JP2016041806A - 樹脂組成物、樹脂組成物の製造方法、粉状混合物、レドックスフロー電池用双極板、及び燃料電池用セパレータ - Google Patents
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Abstract
Description
また、黒鉛やカーボンブラック等を含む導電性樹脂組成物により、硬化物の機械的強度及び変形性を高めるためには、樹脂成分の添加比率を上げる必要がある。一方、高い導電性を確保するには、樹脂成分の添加比率を下げる必要がある。
したがって、優れた機械的強度及び変形性と高導電性とは、トレードオフの関係になっており、この両方を満足させるため様々な工夫がなされている。
燃料電池セパレータは、この単セルの分割に重要な役割を担っており、水素ガスを完全に分離できる高い気体不透過性、内部抵抗を小さくするための高い導電性、高い機械的強度、及び優れた変形性等、レドックスフロー電池用双極板と似た要求性能が求められている。
一方、炭素材料を導電剤として用いる場合に関しても、膨張黒鉛シートをプレス成形して得られる成形品、炭素焼結体に樹脂を含浸させ硬化させて得られる成形品、熱硬化性樹脂を焼成して得られるガラス状カーボン、炭素粉末と樹脂とを混合後、成形して得られる成形品等、数多くの材料が燃料電池用セパレータとして検討されてきた。しかしながら、これら炭素材料に関しても更に一層の改善が求められている。
また、特許文献2では、熱可塑性樹脂にカーボンナノチューブとアセチレンブラックおよび/またはグラファイトを添加した樹脂組成物が提案されている。該樹脂組成物からなる導電性樹脂フィルムは、導電性を有し、かつ、引張伸び、耐折曲性や柔軟性に優れることから、電解液循環型二次電池、例えば、レドックスフロー電池等の電極又はその被覆保護に好適に用いられることが記載されている。
また、特許文献4では、熱可塑性樹脂にカーボンナノチューブを0.1〜3.5wt%溶融混合して混合物を調製し、この混合物を粉末状に加工して導電性材料と混合させ、この混合物を加熱しながら加圧成形することにより板体に成形される燃料電池用セパレータが提案されている。
これら炭素材料は、線状あるいは面状形状を有していることから、樹脂組成物とした時に配向するため、面方向と厚み方向の体積抵抗率が異なることは避けられない。一般的には、厚み方向の体積抵抗率が大きくなる傾向がある。これに対し、厚み方向で積層して使用されるレドックスフロー電池用双極板や燃料電池用セパレータは、厚み方向の体積抵抗率が低いことが求められる。
一方、様々な工夫・発明の中で、カーボンナノチューブに少量の樹脂を粉体混合し、プレスしながら溶融混練して作成したプレスシート等で厚み方向の体積抵抗率が100Ω・cm以下の高い導電性が得られたものもあるが、割れ易いものとなっている。更に、レドックスフロー電池用双極板、及び燃料電池用セパレータには、低コスト・加工性も要求されるため、この観点からも、課題が残る。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
[1]成分(A)カーボンナノチューブ、成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体、及び成分(C)熱可塑性樹脂を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)〜(C)の全量100質量%に対して15〜40質量%、該成分(B)の配合量が、該成分(A)の配合量の0.5〜2倍である樹脂組成物。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
[2]成分(A)カーボンナノチューブ、成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体、成分(C)熱可塑性樹脂、及び成分(D)非導電性の無機充填剤を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)〜(D)の全量100質量%に対して5〜35質量%、該成分(B)の配合量が、該成分(A)の配合量の0.5〜2倍、該成分(D)の配合量が、成分(A)〜(D)の全量100質量%に対して6〜40質量%である樹脂組成物。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
[3]前記成分(C)が、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、及びポリブチレンテレフタレート樹脂の中から選択される少なくとも1種である上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4]前記成分(A)及び前記成分(B)を温度90℃以上、攪拌速度300rpm以上で撹拌して混合物を得て、該混合物を前記成分(C)に添加して樹脂組成物を得る上記[1]又は[3]に記載の樹脂組成物の製造方法。
