JP2003288814A - 複合導電性粒子、導電性成形材料および燃料電池セパレーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的特性や成形性を損なわず、機械的特性
に優れた導電性成形材料を提供することにあり、該導電
性成形材料を燃料電池セパレーター用として好適なもの
として提供する。 【解決手段】 導電性高分子と導電性炭素材からなる複
合導電性粒子と熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂を必
須成分として含有することを特徴とする導電性成形材料
であり、前記導電性炭素材が黒鉛であることを特徴とす
る燃料電池セパレーター用成形材料である。好ましくは
導電性炭素材と導電性高分子の重量比が１０００／１〜
１／１であり、さらに好ましくは、成形材料全体１００
重量部に対して、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂２
〜３０重量部、複合導電性粒子７０〜９８重量部を必須
成分とする導電性成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合導電性粒子、
導電性成形材料、および燃料電池セパレーターに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池セパレーターは熱硬化性
樹脂と炭素質粉末の混合物を成形した後、成形体を焼成
し導電性を高める黒鉛化工程や、切削や研磨などにより
必要形状を付与する機械加工工程を含む方法（例えば、
特開２０００−１６９２３０号公報）、或いは金属板に
溝などの形状加工をした上で樹脂コートを行うなどの金
属樹脂コンポジットを素材とする方法（例えば、特開平
１１−３４５６１８号公報、新エネルギー産業技術総合
開発機構 平成１２年度固体高分子型燃料電池研究開発
成果報告会要旨集Ｐ７０）などにより、作成が試みられ
て来た。しかし、黒鉛化工程や機械加工工程を必要とす
る手法では、大量生産への展開が困難な為にコストが下
げられず、一方、溝加工した金属板樹脂コンポジットを
素材とする手法では、使用される環境において金属と樹
脂との界面層で発生する層剥離及び金属板の腐食問題が
解決されていない。このように、品質と価格で適切な燃
料電池セパレーターを供給する目途が未だ十分に立って
いない。このため、さらに種々の試みがなされており、
黒鉛やカーボンブラック等の導電性炭素系基材に、熱硬
化性樹脂や熱可塑性樹脂をバインダー成分として配合し
た導電性成形材料の成形品での試みがなされている。

【０００３】熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂と炭素系基材
からなる導電性成形材料の場合、燃料電池セパレーター
として必要な高導電性を得る為に、成形材料中の炭素系
基材の配合率を高くすることと、機械的強度を向上させ
る為に樹脂配合率を高くすることは相反する要因であ
る。しかし、燃料電池セパレーターとして用いる場合に
要求される導電性能を得るためには、通常と比較し極め
て高比率の炭素系基材を配合した成形材料を用いなけれ
ばならず、このような配合により製造された成形材料
は、薄肉成形体で且つ、通常数百枚を積層した状態で使
用される燃料電池セパレーターにおいては、十分な機械
的強度を得ることが困難であった。例えばハンドリング
やセル組み立て時に破損するなどの問題があり、更には
電池内部抵抗の低減やスタック小型化に伴いセパレータ
ーの薄肉化が進んでいるため、その破損度合いは増加す
る傾向にある。

