JP2009231272A - 燃料電池セパレータシール用材料及び燃料電池セパレータ - Google Patents

Abstract

【解決手段】基材の表面にプライマー層、更にその外側に弾性シールを有する燃料電池セパレータのシール用材料であって、プライマー層が、Ｓｉ−Ｈ官能基を有するプライマー組成物を硬化させたものからなり、かつ弾性シールが、アルケニル基及びＳｉ−Ｈ官能基を含有する液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させたものであって、単位質量当たりのプライマー組成物及び液状付加硬化型シリコーンゴム組成物にそれぞれ含有するアルケニル基とＳｉ−Ｈ官能基合計量のモル比が、５．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜５０．０の範囲であることを特徴とする燃料電池セパレータシール用材料。
【効果】本発明によれば、基材と弾性シールとの接着が良好であり、かつ酸性溶液中においても長期間シール性、接着性を保持できる燃料電池セパレータシール用材料を提供することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、小型の燃料電池として使用できる固体高分子型燃料電池のセパレータシール用材料に係わり、特に長期の使用が可能で成形性にも優れた固体高分子型燃料電池セパレータシール用材料、並びにこのシール用材料により形成された燃料電池セパレータに関する。

燃料電池は、資源の枯渇に留意する必要がある化石燃料を使用する必要が殆どない上に、発電において騒音を殆ど発生せず、エネルギーの回収率も他のエネルギー発電機関と比べて高くできる等の優れた性質を持つために、ビルや工場の比較的小型の発電プラントとして開発が進められ、一部実用化している。中でも固体高分子型燃料電池は、他タイプの燃料電池と比べて低温で作動するので、電池を構成する部品について材料面での腐食の心配が少ないばかりか、低温作動の割に比較的大電流を放電可能といった特徴をもち、家庭のコージェネレーション用としてだけでなく、車載用の内燃機関の代替電源としても注目を集めている。この固体高分子型燃料電池を構成する部品の中で、セパレータは、一般的に平板の両面又は片面に複数の並行する溝を形成してなるもので、燃料電池セル内のガス拡散電極で発電した電気を外部へ伝達すると共に、発電の過程で前記溝中に生成した水を排水し、当該溝を燃料電池セルへ流入する反応ガスの流通路として確保するという役割を担っている。このような電池用のセパレータとしては、より小型化が要求され、また多数のセパレータを重ね合わせて使用することから耐久性が優れ、長期間使用できるセパレータ用シール材が要求されている。

このようなセパレータ用シール材料としては各種樹脂からなるパッキング材が検討されているが、成形性、耐熱性、弾性に優れたシリコーンゴム製のシール材が主に使用されている。特開平１１−１２９３９６号公報（特許文献１）、特開平１１−３０９７４７号公報（特許文献２）では、シリコーンゴムとしてはより成形性に優れた付加硬化型のシリコーンゴム組成物による硬化ゴムが用いられているが、長期間の弾性を維持するという点では不十分であった。

特に燃料電池セパレータ用パッキング材として必要な耐酸性及び酸性水溶液中でのシール性を両立させるのは、困難であった。それを解決する方法としてシリコーンレジンを使用することが、特開２００２−３０９０９２号公報（特許文献３）で開示されている。ところが、固体高分子型燃料電池セパレータのシール材料としては、これら耐酸性や低圧縮永久歪に加えて、セパレータ基材との接着性が重要な性質となる。特開２００４−１４１５０号公報（特許文献４）には、カーボンセパレータ用ガスケット材料として、ＬＬＣ中の圧縮永久歪が小さいシリコーンゴムが例示されているが、シリコーンゴムの接着性については全く述べられていない。特開２００７−１４６１４７号公報（特許文献５）には、燃料電池セパレータに好適なプライマーが紹介されているが、ゴム材については付加硬化型とあるのみで、詳細については何ら記されていない。同じく、特開２００４−１０３２９０号公報（特許文献６）に、カーボンセパレータシールのシール材の接着に好適なプライマーが紹介されているが、ゴム材料については、付加硬化型液状シリコーンが好ましいとあるのみで、詳細については何ら記されていない。

特開平１１−１２９３９６号公報 特開平１１−３０９７４７号公報 特開２００２−３０９０９２号公報 特開２００４−１４１５０号公報 特開２００７−１４６１４７号公報 特開２００４−１０３２９０号公報

従って、本発明は、固体高分子型燃料電池用としてシール性に優れたセパレータを提供すること、詳しくは、少なくとも片面が、セパレータ基材、プライマー層、弾性シール層の３層構造からなるセパレータにおいて、基材と弾性層との接着性が優れ、特に酸性溶液中においても長期間シール性を保持できる燃料電池セパレータシール用材料及び燃料電池セパレータを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の問題を達成するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達したもので、本発明は、基材の少なくとも片面に弾性シールを有する燃料電池セパレータにおいて、基材の表面にプライマー層、更にその外側に弾性シールを有する３層構造からなり、プライマー層が、Ｓｉ−Ｈ官能基（珪素原子に直接結合する水素原子）を有するプライマー組成物を硬化させたものからなり、弾性シールが、アルケニル基及びＳｉ−Ｈ官能基を含有する液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させたものであって、単位質量当たりのプライマー組成物及びシリコーンゴム組成物がそれぞれ含有するアルケニル基とＳｉ−Ｈ官能基の合計量のモル比を５．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜５０．０の範囲にある、燃料電池セパレータシール用シリコーンゴム組成物とプライマー組成物との組合せに関する。