[5]前記成分(A)及び前記成分(B)を温度90℃以上、攪拌速度300rpm以上で撹拌して混合物を得て、該混合物を前記成分(C)及び前記成分(D)に添加して樹脂組成物を得る上記[2]又は[3]に記載の樹脂組成物の製造方法。
[6]成分(A)カーボンナノチューブ、及び成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)及び成分(B)の全量100質量%に対して30質量%以上70質量%未満である粉状混合物。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
[7]上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の樹脂組成物または上記[6]に記載の粉状混合物を含む樹脂組成物からなる成形体。
[8]上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の樹脂組成物または上記[6]に記載の粉状混合物を含む樹脂組成物からなるレドックスフロー電池用双極板。
[9]上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の樹脂組成物または上記[6]に記載の粉状混合物を含む樹脂組成物からなる燃料電池用セパレータ。
<樹脂組成物>
本発明の樹脂組成物の第1の態様としては、成分(A)カーボンナノチューブ、成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体、及び成分(C)熱可塑性樹脂を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)〜(C)の全量100質量%に対して15〜40質量%、該成分(B)の配合量が、該成分(A)の配合量の0.5〜2倍であることを特徴とする。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
成分(A)の配合量は、成分(A)〜(C)の全量100質量%に対して15〜40質量%であり、好ましくは15〜35質量%、より好ましくは15〜30質量%である。成分(A)の配合量が15質量%未満では、導電性が低下するおそれがある。また、40質量%を超えると導電性は高くなるが、成分(C)の配合量が少なくなるため、樹脂溶融時の粘度が大きくなり、硬く割れ易くなるおそれがある。
成分(A)〜(C)の全量100質量%に対する成分(C)の配合量としては、好ましくは20〜75質量%、より好ましくは30〜70質量%、更に好ましくは35〜65質量%である。
本発明で用いる成分(A)のカーボンナノチューブは、炭素からなる円筒状の中空繊維状物質であり、その構造は、単層であっても多層であってもよいが、分散のし易さの観点から、多層のものが好ましい。
また、成分(A)のカーボンナノチューブは、いずれの市販品も使用可能であるが、平均直径(平均太さ)が5〜20nm、平均長さが0.5〜50μm程度のものが使いやすく、好ましい。平均直径が5nm以上であれば、混練時に切れにくくすることができ、20nm以下であれば、導電性を高めることができる。また、平均長さが0.5μm以上であれば、導電性を高めることができ、50μm以下であれば、混練時の粘度上昇を抑制し、混練及び成形をしやすくすることができる。また、上記観点から、カーボンナノチューブの平均直径は、より好ましくは6〜20nm、更に好ましくは7〜20nmであり、平均長さは、より好ましくは0.5〜30μm、更に好ましくは0.6〜15μmである。
なお、上記平均長径および平均長さは、カーボンナノチューブを電子顕微鏡(SEM、TEM)で観察し、算術平均することにより求めることができる。
本発明で用いる成分(B)のオレフィン系重合体は、下記(1)〜(3)を満たす。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
炭素数3〜28のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン及び1−イコセン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは炭素数3〜24のα−オレフィン、より好ましくは炭素数3〜12のα−オレフィン、更に好ましくは炭素数3〜6のα−オレフィン、特に好ましくは炭素数3〜4のα−オレフィン、最も好ましくはプロピレンである。
成分(B)のオレフィン系重合体としては、これらのうちの1種を単独で重合したオレフィン系単独重合体を使用してもよいし、2種以上を組み合わせて共重合して得られるオレフィン系共重合体を使用してもよい。
