JP3758037B2 - 固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータ - Google Patents
固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータ Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
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ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
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生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。中でも固体高分子燃料電池は、他の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。
【0003】
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生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、シール材としての厚みは通常2mm以下とかなり薄いシール形状となるため、強度が優れ、かつ圧縮永久歪が小さくて長期間使用できるセパレータシール材が要求されている。
【0004】
このようなセパレータシール材としては各種樹脂からなるシール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パッキング材が主に使用されている。シリコーンゴムとしては、特に、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のゴム硬化物が用いられているが、一般のシリコーンゴムは、ゴム強度を重視すると圧縮永久歪が大きくなってしまい、圧縮永久歪を重視するとゴム強度が不十分になってしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、分子鎖の末端にのみ架橋官能基を持つオルガノポリシロキサンと、分子側鎖にも架橋官能基を持つオルガノポリシロキサンを一定の配合比で組み合わせることで、強度に優れかつ圧縮永久歪も小さい、燃料電池のセパレータシール用途に優れた固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、(A)分子鎖の両末端が、アルケニルジアルキルシロキシ基、ジアルケニルアルキルシロキシ基、トリアルケニルシロキシ基からなる群から選ばれる互いに同一又は異種の基で封鎖され、分子側鎖に珪素原子と結合する脂肪族不飽和1価炭化水素基を含まないオルガノポリシロキサン、(B)一分子中に、分子側鎖に珪素原子と結合するアルケニル基を3個以上含むオルガノポリシロキサン、(C)一分子中に珪素原子と結合する水素原子を少なくとも3個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、(D)比表面積が50〜400m2/gであるヒュームドシリカ、(E)付加反応触媒を一定の割合で含有するシリコーンゴム組成物を用いることにより、固体高分子型燃料電池セパレータシール用途に優れた、強度に優れかつ圧縮永久歪も小さいシール材が得られることを知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
従って、本発明は、固体高分子型燃料電池セパレータの少なくとも片側周縁部をシールするシール用ゴム組成物であって、
を含有することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを硬化させてなる固体高分子型燃料電池セパレータシール材を提供する。
【0008】
上記固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物にあっては、特に、(A)成分のオルガノポリシロキサンの(重量)平均重合度が200〜2000で、かつ珪素原子に結合する全有機基(即ち、非置換又は置換1価炭化水素基)の90モル%以上がメチル基であることが好ましく、また、(A)成分のアルケニル基含有量が0.00012モル/g未満、(B)成分のアルケニル基含有量が0.00012モル/g以上であることが好ましい。更に、(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基の総量と(C)成分中の珪素原子と結合する水素原子の総量とのモル比が、珪素原子と結合する水素原子/アルケニル基=0.8〜5.0の範囲であることが好ましい。
【0009】
また、本発明は、固体高分子型燃料電池セパレータとして、金属薄板、又は導電性粉末とバインダーとを含む基材の少なくとも片面の周縁部に、シール部として上記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し硬化させてなる固体高分子型燃料電池セパレータを提供する。
【0010】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の(A)成分の分子鎖の両末端がアルケニルジアルキルシロキシ基、ジアルケニルアルキルシロキシ基、トリアルケニルシロキシ基からなる群から選ばれる互いに同一又は異種の基で封鎖され、分子側鎖(即ち、主鎖を構成する2官能性シロキサン単位のケイ素原子に結合した非置換又は置換の1価炭化水素基として)に珪素原子と結合する脂肪族不飽和1価炭化水素基を含まないオルガノポリシロキサンは、下記一般式(I)で示されるものを用いることができる。
【0011】
【化1】
(式中、R1は脂肪族不飽和結合を含まない互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、R2、R3はそれぞれ同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、それぞれ少なくとも1個はアルケニル基である。aは200〜2000、好ましくは250〜1500の範囲の整数である。)
【0012】
ここで、上記R1で示される非置換又は置換の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。
【0013】
また、上記R2、R3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、R2、R3は、それぞれ少なくとも1個はアルケニル基であり、アルケニル基としては、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、ビニル基が好ましい。
【0014】
(A)成分のオルガノポリシロキサン中のアルケニル基の含有量は、0.00012モル/g未満、特に、1.0×10-6モル/g〜1.0×10-4モル/gであることが好ましい。アルケニル基の量が1.0×10-6モル/g未満だと、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、0.00012モル/g以上だと、分子鎖長が短く架橋密度が高くなりすぎて、脆いゴムとなってしまう場合がある。
