可固化组合物、其固化产品、其模制品及其作为燃料电池隔离器的用途制造技术

一种可固化组合物，包含：　　　　（Ａ）一种具有许多碳－碳双键的烃类化合物；和　　　　（Ｂ）含碳材料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可固化组合物、其固化产品、其模制品及其作为燃料电池隔离器的用途本申请要求基于美国临时申请序列号60/437,317(2003年1月2日提交)的申请的优先权。
本专利技术涉及可固化组合物，尤其涉及适合用于燃料电池隔离器的可固化树脂组合物。更具体地说，本专利技术涉及能够形成具有水热(或热水)耐受性的固化产品的可固化组合物，该固化产品具有优异的水热耐受性、导电性和可成型性，并且还涉及由该可固化组合物得到的固化产品、其模制品(或成型制品)、燃料电池隔离器以及该燃料电池隔离器的生产方法。
技术介绍
迄今为止，诸如金属和碳材料的某些材料已用于要求高导电性的领域。在这些材料中，碳材料与金属不同而不会腐蚀，并且具有优异的导电性、耐热性、润滑性、导热性、耐久性等。因此，碳材料在多种领域例如电子、电化学、能源和运输设备等中具有重要的作用。而且，基于碳材料和聚合物材料的组合而构成的复合材料已取得了显著进步，并可以在多种材料中实现高性能和强功能。特别地，由于碳材料和聚合物材料的组合，因而拓宽了可成型性能的自由度，这是碳材料在要求导电性的领域中得到开发的一个原因。要求导电性的碳材料的使用或应用实例可以包括：电子材料如电路板、电阻器、层合材料和电极；以及各种部件如加热器、构成生热装置的部件和集尘过滤元件。在这些应用中，要求高耐热性和导电性。另一方面，考虑到环境问题和能源问题，作为清洁发电装置的燃料电池已经引起了广泛关注，这是因为它们利用氢和氧通过电解的逆反应而产生电能，并且不产生除水以外的排放物。同样，在该领域中碳材料和聚合物材料具有重要作用。根据所用电解质的种类，燃料电池可以分成几类。在该类燃料电池中，-->固体聚合物电解质类型的燃料电池可以在低温下工作，因此它们非常适合用于机动车或公共用途或民用用途中。这类燃料电池通过堆集的单元电池而制备，其中每个单元电池例如包含聚合物电解质、气体扩散电极、催化剂和隔离器，且该燃料电池可以产生高输出功率。在具有上述结构的燃料电池中，隔离器总是与产生电能的反应形成的水接触。据说上述固体类型的燃料电池的操作(或工作)温度为约80℃。然而，在预期操作时间长的燃料电池应用中，要求该隔离器具有可承受长期使用的耐热性(特别是水热耐受性)。此外，用于分隔单元电池这一目的的隔离器通常具有至少一个流动通道(或槽)，向其中供应燃料气体(氢气)和氧化剂气体(氧气)并从中排出产生的水(蒸汽)。因此，要求该隔离器具有能够完全分隔这些气体的高不透气性，并且还要求具有高导电性以降低内电阻。此外，要求该隔离器具有优异的导热性、耐久性和强度等。为了满足这些要求，迄今为止已经从金属和碳材料这两方面对隔离器进行了研究。金属在其耐蚀性方面存在问题，因此试图用贵金属或碳来包覆其表面。然而，这样不能达到足够高的耐久性能，而且用于包覆金属的成本也成问题。另一方面，已经研究了作为燃料电池隔离器碳材料的大量碳材料，其实例包括通过将膨胀的石墨片压模而得到的模制品、通过用树脂浸渍碳烧结体并且固化(或硬化)该树脂得到的模制品、通过烘焙热固性树脂而得到的玻璃碳和通过混合碳粉与树脂并成型所得混合物而得到的模制品。例如，JP-A-8-222241(专利文献1；本文使用的术语“JP-A”表示“未审查的公开日本专利申请”)公开了一种复杂的工艺，其中将粘结剂加入碳粉中并在加热条件下混合，对该混合物进行CIP(冷等静压)成型、烘焙和石墨化，用热固性树脂浸渍由此得到的各向同性的石墨材料，并进行固化处理，通过切割在其中刻出槽。JP-A-60-161144(专利文献2)公开了如下一种技术：用热固性树脂浸渍含碳粉或碳纤维的纸张、堆叠并压合所得的纸张以及烘焙所得的堆叠体。JP-A-2001-68128(专利文献3)公开了一种将酚醛树脂注塑为隔离器状的模-->制品并烘焙所述成型树脂的技术。经历过如这些实施例中所述的烘焙处理的材料可显示出高导电性和高耐热性，但是这种烘焙花费的时间长并且生产率低，而且这些材料还具有弯曲(或挠曲)强度差的问题。此外，当必须切割这些材料时，大规模生产率低，并且成本高，因此这些材料将来难以广泛使用。认为模塑法是预计可以带来高的大规模生产率和低成本的方法。适用于该方法的材料通常是含碳材料和树脂的复合材料。例如，JP-A-58-53167(专利文献4)、JP-A-60-37670(专利文献5)、JP-A-60-246568(专利文献6)、JP-B-64-340(专利文献7；本文所使用的术语“JP-B”表示“已审查的日本专利申请”)和JP-B-6-22136(专利文献8)公开一种含有石墨、碳和热固性树脂如酚醛树脂的隔离器。JP-B-57-42157(专利文献9)公开了一种含有热固性树脂如环氧树脂和导电物质例如石墨的双极隔离器，而JP-A-1-311570(专利文献10)公开了一种通过将膨胀石墨和碳黑与热固性树脂例如酚醛树脂和呋喃树脂混合而得到的隔离器。