括设置在一双的背衬层112之间的薄膜电解质组件(MEA)110。MEA 110包括夹在阳极116和阴极118之间的聚合物电解质薄膜(PEM)114。
图2显示了双极板106中一个的平面视图，和对于图1，说明了在燃料电池组件100内流体流动路径。示于图1中的板106、108中每一个具有在板106、108的第一122和第二124主要表面之间延伸的孔120。当该板106、108堆叠以获得燃料电池组件100时，相邻板106、108的孔120会校直排列，形成了延伸穿过该燃料电池组件100的空穴(未示出)。这些空穴中的一些将流体(燃料，氧化剂)传递到各个燃料电池102，或将流体(冷却剂，热传导流体)传递到在各个燃料电池102之间的冷却面积126。其它空穴用作流体(反应产物，冷却剂，热传导流体)的收集区域。在操作过程中，燃料，氧化剂，冷却剂，和反应产物经由位于端板108上的流体连接通路128进入和离开空穴。正如所指出的那样，该板106、108也具有在第一122和第二124表面中的一个或两个表面上形成的凹槽或通道130，和均匀地将反应剂或热传导流体分布在燃料电池102的每一个的活性部分104和冷却面积126上。
从图1和图2中可以看出，板106、108包括弹性涂层132，它施涂于板106、108的主要表面122、124中的一个或两个上。正如所指出的那样，该涂层132防止在燃料电池组件100的工作过程中根本不同的液体流的混合，和防止在相邻板106、108之间的导电。另外，该涂层132对于在各种类型的燃料电池中使用的热传导流体和电解质有化学耐受性，基本上不妨碍燃料电池化学过程，在工作温度下是热稳定的，和显示出对板106、108的良好粘合性。涂层132的厚度和机械性能取决于板106、108的尺寸和性能以及燃料电池102中每一个的活性部分104。然而，典型地，该涂层132具有大约50微米-250微米厚度，具有大于约500psi的拉伸强度，大于约100％的伸长率，和在约45和约85之间的肖氏A硬度。
该涂层132，它以流体状态施涂于板106、108上和然后现场固化，包括一种或反应活性涂料前体的共混物，它随后聚合和/或交联。在这里，“反应活性”是指涂料132的各种组分彼此反应或自反应以固化(凝固)；该材料也称作热固性树脂。取决于所使用的反应活性组分的类型，该涂料132能够使用许多机理来交联和/或聚合，其中包括氧化固化，湿固化，热固化，高能辐射固化(例如，紫外线固化，电子束固化)，缩合和加成聚合，等等。
有用的反应活性前体包括，但不限于丙烯酸酯树脂如丙烯酸酯化脲烷，乙烯基丙烯酸酯类，丙烯酸酯化环氧树脂，丙烯酸酯化聚酯，丙烯酸酯化丙烯酸系树脂，丙烯酸酯化聚醚，丙烯酸酯化烯烃，丙烯酸酯化油，和丙烯酸酯化(聚)硅氧烷。其它有用的反应活性前体包括环氧树脂如双酚环氧树脂，和有机基聚硅氧烷树脂，它包括烷基烷氧基硅烷树脂。这些反应活性前体能够使用上面描述的机理来固化，典型地在短于45分钟中。辐射的快速作用形式，它需要低于约30秒和在一些情况下低于约5秒的施加时间，是特别有用的。辐射的有用形式包括紫外线(UV)辐射，红外线辐射，微波辐射，和电子束辐射。取决于具体的固化机理，该涂料132前体能够包括催化剂，引发剂，或固化剂以帮助引发和/或加速固化。在这一公开物中需要指出的是，“树脂”或“树脂体系”是指含有单体，低聚物，聚合物，或它们的结合物的多分散体系。
将涂料前体曝露于高能辐射的方法代表了聚合该涂料前体中的反应活性组分、为燃料电池涂层132提供与热固化的反应活性前体相比而言的附加优点的一种特别有用的方法。例如，辐射固化的涂料前体能够在比热固化的反应活性涂料前体低得多的温度(例如环境温度)下交联。当使用在与热固化的涂层有关的温度下翘曲的石墨复合燃料电池板时，这是一个优势。辐射固化能够利用至少两个机理来进行。在第一个机理中，辐射实现了高度反应活性物质(自由基)的快速和受控制的产生，该物质可引发不饱和材料的聚合。在第二个机理中，辐射(UV/电子束)可以活化某些阳离子型光引发剂，它发生分解而产生会促进交联反应的酸催化剂。对于本公开物的目的，“热固化”或“热固化”是指涂料前体利用受到对流和/或传导支配的加热过程来交联。
丙烯酸酯树脂
使用高能辐射(紫外线，电子束等)来固化的反应活性前体的例子包括，但不限于该丙烯酸酯树脂。这些反应活性前体包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，并且能够是各种分子量(例如，100-2000重均分子量)的单体或低聚物(即典型地含有2-100个单体单元和常常2-20个单体单元的适度低分子量聚合物)。有用的反应活性涂料前体包括，但不限于丙烯酸酯化脲烷，丙烯酸酯化环氧树脂，丙烯酸酯化烯烃，和它们的混合物。该丙烯酸酯树脂典型地占涂料前体的约30wt％到约80wt％，和优选占涂料前体的约45wt％到约60wt％。
丙烯酸酯化脲烷是羟基终端的NCO扩链的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯类。它们能够是脂肪族或芳族，虽然丙烯酸酯化脂肪族脲烷在燃料电池应用中更加有用，因为它们不易受到热传导流体和电解质的侵蚀和因为它们似乎提供更好的机械性能(拉伸，伸长，硬度)。该丙烯酸酯化脲烷提供了固化涂层的“骨架”，和因此通常以高浓度存在，然而过高浓度可以导致获得无法接受的软膜，后者显示不够的耐热和耐化学性。该丙烯酸酯化脲烷典型地占涂料前体的约25wt％到约65wt％，和优选占涂料前体的约40wt％到约47wt％。有用的丙烯酸酯化脲烷的例子包括以商品名PHOTOMER(例如，PHOTOMER 6010)从HenkelCorp.商购和以商品名EBECRYL(例如，EBECRYL 220，284，4827，4830，6602，8400和8402)，RXO(例如，RXO 1336)，和RSX(例如，RSX 3604，89359，92576)从UCB Radcure Inc.商购的那些。其它有用的丙烯酸酯脲烷能够以商品名SARTOMER(例如，SARTOMER 9635，9645，9655，963-B80，和966-A80)从Sartomer Co.商购，和以商品名UVITHANE(例如，UVITHANE 782)从Morton International商购。