なお、本明細書中において、単に「オレフィン系重合体」という場合には、オレフィン系単独重合体及びオレフィン系共重合体の両方が含まれる。
プロピレン系重合体(1)としては、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−ブテンブロック共重合体、プロピレン−α−オレフィンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、又はプロピレン−α−オレフィングラフト共重合体等から選択されるプロピレン系重合体であることが好ましく、機械的強度の観点から、特にプロピレン単独重合体が好ましい。
プロピレン系重合体(1)は、炭素数が3のα−オレフィン(すなわち、プロピレンモノマー)の構成単位の含有量が、重合体を構成するモノマーの好ましくは50モル%以上、より好ましくは65モル%以上、更に好ましくは75モル%以上、より更に好ましくは80モル%以上である。
(i)エチレンの構成単位が0モル%を超え25モル%以下で含まれる。
(ii)1−ブテンの構成単位が0モル%を超え30モル%以下で含まれる。
プロピレン系重合体(2)は、炭素数が2のオレフィン(すなわち、エチレンモノマー)を含有する共重合体の場合には、炭素数が2のオレフィンの構成単位の含有量が、重合体を構成するモノマーの好ましくは0モル%を超え25モル%以下、より好ましくは0モル%を超え23モル%以下、さらに好ましくは0モル%を超え20モル%以下、より更に好ましくは0モル%を超え18モル%以下である。また、炭素数が4以上のα−オレフィン(すなわち、1−ブテンモノマー)を含有する共重合体の場合には、1−ブテンの構成単位の含有量が、重合体を構成するモノマーの好ましくは0モル%を超え30モル%以下、より好ましくは0モル%を超え27モル%以下、更に好ましくは0モル%を超え20モル%以下である。
また、分子量分布(Mw/Mn)が3以下のオレフィン系重合体を使用することで、製品物性に影響する低分子量成分と高分子量成分とを排除することが可能となる。上記観点から、分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは2.8以下、より好ましくは2.5以下である。
更に、軟化点を80〜130℃に規定したオレフィン系重合体を用いることで、成分(A)の分散性を良好にでき、処理温度も下げられる。上記観点から、軟化点は、好ましくは90〜125℃、より好ましくは93〜120℃である。
また、成分(B)としては、メタロセン触媒により合成されたオレフィン系重合体が好適である。
〔GPC測定装置〕
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
〔測定条件〕
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :2.2mg/ml
注入量 :160μl
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
本発明で用いる成分(C)の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂等が挙げられる。
成分(C)は、成分(A)及び成分(B)との相溶性、少なくとも100℃以上の耐熱性、酸化還元雰囲気での耐薬品性等の観点から、また、レドックスフロー電池用双極板、及び燃料電池用セパレータの運転条件を考慮して、上記樹脂の中から適宜選択して用いられる。中でも、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、及びポリブチレンテレフタレート樹脂の中から選択される少なくとも1種であることが好ましい。また、ポリプロピレン系樹脂は、価格競争力に優れ、ポリメチルペンテン系樹脂、及びシンジオタクチックポリスチレン樹脂は、耐熱性に優れる。
なお、これらは、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
成分(A)の配合量は、成分(A)〜(D)の全量100質量%に対して5〜35質量%であり、好ましくは5〜33質量%、より好ましくは5〜30質量%である。成分(A)の配合量が5質量%未満では、導電性が低下するおそれがある。また、35質量%を超えると導電性は高くなるが、成分(C)の配合量が少なくなるため、樹脂溶融時の粘度が大きくなり、硬く割れ易くなるおそれがある。
成分(A)〜(D)の全量100質量%に対する成分(C)の配合量としては、好ましくは20〜75質量%、より好ましくは25〜70質量%、更に好ましくは30〜68質量%である。
