TW591068B - Conductive curable resin composition - Google Patents

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591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明所屬之技術領域 本發明是關於具有優異之導電性及放熱性之熱硬化性 樹脂組成物，尤其是關於燃料電池用分離器、電池用集積 體、電極或放熱板及其製造方法。 先行技術 以往’於高導電性爲必要用途時，一直使用金屬或碳 材料等。尤其是因爲碳材料不像金屬會腐蝕，爲具有優異 之耐熱性、潤滑性、熱傳導性及耐久性等之材料，所以於 電子學、電热化學、能源及輸送機器等之領域上扮演重要 角色。因此，碳材料與高分子材料所組成之複合材料，亦 達到驚人之發展，而擔當高性能化、高機能化之重任。特 別是與高分子材料之複合化，提升成形加工性之自由度， 此爲碳材料於要求導電性之各領域中發展之理由之一。 近年來’環境問題、能源問題之觀點而產生之燃料電 池是使用氫及氧，以水電解之逆反應而發電，排出物除水 之外並無他物之環保發電裝置，引人注目，但這也是碳材 料及高分子材料能擔任重大角色。其中以固體高分子型燃 料電池，因於低溫中運作，作爲汽車或民生用，最有前景 。上述之燃料電池，是積層由高分子固體電解質、氣體擴 散電極、催化劑及分離器所構成之單槽，可達成高出力之 發電。 隔離這些單槽所使用之分離器，通常是具有供給燃料 氣體及氧化劑氣體之溝槽，爲可完全分離這些氣體，要求 本紙汝尺度通用中.國國家標準（CNS ) A4規格（2;0X29*7公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

591068 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 須具有高度氣體不透過性，另外，爲降低內部抵抗，要求 須具有高度導電性。進而要求具有優異之熱傳導性、耐久 性及強度等。 爲達成迫些要求之目的，以往就由金屬及碳材料之兩 方面檢討分離器。因金屬有耐蝕性之問題，雖嘗試於表面 覆蓋貴金屬或碳，但不能得到足夠之耐久性，而且覆蓋所 需之費用亦成爲問題。 另一方面，碳材料亦予多方檢討，例如將膨脹石墨薄 板壓延成形所得之成形品，硬化含浸樹脂之碳燒結體之成 形品，燒成熱硬化性樹脂所得之玻璃狀碳及混合碳粉末及 樹脂後成形之成形品等。 例如特開平8 - 2 2 2 2 4 1號公報中說明，爲確保 信賴性及尺寸精度，添加結合材料於碳質粉末中，加熱混 合後鑄鐵管（C I P )成形，其次是燒成及石墨化所得到 之正方性石墨材料中，含浸熱硬化樹脂，硬化處理，以切 削加工彫出溝槽之煩雜步驟。另外，特開昭6 〇 一 1 6 1 1 4 4號公報中說明，含有碳粉末或碳纖維之紙中 含浸硬化樹脂後’積層壓著及燒成。 特開2 0 0 1 — 6 8 1 2 8號公報中說明，酚醛樹脂 以分離器形狀之金屬模具射出成形及燒成。這些例子中燒 成處理之材料顯示高度導電性，但是燒成所需時間長，缺 乏生產性。而且’必須切削加工時，更因缺乏量產性且成 本尚’將來作爲普及用材料，會有很多困難。 另方面’考慮可期待高量產性且低成本之手段之模 本紙張尺度適用中國國冬標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公楚） ~ (請先閱讀背面之注意事' 4 -項再填* 裝— .寫本頁)

、1T 591068 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --—--------------五、發明説明（3 ) 具成形法，可適用之材料，一般爲碳系塡料及樹脂之複合 材料。例如特開昭5 8 — 5 3 1 6 7號公報、特開昭6 〇 一3 7 6 7〇號公報、特開昭6 0 — 246 5 68號公報 、特公昭64-340號公報及特公平6-22136號 公報中說明’酣醛樹脂等之熱硬化性樹脂及石墨、碳所形 成之分離器，特公昭5 7 - 4 2 1 5 7號公報中說明，環 氧樹脂等之熱硬化性樹脂及石墨等之導電性物質所形成之 雙極隔離板，特開平1 一 3 1 1 5 7 0號公報中說明，酚 醛樹脂、呋喃樹脂等之熱硬化性樹脂中，配合膨脹石墨及 碳黑所形成之分離器。 使用碳系塡料及樹脂之複合材料爲分離器，因爲展現 局度之導電性，必須大幅增加碳系塡料之充塡量，但爲保 持模具之成形性’須增加樹脂之含量，所以得到足夠之高 度導電性是有困難的。另外，以提升燃料電池用分離器中 特別重要之特性之厚度精度爲目的，曾嘗試以滾輪機等使 組成物成形爲精度良好之薄板後，硬化成燃料電池用分離 器形狀。但是因爲碳系塡料於高充塡時無法形成均勻之薄 板，而增加形成基塊之樹脂之含量，因此，發現沒有足夠 之導電性或熱傳導性。 爲得到高導電性，包含將成形體於1 0 〇 〇至 3 0 0 0 °C之高溫下’長時間進行加熱之燒成步驟時，使 製造所需時間增長之同時，亦有製造步驟煩雜且成本增加 之問題。 ^^尺度適用中國國家標準（CNS) A4規祐llOXM7公釐） 7^1 ~~ (請先閲讀背面之注意事 -φ"裝· •項再填寫太 :寫本頁) 訂 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（4 ) 發明所欲解決之課題 本發明是鑑於現狀而成的，提供具優異之導電性塡料 之高充塡性，且具優異之成形加工性之導電性硬化性樹脂 組成物。進而，提供使該組成物在未硬化之狀態下，成形 爲薄板狀，使之硬化爲燃料電池用分離器、電池用集積體 、電極或放熱板之形狀而得到導電性及放熱性優異之燃料 電池用分離器、電池用集積體、電極或放熱板及其製造方 法爲課題。 用以解決課題之手段 本發明者等人有鑑於此種狀況，致力於以碳系塡料及 硬化性樹脂組成物爲主原料，其硬化體具有優異之導電性 而且具優異之放熱性之導電性硬化性樹脂組成物之開發， 因使硬化性樹脂組成物含有高分子量之橡膠，開發了可高 充塡碳系塡料，具優異之成形加工性，進而以未硬化之狀 態可形成均一之薄板之導電性硬化性樹脂組成物及其未硬 化薄板。另外’含有硼元素之特定之碳材料及該硬化性樹 脂組成物之組成，發明了薄且厚度精度優異之高導電性之 燃料電池用分離器、電池用集積體、電極或放熱板及其製 造方法而完成了本發明。 亦即是，.爲達上述之目的之本發明是關於以下之導電 性硬化性樹脂組成物及其未硬化薄板，及利用此於燃料電 池用分離器、電池用集積體、電極或放熱板及其製造方法 等。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） TTZ "~~' — ----♦- n ^---^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •Φ' 591068 ΑΊ B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〔1〕 以包含（A) 2至80質量％之比率之門尼粘度 (ML1 + 4(100°C))爲25以上之橡膠之 硬化性樹脂組成物以及（B )碳材料，（A )成 份及（B)成份之質量比爲7 0至5 : 3 0至 9 5之比率爲特徵之導電性硬化性樹脂組成物。 〔2〕 以（A )成份之硬化性樹脂組成物是含有（A 1 )80至2質量％之比率之門尼粘度（ML1+4 (lOOt))爲2 5以上之橡膠，以及（A2 )20至98質量％之自由基反應樹脂，（A3 )有機過氧化物，相對於（A 1 + A 2 ) 1 0 0 質量部份爲0 . 2至1 0質量部份之組成物爲特 徵之上述〔1〕記載之導電性硬化性樹脂組成物 〇 〔3〕 以（A 1 )成份之橡膠是至少1種或2種以上選 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 自丙烯腈一丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙二烯三 元共聚合橡膠、乙烯-丁二烯橡膠、氟橡膠、異 戊二烯橡膠、硅橡膠、丙烯酸類橡膠及丁二烯橡 膠之成群所組成爲特徵之上述〔1〕或〔2〕記 載之導電性硬化性樹脂組成物。 〔4〕 （ A. 1 )成份之橡膠是至少1種或2種以上選自 丙烯腈-丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、苯乙烯-丁 二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙二烯三元 共聚合橡膠及丁二烯橡膠之成群所組成之上述〔 -8- 本纸張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^1068 A7 _ 五、發明説明（6 ) 3〕記載之導電性硬化性樹脂組成物。 [5〕 以（B)成份之碳材料成份之橡膠是至少1種或 2種以上選自石墨粉末、人造石墨粉末、天然石 墨粉末、膨脹石墨粉末 '碳纖維、〇 . 〇 5至 1 0 //m之纖維直徑及1至5 0 0 //m之纖維長 度之氣相成長碳纖維、0· 5至1 0 〇 nm之纖 維直徑及0 · 0 1至1 〇//m之纖維長度之碳納 管以及碳黑之成群所組成之材料爲特徵之上述〔 1〕至〔3〕中任一項記載之導電性硬化性樹脂 組成物。 〔6〕 石墨粉末爲0 · 1至150//m之平均粒徑、 6 · 7 4 5 A以下之晶格距離（c 〇値）之上述〔 5〕記載之導電性硬化性樹脂組成物。 〔7〕 以（B)成份之碳材料，加壓容積密度成1· 5 g / c m 3之狀態，相對於加壓方向成直角方向之 粉末電氣比電阻爲0.07Ωcm以下爲特徵之 上述〔1〕至〔6〕中任一項記載之導電性硬化 性樹脂組成物。 〔8〕 以（B)成份之碳材料，含有〇 . 〇5質量％至 1 0質量％之硼元素爲特徵之上述〔1〕至〔7 〕中任一項記載之導電性硬化性樹脂組成物。 〔9〕 以使用上述〔1〕至〔8〕中任一項記載之導電 性硬化性樹脂組成物爲特徵之薄板。 〔1〇〕 將上述〔1〕至〔8〕中任一項記載之導電性硬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公慶） _ g _ —--U---ί---^^裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591068 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 化性樹脂組成物，使用押出機、滾輪機及壓延機 中任一種之成形機，使之成形爲未硬化之狀態爲 特徵之未硬化薄板之製造方法。 〔11〕 依據上述〔1 0〕中記載之製造方法所製成之未 硬化薄板。 〔12〕 0 · 5 至 3mm 之厚度，20 至 30〇〇mm 之 寬度之上述〔1 1〕中記載之未硬化薄板。 〔13〕 以切斷或沖切上述〔1 1〕或〔1 2〕中記載之 未硬化薄板後，將此薄板供給於金屬模具內，以 壓縮成形機熱硬化之爲特徵之附有溝槽之薄板硬 化體之製造方法。 〔14〕 使用附有單面或雙面溝槽之金屬模具，依據上述 〔1 3〕中記載之製造方法所製成之燃料電池用 分離器、電池用集積體、電極或放熱板。 〔15〕 硬化切斷或沖切上述〔1 1〕或〔1 2〕中記載 之未硬化薄板而得到之燃料電池用分離器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔16〕 以使用上述〔1〕至〔8〕中任一項記載之導電 性硬化性樹脂組成物或是上述〔1 1〕或〔1 2 〕中記載之未硬化薄板，供給於附有雙面溝槽之 金屬模具內，以壓縮成形機硬化而得到之硬化體 所成之燃料電池用分離器，具有 2x10-2Ω cm以下之體積電阻係數，2χ 1 0_2Qcm2 以下之接觸電阻，1.〇W/m*K以上之熱傳 導率以及1 X 1 〇 _ 6 c m 2 / s e c以下之通氣 本紙張尺度適用中®國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） .10 · 59l〇68 A7 _ B7 五、發明説明（8) 率，並含有Ο·lppm以上之硼元素爲特徵之 燃料電池用分離器。 [17〕 以包含（A)含有2至8 0質量％之比率之硬化 性樹脂組成物以及（B )碳材料，（A )成份及 (B)成份之質量比爲70至5 : 30至95之 比率之附有溝槽之導電性硬化性樹脂薄板爲特徵 之燃料電池用分離器、電池用集積體、電極或放 熱板。 [1 8〕 以（A 1 )成份之橡膠是至少1種或2種以上選 自丙烯腈-丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯一丙二烯三 元共聚橡膠、乙烯-丁二烯橡膠、氟橡膠、異戊 二烯橡膠、硅橡膠、丙烯酸類橡膠及丁二烯橡膠 之成群所組成爲特徵之上述〔1 7〕中記載之燃 料電池用分離器、電池用集積體、電極或放熱板 c 〔19〕 （A)成份是由80至2質量％之橡膠，以及 2 0至9 8質量％之自由基反應樹脂所形成之上 述〔1 7〕或〔1 8〕中記載之燃料電池用分離 器、電池用集積體、電極或放熱板。 〔20〕 以具有2 X 1 0 _ 2 Ω c m以下之體積電阻係數， 2x 10_2Qcm以下之接觸電阻，1 · 0W/ m · K以上之熱傳導率以及lx 1 0_6cm2/ s e c以下之通氣率，並含有0_ . 1 p pm以上 本紙張尺度適用中_國家標準（〇奶）八4規格（210/ 297公釐） _ I;--·---：---—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591068 A7 B7_____ 五、發明説明（9 ) " 之硼兀素爲特徵之上述〔1 7〕至〔1 9〕中任 一項記載之燃料電池用分離器。 發明之實施形態 以下，詳細說明本發明。 本發明中（A )成份之硬化性樹脂組成物中所含之橡 膠（A 1 )是至少1種或2種以上選自丙烯腈-丁二烯橡 膠、氫化腈橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠 、乙烯-丙二烯三元共聚合橡膠、乙烯一丁二烯橡膠、氟 橡膠、異戊二烯橡膠、硅橡膠、丙烯酸類橡膠、丁二烯橡 膠、高苯乙烯橡膠、氯戊二烯橡膠、聚氨酯橡膠、聚醚類 系特殊橡膠、四氟乙烯•丙烯橡膠、表氯醇橡膠、冰片烯 橡膠及丁基橡膠之成群所組成。 其中，在耐久性、耐水性及加工性方面，以丙烯腈-丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙二烯三元共聚合橡膠、乙烯- 丁二烯 橡膠'丁二烯橡膠、氟橡膠、高苯乙烯橡膠、聚醚類系特 殊橡膠及表氯醇橡膠爲宜，以丙烯腈-丁二烯橡膠、氫化 腈橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙二烯三元共聚合橡膠及丁二烯橡膠尤佳。 本發明中（A )成份之硬化性樹脂組成物中所含之橡 膠（A 1 )之門尼粘度（M L ! + 4 ( 1 〇 〇 °C ))是2 5 以上，以4 0以上爲宜，以5 0以上尤佳。門尼粘度（ M L ! + 4 ( 1 〇 〇 °C ))爲2 5以下時，碳材料之塡料之 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -12 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（1〇) 塡料性變差，使高充塡碳材料之塡料時，難以連續形成均 一之未硬化薄板。 門尼粘度之測定是依據J I S K 6 3 0 0，使用門 尼粘度測定機A Μ - 1 (株式會社東洋精機製作所製）測 定。（旭乙1 + 4(1〇〇°〇))之1^是表示門尼粘度，1> 是表示滾輪機之型別爲L型，1 + 4是表示1分鐘之預熱時 間及4分鐘之滾輪機之運作時間以及（1 〇 〇 °C )是表示 試驗溫度爲1 0 0 °C。 本發明中（A )成份之硬化性樹脂組成物中所含之自 由基反應樹脂之（A 2 )爲於分子末端含有乙稀基或2 -烯丙基，或是於主鏈上含有碳-碳不飽和二重鍵結或1級 碳之烷基鏈之樹脂或是其樹脂之組成物。例如，1種或2 種以上選自不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、丙烯酯樹脂、 丙烯酸氨基甲酸酯樹脂、醇酸樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙基 酯樹脂及1，2 -聚丁二烯樹脂等之組成物。 進而，在要求耐熱性及耐酸性等之領域中，以具有如 同素環、雜環之環狀構造之分子骨架之樹脂爲宜，例如包 含雙酚系之不飽和聚酯樹脂或乙烯酯樹脂、漆用酚醛型乙 烯酯樹脂、丙烯酯樹脂及鄰苯二甲酸二烯丙基酯樹脂等， 就可提升耐熱性、耐藥品性及耐熱水性之觀點而言，是適 宜的。 另外，1，2 -聚丁二烯樹脂之主鏈不含有二重鍵結 ，就可提升耐熱性、耐藥品性及耐熱水性之觀點而言，是 適宜的。