【０００４】このような問題を解決するため、炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維など、繊維質の添加によ
り成形品の機械的強度を補完する手法も試みられている
が、十分な強度を発現するには比較的長繊維のものを使
用したり、配合量を多くしたりする必要があるため、複
雑で狭隘な燃料電池セパレーターの流路構造を精度良く
成形することが困難で、場合によっては成形体の導電性
に大きな異方差が生じるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題点か
ら、本発明の課題は、電気的特性や成形性を損なわず、
機械的特性に優れた導電性成形材料を提供することにあ
り、該導電性成形材料を用いた燃料電池を提供すること
にある。一般的にグラファイト構造が成長した導電性炭
素系基材は導電性に優れているため、良好な導電特性を
確保する目的で導電性成形材料用の導電性基材として好
適に用いられているが、グラファイト構造が発達してい
るほど炭素六員環の層間相互作用が弱いため層剥離すな
わち劈開を生じやすい。本発明者らは鋭意研究をした結
果、その劈開が成形品強度を低下させる主要因の一つで
あるという知見を得た。その知見に基づき本発明者らは
導電性炭素材の劈開を低減する方法を検討し、導電性炭
素材を高分子ポリマーで被覆することが効果的であるこ
とを見出し、更には、高分子ポリマーとして導電性高分
子を使用することで導電性に優れ、機械的強度にも優れ
た導電性成形材料を発明するに到った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記（１）
〜（６）記載の本発明により達成される。 （１）導電性炭素材（Ａ）を導電性高分子（Ｂ）で被覆
することを特徴とする複合導電性粒子。 （２）上記（１）記載の導電性炭素材（Ａ）が黒鉛であ
ることを特徴とする上記（１）記載の複合導電性粒子。 （３）導電性炭素材（Ａ）と導電性高分子（Ｂ）の重量
比が１０００／１〜１／１である上記（１）または
（２）に記載の複合導電性粒子。 （４）上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の複合
導電性粒子（Ｃ）と熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂
（Ｄ）を含有してなることを特徴とする導電性成形材
料。 （５）成形材料全体１００重量部に対して、熱硬化性樹
脂もしくは熱可塑性樹脂（Ｄ）２〜３０重量部、前記複
合導電性粒子７０〜９８量部を含有してなる上記（４）
記載の導電性成形材料。 （６）上記（５）記載の導電性成形材料を成形してなる
ことを特徴とする燃料電池セパレーター。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複合導電性粒子、
導電性成形材料（以下、単に「成形材料」という）及び
これを成形してなる燃料電池セパレーターについて詳細
に説明する。本発明の複合導電性粒子（Ｃ）は、導電性
炭素材（Ａ）を導電性高分子（Ｂ）で被覆することを特
徴とする。本発明の成形材料は、前記複合導電性粒子
（Ｃ）と熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂（Ｄ）を含
有してなることを特徴とする。また、本発明の燃料電池
セパレーターは、前記成形材料を成形してなることを特
徴とするものである。

【０００８】まず、本発明の複合導電性粒子（Ｃ）につ
いて説明する。本発明において、複合導電性粒子（Ｃ）
を得るために導電性炭素材（Ａ）を使用する。炭素材の
替わりに金属粒子を使用することは導電性の観点からは
非常に有効であるが、燃料電池セパレーターに用いる場
合には、実働運転下で金属腐食の問題が避けられないた
め、炭素材を使用する。例えば、黒鉛、カーボンブラッ
ク、炭素繊維及びこれらの２種以上を併用して使用でき
る。これらのうち導電性に優れているものはグラファイ
ト構造が成長したものであり、天然や人造の黒鉛がこれ
に該当する。天然に算出する鉱物としての黒鉛には天然
黒鉛と称される鱗片状の黒鉛と土壌黒鉛があるが、この
うち天然鱗片状黒鉛が導電性に優れている点で好まし
く、更には精製により純度を高めたもの、例えば固定炭
素分が９５．００％〜９９．９９％であることが好まし
い。これら天然鱗片状黒鉛を球状やカール状に加工した
ものや、膨脹黒鉛化したものも使用できる。人造黒鉛に
ついては、石炭系コークスを熱処理したものと石油系コ
ークスを熱処理したものがあり、形状的には鱗片状、針
状、塊状、球状、凝集体、またそれを更に加工したもの
などがあるが、いずれのものも、Ｘ線解析による格子定
数精密法で求めるｃ軸（００２）層面間距離（ｄ₀₀₂）
が０．３３５〜０．４６０ｎｍの範囲にあって、真比重
が２．０４〜２．３４の範囲にあることが好ましい。

【０００９】本発明における導電性高分子（Ｂ）として
は、例えば、脂肪族共役系高分子、芳香族共役系高分
子、複素環式共役系高分子、含ヘテロ原子共役系高分
子、混合型共役系高分子、複鎖型共役（ポリアセン）系
高分子などが使用できる。また、これら共役系高分子の
側鎖にアルキル基などの置換基を導入したもの、これら
共役系導電性高分子と汎用高分子材料とをモノマー共重
合或いはブロック共重合などにより得られる共重合体も
使用できる。脂肪族共役系高分子としては、例えば、ポ
リアセチレン及びポリフェニルアセチレンなどが挙げら
れる。芳香族共役系高分子としては、例えば、ポリパラ
フェニレン及びポリピレンなどが挙げられる。複素環式
系高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリフラン
及びポリチオフェンなどが挙げられる。含ヘテロ原子共
役系高分子としては、例えば、ポリパラフェニレンスル
フィド、ポリアニリン及びポリパラフェニレンオキシド
などが挙げられ、混合型共役系高分子としては、例え
ば、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニ
レンなどが挙げられる。複鎖型共役（ポリアセン）系高
分子としては、例えば、ポリアセン、ポリアセアナセ
ン、ポリペリアントラセンなどが挙げられる。これらの
中でも、耐熱性の観点から芳香族共役系高分子、複素環
式共役系高分子、混合型共役系高分子及びポリアセン系
高分子が好ましく、さらには芳香族共役系高分子、ポリ
アセン系高分子が好ましい。本発明で使用できる導電性
高分子（Ｂ）は、上記のものに限定されるわけではな
く、使用する導電性炭素材（Ａ）や熱硬化性樹脂もしく
は熱可塑性樹脂（Ｄ）の種類により１種類以上の上記導
電性高分子（Ｂ）を適宜選択すればよい。