即ち、本発明は下記燃料電池セパレータシール用材料及び燃料電池セパレータを提供する。
［Ｉ］基材の表面にプライマー層、更にその外側に弾性シールを有する燃料電池セパレータのシール用材料であって、プライマー層形成用材料が、Ｓｉ−Ｈ官能基を有するプライマー組成物からなり、かつ弾性シール形成用材料が、アルケニル基及びＳｉ−Ｈ官能基を含有する液状付加硬化型シリコーンゴム組成物であって、単位質量当たりのプライマー組成物及び液状付加硬化型シリコーンゴム組成物にそれぞれ含有するアルケニル基とＳｉ−Ｈ官能基合計量のモル比が、５．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜５０．０の範囲であることを特徴とする燃料電池セパレータシール用材料。
［ＩＩ］液状付加硬化型シリコーンゴム組成物が、
（Ａ）一分子中に少なくとも２個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有する液状オルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）一分子中に少なくとも３個のＳｉ−Ｈ官能基を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン ０．５〜２０質量部、
（Ｃ）比表面積が５０〜４００ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ ５〜３０質量部、
（Ｄ）付加反応触媒 触媒量
を必須成分とし、かつ（Ａ）成分中のアルケニル基と（Ｂ）成分中のＳｉ−Ｈ官能基とのモル比が、０．８≦Ｓｉ−Ｈ官能基／アルケニル基≦３．０の範囲である［Ｉ］記載の燃料電池セパレータシール用材料。
［ＩＩＩ］プライマー組成物が、
（Ｅ）一分子中にエポキシ基、Ｓｉ−Ｈ官能基及び芳香環をそれぞれ少なくとも１つ含む有機珪素化合物、
（Ｆ）シリコーンレジン、
（Ｇ）一分子中にアルケニル基を２個以上有する化合物
を必須成分とする［Ｉ］又は［ＩＩ］記載の燃料電池セパレータシール用材料。
［ＩＶ］プライマー組成物中のＳｉ−Ｈ官能基の量が、溶剤を除く有効成分（１０５℃×３時間後の不揮発分）中に０．１〜１０．０ｍｍｏｌ／ｇの範囲である［Ｉ］〜［ＩＩＩ］のいずれかに記載の燃料電池セパレータシール用シリコーンゴム組成物とプライマー組成物との組合せ。
［Ｖ］基材の表面にプライマー層、更にその外側に弾性シールを有する燃料電池セパレータであって、プライマー層が、［ＩＩＩ］記載のプライマー組成物の硬化物であり、弾性シールが［ＩＩ］記載のシリコーンゴム組成物の硬化物であることを特徴とする燃料電池セパレータ。

本発明によれば、基材と弾性シールとの接着が良好であり、かつ酸性溶液中においても長期間シール性、接着性を保持できる燃料電池セパレータシール用材料を提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池を構成する発電セルの要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。 前記燃料電池の燃料ガス入口連通孔を通る一部断面説明図である。 前記燃料電池の酸化剤ガス入口連通孔を通る一部断面説明図である。 前記発電セルを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。 前記発電セルを構成する第２金属セパレータの一方の面の正面説明図である。 前記発電セルを構成する第２金属セパレータの他方の面の正面説明図である。

ここで、液状付加硬化型シリコーンゴム組成物は、上記のプライマー組成物を含めたＳｉ−Ｈ官能基量とアルケニル基量との比を満たすものであればいかなるものでもよいが、特に以下の組成を満たすものが好ましい。
（Ａ）一分子中に少なくとも２個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）一分子中に少なくとも３個の珪素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ官能基）を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン ０．５〜２０質量部、
（Ｃ）比表面積が５０〜４００ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ ５〜３０質量部、
（Ｄ）付加反応触媒 触媒量。

この組成物における（Ａ）成分の一分子中に珪素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式（Ｉ）で示されるものを用いることができる。
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 …（Ｉ）
（式中、Ｒ¹は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の置換又は非置換一価炭化水素基であり、ａは１．５〜２．８、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９５〜２．０５の範囲の正数である。）

ここで、上記Ｒ¹で示される非置換又は置換一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられるが、全Ｒ¹の９０％以上がメチル基であることが好ましい。

また、Ｒ¹のうち少なくとも２個はアルケニル基（炭素数２〜８のものが好ましく、更に好ましくは２〜６であり、特に好ましくはビニル基である。）であることが必要であるが、オルガノポリシロキサン中のアルケニル基の含有量は、５．０×１０^-6ｍｏｌ／ｇ〜５．０×１０^-3ｍｏｌ／ｇ、特に１．０×１０^-5ｍｏｌ／ｇ〜１．０×１０^-3ｍｏｌ／ｇであることが好ましい。アルケニル基の量が５．０×１０^-6ｍｏｌ／ｇより少ないとゴム硬度が低く、十分なシール性が得られなくなるおそれがあり、５．０×１０^-3ｍｏｌ／ｇより多いと架橋密度が高くなりすぎて、脆いゴムとなってしまうおそれがある。

なお、アルケニル基は、分子鎖末端の珪素原子に結合していても、分子鎖途中の珪素原子に結合していても、両者に結合していてもよいが、少なくとも分子鎖両末端の珪素原子に結合しているアルケニル基を有するものであることが好ましい。

また、このオルガノポリシロキサンの構造は、基本的には直鎖状構造を有することが好ましいが、分岐状の構造、環状構造又は三次元網状構造などであってもよい。分子量については特に限定はなく、室温（２５℃）において粘度の低い液状のものから、粘度の高い生ゴム状のものまで使用できるが、好ましくはオルガノポリシロキサンの重量平均重合度が１００〜２，０００、特に１５０〜１，５００であるものが好ましい。重量平均重合度が１００未満では、シリコーンゴム硬化物が弾性に劣るため十分なシール性が得られない場合があり、２，０００を超えると、シリコーンゴム組成物が高粘度となり成形が困難となる場合がある。このオルガノポリシロキサンが三次元網状構造のものである場合には、該オルガノポリシロキサンは、同様の理由により、重量平均分子量が１０万以下（通常、３，０００〜１００，０００）、特には５，０００〜５０，０００程度であることが好ましい。なお、上記の重量平均重合度又は重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）分析による分子量分布（重合度分布）測定におけるポリスチレン換算値として求めることができる。

次いで、（Ｂ）成分の一分子中に珪素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を少なくとも３個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子中のＳｉ−Ｈ基が、前記（Ａ）成分中の珪素原子に結合したアルケニル基とヒドロシリル付加反応により架橋し、組成物を硬化させるための架橋剤として作用するものである。

この（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（ＩＩ）
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 …（ＩＩ）
（式中、Ｒ²は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の置換又は非置換一価炭化水素基である。また、ｂは０．７〜２．１、ｃは０．００１〜１．０、かつｂ＋ｃ＝０．８〜３．０を満足する正数である。）
で示され、一分子中に少なくとも３個（通常、３〜３００個）、好ましくは３〜１００個、より好ましくは３〜５０個の珪素原子に結合した水素原子を有するものが好適に用いられる。

