熱固化性樹脂組合物、其固化物和成型體的制造方法、固化物、成型體以及燃料電池用隔板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供即使在進行高溫短時間成型的情況下也可形成尺寸精度和機械特性優(yōu)異的成型體的熱固化性樹脂組合物、其固化物和成型體的制造方法、固化物、成型體、以及燃料電池用隔板。因此，本發(fā)明的一實施方式的熱固化性樹脂組合物含有下述(A)～(D)。(A)含有50質(zhì)量%以上的高分子化合物的粘結(jié)劑100質(zhì)量份，該高分子化合物含有60摩爾%以上的側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元；(B)碳材料150～1,000質(zhì)量份；(C)作為固化引發(fā)劑的有機過氧化物1～10質(zhì)量份；(D)固化延遲劑0.1～2質(zhì)量份。
【專利說明】熱固化性樹脂組合物、其固化物和成型體的制造方法、固化物、成型體以及燃料電池用隔板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可適合在燃料電池用隔板等導(dǎo)電性電子部件中使用的熱固化性樹脂組合物、及由該熱固化性樹脂組合物得到的固化物、成型體、固化物和成型體的制造方法、以及燃料電池用隔板。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，作為要求高導(dǎo)電性的用途的材料，使用金屬或碳材料等材料。這些材料之中，碳材料的導(dǎo)電性優(yōu)異，不會如金屬那樣發(fā)生腐蝕，并且是在耐熱性、潤滑性、導(dǎo)熱性、耐久性等方面也優(yōu)異的材料。特別是，通過與高分子材料復(fù)合化，成型加工性的自由度得到了提高，這是在要求導(dǎo)電性的各領(lǐng)域中碳材料作為導(dǎo)電性材料發(fā)展起來的一個原因。
[0003]此處，對于將與上述高分子材料復(fù)合化的上述碳材料進行成型而成的導(dǎo)電體，其用途之一可以舉出燃料電池用隔板。燃料電池對應(yīng)于其電解質(zhì)的種類而被分為多個種類。其中，固體高分子型燃料電池由于在80°C~90°C左右的低溫下運轉(zhuǎn)，因此，有望其用于汽車、民生。上述固體高分子型燃料電池中，例如向由高分子固體電解質(zhì)、氣體擴散電極、催化劑構(gòu)成的發(fā)電部的正極供給氧、向負極供給氫，通過使它們發(fā)生反應(yīng)而進行發(fā)電。為了由這樣的燃料電池得到高電壓，需要層積多個上述發(fā)電部，為了將所層積的上述發(fā)電部之間分隔開，使用燃料電池用隔板。
[0004]因此，對上述燃料電池用隔板要求高導(dǎo)電性以用于將上述發(fā)電部產(chǎn)生的電力無損失地取用，和高尺寸精度以為了氣體不泄漏，以及耐熱性以為了在運轉(zhuǎn)溫度附近也可維持其尺寸精度。并且，為了固體高分子型燃料電池能在濕潤條件下運轉(zhuǎn)，也要求其具有耐熱水性。此外，對于汽車等在運轉(zhuǎn)中施加振動的用途中使用的燃料電池用隔板，還要求其動態(tài)機械特性良好。
[0005]燃料電池用隔板中，作為與碳材料復(fù)合化的高分子材料，可使用熱塑性樹脂、熱固化性樹脂中的任一種。與使用了熱塑性樹脂的隔板相比，使用了熱固化性樹脂的燃料電池用隔板在耐熱性、耐熱水性方面優(yōu)異。作為用于隔板的熱固化性材料，已知有酚醛樹脂(例如參見專利文獻I)、1,2-聚丁二烯(例如參見專利文獻2)等。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平6-96777號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2004-250661號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]使用了熱固化性樹脂的燃料電池用隔板雖然具有上述特長，但與使用了熱塑性樹脂的隔板相比，成型周期長，存在難以量產(chǎn)的問題。關(guān)于這點，使用了 1，2-聚丁二烯這樣的自由基聚合性材料的情況下，與其他熱固化性材料相比，能夠以較短的循環(huán)進行成型，但要求更進一步縮短成型周期。對此，為了縮短成型周期，若提高成型溫度，則得不到所期望的尺寸精度；若添加用于改良高溫成型性的添加劑，則存在機械特性惡化的問題。