【００１０】またドーピングにより導電性高分子（Ｂ）
の導電率を高めることにより更に成形材料の導電性を向
上させることができる。ドーピング方法やドーパントの
種類については導電性高分子の種類によりその有効性は
異なるため特に限定されないが、ドーピングの方法とし
ては公知の方法が使用でき、例えば気相ドーピング、液
相ドーピング、電気化学的ドーピング、イオンプランテ
ーションなどが挙げられる。ドーパントの種類について
も公知のｎ型及びｐ型のドーパントが使用できる。ｎ型
ドーパントとしては、例えば、アルカリ金属、アルキル
アンモニウム塩、アミン類などが挙げられる。ｐ型ドー
パントとしては、例えば、ハロゲン類、遷移金属塩化
物、ルイス酸、酸類などが挙げられる。燃料電池用とし
て適用する場合には、プロトン交換膜や触媒汚染の点か
ら、比較的安定性が良いｐ型ドーパントが好ましい。

【００１１】導電性炭素材（Ａ）を導電性高分子（Ｂ）
で被覆する方法としては、導電性炭素材の表面に被覆も
しくは炭素六員環層内にインターカレートした導電性高
分子のモノマーを酸化剤や触媒を用いて化学的に重合さ
せる方法があり、酸化剤や触媒を予め導電性炭素材にイ
ンターカレートさせておくことにより被覆効果を更に高
めることができる。また導電性高分子を合成後、導電性
炭素材の表面を導電性高分子で被覆する方法、導電性炭
素材の表面に被覆もしくは炭素六員環層内にインターカ
レートした中間体を熱処理する方法、導電性炭素材が分
散した電解液中で導電性高分子を電解重合させる方法な
どがある。複合導電性粒子（Ｃ）を合成する過程では、
導電性高分子の種類、量、濃度などは特に限定されず、
例えば化学重合では、選択する酸化剤や触媒によって合
成される導電性高分子の特性も変わり、また電解重合で
は溶媒の種類やモノマー濃度、電解質の種類、印加電圧
など、多くの条件により合成される導電性高分子の被覆
状態や導電率、強度特性が変わるため、目的とする複合
導電性粒子を得るための最適条件を選ぶ必要がある。い
ずれの方法においても導電性炭素材（Ａ）と導電性高分
子（Ｂ）の重量比が１０００／１〜１／１であることが
好ましく、更には１００／１〜１０／１であることが好
ましい。前記上限値より大きいと（Ｂ）による（Ａ）の
劈開性低減効果が小さく、成形材料の機械的強度が低く
なる。前記下限値より小さいと成形材料の導電性、耐酸
性が損なわれる。

【００１２】次に、本発明の成形材料（Ｅ）について説
明する。本発明の成形材料（Ｅ）は、前記複合導電性粒
子（Ｃ）と熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂（Ｄ）を
含有してなることを特徴とする。複合導電性粒子（Ｃ）
を基材とした成形材料は、従来の導電性炭素材（Ａ）を
基材とした成形材料に比べ機械的強度に優れている。

