CN113801582A - 光固化性树脂组合物、燃料电池及密封方法 - Google Patents

光固化性树脂组合物、燃料电池及密封方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种光固化性树脂组合物,其能维持高拉伸·高强度的固化物特性,并且光照射后的固化度高。一种光固化性树脂组合物,其特征在于,其含有下述的(A)~(C)成分,即(A)成分:包含1个以上(甲基)丙烯酰基和‑[CH2C(CH3)2]‑单元的聚异丁烯树脂、(B)成分:作为(b1)成分的具有碳原子数5~25的脂环式烃基的丙烯酸酯单体及作为(b2)成分的具有碳原子数11~30的直链状或支链状烷基的丙烯酸酯单体、(C)成分:光自由基聚合引发剂。

Description

光固化性树脂组合物、燃料电池及密封方法
技术领域
本发明涉及光固化性树脂组合物、燃料电池及密封方法。
背景技术
近年来,作为汽车或家庭用的新能源系统,燃料电池受到注意。燃料电池是指通过使氢和氧发生化学反应而提取电力的发电装置。另外,就燃料电池而言,由于发电时的能效高,并且通过氢与氧的反应而生成水,因此是清洁的下一代发电装置。燃料电池包括固体高分子型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池及固体氧化物型燃料电池的4个方式,其中,固体高分子型燃料电池由于运转温度为较低温度(80℃前后)并且发电效率高,因此被期待用于汽车用动力源、家庭用发电装置、移动电话等电子设备用小型电源、应急电源等用途中。
如图1所示,固体高分子型燃料电池的电池单元1具有具备电解质膜电极接合体5(MEA)、支承前述MEA的框架6和形成有气体流路的隔膜2的结构,所述电解质膜电极接合体5具有在空气极3a与燃料极3b之间夹持有高分子电解质膜4的结构。
为了启动固体高分子型燃料电池,需要以分别隔离的方式向燃料极(阳极)3b供给包含氢的燃料气体,空气极(阴极)3a供给包含氧的氧化气体。这是由于存在如下风险:若隔离不充分而导致一方的气体向另一方的气体混合,则引起发电效率的降低。基于这样的背景,出于防止燃料气体、氧气等泄漏的目的而大多使用密封剂。具体而言,在相邻的隔膜2彼此之间、隔膜2与框架6之间、框架6与高分子电解质膜4或MEA5之间等配置了使用密封剂而形成的密封部7。
作为固体高分子型燃料电池中使用的密封剂,从为耐气体透过性、低透湿性、耐热性、耐酸性、挠性优异的橡胶弹性体的方面出发,研究了使用聚异丁烯系聚合物进行氢化硅烷化反应的加热固化性树脂组合物(参照日本特开2004-111146号公报)、使用氟聚醚化合物进行氢化硅烷化反应的加热固化性树脂组合物(参照日本特开2004-075824号公报(对应于美国专利申请公开第2005/043480号说明书))、使用氟聚合物进行氢化硅烷化反应的加热固化性树脂组合物(参照日本特开2007-100099号公报)、使用乙烯-丙烯-二烯橡胶的加热固化性树脂组合物(参照日本特开2013-229323号公报)。然而,日本特开2004-111146号公报、日本特开2004-075824号公报、日本特开2007-100099号公报及日本特开2013-229323号公报的加热固化性树脂组合物由于为了使其固化而需要加热工序,因此存在耗费工序时间的问题。为此,能够实现缩短固化工序的生产节拍时间的光固化性树脂组合物受到注意。在日本特开平2-88614号公报(对应于欧州专利第0353471号说明书)中公开了一种聚合物组合物,其含有具有2个或3个的末端丙烯酸酯基的远螯聚异丁烯聚合物、反应性稀释剂。
发明内容
据报道,在高分子电解质膜等的接合中利用前述的光固化性树脂组合物,但在光照射后的固化度低且不充分反应的情况下,存在如下的可能性:由固化物产生挥发成分,附着于催化剂层,由此招致发电性能的降低(参照国际公开第2009/047908号、日本特开2009-096413号公报)。另外,日本特开平2-88614号公报的聚合物组合物的固化物虽然具有高拉伸·高强度的固化物特性,但是在光照射后的固化度低、容易由固化物产生挥发成分的方面存在问题。
本发明是鉴于上述的状况而完成的,其提供一种能维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高的光固化性树脂组合物。
以下,对本发明的主旨进行说明。
[1]一种光固化性树脂组合物,其特征在于,其含有下述的(A)~(C)成分,即
(A)成分:包含1个以上(甲基)丙烯酰基和-[CH2C(CH3)2]-单元的聚异丁烯树脂、
(B)成分:作为(b1)成分的具有碳原子数5~25的脂环式烃基的丙烯酸酯单体及作为(b2)成分的具有碳原子数11~30的直链状或支链状烷基的丙烯酸酯单体、
(C)成分:光自由基聚合引发剂。
[2]根据[1]所述的光固化性树脂组合物,其中,前述(A)成分为下述通式(1)所示的聚异丁烯树脂:
Figure BDA0003104167140000031
(通式(1)中,R1表示1价或多价的芳香族烃基、或者1价或多价的脂肪族烃基,PIB表示包含前述-[CH2C(CH3)2]-单元的聚异丁烯骨架,R4表示碳原子数2~6的2价烃基,R2及R3分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的1价烃基,R5表示氢原子或甲基,n为1~6的整数。)
[3]根据[1]或[2]所述的光固化性树脂组合物,其中,相对于前述(A)成分100质量份,包含20~95质量份的前述(b1)成分和3~70质量份的前述(b2)成分。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的光固化性树脂组合物,其中,前述(b1)成分为选自由丙烯酸环己酯、丙烯酸三甲基环己酯、丙烯酸4-叔丁基环己酯、丙烯酸二环戊烷基酯、丙烯酸二环戊烯基酯、二环戊烯基氧基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片基酯及丙烯酸金刚烷基酯组成的组中的1种以上,
前述(b2)成分为选自由丙烯酸异硬脂基酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯及丙烯酸十八烷基酯组成的组中的1种以上。
[5]一种燃料电池用固化性密封剂,其包含[1]~[4]中任一项所述的光固化性树脂组合物。
[6]根据[5]所述的燃料电池用固化性密封剂,前述燃料电池用固化性密封剂为选自由作为燃料电池的构件的隔膜、框架、高分子电解质膜、燃料极、空气极及电解质膜电极接合体组成的组中的1种以上构件的周边用燃料电池用固化性密封剂。
[7]根据[6]所述的燃料电池用固化性密封剂,其中,前述燃料电池用固化性密封剂为燃料电池中相邻的隔膜彼此之间的密封剂、或者燃料电池的框架与高分子电解质膜或电解质膜电极接合体之间的密封剂。
[8]根据[5]~[7]中任一项所述的燃料电池用固化性密封剂,其中,前述燃料电池用固化性密封剂为固体高分子型燃料电池用固化性密封剂。
[9]一种固化物,其是通过对[1]~[4]中任一项所述的光固化性树脂组合物或[5]~[8]中任一项所述的燃料电池用固化性密封剂进行光照射而得到的。
[10]一种燃料电池,其中,燃料电池中相邻的隔膜彼此之间的密封部、或者燃料电池的框架与高分子电解质膜或电解质膜电极接合体之间的密封部包含[9]所述的固化物。
[11]根据[10]所述的燃料电池,其中,前述燃料电池为固体高分子型燃料电池。
[12]一种密封方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,
前述凸缘的至少1个为能透过活性能量射线的凸缘,
所述方法包括:
在一个凸缘的表面涂布[1]~[4]中任一项所述的光固化性树脂组合物的工序;
将涂布有前述光固化性树脂组合物的凸缘和另一个凸缘经由前述光固化性树脂组合物进行贴合的工序;和
通过能透过前述活性能量射线的凸缘而对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线,使前述光固化性树脂组合物固化,对前述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
[13]一种密封方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,
所述方法包括:
在一个凸缘的表面涂布[1]~[4]中任一项所述的光固化性树脂组合物的工序;
对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使前述光固化性树脂组合物固化,在前述一个凸缘上形成由前述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;和
将另一个凸缘配置于前述垫片上,将前述一个凸缘和前述另一个凸缘夹着前述垫片进行压接,对前述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
[14]一种密封方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,
所述方法包括:
在一个凸缘上配置垫片形成用模具的工序;
向前述垫片形成用模具与前述一个凸缘之间的空隙的至少一部分注入[1]~[4]中任一项所述的光固化性树脂组合物的工序;
对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使前述光固化性树脂组合物固化,在前述一个凸缘上形成由前述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;
从前述一个凸缘卸下前述模具的工序;和