【0015】
なお、珪素原子に結合する全有機基(R1,R2,R3で表される非置換又は置換1価炭化水素基の合計)の90モル%以上がメチル基であることが好ましい。また、(A)成分のオルガノポリシロキサンの(重量)平均重合度は、200〜2000、特に250〜1500であることが好ましい。(重量)平均重合度が200未満だと、シール材として十分なゴム弾性が得られない場合があり、2000を超えると、粘度が高すぎてシールの成形が困難になる場合がある。
【0016】
本発明の(B)成分の一分子中に分子側鎖(即ち、主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位のケイ素原子に結合した非置換又は置換の1価炭化水素基として)に珪素原子と結合するアルケニル基を3個以上含むオルガノポリシロキサンとしては、下記一般式(II)で示されるものを用いることができる。
【0017】
【化2】
(式中、R4は脂肪族不飽和結合を含まない互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素基である。R5はアルケニル基である。R6は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素基である。n+mは20〜3000、好ましくは30〜2000の整数で、3≦m<nである。)
【0018】
ここでR4は(A)成分のR1と、R6は(A)成分のR2,R3と同じものが具体例として挙げられる。
【0019】
R5は、アルケニル基であり、炭素数2〜8のものが好ましく、特に2〜6が好ましく、R2,R3で例示したものと同様のものが具体例として挙げられる。その中でも特に、ビニル基が好ましい。オルガノポリシロキサン中のアルケニル基の含有量は、0.00012mol/g以上、特に、0.00015〜0.0030mol/gであることが好ましい。アルケニル基の量が0.00012mol/gより少ないと(A)成分との併用による効果がなくゴム強度が不十分になってしまう場合があり、0.0030mol/gより多いと圧縮永久歪が著しく低下してしまうおそれがある。
【0020】
更に、アルケニル基の量は一分子あたり3個以上、好ましくは4個以上100個未満であり、2個以下ではゴム強度が不十分であり、100以上では、圧縮永久歪に悪影響を与えてしまう場合がある。また、(重量)平均重合度については20〜3000、特に30〜2000で、常温で液状であるものが好ましい。(重量)平均重合度が20未満では、十分なゴム強度が得られない場合があり、3000を超えると、配合が困難になったり、射出等の成形も困難になる場合がある。
【0021】
また、(A)、(B)成分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、部分的には分岐状の構造、環状構造などであってもよい。
【0022】
尚、(A)成分と(B)成分の配合比は、(A)成分95重量部に対し(B)成分5重量部から、(A)成分70重量部に対し(B)成分30重量部の範囲が好ましく、(B)成分が5重量部未満では十分なゴム強度が得られない場合があり、30重量部を超えると圧縮永久歪が悪くなってしまう場合がある。
【0023】
本発明の(C)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、(A)及び(B)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。
【0024】
この(C)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(III)
R7 bHcSiO(4-b-c)/2 (III)
(式中、R7は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の置換又は非置換の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。
【0025】
ここで、R7の置換又は非置換の一価炭化水素基としては、前述のR2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。
【0026】
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1000mPa・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。
【0027】
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。
【0028】
上記(C)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)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)SiO3/2単位とからなる共重合体などが挙げられる。
【0029】
本発明の(C)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)、(B)成分の合計100重量部に対し、0.5〜20重量部、好ましくは1.0〜15重量部であるが、特に、(A)及び(B)成分中のアルケニル基の総量と(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基)/アルケニル基=0.8〜5.0、特に1.0〜3.0になるように配合することが好ましい。この比が0.8未満であったり、5.0を超えると、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場合がある。
【0030】
本発明の(D)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、優れたシール性を得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、特に、100〜350m2/gが好ましい。50m2/g未満だと、十分な強度が得られなくなっていまい、400m2/gより大きいと、配合が困難になったり、圧縮永久歪が悪くなったりしてしまう。
【0031】
これらヒュームドシリカはそのまま用いてもかまわないが、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。これら表面処理剤としては、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、脂肪酸エステル等が挙げられ、一種で用いてもよく、また2種以上を同時または異なるタイミングで用いてもよい。
【0032】
また、これらヒュームドシリカの配合量は、(A)、(B)成分の合計100重量部に対し、10〜40重量部、特に15〜35重量部であることが好ましい。配合量が10重量部未満だと十分なゴム強度が得られず、また40重量部を超えると、圧縮永久歪が高くなってしまう。
【0033】
本発明の(E)成分の付加反応触媒は、(A)成分及び(B)成分のオルガノポリシロキサンのアルケニル基と(C)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。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。