【００１３】本発明で用いる熱硬化性樹脂もしくは熱可
塑性樹脂（Ｄ）としては、公知の熱硬化性樹脂や熱可塑
性樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、特に限定
されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミ
ド樹脂、メラミン樹脂などが挙げられ、これらを単独で
使用してもよいし、必要に応じて２種類以上を併用して
もよい。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系熱可
塑性樹脂、アクリレート系熱可塑性樹脂及びポリスチレ
ン系熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、
耐熱性、耐酸性や複合導電性粒子（Ｃ）との密着性の観
点から、熱硬化性樹脂が好ましく、フェノール樹脂また
はエポキシ樹脂を用いた場合は、耐熱性、機械的強度、
電気的安定性、コスト等種々の点において優れていると
ともに、ベースとなる樹脂を低分子量のものから適宜選
択することができるなどの点で特に好ましいものであ
る。

【００１４】熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用い
る場合、その種類は特に限定されないが、例えば、ノボ
ラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂が
挙げられる。これらを単独ないしは併用して用いること
ができる。これらの中でも、ヘキサメチレンテトラミン
硬化のノボラック型フェノール樹脂は、硬化に伴う残留
アンモニアが燃料電池の触媒である白金系プロトン交換
触媒の触媒毒となることがあるため、レゾール型フェノ
ール樹脂を使用することが好ましい。また、レゾール型
フェノール樹脂を用いる場合、その種類としては特に限
定されないが、例えば、メチロール型レゾールフェノー
ル樹脂、ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂
などが挙げられる。これらの中でも、ジメチレンエーテ
ル型レゾールフェノール樹脂を用いることが好ましい。
ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂は、フェ
ノール核結合官能基としてジメチレンエーテル結合を多
く有しているため、より柔軟な成形品を得ることができ
る。これにより、成形性を向上させることができ、ま
た、成形品が燃料電池セパレーターの場合、これを積層
し締め付ける際の応力を緩和し、割れなどの発生を防ぐ
ことができる。

【００１５】フェノール樹脂を用いる場合、その分子量
についても特に限定されないが、例えば、ジメチレンエ
ーテル型レゾールフェノール樹脂の場合では、ＧＰＣ測
定による遊離フェノール除外フェノール換算数平均分子
量が８００〜１２００であることが好ましい。これによ
り、成形材料を成形する際に良好な成形性を得ることが
できる。数平均分子量が前記下限値を下回ると、成形時
に硬化収縮によりヒケを生じやすくなることがあり、一
方、前記上限値を超えると流動性が低下する傾向がみら
れ、いずれの場合も成形性や成形品の溝の加工精度に影
響することがある。

【００１６】また、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を
用いる場合、その種類としては特に限定されないが、例
えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、オルソクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ
樹脂、脂環型エポキシ樹脂などを用いることができ、こ
れらを単独または２種類以上を混合して用いてもよい。
これらの中でも、オルソクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂が特に好ましい。これにより、熱時の機械的強度
を向上でき、かつ、低コストにすることができる。ま
た、これらのエポキシ樹脂のエポキシ当量や分子量など
も特に限定されないが、例えばオルソクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂を用いた場合の数平均分子量は５０
０〜１０００のものが好ましい。これにより、成形性と
成形品の機械的強度のバランスを良好にすることができ
る。

【００１７】次に、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂
(Ｄ)と複合導電性粒子（Ｃ）の配合量について説明す
る。本発明の成形材料には、特に限定されないが、成形
材料全体１００重量部に対して、熱硬化性樹脂もしくは
熱可塑性樹脂（Ｄ）２〜３０重量部、複合導電性粒子
（Ｃ）７０〜９８重量部を配合することが好ましい。さ
らに好ましくはそれぞれ５〜２５重量部、７５〜９５重
量部であり、特に好ましくはそれぞれ１０〜２０重量
部、８０〜９０重量部である。両成分の配合量を上記の
範囲内とすることによって、成形材料の成形性と成形品
の電気的特性や機械的特性を良好なものとすることがで
きる。熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂（Ｄ）の配合
量が前記下限値を下回るか、複合導電性粒子（Ｃ）の配
合量が前記上限値を超えると、成形時に十分な流動性が
確保できず、精密な形状の成形品を成形することが難し
くなることがある。これは樹脂量が相対的に少なく、黒
鉛粒子間を充填するにはその体積が不充分であるためと
考えられ、この結果成形品の機械的強度にも影響するこ
とがある。一方、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂
（Ｄ）の配合量が前記上限値を越えるか、複合導電性粒
子（Ｃ）の配合量が前記下限値を下回ると、成形品の導
電性が低下し、実用に適した燃料電池セパレーターを得
ることが難しくなる場合がある。これは樹脂体積が増え
ることで黒鉛粒子同士の凝集が起こるようになり、結果
として絶縁体部分を生じて導電性を低下させるものと考
えられる。