此外，JP-A11-154521(专利文献11)公开了一种能够通过使用溴化环氧树脂作为防火剂而防止在高温下使用时产生的劣化的隔离器。[专利文献1]JP-A 08-222241[专利文献2]JP-A 60-161144[专利文献3]JP-A 2001-068128[专利文献4]JP-A 58-053167[专利文献5]JP-A 60-037670[专利文献6]JP-A 60-246568[专利文献7]JP-B 64-000340[专利文献8]JP-B 06-022136[专利文献9]JP-B 57-042157[专利文献10]JP-A 01-311570[专利文献11]JP-A 11-154521考虑到在诸如电极、加热器、生热装置部件和燃料电池隔离器的许多应用领域中要求的高耐热性，包含热固性树脂和含碳材料的上述各种常规-->类型的固化产品并不具有足够的性能。此外，尤其在燃料电池隔离器的情况下，除了耐热性外还要求具有水热耐受性。然而，考虑到使用燃料电池隔离器要求的高水热耐受性，包含热固性树脂和含碳材料的上述常规固化产品并不具有足够的性能。换言之，在某些情况下该燃料电池所产生的热水可水解在其结构中具有酯键或氨基甲酸酯键的热固性树脂。因此，当在预期长时间使用的机动车和家用电气设备的情况下使用包含热固性树脂和含碳材料的常规固化产品时，不可能获得具有足够耐久性的产物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可固化组合物，其解决了现有技术中遇到的上述问题。本专利技术的另一目的是提供一种能够形成具有高导电性的固化产品的可固化组合物，该固化产品具有优异的耐热性、水热耐受性、导电性和可成型性(例如在压缩模塑、传递模塑、注射模塑和注射压缩模塑中的那些)。本专利技术的另一目的是提供通过成型上述可固化组合物而得到的低成本固化产品，该固化产品具有优异的耐热性、水热耐受性、导电性和热辐射性能；其模制品、燃料电池隔离器和生产该燃料电池隔离器的方法。经过不懈的研究后，本专利技术人发现具有许多碳-碳双键的烃类化合物(尤其是二烯烃化合物的1，2-聚合物产物)与含碳材料结合提供了不仅具有优异的可成型性而且具有优异的水热耐受性和导电性的固化产品。本专利技术基于这一发现而完成。例如，本专利技术可以包括下列实施方案[1]-[25]。(1)一种可固化组合物，包含：(A)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可固化组合物，包含：(A)一种具有许多碳-碳双键的烃类化合物；和(B)含碳材料。2.根据权利要求1的可固化组合物，其中具有许多碳-碳双键的烃类化合物(A)是在其侧链中具有碳-碳双键的聚合物。3.根据权利要求2的可固化组合物，其中具有碳碳双键的聚合物在其侧链中具有碳-碳双键且其主链含有60mol％或更多的饱和单体单元。4.根据权利要求3的可固化组合物，其中在其侧链中具有碳-碳双键且其主链含有60mol％或更多的饱和单体单元的聚合物为通过聚合作为主单体的二烯烃化合物得到的聚合物。5.根据权利要求4的可固化组合物，其中二烯烃化合物为选自丁二烯、戊二烯和异戊二烯中的至少一种。6.根据权利要求1的可固化组合物，其中具有许多碳-碳双键的烃类化合物(A)是选自1，2-聚丁二烯和3，4-聚异戊二烯中的至少一种。7.根据权利要求1的可固化组合物，其中具有许多碳碳双键的烃类化合物(A)是含有60mol％或更多由下式(1)或(2)代表的单体单元的聚合物：8.根据权利要求1的可固化组合物，其中具有许多碳-碳双键的烃类化合物(A)为选自通过氢化1，2-聚丁二烯和3，4-聚异戊二烯的侧链中的一部分碳-碳双键而得到的化合物中的至少一种。9.根据权利要求1的可固化组合物，其中具有许多碳-碳双键的烃类化-->合物(A)为包含如下组分的共混物：选自通过氢化1，2-聚丁二烯和/或3，4-聚异戊二烯的侧链中的一部分碳-碳双键而得到的化合物中的至少一种；和选自1，2-聚丁二烯和/或3，4-聚异戊二烯中的至少一种。10.根据权利要求1的可固化组合物，其中具有许多碳-碳双键的烃类化合物(A)包含：5-80质量％的选自通过氢化1，2-聚丁二烯和/或3，4-聚异戊二烯的侧链中的一部分碳-碳双键而得到的化合物中的至少一种；和20-95质量％的选自1，2-聚丁二烯和/或3，4-聚异戊二烯中的至少一种。11.根据权利要求1的可固化组合物，其中含碳材料(B)选自天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、碳黑、碳纤维、气相生长碳纤维和碳纳米管中的一种或至少两种的组合。12.根据权利要求1的可固化组合物，其中在压制含碳材料(B)以使含...

【专利技术属性】
技术研发人员：门胁悦子，饭野匡，内田博，熊木辉利，关健太郎，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：