JP5365075B2 - 燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物及びセパレータシール用材料 - Google Patents
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Description
請求項1:
固体高分子型燃料電池の電解質膜又は電解質膜及びその周縁部に接着するための材料であって、
(A)一分子中に珪素原子に結合したアルケニル基を2個以上含有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)一分子中に珪素原子に結合した水素原子を少なくとも2個含有し、エポキシ基を含有しない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)ヒドロシリル化反応触媒 有効量、
(D)一分子中に、フェニル骨格を少なくとも1個有すると共に、反応性基として少なくとも1個の脂環式エポキシ基及び少なくとも1個の珪素原子に結合した水素原子のみを有する有機珪素化合物 0.1〜50質量部
を含有することを特徴とする燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
請求項2:
(A)成分中の珪素原子結合アルケニル基に対する(B)成分中の珪素原子に結合した水素原子(Si−H基)のモル比が、Si−H基/アルケニル基=0.8〜3.0の範囲であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
請求項3:
(D)成分が、下記化合物群から選ばれるものであることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
更に、圧縮永久歪改良剤として、
(E)窒素含有化合物 0.1〜50質量部
を添加することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
請求項5:
(E)窒素含有化合物が、トリアゾール化合物及びイミダゾール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の窒素含有化合物であることを特徴とする請求項4記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
請求項6:
周縁部が金属製又は有機樹脂製のセパレータ部材である請求項1乃至5のいずれか1項記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
請求項7:
請求項1乃至6のいずれか1項記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物からなる固体高分子型燃料電池のセパレータシール用材料。
この場合、セパレータとしては、金属製あるいはカーボン等の導電性粉末をエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などのバインダー樹脂により一体成型された有機樹脂製の基板とするものなどが好適に使用される。
本発明の(A)成分の一分子中に平均2個以上のアルケニル基を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(1)で示されるものを用いることができる。
R1 aSiO(4-a)/2 (1)
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (2)
(式中、R2は炭素数1〜10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で、かつb+cは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2個(通常、2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば、3〜200個)、より好ましくは3〜100個、更に好ましくは4〜50個の珪素原子結合水素原子を有するものが好適に用いられる。ここでR2の一価炭化水素基としては、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、脂肪族不飽和基を有しないものが好ましい。更に、エポキシ基も含有しない。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であり、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い。この場合、一分子中の珪素原子の数(又は重合度)は2〜300個、特に4〜150個程度の室温(25℃)で液状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。
1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン1モルに対してα−メチルスチレン、セロキサイド2000(ダイセル化学工業社製)を、白金触媒を用いてそれぞれ1モル滴下付加させて接着助剤1を得た。
1,1,1,3,5,7,9,11,11,11−デカメチルヘキサシロキサン1モルに対してα−メチルスチレンを1モル、セロキサイド2000(ダイセル化学工業社製)を2モル、白金触媒を用いて滴下付加させて接着助剤2を得た。
1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン1モルに対してα−メチルスチレンのみ、あるいはセロキサイド2000(ダイセル化学工業社製)のみを、白金触媒を用いてそれぞれ1モル滴下付加させて接着助剤3,4を得た。
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(1)68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)32部、ヘキサメチルジシラザン5部、水2.0部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌を続けて冷却し、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100部に、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のジメチルシロキサン40部を入れ、30分撹拌を続けた。ここに架橋剤として、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17、Si−H基量0.0060mol/g)を2.2部[Si−H基/アルケニル基=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部を添加し、15分撹拌を続けてシリコーンゴムベース1を得た。
実施例1において接着助剤1を接着助剤5に換えたものを作製し、同様な試験を行った。
2 ゴム
Claims (7)
- 固体高分子型燃料電池の電解質膜又は電解質膜及びその周縁部に接着するための材料であって、
(A)一分子中に珪素原子に結合したアルケニル基を2個以上含有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)一分子中に珪素原子に結合した水素原子を少なくとも2個含有し、エポキシ基を含有しない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)ヒドロシリル化反応触媒 有効量、
(D)一分子中に、フェニル骨格を少なくとも1個有すると共に、反応性基として少なくとも1個の脂環式エポキシ基及び少なくとも1個の珪素原子に結合した水素原子のみを有する有機珪素化合物 0.1〜50質量部
を含有することを特徴とする燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。 - (A)成分中の珪素原子結合アルケニル基に対する(B)成分中の珪素原子に結合した水素原子(Si−H基)のモル比が、Si−H基/アルケニル基=0.8〜3.0の範囲であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
- 更に、圧縮永久歪改良剤として、
(E)窒素含有化合物 0.1〜50質量部
を添加することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。 - (E)窒素含有化合物が、トリアゾール化合物及びイミダゾール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の窒素含有化合物であることを特徴とする請求項4記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
- 周縁部が金属製又は有機樹脂製のセパレータ部材である請求項1乃至5のいずれか1項記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物。
- 請求項1乃至6のいずれか1項記載の燃料電池用接着性シリコーンゴム組成物からなる固体高分子型燃料電池のセパレータシール用材料。
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