【００１８】なお、本発明の成形材料には、これまで説
明した原材料以外にも、本発明の目的および効果に反し
ない範囲内において、成形材料として一般的に用いられ
る硬化助剤、可塑剤、離型剤などの添加剤を用いること
ができる。この際、各種添加剤は熱硬化性樹脂もしくは
熱可塑性樹脂と置換して配合することが好ましく、機械
的強度、導電性、成形性を損なわない範囲で適用され
る。

【００１９】本発明の成形材料は、通常の方法により製
造することができる。すなわち、前記原材料を所定量配
合し、リボンブレンダーやプラネタリミキサーなどを用
いて予備混合した後、加熱ロールや二軸混練機を用いて
溶融混練し、これをさらに造粒化するか、冷却後粉砕・
分級などの操作を経て成形材料とすることができる。ま
た前記原料に必要に応じて溶剤加え、均一混合・分散さ
せた後、乾燥工程や加熱混練工程などを経て成形品の特
性を損なわない程度まで溶剤を除去し、成形材料とする
こともできる。ただし、導電性高分子（Ｂ）の被服が損
なわれないように加熱混練や溶剤混合する工程において
は、導電性高分子（Ｂ）の溶融温度や溶解性を考慮する
ことが必要である。

【００２０】次に、本発明の燃料電池セパレーターにつ
いて説明する。本発明の燃料電池セパレーターは、本発
明の成形材料を用いて、これを所定の条件で成形するこ
とにより得られる。本発明の成形材料を燃料電池セパレ
ーターに成形する場合は、圧縮成形やトランスファー成
形により成形する。圧縮成形を用いる場合は、成形品の
形状に合わせて予備成形品を成形し、これを成形するこ
とで成形性を補助することもできる。圧縮成形による製
造の一例を挙げると、圧力５０〜４００ｋｇ／ｃｍ²、
温度２０〜７０℃、時間０.１〜２分間で予備成形品を
成形し、これをさらに圧力２００〜１５００ｋｇ／ｃｍ
²、温度１５０〜２００℃、時間１〜３０分間で成形す
ることにより、燃料電池セパレーター成形品を得ること
ができる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。実施
例における「％」は全て「重量％」を表す。

【００２２】実施例１ ［フェノール樹脂の製造］フェノール（Ｐ）１００ｋ
ｇ、８７％パラホルムアルデヒド（Ｆ）６２ｋｇ（Ｆ／
Ｐモル比１．７０）、酢酸亜鉛０．５ｋｇを還流コンデ
ンサー撹拌機、加熱装置、真空脱水装置、スタティック
ミキサー付きレジン循環装置を備えた３００リッター反
応釜内に入れ、還流反応を３時間行った。この時点のフ
ェノール反応率は９２％であった。その後、脱水を行い
ながら１１５℃迄加熱し、更に１１５℃、真空度１００
Ｔｏｒｒを１時間維持して反応を進めた後、冷却バット
上に取り出し、遊離フェノール除外フェノール換算数平
均分子量が９００のレゾール型フェノール樹脂（固形）
１０５ｋｇを得た。

【００２３】［複合導電性粒子の作製］不活性ガス導入
管をつけた１Ｌの３口フラスコを２５℃に保ち不活性ガ
スを流しながら、６ｍｏｌのベンゼンに２００．００ｇ
の無水塩化アルミニウム、１００．００ｇの無水塩化第
二銅を攪拌しながら加えた。天然鱗片状黒鉛ＳＰ−２０
（日本黒鉛工業製）１００.００ｇを入れ、３時間攪拌
した後１５℃に冷却した。得られたポリパラフェニレン
−黒鉛複合体を濾別し、ベンゼンで十分に洗浄後、ベン
ゼンを蒸発させた。更に希塩酸、エチルアルコールの順
で洗浄し乾燥した。乾燥後得られた複合物の重量は１０
５．１９ｇであった。

【００２４】［成形材料の作製］前記の方法で製造した
レゾール型フェノール樹脂１２．７％、上記複合導電性
粒子８７．３％をヘンシェルミキサーで撹拌して原料混
合物を得た。この原料混合物を８０℃の加熱ニーダーで
５分間溶融混練した後取り出し、顆粒状に粉砕して成形
材料を得た。

