[发明专利]注射成型零件

说明书

本发明涉及一种注射成型零件，所述注射成型零件包含组合物，所述组合物包含：a.50重量％至90重量％的聚亚芳基硫醚(PAS)；b.10重量％至50重量％的玻璃纤维；其中所述组合物通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP‑AES)测量的钠含量为至多3500ppm，并且其中所述组合物通过X射线荧光(X‑ray fluorescence,XRF)测量的碘含量为至多100ppm，并且其中重量百分比和ppm相对于所述组合物的总重量而言。本发明还涉及一种燃料电池，包括该注射成型零件。

本发明涉及一种注射成型零件，所述注射成型零件包含含有聚亚芳基硫醚和玻璃纤维的组合物。特别地，本发明涉及包括注射成型零件的燃料电池应用。本发明还涉及一种用于制备包含聚亚芳基硫醚和玻璃纤维的组合物的方法，以及涉及一种用于制备包含所述组合物的注射成型零件的方法。

燃料电池，特别是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)，是一种将氢燃料与氧组合以产生电、热和水的电化学装置。多个燃料电池被称为燃料堆。燃料堆可以包括数百个单独的燃料电池以及由各种材料(例如聚合物组合物和/或金属)制成的各种部件。每个单独的燃料电池包含双极板、气体耗散层和具有铂催化剂层的质子交换膜的夹层结构。铂催化剂氧化氢分子，让它选择性地将氢离子从阳极传递到阴极，并迫使电子作为电流行进通过外部设备到达阴极。在给定燃料电池中化学反应的性质的情况下，从用于制造燃料电池堆的部件的材料中浸出的离子必须被最小化并理想地被阻止。从燃料电池堆中使用的部件浸出的杂质和离子可能使催化剂中毒并且可能堵塞膜，这可能显著降低燃料电池堆的效率并影响其使用寿命。

作为注射成型零件的含有聚亚芳基硫醚和玻璃纤维的用于燃料电池的任何部件，应该表现出低离子浸出，以便维持燃料电池堆的效率。此外，特别是当与水接触时，这些注射成型零件应该表现出足够的水解稳定性，特别是在高温下足够的水解稳定性。燃料电池工作温度通常介于50℃与80℃之间，其中峰值温度为约110℃，并且这使得注射成型零件成为必要，所述注射成型零件组合了低离子浸出与足够的水解稳定性，例如足够的断裂伸长率和拉伸强度，即使在高温下暴露于水中达较长的时间段之后也如此。

本发明的目的是提供注射成型零件，所述注射成型零件显示出较低的离子浸出和足够的机械保持，特别是在水解环境下，例如显示出足够的断裂伸长率和/或拉伸强度，特别是在高温下暴露于水或水/乙二醇之后。令人惊讶的是，这已经用包含组合物的注射成型零件实现，所述组合物包含：

a.聚亚芳基硫醚(polyarylene sulfide,PAS)，量介于50重量％与90重量％之间；

b.玻璃纤维，量介于10重量％与50重量％之间；

其中所述组合物具有如通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(inductivelycoupled plasma atomic emission spectroscopy,ICP-AES)测量的至多3500ppm的钠含量，并且其中所述组合物具有如通过X射线荧光(X-ray fluorescence,XRF)测量的至多100ppm的碘含量，并且其中重量百分比和ppm是相对于所述组合物的总重量而言的。

US2018265701涉及一种树脂组合物，所述树脂组合物包含具有降低的氯含量和降低的钠含量的聚亚芳基硫醚树脂和填料。然而，所述组合物具有高碘含量，因为聚亚芳基硫醚是采用苯的碘化并进一步与元素硫反应以形成聚亚苯基硫醚而制备的。这具有的缺点是在这种聚合方法中，碘回收在这种方法中几乎不能完全实现，从而导致聚亚芳基硫醚的高成本。此外，嵌在聚合物链中和/或在端基处的碘部分在聚亚芳基硫醚的每次热处理中可进一步有活性。

注射成型零件本身是已知的，并且通过本领域技术人员已知的注射成型工艺获得。注射成型包括以下步骤：将包含PAS的组合物加热至高于PAS的熔融温度以获得熔体，用所述熔体填充模具，随后冷却所述模具和组合物，使得所述组合物固化成注射成型零件。