将另一个凸缘配置于前述垫片上,将前述一个凸缘和前述另一个凸缘夹着前述垫片进行压接,对前述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
附图说明
图1是燃料电池的单电池的概略剖视图。
图2是表示燃料电池整体的概略图。
图中:1﹣固体高分子型燃料电池的电池单元,2﹣隔膜,3a﹣空气极(阴极),3b﹣燃料极(阳极),4﹣高分子电解质膜,5﹣电解质膜电极接合体(MEA),6﹣框架,7﹣密封部,8a﹣氧化气体流路,8b﹣燃料气体流路,9﹣冷却水流路,10﹣电池组,11﹣固体高分子型燃料电池。
具体实施方式
本发明的一个实施方式为一种光固化性树脂组合物,其特征在于,其含有下述的(A)~(C)成分,即
(A)成分:包含1个以上(甲基)丙烯酰基和-[CH2C(CH3)2]-单元的聚异丁烯树脂,
(B)成分:(b1)成分:具有碳原子数5~25的脂环式烃基的丙烯酸酯单体及(b2)成分:具有碳原子数11~30的直链状或支链状烷基的丙烯酸酯单体,
(C)成分:光自由基聚合引发剂。
根据本发明,可提供能维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高的光固化性树脂组合物。
以下,对发明的详细情况进行说明。
<(A)成分>
本发明中使用的(A)成分只要是具有1个以上(甲基)丙烯酰基的、包含-[CH2C(CH3)2]-单元的聚异丁烯树脂(具有聚异丁烯骨架的聚合物),则并无特别限定。作为(A)成分,只要具有例如-[CH2C(CH3)2]-单元(聚异丁烯骨架)即可,也可以为包含“除-[CH2C(CH3)2]-单元以外的其他构成单元”的聚合物。(A)成分包含相对于构成单元总量为例如70质量%以上、优选75质量%以上、更优选80质量%以上的-[CH2C(CH3)2]-单元是适当的。另外,(A)成分包含相对于构成单元总量为例如小于100质量%、在另一方式中为95质量%以下、在又另一方式中为90质量%以下的-[CH2C(CH3)2]-单元是适当的。(A)成分具有优选1~12个、更优选2~8个、进一步优选2~4个、特别优选2个(甲基)丙烯酰基是适当的。予以说明,在本发明中,所谓聚合物虽然不受理论限制但是能定义成例如是指为在聚合物的主链上伴有单体的重复单元的结构且含有100个以上的重复单元的化合物。另外,(甲基)丙烯酰基也可以存在于分子的侧链和/或末端的任一者,但是,从高拉伸·高强度的固化物特性优异这一观点出发,优选存在于分子的末端。
作为前述(A)成分,从得到高拉伸·高强度的固化物特性优异的光固化性树脂组合物这样的观点出发,优选下述通式(1)所示的聚异丁烯树脂。作为(A)成分的具体例,可列举具有(甲基)丙烯酰氧基烷氧基苯基的聚异丁烯树脂。予以说明,本发明中的(A)成分的主骨架为聚异丁烯骨架,但是除了主要使用异丁烯作为构成该聚异丁烯骨架的单体以外,只要是不损害本发明效果的范围,也可以使用其他单体进行共聚。予以说明,从得到能够应对基于丝网印刷的涂布的光固化性树脂组合物的方面出发,(A)成分更进一步优选在常温(25℃)下为液状。
Figure BDA0003104167140000071
通式(1)中,R1表示1价或多价的芳香族烃基、或者1价或多价的脂肪族烃基,优选为多价的芳香族烃基,特别优选为2价的亚苯基。此时,多价的芳香族烃基及多价的脂肪族烃基分别是指2~6价的芳香族烃基及脂肪族烃基。PIB表示包含前述-[CH2C(CH3)2]-单元的(或者由-[CH2C(CH3)2]-单元构成的)聚异丁烯骨架。R4表示碳原子数2~6的2价烃基,优选为碳原子数2或3的2价烃基。作为上述2价烃基,优选亚烷基、亚烯基、亚炔基等。上述2价烃基可以具有卤素原子、氨基、氰基、硝基、羟基等任意的取代基。R2及R3分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的1价烃基,优选为氢原子。予以说明,作为上述1价烃基,可列举烷基、烯基、炔基等,这些1价烃基可以具有卤素原子、氨基、氰基、硝基、羟基等任意的取代基。R5表示氢原子或甲基。n为1~6的任一整数,特别优选为2~4的整数。在n为2以上的情况下,PIB、R2、R3、R4、R5可以分别相同,也可以不同。
本发明中的(A)成分的分子量并无特别限制,从能够应对基于丝网印刷的涂布、高拉伸·高强度的固化物特性优异的方面出发,基于色谱测定而得到的数均分子量例如优选为200~500000,进一步优选为1000~100000,特别优选为3000~50000。予以说明,前述数均分子量通过使用了尺寸排除色谱(SEC)的标准聚苯乙烯换算法来算出。在并用2种以上的(A)成分的情况下,优选使其中的至少1个的数均分子量处于上述范围。
本发明中的(A)成分在25℃下的粘度并无特别限制,但从操作性等方面出发,例如为5Pa·s以上,优选为50Pa·s以上,更优选为100Pa·s以上,例如为3000Pa·s以下,优选为2500Pa·s以下,更优选为2000Pa·s以下。特别优选的粘度为1750Pa·s以下。予以说明,只要没有特别说明,关于粘度的测定,使用锥板型粘度计,测定了在25℃下的粘度。在并用2种以上的(A)成分的情况下,优选使其中的至少1个的粘度处于上述范围。
作为前述(A)成分的制造方法,并无特别限定,可使用公知的方法。可列举例如Polymer Bulletin、第6卷、135~141页(1981)、T.P.Liao及J.P.Kennedy及PolymerBulletin、第20卷、253~260页(1988)、Puskas et al.中公开的使末端羟基聚异丁烯与氯化丙烯酰基或氯化甲基丙烯酰基反应而得到前述(A)成分的方法。另外,作为(A)成分的其他制造方法,可列举使末端羟基聚异丁烯与具有(甲基)丙烯酰基和异氰酸酯基的化合物反应的方法、使末端羟基聚异丁烯与具有异氰酸酯基的化合物和具有(甲基)丙烯酰基和羟基的化合物反应的方法、使用脱水酯化法或酯交换法使末端羟基聚异丁烯与(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸低级酯反应的方法等。
另外,作为前述的通式(1)所示的聚异丁烯树脂的制造方法,并无特别限定,但优选列举日本特开2013-216782号公报中公开的使卤素末端聚异丁烯与如下述通式(2)所示那样的具有(甲基)丙烯酰基及苯氧基的化合物反应的方法。另外,前述卤素末端聚异丁烯可利用公知的方法来得到,例如利用阳离子聚合来得到,更优选利用活性阳离子聚合来得到。
Figure BDA0003104167140000091
通式(2)中,R2、R3、R4及R5可以如上述通式(1)中的定义所示。具体而言,R4表示碳原子数2~6的2价烃基。R2及R3分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的1价烃基。R5表示氢原子或甲基。作为上述式(2)所示的化合物,可列举例如(甲基)丙烯酸苯氧基甲酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基丁酯、(甲基)丙烯酸苯氧基戊酯等,优选列举(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基丁酯、(甲基)丙烯酸苯氧基戊酯等。
<(B)成分>
本发明的(B)成分为(b1)成分:具有碳原子数5~25的脂环式烃基的丙烯酸酯单体及(b2)成分:具有碳原子数11~30的直链状或支链状烷基的丙烯酸酯单体。通过组合前述(b1)成分和前述(b2)成分,从而可得到能维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高的光固化性树脂组合物。另外,通过组合前述(b1)成分和前述(b2)成分,还能发挥低粘度且对框架中使用的PEN的粘接力优异这样的效果。从低粘度且对聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的粘接力、高拉伸·高强度的固化物特性优异这样的观点出发,前述(B)成分的丙烯酸酯单体优选为1官能的丙烯酸酯单体。前述(B)成分例如为H2C=CH-C(=O)-O-R6所示的化合物。前述R6为碳原子数5~25的脂环式烃基的化合物相当于(b1)成分,R6为碳原子数11~30的直链状或支链状烷基的化合物相当于(b2)成分。
作为前述(b1)成分的碳原子数5~25的脂环式烃基,可列举例如环己基、三甲基环己基、4-叔丁基环己基、二环戊烷基、二环戊烯基、异冰片基、金刚烷基等。另外,作为前述(b1)成分,并无特别限制,可列举例如丙烯酸环己酯、丙烯酸三甲基环己酯、丙烯酸4-叔丁基环己酯、丙烯酸二环戊烷基酯、丙烯酸二环戊烯基酯、丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、丙烯酸异冰片基酯、丙烯酸金刚烷基酯等,其中,优选丙烯酸4-叔丁基环己酯、丙烯酸二环戊烷基酯、丙烯酸二环戊烯基酯、丙烯酸异冰片基酯。(b1)成分可以单独使用或以二种以上的混合物的形式使用。另外,作为前述(b1)成分的市售品,并无特别限制,可列举SR-506(丙烯酸异冰片基酯、SARTOMER公司制)、FA-513AS(丙烯酸二环戊烷基酯、昭和电工材料株式会社制)、TBCHA(丙烯酸4-叔丁基环己酯、KJ Chemicals株式会社制)、IB-XA(丙烯酸异冰片基酯、共荣社化学株式会社制)等。