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（2]0;< 297公釐) :13- "" ' 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -項再填寫太 訂 10 591068 Α7 Β7 五、發明説明（11) 本發明中（A )成份之硬化性樹脂組成物中之成份， 除上述之（A 1 ) 、（ A 2 )以外’以控制反應速度、調 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 整粘度、提升架橋密度及附加機能等爲目的時’可添加含 有乙烯基、2 -烯丙基等之不飽和二重鍵結之自由基反應 性單體。例如，不飽和脂肪酸酯、芳香族乙烯化合物、飽 和脂肪酸或芳香族羧酸之乙烯酯及其誘導體及交聯性多官 能單體等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 不飽和脂肪酸酯，例如甲基丙烯酸（甲）酯、乙基丙 烯酸（甲）酯、丁基丙烯酸（甲）酯' 2 -乙基己基丙烯 酸（曱）酯、辛基丙烯酸（甲）酯、十二烷基丙烯酸（甲 )酯、十八烷基丙烯酸（甲）酯、環己基丙烯酸（甲）酯 及甲基環己基丙烯酸（甲）酯等之烷基丙烯酸（甲）酯； 苯基丙烯酸（甲）酯、苄基丙烯酸（甲）酯、1 -萘基丙 烯酸（甲）酯、氟苯基丙烯酸（甲）酯、氯苯基丙烯酸（ 甲）酯、氰基苯基丙烯酸（甲）酯、甲氧基苯基丙烯酸（ 甲）酯、雙苯基丙烯酸（甲）酯等之丙烯酸芳香族酯；氟 基甲基丙烯酸（甲）酯及氯基甲基丙烯酸（甲）酯等之鹵 烷基丙烯酸（甲）酯；環氧丙基丙烯酸（甲）酯、烷基胺 基丙烯酸（甲）酯及α -氰基丙烯酸酯等。 芳香族乙烯化合物，例如苯乙烯、α -甲基苯乙烯、 氯苯乙烯、苯乙烯磺酸、4 -羥基苯乙烯及乙烯基甲苯等 〇 飽和脂肪酸或芳香族羧酸之乙烯酯及其誘導體，例如 乙酸乙烯、丙酸乙烯及苯甲酸乙烯等。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐) 591068 A7 B7 五、發明说明（12) 另外，交聯性多官能單體，例如乙二醇二丙烯酸（甲 )酯、二乙二醇二丙烯酸（甲）酯、三乙二醇二丙烯酸（ 甲）酯、四乙二醇二丙烯酸（甲）酯、三丙二醇二丙烯酸 (甲）酯、1 ，3 — 丁二醇二丙烯酸（甲）酯、1 ，4 — 丁酮二醇二丙烯酸（甲）酯、1 ，5 -戊酮二醇二丙烯酸 (甲）酯、1 ，6 —己酮二醇二丙烯酸（甲）酯、新戊二 醇二丙烯酸（甲）酯、低酯二丙烯酸（甲）酯、聚丁二烯 二丙烯酸（甲）酯、2 ，2 —雙（4 一 （甲）丙烯醯基羥 苯基）丙烷、2，2 —雙（4 一ω—（甲）丙烯醯基羥聚乙 氧基）丙烷等之二丙烯酸（甲）酯；鄰苯二酸二烯丙酯、 異鄰苯二酸二烯丙酯、異鄰苯二酸二甲基烯丙酯、對苯二 甲酸二烯丙酯、2，6 -萘二羧酸二烯丙酯、1 ，5 -萘 二羧酸二烯丙酯、1 ，4 一二甲苯二羧酸烯丙酯、4，4 -二苯基二羧酸二烯丙酯等之芳香族羧酸二烯丙酯類；環 己烷二羧酸二烯丙酯及二乙烯基苯等之二官能基之交聯性 單體；三烴甲基乙烷三丙烯酸（甲）酯、三烴甲基丙烷三 丙烯酸（甲）酯、季戊四醇三丙烯酸（甲）酯、三（甲） 烯丙基異氰尿酸、三（甲）烯丙基氰尿酸、三烯丙基偏苯 三酸酯及二烯丙基氯酸酯（dially chlorrendate )等之三官能 基之交聯性單體；季戊四醇四丙烯酸（甲）酯等之四官能 基之交聯性單.體。 其中，爲提升耐熱性、耐藥品性等，以添加交聯性多 官能單體爲宜。 本發明中（A )成份之硬化性樹脂組成物中所含之有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公瘦) -15 - _~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、一S 口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7 _ 五、發明説明（13 ) 機過氧化物（A3)，可使用例如二烷基過氧化物、醯基 過氧化物、氫過氧化物、酮過氧化物及過氧化酯等之已知 之化合物。具體例如，苯醯過氧化物、1-環己基-1-甲基乙基過氧2 —乙基己酸、1 ，1 ，3 ，3 —四甲基丁 基過氧2 —乙基己酸、1 ，1 一雙（叔丁基過氧）—3， 3 ，5 —三甲基環己烷、1 ，1 一雙（叔丁基過氧）環己 烷、2，2 -雙（4，4 —二丁基過氧環己基）丙烷、叔 己基過氧一 2 —乙基己酸、叔丁基過氧一 2 —乙基己酸、 2 ，5 —二甲基—2，5 —二（叔己基過氧）己烷、2， 5 —二甲基—2 ，5 —二（苯醯過氧）己烷、叔丁基過氧 苯甲酸酯、叔丁基異丙苯基過氧化物、對篕烷氫過氧化物 、叔丁基氫過氧化物、異丙苯氫過氧化物、二異丙苯基過 氧化物、二叔丁基過氧化物及2，5 —二甲基一 2，5 — 二叔丁基過氧己烷一 3等。 其中，分解溫度爲9 0至1 9 0 °C，活性化能量爲 3 0 K c a 1 / m ο 1以上之化合物，就製品之成形循環 及強度、耐久性方面上是合宜的。例如1 ，1 -雙（叔丁 基過氧）環己烷、1，1—雙（叔丁基過氧）_3，3 , 5 —三甲基環己烷、2，5 —二甲基—2，5-二（叔己 基過氧）己烷、2，5 -二甲基—2，5 -二（苯醯過氧 )己烷、叔丁基過氧苯甲酸酯、叔丁基異丙苯基過氧化物 、對盖烷氫過氧化物、叔丁基氫過氧化物、異丙苯氫過氧 化物、二異丙苯基過氧化物、二叔丁基過氧化物及2，5 一二甲基一 2，5 -二叔丁基過氧己烷一 3等。 m· m *—^1 ^^^1 —^1 ϋϋ ·ϋϋ me n m、一 〜 1 n mi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16- 591068 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（14 ) 上述之硬化性樹脂組成物中，橡膠（A 1 )及自由基 反應樹脂（A2)之質量比爲，80至2質量％之橡膠， 2 0至9 8質量％之自由基反應樹脂（以A 1 +A2爲 100質量％)。橡膠若超過80質量％時，會降低硬化 物之導電性，而2質量％未滿時，薄板之成形性變差。以 75至5質量％之橡膠，30至98質量％之自由基反應 樹脂爲宜，以60至10質量％之橡膠，40至90質量 %之自由基反應樹脂尤佳。 硬化性樹脂組成物中所含之有機過氧化物（A 3 )， 相對於（橡膠（A1) +自由基反應樹脂（A2))之 1〇0質量部份，以添加0 · 2至1 0質量部份爲宜。以 〇.5至8質量部份尤佳，以0 . 8至6質量部份最好。 有機過氧化物（A 3 )之添加量超過1 0質量部份時，因 有機過氧化物之分解增加所產生之氣體，是造成製品之氣 密性降低之原因。另外，若在0 . 2質量部份以下時，因 製品之交聯密度變低，使強度降低，進而可能亦使耐久性 降低。 本發明中（B )成份之碳材料是以至少1種或2種以 上選自石墨粉末、人造石墨粉末、天然石墨粉末、膨脹石 墨粉末、碳纖維、0 · 0 5至1 0 // m之纖維直徑及1至 5 00 //m之纖維長度之氣相成長碳纖維、0 . 5至 100nm之纖維直徑及〇 . 01至1 〇/zm之纖維長度 之碳納管以及碳黑之成群所組成之混合物爲宜。 另外，石墨粉末以0 . 1至1 5 0 // m之平均粒徑、 (請先聞讀背面之注意事

'/i意事項再填I 裝-- 寫本頁) 訂 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17 - 591068 A7 B7 五、發明说明（15) 6 . 7 4 5 A以下之晶格距離（C 〇値）之石墨微粉爲宜， 含有硼元素尤佳。. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 所謂含有硼元素，0 . 1至150/zm之平均粒徑、 6 . 7 4 5 A以下之晶格距離（C 〇値）之石墨微粉，爲提 高石墨微粉之導電性及對樹脂之充塡性，於石墨化時添加 硼元素化合物後石墨化而得之。 未添加硼元素石墨化時，石墨化度（結晶化度）會降 低，晶格距離（以下，稱爲〔C 〇値〕）會變大，不能得 到足夠之高導電性之石墨粉末。 另外，含有硼元素之形態是只要在石墨中混合硼元素 及/或硼化合物即可，但是以例如存在石墨結晶之層間之 形態，形成石墨結晶之碳原子之一部份爲硼原子所置換之 .形態尤佳。另外，碳原子之一部份爲硼原子所置換時，硼 原子及碳原子之鍵結是共有鍵結、離子鍵結等之任何鍵結 形式均沒有關係。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲得到該石墨微粉，通常會先製造焦碳。焦碳之原料 是使用石油系瀝腈、煤系之瀝腈等，將這些原料碳化，形 成焦碳。 