ここで、Ｒ²の置換又は非置換一価炭化水素基としては、前述のＲ¹で例示したものと同様のものを挙げることができるが、アルケニル基等の脂肪族不飽和結合を有しないものが好ましい。また、ｂは好ましくは０．８〜２．０、ｃは好ましくは０．０１〜１．０、ｂ＋ｃは好ましくは１．０〜２．５である。

また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよく、一分子中の珪素原子の数又は重合度が２〜３００（個）、特に４〜１５０個程度の室温（２５℃）で液状（通常、２５℃で１，０００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは０．１〜５００ｍＰａ・ｓ程度）のものが好適に用いられる。
なお、珪素原子に結合する水素原子は分子鎖末端、分子鎖の途中のいずれに位置していてもよく、両方に位置するものであってもよい。

上記（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体などが挙げられる。

この（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．５〜２０質量部、好ましくは０．６〜１５質量部であるが、特に、（Ａ）成分中のアルケニル基量と（Ｂ）成分中の珪素原子と結合する水素原子Ｓｉ−Ｈ基の総量とのモル比が、珪素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ官能基）／アルケニル基＝０．８〜３．０、特に１．０〜１．５になるように配合することが好ましい。この比が０．８より小さい場合や３．０より大きい場合、得られるゴム硬化物の圧縮永久歪が大きくなって、シール性が不十分となってしまうおそれがある。

（Ｃ）成分のヒュームドシリカは、シリコーンゴムに十分な強度を与えるために必須なものである。ヒュームドシリカのＢＥＴ法による比表面積は、５０〜４００ｍ²／ｇ、好ましくは１００〜３５０ｍ²／ｇで、５０ｍ²／ｇより小さいと耐酸性が悪くなってしまい、また４００ｍ²／ｇより大きいと圧縮永久歪が大きくなってしまう。これらヒュームドシリカはそのまま用いても構わないが、表面疎水化処理剤で予め処理したものを使用したり、あるいはシリコーンオイルとの混練時に表面処理剤を添加して処理することにより使用することが好ましい。これら表面処理剤は、アルキルアルコキシシラン、アルキルクロロシラン、アルキルシラザン、シランカップリング剤、チタネート系処理剤、脂肪酸エステルなど公知のいかなるものを１種で用いてもよく、また２種以上を同時又は異なるタイミングでも用いても構わない。

また、これらヒュームドシリカの配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対し、５〜３０質量部、望ましくは１０〜３０質量部、特に１２〜２８質量部であることが好ましい。配合量が５質量部より少ないと十分なゴム強度が得られず、また３０質量部を超えると、圧縮永久歪が大きくなり、シール性が悪くなってしまう。

（Ｄ）成分の付加反応触媒は、（Ａ）のオルガノポリシロキサンのアルケニル基と（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの珪素原子に結合した水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）とを付加反応させるための触媒である。上記付加反応触媒としては、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコ−ルとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属系触媒が挙げられるが、特に白金系触媒が好ましい。

触媒の添加量は、付加反応を促進できればよく、触媒量であり、通常、（Ａ）成分に対して白金族金属量として、０．５〜１，０００ｐｐｍ、特に１〜５００ｐｐｍ程度が好ましい。０．５ｐｐｍ未満では付加反応が十分促進されず、硬化が不十分となる場合があり、１，０００ｐｐｍを超えると、反応性に対する効果が変わらなくなる場合があり、不経済となるおそれがある。

本発明の組成物には、その他の成分として、必要に応じて沈降シリカ、シリコーンレジンなどの補強剤、石英粉、珪藻土、炭酸カルシウムのような充填剤や、窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤、ジメチルシリコーンオイル等の内部離型剤、接着性付与剤、チクソ性付与剤等を配合することも可能である。

本発明のセパレータ用のシール材としては、上記成分を含有する付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物からなるものが好ましく、該シリコーンゴム組成物を公知の方法で硬化して、固体高分子型燃料電池セパレータのシーリングに使用する。

プライマー組成物は、Ｓｉ−Ｈ官能基（珪素原子に直接結合する水素原子）を有する化合物（特には、有機珪素化合物）の１種又は２種以上を含有し、かつ上記の付加硬化型シリコーンゴム組成物を含めたＳｉ−Ｈ官能基量とアルケニル基量との比を満たすものであればいかなるものでもよいが、特にＳｉ−Ｈ官能基の量が、溶剤を除く有効成分中に０．１〜１０．０ｍｍｏｌ／ｇの範囲であるものが好ましく、０．５〜５．０ｍｍｏｌ／ｇの範囲のものがより好ましい。Ｓｉ−Ｈ官能基量が、０．１ｍｍｏｌ／ｇ未満では、セパレータ基材やシール材との接着が不十分になってしまうことがあり、１０．０ｍｍｏｌを超えると、反応性が高くなりすぎて取り扱いが困難になってしまう場合がある。ここで、プライマーの溶剤を除く有効成分は、１０５℃×３時間の不揮発成分として決定される。より詳しくは、市販のアルミシャーレにプライマー組成物を１．５〜２．０ｇ計量し、これを１０５℃のオーブン内で３時間静置し、前後の質量変化より測定される。

このようなＳｉ−Ｈ官能基を含有する化合物（特には、有機珪素化合物）としては、前記した燃料電池セパレータシール用シリコーンゴム組成物において架橋剤として使用する（Ｂ）成分の平均組成式（ＩＩ）で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン及びその例示化合物と同じものが挙げられる他、下記式（ＩＩＩ）のようなものが例示される。

ここで、Ｒ¹¹は、炭素数１〜６のアルキル基、Ｒ¹²は、水素原子又は炭素数１〜６のアルキル基である。ｍ＋ｎは４以上、好ましくは４〜１００、ｎは１以上の整数である。

あるいは下記のような化合物（例えば、分子中に少なくとも１個、好ましくは１〜５０個、より好ましくは２〜２０個程度のＳｉ−Ｈ基（即ち、珪素原子に結合した水素原子）を有し、かつ、エポキシ基、トリアルコキシシリル基、フェニル骨格（即ち、２〜４価のフェニレン基）等の芳香族環から選ばれる１種又は２種以上を含有する有機珪素化合物、特には珪素原子数１〜２００個、好ましくは１〜１００個、より好ましくは１〜５０個程度のオルガノシラン、直鎖状又は環状構造のオルガノポリシロキサン等）が例示される。