本発明で用いる成分(D)の非導電性の無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、タルク、珪藻土、マイカ、ガラスフレーク、アルミナ、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム等を挙げることができる。中でも、樹脂への添加技術が確立され、価格競争力のある炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、タルクを好ましく用いることができる。
これらの非導電性の無機充填剤は、樹脂への分散性を向上させる目的で、表面処理が施されたものであってもよい。
なお、これらは1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本発明において、平均粒径とは、50%平均粒径を意味し、例えば、日機装株式会社製、Microtrac粒度分析計(動的光散乱法)を用いて求めることができる。
本発明の樹脂組成物は、以上の各成分の他に、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、顔料、有機充填剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。
次に、前述する樹脂組成物の製造方法を説明する。
本発明の樹脂組成物の第1の態様における製造方法は、前記成分(A)及び前記成分(B)を温度90℃以上、攪拌速度300rpm以上で撹拌して混合物を得て、該混合物を前記成分(C)に添加して樹脂組成物を得ることを特徴とする。
また、本発明の樹脂組成物の第2の態様における製造方法は、前記成分(A)及び前記成分(B)を温度90℃以上、攪拌速度300rpm以上で撹拌して混合物を得て、該混合物を前記成分(C)及び前記成分(D)に添加して樹脂組成物を得ることを特徴とする。
成分(A)及び成分(B)は、上記<樹脂組成物>の項で説明したものを用いることができる。
成分(A)及び成分(B)を混合機に投入し、成分(B)が軟化する温度以上、即ち90℃以上で、攪拌速度300rpm以上の高速度で攪拌混合することで、成分(A)がほぐされると共に、該成分(A)の表面に成分(B)が付着する。このように、成分(A)の表面に成分(B)が付着することで、成分(C)との溶融混練時に、成分(A)が成分(C)に容易に混ざり合う要因となり、成分(A)の成分(C)への高濃度・高分散を可能とする。
上記反応により、成分(A)の表面を成分(B)が被覆した粉状混合物を得ることができる。
上記混合物(粉状混合物)と成分(C)又は成分(C)及び成分(D)とを、ディゾルバー、バタフライミキサー、パドル羽根ミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどの混合機を用いて混合する。具体的には、ホソカワミクロン株式会社製のナウターミキサー、株式会社西村機械製作所製のV型ミキサーやリボンミキサー等を使用できる。また、少量の場合には、適当なポリエチレンの袋に各成分と空気を入れ、上下左右に振り混合する。
また、該樹脂組成物の硬化物の厚み方向の体積抵抗率は、好ましくは100Ω・cm以下、より好ましくは95Ω・cm以下とすることができる。
また、該樹脂組成物の硬化物の曲げ降伏点歪みは、好ましくは2.0%以上、より好ましくは4.0%以上とすることができる。
更に、該樹脂組成物の硬化物のアイゾット衝撃強度(IZOD)は、好ましくは1.0kJ/m2以上、より好ましくは1.5kJ/m2以上、更に好ましくは1.9kJ/m2以上とすることができる。
なお、上記各物性値の測定は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
本発明の粉状混合物は、成分(A)カーボンナノチューブ、及び成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)及び成分(B)の全量100質量%に対して30質量%以上70質量%未満であることを特徴とする。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃
また、本発明の粉状混合物は、成分(A)のカーボンナノチューブを上述の成分(C)の熱可塑性樹脂に高濃度で均一に配合させることができる。したがって、上記粉状混合物を含む樹脂組成物は、厚み方向で高い導電性を有すると共に、機械的強度、及び変形性に優れた硬化物を形成することが可能となる。
本発明の成形体、レドックスフロー電池用双極板、及び燃料電池用セパレータは、前記樹脂組成物又は前記粉状混合物を含む樹脂組成物からなる。成形方法は、特に限定されることはなく、通常熱可塑性樹脂に採用されている各種成形方法を適用することができる。例えば、射出成形法、押出成形法、カレンダー成形法、プレス成形法などが挙げられる。
〔曲げ試験、及びアイゾット衝撃試験サンプルの作成〕