由焦碳製成石墨化粉末，一般爲粉碎焦碳後石墨化處 理之方法，石墨化焦碳本身後粉碎之方法或是於焦碳中添 加粘合劑成形、燒成燒成品（焦碳及此燒成品合稱爲焦碳 等）’以石墨化處理後粉碎成粉末之方法等。本發明中， 以使用粉碎焦碳等後石墨化之方法爲宜。原料之焦碳等儘 可能以結晶不發達較好，所以於2 0 0 0 °C以下，最好是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） · 1 8 - 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ A7 ____B7_五、發明説明（16 ) 於1 2 0 0 °c以下，加熱處理爲宜。 若焦碳等之粉末以石墨化處理時，不只是進行結晶化 ，同時粒子之表面積亦變小，發現關於這些情況，都是合 適的。 例如粉碎焦碳所得到約爲1 〇 # m之平均粒徑之焦碳 之比表面積約爲1 4 m 2 / g，但將此以2 8 0 0 °C以上石 墨化時，比表面積成2m2/ g至3m2 / g。 然而’石墨化後粉碎時，雖依粒徑有所不同，但至少 5m2/g以上，有時爲1 以上。與此相比較， 認爲粉碎後石墨化之方法，石墨化時碳原子再排列，並且 高溫下蒸發了表面之一部份，因使表面乾淨或平滑化/而 降低比表面積。 焦碳等之粉碎時，可使用高速回轉粉碎機（‘錘碎機、 針盤式磨粉機、籠形磨粉機）或各種球磨機（轉動磨碎機 、振動磨碎機、行星式磨碎機）、攪拌磨碎機（粒型磨碎 機、at「iter、流通管型 '環狀磨碎機）等。另外，即使微粉 碎機之篩網粉碎機、渦輪式粉碎機、超微細粉碎機及噴射 粉碎機，依照選定之條件，亦可使用。使用這些粉碎機粉 碎焦碳等時，此時依照選定之粉碎條件及需要，將粉末分 級，以平均粒徑在0 _ 1至1 5 0 // m之範圍內爲宜。最 好是實質上除去0 . 1 //m以下及/或超過1 5 0 之 粒子，使這些粒子各在5質量％以下，以1質量％以下爲 宜。 本發明中之石墨粉末是以含有硼元素爲宜，粒度是平 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A料見格(2i〇X 297公釐） 一 (請先閲讀背面之注意事 .4 注意事項再填」 裝— :寫本頁) 、τ 591068 A7 B7 五、發明説明（π) 均粒徑於0 _ 1至150/zm爲宜，以1至100/zm尤 佳，以5至8 0 // m最好。粒徑是以雷射衍射散亂法測定 。具體而言，秤重5 Omg之試樣，添加5 〇m 1之蒸餾 水，再加上0 _ 2ml之2% Triton (界面活性劑）水溶 液，以3分鐘超音波分散後，以日機裝株式會社製之 Microtrac HRA裝置測定。 分級焦碳粉末等之方法，只要是能分離都可以。例如 可使用箭分方或強制渦流型離心分級機（微分離器、 tu「bo pi ex、turboclassifier，超級分離器）、慣性分級機（ 改良式Virtual lmpactor,elbowjet)等之氣流分級機。另外 ’亦可使用濕式之沈降分離法或離心分級法等。 另外，爲得到本發明之石墨粉末，石墨化處理前之焦 碳等之粉末中添加硼元素來源之B單體如Η 3 B〇·3、 Β2〇3、B4C及BN等，充份混合後石墨化。若含硼化 合物之混合不均勻時，不只是石墨粉末成不均勻，石墨化 時燒結之可能性變高。爲使能均勻混合，這些硼元素來源 爲具有5 0 //m以下，最好是2 0 以下左右之粒徑之 粉末，混合於焦碳等之粉末爲宜。 另外，含有硼元素來源之焦碳等之粉末之石墨化溫度 ，以溫度高爲宜，但因裝置等有所限制，以2 5 0 〇至 3 2 0 0 °C之範圍爲宜。石墨化方法可使用將粉末放入石 墨坩堝使用直接通電之艾奇遜爐之方法、以石墨發熱體加 熱粉末之方法等。 本發明之含有硼元素之石墨粉末，儘可能以結晶性好 — ：--^---^---裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20 - 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印紫 A7 B7五、發明説明（18) 之物爲宜，六角網面層相重疊之石墨構造之C 〇値以 6 · 7 4 5 A以下爲宜，以6 · 7 3 0 A以下尤佳，以 6 · 7 2 0 A以下最好。如此可提高石墨粉末之結晶化，因 而可降低硬化體之電氣比電阻。 膨脹石墨粉末，例如將天然石墨、熱分解石墨等結晶 構造高度發達之石墨，以濃硫酸及硝酸之混合液、濃硫酸 及過氧化氫水之混合液之強酸化性之溶液浸漬處理，使之 生成石墨層間化合物，水洗後急速加熱，膨脹處理石墨結 晶之C軸方向而得到之粉末或是將此一次壓延成薄板狀後 粉碎之粉末。 碳纖維，例如重質油、副生油及煤焦油所作成之瀝腈 系及聚丙烯腈所作成之聚丙烯腈（P A N )系。 氣相成長碳纖維是，例如在苯、甲苯及天然氣體等之 有機化合物爲原料，在二茂合鐵等之遷移金屬催化劑之存 在下，與氫氣於8 0 0至1 3 0 0 °C下進行熱分解反應而 得之。進而，之後以約2 5 0 0至3 2 0 0 °C下進行石墨 化處理爲宜。與硼元素、碳化硼、鈹、鋁及矽等之石墨化 催化劑，於2 5 0 0至3 2 0 0 °C下進行石墨化處理尤佳 〇 本發明中是使用0 · 05至l〇//m之纖維直徑及1 至5 0 0 μ m之纖維長度之氣相成長碳纖維爲宜，以 〇 · 1至5// m之纖維直徑及5至5 0 //m之纖維長度尤 佳，以0 · 1至0 . 5 // m之纖維徑及1 〇至2 0 // m之 纖維長最好。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 項再填寫太 訂 1^ 本紙張尺度適用中.國國家標準(CNS ) A4規格（210X^97公釐） :21- 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___ B7_ 五、發明説明（19) 碳納管，近年來，不只其機械之強度，其電界放出機 能或氫吸藏機能受產業上注目，進而亦開始注目其磁氣機 能。此種碳納管亦被稱爲石墨晶鬚、絲狀碳、石墨纖維、 極細碳管、碳管、碳原纖維、碳微纖維及碳納纖維等。碳 納管中，形成一層石墨膜爲單層碳納管，多層石墨膜爲多 層碳納管。當然在本發明中任一種均可使用，以使用單層 碳納管爲宜，其可得到較高導電性或機械強度之硬化體。 碳納管是，例如依據CORONA社出版之「碳納管之基 礎」中記載（P23至P· 57、1 998年發行）之電弧 放電法、雷射蒸發法及熱分解法等製作，進而爲提高純度 ，可以水熱法、離心分離法、限外過濾法及氧化法等精製 而得之。爲除去不純物，以約2 5 0 0至3 2 0 0 °C之不 活性氣體之環境下進行高溫處理爲宜。進而，與硼元素、 碳化硼、鈹、鋁及矽等之石墨化催化劑，在不活性氣體之 環境中，約2 5 0 0至3 2 0 0 °C下進行高溫處理尤佳。 本發明中是使用0·5至100nm之纖維直徑及 0 · 0 1至1 0 // m之纖維長度之碳納管爲宜，以1至 1 0 nm之纖維直徑及〇 · 〇 5至5 //m之纖維長度尤佳 ，以1至5nm之纖維徑及0 · 1至3//m之纖維長最好 〇 本發明中之氣相成長碳纖維及碳納管之纖維直徑及纖 維長度是可以電子顯微鏡測定。 碳黑，例如由天然氣體等之不完全燃燒、乙炔之熱分 解所得到之Ketjen Black、乙炔碳黑、碳氫化合物油，或天 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) :22 - 一 —^ 裝 ^ 訂 . (許先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __ Β7 五、發明説明（20) 然氣體之不完全燃燒所得到之爐碳及天然氣體之熱分解所 得到之熱解碳等。 本發明中（B )成份之碳材料，相對於容積密度成 1.5g/cm3時之加壓方向，成直角方向之粉末電氣比 電阻是越低越好，以0 · 0 7 Ω c m以下爲宜，以 0 . 〇 1 Ω c m以下尤佳。碳材料之電氣比電阻若超過 0 _ 〇 7 Ω c m時，硬化含硬化性樹脂之組成物所得到之 硬化體之導電性變低，不能得到所期望之硬化體。 該石墨粉末之電氣比電阻之測定法如圖1及圖2所示 。圖1中1 ，1’爲銅板所成之電極（+ )及電極（―） ，2爲樹脂所形成之壓縮棒，3爲托架，4爲側框，均爲 樹脂所形成。5爲試樣之石墨粉末。6爲在試樣之下端， 設於紙面之垂直方向之中央部之電壓測定端子。 使用如圖1及圖2所示之四端子法，如下所述測定試 樣之電氣比電阻。以壓縮棒2壓縮試樣。電流由電極（+ )流向電極（一）。以端子6測定端子間之電壓（V )。 此時，電壓是使用依壓縮棒使試樣之容積密度成 1 · 5 g / c m 3時之値。試樣之電氣抵抗（端子間）爲R (Ω)時，則R = V/1。接著以p = R· S/L，可求