このようなプライマー組成物としては、特に以下の成分を含有するものが好適である。
（Ｅ）一分子中にエポキシ基、Ｓｉ−Ｈ基及び芳香環をそれぞれ少なくとも１つ含む有機珪素化合物、
（Ｆ）シリコーンレジン、
（Ｇ）一分子中にアルケニル基を２個以上有する化合物。

この（Ｅ）成分としては、分子中に少なくとも１個のＳｉ−Ｈ基（即ち、珪素原子に結合した水素原子）を含有するものであり、一分子中に少なくとも１個、好ましくは１〜５０個、特には２〜２０個程度のＳｉ−Ｈ基を有する、珪素原子数１〜２００、好ましくは１〜１００、より好ましくは１〜５０のオルガノシランや直鎖状又は環状構造等のオルガノポリシロキサン等の有機珪素化合物であるものが好適に使用できる。

（Ｅ）成分として、分子中にフェニル骨格（即ち、２〜４価のフェニレン基）又はフェニル基を少なくとも１個有し、かつ分子中に少なくとも１個、通常１〜１０個、特には２〜６個程度のＳｉ−Ｈ基を含有する有機珪素化合物を好適に使用することができる。

本発明で使用される（Ｅ）成分として、具体的には下記のものが例示される。

から選ばれる基であり、Ｒ_w、Ｒ_xは置換又は非置換の一価炭化水素基である。ｑ＝１〜５０、ｈ＝０〜１００、好ましくはｑ＝１〜２０、ｈ＝１〜５０である。）で示される基、Ｒ’’は

（Ｒ_w、Ｒ_xは上記と同様であり、ｙ＝０〜１００である。）から選ばれる基であり、Ｙ’は

（Ｒ_W、Ｒ_X、ｑ、ｈは上記と同様である。）である。ｚ＝１〜１０である。〕

上記Ｒ_W、Ｒ_Xの置換又は非置換の一価炭化水素基としては、炭素数１〜１２、特に１〜８のものが好ましく、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基等、Ｒ¹で例示したものと同様のものが挙げられるほか、置換一価炭化水素基としてこれら非置換一価炭化水素基の水素原子の１個又は複数個をアルコキシ基、アクリル基、メタクリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基、アルキルアミノ基等で置換したものが挙げられる。

なお、上記接着性付与成分（Ｅ）は上記成分を単独で用いても２種以上併用してもよい。あるいは、上記成分の反応物でもよい。
このような化合物としては、下記に示すものが挙げられる。

（Ｆ）成分のシリコーンレジン（即ち、三官能性シロキサン単位及び／又はＳｉＯ_4/2単位を分子中に含有する、三次元網状構造のオルガノポリシロキサン）はプライマー表面を皮膜化するものであり、末端がメチル基、Ｓｉ−Ｈ基、脂肪族不飽和基などを有するシリコーンレジンや、分子内にメチル基だけでなく、フェニル基が含まれるレジンを使用することができ、好ましくは（Ｅ）成分との親和性が高いフェニル基を有するシリコーンレジンがよい。ここで、フェニル基含有シリコーンレジンは、トリクロロシラン・ジフェニルジクロロシラン・ジクロロシランの混合物を加水分解したもの等を例示することができる。

シリコーンレジンとしては、特に下記平均組成式（ＩＶ）で示される、好ましくはフェニル基を含有するシリコーンレジンを使用することができる。
Ｒ_p（Ｃ₆Ｈ₅）_qＳｉＯ_(4-p-q)/2 …（ＩＶ）
（式中、Ｒは水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜６のアルキル基、又は、ビニル基、アリル基等の炭素数２〜４のアルケニル基であり、ｐ、ｑは０．８≦ｐ＋ｑ＜２、好ましくは１≦ｐ＋ｑ≦１．８、更に好ましくは１≦ｐ＋ｑ≦１．５であり、かつ０≦ｑ／（ｐ＋ｑ）≦０．９、好ましくは０．１≦ｑ／（ｐ＋ｑ）≦０．８０、更に好ましくは０．２５≦ｑ／（ｐ＋ｑ）≦０．７０を満たす数である。）

なお、シリコーンレジン中の三官能性シロキサン単位（ＲＳｉＯ_3/2単位又は（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位）及び／又はＳｉＯ_4/2単位の含有量は全シロキサン単位に対して２５〜１００モル％、特に３０〜７０モル％であることが望ましい。

シリコーンレジンの配合量は、（Ｅ）成分１０質量部に対して１〜１００質量部であることが好ましく、より好ましくは２〜３０質量部である。シリコーンレジンの配合量が少なすぎると有効な接着被膜が形成されない場合があり、多すぎると接着成分の濃度が下がり十分な接着性が得られない場合がある。

（Ｇ）成分の一分子中にアルケニル基を２個以上含有する化合物としては、例えば、

（ｎは４〜８の整数）
で示されるメチルビニルシロキサン環状オリゴマーや、

の両末端にビニル基、アリル基、（メタ）アクリロキシエチル基等のアルケニル基含有一価置換基を有する、分子中に珪素原子を有しない芳香族ビスエーテル化合物

（ｍは２〜４の整数）
の末端にビニル基、アリル基、（メタ）アクリロキシエチル基等の一価置換基を有する、分子中に珪素原子を有しない、２〜４価の芳香族カルボン酸エステルなどの、一分子中に通常２〜８個、好ましくは２〜４個のアルケニル基を有する、シロキサン化合物又は芳香族炭化水素系化合物等が挙げられ、シール材との接着に好適に働くものである。具体例としては、下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

（Ｇ）成分の含有量は、（Ｅ）成分１０質量部に対し０．０１〜５質量部、特に０．１〜１質量部である。

更にこれらプライマー組成物には、必要に応じて溶剤を配合することができる。溶剤は、組成物の作業条件などを考慮してその種類及び配合量を調整することができ、このような溶剤としては、上記組成物が溶けるものであれば何でもよいが、例えばキシレン、トルエン、ベンゼン、ヘプタン、ヘキサン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、塩化メチレン、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、リグロイン、シクロヘキサノン、ジエチルエーテル、ゴム揮発油、シリコーン系溶剤等の有機溶剤が挙げられ、プライマー塗布作業時の蒸発速度に応じ、１種又は２種以上を組合せて混合溶剤として用いてもよい。