丙烯酸酯化环氧树脂是环氧树脂的二丙烯酸酯类，如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯类，并包括具有侧挂腈结构部分的环氧树脂。丙烯酸酯化环氧树脂一般改进燃料电池涂层132的热稳定性和耐化学性，和提高它的拉伸强度。然而，包括过量的丙烯酸酯化环氧树脂会降低涂层对板106、108的粘合性和也不利地影响它的密封能力。该丙烯酸酯化环氧树脂典型地占涂料前体的约5wt％到约20wt％，和优选占涂料前体的约8wt％到约13wt％。有用的丙烯酸酯化环氧树脂的例子包括以EBECRYL和RXO商品名(例如，EBECRYL600，629，860和3708，RXO 2034)从UCB Radcure Inc.商购和以PHOTOMER商品名(例如，PHOTOMER 3016，3038和3071)从Henkel Corp.商购的那些。
丙烯酸酯化丙烯酸系树脂是具有能够形成自由基供后续反应用的反应活性侧挂或末端丙烯酸基团的丙烯酸低聚物或聚合物，并包括具有侧挂腈结构部分的丙烯酸树脂。与该丙烯酸酯化环氧树脂相似，该丙烯酸酯化丙烯酸树脂(尤其具有侧挂的腈基的那些)一般会改进燃料电池涂层132的热稳定性和提高它的拉伸强度。该丙烯酸酯化丙烯酸树脂典型地占涂料前体的约0wt％到约25wt％，和优选占涂料前体的约0wt％到约13wt％。有用的丙烯酸酯化丙烯酸树脂的例子是以EBECRYL商品名(例如，EBECRYL 745，754，767，1701和1755)从UCB Radcure商购，以商品牌号NTX4887(氟-改性丙烯酸低聚物)从Sartomer Co.商购，以及以商品名HYCAR(例如，HYCAR 130X43)从B.F.Goodrich商购的那些。
类似地，丙烯酸酯化烯烃是具有能够形成自由基以供交联或扩链用的反应活性侧挂或末端丙烯酸基团的不饱和低聚物或聚合物材料。与该丙烯酸酯化环氧树脂和丙烯酸树脂相似，该丙烯酸酯化烯烃通常改进燃料电池涂层132的热稳定性和提高它的拉伸强度。该丙烯酸酯化烯烃典型地占涂料前体的约0wt％到约20wt％，和优选占涂料前体的约0wt％到约13wt％。有用的丙烯酸酯化烯烃的例子包括聚丁二烯丙烯酸低聚物，它能够从Sartomer Co.以商品名SARTOMER CN302和从Ricon Resins以商品名FX9005商购。
该反应活性前体通常包括活性稀释剂以控制粘度，提高交联密度，和促进粘合性。该活性稀释剂包括至少一种单-或多官能的单体。在这里，“单官能”指化合物含有碳-碳双键，和多官能指化合物含有一个以上碳-碳双键或能够交联的另一个化学反应活性基团。反应活性稀释剂通常是丙烯酸酸单体，虽然非丙烯酸酯如n-乙烯基吡咯烷酮，苎烯，和苎烯氧化物也能够使用，只要该单体是烯属不饱和的。该单官能的单体降低涂料前体的粘度，不显著地降低涂层的性能。以适当的比例使用，单官能的单体能够在一些情况下同样改进本体机械性能(粘合性，拉伸强度，伸长率)。单官能的单体典型地占涂料前体的约20wt％到约40wt％，和优选占涂料前体的约25wt％到约35wt％。有用的单官能的单体的例子包括，但不限于丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸异辛基酯，氧化乙基化苯酚丙烯酸酯，丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸2-苯氧基乙基酯，丙烯酸2-(乙氧基乙氧基)乙基酯，乙二醇甲基丙烯酸酯，四羟基糠基丙烯酸酯，己内酯丙烯酸酯，和甲氧基三丙二醇单丙烯酸酯。特别有用的单官能单体包括丙烯酸异冰片基酯单体和丙烯酸辛基癸基酯单体，它们分别以商品名IBOA和ODA从UCB Radcure商购。
与单官能的单体相似，多官能的单体降低涂料前体的粘度，而且加速该固化速率，和提高交联密度，它改进了耐化学性和提高拉伸强度而同时降低伸长率。因为多官能的单体会提高交联密度，它们能够以比单官能单体更低的浓度使用，典型地占涂料前体的约1wt％到约5wt％，和优选占涂料前体的约2wt％到约4wt％。有用的多官能单体的例子包括，但不限于三甘醇二丙烯酸酯，甲氧基乙氧基化三羟甲基丙烷二丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，甘油三丙烯酸酯，甘油三甲基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷丙氧基化物三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，1，4-丁二醇二丙烯酸酯，丁二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯，二甲基丙烯酸乙二醇酯，二丙烯酸乙二醇酯，四甘醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，季戊四醇四甲基丙烯酸酯，和1，6-己烷二醇二丙烯酸酯。其它单和多官能的单体包括乙酸乙烯酯，n-乙烯基甲酰胺，苎烯氧化物，和n-乙烯基吡咯烷酮。特别有用的多官能单体的例子包括丙氧基化甘油三丙烯酸酯单体和三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯单体，它们分别以商品名OTA-480和TMPEOTA从UCBRadcure商购。
该粘合促进剂包括至少一种辐射可固化材料，如单或多官能的单体或低聚物。一种特别有用的粘合促进剂是以商品名EBECRYL 168从UCB Radcure商购的甲基丙烯酸酯化多元醇粘合促进剂。典型地，该粘合促进剂占涂料前体的大约1wt％到大约15wt％，和优选占涂料前体的大约7wt％到大约11wt％。所公开的反应活性单官能的和多官能化丙烯酸酯单体中的大部分能够以EBECRYL商品名从UCBRadcure商购，以PHOTOMER商品名从Henkel Corp.商购，和以SARTOMER商品名从SartomerCo.商购。