出電氣比電阻。〔p:電氣比電阻，S=試樣之通電方向 ，即相對於加.壓方向之直角方向之斷面面積（cm2) ’ L 爲端子6間之距離（c m )。〕實際上之測定中，試樣之 直角方向之斷面，橫約爲lcm，縱（高）爲0 · 5cm 至1 c m，通電方向之長度爲4 c m，端子間之距離（L I,-----U---1衣----„---、訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -23 - 591068 A7 B7 五、發明説明（21) )爲 1 c m。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外’本發明之（B )成份之碳材料中含有硼元素時 ’碳材料中以含有〇 . 〇 5質量％至1 〇質量％爲宜。硼 含量若0 . 0 5質量％未滿時，不能得到目的之高導電性 之石墨粉末，並不適宜。即使含有硼元素超過1 〇質量％ ’提升碳材料之導電性之改善效果小，亦不適宜。 使之含有硼元素之方法，單獨使用本發明之含硼元素 之石墨微粉，亦可與其他之碳材料混合而使之含有。另外 ，人造石墨、天然石墨、碳纖維 '氣相成長碳纖維（ V G C F )及碳納管（C N T )等之單品，或是混合物中 添加硼元素來源之B單體如B 4 C、B N、B 2〇3及 H3B〇3等，充份混合，以約2500至3200 °C，石 墨化處理而可使之含有。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之硬化性樹脂組成物（A )以及碳材料（B ) ’其質量比爲70至5:30至95之比率。（A)成份 之添加量若超過7 0質量％，則（B)碳材料爲3 0質量 %未滿時，硬化體之導電性變低。（A )成份及（B )成 份之比率，以質量比45至5:55至95爲宜，以質量 比2〇至10 : 80至90之比率尤佳。 進而，本發明之導電性硬化性樹脂組成物中，以改良 硬度、強度、.導電性、成形性、耐久性、耐候性及耐酸性 等爲目的時，可添加玻璃纖維、無機纖維、有機纖維、紫 外線安定劑、氧化防止劑、消泡劑、塗平劑、離型劑、滑 劑、撥水劑、增粘劑、低收縮劑、親水性賦予劑及交聯助 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） .24 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591068 A7 _B7__ 五、發明説明（22 ) 劑等之添加劑。 爲得到本發明之導電性硬化性樹脂組成物’將上述之 各成份，使用押出機、捏和機、班伯里混煉機、漢塞混合 機（Henschel Mixer*)及行星式攪拌機等一般在樹脂領域 所用之混合機、混煉機，保持一定之未開始硬化之溫度’ 儘可能均一地混合爲宜。另外，添加有機過氧化物時，其 他所有成份均一地混合後，最後再添加有機過氧化物混合 即可。 所得到之導電性硬化性樹脂組成物，爲得到厚度精度 佳之燃料電池用分離器，使用押出機、滾輪機及壓延機等 於未開始硬化之溫度下，一次成形所定之厚度及寬度之薄 板。例如，使用押出機時，將粉末或塊狀之導電性硬化性 樹脂組成物，投入保持溫度於6 0至1 0 0 t之附有薄板 成形用胎具之押出機，押出成形後，以傳送帶等取出。 爲成形更佳精度之厚度，於押出機成形後，以滾輪機 或壓延機壓延爲宜。爲消除薄板中之空隙或空氣，以真空 狀態押出成形爲宜。使用滾輪機時，將粉末或塊狀之導電 性硬化性樹脂組成物，投入保持溫度於2 0至1 〇 〇 r之 等速回轉之2個滾輪，薄板化後，以傳送帶等取出。爲成 形更佳精度之厚度，於押出機成形後，再以滾輪機或壓延 機壓延爲宜。. 由本發明之導電性硬化性樹脂組成物所得到之導電性 硬化樹脂製品是，並不限於某些物品上，特別是以燃料電 池用分離器、電池用集積體、電極或放熱板製作等爲目的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 25 - ' 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝

、1T 591068 A7 _ B7 五、發明説明（23) 而開發的，在燃料電池用分離器、電池用集積體、電極或 放熱板之有用的。 如上述所得到之薄板製作燃料電池用分離器、電池用 集積體、電極或放熱板時，例如，切斷或沖切所得到之薄 板成目的之大小，將1枚或2枚以上之該薄板並列於附有 兩面溝槽之金屬模具內，或重疊插入，以壓縮成形機熱硬 化之，可得到在燃料電池用分離器、電池用集積體、電極 或放熱板。爲得到無缺陷之良品，硬化時使模槽內成真空 狀態爲宜。爲矯正硬化後製品之翹曲，以控制溫度爲1 〇 至5 0 °C之壓板，3 M p a以上加壓冷卻爲宜。 硬化之條件中，因應組成物之種類選定、探索最適宜 之溫度是重要的。例如，在1 2 0至2 0 0 °C之溫度範圍 ，於3 0秒鐘至1 2 0 0秒鐘之範圍，可作適當的決定。 另外’硬化後，在1 5 0至2 0 〇 °C之溫度範圍，於1〇 分鐘至6 0 0分鐘之範圍，施予後處理，可實施完全硬化 。後處理是以實施5 M p a以上加壓，可抑制製品之翹曲 〇

本發明中之燃料電池用分離器、電池用集積體、電極 或放熱板，只要具有滿足個別要求特性之性能，並無特別 的限制，但以具有以下所述之特性爲宜。即是，體積電阻 係數是以2x1 0-2Ω cm以下爲宜，以8X 1 0 _ 3 Ω c m以下尤佳，特別是作爲燃料電池用分離器之 用途時，以5 X 1 0 - 3 Ω c m以下最適合使用。接觸電阻 是以2 X 1 0 — 2 Ω c m 2以下爲宜，以1 X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ 297公釐） _ 26 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ♦ -項再填· 裝. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591068 kl 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（24 ) 1〇—2 Ω c m 2以下尤佳，以7 x 合適。 熱傳導率是以1 · OW/m.K以上爲宜，以4 · 〇 w/m · K以上尤佳，以1 〇w/m · K以上最爲合適。 另外’燃料電池用分離器之重要之特性値之通氣率，是以 lx 1 0 一 6cm2/S e c 以下爲宜，以 lx 工 〇icm2 /s e c以下尤佳，以ix 1 e c以下最爲 合適。 圖3是表示附有兩面溝槽之薄板。使用該兩面溝槽之 薄板之硬化體，構成燃料電池，此爲一般所進行，無說明 之必要（例如，特開昭5 8 — 5 3 1 6 7號公報）。 本發明之導電性硬化性樹脂組成物是，即使是高充塡 碳材料，亦可成形爲連續之薄板，所以在要求厚度精度之 領域’例如電子相關之複合材料等是最適合的。另外，其 硬化體不只限於可再現石墨之導電性或熱傳導性，亦具有 耐熱性、耐蝕性及成形精確度等之優點，可得到極高性能 之產品’所以在電子領域、電機、機械及車輛等之各種零 件等之 '各用途上之有用的，尤其是作爲例如燃料電池用分 離器、電池用集積體、電極或放熱板等材料之適合材料。 以下是以貫施例更加s羊細地說明本發明，但本發明是 不以此爲限。. 使用之材料如以下所示。 (A )成份（硬化性樹脂組成物） A 1 :橡膠 0 Ω 以下最爲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 、οτ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -27- 591068 A7 B7 五、發明説明（25 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) NBR1 (丙烯腈一 丁二烯橡膠；日本Z e on株式 會社製 Nipol DN003，門尼粘度（M L 1 + 4 ( 1 〇 〇 °C )) :78) NBR2 (丙烯腈—丁二烯橡膠；日本Z e ο η株式 會社製 Nipol 1312，門尼粘度（Μ L i + 4 ( 1 〇 〇 t：)): 因液狀故測定不能） E P DM (乙烯一丙二烯橡膠；日本合成橡膠株式會 社製 E P 2 5，門尼粘度（M L i + 4 ( 1 0 0 QC )): 9 0) SBR (苯乙烯—丁二烯橡膠；日本合成橡膠株式會 社製 S L 5 7 4，門尼粘度（M L i + 4 ( 1 〇 〇 °C )) :64) A2:自由基反應樹脂 A L E (丙烯酯樹脂；昭和電工株式會社製 A A 1 0 1 ) V E 1 (乙烯酯樹脂；昭和高分子株式會社製，試作