射出成型機(東芝機械株式会社製、IS80EPN−2A)、及びJIS K6911準拠の試験片成形用金型(型締力:80t)を用いて、曲げ試験、及びアイゾット衝撃試験サンプルを作成した。なお、成形時のシリンダー設定温度は、表1〜3に示した。また、加熱プレスにより成形したサンプルについては、打ち抜き型により、サンプル作成を行った。
(1)厚み方向の体積抵抗率の測定
射出成型によるサンプル作成では、縦13mm×横180mm、厚さ約3mmのプレートを射出成型機により作成した。作成したプレート中央部から縦13mm×横10mmで、厚み方向の体積抵抗率の測定片を切り出し、その上下面に導電性ペースト(藤倉化成株式会社製、ドータイトD−550)を塗布した。乾燥後、銅板で上下面をクランプし、抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製、ロレスタGPMCP−T610型)の抵抗測定機能で、上下面銅板間に10ボルトを印加し、抵抗を測定した。この抵抗値から面積と厚みを換算し、体積抵抗率を算出した。
JIS K7210に準拠し、メルトインデクサ(株式会社東洋精機製作所製、P−01型)により測定した。測定温度、及び荷重については、表2及び3に示した。
JIS K7203に準拠し、精密万能試験機(株式会社島津製作所製、AGS−500A型)により曲げ弾性率、曲げ降伏点応力、及び曲げ降伏点歪みを測定した。
JIS K7111−1に準拠し、万能振子式衝撃試験機(CEAST社製、6545/000型)により測定した。
[成分(A)カーボンナノチューブ]
・(A−1):Nanocyl社製、「NC7000」(平均直径9.5nm、平均長さ1.5μm)
・(A−2):Arkema社製、「C−100」(平均直径13nm、平均長さ4μm)
[成分(B)オレフィン系重合体]
・(B−1):出光興産株式会社製、「エルモーデュ S400」(低立体規則性ポリオレフィン、Mw=45,000、(Mw/Mn)=2、軟化点:93℃)
・(B−2):出光興産株式会社製、「エルモーデュ S901」(低立体規則性ポリオレフィン、Mw=130,000、(Mw/Mn)=2、軟化点:120℃)
[成分(C)熱可塑性樹脂]
・(C−1):株式会社プライムポリマー製、「プライムポリプロ J105G」(ポリプロピレン)
・(C−2):株式会社プライムポリマー製、「プライムポリプロ J707G」(ポリプロピレン)
・(C−3):三井化学株式会社製、「TPX RT18」(ポリメチルペンテン)
・(C−4):出光興産株式会社製、「ザレック S105」(シンジオタクチックポリスチレン)
[成分(D)非導電性の無機充填剤]
・(D−1):株式会社カルファイン製、「KS−800」(重質炭酸カルシウム)
・(D−2):日本タルク株式会社製、「MICRO ACE P−3」(タルク)
・(D−3):堺化学工業株式会社製、「バリエース B−54」(沈降性硫酸バリウム)
〔粉状混合物の製造〕
日本コークス工業株式会社製のFMミキサー(FM10C/I、容量:9L)に、成分(A)及び成分(B)を表1に示す各配合量で投入し、攪拌温度140℃、攪拌時間60分、攪拌回転数1000rpmの条件で攪拌混合し、粉状混合物を得た。
なお、JIS K5101に準拠し、(A−1)のカーボンナノチューブ「NC7000」及び得られた粉状混合物の嵩密度を測定したところ、(A−1)は0.07g/ml、粉状混合物は0.40g/mlであった。
得られた粉状混合物を、二軸押出機(東芝機械株式会社製、TEM−35B〔スクリュー径:35mm、L/D:32、ベント式〕)を用いて、撹拌回転数100rpm、混練温度300℃で溶融混練を行い、二軸混練機の出口に長さ40mm、巾1.1mmのシート取出し用穴付きのダイスを取り付け、混練物を金網で取出し空冷し、シートを得た。得られたシートの物性評価を表1に示す。
〔第1の態様の樹脂組成物の製造〕
日本コークス工業株式会社製のFMミキサー(FM10C/I、容量:9L)に、表2に示す成分(A)及び成分(B)の各配合量で投入し、攪拌温度140℃、攪拌時間60分、回転数1000rpmの条件で攪拌混合し、粉状混合物を得た。
その後、得られた粉状混合物と、表2に示す配合量の成分(C)とをドライブレンドし、次いで、二軸押出機(東芝機械株式会社製、TEM−35B〔スクリュー径:35mm、L/D:32、ベント式〕)を用いて、撹拌回転数100rpm、表2に示す混練温度で溶融混練した。さらに、二軸混練機の出口に直径3mmのストランド取出し用穴付きのダイスを取り付け、該ダイスから混練物を押し出して水槽に入れ、冷却した後、ストランドカッターでペレット化した。得られたペレットの物性評価を表2に示す。なお、表2中、空欄は配合なしを表す。
一方、成分(A)の配合量が5質量%の比較例1及び2、成分(B)の配合量が成分(A)の0.33倍である比較例3では、いずれも厚み方向の体積抵抗率が100Ω・cm以下にはならなかった。
〔第2の態様の樹脂組成物の製造〕