溶剤の配合量としては、塗布作業・乾燥工程に支障がない範囲であればいかなる量でも構わないが、例えば、（Ｅ）成分１０質量部に対して１〜１，０００質量部、好ましくは１０〜５００質量部である。

本発明のプライマー組成物には、更にアルキルアルコキシシラン、アルキルシラザン、シランカップリング剤、チタネート化合物等の１種又は２種以上を配合することができる。

本発明のセパレータは、ガス流路等を形成したセパレータ基材上にプライマー層を形成し、更にその上に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させた弾性シール層を形成することにより得ることができる。

セパレータ基材としては、金属薄板、又は導電性粉末及びバインダーと共に一体成形された基材が好適に用いられる。この導電性粉末としては、例えばリン片状黒鉛等の天然黒鉛、人造黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等に代表される導電性カーボンブラック等を挙げることができるが、導電性粉末であれば特に限定されるものではない。また、バインダーの種類としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ゴム変性フェノール樹脂などが挙げられる。

プライマー層の形成方法としては、ディッピング、バーコーティング、転写コーティング、スクリーン印刷、スプレー塗布などいかなる方法でよい。また塗布後は、常温で放置することによりプライマー層を形成することもできるし、２５０℃以下の高温で膜形成を促進することもできる。プライマー層の厚さは０．１〜５０μｍ、特に１〜２０μｍとすることが好ましい。

シール層の形成方法としては、プライマー形成したセパレータ基材上に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物をコンプレッション、トランスファー、射出などによるインサート成形やスクリーン印刷などの成形方法が挙げられる。シール材の硬化温度は、室温から高温まで適宜選択し得るが、１００℃〜２２０℃で１０秒から２時間が経済的な面で好ましく、更に１２０℃〜２００℃で２０秒〜３０分がより好ましい成形条件である。このシールを成形後、接着を強固にするためや、シール材の圧縮永久歪を低下させるなどの目的で、オーブン内でポストキュアを実施してもよい。この場合、１００℃〜２２０℃で、３０分〜１００時間の条件が好ましく、更に１２０℃〜２００℃で１時間〜８時間の条件がより好ましい。シール層の厚さは５０〜５，０００μｍ、特に１００〜１，０００μｍとすることが好ましい。

なお、これらプライマー層、シール層を形成する組成物は、単位質量当たりのプライマー組成物及び液状シリコーンゴム組成物にそれぞれ含有するアルケニル基とＳｉ−Ｈ官能基合計量のモル比が、５．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜５０．０の範囲であることが必須である。好ましくは、８．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜４０．０、より好ましくは、１０．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜３０．０である。このモル比が５．０未満では、プライマーと基材あるいはシール材との接着が不十分になってしまう場合があり、５０．０を超えると、酸性溶液中での接着性が悪化してしまう場合がある。ここで、プライマー組成物中のアルケニル基量及びＳｉ−Ｈ官能基量は、有効成分中でカウントされるものとする。このプライマー組成物の有効成分は、１０５℃×３時間の不揮発成分として決定される。より詳しくは、市販のアルミシャーレにプライマー組成物を１．５〜２．０ｇ計量し、これを１０５℃のオーブン内で３時間静置し、前後の質量変化より測定される。アルケニル基量は、沃素の逆滴定によるハヌス法で、Ｓｉ−Ｈ官能基量は、アルカリの添加による水素ガス発生法により測定することができる。

以下、図面により本発明の固体高分子型燃料電池セパレータの一例を示すが、本発明はこれに制限されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池１０を構成する発電セル１２の要部分解斜視説明図であり、図２は、複数の発電セル１２を矢印Ａ方向に積層してスタック化された燃料電池１０の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
図２〜図４に示すように、燃料電池１０は、複数の発電セル１２を矢印Ａ方向に積層するとともに、積層方向両端にエンドプレート１４ａ、１４ｂが配置される。エンドプレート１４ａ、１４ｂは、図示しないタイロッドを介して固定されることにより、積層されている発電セル１２には、矢印Ａ方向に所定の締め付け荷重が付与される。

図１に示すように、発電セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１６が、第１及び第２金属セパレータ１８、２０に挟持されて構成される。第１及び第２金属セパレータ１８、２０は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成されており、厚さが、例えば、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている。
発電セル１２の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３２ｂ及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

発電セル１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３２ａ及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
電解質膜・電極構造体１６は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜３６と、前記固体高分子電解質膜３６を挟持するアノード側電極（第１の電極）３８及びカソード側電極（第２の電極）４０とを備える。アノード側電極３８は、カソード側電極４０よりも小さな表面積を有している。

アノード側電極３８及びカソード側電極４０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜３６の両面に接合されている。
第１金属セパレータ（第１のセパレータ）１８の電解質膜・電極構造体１６側の面１８ａには、例えば、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直上方向に延在する酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４２が設けられる（図１及び図５参照）。図６に示すように、第２金属セパレータ（第２のセパレータ）２０の電解質膜・電極構造体１６側の面２０ａには、後述するように、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に蛇行しながら鉛直上方向（矢印Ｃ方向）に延在する燃料ガス流路（反応ガス流路）４４が形成される。

図１及び図２に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ｂと第２金属セパレータ２０の面２０ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通する冷却媒体流路４６が形成される。この冷却媒体流路４６は、矢印Ｂ方向に直線状に延在する。
図１及び図５に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第１金属セパレータ１８の外周端部を周回して、第１シール部材（第１のシール部材）５０が一体化される。第１シール部材５０はセパレータ基材にゴム組成物を圧縮成型、注入成型、射出成型、トランスファー成型、ディッピング、コーティング又はスクリーン印刷により形成して硬化させることにより得られる。

第１シール部材５０は、第１金属セパレータ１８の面１８ａに一体化される第１平面部５２と、前記第１金属セパレータ１８の面１８ｂに一体化される第２平面部５４とを備える。第２平面部５４は、第１平面部５２よりも長尺に構成される。