經濟部智慧財產局員工消費合作社印M 品，含有5重量％漆用酚醛系之鄰苯二甲酸二烯丙基酯樹 月旨；粘度 2 . 1 ( P a · s e c ，8 0 °C )) λ，E 2 (乙烯酯樹脂；昭和高分子株式會社製Η -6 0 0 ) U Ρ (不飽和聚酯樹脂；日本u — P i c Α株式會社 製U-PiCA5836) A 3 :有機過氧化物 D C P (二異丙苯基過氧化物；日本油脂株式會社製 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -28 - 591068 A7 ________Β7 _ 五、發明説明（26 ) percumyID ) (B )成份（碳材料） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B 1 :以下述之方法得到含有硼元素之石墨微粉。 將非針狀焦碳（或燒成品）之新日鐵化學（株）製 LPC — S焦碳（以下稱爲「焦碳A」），以PULVERIZER 〔Hosokawamicro (株）製〕粗粉碎成2mm至3mm以下 之大小。將該粗粉碎品以噴射粉碎機（IDS 2UR，曰本 Pneumatic (株）製）微粉碎之。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之後’依分級調整所需要之粒徑。除去5 // m以下之 粒子’使用 turboclassifier ( T C 1 5 N、日淸 Engineering (株）製）進行氣流分級。該調整後微粉碎品之一部份 14.4g中，加入〇.6kg之碳化硼（B4C)，以漢 塞混合機，8 0 0 r p m，5分鐘混合。將此封入 40cm之內徑，40L之容積之附蓋之石墨坩堝內，放 入使用石墨加熱器之石墨化爐，以2 9 0 0 t之溫度石墨 化。將之放冷後，取出粉末，而得到1 4 k g之粉末。所 得到之石墨微粉爲20 . 5//m之平均粒徑，6 . 716A 之晶格距離（C 〇値），硼元素含量爲1 · 3質量％。 B 2 :以下述之方法得到不含硼元素之石墨微粉。 將焦碳A以PULVERIZER粗粉碎成2mm至 3 m m以下之大小。將該粗粉碎品以噴射粉碎機微粉碎之 。之後，依分級調整所需要之粒徑。除去5 // m以下之粒 子，使用turboclassifier進行氣流分級。將此封入4 〇 c m 之內徑，4 0 L之容積之附蓋之石墨坩堝內，放入使用石

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公瘦） _ 〇Q 591068 A7 _B7 五、發明説明（27 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 墨加熱器之石墨化爐，以2 9 0 0 °C之溫度石墨化。將之 放冷後，取出粉末，而得到石墨微粉。所得到之石墨微粉 爲2 0 · 5 // m之平均粒徑，6 · 7 5 8 A之晶格距離（

Co値），硼元素含量爲0質量％。 UFG:人造石墨；昭和電工株式會社製UFG30

EXP:膨脹石墨；日本石墨工業株式會社製EXP _ 5 0 E L V G C F (昭和電工株式會社登錄商標）；氣相成長 碳纖維；昭和電工株式會社製 VGCF — G (〇 . 1至 ◦ · 3 //m之纖維直徑及1 0至5 0 //m之纖維長度） C N T :以下述之方法得到碳納管。 6 m m之直徑、5 0 m m之長度之石墨棒，由先端沿 著中心軸，穿孔3 m m之直徑、3 0 m m之深度之孔穴， 該穴中塡塞重量比率爲1 : 1 : 1之铑（R h ):鉑（ P t ):石墨（C)之混合粉末，製作成陽極。另一方面 ，製作以9 9 · 9 8 %純度之石墨所成之1 3 m m之直徑 、3 0mm之長度之陰極。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於反應容器對向配置這些電極，接續直流電源。然後 ，以9 9 · 9 8 %純度之氨氣體置換反應容器，進行直流 電弧放電。之後，回收附著於反應容器內壁（加熱器煤） 及堆積於陰極之煤（陰極煤）。反應容器中之壓力及電流 是以600ΤΌΙ· r及70A進行。反應中，經常維持陽 極及陰極間之間隙成1至2 m m進行操作。 所回收之煤，放入水及乙醇成1 : 1之混合溶媒中， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -30 - ~ 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（28 以超音波分散，回收該分散液，以旋轉式蒸餾器除去溶媒 。然後’該試樣於陽離子界面活性劑之氯化爷焼銨之 〇· 1%水溶液中’以超音波分散後，以5Q〇Qrpm ’ 3 0分_里離心分離之’回收該分散液。接著，於3 5〇 °C之空氣中，5小時熱處理該分散液而精製之，得到1至 1 0 nm之纖維直徑及〇 · 〇 5至5 //m之纖維長度之碳 納管。 硬化體之物性之測定方如下所示。 體積電阻係數： 依據J I S K 7 1 9 4，以四探針法測定之。 接觸電阻値： 如圖4所示之裝置，將試驗片11(2〇mmx20 mmx2mm)及碳板12 (1·5xl0_3〇cm， 2 Ommx 2 Ommx 1mm)相接觸，以銅板1 3夾住’ 加上9 8 N之載重。然後，以1 A之恆電流流通貫通方向 ，使端子1 4接觸試驗片1 1及碳板1 2之界面’測定其 電壓而計算抵抗値。於該値，積算所接觸之斷面面積爲接 觸電阻値。 彎曲強度、彎曲彈性率及彎曲變形 依據J I S Κ Θ 9 1 1 ，將試驗片以6 4 m m之柱 間間隔、2 m. m / m i η之彎曲速度之條件下之U式彎 曲強度測定法進行測定。試驗片大小是以 1 · 5 m m進行。 ' 熱傳導率： 0 〇 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 31 - 591068 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（29 ) 以雷射照明法（t 1 / 2法，雷射照明法熱定數測定裝 置LF/TCM FA8510B理學電氣社製），將試 驗片（0 1 0mm，1 · 7mm之厚度），於80 °C下， 真空中，照射光爲紅寶石雷射光（.2 · 5 k V之勵起電壓 )之條件下，進行測定。 氣體透過率： 依據J I S κ 7 1 2 6 A法，於2 3 °C下使用 氦氣體進行測定。 薄板成形性： 使用2個1 0吋長之滾輪，於6 0 °C之滾輪溫度，2 m m之浪輪之間隙寬度，；[5 r p m之回轉數之條件下， 投入硬化性導電性樹脂組成物，成形爲薄板，評價其成形 性及外觀。 碳材料中之硼元素含量： 使用誘導結合等離子質量分析裝置（I C P - MS ) (精工電子製SPQ9000)進行測定。 表面精度： 將薄板硬化體之表面均分爲1 6等份，各自的中心點 以微測器進行測定，算出其平均値。 實施例1至1 .5 實施例1至1 5是使用加壓式捏和機（容量：1 l ) ’於7 0 C之溫度’ 4 0 r p m之回轉數之條件下，首先 投入橡膠成份進行練製1分鐘。接著，投入自由基反應性 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX 297公釐） -32- 591068 A7 ____ B7 五、發明説明（3〇 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 樹脂及碳材料進行混合練製5分鐘，之後，投入D C P進 行混合練製2分鐘。調整組成物之總量，使其充塡 8 〇 v 〇 1 %之捏和機容量。混練後，將該混合物，使用 2個1 0吋長之滾輪，6 0 °C之滾輪溫度，2 m m之滾輪 之間隙寬度，1 5 r p m之回轉數之等速回轉之條件下， 形成厚度爲2 m 1T1之薄板，切斷該薄板投入可形成1 〇 〇 x l 0 Ox 1 . 