粘性硅橡胶组合物，包含（Ａ）１００ｐｂｗ的含有至少两个与硅键合的链烯基的有机聚硅氧烷，（Ｂ）０．５－２０ｐｂｗ的含有至少两个Ｓｉ－Ｈ基的有机氢聚硅氧烷，（Ｃ）氢化硅烷化催化剂，（Ｄ）０．１－５０ｐｂｗ的具有至少一个苯基结构、至少一个脂环族环氧基和至少一个Ｓｉ－Ｈ基的有机硅化合物，该粘性硅橡胶组合物可施涂到聚合物电解质燃料电池中的电解质膜和隔板从而形成牢固的整体模制的部件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及粘性硅橡胶组合物，该组合物可用作用于聚合物电解质燃料电池(PEFC)的隔板密封材料，更特别地是作为PEFC中可粘着到 电解质膜或者粘接到电解质膜和与其相邻布置的元件(例如隔板)上 的隔板密封材料。本专利技术还涉及包含该组合物的隔板密封材料。
技术介绍
燃料电池，能够产生电而基本上不需要引起关于资源耗尽顾虑的 化石燃料、没有噪声，并且能量回收率比其它基于能源的发电系统高。 已进行大量努力来开发燃料电池作为建筑物和工厂中比较小型尺寸的 发电设备， 一些电池已在商业上得到实施。特别地，特征在于紧凑的 聚合物电解质燃料电池(PEFC)与其它类型的燃料电池相比可在较低温 度下工作。于是PEFC不仅作为用于家用热电(co-generation)的装置 而且作为车载内燃机的代替电源均引起关注，这是因为有关制成电池 部件的材料的腐蚀顾虑最小和它们尽管在低温下工作但放出相对高的 电流的能力。PEFC由电解质膜、隔板和其它部件构成。隔板通常是在 一个或两个表面上提供有多个平行槽的板材。隔板起到将燃料电池内 气体扩散电极处产生的电传导到外部、排放电生成过程中槽内产生的 水、和确保所述槽作为输入到燃料电池的反应气体的流动路径。这样 的燃料电池隔板需要尺寸更加紧凑。由于多个隔板堆叠使用，需要具 有耐久性和长使用寿命的隔板密封材料。最近，将密封材料施涂到电 解质膜本身以建立更好的密封成为惯常作法。在这种情形中，硅橡胶 不仅必须充分粘着到隔板衬底上，而且必须充分粘着到电解质膜上。 另外，其粘着力必须持久，这是因为它必须保持耐酸性、耐水性和耐 热性。虽然本领域中使用几种方法用于将硅橡胶粘着到隔板上， 一种通 常方法是通过在隔板模塑期间将涂底料施涂到隔板衬底上，并且将硅 橡胶组合物粘着到涂底料上且同时将其在衬底上模塑。然而，该方法 包括如涂底料涂层的不平坦性和干燥变化所证明的繁瑣的步骤，这些 步骤导致一些问题。为避免这样麻烦而釆取的一种方法是通过使用具 有预先混入其中的增粘剂的硅橡胶组合物。这消除了涂底料涂覆的步骤并且减少步骤数目。例如，相应于USP 5， 536， 803的JP-A 8-53661 描述了通过向加成固化硅橡胶组合物加入在一个分子内具有至少一个 与硅键合的氢原子和苯基结构的增粘剂而使其对有机树脂呈粘性。此 外，相应于USP 6, 780, 518的JP-A 2002-201454描述了硅橡胶组合 物通过向其加入具有环氧基和芳环的有机化合物或硅酮(silicone)而 对有机树脂产生选择性粘着。然而，这些专利的组合物不是供燃料电 池所用，并且事实上它们对于典型地是氟化合物膜的电解质膜不具有 充分的粘着性。在燃料电池隔板密封应用中，JP-A 2006-176688公开 了 一种加成固硅橡胶组合物，通过向该组合物加入增粘剂使其变得自 粘。虽然这种组合物在最初时粘着到电解质膜，但是此前确立的粘着 在环境试验例如热水试验中于短时间内不合希望地发生破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供粘性硅橡胶组合物，该组合物能够在聚合物 电解质燃料电池(PEFC)中对电解质膜或者电解质膜和与其相邻布置的 元件(例如隔板)形成牢固结合，以及提供包含该组合物的隔板密封 材料。本专利技术人发现，将在一个分子中具有至少一个苯基结 构、至少一 个脂环族环氧基和至少一个与硅键合的氢原子的有机硅化合物加入到 硅橡胶组合物中时，所得硅橡胶对现有技术中据称难于粘着的聚合物 电解质燃料电池中的那些元件、特别是典型地由Nafion⑧制成的电解 质膜或者电解质膜和与其相邻布置的元件(例如隔板)呈自粘性。因 此该组合物完全适合作为PEFC隔板密封材料。在一方面，本专利技术提供了待施涂到PEFC中的电解质膜或者电解质膜和与其相邻布置的元件的粘性硅橡胶组合物，该组合物包含(A) 100重量份在一个分子内含有至少两个与硅键合的链烯基的 有机聚硅氧烷，(B) 0. 