质子交换膜用ePTFE膜拉伸试验方法与流程

本发明涉及eptfe膜检测领域，特别是涉及一种质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法。

背景技术：

1、燃料电池的核心是质子交换膜，它具有两个重要作用：1、用来传导质子，同时对电子绝缘；2、隔绝燃料与空气，避免二者直接发生反应，造成化学短路。质子交换膜常规采用全氟磺酸树脂膜，它具有高质子电导率和良好化学稳定性。但是，全氟磺酸树脂膜，在高湿度下吸附水分，发生体积膨胀（溶胀）；在低湿度下脱附水分，发生体积收缩。在实际运行条件下，质子交换膜频繁承受湿度环境的变化，致使其发生溶胀和收缩，并带来膜体的应力变化，严重影响质子交换膜的机械耐久性。目前，提高机械耐久性主要是采用膨体聚四氟乙烯微孔膜（eptfe膜）材料作为基体骨架来改性全氟磺酸膜。膜体中加入eptfe膜，能够提高膜机械强度，并抑制膜体的过度溶胀，从而改善膜体的机械耐久性。

2、对于eptfe膜的强度测试就尤为重要了，传统的制样方式为，把薄膜铺展平整，有锋利的刀片去裁切一定的尺寸形状制样。由于质子交换膜用eptfe膜厚度非常薄，通常只有几微米，易变形，容易起静电粘贴到其他物质上，不易铺展平整，很难用传统的制样方式去制样测其拉伸性能。且如果夹持力过小则会造成样品在加载过程中发生打滑；如果夹持力过大则会造成样品夹持部分出现损伤，导致样品从夹具前端断裂，无法真实反映eptfe膜的拉伸性能。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，能够保证eptfe膜平整展开夹持，避免拉伸试验中由于夹持力大小的原因造成eptfe膜损伤，提高测试精确度，简化测试步骤。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，包括以下步骤：a.取背衬层平铺，将eptfe膜平铺在背衬层上，再将面衬层平铺在eptfe膜上，利用eptfe膜的静电吸附性将背衬层、eptfe膜和面衬层形成待测试膜组，面衬层和背衬层形成剥离口，剥离口位于eptfe膜的中部区域；b.将待测试膜组裁切成合适大小的试样条，将试样条的两端由试样夹具夹持，从易揭口处将露出于试样夹具外的背衬层和面衬层从eptfe膜上剥离，使得eptfe膜的两端通过背衬层和面衬层被试样夹具间接夹持，其余部分暴露于试样夹具外；c.进行拉伸试验，获得eptfe膜拉伸断裂时的各项数据，从而计算出eptfe膜的最大拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量。

3、在本发明一个较佳实施例中，测算eptfe膜的最大拉伸强度： ，式中 为膜的最大拉伸强度，单位为兆帕；p为最大负荷，单位为牛；b为试样宽度，单位为毫米；d为试样厚度，单位为毫米；测算eptfe膜的断裂伸长率： ，式中为断裂伸长率；为试样初始长度，即试样原始标线间距离，单位为毫米为试样拉断时的长度，即试样断裂时标线间距离，单位为毫米；测算eptfe膜的弹性模量，式中e为弹性模量，单位为兆帕。

4、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中的背衬层和面衬层为扭曲易断裂的纸，所述剥离口为沿试样条中部区域撕扯从而在背衬层和面衬层形成的撕裂开口。

5、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤b中试样条被夹持后从撕裂开口将背衬层和面衬层从eptfe膜上剥离。

6、在本发明一个较佳实施例中，所述背衬层和面衬层为打印纸、印刷纸、油纸或牛皮纸。

7、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中的背衬层和面衬层均采用两片独立的片材平铺组成，所述剥离口为背衬层和面衬层在eptfe膜上形成的易揭口。

8、在本发明一个较佳实施例中，所述步骤b中试样条被夹持后从易揭口将背衬层和面衬层从eptfe膜上剥离。

9、在本发明一个较佳实施例中，所述两片片材的长度之和小于等于eptfe膜的长度。

10、在本发明一个较佳实施例中，所述背衬层和面衬层为打印纸、印刷纸、油纸、牛皮纸、离型纸或者易揭膜。

11、本发明的有益效果是：本发明质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，通过背衬层和面衬层与eptfe膜，然后裁切获得试样条，确保eptfe膜始终处平整状态，方便后续试样夹具夹持试验。

12、本发明质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，背衬层和面衬层方便从eptfe膜上分离，背衬层和面衬层代替eptfe由夹具夹持，避免拉伸试验中由于夹持力导致eptfe膜断裂，确保拉伸试验能够反映eptfe薄膜的拉伸性能。

13、本发明质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，背衬层和面衬层选用常规材质或片材，能够方便eptfe膜的平整吸附，同时背衬层和面衬层的剥离也非常方便，降低试验操作难度。

技术特征：

1.一种质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述步骤c测算eptfe膜的最大拉伸强度：，式中为膜的最大拉伸强度，单位为兆帕；p为最大负荷，单位为牛；b为试样宽度，单位为毫米；d为试样厚度，单位为毫米；

3.根据权利要求1所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述步骤a中的背衬层和面衬层为扭曲易断裂的纸，所述剥离口为沿试样条中部区域撕扯从而在背衬层和面衬层形成的撕裂开口。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述步骤b中试样条被夹持后从撕裂开口将背衬层和面衬层从eptfe膜上剥离。

5.根据权利要求4所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述背衬层和面衬层为打印纸、印刷纸、油纸或牛皮纸。

6.根据权利要求1所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述步骤a中的背衬层和面衬层均采用两片独立的片材平铺组成，所述剥离口为背衬层和面衬层在eptfe膜上形成的易揭口。

7.根据权利要求6所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述步骤b中试样条被夹持后从易揭口将背衬层和面衬层从eptfe膜上剥离。

8.根据权利要求7所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述两片片材的长度之和小于等于eptfe膜的长度。

9.根据权利要求8所述的质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，其特征在于，所述背衬层和面衬层为打印纸、印刷纸、油纸、牛皮纸、离型纸或者易揭膜。

技术总结
本发明公开了一种质子交换膜用ePTFE膜拉伸试验方法，包括以下步骤：a.利用ePTFE膜的静电吸附性将背衬层、ePTFE膜和面衬层形成待测试膜组，面衬层和背衬层形成剥离口，剥离口位于ePTFE膜的中部区域；b.将待测试膜组裁切成合适大小的试样条，将试样条的两端由试样夹具夹持，从易揭口处将露出于试样夹具外的背衬层和面衬层从ePTFE膜上剥离，使得ePTFE膜的两端通过背衬层和面衬层被试样夹具间接夹持，其余部分暴露于试样夹具外；c.进行拉伸试验，获得ePTFE膜拉伸断裂时的各项数据，从而计算出ePTFE膜的最大拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量。本发明能够保证ePTFE膜平整展开夹持，避免拉伸试验中由于夹持力大小的原因造成ePTFE膜损伤，提高测试精确度，简化测试步骤。

技术研发人员：张玲,陈杰,徐斌,刘静,赖志勇
受保护的技术使用者：江苏源氢新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15