5mm之平板之金屬模具，使用5 0 t之壓 縮成形機，金屬模具之溫度爲1 7 0 °C，在3 0 M p a之 加壓下，進行硬化5分鐘，而得到硬化體。 比較例1至2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 比較例1至2是使用加壓式捏和機（容量：1 L )， 於7 0 °C之溫度，4 0 r p m之回轉數之條件下，首先投 入橡膠成份進行練製1分鐘。接著，投入自由基反應性樹 脂及碳材料進行混合練製5分鐘，之後，投入D C P進行 混合練製2分鐘。調整組成物之總量，使其充塡 8 0 v ο 1 %之捏和機容量。投入該混練物於可形成 100x100x1·5mm之平板之金屬模具，使用50 t之壓縮成形機，金屬模具之溫度爲1 7 ，在 3 0 M p a之加壓下，進行硬化5分鐘，而得到硬化體。 比較例3 比較例3是使用加壓式捏和機（容量：1 L )，於 7 0 °C之溫度，4 0 r p m之回轉數之條件下，首先投入 -33- 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 591068 A7 __B7__ 五、發明説明（31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 橡膠成份進行練製1分鐘。接著，投入自由基反應性樹脂 及碳材料進行混合練製5分鐘，之後，投入D C P進行混 合練製2分鐘。調整組成物之總量，使其充塡8 0 v ο 1 %之捏和機容量。混練後，將該混合物，使用2個1 0吋 長之滾輪，6 0 °C之滾輪溫度，2 m m之滾輪之間隙寬度 ，：L 5 r p m之回轉數之等速回轉之條件下，形成厚度爲 2mm之薄板，切斷該薄板投入可形成1 0 〇x 1 〇 〇x 1 . 5 rn m之平板之金屬模具，使用5 0 t之壓縮成形機 ，金屬模具之溫度爲170°C，在30Mpa之加壓下， 進行硬化5分鐘，而得到硬化體。 實施例1 6 首先將實施例1中所使用之組成物，使用2個1 0吋 長之滾輪，於6 0 °C之滾輪溫度，2 m m之滾輪之間隙寬 度，1 5 r pm之回轉數之等速回轉之條件下，形成厚度 爲1 · 7 mm之未硬化薄板，切成28〇x 200mm之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 大小。其次是，於可形成280x200x1·5mm之大 小且兩面有1 in m間距之溝槽之平板之金屬模具’將S亥薄 板投入，使用5 0 0 t之壓縮成形機，金屬模具之溫度爲 1 7 0 °C，在6 0 M p a之加壓下，進行硬化3分鐘，而 得到附有兩面.溝槽之薄板硬化體。 實施例1 7 首先將實施例1中所使用之組成物，使用6 0 9單軸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 34 - 591068 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（32 ) 押出機，於6 0 °C之溫度，4 0 r p m之回轉數之條件下 ，押出成形1 · 8mm之厚度，7 0mm之寬度之未硬化 薄板，切成2 0 Ox 7 0mm之大小。其次是，於可形成 2 8 0 X 2 0 0 X 1 · 5 m m之大小且兩面有1 m m間距之 溝槽之平板之金屬模具，將該薄板並列4枚投入，使用 5 0 0 t之壓縮成形機，金屬模具之溫度爲1 7 0 °C，在 6 OMp a之加壓下，進行硬化3分鐘，而得到附有兩面 溝槽之薄板硬化體。 比較例4 將實施例1中所使用之組成物，使用冷卻型Wilier mill (吉田製作所製）粉碎之，該粉末於可形成2 8 0 x 2 0 0 X 1 · 5 m m之大小且兩面有1 m m間距之溝槽之 平板之金屬模具，將切斷之薄板並列投入，使用5 0 0 t 之壓縮成形機，金屬模具之溫度爲1 7 0°C，在 6 0 M p a之加壓下，進行硬化3分鐘，而得到附有兩面 溝槽之薄板硬化體。 比較例5 將比較例2中所使用之組成物，使用冷卻型Wilier mill (吉田製作所製）粉碎之，該粉末於可形成2 8 0 x 2 0 0 X 1 · 5 m m之大小且兩面有1 m m間距之溝槽之 平板之金屬模具，將切斷之薄板並列投入，使用5 0 0 t 之壓縮成形機，金屬模具之溫度爲1 7 0 °C，在 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -35 - J.-------衣----^---1T------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Μ Β7 五、發明説明（33 ) 6 0 Μ p a之加壓下，進行硬化3分鐘，而得到附有兩面 溝槽之薄板硬化體。 實施例1 8 實施例1 8是測定使用實施例1 6之附有兩面溝槽之 薄板硬化體於燃料電池用分離器時之物性。 實施例1 9 實施例1 9是測定使用實施例1 7之附有兩面溝槽之 薄板硬化體於燃料電池用分離器時之物性。 比較例6 比較例6是測定使用比較例4之附有兩面溝槽之薄板 硬化體於燃料電池用分離器時之物性。 比較例7 比較例7是測定使用比較例5之附有兩面溝槽之薄板1 硬化體於燃料電池用分離器時之物性。 I.-----^---批衣----^---1T------U (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -36- 591068 A7 B7 五、發明説明（34 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [表1] 實施例 比較例 1 2 3 4 5 6 1 2 3 橡膠 NBR1 20 10 20 80 90 NBR2 20 EPDM 15 10 SBR 30 自由基反 ALE 80 85 70 80 80 100 應性樹脂 VE1 80 20 10 有機過氧化物 DCP 2 2 2 2 2 2 2 2 2 碳材料 B1 500 500 500 500 600 500 500 500 600 薄板成形性 *1 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X 〇 體積固有抵抗 ιηΩ · cm 5 4 8 5 4 15 5 3 33 接觸抵抗 ιηΩ · cm2 6 5 7 6 5 18 6 8 35 熱傳導率 W/mk 15 17 14 15 15 12 17 15 8 彎曲強度 MPa 45 55 50 55 65 15 30 65 8 彎曲彈性率 GPa 14 15 12 15 20 5 12 21 0.5 彎曲變形 % 0.5 0.5 0.7 0.6 0.5 3.5 0.4 0.3 3.5 以上 以上 *1〇:可連續形成均一之薄板 X :幾乎不形成薄板，成粉末狀態 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 37 一 ^1068 A7 B7 五、發明説明（35 ) 如表1所示，添加門尼粘度高之橡膠時，即使高充塡 艘材料亦可成形爲良好之薄板。無橡膠時，若添加超過 8 〇 %之碳材料，其混練物是只能形成粉末狀態之混合物 °另外’明白如比較例3中橡膠之添加量多時，會使導電 丨'生降低。 I.——ΓΙ:命辦衣----,——1T------Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 38- 本紙張尺度適用中.國國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐） 591068