通常，该反应活性前体包括至少一种单官能的单体，至少一种多官能的单体，和至少一种多官能的低聚物。典型地，该反应活性前体包括具有不大于约1000(通常在大约100-1000之间)的分子量的单官能的和多官能的丙烯酸酯化单体，和具有至少约500，但一般在约500-7000之间的重均分子量的多官能低聚的丙烯酸酯化脲烷。如上所指出，提高单官能单体的分数会倾向于降低涂料前体共混物的粘度和改进在板106、108的表面122、124上的润湿作用。此外，提高多官能的单体和低聚物(例如，二丙烯酸酯和三丙烯酸酯)的分数会倾向于提高交联度，导致更强烈的粘合性，更高的强度，改进的耐化学性，但较低的伸长率。
该涂料前体正常包括一种或多种光引发剂，当它用紫外线辐射来交联或聚合时。光聚合引发剂(光引发剂)的例子包括，但不限于有机过氧化物，偶氮化合物，醌类，二苯甲酮，亚硝基化合物，丙烯酰卤，腙类，巯基化合物，吡喃化合物，三丙烯酰基咪唑，双咪唑，氯烷基三嗪，苯偶姻醚类，苯偶酰酮缩醇，噻吨酮，和乙酰苯衍生物，和它们的混合物。特定的例子包括苯偶酰，o-苯甲酸甲基酯，苯偶姻，苯偶姻乙醚，苯偶姻异丙醚，苯偶姻异丁基醚，二苯甲酮-叔胺，乙酰苯如2，2-二乙氧基乙酰苯，苄基甲基酮缩醇，1-羟基环己基苯基酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮，1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮，2-苄基-2-N，N-二甲基氨基-1-(4-吗啉子基苯基)-1-丁酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基膦氧化物，2-甲基-1-4(甲硫基)，苯基-2-吗啉子基-1-丙酮，双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)(2，4，4-三甲基戊基)膦氧化物，等等。光引发剂的量应该足以产生所希望的固化速率和获得所必需的涂层性能并典型地占涂料前体的约0.1wt％到约10wt％，和优选占约1wt％到约8wt％。光引发剂的特别有用的共混物包括占涂料前体的大约1wt％到大约4wt％的二苯甲酮和大约1.5wt％到大约5wt％的1-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮。二苯甲酮可从Sartomer Co.商购，和丙酮从Ciba-GeigyCorp.以商品名DAROCUR 1173商购。
该涂料前体可以含有添加剂如填料，消泡剂，消光剂，润湿剂，滑动助剂，稳定剂，增塑剂，脱气剂，等等。该添加剂能够是反应活性或非反应活性的，但典型地是非反应活性的。有用的非反应活性的脱气剂的例子包括聚二甲基硅氧烷，如从Dow Corning商购的各种DC系列的硅油，和SAG 47，它从OSI Specialties商购。典型地，这样的添加剂(包括脱气剂)以为了达到必要的涂层特性所需要的量使用，和每一种一般占涂料前体的至多约5wt％。
另外，该涂料前体也可含有除反应活性稀释剂单体以外的各种溶剂，有助于溶解或溶胀高分子量活性树脂(例如，丙烯酸酯化低聚物)。这样的溶剂是指非反应活性的稀释剂或非反应活性的单体，因为它们没有显著地聚合或与活性树脂组分交联。有用的溶剂包括酮溶剂，四氢呋喃，二甲苯等，虽然优选该涂料前体不包含溶剂。该涂料也可含有着色剂(即，颜料和染料)。合适的着色剂的例子包括TiO2，酞菁蓝，酞菁绿，炭黑，碱性碳酸铅白，氧化锌，硫化锌，氧化锑，氧化锆，磺基铬酸铅，钒酸铋，钼酸铋，氧化铁磁铁矿，Fe3O4，和铁(III)氧化物，Fe2O3，等等。颜料能够占涂料前体的0wt％到大约5wt％。
正如所指出的那样，该丙烯酸酯树脂典型地通过使用辐射如紫外光来固化。在涂料前体的施涂之后，将燃料电池板放置于传送带上，它运输这些板在一组或多组紫外线灯下通过，导致了涂料前体对紫外线辐射的连续的在线曝露。各组的紫外线灯具有相同或不同的标称辐射波长。曝光时间通过传送带速度来控制，它典型地在10至40英尺/分钟范围内并对于每一组的灯获得在大约0.5到大约5秒范围内的曝露时间。该UV灯典型地具有大约300到大约600瓦/每线性英寸的功率额定值。有用的UV灯包括使用D型，V型，H型，或H+型灯泡的那些灯，它们从Fusion UV Curing Systems商购并分别具有375nm，425nm，250nm，和220nm的标称波长。其它有用的UV灯包括具有与Fusion型H灯泡类似的水银光谱的电弧型UV灯。
一种有用的固化方法使用两组的电弧型UV灯或具有H型灯泡的UV灯。另一个有用的固化方法使用第一组的具有D型灯泡的UV灯(较长波长UV光)，和第二组的H或H+型灯泡的UV灯(较短波长UV光)。虽然不受任何特殊的理论束缚，但是可以相信对于具有D型灯泡的UV灯的初始曝露会固化涂层的内部并使涂层粘合于燃料电池板的表面上。对具有H或H+型灯泡的UV灯的后续曝露会固化涂层的外部。尽管两步骤的固化方法可得到令人满意的涂层，但是在惰性氮气氛下的固化可以增强涂层性能。20立方英尺/每分钟的流过固化设备的氮气流速已经发现在一些情况下可改进表面固化。
有机基聚硅氧烷
除了所公开的丙烯酸酯之外，有用的反应活性涂料前体包括有机基聚硅氧烷，其中包括低级烷基或低级链烯基硅氧烷的聚合物，苯基硅氧烷，低级烷基或低级链烯基取代的苯基硅氧烷，和它们的混合物，它们的制备是本领域中已知的。例如，该有机基聚硅氧烷可以包括大约15mol％到大约40mol％的烷基硅氧烷单元，大约25mol％到大约55mol％苯基硅氧烷单元，和大约30mol％到大约50mol％烷基苯基硅氧烷单元。各种硅氧烷结构单元的硅原子被氧和硅原子的交替品格中的氧原子连接在一起。尽管该单元的主要部分的氧原子连接于两个硅原子上，但是一部分的氧原子是用于进一步聚合反应的活性中心并作为残留羟基，烷氧基或类似基团存在。
该聚硅氧烷可以含有线性，支化，或环状的单元，通过缩合或加聚来固化，和优选是交联的。为此目的，本领域中已知的交联剂也可存在。此类试剂通常是不饱和的和可以含有诸如乙烯基之类的不饱和基团。它们的使用导致形成三维网络。
一种类型的有用的有机基聚硅氧烷具有下面通式：