図２及び図３に示すように、第１平面部５２は、電解質膜・電極構造体１６の外周端部から外部に離間した位置を周回する一方、第２平面部５４は、カソード側電極４０の所定の範囲にわたって重合する位置を周回する。図５に示すように、第１平面部５２は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが酸化剤ガス流路４２に連通して形成される一方、第２平面部５４は、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとが連通して形成される。

第２金属セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、この第２金属セパレータ２０の外周端部を周回して、第２シール部材（第２のシール部材）５６が一体化される。この第２シール部材５６は、第２金属セパレータ２０の外周端部に近接して面２０ａに設けられる外側シール５８ａを備え、この外側シール５８ａから内方に所定の距離だけ離間して内側シール５８ｂが設けられる。外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂは、第２シール部材５６のアノード側電極３８に対向する一方の面に設けられる。

外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂは、先端先細り形状（リップ形状）、台形状又は蒲鉾形状等、種々の形状が選択可能である。外側シール５８ａは、第１金属セパレータ１８に設けられている第１平面部５２に接触する一方、内側シール５８ｂは、電解質膜・電極構造体１６を構成する固体高分子電解質膜３６に直接接触する。
図６に示すように、外側シール５８ａは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ、燃料ガス出口連通孔３４ｂ、燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂを囲繞する。内側シール５８ｂは、燃料ガス流路４４を囲繞するとともに、前記内側シール５８ｂと外側シール５８ａとの間には、電解質膜・電極構造体１６の外周端部が配置される。

第２金属セパレータ２０の面２０ｂには、外側シール５８ａに対応する外側シール（冷却媒体シール）５８ｃと、内側シール５８ｂに対応する内側シール５８ｄとが設けられる（図７参照）。外側シール５８ｃ及び内側シール５８ｄは、上記の外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂと同様の形状を有している。

図６に示すように、外側シール５８ａは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス流路４２とを連通する入口流路機能部６０と、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂと前記酸化剤ガス流路４２とを連通する出口流路機能部６２とを備える。

入口流路機能部６０は、外側シール５８ａを矢印Ｃ方向に沿って断続的に切り欠くとともに、矢印Ｂ方向に延在する複数の受部６４により構成される。各受部６４間には、酸化剤ガス用の連通路が形成される。出口流路機能部６２は、同様に外側シール５８ａを部分的に切り欠くとともに、矢印Ｂ方向に延在する複数の受部６６を備える。受部６６は、第１平面部５２に接触して、各受部６６間には酸化剤ガス用の連通路が形成される。

入口流路機能部６０の受部６４と外側シール５８ｃのシール重合部６８とは、第２金属セパレータ２０の両面２０ａ、２０ｂで互いに重なり合っている。シール重合部６８とは、第２金属セパレータ２０を挟んで外側シール５８ａの受部６４に重なり合う外側シール５８ｃの一部分をいう。

出口流路機能部６２は、上記の入口流路機能部６０と同様に構成されており、第２金属セパレータ２０の両面２０ａ、２０ｂで互いに重なり合う各受部６４と外側シール５８ｃのシール重合部７０とは、積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定される（図６参照）。

図７に示すように、第２金属セパレータ２０の面２０ｂには、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体流路４６とを連通する入口流路機能部７２と、冷却媒体出口連通孔３２ｂと前記冷却媒体流路４６とを連通する出口流路機能部７４とが設けられる。入口流路機能部７２は、外側シール５８ｃ及び内側シール５８ｄを構成して矢印Ｃ方向に断続的に設けられるとともに、矢印Ｂ方向に延在する複数の受部７６を備える。出口流路機能部７４は、同様に、外側シール５８ｃ及び内側シール５８ｄを構成して矢印Ｃ方向に断続的に設けられるとともに、矢印Ｂ方向に延在する複数の受部７８を備える。

入口流路機能部７２は、面２０ａの外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂを構成するシール重合部８０ａ、８０ｂと、第２金属セパレータ２０を介装して重なり合っている。

同様に、出口流路機能部７４を構成する各受部７８は、図７に示すように、第２金属セパレータ２０の両面２０ａ、２０ｂで外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂのシール重合部８２ａ、８２ｂと重なり合っている。

図７に示すように、面２０ｂには、燃料ガス入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂの近傍に、入口流路機能部８４及び出口流路機能部８６が設けられる。入口流路機能部８４は、矢印Ｃ方向に配列される複数の受部８８を設ける一方、出口流路機能部８６は、同様に矢印Ｃ方向に配列される複数の受部９０を備える。

各受部８８は、第２金属セパレータ２０を挟んで外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂのシール重合部９２ａ、９２ｂと重なり合っている。各受部９０は、同様に第２金属セパレータ２０を挟んで外側シール５８ａ及び内側シール５８ｂのシール重合部９４ａ、９４ｂと重なり合っている。

入口流路機能部８４とシール重合部９２ａ、９２ｂ及び出口流路機能部８６とシール重合部９４ａ、９４ｂは、それぞれ積層方向の荷重に対して積層方向のシール変形量が略同一に設定され、具体的には、入口流路機能部７２と同様の構成を有している。入口流路機能部８４及び出口流路機能部８６の近傍には、内側シール５８ｄの外方に位置して、それぞれ複数の供給孔部９６及び排出孔部９８が形成される。供給孔部９６と排出孔部９８は、第２金属セパレータ２０の面２０ａで内側シール５８ｂの内方にかつ燃料ガス流路４４の入口側と出口側とに貫通形成される（図６参照）。

なお、本実施形態では、第２金属セパレータ２０の面２０ｂに、冷却媒体シールとして外側シール５８ｃが設けられているが、これに限定されるものではなく、第１金属セパレータ１８の面１８ｂに、前記冷却媒体シールを設けてもよい。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、下記例中の重量平均重合度又は重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）分析による分子量分布（重合度分布）測定におけるポリスチレン換算値である。

＜プライマー組成物（１）＞
下記成分（１）−１を１００質量部、成分（１）−２を３０質量部、成分（１）−３を５質量部、成分（１）−４を１００質量部を５００質量部のメチルエチルケトンに溶解して、プライマー組成物（１）を得た。このプライマー組成物の有効成分中のＳｉ−Ｈ官能基量は０．００３２ｍｏｌ／ｇ、アルケニル基量は０．００００９６ｍｏｌ／ｇであった。