日本コークス工業株式会社製のFMミキサー(FM10C/I、容量:9L)に、表3に示す成分(A)及び成分(B)の各配合量で投入し、攪拌温度140℃、攪拌時間60分、回転数1000rpmの条件で攪拌混合し、粉状混合物を得た。
その後、得られた粉状混合物と、表3に示す各配合量の成分(C)及び成分(D)とをドライブレンドし、次いで、二軸押出機(東芝機械株式会社製、TEM−35B〔スクリュー径:35mm、L/D:32、ベント式〕)を用いて、撹拌回転数100rpm、表3に示す混練温度で溶融混練し、得られた樹脂組成物を表3に示す方法で取り出した。
なお、シート状に成形する場合、二軸混練機の出口に長さ40mm、幅1.1mmのシート取出し用穴付きのダイスを取り付け、該ダイスから混練物を金網に取出し空冷し、シートサンプルを得た。得られたシートサンプル及びペレットの物性評価を表3に示す。なお、表3中、空欄は配合なしを表す。
ここで、成分(D)の効果について考察してみると、成分(D)を配合することにより、成分(B)及び成分(C)で構成される樹脂成分が固まる過程で、成分(A)が成分(D)の表面に寄せ集められることで、成分(A)の凝集を抑制し、成分(A)のカーボンナノチューブ同士の電気的接続が効率的に行えるものと考えられる。
一方、比較例4のように、成分(D)の配合量が5質量%では、成分(D)を含まない比較例2と比べて、厚み方向の体積抵抗率の向上度合いは、多少あるものの大きくはない。
また、成分(A)を40質量%配合した比較例5では、二軸混練機のモーター過負荷で停止し、混練が不可能であった。
Claims (9)
- 成分(A)カーボンナノチューブ、成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体、及び成分(C)熱可塑性樹脂を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)〜(C)の全量100質量%に対して15〜40質量%、該成分(B)の配合量が、該成分(A)の配合量の0.5〜2倍である樹脂組成物。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃ - 成分(A)カーボンナノチューブ、成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体、成分(C)熱可塑性樹脂、及び成分(D)非導電性の無機充填剤を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)〜(D)の全量100質量%に対して5〜35質量%、該成分(B)の配合量が、該成分(A)の配合量の0.5〜2倍、該成分(D)の配合量が、成分(A)〜(D)の全量100質量%に対して6〜40質量%である樹脂組成物。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃ - 前記成分(C)が、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、及びポリブチレンテレフタレート樹脂の中から選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記成分(A)及び前記成分(B)を温度90℃以上、攪拌速度300rpm以上で撹拌して混合物を得て、該混合物を前記成分(C)に添加して樹脂組成物を得る請求項1又は3に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 前記成分(A)及び前記成分(B)を温度90℃以上、攪拌速度300rpm以上で撹拌して混合物を得て、該混合物を前記成分(C)及び前記成分(D)に添加して樹脂組成物を得る請求項2又は3に記載の樹脂組成物の製造方法。
- 成分(A)カーボンナノチューブ、及び成分(B)下記(1)〜(3)を満たすオレフィン系重合体を含み、該成分(A)の配合量が、成分(A)及び成分(B)の全量100質量%に対して30質量%以上70質量%未満である粉状混合物。
(1)重量平均分子量(Mw)が35,000〜150,000
(2)分子量分布(Mw/Mn)が3以下
(3)軟化点が80〜130℃ - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物または請求項6に記載の粉状混合物を含む樹脂組成物からなる成形体。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物または請求項6に記載の粉状混合物を含む樹脂組成物からなるレドックスフロー電池用双極板。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物または請求項6に記載の粉状混合物を含む樹脂組成物からなる燃料電池用セパレータ。
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