前述(b2)成分的上述碳原子数为25以下,优选为23以下,更优选为21以下。另外,作为前述(b2)成分,若选择具有直链状烷基的丙烯酸酯单体,则可使固化度更优异,若选择具有支链状烷基的丙烯酸酯单体,则可得到更高强度的固化物。另外,作为前述(b2)成分,可列举例如丙烯酸异硬脂基酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸辛基壬基酯等,其中,优选丙烯酸异硬脂基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸十四烷基酯。(b2)成分可以单独使用或以两种以上的混合物的形式使用。作为前述的(b2)成分的市售品,并无特别限制,可列举ISTA(丙烯酸异硬脂基酯、大阪有机化学工业株式会社制)、STA(丙烯酸硬脂基酯、大阪有机化学工业株式会社制)、SR489D(丙烯酸十三烷基酯、SARTOMER公司制)、LA(丙烯酸月桂基酯、BASF公司制)、L-A(丙烯酸月桂基酯、共荣社化学株式会社制)等。
作为前述(B)成分的配合量,优选的是相对于(A)成分100质量份以20~95质量份的范围包含(b1)成分、以3~70质量份的范围包含(b2)成分,更优选的是以30~90质量份的范围包含(b1)成分、以5~60质量份的范围包含(b2)成分,进一步优选的是以40~85质量份的范围包含(b1)成分、以7~50质量份的范围包含(b2)成分,进一步更优选的是以44~78质量份的范围包含(b1)成分、以9~44质量份的范围包含(b2)成分。通过使其为上述的范围内,从而可以提供更低粘度、能维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高的光固化性树脂组合物。予以说明,在使用多种(A)成分的情况下,其合计量优选满足上述关系。同样,在使用多种(b1)成分或多种(b2)成分的情况下,其合计量优选分别满足上述关系。
<(C)成分>
本发明中使用的(C)成分的光自由基聚合引发剂只要是通过照射活性能量射线而产生自由基的化合物,则并无限定。在此,所谓活性能量射线包括α射线或β射线等放射线、γ射线或X射线等电磁波、电子射线、波长为100~400nm左右的紫外线、波长为400~800nm左右的可见光线等所有广义的光,优选为紫外线。作为(C)成分,可列举例如苯乙酮系光自由基聚合引发剂、苯偶姻系光自由基聚合引发剂、二苯甲酮系光自由基聚合引发剂、噻吨酮系光自由基聚合引发剂、酰基氧化膦系光自由基聚合引发剂、二茂钛系光自由基聚合引发剂等,其中,从得到能够通过照射活性能量射线而以更短时间进行光固化的光固化性树脂组合物这样的观点出发,优选苯乙酮系光自由基聚合引发剂、酰基氧化膦系光自由基聚合引发剂。另外,这些聚合引发剂可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为前述苯乙酮系光自由基聚合引发剂,可列举例如二乙氧基苯乙酮、1-苯基-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、苯偶酰二甲基缩酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-甲基-2-吗啉代(4-硫代甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮低聚物等,但并不限于此。作为前述苯乙酮系光自由基聚合引发剂的市售品,可列举Omnirad(注册商标、以下相同)184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(IGM Resins B.V.公司制)、ESACURE(注册商标)KIP-150(IGM Resins B.V.公司制)。
作为前述酰基氧化膦系光自由基聚合引发剂,可列举例如双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基-氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦等,但并不限于此。作为前述酰基氧化膦系光自由基聚合引发剂的市售品,可列举Omnirad TPO、Omnirad 819、Omnirad819DW(IGM Resins B.V.公司制)。
前述(C)成分的配合量并无特别限定,相对于前述(A)成分100质量份,优选为0.1~20质量份,更优选为0.5~15质量份,特别优选为1.1~10质量份。通过使其为上述的范围内,从而可以提供更能应对基于丝网印刷的涂布、能以更短时间进行光固化的光固化性树脂组合物。予以说明,在使用多种(A)成分的情况下,其合计量优选满足上述关系。同样,在使用多种(C)成分的情况下,其合计量优选满足上述关系。
<任意成分>
对于本发明的组合物而言,可以在不损害本发明的目的的范围内使用具有(甲基)丙烯酰基的低聚物或聚合物(不包含本发明的(A)成分)、除(B)成分以外的(甲基)丙烯酸酯单体、无机填充材料、有机过氧化物、固化促进剂、保存稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、增塑剂、颜料、阻燃剂及表面活性剂等添加剂。
作为前述具有(甲基)丙烯酰基的低聚物或聚合物(不包括本发明的(A)成分),并无特别限定,可列举例如聚丁二烯骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、氢化聚丁二烯骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、蓖麻油骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、异戊二烯系(甲基)丙烯酸酯、氢化异戊二烯系(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、含(甲基)丙烯酰基的丙烯酸聚合物等。其中,从与本发明的(A)成分、(B)成分的相容性优异的方面出发,优选聚丁二烯骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、氢化聚丁二烯骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、蓖麻油骨架的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、异戊二烯系(甲基)丙烯酸酯、氢化异戊二烯系(甲基)丙烯酸酯。予以说明,在本发明中,低聚物是指为在主链上伴有单体的重复单元的结构且含有2~100个重复单元的化合物。另外,它们可以单独使用,也可以并用2种以上。另外,关于除(B)成分以外的(甲基)丙烯酸酯单体,可以在不损害本发明的目的的范围内含有该(甲基)丙烯酸酯单体,但是,在损害目的的情况下,优选不含有该(甲基)丙烯酸酯单体。
本发明的光固化性树脂组合物可以出于改良固化物的弹性模量、流动性等的目的而含有不阻碍保存稳定性的程度的无机填充材料。具体而言,可列举无机质粉体、金属质粉体等。作为无机质粉体的填充材料,可列举玻璃、气相二氧化硅、氧化铝、云母、陶瓷、硅酮橡胶粉体、碳酸钙、氮化铝、碳粉、高岭土粘土、干燥粘土矿物、干燥硅藻土等。无机质粉体的配合量相对于前述(A)成分100质量份优选为0.1~100质量份左右。
出于调整光固化性树脂组合物的粘度或提高固化物的机械强度的目的,可以配合气相二氧化硅。可优选使用的是用有机氯硅烷类、聚有机硅氧烷、六甲基二硅氮烷等进行疏水化处理后的气相二氧化硅等。作为气相二氧化硅的具体例,可列举例如日本Aerosil株式会社制的商品名Aerosil(注册商标)R974、R972、R972V、R972CF、R805、R812、R812S、R816、R8200、RY200、RX200、RY200S、R202等市售品。
本发明的光固化性树脂组合物可以出于基于加热或氧化还原反应赋予固化性的目的而含有有机过氧化物。若使用氧化还原反应,则能够在室温下产生自由基种,故优选。作为前述有机过氧化物,并无特别限定,可列举例如:甲基乙基过氧化酮、环己酮过氧化物、3,3,5-三甲基环己酮过氧化物、甲基环己酮过氧化物、乙酰乙酸甲酯过氧化物、乙酰丙酮过氧化物等过氧化酮类;1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-双(叔丁基过氧基)辛烷、正丁基-4,4-双(叔丁基过氧基)戊酸酯、2,2-双(叔丁基过氧基)丁烷等过氧化缩酮类;叔丁基过氧化氢、枯烯过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、对孟烷过氧化氢、2,5-二甲基己烷-2,5-二过氧化氢、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化氢等过氧化氢类;二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、过氧化二枯基、α,α’-双(叔丁基过氧基间异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3等二烷基过氧化物类;乙酰基过氧化物、异丁酰基过氧化物、辛酰基过氧化物、癸酰基过氧化物、月桂酰基过氧化物、3,5,5-三甲基己酰基过氧化物、琥珀酸过氧化物、苯甲酰基过氧化物、2,4-二氯苯甲酰基过氧化物、间甲苯酰基过氧化物等二酰基过氧化物类;过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯、过氧化二碳酸二肉豆蔻基酯、过氧化二碳酸二(2-乙氧基乙基)酯、过氧化二碳酸二甲氧基异丙基酯、过氧化二碳酸二(3-甲基-3-甲氧基丁基)酯、过氧化二碳酸二烯丙基酯等过氧化二碳酸酯类;过氧化乙酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化新癸酸枯基酯、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化间苯二甲酸二叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧基)己烷、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化辛酸枯基酯、过氧化新癸酸叔己酯、过氧化特戊酸叔己酯、过氧化新己酸叔丁酯、过氧化新己酸叔己酯、过氧化新己酸枯基酯等过氧酯类;以及乙酰基环己基磺酰基过氧化物、过氧化烯丙基碳酸叔丁基酯等。这些有机过氧化物可以单独使用,或者可以并用多种。其中,从固化性的观点出发,优选使用枯烯过氧化氢。