成分（１）−４（シリコーンレジン）
［Ｃ₆Ｈ₅ＳｉＯ_3/2単位、ＣＨ₃ＳｉＯ_3/2単位、（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_2/2単位からなる共重合体（フェニル基とメチル基との合計に対するフェニル基量：４０モル％、ＯＨ基含有量：２．５質量％、全シロキサン単位に対するＣ₆Ｈ₅ＳｉＯ_3/2単位とＣＨ₃ＳｉＯ_3/2単位の合計の比率：４０モル％）、重量平均分子量３，６００］

＜プライマー組成物（２）＞
下記成分（２）−１を１００質量部、成分（２）−２を５０質量部、成分（２）−３を５質量部、成分（２）−４を２００質量部及びテトラブチルチタネート０．５質量部を１，０００質量部のトルエンに溶解して、プライマー組成物（２）を得た。
このプライマーの有効成分中のＳｉ−Ｈ官能基量は０．００２２ｍｏｌ／ｇ、アルケニル基量は０．０００１６ｍｏｌ／ｇであった。

成分（２）−４（シリコーンレジン）
［Ｃ₆Ｈ₅ＳｉＯ_3/2単位、ＣＨ₃ＳｉＯ_3/2単位、（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_2/2単位からなる共重合体（フェニル基とメチル基との合計に対するフェニル基量：５１モル％、ＯＨ基含有量：０．９質量％、全シロキサン単位に対するＣ₆Ｈ₅ＳｉＯ_3/2単位とＣＨ₃ＳｉＯ_3/2単位の合計の比率：４５モル％）、重量平均分子量８，１００］

＜プライマー組成物（３）＞
上記成分（１）−１を５０質量部、成分（１）−２を３０質量部、成分（１）−３を５０質量部、成分（１）−４を２００質量部を５００質量部のメチルエチルケトンに溶解して、プライマー組成物（３）を得た。
このプライマー組成物の有効成分中のＳｉ−Ｈ官能基量は０．００１８ｍｏｌ／ｇ、アルケニル基量は０．００００７０ｍｏｌ／ｇであった。

＜シリコーンゴム組成物（１）＞
両末端がジメチルビニルシロキシ基に封鎖された重量平均重合度が３００であるジメチルポリシロキサン８０質量部、比表面積が３００ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、アエロジル３００）２２質量部、ヘキサメチルジシラザン５質量部、ジビニルテトラメチルジシラザン０．２質量部、水２．０質量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し３時間撹拌を続け、冷却した。更に、これに両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された側鎖にビニル基を有する重量平均重合度が１５０であるジメチルポリシロキサン２０質量部（ビニル基含有量０．０００４１ｍｏｌ／ｇ）を混合後、３本ロールに１回通してシリコーンゴムベースを得た。このシリコーンゴムベース１２２質量部に、架橋剤として両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度３２、Ｓｉ−Ｈ量０．００６６ｍｏｌ／ｇ）を３．７質量部［Ｓｉ−Ｈ／アルケニル基＝１．８］、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール０．０５質量部を添加し、１５分撹拌を続け、更に白金触媒（Ｐｔ濃度１質量％）０．１質量部を混合し、シリコーンゴム組成物（１）を得た。

＜シリコーンゴム組成物（２）＞
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン（ビニル基含有量０．０００１１ｍｏｌ／ｇ、重量平均重合度５２０）７０質量部、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位及びＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位及び（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ単位からなる三次元網状構造の樹脂質共重合体［（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位＋ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位］／ＳｉＯ₂単位＝０．７９、（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ単位含有率１５質量％、ビニル基含有量＝０．０００２２ｍｏｌ／ｇ、重量平均分子量６，２００］１２質量部、比表面積が２００ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、アエロジル２００）２５質量部、ヘキサメチルジシラザン５質量部、水２．０質量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し、３時間撹拌を続け、冷却後、両末端がジメチルビニルシロキシ基に封鎖された平均重合度が２００であるジメチルポリシロキサン２０質量部を配合し、３本ロールに１回通してシリコーンゴムベースを得た。このシリコーンゴムベース１２７質量部に、架橋剤として側鎖のみにＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度２０、Ｓｉ−Ｈ量０．００４４ｍｏｌ／ｇ）を３．５質量部［Ｓｉ−Ｈ／アルケニル基＝１．２］、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール０．０５質量部を添加し、１５分撹拌を続け、更に白金触媒（Ｐｔ濃度１質量％）０．１質量部を混合し、シリコーンゴム組成物（２）を得た。

（接着試験結果−１）
２５ｍｍ×５０ｍｍ×０．１５ｍｍ（厚さ）の金属基材（ＳＵＳ３１６）及び樹脂基材（ＰＰＳ）を表面アセトンで洗浄、乾燥後、プライマー組成物（１）を刷毛で塗布した（有効成分の厚み５μｍ）。室温（２５℃）で３０分放置後、１６０℃のオーブンで１時間、焼付けを実施した。冷却後、この基材上の一部にシリコーンゴム組成物（１）を１５０℃×３分のプレス成形し、基材とゴムとが一体となった成形物を得た（ゴム層２５ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ））。この一体成形物を剥がしてみたところ、金属基材も樹脂基材も１００％ゴム凝集破壊となってしまった。この一体成形物を２００℃×２時間オーブン内でポストキュアを実施し、硫酸水溶液（ｐＨ＝２）に９５℃×１００時間浸漬した。取り出し後、水洗し、一体成形物を剥がしてみたところ、金属基材も樹脂基材も１００％ゴム凝集破壊となった。
この時、プライマー組成物（１）とシリコーンゴム組成物（１）のＳｉ−Ｈ官能基合計量は、０．００３４９ｍｏｌ／ｇ、アルケニル基の合計量は０．０００２４ｍｏｌ／ｇ、Ｓｉ−Ｈ／アルケニル基＝１４．１であった。