[0012]因此，本發(fā)明是著眼于上述問題而完成的，其目的在于提供在進行高溫短時間成型的情況下也可形成尺寸精度和機械特性優(yōu)異的成型體的熱固化性樹脂組合物、其固化物和成型體的制造方法、固化物、成型體、以及燃料電池用隔板。
[0013]解決課題的手段
[0014]為了解決上述課題，本發(fā)明人反復(fù)進行深入研究，結(jié)果得到了以下的技術(shù)思想:利用熱固化性樹脂組合物所含有的固化延遲劑的含量，賦予了使尺寸精度和機械特性優(yōu)異的影響。
[0015]本發(fā)明是基于本發(fā)明人的上述技術(shù)思想的發(fā)明，用于解決上述課題的本發(fā)明的一實施方式的熱固化性樹脂組合物含有下述(A)~(D)。
[0016](A)含有60摩爾％以上的側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元的粘結(jié)劑100質(zhì)量份
[0017](B)碳材料150質(zhì)量份~1，000質(zhì)量份
[0018](C)固化引發(fā)劑I 質(zhì)量份~10質(zhì)量份
[0019](D)固化延遲劑0.5質(zhì)量份~2質(zhì)量份
[0020]此外，本發(fā)明的其他實施方式的熱固化性樹脂組合物中，上述(D)固化延遲劑為四(2-乙基己基)秋蘭姆二硫化物。
[0021]另外，本發(fā)明的其他實施方式的熱固化性樹脂組合物中，上述(A)粘結(jié)劑中所含有的高分子化合物為烴。
[0022]此外，本發(fā)明的其他實施方式的熱固化性樹脂組合物中，⑷粘結(jié)劑中還含有熱塑性彈性體5質(zhì)量％~90質(zhì)量％。
[0023]另外，本發(fā)明的一實施方式的固化物是將上述熱固化性樹脂組合物加熱而得到的。
[0024]此外，本發(fā)明的一實施方式的成型體是在加熱下使用模具對上述熱固化性樹脂組合物進行成型而得到的。
[0025]另外，本發(fā)明的一實施方式的固化物的制造方法中，將上述熱固化性樹脂組合物在200°C~300°C固化90秒以下。
[0026]此外，本發(fā)明的一實施方式的燃料電池用隔板是在加熱下使用模具對上述熱固化性樹脂組合物進行成型而得到的。
[0027]發(fā)明效果
[0028]將本發(fā)明的一實施方式的熱固化性樹脂組合物固化而得到的固化物在高溫且以短時間進行固化的情況下，機械特性也優(yōu)異。本發(fā)明的一實施方式的熱固化性樹脂組合物在高溫且以短時間進行成型的情況下，也能形成尺寸精度優(yōu)異的成型體。本發(fā)明的一實施方式的固化物和成型體能夠用于需要導(dǎo)電性的電子部件中，特別是能夠適合用于燃料電池用隔板那樣的要求高尺寸精度和優(yōu)異的機械特性的電子部件中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為示出在制造本發(fā)明的一實施方式的成型體時使用的模具的俯視圖?！揪唧w實施方式】
[0030]以下參照附圖對本發(fā)明的一實施方式的熱固化性樹脂組合物及其固化物、成型體、固化物的制造方法、以及燃料電池用隔板的一實施方式進行說明。需要說明的是，以下記載中，只要不特別聲明，表示量比的“份”和“％”分別是指“質(zhì)量份”和“質(zhì)量％”。
[0031](熱固化性樹脂組合物)
[0032]本實施方式的熱固化性樹脂組合物至少含有(A)粘結(jié)劑100質(zhì)量份、(B)碳材料150質(zhì)量份~1，000質(zhì)量份、(C)固化引發(fā)劑I質(zhì)量份~10質(zhì)量份以及⑶固化延遲劑0.1質(zhì)量份~2質(zhì)量份。
[0033]<粘結(jié)劑>
[0034][含有60摩爾％以上的側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元的高分子化合物]
[0035]上述(A)成分粘結(jié)劑含有50質(zhì)量％以上的高分子化合物(以下稱為含有側(cè)鏈型C=C鍵的高分子化合物)，該高分子化合物含有60摩爾％以上的側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元。