其中R1和R2是单价的取代基，它们可以相同或不同和选自氢，甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基，异丁基，乙烯基，烯丙基，苯基，甲基苯基，乙基苯基，丙基苯基，异丙基苯基，丁基苯基，异丁基苯基，甲苯基，和二甲苯基，前提条件是R2取代基的不超过一半是氢，和前提条件是n是足够低的数以确保该反应活性涂料前体处于液态。只是当R1或R2是氢之外，该取代基由碳-硅键连接于硅原子。在一个有用的有机基聚硅氧烷中，每个硅氧烷单元有1∶1的n-烷基与苯基比率。
正如所表明的，有机基聚硅氧烷前体优选以足够低的聚合状态呈现液体形式被施涂于燃料电池板上，然后聚合到最终的固体状态。这通常通过加热板来实现，虽然聚合还可以通过电离辐射来进行。该优选的流体涂料前体在25℃下具有大约100厘泊到大约100,000厘泊的粘度。应该认识到的是，为了在聚合过程中获得交联，该聚合链可具有侧挂的硅键接的烯烃甲硅烷氧基单元，利用后者来进行交联。
当该有机硅氧烷处于固体状态时，n可以是从10到高达2500或更多，还包括聚硅氧烷的最终聚合状态，当它以三维网络结构交联时。交联的聚硅氧烷的重均分子量可以从例如大约250,000大约700,000来变化。
苯基的存在对于所公开的聚硅氧烷树脂的可挠曲性和耐热性都是重要的。通常，该聚硅氧烷树脂应该含有至少大约10mol％的苯基。在优选实施方案中，侧挂R2取代基包括大约50mol％的烷基和大约50mol％的苯基。R2的优选的烷基取代基是甲基。
制备聚硅氧烷的方法是本领域中已知的。通常，烷基氯，如甲基氯，在催化下与硅金属反应而形成有机氯硅烷的家族。有机氯硅烷的水解能够导致获得该聚硅氧烷。该聚合完成了聚合链的大部分交联，如通式I中所示，随后能够发生一些扩链。通常，催化剂如过氧化物，铂和锌与聚硅氧烷结合并在加热之后产生自由基，后者通过除氢来活化该烷基(R2)，以使得残留的亚烷基确定了供交联用的活性部位。例如，两种不同聚合物链的两个甲基也可被活化以形成亚乙基交联。当该R1取代基是不饱和的时，如在乙烯基中，这里由于此类基团的不饱和键也使得发生交联。或不饱和的交联剂能够存在，如苯乙烯。
它是在远离聚合物链端的交联活性的这一位置，它导致更多的交联，与当聚合物链仅仅在聚合物链端上交联时的情况相比。在链之间增加的交联量进而被认为导致更具韧性、更加耐热的聚硅氧烷树脂。
该过氧化物催化剂以相当树脂的大约0.05wt％到大约2wt％的量使用并包括过苯甲酸叔丁酯，它在室温下在聚硅氧烷组合物中是稳定的但在大约300下快速分解。能够使用的其它过氧化物催化剂包括过氧化苯甲酰，过氧化邻苯二甲酰，过氧化氯苯甲酰，乙酰过氧化苯甲酰，氢过氧化环己基，过氧化乙酰，等等。然而，交联能够通过非过氧化物催化方法来实现，如通过铂金属或锌金属，它们以基于聚硅氧烷的至多约0.5wt％的量使用。可以类似地使用羧酸类的金属盐，如辛酸钴。
该涂层应该是柔性以使它适用于各种机械应用和提高它的使用寿命。所述的聚硅氧烷树脂的单独使用对于大多数应用是足够的。事实上，聚硅氧烷涂层的柔性能够通过改变上述通式的烷基与苯基R2取代基的摩尔比，如大约1到大约10，来变化。在任何情况下，应该理解的是，需要聚合或固化的有机基聚硅氧烷能够，作为液体，是均聚物，共聚物，或三元共聚物，并且能够是单种化合物或两种或多种不同的有机基聚硅氧烷的混合物。
该反应活性涂料前体任选包括有机钛酸酯。通常，有用的有机钛酸酯包括钛酸的酯，其中该酯部分是饱和或不饱和的，环状或无环的，或芳族的。然而，所需类型的有机钛酸酯具有下面通式
                Ti(OR3)4  II
其中R3是单价取代基，它们可以相同或不同并选自具有1-10个碳原子的烷基和环烷基，具有2至约4个碳原子的链烯基，具有2至约8个碳原子的脂族酰基，具有至多约6个碳原子的酰胺基，苄基，和氢，前提条件是不是所有R3的都是氢。通常，该有机基聚硅氧烷包括大约0％到大约4％(按重量计)的有机钛酸酯。
通常，有机钛酸酯是正钛酸的四酯，该术语“四酯”意欲包括四酰胺，四酸酐，等等。正钛酸的四酯对应于通式2，只是R3不是氢。特定的例子包括四乙基钛酸酯，四丁基钛酸酯，四异丙基钛酸酯，双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯，双(乙酰丙酮基)二甲基钛酸酯，双(乙酰丙酮基)-二乙基钛酸酯，四甲基钛酸酯，四(2-乙基己基)钛酸酯，四乙酰基丙酮基钛酸酯，四苯基钛酸酯，四(2-甲氧基乙氧基)钛酸酯，二异丙基二乙酰氧基钛酸酯，四乙基酰胺基钛酸酯，四戊基酰胺基钛酸酯，辛二醇钛酸酯，和它们的混合物。优选的有机钛酸酯是四丁基钛酸酯和四乙酰基丙酮基钛酸酯。
钛酸酯的酯类相当容易地在水存在下水解，因此必须小心地注意保持它们在相对干燥的条件下。这些钛酸酯的制备是本领域中已知的和因此没有详细地描述。例如，通过乙醇钠和氯化钛的反应，或通过四氯化钛与无水乙醇的反应，氨作为中和剂，可获得四乙基钛酸酯。其它烷基酯类也可以这种方式制造。四苯基钛酸酯能够从苯酚和四氯化钛的反应，或从水杨酸和四氯化钛的反应制备。辛二醇钛酸酯可以通过辛二醇与四甲基钛酸酯按照大约4比1的摩尔比进行反应来制备。
在制备本发明的涂料时，该液体有机基聚硅氧烷和有机钛酸酯在基本上无水的条件下掺混以形成反应混合物。有机钛酸酯可以在溶剂溶液中使用，其中该溶剂可以是任何合适的非反应活性的有机溶剂。低级烷基醇类是优选的，如异丙基醇。相当大的载量是可能的，例如75％有机钛酸酯和25％溶剂(按重量计)。
该反应混合物因此包括极少量的溶剂和几乎全部的聚硅氧烷和钛酸酯。这也倾向于确保基本上无水的条件。反应混合物的施涂会在一个步骤中得到较厚重的涂层，这归因于施涂的几乎无溶剂的性质。结果，在固化的涂层中截留很少的溶剂或根本没有溶剂。
该反应混合物被施涂于燃料电池板上和然后进行反应。其后，该燃料电池板和该反应活性涂料前体首先较缓慢地加热以驱除所存在的任何少量的溶剂和其它挥发分，然后在较高下加热一段时间以完成该有机基聚硅氧烷树脂的聚合。通常，该热固化可以在大约120℃到大约200℃下进行大约5分钟到大约1小时。在有机基聚硅氧烷的施涂和聚合成固体状态后，所形成的涂层典型地具有大约50微米到大约250微米的厚度。
已经发现有机钛酸酯的存在迟滞了可聚合的有机基聚硅氧烷的聚合速率，这增加了有用的贮存时间。甚至更重要的，有机钛酸酯有助于有机基聚硅氧烷粘合于板上，这样所获得的涂层具有改进的耐脱粘性能。可以相信该有机钛酸酯用作偶合剂。