（接着試験結果−２）
２５ｍｍ×５０ｍｍ×０．１５ｍｍ（厚さ）の金属基材（ＳＵＳ３１６）及び樹脂基材（ＰＰＳ）を表面アセトンで洗浄、乾燥後、プライマー組成物（２）を刷毛で塗布した（有効成分の厚み５μｍ）。室温（２５℃）で３０分放置後、１６０℃のオーブンで１時間、焼付けを実施した。冷却後、この基材上の一部にシリコーンゴム組成物（２）を１５０℃×３分のプレス成形し、基材とゴムとが一体となった成形物を得た（２５ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍ（ゴム厚さ））。この一体成形物を剥がしてみたところ、金属基材も樹脂基材も１００％ゴム凝集破壊となってしまった。この一体成形物を２００℃×２時間オーブン内でポストキュアを実施し、硫酸水溶液（ｐＨ＝２）に９５℃×１００時間浸漬した。取り出し後、水洗し、一体成形物を剥がしてみたところ、金属基材も樹脂基材も１００％ゴム凝集破壊となった。
この時、プライマー組成物（２）とシリコーンゴム組成物（２）のＳｉ−Ｈ官能基合計量は、０．００２３２ｍｏｌ／ｇ、アルケニル基の合計量は０．０００２６ｍｏｌ／ｇ、Ｓｉ−Ｈ／アルケニル基＝８．８であった。

（接着試験結果−３）
２５ｍｍ×５０ｍｍ×０．１５ｍｍ（厚さ）の金属基材（ＳＵＳ３１６）及び樹脂基材（ＰＰＳ）を表面アセトンで洗浄、乾燥後、プライマー組成物（３）を刷毛で塗布した（有効成分の厚み５μｍ）。室温（２５℃）で３０分放置後、１６０℃のオーブンで１時間、焼付けを実施した。冷却後、この基材上の一部にシリコーンゴム組成物（１）を１５０℃×３分のプレス成形し、基材とゴムとが一体となった成形物を得た（２５ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍ（ゴム厚さ））。この一体成形物を剥がしてみたところ、金属基材とはゴム凝集破壊１００％、樹脂基材とはゴム凝集破壊２０〜３０％であった。この一体成形物を２００℃×２時間オーブン内でポストキュアを実施し、硫酸水溶液（ｐＨ＝２）に９５℃×１００時間浸漬した。取り出し後、水洗し、一体成形物を剥がしてみたところ、金属基材も樹脂基材も容易に全面剥離してしまった。
この時、プライマー組成物（３）とシリコーンゴム組成物（１）のＳｉ−Ｈ官能基合計量は、０．００２０２ｍｏｌ／ｇ、アルケニル基の合計量は０．０００８４ｍｏｌ／ｇ、Ｓｉ−Ｈ／アルケニル基＝２．４であった。

１０ 燃料電池
１２ 発電セル
１６ 電解質膜・電極構造体
１８、２０ 金属セパレータ
３０ａ 酸化剤ガス入口連通孔
３０ｂ 酸化剤ガス出口連通孔
３２ａ 冷却媒体入口連通孔
３２ｂ 冷却媒体出口連通孔
３４ａ 燃料ガス入口連通孔
３４ｂ 燃料ガス出口連通孔
３６ 固体高分子電解質膜
３８ アノード側電極
４０ カソード側電極
４２ 酸化剤ガス流路
４４ 燃料ガス流路
４６ 冷却媒体流路
５０、５６ シール部材
５２、５４ 平面部
５８ａ、５８ｃ 外側シール
５８ｂ、５８ｄ 内側シール
６０、７２、８４ 入口流路機能部
６２、７４、８６ 出口流路機能部
６４、６６、７６、７８、８８、９０ 受部
６８、７０、８０ａ、８０ｂ、８２ａ、８２ｂ、９２ａ、９２ｂ、９４ａ、９４ｂ シール重合部
９６ 供給孔部
９８ 排出孔部

Claims (5)

1. 基材の表面にプライマー層、更にその外側に弾性シールを有する燃料電池セパレータのシール用材料であって、プライマー層形成用材料が、Ｓｉ−Ｈ官能基を有するプライマー組成物からなり、かつ弾性シール形成用材料が、アルケニル基及びＳｉ−Ｈ官能基を含有する液状付加硬化型シリコーンゴム組成物であって、単位質量当たりのプライマー組成物及び液状付加硬化型シリコーンゴム組成物にそれぞれ含有するアルケニル基とＳｉ−Ｈ官能基合計量のモル比が、５．０＜（合計Ｓｉ−Ｈ官能基量）／（合計アルケニル基含有量）＜５０．０の範囲であることを特徴とする燃料電池セパレータシール用材料。
2. 液状付加硬化型シリコーンゴム組成物が、
   （Ａ）一分子中に少なくとも２個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有する液状オルガノポリシロキサン １００質量部、
   （Ｂ）一分子中に少なくとも３個のＳｉ−Ｈ官能基を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン ０．５〜２０質量部、
   （Ｃ）比表面積が５０〜４００ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ ５〜３０質量部、
   （Ｄ）付加反応触媒 触媒量
   を必須成分とし、かつ（Ａ）成分中のアルケニル基と（Ｂ）成分中のＳｉ−Ｈ官能基とのモル比が、０．８≦Ｓｉ−Ｈ官能基／アルケニル基≦３．０の範囲である請求項１記載の燃料電池セパレータシール用材料。
3. プライマー組成物が、
   （Ｅ）一分子中にエポキシ基、Ｓｉ−Ｈ官能基及び芳香環をそれぞれ少なくとも１つ含む有機珪素化合物、
   （Ｆ）シリコーンレジン、
   （Ｇ）一分子中にアルケニル基を２個以上有する化合物
   を必須成分とする請求項１又は２記載の燃料電池セパレータシール用材料。
4. プライマー組成物中のＳｉ−Ｈ官能基の量が、溶剤を除く有効成分（１０５℃×３時間後の不揮発分）中に０．１〜１０．０ｍｍｏｌ／ｇの範囲である請求項１乃至３のいずれか１項記載の燃料電池セパレータシール用シリコーンゴム組成物とプライマー組成物との組合せ。
5. 基材の表面にプライマー層、更にその外側に弾性シールを有する燃料電池セパレータであって、プライマー層が、請求項３記載のプライマー組成物の硬化物であり、弾性シールが請求項２記載のシリコーンゴム組成物の硬化物であることを特徴とする燃料電池セパレータ。

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