【0034】
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)成分及び(B)成分の合計に対して白金族金属重量として、0.5〜1000ppm、特に1〜500ppm程度が好ましい。1ppm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、1000ppm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。
【0035】
また、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、石英粉、珪藻土、炭酸カルシウムのような充填剤や、カ−ボンブラック、導電性亜鉛華、金属粉等の導電剤、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−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。
【0036】
本発明のシール材は、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であり、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。
【0037】
本発明のゴム硬化物を用いて燃料電池セパレータ用シール材を得る方法として、具体的には、上記シリコーンゴム組成物を圧縮成型、注入成型、射出成型などによりシール形状に成型してセパレータと組み合わせる方法や、ディッピング、コーティング、スクリーン印刷、インサート成型などによりセパレータとシール材が一体化したものとして得る方法などがある。なお、これらの硬化条件としては、温度100〜300℃で10秒〜30分の範囲が好ましい。
【0038】
また、本発明に使用され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型された基材が好適に用いられ、このセパレータ基材に上述の方法でシール材を形成することにより、本発明の固体高分子型燃料電池セパレータを得ることができる。
【0039】
上記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。
【0040】
図1に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。
本発明においては、セパレータ基材の周縁部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、図1に示すような、シリコーンゴム組成物の硬化物をシール部として用いた、基材1の周縁部に周方向に沿ってリング状にシール部(シール材)2を形成した固体高分子型燃料電池セパレータを得ることができる。なお、図中3はガス流路を示す。
【0041】
なお、シール材の厚さ(高さ)は0.1〜2mmの範囲が好ましい。0.1mm未満ではシール材の形成がしにくい場合があり、シールが有効でなくなるおそれがあり、2mmを超えると小型化しづらくなる場合がある。
【0042】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。尚、平均重合度は重量平均重合度を意味する。
【0043】
[実施例1]
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が500のジメチルポリシロキサン(ビニル基含有量:0.000055mol/g)(1)40重量部、両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、一分子あたり平均6個の分子側鎖に結合したビニル基を有する平均重合度が150でビニル基含有量が0.00055mol/gであるジメチルポリシロキサン(2)20重量部、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)35重量部、ヘキサメチルジシラザン6重量部、水2.0重量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【0044】
このシリコーンゴムベース95重量部に、ジメチルポリシロキサン(1)を60重量部を入れ、30分撹拌を続けた後、更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(3)(重合度20、Si−H量0.0060mol/g)を4.1重量部[Si−H基/ビニル基=1.5]、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05重量部を添加し、15分撹拌して混合物を得た。
【0045】
更に、この混合物100重量部に白金触媒(Pt濃度1%(重量%、以下同様))0.1重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、120℃/10分のプレスキュアにより硬化させ、更に200℃のオーブンで4時間ポストキュアさせたものを、JISK6249に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表1に示した。
【0046】
[実施例2]
両末端がメチルジビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が750のジメチルポリシロキサン[ビニル基含有量:0.000072mol/g](4)80重量部、表面を疎水化処理された比表面積が260m2/gであるヒュームドシリカ(トクヤマ製、レオロシールDM30S)30重量部、ヘキサメチルジシラザン5重量部、水1.0重量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【0047】
このシリコーンゴムベース120重量部に、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され、一分子あたり平均14個の分子側鎖にビニル基を有する平均重合度が250でビニル基含有量が0.00089mol/gであるジメチルポリシロキサン(5)15重量部を入れ、30分撹拌を続けた後、更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(3)(重合度20、Si−H量0.0060mol/g)を6.4重量部[Si−H基/ビニル基=2.0]、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05重量部を添加し、15分撹拌して混合物を得た。
【0048】
この混合物100重量部に白金触媒(Pt濃度1%)0.1重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、120℃/10分のプレスキュアにより硬化させ、更に200℃のオーブンで4時間ポストキュアさせたものを、JISK6249に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表1に示した。
【0049】
[比較例1]