该涂料前体可以含有添加剂如填料，消泡剂，消光剂，润湿剂，滑动助剂，稳定剂，增塑剂，脱气剂，固化抑制剂等等。该添加剂能够是反应活性或非反应活性的。有用的脱气剂的例子包括聚二甲基硅氧烷，如从Dow Corning商购的各种DC系列的硅油。有用的固化抑制剂的例子，它增加反应活性涂料前体的贮存时间，是3-甲基-1-戊炔-3-醇。另外，有用的滑动助剂是POLYFLO 523XF，它是聚乙烯和聚四氟乙烯粉末的混合物并可从Micro Powders商购。典型地，此类添加剂(包括脱气剂，固化抑制剂，和滑动助剂)以为了获得必需的涂层特性所需要的量使用，并且各自一般占涂料前体总重量的至多约5wt％。
该涂料也可含有着色剂(即，颜料和染料)。合适的着色剂的例子包括TiO2，酞菁蓝，酞菁绿，炭黑，碱性碳酸铅白，氧化锌，硫化锌，氧化锑，氧化锆，磺基铬酸铅，钒酸铋，钼酸铋，氧化铁磁铁矿，Fe3O4，和铁(III)氧化物，Fe2O3，等等。
环氧腈树脂
除了所开丙烯酸酯和有机基聚硅氧烷之外，涂料前体的有用组分包括环氧树脂，丙烯腈-丁二烯共聚物，任选的成膜热塑性聚合物，如聚氯乙烯(PVC)树脂，和多胺交联剂。以总固体为基础，该反应活性涂料前体通常包括大约25wt％到大约50wt％环氧树脂，大约35wt％到大约65wt％丙烯腈丁二烯共聚物，大约0wt％到大约20wt.％热塑性聚合物，和大约1wt％到大约5wt％多胺交联剂。反应活性涂料前体也含有一种或多种溶剂以便在施涂于燃料电池板上之前分散该涂料前体的固体组分，并且也可含有任选的填料，消泡剂，消光剂，润湿剂，滑动助剂，稳定剂，增塑剂，脱气剂，颜料，等等。涂料前体典型地通过暴露于升高的温度达足够的时间以使反应活性组分交联并挥发溶剂来固化。
涂料前体的环氧树脂组分被包括在内以便，部分地，赋予耐化学性和热稳定性，提升拉伸强度和硬度，和改进对该燃料电池板的粘合性。环氧树脂体现特征于三节环的存在，该三节环已知为环氧基，环氧化物，环氧乙烷，或ethyoxyline基团。所公开的涂料前体能够使用许多在粘合剂、复合材料和层压材料的制造中所用的环氧树脂。有用的环氧树脂的例子包括双酚A、双酚F、脂肪族二醇类、线型酚醛清漆或其它多元醇的二缩水甘油醚；多官能的甲酚-酚醛清漆树脂；环氧树脂苯酚型酚醛清漆树脂；多核酚-缩水甘油醚衍生的树脂；环脂烃类环氧树脂；和芳族和杂环族缩水甘油基氨基树脂。后一种树脂包括四缩水甘油基亚甲基二苯胺衍生的树脂，三缩水甘油基对氨基苯酚衍生的树脂，和三嗪型树脂如三缩水甘油基异氰脲酸酯。环氧树脂中的一种或多种能够被溴化和/或膦酸化。环氧树脂可以从许多供应商处获得，其中包括以EPON、EPONOL和EPIKOTE商品名从Shell Chemical Co.商购；以DER、DEN、DEH、TACTIX和QUATREX商品名从DowChemical Co.商购；以ARALDITE商品名从Ciba-Geigy Corp.商购；以EPOTUF和KELPOXY商品名从Dainippon Ink and Chemicals商购；和以UNOX商品名从Union Carbide Co.商购。
涂料前体的丙烯腈丁二烯共聚物组分赋予弹性，软度，和耐化学性。丙烯腈丁二烯橡胶能够是反应活性的或非反应活性的。如果是反应活性，则它能够含有可与环氧树脂的环氧乙烷基反应的胺基。另外地，该丙烯腈丁二烯共聚物能够含有羧基，它为胺交联剂提供固化位置。含有羧基的丙烯腈丁二烯共聚物能够通过本领域中已知的方法来制备，例如通过将丁二烯、丙烯酸和丙烯腈共聚合或通过将丁二烯、甲基丙烯酸和丙烯腈共聚合。
该反应活性涂料前体还包括多胺固化剂和任选的催化剂以加速交联。该固化剂通常包括至少两个伯属或两个仲属氨基，它能够与丙烯腈丁二烯共聚物的羧酸基团(如果存在的话)和环氧树脂的环氧乙烷基团反应。丙烯腈丁二烯共聚物的羧基，以及环氧树脂的残留羟基(在掺混物中存在的任何酚醛清漆树脂的酚羟基)，可以彼此反应而形成复杂聚合物网络。脂肪族，脂环族，或芳族多胺能用作固化剂。有用的脂族胺包括多亚烷基多胺如二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，四亚乙基五胺和五亚乙基六胺。其它有用的脂族胺包括乙二胺，四甲基二胺，己二胺等等。合适的芳族多胺包括具有直接连接于芳族环上的胺基的那些，和包括亚烷基双苯胺如亚甲基双苯胺，和亚苯基醚双苯胺。
涂料前体任选包括非反应活性的热塑性聚合物，它用作成膜剂。有用的热塑性聚合物的例子包括，但不限于聚醚，聚酯，聚酰胺，聚苯乙烯，乙烯共聚物，和乙烯基卤聚合物，如聚氯乙烯(PVC)。其它有用的热塑性聚合物包括聚α-烯烃，接枝了苯乙烯和丙烯腈的混合物的乙烯-丙烯-非共轭二烯烃(EPDM)三元共聚物(丙烯腈EPDM苯乙烯或AES)，和苯乙烯丙烯腈(SAN)共聚物。SAN聚合物包括丙烯腈和甲基丙烯酸酯的共聚物以及丙烯腈，苯乙烯，和甲基丙烯酸甲酯的三元共聚物。其它SAN聚合物包括丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸羟乙基酯，甲基丙烯酸甲酯，乙酸乙烯酯，乙烯基醚，和偏二氯乙烯的丙烯腈共聚物。其它有用的热塑性聚合物包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物，它由分散在苯乙烯和丙烯腈的热塑性基质中的弹性体相(典型地，SAN和聚丁二烯或丁二烯共聚物的接枝聚合物)组成。SAN树脂能够以商品名TYRIL从Dow Chemical Co.商购；ABS树脂以商品名CYOLAC从General Electric商购；和AES树脂以商品名ROVEL从Dow Chemical Co.商购。
如上所述，该环氧腈基涂料前体可以含有各种的添加剂，其中包括脱气剂和滑动助剂。该添加剂能够是反应活性或非反应活性的。有用的脱气剂的例子包括聚二甲基硅氧烷，如从Dow Corning商购的各种DC系列的硅油，和SAG 47，它从OSI Specialties商购。有用的滑动助剂是POLYFLO 523XF，它是聚乙烯和聚四氟乙烯粉末的混合物并可从Micro Powders商购。典型地，此类添加剂(包括脱气剂，和滑动助剂)以为了获得必需的涂层特性所需要的量使用，并且各自一般占涂料前体总重量的至多约5wt％。