【００２５】実施例２ ［複合導電性粒子の作製］１Ｌのビーカーと二方コック
を組合せ、正極として白金蒸着したガラス板を用い、負
極として白金板を用いた反応容器を準備した。不活性ガ
スにより脱酸素したアセトニトリルを溶媒として、ピロ
ールとＬｉＢＦ４の濃度がそれぞれ０．０９ｍｏｌ／ｍ
ｌと０．１５ｍｏｌ／ｍｌになるように調整した溶液を
ビーカーに入れた。この溶液に実施例１と同様の天然鱗
片状黒鉛５０．００ｇを入れ、反応容器内温度を１０℃
に保ち攪拌しながら、両極間に３Ｖの電位をかけた。得
られたポリピロール−黒鉛の複合物を濾別し、アセトニ
トリルで洗浄し乾燥した。乾燥後得られた複合物の重量
は５０．０８ｇであった。

【００２６】［成形材料の作製］クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂９．７％、ノボラック型フェノール樹脂
６．４％、硬化促進剤として、イミダゾール化合物（２
−メチル−４−メチルイミダゾール）をエポキシ樹脂に
対して１．０％、上記複合導電性粒子８３．８％をヘン
シェルミキサーで撹拌して原料混合物を得た。この原料
混合物を８０℃の加熱ニーダーで５分間溶融混練した後
取り出し、顆粒状に粉砕して成形材料を得た。

【００２７】実施例３ ［複合導電性粒子の作製］４Ｌのフラスコにアニリン２
０ｍｌと１．２ｍｏｌ／Ｌの塩酸１．７Ｌを入れ、実施
例１と同様の天然鱗片状黒鉛２００．００ｇを加えた。
次に別のビーカーに蒸留水４０ｍｌにペルオキソ二硫酸
アンモニウム２３．００ｇを溶かした溶液を作った。温
度を０℃に保ったアニリン溶液を撹拌しながら、ペルオ
キソ二硫酸アンモニウム溶液を３０分間かけゆっくりと
滴下した。加え終わった後、フラスコに蓋をして、一晩
撹拌し続けた。得られたポリアニリン−黒鉛の複合物を
濾別し、蒸留水を用い洗浄液のｐＨが６以上になるまで
洗浄し乾燥した。乾燥後得られた複合物の重量は２０
７．３１ｇであった。

【００２８】［成形材料の作製］クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂８．３％、ノボラック型フェノール樹脂
５．６％、硬化促進剤として、イミダゾール化合物（２
−メチル−４−メチルイミダゾール）をエポキシ樹脂に
対して１．０％、上記複合導電性粒子８６．０％をヘン
シェルミキサーで撹拌して原料混合物を得た。この原料
混合物を８０℃の加熱ニーダーで５分間溶融混練した後
取り出し、顆粒状に粉砕して成形材料を得た。

【００２９】比較例１ ［成形材料の作製］実施例１と同様のレゾール型フェノ
ール樹脂１７．０％、天然鱗片状黒鉛ＳＰ−１０（日本
黒鉛工業製）８３．０％をヘンシェルミキサーで撹拌し
て原料混合物を得た。この原料混合物を８０℃の加熱ニ
ーダーで５分間溶融混練した後取り出し、顆粒状に粉砕
して成形材料を得た。

【００３０】比較例２ ［成形材料の作製］実施例１と同様のレゾール型フェノ
ール樹脂１２．７％、天然鱗片状黒鉛ＳＰ−１０（日本
黒鉛工業製）８３．０％、実施例１の複合導電性粒子を
作製する工程において、天然鱗片状黒鉛を加えないで作
製したポリパラフェニレン４．３％をヘンシェルミキサ
ーで撹拌して原料混合物を得た。この原料混合物を８０
℃の加熱ニーダーで５分間溶融混練した後取り出し、顆
粒状に粉砕して成形材料を得た。

【００３１】［導電性の評価］実施例及び比較例で得ら
れた成形材料を金型温度１７５℃、成形圧力２００ｋｇ
／ｃｍ²、成形時間５分間で圧縮成形して８０×８０×
１５ｍｍの試料３、及び８０×８０×５ｍｍの試料４を
得た。これらの試料を用いて、図１に示す方法で貫通方
向の抵抗を測定し、導電性の評価を行った。即ち、厚さ
の異なる２枚の試料３，４を組み合わせて、カーボンペ
ーパー２を介して電極１にセットし、成形体の厚みが異
なった状態での抵抗値より、貫通方向の固有抵抗を求め
た。比較データとしてＪＩＳ Ｋ ７１９４により体積固
有抵抗率も測定した。