本发明中使用有机过氧化物的情况下,可以出于促进氧化还原反应的目的而配合固化促进剂。作为这样的固化促进剂,并无特别限定,但优选使用糖精(邻磺酰苯酰亚胺)、肼化合物、胺化合物、硫醇化合物、含过渡金属的化合物等。
作为前述肼化合物,可列举例如1-乙酰基-2-苯基肼、1-乙酰基-2(对甲苯基)肼、1-苯甲酰基-2-苯基肼、1-(1’,1’,1’-三氟)乙酰基-2-苯基肼、1,5-二苯基-碳酰肼、1-甲酰基-2-苯基肼、1-乙酰基-2-(对溴苯基)肼、1-乙酰基-2-(对硝基苯基)肼、1-乙酰基-2-(2’-苯基乙基肼)、肼基甲酸乙酯、对硝基苯基肼、对三磺酰基酰肼等。
作为前述胺化合物,可列举例如:2-乙基己基胺;1,2,3,4-四氢喹哪啶等杂环仲胺;喹啉、甲基喹啉、喹哪啶、喹喔啉、吩嗪等杂环叔胺;N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二甲基茴香胺、N,N-二甲基苯胺等芳香族叔胺;1,2,4-三唑、噁唑、噁二唑、噻二唑、苯并三唑、羟基苯并三唑、苯并噁唑、1,2,3-苯并噻二唑、3-巯基苯并三唑等唑系化合物等。
作为前述硫醇化合物,可列举例如正十二烷基硫醇、乙基硫醇、丁基硫醇、三-[(3-巯基丙酰氧基)-乙基]-异氰脲酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)等。
作为前述含过渡金属的化合物,优选使用金属螯合物络合物盐。可列举例如戊二酮铁、戊二酮钴、戊二酮铜、丙二胺铜、乙二胺铜、环烷酸铁、环烷酸镍、环烷酸钴、环烷酸铜、辛酸铜、己酸铁、丙酸铁、乙酰丙酮钒等。
前述的固化促进剂可以单独使用,或者也可以并用多种。其中,糖精、肼系化合物、胺系化合物及含过渡金属的化合物的混合物显示良好的固化促进效果,因而更优选。
本发明的光固化性树脂组合物可以含有保存稳定剂。作为保存稳定剂,也可以使用苯醌、对苯二酚、对苯二酚单甲基醚等自由基吸收剂、乙二胺四乙酸或其2-钠盐、草酸、乙酰丙酮、邻氨基苯酚等金属螯合物化剂等。
本发明的光固化性树脂组合物可以含有抗氧化剂。作为抗氧化剂,可列举例如:β-萘醌、2-甲氧基-1,4-萘醌、甲基对苯二酚、对苯二酚、对苯二酚单甲基醚、单叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、对苯醌、2,5-二苯基对苯醌、2,5-二叔丁基对苯醌等醌系化合物;2,2-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、儿茶酚、叔丁基儿茶酚、2-丁基-4-羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基对甲酚、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2-〔1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基〕-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯、4,4’-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、3,9-双〔2-〔3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基〕-1,1-二甲基乙基〕-2,4,8,10-四氧杂螺〔5,5〕十一烷、季戊四醇四〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、硫代二亚乙基双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、N,N’-己烷-1,6-二基双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺〕、苯丙酸-3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-C7-C9侧链烷基酯、2,4-二甲基-6-(1-甲基十五烷基)苯酚、二乙基〔〔3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基〕甲基〕膦酸酯、3,3’,3”,5,5’,5”-六叔丁基-a,a’,a”-(均三甲苯-2,4,6-甲苯基)三-对甲酚、二乙基双〔〔3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基〕甲基〕膦酸钙、4,6-双(辛硫基甲基)邻甲酚、亚乙基双(氧亚乙基)双〔3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸酯〕、六亚甲基双〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)三酮、1,3,5-三〔(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲苯基)甲基〕-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)三酮、N-苯基苯胺与2,4,6-三甲基戊烯的反应产物、2,6-二叔丁基-4-(4,6-双(辛硫基)-1,3,5-三嗪-2-基氨基)苯酚、苦味酸等酚类;三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、三〔2-〔〔2,4,8,10-四-叔丁基二苯并〔d,f〕〔1,3,2〕二氧杂phosphefin-6-基〕氧基〕乙基〕胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、亚磷酸双〔2,4-双(1,1-二甲基乙基)-6-甲基苯基〕乙酯、四(2,4-二叔丁基苯基)〔1,1-双苯基〕-4,4’-二基双亚膦酸酯、6-〔3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙氧基〕-2,4,8,10-四-叔丁基二苯并〔d、f〕〔1,3,2〕二氧杂phosphefin等磷系化合物;3,3’-硫代二丙酸二月桂基酯、3,3’-硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、3,3’-硫代二丙酸二硬脂基酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、2-巯基苯并咪唑等硫系化合物;吩噻嗪等胺系化合物;内酯系化合物;维生素E系化合物等。其中,优选酚系化合物。
本发明的光固化性树脂组合物可以含有光稳定剂。作为光稳定剂,可列举例如:癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、4-苯甲酰基氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-〔2-〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基〕乙基〕-4-〔3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基〕-2,2,6,6-四甲基哌啶、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基-甲基丙烯酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)〔〔3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基〕甲基〕丁基丙二酸酯、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-1-(辛基氧基)-4-哌啶基)酯、1,1-二甲基乙基过氧化氢与辛烷的反应产物、N,N’,N”,N”’-四-(4,6-双-(丁基-(N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-基)氨基)-三嗪-2-基)-4,7-二氮杂癸烷-1,10-二胺、二丁基胺·1,3,5-三嗪·N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-六亚甲基二胺与N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁基胺的缩聚物、聚〔〔6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基〕〔(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基〕六亚甲基〔(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基〕〕、琥珀酸二甲酯与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物、2,2,4,4-四甲基-20-(β-月桂基氧基羰基)乙基-7-氧杂-3,20-二氮杂二螺〔5,1,11,2〕二十一烷-21-酮、β-丙氨酸-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