5-20重量份在一个分子内含有至少两个与硅键合的氢原子 (或Si-H基)的有机氢聚硅氧烷，(C) 催化量的氢化硅烷化催化剂，(D) 0. l-50重量份在一个分子内具有至少一个苯基结构、至少一 个脂环族环氧基和至少一个与硅键合的氢原子的有机硅化合物。在优选实施方案中，以使得组分(B)中的Si-H基与组分(A)中与硅 键合的链烯基的摩尔比为0. 8-3. 0的量使用组分(A)和(B)。该硅橡胶 组合物还可包含(E)O. 1-50重量份的作为低压缩永久变形添加剂的含 氮化合物。在优选实施方案中，组分(E)包含选自三唑化合物和咪唑化 合物中的至少 一种含氮化合物。典型地，所述元件是由金属或有机树脂制成的隔板。另一个方面，本专利技术提供了用于PEFC的隔板密封材料，该材料包 含本文定义的粘性硅橡胶组合物。依据本专利技术，可获得粘性硅橡胶组合物及电解质膜和/或与其相邻 布置的元件的牢固的整体模制部件(典型地为隔板)。用于本文的隔 板包含通过借助于粘合剂树脂例如环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树 脂将导电粉末例如金属或碳粉末整体模制而获得的有机树脂衬底。附图简要描述附图说明图1示意性地说明了如何进行粘着试验。图1-1显示了具有被覆 于其上的橡胶的电解质膜，图1-2显示了插入在一对电解质膜之间的 橡胶，以及图l-3显示了将电解质膜沿垂直相对方向牵拉的试验。实施本专利技术的最佳模式本专利技术的粘性硅橡胶组合物中的组分(A)是每分子平均含有至少两个链烯基的有机聚硅氧烷。用于本文的含有链烯基的有机聚硅氧烷典型地具有平均组成式(1):(4-a)/2其中R、可相同或不同)选自l-10个碳原子、优选l-8个碳原子 的取代或未取代的一价烃基，并且"a"是1. 5-2. 8、优选1. 8-2. 5的 正数。R1表示的与硅键合的任选取代的 一价烃基的例子包括烷基例如甲 基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、 己基、环己基、辛基、壬基和癸基；芳基例如苯基、曱苯基、二甲苯 基和萘基；芳烷基例如节基、苯乙基和苯丙基；链烯基例如乙烯基、 烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基和辛烯基； 和在上述中一些或全部氢原子被卣原子(例如氟、溴、氯)、氰基等 取代的取代形式，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基和氰乙基。 优选所有W基的至少90%是甲基。至少两个W基必须是链烯基，优选具有2-8个碳原子、更优选2-6 个碳原子和最优选为乙烯基。链烯基的含量优选为5. 0x i(T至5. 0x 10_3mol/g有机聚硅氧烷，更特别地为1. 0 x 10_5-1. 0 x 10—3raol/g。小 于5. 0 x l(T6mol/g的链烯基含量可以导致较低的橡胶硬度，未能建立 令人满意的密封。大于5. 0 x l(T3mol/g的链烯基含量可以导致过高的 交联密度，所得橡胶从而变脆。链烯基可以与分子链末端的硅原子或 分子链中间的硅原子或其二者连接。关于该结构，有机聚硅氧烷具有通常为直链的结构并且可以部分 包括支化或环状结构。虽然分子量不受特定限制，但用于本文的有机 聚硅氧烷可以为具有低粘度的液体种类至具有高粘度的胶状种类。特 别地，可在如下中作出选择具有通过凝胶渗透色镨(GPC)相对于聚苯 乙烯标准品测得的约50-约2,000、更特别地约100-本文档来自技高网...
【技术保护点】
粘性硅橡胶组合物，该组合物待施涂到聚合物电解质燃料电池中的电解质膜或者电解质膜和与其相邻布置的元件，所述组合物包含： （Ａ）１００重量份在一个分子内含有至少两个与硅键合的链烯基的有机聚硅氧烷， （Ｂ）０．５－２０重量份在一个分子 内含有至少两个与硅键合的氢原子（或Ｓｉ－Ｈ基）的有机氢聚硅氧烷， （Ｃ）催化量的氢化硅烷化催化剂， （Ｄ）０．１－５０重量份在一个分子内具有至少一个苯基结构、至少一个脂环族环氧基和至少一个与硅键合的氢原子的有机硅化合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：加藤千智，饭塚和孝，林田修，明田隆，首藤重挥，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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