[0036]上述含有側(cè)鏈型C=C鍵的高分子化合物中，側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元優(yōu)選相對于構(gòu)成其聚合物的全部單體單元數(shù)存在70摩爾％以上，更優(yōu)選存在85摩爾％以上。在此，單體單元是指，聚合物中與作為原料的一個個單體相當?shù)牟糠?。另外，對于全部單體單元數(shù)而言，例如在聚丁二烯 的情況下，其為將1，2_鍵、順式1，4_鍵、反式1，4-鍵作為一個單體單元進行計數(shù)的單體單元的總和。若共聚有其他單體，則將該單體中的每一個單體作為I個單體單元進行計數(shù)。以上述比例含有側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元的高分子化合物通過使碳-碳雙鍵發(fā)生反應(yīng)而進行固化時的固化性良好。
[0037]上述(A)成分粘結(jié)劑中的含有側(cè)鏈型C=C鍵的高分子化合物可以含有氧原子、氮原子，但為了避免熱水所致的水解，優(yōu)選將碳和氫作為基本構(gòu)成元素，并且具有酯鍵、氨基甲酸酯鍵、酰胺鍵的結(jié)構(gòu)為單體單元的總數(shù)的5%以內(nèi)，更優(yōu)選為烴。
[0038]上述含有側(cè)鏈型C=C鍵的高分子化合物為側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的聚合物。該聚合物可以為均聚物，也可以為共聚物。并且，即使為均聚物、即單體為一種的聚合物，其微結(jié)構(gòu)也有時會因聚合方法(催化劑、溫度等條件)的不同而不同。例如，丁二烯的均聚物的情況中，其單體單元中具有順式1，4_鍵、反式1,4-鍵和1，2-鍵這3種，根據(jù)這些單體單元的含有比例，聚合物的性狀會不同。
[0039]作為上述側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元的例子，可以舉出下式(I)~(3)表示的單體單元，從耐熱水性和成型性的方面出發(fā)，優(yōu)選下式(I)或(2)表示的單體單元。
[0040]【化I】
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種熱固化性樹脂組合物，其特征在于，其含有下述(A)~(D)， (A)含有50質(zhì)量％以上的高分子化合物的粘結(jié)劑100質(zhì)量份，該高分子化合物含有60摩爾％以上的側(cè)鏈具有碳-碳雙鍵的單體單元； (B)碳材料150質(zhì)量份~1，000質(zhì)量份； (C)固化引發(fā)劑I質(zhì)量份~10質(zhì)量份； (D)固化延遲劑0.1質(zhì)量份~2質(zhì)量份。
2.如權(quán)利要求1所述的熱固化性樹脂組合物，其特征在于，所述(D)固化延遲劑為四(2-乙基己基)秋蘭姆二硫化物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱固化性樹脂組合物，其特征在于，所述(A)粘結(jié)劑中的所述高分子化合物為烴。
4.如權(quán)利要求1~3的任一項所述的熱固化性樹脂組合物，其特征在于，所述(A)粘結(jié)劑中還含有熱塑性彈性體5質(zhì)量％~40質(zhì)量％。
5.一種固化物，其特征在于，其是將權(quán)利要求1~4的任一項所述的熱固化性樹脂組合物固化而得到的。
6.一種固化物的制造方法，其特征在于，將權(quán)利要求1~4的任一項所述的熱固化性樹脂組合物在200°C~300°C固化90秒以下。
7.一種成型體，其特征在于，其是將權(quán)利要求1~4的任一項所述的熱固化性樹脂組合物調(diào)整為所期望的形狀并進行固化而得到的。``
8.一種成型體的制造方法，其特征在于，將權(quán)利要求1~4的任一項所述的熱固化性樹脂組合物調(diào)整為所期望的形狀，在200°C~300°C固化90秒以下，從而得到成型體。
9.一種燃料電池用隔板,其由權(quán)利要求7所述的成型體構(gòu)成。
【文檔編號】H01M8/10GK103748177SQ201280041460
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】秋永洋志, 野口雅之, 泉善一郎 申請人:昭和電工株式會社