-十二烷基酯/十四烷基酯、N-乙酰基-3-十二烷基-1-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)吡咯烷-2,5-二酮、2,2,4,4-四甲基-7-氧杂-3,20-二氮杂二螺〔5,1,11,2〕二十一烷-21-酮、2,2,4,4-四甲基-21-氧杂-3,20-二氮杂二环-〔5,1,11,2〕-二十一烷-20-丙酸十二烷基酯/十四烷基酯、丙二酸-〔(4-甲氧基苯基)-亚甲基〕-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇的高级脂肪酸酯、N,N’-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺等受阻胺系化合物;辛苯酮(Octabenzone)等二苯甲酮系化合物;2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-〔2-羟基-3-(3,4,5,6-四氢邻苯二甲酰亚胺-甲基)-5-甲基苯基〕苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、3-(3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯与聚乙二醇的反应产物、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-十二烷基-4-甲基苯酚等苯并三唑系化合物;2,4-二叔丁基苯基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯等苯甲酸酯系化合物;2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-〔(己基)氧基〕苯酚等三嗪系化合物等。特别优选为受阻胺系化合物。
本发明的光固化性树脂组合物可以含有密合赋予剂。作为密合赋予剂,可列举3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸羟基乙酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧基氧基乙基酸式磷酸酯、甲基丙烯酰氧基氧基乙基酸式磷酸酯单乙胺半盐、甲基丙烯酸2-羟基乙酯磷酸酯等。其中,优选甲基丙烯酸羟基乙酯磷酸酯、甲基丙烯酰氧基氧基乙基酸式磷酸酯、甲基丙烯酰氧基氧基乙基酸式磷酸酯单乙胺半盐、甲基丙烯酸2-羟基乙酯磷酸酯等。密合赋予剂的含量相对于(A)成分100质量份优选为0.05~30质量份,进一步优选为0.2~10质量份。
本发明的光固化性树脂组合物可以利用以往公知的方法来制造。例如可以通过以下方式来制造,即,配合规定量的(A)成分~(C)成分,以及根据需要配合任意成分,使用混合机等混合手段,在优选10~70℃的温度下混合优选0.1~5小时。另外,优选在遮光环境下制造。
<涂布方法>
作为将本发明的光固化性树脂组合物涂布于被粘物的方法,例如可以利用使用自动涂布机的点胶、喷涂、喷墨、丝网印刷、凹版印刷、浸渍、旋涂等方法,其中,从使本发明的光固化性树脂组合物为维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高、粘度低的光固化性树脂组合物的方面出发,丝网印刷最佳。予以说明,从涂布性的观点出发,本发明的光固化性树脂组合物优选在25℃下为液状。
<固化方法>
通过对本发明的光固化性树脂组合物照射紫外线、可见光线等活性能量射线而使其固化时的活性能量射线源,并无特别限定,可列举例如低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、黑光灯、微波激发汞灯、金属卤化物灯、钠灯、卤素灯、氙灯、LED、荧光灯、太阳光、电子射线照射装置等。从固化物的特性的观点出发,活性能量射线照射的照射量优选为3kJ/m2以上,更优选为5kJ/m2以上,从固化工序的生产节拍时间的观点出发,优选为70kJ/m2以下,更优选为60kJ/m2以下,特别优选为50kJ/m2以下。
本发明的光固化性树脂组合物并无特别限制,但固化度优选为75%以上,更优选为77%以上,进一步优选为80%以上。予以说明,固化度采用利用后述的实施例中记载的方法测定得到的值。
<固化物>
本发明的固化物可以通过利用上述固化方法对本发明的光固化性树脂组合物照射紫外线等活性能量射线而使其固化而得到。本发明的固化物只要是本发明的光固化性树脂组合物固化而成的固化物,则其固化方法可以是任意方法。
本发明的固化物或使本发明的光固化性树脂组合物固化而得到的固化物并无特别限制,但硬度优选为3~95,更优选为5~90。予以说明,固化物的硬度采用利用后述的实施例中记载的方法测定得到的值。
本发明的固化物或使本发明的光固化性树脂组合物固化而得到的固化物并无特别限制,但拉伸强度优选为1.2MPa以上,更优选为1.7MPa以上。予以说明,固化物的拉伸强度采用利用后述的实施例中记载的方法测定得到的值。
本发明的固化物或使本发明的光固化性树脂组合物固化而得到的固化物并无特别限制,但伸长率优选为310%以上,更优选为350%以上。予以说明,固化物的伸长率采用利用后述的实施例中记载的方法测定得到的值。
<用途及密封剂>
作为优选使用本发明的光固化性树脂组合物或其固化物的用途,是固化性密封剂。在本发明中密封剂也包括粘接剂、涂布剂、铸塑剂、灌封剂等用途。予以说明,在这样的用途中使用时,本发明的光固化性树脂组合物优选在25℃为液状。
作为密封剂的具体用途,由于本发明的光固化性树脂组合物或其固化物为低气体透过性、低透湿性、耐热性、耐酸性、挠性优异的橡胶弹性体,因此可列举燃料电池、太阳能电池、色素敏化型太阳能电池、锂离子电池、电解电容器、液晶显示器、有机EL显示器、电子纸、LED、硬盘装置、光电二极管、光通信·电路、电线·电缆·光纤、光隔离器、IC卡等层叠体、传感器、基板、医药·医疗用器具·设备等。在这些用途中,由于本发明的光固化性树脂组合物会通过紫外线等活性能量射线的照射而迅速地固化,固化物阻气性优异,因此特别优选燃料电池用途。
<燃料电池>
燃料电池是通过使氢与氧进行化学反应而产生电力的发电装置。另外,燃料电池包括固体高分子型燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池四个方式,其中,固体高分子型燃料电池由于运转温度为较低温度(80℃前后)并且为高发电效率,因此被用于汽车用动力源、家庭用发电装置、手机等电子设备用小型电源、应急电源等用途。
如图1所示,代表性的固体高分子型燃料电池的电池单元1具有具备电解质膜电极接合体5(MEA)、支承上述MEA5的框架6以及形成有气体的流路的隔膜2的结构,所述电解质膜电极接合体5是高分子电解质膜4被夹持于空气极3a与燃料极3b之间的结构。另外,在启动固体高分子型燃料电池时,燃料气体(氢气)和氧化气体(氧气)通过氧化气体流路8a和燃料气体流路8b进行供给。另外,出于缓和发电时的发热的目的,冷却水流过流路9。予以说明,将重叠几百片该电池单元并进行封装而成的装置,如图2所示称为固体高分子型燃料电池11的电池组10。
若向燃料极供给燃料气体(氢气)、向氧电极(空气极)供给氧化气体(氧气),则在各电极发生如下的反应,作为整体发生生成水的反应(H2+1/2O2→H2O)。详细说明时,如下所述燃料极中生成的质子(H+)在固体高分子膜中扩散而向氧电极侧移动,与氧反应而生成的水(H2O)从氧电极侧排出。
燃料极(阳极):H2→2H++2e-
氧电极(阴极):1/2O2+2H++2e-→H2O
为了启动固体高分子型燃料电池,需要以分别隔离的方式向阳极供给包含氢的燃料气体,向阴极供给包含氧的氧化气体。这是由于存在如下风险:若隔离不充分而导致一方的气体向另一方的气体混合,则有可能引起发电效率的降低。出于防止燃料气体、氧气等泄漏的目的而大多使用密封剂。具体而言,在相邻的隔膜彼此之间、隔膜与框架之间、框架与高分子电解质膜或MEA之间等使用了密封剂。
本发明的密封剂可适合用作选自由作为燃料电池的构件的隔膜、框架、高分子电解质膜、燃料极、空气极及电解质膜电极接合体组成的组中的1种以上构件的周边用燃料电池用固化性密封剂。尤其是本发明的密封剂可适合用作燃料电池中相邻的隔膜彼此之间的密封剂、或者燃料电池的框架与高分子电解质膜或电解质膜电极接合体之间的密封剂。
作为前述高分子电解质膜4,可列举具有离子传导性的阳离子交换膜,从使化学性质稳定、高温下的工作强的方面出发,优选列举下述式(3)所示的具有磺酸基的氟系聚合物等。作为市售品,可列举杜邦公司制的Nafion(注册商标)、AGC株式会社制的Flemion(注册商标)、旭化成株式会社制的Aciplex(注册商标)等。通常高分子电解质膜为难粘接的材质,但可以通过使用本发明的光固化性树脂组合物来粘接。
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前述燃料极3b被称为氢电极、阳极,可以使用公知的电极。例如,可使用使铂、镍、钌等催化剂担载于碳而成的电极。另外,前述空气极3a被称为氧电极、阴极,可使用公知的电极。例如,可使用使铂、合金等催化剂担载于碳而成的电极。各电极的表面可以具备具有使气体扩散或使高分子电解质膜保湿的作用的气体扩散层。气体扩散层可使用公知的气体扩散层,可列举例如碳纸、碳布、碳纤维等。
如图1所示,上述隔膜2具有凹凸细小的流路,燃料气体、氧化气体通过该流路,被供给到电极。另外,隔膜2由铝、不锈钢、钛、石墨、碳等构成。
前述框架6是以作为薄膜的高分子电解质膜4或MEA5不会破的方式进行支承、增强的。作为前述框架6的材质,可列举聚氯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚碳酸酯等热塑性树脂。另外,为了使用本发明的光固化性树脂组合物或其固化物来贴合构件,优选使构件透光。