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が500のジメチルポリシロキサン[ビニル基含有量:0.000055mol/g](1)60重量部、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)35重量部、ヘキサメチルジシラザン6重量部、水2.0重量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【0050】
このシリコーンゴムベース95重量部に、ジメチルポリシロキサン(1)を60重量部入れ、30分撹拌を続けた後、更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(3)(重合度20、Si−H量0.0060mol/g)を1.7重量部[Si−H基/ビニル基=1.5]、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05重量部を添加し、15分撹拌して混合物を得た。
【0051】
この混合物100重量部に白金触媒(Pt濃度1%)0.1重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、120℃/10分のプレスキュアにより硬化させ、更に200℃のオーブンで4時間ポストキュアさせたものを、JISK6249に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表1に示した。
【0052】
[比較例2]
両末端がメチルジビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が750のジメチルポリシロキサン[ビニル基含有量:0.000072mol/g](4)50重量部、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が250でビニル基含有量が0.00089mol/gである実施例2のジメチルポリシロキサン(5)30重量部、表面を疎水化処理された比表面積が260m2/gであるヒュームドシリカ(トクヤマ製、レオロシールDM30S)30重量部、ヘキサメチルジシラザン5重量部、水1.0重量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【0053】
このシリコーンゴムベース120重量部に、ジメチルポリシロキサン(5)15重量部を入れ、30分撹拌を続けた後、更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(3)(重合度20、Si−H基量0.0060mol/g)を14.5重量部[Si−H基/ビニル基=2.0]、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05重量部を添加し、15分撹拌して混合物を得た。
【0054】
この混合物100重量部に白金触媒(Pt濃度1%)0.1重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、120℃/10分のプレスキュアにより硬化させ、更に200℃のオーブンで4時間ポストキュアさせたものを、JISK6249に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表1に示した。
【0055】
[比較例3]
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が500のジメチルポリシロキサン[ビニル基含有量:0.000055mol/g](1)60重量部、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)35重量部、ヘキサメチルジシラザン6重量部、水2.0重量部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【0056】
このシリコーンゴムベース95重量部に、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され、一分子あたり平均1個の分子側鎖にビニル基を有する平均重合度が200のジメチルポリシロキサン[ビニル基含有量:0.00020mol/g](6)20重量部、ジメチルポリシロキサン(1)を20重量部入れ、30分撹拌を続けた後、更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(3)(重合度20、Si−H量0.0060mol/g)を2.1重量部[Si−H基/ビニル基=1.5]、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05重量部を添加し、15分撹拌して混合物を得た。
【0057】
この混合物100重量部に白金触媒(Pt濃度1%)0.1重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、120℃/10分のプレスキュアにより硬化させ、更に200℃のオーブンで4時間ポストキュアさせたものを、JISK6249に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表1に示した。
【0058】
【表1】
【0059】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物を用いることにより、強度に優れかつ圧縮永久歪も小さいシール材が得られる。このシール材は、固体高分子型燃料電池のセパレータシール材として有用である。
【0060】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体高分子型燃料電池セパレータの一例を示す平面図である。
【図2】本発明に係る固体高分子型燃料電池セパレータの一例を示す断面図である。
【0061】
【符号の説明】
1 セパレータ基材
2 シール部(シール材)
3 ガス流路
Claims (6)
- (A)成分のオルガノポリシロキサンの平均重合度が200〜2000で、かつ珪素原子に結合する全有機基の90モル%以上がメチル基であることを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
- (A)成分のアルケニル基含有量が0.00012モル/g未満、(B)成分のアルケニル基含有量が0.00012モル/g以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
- (A)成分及び(B)成分中のアルケニル基の総量と(C)成分中の珪素原子と結合する水素原子の総量とのモル比が、珪素原子と結合する水素原子/アルケニル基=0.8〜5.0の範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のゴム組成物の硬化物からなる固体高分子型燃料電池セパレータシール材。
- 金属薄板、又は導電性粉末とバインダーとを含む基材の少なくとも片面の周縁部に、シール部として請求項1〜4のいずれか1項記載の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し、硬化させてなる固体高分子型燃料電池セパレータ。
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