另外，涂料前体也可含有一种或多种相容的溶剂以协助分散该前体组分。有用的溶剂包括醇类，醚类，酮类，四氢呋喃，二甲苯，等等。特别有用的溶剂包括2(2-丁氧基乙氧基)乙醇和二甘醇正丁醚，它以商品名BUTYL CARBITOL从Dow Chemical Co.商购。该涂料也可含有着色剂(即，颜料和染料)。合适的着色剂的例子包括TiO2，酞菁蓝，酞菁绿，炭黑，碱性碳酸铅白，氧化锌，硫化锌，氧化锑，氧化锆，磺基铬酸铅，钒酸铋，钼酸铋，氧化铁磁铁矿，Fe3O4，和铁(III)氧化物，Fe2O3，等等。
涂料前体的施涂
所公开的反应活性涂料前体中的每一种能够使用本领域中的普通技术人员在阅读本公开物之后所了解的涂敷技术来施涂，其中包括辊涂，浸涂，刷涂，喷涂，用模板印刷，丝网印刷，等等。然而，这些涂敷技术当中，丝网印刷是优选的，因为它的低成本，速度，和精确性。涂料前体可以施涂于燃料电池板的一面或两面上并作为全覆盖的涂层或呈现所选择的连续或不连续的图案，这取决于燃料电池组件的绝缘和密封要求。正如所指出的那样，燃料电池板的涂层厚度典型地是大约50微米到大约250微米。
实施例
下列实施例被理解为举例说明性质和非限制性的，并代表了本发明的特定实施方案。
实施例A-P：丙烯酸酯树脂涂料
表1列出了用于绝缘和密封燃料电池板的涂料前体组合物(配制料A-P)。组合物中的每一种包括丙烯酸酯化脂肪族或芳族脲烷低聚物，异冰片基丙烯酸酯单官能的单体，一对的光引发剂(1-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮和二苯甲酮)，和聚二甲基硅氧烷脱气剂。另外，全部的配制料包括多官能的单体-丙氧基化甘油三丙烯酸酯(配制料A-I，K-O)或三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯单体(配制料J，P)。一些配制料还包括丙烯酸酯化烯烃低聚物(配制料B-E，G，I，L-O)，丙烯酸酯化环氧树脂低聚物(配制料B，C，E，F，H-O)，丙烯酸酯化环氧树脂单体(配制料O)，甲基丙烯酸酯化多元醇粘合促进剂(配制料A-D，F-H，J-O)，或辛基癸基单官能的单体(配制料O)。
在表1中列出的配制料是通过将脲烷低聚物和聚二甲基硅氧烷脱气剂引入到容器中来制备。混合物在加热下搅拌以降低混合物的粘度。然后将甲基丙烯酸酯多元醇粘合促进剂(如果存在)加入到混合物中。一旦该粘合促进剂完全地分散，添加非尿烷的低聚物，和单官能的单体(异冰片基丙烯酸酯和辛基癸基丙烯酸酯单体)(按顺序)。在单独的容器中，在加热下将二苯甲酮溶于1-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮中和在多官能的单体中。所获得的光引发剂和多官能的单体的掺混物然后与其它涂料前体组分掺混。
通过丝网印刷(110目聚酯筛，标称0.001-英寸和0.005英寸pad高度)或通过流延(固定的清除刮涂刀)在各种基材上制备试样。取决于试验，该标称涂层厚度是0.001英寸(粘合性，芯轴挠曲性，冷却剂起泡)或0.005-0.006英寸(拉伸强度，伸长率，肖氏A硬度)。然而，该配制料H和P的粘合试验样品的涂层厚度是0.005-0.006英寸。实施例配制料中每一种通过以15-25英尺/分钟的线速度连续曝光于分别具有Fusion型D灯泡(375nm)和H+型灯泡(220nm)的375瓦/英寸UV灯。试样用于测量各种性能，其中包括拉伸强度，伸长率，肖氏A硬度，粘合性(划痕，起泡)，和耐热性(芯轴挠曲)。
表1列出了浸泡在燃料电池冷却剂(配制料H，P)，汽车冷却剂(A-P)，或汽车用油(配制料J，K)中的试样的划痕粘合性结果。将配制料H的试样在环境温度下浸泡在三种不同的热传导流体中达70小时。所使用的热传导流体是以商品名THERMINOLD12从Solutia Inc.商购的异链烷烃流体，以商品名DYNALENE FC-1从Dynalene HeatTransfer Fluids商购的有专利权的流体，和以商品名PF-5080从3M商购的氟化烃流体。将配制料A-P的试样浸泡在100℃的GM LONG LIFECOOLANT和水的50∶50v/v混合物中达72小时；将试样J和K浸泡在150℃的ASTM IRM 903油中达72小时。在浸泡之后，使用RPM 516划痕硬度试验方法来测量粘合性。根据试验方法，将涂敷基材固定在可平移的台上和“针”下降到涂敷基材的表面上。在该试验中，将500克的死荷重施加于针的一端，以使针的另一端穿透该涂层。该针执行圆周运动，而样品以大约2.5微米/周期的速率平移，在涂层上产生一系列10-微米直径、重叠圆形划痕。涂层的外观是以1(差粘合性)到10(最佳粘合性)的尺度来评判。表1中条目的每一个表示三个试验/每种流体的平均值；标识“干燥(dry)”指在划痕试验之前没有浸泡在冷却剂或油中的试样。
表1也列出了对于涂料配制料中每一种的拉伸强度，伸长率，和肖氏A硬度。为了测量拉伸强度和伸长率，从样品上裁切下1英寸×4英寸样品，该样品是通过使用固定的清除刮涂刀将涂料流延在聚酯薄膜上来制备的。在膜上的多个点上测量样品厚度(在样品中心附近的六个位置的最小值)，和将样品在环境温度下在英斯特朗试验仪上以0.2英寸/分钟的十字头速度进行拉伸。对于各配制料，表1报导了以5个样品为基础的平均拉伸强度和断裂伸长率。为了测量肖氏A硬度，从流延在聚酯膜上所形成的样品上裁切0.5英寸×1.5英寸试样。来自单个配制料的试样加以堆叠而获得0.125英寸的总体样品厚度。通过使用在工作台上安放的肖氏A硬度试验机来测量“堆叠”试样的硬度。对于各配制料获得五个硬度测量值。
表1也列出了耐热性数据(表示“温度芯轴”)和粘度数据。通过使用ASTM D573的改进型来测量耐热性。各试样(在0.008英寸厚的不锈钢试件上的丝网印刷的涂层)在185℃下耐老化试验22小时，沿6-英寸直径芯轴弯曲，和然后目视检查涂层中的裂纹或检查在试件和涂层之间粘结损失。涂层的外观是以1(许多裂纹，粘结的损失)到10(几乎没有裂纹，很少或没有粘结损失)的尺度评判打分的；表1中的数据表示了三个试样的平均值。该粘度条目是以涂料前体的流动特性的主观评价为基础的。1的打分表明涂料前体难于丝网印刷，和10的打分表明些涂料前体容易丝网印刷。
实施例Q：有机基聚硅氧烷涂料