本发明的燃料电池是以被本发明的光固化性树脂组合物或其固化物密封为特征的燃料电池。作为燃料电池中需要密封的构件,可列举隔膜、框架、高分子电解质膜、燃料极、空气极、MEA等,可在这些构件间形成密封部。作为更具体的密封位置(形成密封部的部位),可列举相邻的隔膜彼此之间、隔膜与框架之间、框架与高分子电解质膜或MEA之间等。
通过对本发明的光固化性树脂组合物或本发明的密封剂照射光等能量射线并使其固化,从而可得到其固化物。本发明的光固化性树脂组合物或密封剂或其固化物可用作燃料电池用的隔膜、框架、高分子电解质膜、燃料极、空气极、电解质膜电极接合体等构件的周边的密封部。
本发明的光固化性树脂组合物或密封剂或其固化物,可适合用于燃料电池中相邻隔膜彼此之间的密封部、或者燃料电池的框架与高分子电解质膜或电解质膜电极接合体之间的密封部。
予以说明,“隔膜与框架之间”或“高分子电解质膜或MEA与框架之间”的主要密封目的在于防止气体的混合、泄露,相邻的隔膜彼此之间的密封的目的在于防止气体的泄露以及冷却水从冷却水流路泄露到外部。予以说明,因从高分子电解质膜产生的酸而成为强酸气氛,因此,对密封剂要求耐酸性。
<密封方法>
作为使用本发明的光固化性树脂组合物的密封方法,并无特别限定,代表性地可列举就地成型垫片(FIPG)法、现场固化垫片(CIPG)发、现场模制垫片(MIPG)法、液体注射成型法等。
FIPG是如下方法:利用自动涂布装置等在被密封部件的一个凸缘涂布光固化性树脂组合物,在使其与另一个凸缘贴合的状态下从可透光的凸缘侧照射紫外线等活性能量射线而使光固化性树脂组合物固化,进行粘接密封。该方法可在将具有至少2个凸缘的被密封部件的该至少2个凸缘之间的至少一部分进行密封时使用。此时,前述凸缘的至少一个能够透过活性能量射线的光。该方法包括:在前述凸缘的至少一方的表面涂布本发明的光固化性树脂组合物的工序;将涂布有前述光固化性树脂组合物的一个凸缘和另一个凸缘经由前述光固化性树脂组合物进行贴合的工序;和通过前述能透光的凸缘而对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使其固化,对前述至少2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
即,根据本发明的一个实施方式,可提供一种方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,前述凸缘的至少1个为能透过活性能量射线的凸缘,所述方法包括:在一个凸缘的表面涂布本发明的光固化性树脂组合物的工序;将涂布有前述光固化性树脂组合物的凸缘和另一个凸缘经由前述光固化性树脂组合物进行贴合的工序;和通过能透过前述活性能量射线的凸缘而对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线,使前述光固化性树脂组合物固化,对前述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
CIPG是包括如下工序的方法:利用丝网印刷涂布装置、自动涂布装置等对被密封部件的凸缘以珠粒形式涂布光固化性树脂组合物,照射紫外线等活性能量射线,使光固化性树脂组合物固化而形成垫片的工序;和与另一个凸缘贴合而进行压缩密封的工序。该方法可在将具有至少2个凸缘的被密封部件的该至少2个凸缘之间的至少一部分密封时使用。该方法包括:在前述凸缘的至少一个凸缘涂布上述的光固化性树脂组合物的工序;向前述涂布的光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使前述光固化性树脂组合物固化,形成由前述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;将另一个凸缘配置于前述垫片上,将涂布有光固化性树脂组合物的一个凸缘和前述另一个凸缘夹着前述垫片进行压接,对前述至少2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
即,根据本发明的一个实施方式,可提供一种方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,所述方法包括:在一个凸缘的表面涂布本发明的光固化性树脂组合物的工序;对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使前述光固化性树脂组合物固化,在前述一个凸缘上形成由前述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;和将另一个凸缘配置于前述垫片上,将前述一个凸缘和前述另一个凸缘夹着前述垫片进行压接,对前述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
MIPG是如下方法:预先将能透过活性能量射线的材质的模具(mold)压接于被密封部件的一个凸缘,向前述模具与前述凸缘间产生的空腔注入光固化性树脂组合物,照射紫外线等活性能量射线,使其光固化,形成垫片,与另一个凸缘贴合,进行压缩密封。予以说明,模具优选为能透光的材质,具体而言,可列举玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、环烯烃聚合物、烯烃等。另外,为了形成垫片后容易从模具取出,模具优选预先涂布氟系、硅酮系等的脱模剂。该方法可在将具有至少2个凸缘的被密封部件的该至少2个凸缘之间的至少一部分进行密封时使用。前述方法包括:在前述凸缘的至少一个凸缘上配置垫片形成用模具的工序;向前述垫片形成用模具与配置有该模具的凸缘之间的空隙的至少一部分注入上述的光固化性树脂组合物的工序;对前述光固化性树脂组合物照射前述活性能量射线而使前述光固化性树脂组合物固化,形成由前述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;从前述一个凸缘卸下前述模具的工序;和将另一个凸缘配置于前述垫片上,将前述一个凸缘和前述另一个凸缘夹着前述垫片进行压接,对前述至少2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
即,根据本发明的一个实施方式,可提供一种方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,所述方法包括:在一个凸缘上配置垫片形成用模具的工序;向前述垫片形成用模具与前述一个凸缘之间的空隙的至少一部分注入本发明的光固化性树脂组合物的工序;对前述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使前述光固化性树脂组合物固化,在前述一个凸缘上形成由前述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;从前述一个凸缘卸下前述模具的工序;和将另一个凸缘配置于前述垫片上,将前述一个凸缘和前述另一个凸缘夹着前述垫片进行压接,对前述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。此时,前述垫片形成用模具优选能透过活性能量射线。
液体注射成型是包括如下步骤的方法:通过特定压力使光固化性树脂组合物流入能透光的材质的模具,照射紫外线等活性能量射线,使其光固化而形成垫片。而且是夹着该垫片将一个凸缘与另一个凸缘贴合而进行压缩密封的方法。予以说明,模具优选为能透光的材质,具体而言,可列举玻璃、PMMA、聚碳酸酯、环烯烃聚合物、烯烃等。另外,为了在形成垫片后容易从模具取出,模具优选预先涂布氟系、硅酮系等的脱模剂。
实施例
以下列举实施例对本发明进一步进行详细的说明,但本发明并不限定于这些实施例。
<具有丙烯酰氧基乙氧基苯基的聚异丁烯(a1)的制造>
将5L的可拆分式烧瓶的容器内进行氮置换后,加入正己烷200mL及氯丁烷2000mL,在氮气气氛下一边搅拌一边冷却至-70℃。接着,加入异丁烯840mL(9mol)、对二枯基氯化物12g(0.05mol)及2-甲基吡啶1.1g(0.012mol)。将反应混合物冷却至-70℃后,加入四氯化钛5.0mL(0.05mol)而引发聚合。在聚合开始3小时后,添加丙烯酸苯氧基乙酯(LIGHTACRYLATE PO-A、共荣社化学株式会社制)40g和四氯化钛110ml。之后,在-70℃继续搅拌4小时后,添加甲醇1000ml,使反应停止。
从反应溶液中分取上清液,蒸馏除去溶剂等后,使生成物溶解于正己烷3000ml中,用3000ml的纯水进行3次水洗,从甲醇中进行再沉淀后,在减压下蒸馏除去溶剂,将所得的聚合物在80℃真空干燥24小时,由此得到具有丙烯酰氧基乙氧基苯基的聚异丁烯(a1)。
前述(a1)包含-[CH2C(CH3)2]-单元且含有2个丙烯酰基。更具体而言,(a1)是在通式(1)中R1表示亚苯基、PIB表示聚异丁烯骨架、R4表示碳原子数2的烃基、R2及R3分别独立地表示氢原子、R5为氢原子的聚合物。予以说明,(a1)成分的数均分子量(色谱法、聚苯乙烯换算)为11100,(a1)成分的粘度(25℃)为1550Pa·s。
<光固化性树脂组合物的制备>
·实施例1
添加作为本发明的(A)成分的具有丙烯酰氧基乙氧基苯基的聚异丁烯(a1)100质量份、作为(B)成分的(b1-1)的丙烯酸异冰片基酯(IB-XA、共荣社化学株式会社制)78质量份、作为(b2-1)的丙烯酸正月桂基酯(L-A、共荣社化学株式会社制)9质量份和作为(C)成分的1-苯基-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮(Omnirad 1173、IGM Resins B.V.公司制)8质量份,在遮光下于常温(25℃)用行星式混合机混合60分钟,得到实施例1的光固化性树脂组合物。
