将由橡胶组合物形成的密封构件4作为燃料电池用密封构件，该橡胶组合物以特定的比例含有下述(A)～(C)成分，并且，包含选自由具有羧酸基、羟基、酰胺基中的任一者的(甲基)丙烯酸单体以及硅烷偶联剂组成的群组中的至少一种。上述密封构件4的柔软性、在从低温到高温的较宽的温度区域内的伸长率优异，密封性优异，并且能够降低对电解质膜的损伤。(A)具有(甲基)丙烯酰基的、选自由聚(甲基)丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氨酯以及聚酯组成的群组中的至少一种聚合物，(B)玻璃化转变温度为0℃以下的单官能(甲基)丙烯酸单体，(C)玻璃化转变温度为50℃以上的单官能(甲基)丙烯酸单体。温度为50℃以上的单官能(甲基)丙烯酸单体。温度为50℃以上的单官能(甲基)丙烯酸单体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池密封用橡胶组合物、燃料电池用密封构件以及使用它们而成的燃料电池
[0001]本专利技术涉及用于对燃料电池的构成构件进行密封的燃料电池密封用橡胶组合物、燃料电池用密封构件、以及使用它们而成的燃料电池。
技术介绍
[0002]燃料电池通过气体的电化学反应而产生电，发电效率较高，排出的气体干净且对环境的影响极小。其中，固体高分子型燃料电池能够在比较低的温度下进行工作，具有较大的输出密度。因此，上述固体高分子型燃料电池可期待发电用、汽车用电源等各种用途。
[0003]在固体高分子型燃料电池中，用隔板夹持膜电极接合体(MEA)等而成的电池单体成为发电单元。MEA由作为电解质的高分子膜(电解质膜)和配置于电解质膜的两面的一对电极催化剂层(燃料极(阳极)催化剂层、氧极(阴极)催化剂层)构成。在一对电极催化剂层的表面还配置有用于使气体扩散的多孔质层。分别向燃料极侧供给氢等燃料气体，向氧极侧供给氧气、空气等氧化剂气体。通过所供给的气体、电解质和电极催化剂层的三相界面处的电化学反应来进行发电。固体高分子型燃料电池通过将层叠有多个上述电池单体而成的电池单体层叠体利用配置于电池单体层叠方向上的两端的端板等进行紧固而构成。
[0004]在隔板形成有向各个电极供给的气体的流路、用于缓和发电时的发热的制冷剂的流路。例如，若向各个电极供给的气体混合，则产生发电效率降低等问题。另外，电解质膜在包含水的状态下具有质子导电性。因此，在工作时，需要将电解质膜保持为湿润状态。因而，为了防止气体的混合、气体以及制冷剂的泄漏，并且将电池单体内保持为湿润状态，重要的是确保MEA以及多孔质层的周围、相邻的隔板间的密封性。作为将上述构成构件密封的密封构件，例如提出了由乙烯
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丙烯
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二烯橡胶(EPDM)、乙烯
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丙烯橡胶(EPM)等构成的密封构件(橡胶垫圈)(例如，参照专利文献1、2)。
[0005]另外，为了进一步提高MEA、隔板等之间的密封性，上述密封构件根据需要粘接于MEA、隔板等对象构件以供利用。作为此时的粘接方法，例如，已知有在使作为密封构件的形成材料的橡胶组合物与对象构件接触的状态下进行加热而进行交联的同时进行粘接的方法(热交联粘接法)、使用粘接剂对进行热交联而制造的密封构件与对象构件进行后粘接的方法等(例如，参照专利文献3、4)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2009
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94056号公报
[0009]专利文献2：日本特开2010
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146781号公报
[0010]专利文献3：日本特开2017
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65042号公报
[0011]专利文献4：国际公开第2013/147020号
技术实现思路
[0012]专利技术所要解决的问题
[0013]然而，构成MEA的电解质膜为高分子膜，容易受到热损伤，因此若采用上述热交联粘接法，则存在电解质膜劣化的隐患。
[0014]另外，MEA通常使用粘接性较差的氟系聚合物，因此也存在用通常的粘接剂难以粘接的问题。
[0015]进一步地，构成MEA的电解质膜非常薄，容易因气压的变动、来自外部的振动等而受到损伤，因此需要使用柔软的密封构件、粘接剂。此外，若为了确保柔软性而使上述密封构件、粘接剂的固化不充分，则存在其溶出物对发电造成不良影响的隐患，因此也需要避免这样的情况。
[0016]另外，预测燃料电池在世界范围内扩大到公共汽车、卡车等长距离行驶的商用车，在上述密封构件、粘接剂中，为了防止在寒冷地区、炎热地区的密封泄漏，进一步要求在从低温到高温的较宽的温度区域内的伸长率。
[0017]本专利技术是鉴于这样的情况而完成的，提供柔软性、从低温到高温的较宽的温度区域内的伸长率优异、密封性优异并且能够降低对电解质膜的损伤的燃料电池密封用橡胶组合物、燃料电池用密封构件、以及使用它们而成的燃料电池。
[0018]用于解决问题的手段