表2列出了用于绝缘和密封燃料电池板的有机基聚硅氧烷涂料前体组合物。该配制料包括有机基聚硅氧烷基础聚合物和以商品名96-083从Dow Corning商购的硅酮氢化物(silicone hydride)固化剂。该有机基聚硅氧烷树脂是具有大约15,900的重均分子量和含有乙烯基端嵌段(它占基础聚合物的2wt％以下)的长链二甲聚硅氧烷。该配制料也包括铂催化剂以加速固化，和固化抑制剂(3-甲基-1-戊炔-3-醇)以延长贮存期限。该铂催化剂是以商品名Sly-Off 4000从Dow Corning商购，和固化抑制剂是以商品名SURFYNOL 61从Air Products andChemicals，Inc.商购。该配制料含有以商品名Stan-Tone D5004从Harwick Chemical Corp.商购的绿色颜料，和还含有以商品名R960从DuPont商购的白色颜料(TiO2)。
表2列出了所公开的有机基聚硅氧烷的平均拉伸强度，断裂伸长率，和肖氏A硬度。通过在室温下在标准实验室用混合机中混合表2中的各个组分，然后使用固定的清除刮涂刀在基材上流延该涂料前体，可以制备0.005-0.006英寸的标称厚度的试样。涂料前体在大约200℃的烘箱中固化大约5分钟，然后根据在丙烯酸酯树脂实施例中描述的方法来测试。
实施例R：环氧腈涂料
表3列出了用于绝缘和密封燃料电池板的环氧腈涂料前体组合物。该配制料包括双部分的树脂体系，它包括分散在溶剂中的环氧树脂，PVC树脂，丙烯腈丁二烯共聚物，和多胺交联剂。该环氧树脂和PVC树脂，以及丙烯腈丁二烯共聚物和多胺交联剂，是分别以商品名Denflex FX 3551A和Denflex FX 3551B从Dennis Chemical Co.商购的。该配制料包括一双的聚二甲基硅氧烷脱气剂，即DC 200和SAG 47，和滑动助剂，POLYFLO 523XF，它是聚乙烯和聚四氟乙烯粉末的共混物。DC 200，SAG 47，和POLYFLO 523XF分别从Dow Corning，OSISpecialties，和Micro Powders商购。为了协助分散涂料前体组分，该配制料包括附加的溶剂，二甘醇正丁醚，它以商品名BUTYLCARBITOL从Dow Chemical Co.商购。
表3列出了所公开的环氧腈树脂的平均拉伸强度，断裂伸长率，肖氏A硬度，和粘合性。通过在室温下在标准的实验室用混合机中混合该表3的各个组分和将前体丝网印刷在钢板(用于拉伸强度，伸长率和肖氏A硬度测定)或石墨复合燃料电池板(用于粘合试验)上，来制备试样。施涂于钢板上的样品在强制空气(对流)烘箱中在大约180℃下固化大约10分钟；施涂于石墨复合燃料电池板上的样品也在强迫空气烘箱中固化，但是在大约140℃下固化至少30分钟。根据在实施例A-P中描述的方法测试全部的试样。
表1.丙烯酸酯树脂涂料前体(wt％)
  A   B   C   D   E   F
  丙烯酸酯化脂肪族尿烷低聚物RXO 1336丙烯酸酯化芳族尿烷低聚物RSX 89359EBECRYL 4827丙烯酸酯化烯烃低聚物CN 302FX 9005丙烯酸酯化丙烯酸低聚物NTX 4887(氟改性)丙烯酸酯化环氧树脂低聚物EBECRYL 3708丙烯酸酯化环氧树脂单体+低聚物RXO 2034甲基丙烯酸酯化多元醇EBECRYL 168异冰片基丙烯酸酯单体IBOA三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯单体TMPEOTA辛基癸基丙烯酸酯单体ODA 37.2------------------------49.6------ 25.7------12.9------12.9---5.134.3------ 19.7------19.7------19.7---7.926.2------ 36.7------12.2------------9.832.6------ 32.0------21.3------10.7------28.4------ 34.2------------22.8---4.630.4------
  丙氧基化甘油三丙烯酸酯OTA 4801-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮DUROCUR 1173二苯甲酮聚二甲基硅氧烷SAG 47 5.04.72.41.2 3.43.31.60.9 2.62.51.30.7 3.33.11.50.8 2.82.71.40.7 3.02.91.40.8
  拉伸(PSI)伸长率(％)肖氏A硬度粘合性划痕-干燥(Dry)粘合性划痕-冷却剂粘合性划痕-油冷却剂起泡温度芯轴粘度   10501698551---11010   11001028472---565   110010683102---54.31   1030148788.31---3106   750129752.34---8.5104   1070157819.03---4.0106
1试验的冷却剂：THERMINOL D12，DYNALENE FC-1，PF-5080(按所示顺序)；用GM LONG LIFE COOLANT的50∶50v/v混合物试验的全部其它配制料。
2含有0.03wt％ Fe3O4和0.32wt％ Fe2O3。
表1-续
  G   H1   I   J   K   L
  丙烯酸酯化脂肪族尿烷低聚物RXO 1336丙烯酸酯化芳族尿烷低聚物RSX 89359EBECRYL 4827丙烯酸酯化烯烃低聚物 40.9------ 43.6------ 38.5------ 28.514.34.8 38.0---4.2 34.4------
  CN 302FX 9005丙烯酸酯化丙烯酸低聚物NTX 4887(氟改性)丙烯酸酯化环氧树脂低聚物EBECRYL 3708丙烯酸酯化环氧树脂单体+低聚物RXO 2034甲基丙烯酸酯化多元醇EBECRYL 168异冰片基丙烯酸酯单体IBOA三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯单体TMPEOTA辛基癸基丙烯酸酯单体ODA丙氧基化甘油三丙烯酸酯OTA4801-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮DUROCUR 1173二苯甲酮聚二甲基硅氧烷SAG 47   20.5------------4.127.3------2.72.61.30.7   ---------10.9---8.729.1------2.912.761.380.73   9.6------19.3------25.7------2.62.41.20.6   ---------9.5---5.026.64.75------3.81.900.95   ---------8.4---4.535.5------3.553.401.700.84   ---17.2---8.6---3.530.1------2.302.181.090.58