·实施例2
在实施例1中,将(b1-1)设为72质量份,将(b2-1)设为16质量份,除此以外,与实施例1同样地制备,得到实施例2。
·实施例3
在实施例1中,将(b1-1)设为66质量份,将(b2-1)设为22质量份,除此以外,与实施例1同样地制备,得到实施例3。
·实施例4
在实施例1中,将(b1-1)设为44质量份,将(b2-1)设为44质量份,除此以外,与实施例1同样地制备,得到实施例4。
·实施例5
在实施例3中,代替(b1-1)而使用作为(b1-2)的丙烯酸二环戊烷基酯(FA-513AS、昭和电工材料株式会社制),除此以外,与实施例3同样地制备,得到实施例5。
·实施例6
在实施例3中,代替(b1-1)而使用作为(b1-3)的丙烯酸4-叔丁基环己酯(TBCHA、KJChemicals株式会社制),除此以外,与实施例3同样地制备,得到实施例6。
·实施例7
在实施例3中,代替(b2-1)而使用作为(b2-2)的丙烯酸异硬脂酯(ISTA、大阪有机化学工业株式会社制),除此以外,与实施例3同样地制备,得到实施例7。
·比较例1
在实施例1中,将(b1-1)设为88质量份,除去(b2-1),除此以外,与实施例1同样地制备,得到比较例1。
·比较例2
在实施例1中,除去(b1-1),将(b2-1)设为88质量份,除此以外,与实施例1同样地制备,得到比较例2。
·比较例3
在实施例3中,代替(b1-1)而使用甲基丙烯酸异冰片基酯,除此以外,与实施例3同样地制备,得到比较例3。
·比较例4
在比较例3中,代替(b2-1)而使用甲基丙烯酸正月桂基酯,除此以外,与比较例3同样地制备,得到比较例4。
·比较例5
在实施例3中,代替(b1-1)而使用丙烯酸苯氧基乙酯,除此以外,与实施例3同样地制备,得到比较例5。
对各实施例及比较例中制备得到的光固化性树脂组合物进行了以下的(1)~(4)的试验。将结果示于下述表1中。表1的实施例、比较例中使用的试验方法如下述所示。予以说明,如果至少以下的(1)~(4)全部合格,则判断为合适。
(1)固化度确认试验
关于固化度,利用FT-IR(Perkin Elmer公司制、Spectrum100)来测定光固化性树脂组合物的光照射前后的丙烯酰基或甲基丙烯酰基的减少率。减少率通过将光照射前的光固化性树脂组合物层的FT-IR测定图谱中的从基线起的1635cm-1的吸收峰(CH2=CH2-基的吸收峰)高度(P1)与光照射后的光固化性树脂组合物的固化物的FT-IR测定图谱中的从基线起的1635cm-1的吸收峰高度(P2)代入以下的数式(1)来求得。此时,光照射通过对涂布成50μm厚度的光固化性树脂组合物以累积光量20kJ/m2照射波长365nm的照射光来进行。将结果示于表1中。予以说明,固化度为75%以上时,设为合格,更优选为77%以上,特别优选为80%以上。
固化度(%)=((P1-P2)/P1)×100···(1)
(2)硬度的测定
将光固化性树脂组合物的厚度设定为1mm,照射累积光量45kJ/m2的紫外线,使其固化而制作片状的固化物。相对于试验片(重叠6片片状的固化物而设定为厚度6mm的状态的试验片)平行地保持A型硬度计(硬度计)的加压面,以10N的力按压,使加压面与试样密合。在测定时读取最大值,将最大值设为“硬度”。将结果示于表1中。详细内容依照JIS K6253(2012)。予以说明,硬度为3~95时,设为合格,更优选为5~90。
(3)拉伸强度测定
将光固化性树脂组合物的厚度设定为1mm,照射累积光量45kJ/m2的紫外线使其固化而制作片状的固化物。用3号哑铃冲裁而制作测试片。以测试片的长轴与卡盘的中心成为一条直线的方式将测试片的两端固定于卡盘。以拉伸速度500mm/min拉伸测试片,测定最大载荷。将该最大载荷时的强度设为“拉伸强度(MPa)”。将结果示于表1中。详细内容依照JISK 6251(2010)。予以说明,从在本发明中为高强度这样的观点出发,拉伸强度为1.2MPa以上时设为合格,更优选为1.7MPa以上。
(4)固化物的伸长率的测定
将光固化性树脂组合物的厚度设定为1mm,照射累积光量45kJ/m2的紫外线使其固化而制作片状的固化物。用3号哑铃冲裁而制作测试片,将20mm间隔的标线记入测试片。
按照与拉伸强度的测定相同的要领固定于卡盘,以拉伸速度500mm/min拉伸至试验片被切断。在测定时测试片伸长而使标线的间隔变宽广,因此在测试片被切断之前利用游标卡尺测量标线的间隔。将以初始的标线间隔作为基准而伸长的比例设为“伸长率(%)”。基于下述的基准进行评价,将结果示于表1中。予以说明,从高拉伸性的观点出发,伸长率为310%以上时设为合格,更优选为350%以上。
【表1】
Figure BDA0003104167140000291
根据表1的实施例1~7可知:本发明可提供能维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高的光固化性树脂组合物。
另外,表1的比较例1是不含本发明的(B)成分的(b2-1)的光固化性树脂组合物,在不为高拉伸的固化物这一点上为较差的结果。另外,比较例2是不含本发明的(B)成分的(b1-1)的光固化性树脂组合物,在不为高拉伸·高强度的固化物这一点上为较差的结果。另外,比较例3是使用了不是本发明的(B)成分的(b1)成分的、具有脂环式烃基的甲基丙烯酸酯单体的光固化性树脂组合物,为固化度差的结果。比较例4为使用不为本发明的(B)成分的(b1)成分的、具有脂环式烃基的甲基丙烯酸酯单体并且使用不为(b2)成分的具有直链状或支链状烷基的甲基丙烯酸酯单体的光固化性树脂组合物,为固化度差的结果。另外,比较例5为使用了不为本发明的(B)成分的(b1)成分的、具有芳香族环的丙烯酸酯单体的光固化性树脂组合物,与本发明的(A)成分不相容而导致分离,不能进行试验。
进而,进行了(5)对PEN的粘接力试验、(6)粘度测定。将结果示于表2中。
(5)对PEN的粘接力试验
在宽度25mm×长度100mm×厚度1.6mm的PEN制的测试片上涂布实施例1~7、比较例1~5的光固化性树脂组合物,之后,将前述同样的PEN制的测试片按照宽度25mm×长度10mm进行贴合并固定后,照射累积光量45kJ/m2的紫外线,将光固化性树脂组合物固化而制作试验片。将试验片的两末端固定,以拉伸速度10mm/min进行拉伸,将所测定的该最大载荷时的强度设为对PEN的粘接力(MPa)。将结果示于表2中。予以说明,本发明中,从与框架中使用的PEN的粘接力优异这样的观点出发,粘接力为0.8MPa以上时,设为合格,更优选为1.0MPa以上。予以说明,表2的比较例3、4的结果为发生未固化,意味着由于未进行固化而不能进行试验。比较例5由于不相容而不能进行试验。予以说明,前述PEN使用使构件透光的PEN。
(6)粘度测定
利用Thermo Fisher Scientific株式会社制的流变仪HAAKE MARS3,基于下述的测定条件,测定各光固化性树脂组合物的粘度(Pa·s)。本发明中,从丝网印刷性、与高分子电解质膜的密合性优异的观点出发,粘度为50Pa·s以下时设为合格,进一步优选为20Pa·s以下,特别优选为10Pa·s以下。予以说明,比较例5由于不相容而不能进行试验。
测定条件
剪切速度10(1/s)
温度25℃。
【表2】
Figure BDA0003104167140000311
根据表2的实施例1~7,可知:就本发明而言,与框架中使用的PEN的粘接力优异,且为低粘度。另外,在比较1的不含有本发明的(B)成分的(b2-1)的光固化性树脂组合物中,不存在与PEN的粘接力的问题,但是在比较例2的不含有(b1-1)的光固化性树脂组合物中为与PEN的粘接力差的结果。另外,比较例3为使用了不为本发明的(B)成分的(b1)成分的、具有脂环式烃基的甲基丙烯酸酯单体的光固化性树脂组合物,并且为未固化。比较例4为使用不是本发明的(B)成分的(b1)成分的、具有脂环式烃基的甲基丙烯酸酯单体并且使用不是(b2)成分的具有直链状或支链状烷基的甲基丙烯酸酯单体的光固化性树脂组合物,结果为发生未固化。另外,比较例5为使用不是本发明的(B)成分的(b1)成分的、具有芳香族环的丙烯酸酯单体的光固化性树脂组合物,与本发明的(A)成分不相容而导致分离,不能进行试验。
进而,进行了(7)透湿度(水蒸气阻隔性)、(8)氢气阻隔性的试验。
(7)透湿度(水蒸气阻隔性)
在200mm×200mm×1.0mm的框中流入实施例2的光固化性树脂组合物。其后,利用紫外线照射机以成为累积光量45kJ/m2的方式照射紫外线20秒,制作厚度1.0mm的片状的固化物。将氯化钙(无水)5g放入具有直径30mm的开口部的铝制杯中,以覆盖前述固化物的方式设置于杯中。测定“初始的总重量”(g)后,在保持为气氛温度40℃且相对湿度95%的恒温恒湿槽中放置24小时,测定“放置后的总重量”(g),计算透湿度(g/m2·24h),基于下述评价基准进行评价。将结果示于表3。详细的试验方法依据JIS Z 0208。予以说明,用作燃料电池用固化性密封剂时,透湿度优选小于10g/m2·24h。
[评价基准]
合格:透湿度小于10g/m2·24h,
不合格:透湿度为10g/m2·24h以上。
(8)氢气阻隔性试验
使用实施例2的光固化性树脂组合物,利用紫外线照射机以成为累积光量45kJ/m2的方式照射紫外线20秒,制作厚度1.0mm的片状的固化物。接着,使用所得的片状的固化物,依照JIS K7126-1:2006(塑料-膜和片材-气体透过度试验方法-第1部:压差法)测定了氢气阻隔性。予以说明,试验的种类为压力传感器法,以条件为23℃、高压侧的试验气体(氢气)为100kPa下进行测定,基于下述评价基准进行评价。将结果示于表3。予以说明,用作燃料电池用光固化性密封剂时,氢气阻隔性优选为小于1×10-15mol·m/m2·s·Pa。