【００３２】［機械的特性及び耐酸性の評価］実施例及
び比較例で得られた成形材料を金型温度１７５℃、成形
圧力２００ｋｇ／ｃｍ²、成形時間５分間で圧縮成形し
て３００×３００×２ｍｍの大きさの成形品を得た。こ
れよりテストピースを切り出し、１８５℃で３時間の後
硬化処理後、評価を行った。 （１）曲げ強さ、曲げ弾性率：ＪＩＳ Ｋ ７２０３によ
り測定した。測定は常温及び１１０℃雰囲気下で行っ
た。 （２）耐酸性：ｐＨ＝２の８０℃硫酸中に５００時間浸
漬後の曲げ強さを測定し、浸漬前の曲げ強さからその保
持率を求め耐酸性とした。

【００３３】［成形性の評価］モノホール流動性：ＪＩ
Ｓ Ｋ ６９１１により測定した。

【００３４】

【表１】 ［表の注］ （１）オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂：日
本化薬株式会社製、ＥＯＣＮ−１０２Ｓ−７０（数平均
分子量７２５） （２）ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト
株式会社製、ＰＲ−５１７１４（数平均分子量６１４）

【００３５】表１の結果から、実施例１〜３は熱硬化性
樹脂としてフェノール樹脂またはエポキシ樹脂と複合導
電性粒子とを、特定の割合で配合した成形材料であり、
この成形品の電気的特性、機械的特性、耐酸性、成形性
はいずれも良好なものとなった。一方、比較例１では複
合導電性粒子に替えて導電性高分子が未被覆である黒鉛
を用いた。比較例２は導電性高分子が未被覆である黒鉛
を用い、加えて実施例１で用いた複合導電性粒子に含有
される量と同量のポリパラフェニレンを配合した成形材
料である。いずれの比較例も黒鉛が被覆されていないた
め、機械的特性が低下した。また比較例２では成形性の
低下がみられた。これは、ポリパレフェニレンの分散性
と成形加工性の悪さに起因すると思われる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、導電性高分子と導電性炭素材
からなる複合導電性粒子を基材として応用することを特
徴とする導電性成形材料である。本発明の成形材料は、
成形性が良好であり、得られた成形品の機械的特性、電
気的特性が優れているので、燃料電池セパレーター用と
して好適に使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例における貫通方向抵抗率の測
定法を示す概略図

【符号の説明】

１ 電極 ２ カーボンペーパー ３ 本発明の樹脂組成物の成形物（厚さ１５ｍｍ） ４ 本発明の樹脂組成物の成形物（厚さ５ｍｍ） ５ 定電流装置 ６ 電圧計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｂ Ｆターム(参考） 4G146 AA02 AB01 AD22 AD24 BA02 CB23 CB35 4J002 AA011 AA021 CC041 CC181 CD011 CF001 CM041 DA026 FB266 FD116 GQ02 5G301 DA18 DA29 DA43 DA51 DA53 DA55 DA57 DD10 5G307 AA02 5H026 BB04 EE06 EE18 HH05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性炭素材（Ａ）を導電性高分子
   （Ｂ）で被覆することを特徴とする複合導電性粒子。
2. 【請求項２】 前記導電性炭素材（Ａ）が黒鉛であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の複合導電性粒子。
3. 【請求項３】 導電性炭素材（Ａ）と導電性高分子
   （Ｂ）の重量比が１０００／１〜１／１である請求項１
   または２に記載の複合導電性粒子。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の複
   合導電性粒子（Ｃ）と熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹
   脂（Ｄ）を含有してなることを特徴とする導電性成形材
   料。
5. 【請求項５】 成形材料全体１００重量部に対して、熱
   硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂２〜３０重量部、前記
   複合導電性粒子７０〜９８量部を含有してなる請求項４
   記載の導電性成形材料。
6. 【請求項６】 請求項５記載の導電性成形材料（Ｅ）を
   成形してなることを特徴とする燃料電池セパレーター。