A B 五、發明説明（36 )m2} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例 7 8 9 10 11 12 13 14 15 橡膠 NBR1 20 20 20 20 20 30 30 30 30 自由基反應性 樹脂 VE2 80 80 80 80 80 UP 70 70 70 70 有機過氧化物 DCP 2 2 2 2 2 2 2 2 2 碳材料 B1 500 400 400 350 300 B2 500 400 350 300 UFG 100 100 EXP 100 100 VGCF 50 CNT 50 50 碳材料中之硼元素含量 (wt%) 1.3 0 1.14 1.12 0 0.89 0 0.97 0 體積固有抵抗 ιηΩ · cm 4 15 3 2 10 6 20 5 33 接觸抵抗 ιηΩ · cm2 6 20 4 3 16 8 40 6 35 熱傳導率 W/mk 15 16 12 11 11 18 19 8 8 彎曲強度 MPa 50 47 48 53 52 45 44 41 8 彎曲彈性率 GPa 10 11 11 12 12 10 11 9 1 彎曲變形 % 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 JΓ — ^- — -^裝-----Γ——訂----- — Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】0X 297公釐） -39- 591068 五、發明説明（37 ) 如表2所示，明白碳材料中含有硼元素時，可得到高 導電性之硬化體。 [表3] 薄板壓延成形 粉末壓延成形 實施例1 6 實施例1 7 比較例 比較例 滾輪 押出 4 5 表面精度 mm ± 0 04 ±0.04 ±0.08 土 0·12 氣體透過係數 cm2/sec 1 〇·10 1 CT9 1 0·5 1 0·5 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ♦裝· -5口 如表3所示，明白薄板壓延成形，可得到表面精度（ 厚度精度）良好，氣體不透過性良好之燃料電池用分離器 形狀之平板。 [表4] 實施例 實施例 比較例 比較例 18 19 6 7 體積電阻係數 m Ω · cm 5 5 8 10 接觸電阻 m Ω · cm2 6 6 9 12 熱傳導率 W/mk 15 15 16 16 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如表4所示，明白使用薄板壓延成形所得到之附有兩 面溝槽之薄板硬化體於燃料電池用分離器時，足夠滿足所 要求之性能。 如上所述，添加高門尼粘度之橡膠，得到達成可高充 塡碳材料且薄板成形性優異之目的之導電性硬化性樹脂組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4〇- 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7_五、發明説明（38 ) 成物。進而，使用含有硼元素之碳素材料爲充塡材料時， 可得到兼具高導電性及放熱性之組成物，將該組成物以押 出機、滾輪機及壓延機成形爲薄板，因壓延成形及硬化， 可得到氣體不透過性、表面精度優異，薄且面積大之燃料 電池用分離器。 發明效果 本發明之導電性硬化性樹脂組成物，因該硬化體之高 導電性及放熱性優異，可廣泛地適用於以往難以實施之領 域之材料，例如電子領域、電氣製品、機械零件及車輛零 件等之各種用途·零件，尤其是作爲固體高分子型燃料電 池等之燃料電池用分離器用之材料，是有用的。 圖面之簡說明 圖1爲表示石墨粉末之電氣比電阻之測定方法之圖。 圖2爲說明石墨粉末之電氣比電阻之計算方法之圖。 圖3爲表示附有兩面溝槽薄板之硬化體之一例之圖。 圖4爲表示硬化體之接觸電阻之測定方法之圖。 符號說明 1 電極（+.) 1 ’電極（·一） 2 壓縮棒 3 托架 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐) 41 \ " (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 Φ --y . 591068 A7 B7 五、發明説明（39) 4 側框 5 試樣 6 電壓測定端子 11 試驗片 12 碳板 13 銅板 14 端子 IM--u---Ϊ---^-裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印紫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -42-

Claims (1)

1. 591068 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____D8六、申請專利範圍 2 4 ·如申請專利範圍第1項之導電性硬化性樹脂組成物 ，其中石墨粉末爲0 _ 1至1 5 0//ΓΠ之平均粒徑、 6 · 7 4 5人以下之晶格距離（c 〇値）。 5 ·如申請專利範圍第1或2項之導電性硬化性樹脂組 成物，其中（B)成份之碳材料，加壓容積密度成1.5 g / c m 3之狀態，相對於加壓方向成直角方向之粉末電氣 比電阻爲0 · 07Qcm以下。 6 ·如申請專利範圍第1或2項之導電性硬化性樹脂組 成物，其中（B)成份之碳材料，含有〇 . 〇5質量％至 10質量％之硼元素。 7 · —種薄板，其特徵爲，使用申請專利範圍第1項至 第6項中任一項記載之導電性硬化性樹脂組成物所成形而成 〇 8 ·—種未硬化薄板之製造方法，其特徵爲，將申請專· 利範圍第1項至第6項中任一項記載之導電性硬化性樹脂組 成物，使用押出機、滾輪機及壓延機中任一種之成形機， 使之成形爲未硬化之狀態。 9 · 一種未硬化薄板，其特徵爲，使用申請專利範圍第 8項中記載之製造方法所製造而成。 10 ·如申請專利範圍第9項之未硬化薄板，其爲〇 · 5 至3mm之厚度，20至3000mm之寬度。 11 · 一種附有溝槽之薄板硬化體之製造方法，其特徵 爲’切斷或沖切申請專利範圍第9項或第10項之未硬化薄板 後’將此薄板供給於金屬模具內，以壓縮成形機熱硬化之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ΙΦ -項再壤 裝· 、1T •f— 本紙張尺度顧巾® ϋ家料（CNS ) Α4· ( 2]0Χ297^~Τ -44- 591068 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 Ο 12. —種燃料電池用分離器、電池用集積體、電極或 放熱板，其特徵爲，使用附有單面或雙面溝槽之金屬模具 ，依據申請專利範圍第11項之製造方法所製造而成。 1 3 · —種燃料電池用分離器，其特徵爲，硬化申請專 利範圍第9項或第10項之未硬化薄板而得到的。 14 . 一種燃料電池用分離器，其特徵爲，將申請專利 範圍第1項至第6項中任一項之導電性硬化性樹脂組成物或 是申請專利範圍第9項或第10項之未硬化薄板，供給於附有 雙面溝槽之金屬模具內，以壓縮成形機硬化而得到之硬化 .體所成之燃料電池用分離器，其具有2x 1 0_2Ω cm以 下之體積電阻係數，2x 1 〇-2Ω cm2以下之接觸電阻， 1 · 〇W/m · K以上之熱傳導率以及lx 1 〇_6cm2/ s e c以下之通氣率，並含有〇 .1 p pm以上之硼元素‘ 〇 1 5 · —種燃料電池用分離器、電池用集積體、電極或 放熱板，其特徵爲，包含（A)含有2至8 0質量％之比 率之硬化性樹脂組成物以及（B )碳材料，（A )成份及 (B)成份之質量比爲70至5 ·· 3 0至9 5之比率之附 有溝槽之導電性硬化性樹脂薄板。 1 6 ·如申請專利範圍第15項之燃料電池用分離器、電 池用集積體、電極或放熱板，其中（A)成份之橡膠至少 1種或2種以上是選自丙烯腈-丁二烯橡膠、氫化腈橡膠 、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯一丙烯橡膠、乙烯—丙二烯 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 __ -45- 591068 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 4 三元共聚合橡膠、乙烯-丁二烯橡膠、氟橡膠、異戊二烯 橡膠、硅橡膠、丙烯酸類橡膠及丁二烯橡膠之成群所組成 〇 17 .如申請專利範圍第15項或第16項之燃料電池用分 離器、電池用集積體、電極或放熱板，其中（A)成份是 由8 0至2質量％之橡膠，以及2 0至9 8質量％之自由 基反應樹脂所形成。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項或第1 6項中任一項之燃料 電池用分離器，其具有2x 1 〇-2Ω cm以下之體積電阻 係數，2x10_2Qcm以下之接觸電阻，1.〇W/m • K以上之熱傳導率以及1 X 1 0 _ 6 c m 2/s e c以下之 通氣率，並含有0 · 1 ppm以上之硼元素。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、?! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） _ _