[评价基准]
合格:小于1×10-15mol·m/m2·s·Pa,
不合格:1×10-15mol·m/m2·s·Pa以上。
【表3】
(7)水蒸气阻隔性试验 (8)氢气阻隔性试验
实施例2 合格 合格
根据表3的实施例2,可知:本发明的透湿度低、氢气阻隔性优异,具有良好的密封性。
工业实用性
本发明是鉴于上述的状况而完成的发明,由于是能维持高拉伸·高强度的固化物特性并且光照射后的固化度高的光固化性树脂组合物,因此能够使用于各种密封用途中。尤其作为燃料电池用固化性密封剂有效,因此在产业上有用。
本申请基于在2020年6月17日提出申请的日本专利申请第2020-104162号,其公开的全部内容通过参照而援引于此。

Claims (14)

1.一种光固化性树脂组合物,其特征在于,其含有下述的(A)~(C)成分,
(A)成分:包含1个以上(甲基)丙烯酰基和-[CH2C(CH3)2]-单元的聚异丁烯树脂;
(B)成分:作为(b1)成分的具有碳原子数5~25的脂环式烃基的丙烯酸酯单体及作为(b2)成分的具有碳原子数11~30的直链状或支链状烷基的丙烯酸酯单体;
(C)成分:光自由基聚合引发剂。
2.根据权利要求1所述的光固化性树脂组合物,其中,所述(A)成分为下述通式(1)所示的聚异丁烯树脂,
【化学式1】
Figure FDA0003104167130000011
通式(1)中,R1表示1价或多价的芳香族烃基、或者1价或多价的脂肪族烃基,PIB表示包含所述-[CH2C(CH3)2]-单元的聚异丁烯骨架,R4表示碳原子数2~6的2价烃基,R2及R3分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的1价烃基,R5表示氢原子或甲基,n为1~6的整数。
3.根据权利要求1或2所述的光固化性树脂组合物,其中,相对于所述(A)成分100质量份,包含20~95质量份的所述(b1)成分和3~70质量份的所述(b2)成分。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的光固化性树脂组合物,其中,所述(b1)成分为选自由丙烯酸环己酯、丙烯酸三甲基环己酯、丙烯酸4-叔丁基环己酯、丙烯酸二环戊烷基酯、丙烯酸二环戊烯基酯、二环戊烯基氧基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片基酯及丙烯酸金刚烷基酯组成的组中的1种以上,
所述(b2)成分为选自由丙烯酸异硬脂基酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸月桂基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯及丙烯酸辛基壬基酯组成的组中的1种以上。
5.一种燃料电池用固化性密封剂,其包含权利要求1~4中任一项所述的光固化性树脂组合物。
6.根据权利要求5所述的燃料电池用固化性密封剂,其中,所述燃料电池用固化性密封剂为选自由作为燃料电池的构件的隔膜、框架、高分子电解质膜、燃料极、空气极及电解质膜电极接合体组成的组中的1种以上构件的周边用燃料电池用固化性密封剂。
7.根据权利要求6所述的燃料电池用固化性密封剂,其中,所述燃料电池用固化性密封剂为燃料电池中相邻的隔膜彼此之间的密封剂、或者燃料电池的框架与高分子电解质膜或电解质膜电极接合体之间的密封剂。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的燃料电池用固化性密封剂,其中,所述燃料电池用固化性密封剂为固体高分子型燃料电池用固化性密封剂。
9.一种固化物,其是通过对权利要求1~4中任一项所述的光固化性树脂组合物或权利要求5~8中任一项所述的燃料电池用固化性密封剂进行光照射而得到的。
10.一种燃料电池,其中,燃料电池中相邻的隔膜彼此之间的密封部、或者燃料电池的框架与高分子电解质膜或电解质膜电极接合体之间的密封部包含权利要求9所述的固化物。
11.根据权利要求10所述的燃料电池,其中,所述燃料电池为固体高分子型燃料电池。
12.一种密封方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,
所述凸缘的至少1个为能透过活性能量射线的凸缘,
所述方法包括:
在一个凸缘的表面涂布权利要求1~4中任一项所述的光固化性树脂组合物的工序;
将涂布有所述光固化性树脂组合物的凸缘和另一个凸缘经由所述光固化性树脂组合物进行贴合的工序;和
通过能透过所述活性能量射线的凸缘而对所述光固化性树脂组合物照射活性能量射线,使所述光固化性树脂组合物固化,对所述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
13.一种密封方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,
所述方法包括:
在一个凸缘的表面涂布权利要求1~4中任一项所述的光固化性树脂组合物的工序;
对所述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使所述光固化性树脂组合物固化,在所述一个凸缘上形成由所述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;和
将另一个凸缘配置于所述垫片上,将所述一个凸缘和所述另一个凸缘夹着所述垫片进行压接,对所述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
14.一种密封方法,其是对2个凸缘之间的至少一部分进行密封的方法,
所述方法包括:
在一个凸缘上配置垫片形成用模具的工序;
向所述垫片形成用模具与所述一个凸缘之间的空隙的至少一部分注入权利要求1~4中任一项所述的光固化性树脂组合物的工序;
对所述光固化性树脂组合物照射活性能量射线而使所述光固化性树脂组合物固化,在所述一个凸缘上形成由所述光固化性树脂组合物的固化物构成的垫片的工序;
从所述一个凸缘卸下所述模具的工序;和
将另一个凸缘配置于所述垫片上,将所述一个凸缘和所述另一个凸缘夹着所述垫片进行压接,对所述2个凸缘之间的至少一部分进行密封的工序。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023002973A1 (zh) * 2021-07-21 2023-01-26

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103492504A (zh) * 2011-04-27 2014-01-01 汉高公司 具有低温密封能力的可固化的弹性体组合物
CN110546179A (zh) * 2017-04-14 2019-12-06 三键有限公司 光固化性树脂组合物、使用该光固化性树脂组合物的燃料电池和密封方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0353471B1 (en) 1988-08-05 1994-01-05 Edison Polymer Innovation Corporation ( Epic) UV curable polymer formulation
JP4243827B2 (ja) 2002-08-15 2009-03-25 信越化学工業株式会社 硬化性フルオロポリエーテル系ゴム組成物及びゴム製品
JP2004111146A (ja) 2002-09-17 2004-04-08 Mitsui Chemicals Inc 燃料電池シール部品用重合体組成物、燃料電池シール部品、燃料電池シール部品の製造方法、および燃料電池
JP4618230B2 (ja) 2002-12-05 2011-01-26 ダイキン工業株式会社 含フッ素ポリマー組成物及び硬化体
JP4573023B2 (ja) * 2004-07-23 2010-11-04 信越化学工業株式会社 燃料電池電解質膜用硬化性樹脂組成物並びに電解質膜、その製造方法及び電解質膜・電極接合体、その製造方法
WO2009047908A1 (ja) 2007-10-12 2009-04-16 Panasonic Corporation 高分子電解質型燃料電池用の電極-膜-枠接合体およびその製造方法、並びに高分子電解質型燃料電池
JP2009096413A (ja) 2007-10-19 2009-05-07 Mazda Motor Corp 車両用懸架装置
JP2013148785A (ja) * 2012-01-20 2013-08-01 Kaneka Corp 画像表示装置およびその製造方法
JP6190607B2 (ja) 2012-03-30 2017-08-30 住友理工株式会社 燃料電池シール体
JP6010322B2 (ja) 2012-04-09 2016-10-19 株式会社カネカ 硬化性組成物およびその用途
JP2020104162A (ja) 2018-12-28 2020-07-09 株式会社キーエンス レーザ加工装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103492504A (zh) * 2011-04-27 2014-01-01 汉高公司 具有低温密封能力的可固化的弹性体组合物
CN110546179A (zh) * 2017-04-14 2019-12-06 三键有限公司 光固化性树脂组合物、使用该光固化性树脂组合物的燃料电池和密封方法

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