  拉伸(PSI)伸长率(％)肖氏A硬度粘合性划痕-干燥(Dry)粘合性划痕-冷却剂粘合性划痕-油   510145727.32---   1030170758.03，1，3---   895143731.03---   11508584918   6701357.516   136574.8877.55.5---
  温度芯轴冷却剂起泡粘度   106.57   104.08   1052  ------1   ------5 ---------
表1-续
  M   N   O   P2
  丙烯酸酯化脂肪族尿烷低聚物RXO 1336丙烯酸酯化芳族尿烷低聚物RSX 89359EBECRYL 4827丙烯酸酯化烯烃低聚物CN 302FX 9005丙烯酸酯化丙烯酸低聚物NTX 4887(氟改性)丙烯酸酯化环氧树脂低聚物EBECRYL 3708丙烯酸酯化环氧树脂单体+低聚物RXO 2034甲基丙烯酸酯化多元醇EBECRYL 168并冰片基丙烯酸酯单体IBOA三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯单体TMPEOTA辛基癸基丙烯酸酯单体ODA 29.0------16.1------8.1---3.328.2--------- 29.5---------7.121.97.4---3.025.8--------- 30.8------17.1------8.64.23.427.0------3.00 ---61.5---------------------29.31.91------
  丙氧基化甘油三丙烯酸酯OTA4801-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮DUROCUR 1173二苯甲酮聚二甲基硅氧烷SAG 47 2.152.041.020.54 2.301.870.940.50 2.282.171.080.57 ---4.561.141.23
  拉伸(PSI)伸长率(％)肖氏A硬度粘合性划痕-干燥(Dry)粘合性划痕-冷却剂粘合性划痕-油温度芯轴冷却剂起泡粘度   1112122847.53.0---------   102880.0857.52.0---------   640125758.02.0---------   2100105841168210
表2.有机基聚硅氧烷树脂(wt.％)
  Q
  聚二甲基硅氧烷DC 96-083树脂绿色颜料STAN-TONE D5004二氧化钛R9603-甲基-1-戊炔-3-醇铂催化剂SLY-OFF 4000聚乙烯-PTFE 86.92.260.480.010.01
  POLYFLO 523XF硅酮氢化物DC96-083固化剂   1.498.68
  拉伸(PSI)伸长率(％)肖氏A硬度   53517059
表3.环氧腈树脂(wt.％)
  R
  聚乙烯-PTFEPOLYFLO523XFDENFLEX FX3551A环氧树脂1聚氯乙烯树脂1DENFLEX FX3551B丙烯腈丁二烯共聚物1多胺硬化剂1聚二甲基硅氧烷DC 200SAG 47二甘醇正丁基醚BUTYL CARBITOL 2.040.751.51.90.53.4
  拉伸(PSI)伸长率(％)肖氏A硬度粘合性划痕-干燥(Dry)粘合性划痕-冷却剂2   120080805，5，4
1分散在溶剂中。
2试验的冷却剂：THERMINOL D12，DYNALENE FC-1，PF-5080(按所示顺序)。
需要理解的是上述说明是为了举例而已但是没有限制。在阅读上面的叙述之后本领域中那些技术人员可以清楚地了解许多实施方案。所以，本发明的范围应该不参考上面的叙述，而是参考所附权利要求，连同权利要求的等同物的全部范围一起，来确定。全部文章和参考文献的公开内容，包括专利申请和出版物以所有目的被引入这里供参考。

Claims (9)

1.绝缘燃料电池板，包括：
具有第一和第二表面的板；和
施涂于板的第一和第二表面中至少一个表面上的涂料前体，该涂料前体包括：
丙烯酸酯化脂肪族脲烷低聚物；
丙烯酸酯化环氧树脂低聚物；
用于降低涂料前体的粘度的单官能的单体；
用于提高交联密度的多官能的单体；
粘合促进剂；和
光引发剂。
2.权利要求1的绝缘燃料电池板，其中该单官能的单体是异冰片基丙烯酸酯单体。
3.权利要求1的绝缘燃料电池板，其中该粘合促进剂是甲基丙烯酸酯化多元醇。
4.权利要求1的绝缘燃料电池板，其中该多官能的单体是丙氧基化甘油三丙烯酸酯单体。
5.权利要求1的绝缘燃料电池板，其中该光引发剂是1-苯基-2-羟基-2-甲基-1-丙酮和二苯甲酮的混合物。
6.权利要求1的绝缘燃料电池板，其中涂料前体进一步包括脱气剂。
7.权利要求6的绝缘燃料电池板，其中该脱气剂是聚二甲基硅氧烷。
8.一种紫外线可固化的涂料前体，包括：
丙烯酸酯化脂肪族脲烷低聚物；
丙烯酸酯化环氧树脂低聚物；
用于降低涂料前体的粘度的单官能的单体；
用于提高交联密度的多官能的单体；
粘合促进剂；和
光引发剂；
其中粘合促进剂是甲基丙烯酸化多元醇。
9.一种紫外线可固化的涂料前体，包括：
25-65wt％的丙烯酸酯化脂肪族脲烷低聚物；
5-20wt％的丙烯酸酯化环氧树脂低聚物；
20-40wt％的用于降低涂料前体的粘度单官能的单体；
1-5wt％的用于提高交联密度的多官能的单体；
1-15wt％的粘合促进剂；和
0.1-10wt％的光引发剂；
其中粘合促进剂是甲基丙烯酸化多元醇。
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