[0019]本专利技术的专利技术人为了解决上述问题而反复进行了深入研究。在该研究的过程中，主要研究了通过利用紫外线交联、电子束交联这样的自由基交联而非热交联来使燃料电池用密封构件交联，从而抑制交联粘接时对电解质膜的损伤等，其结果是，想到了制成使用具有(甲基)丙烯酰基的特定的聚合物(A)作为上述密封构件的聚合物的、由自由基交联性组合物形成的密封构件。另外，作为上述密封构件的材料，研究了通过配合粘接成分、单官能(甲基)丙烯酸单体等并对其配合比例等进行调整，进行了各种实验，以使得柔软性、低温以及高温下的伸长率、密封性优异。其结果是发现，作为上述密封构件的材料中的单官能(甲基)丙烯酸单体，以特定的配合比例并用玻璃化转变温度(Tg)不同的两种单官能(甲基)丙烯酸单体(B)、(C)，进一步地，作为粘接成分，包含选自由具有羧酸基、羟基、酰胺基中的任一者的(甲基)丙烯酸单体以及硅烷偶联剂组成的群组中的至少一种，能够达成所期望的目的。
[0020]然而，本专利技术的主旨在于以下的[1]～[10]。
[0021][1]一种燃料电池密封用橡胶组合物，其是以下述(A)成分为主成分并含有下述(B)以及(C)成分的、显示出自由基交联性的燃料电池密封用橡胶组合物，其特征在于，
[0022]相对于(A)成分100重量份的、(B)以及(C)成分的含量的合计为10～100重量份，(B)成分与(C)成分的重量比[(B)/(C)]为0.1～20，并且，所述燃料电池密封用橡胶组合物包含选自由具有羧酸基、羟基、酰胺基中的任一者的(甲基)丙烯酸单体以及硅烷偶联剂组成的群组中的至少一种，
[0023](A)具有(甲基)丙烯酰基的、选自由聚(甲基)丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氨酯以及聚酯组成的群组中的至少一种聚合物，
[0024](B)玻璃化转变温度为0℃以下的单官能(甲基)丙烯酸单体，
[0025](C)玻璃化转变温度为50℃以上的单官能(甲基)丙烯酸单体。
[0026][2]根据[1]所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，上述(A)成分的数均分子量为3000～100000。
[0027][3]根据[1]或[2]所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，上述(A)成分的玻璃化转变温度为
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40℃以下。
[0028][4]根据[1]～[3]中任一项所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，上述(A)成分为具有(甲基)丙烯酰基的、选自由聚(甲基)丙烯酸酯、聚异戊二烯以及聚丁二烯组成的群组中的至少一种。
[0029][5]根据[1]～[4]中任一项所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，上述(A)成分为在分子链末端具有(甲基)丙烯酰基的聚合物。
[0030][6]根据[1]～[3]中任一项所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，上述(A)成分为在分子链末端具有(甲基)丙烯酰基的聚(甲基)丙烯酸酯。
[0031][7]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】1.一种燃料电池密封用橡胶组合物，其是以下述(A)成分为主成分并含有下述(B)以及(C)成分的、显示出自由基交联性的燃料电池密封用橡胶组合物，其特征在于，相对于(A)成分100重量份的、(B)以及(C)成分的含量的合计为10～100重量份，(B)成分与(C)成分的重量比[(B)/(C)]为0.1～20，并且，所述燃料电池密封用橡胶组合物包含选自由具有羧酸基、羟基、酰胺基中的任一者的(甲基)丙烯酸单体以及硅烷偶联剂组成的群组中的至少一种，(A)具有(甲基)丙烯酰基的、选自由聚(甲基)丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氨酯以及聚酯组成的群组中的至少一种聚合物，(B)玻璃化转变温度为0℃以下的单官能(甲基)丙烯酸单体，(C)玻璃化转变温度为50℃以上的单官能(甲基)丙烯酸单体。2.根据权利要求1所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，所述(A)成分的数均分子量为3000～100000。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，所述(A)成分的玻璃化转变温度为
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40℃以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池密封用橡胶组合物，其中，所述(A)成分为具有(甲基)丙烯酰基的、选自由聚(甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷口翔太，二村安纪，山本健次，
申请(专利权)人：住友理工株式会社，
类型：发明
国别省市：
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