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JP2007169550A - Composition for resin molding and separator for fuel cell - Google Patents

Composition for resin molding and separator for fuel cell Download PDF

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JP2007169550A
JP2007169550A JP2005371926A JP2005371926A JP2007169550A JP 2007169550 A JP2007169550 A JP 2007169550A JP 2005371926 A JP2005371926 A JP 2005371926A JP 2005371926 A JP2005371926 A JP 2005371926A JP 2007169550 A JP2007169550 A JP 2007169550A
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resin
aromatic polyester
polyphenylene sulfide
molding
composition
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JP2005371926A
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Japanese (ja)
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Masao Yamada
雅生 山田
Toheiji Kawabata
十平次 川端
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DIC Corp
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Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

【課題】 実質的に冷却工程無しに、導電性や機械的特性に優れる樹脂成型体を与えることのできる樹脂成型体用組成物、および該樹脂成型体用組成物より得られる優れた導電性や機械的特性を有する燃料電池セパレータを提供すること。
【解決手段】 ポリフェニレンスルフィド樹脂、芳香族ポリエステル、エポキシ樹脂および導電性フィラーを含有する樹脂成型体用組成物により、樹脂成型体用組成物を溶融成型する際に、ポリフェニレンスルフィドと芳香族ポリエステルとが反応を生じ、さらに該芳香族ポリエステルがエポキシ樹脂と反応することにより、樹脂成型体中に架橋構造が形成される。このため、本発明の樹脂成型体用組成物は、溶融成型後に短い冷却固化時間で、あるいは冷却工程を経なくても成型された形状を保持できる。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin molded body composition capable of providing a resin molded body having excellent conductivity and mechanical properties substantially without a cooling step, and excellent conductivity obtained from the resin molded body composition To provide a fuel cell separator having mechanical properties.
SOLUTION: When a resin molded body composition is melt-molded with a resin molded body composition containing a polyphenylene sulfide resin, an aromatic polyester, an epoxy resin and a conductive filler, the polyphenylene sulfide and the aromatic polyester are mixed. When a reaction occurs and the aromatic polyester further reacts with the epoxy resin, a crosslinked structure is formed in the resin molding. For this reason, the composition for resin moldings of this invention can hold | maintain the shape shape shape | molded by the short cooling solidification time after melt molding, or without passing through a cooling process.
[Selection figure] None

Description

本発明は、優れた機械的特性に加え、成形加工性、耐酸性、導電性が要求される燃料電池用セパレータの部品等に好適な樹脂成型体用組成物、及び燃料電池用セパレータに関する。   The present invention relates to a resin molded body composition suitable for fuel cell separator parts and the like, which require molding processability, acid resistance, and conductivity in addition to excellent mechanical properties, and a fuel cell separator.

近年地球的規模での環境問題への取り組みから、炭酸ガス排出の少ない次世代エネルギーとして、燃料電池が注目されている。なかでも、固体高分子電解質型燃料電池は、80℃前後の温度で運転可能なことから家庭用コジェネレーション(熱電併給)システムや、自動車用の動力源として有望である。これら燃料電池には、ガス流路が形成された平板状のセパレータが用いられ、燃料電池の重要な構成要素となっている。   In recent years, fuel cells have attracted attention as a next-generation energy source that emits less carbon dioxide because of efforts to deal with environmental problems on a global scale. Among them, the solid polymer electrolyte fuel cell is promising as a power source for household cogeneration (cogeneration) system and automobile because it can be operated at a temperature of around 80 ° C. These fuel cells use a flat separator having a gas flow path, which is an important component of the fuel cell.

セパレータは、従来、膨張黒鉛をプレス成形した後加工する方法、あるいは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と、カーボンブラックや黒鉛粉末等の導電性フィラーとの混合物を加熱溶融し、プレス成形等により平板状に成形した後、その後加工する方法や導電性を付与するために成形板を黒鉛化する方法等が提案されている。焼成や切削加工等の後加工により、生産効率が悪く、非常にコスト高になり実用レベルに至っていない。   The separator has been conventionally processed by press-molding expanded graphite, or by heat-melting a mixture of a thermosetting resin or thermoplastic resin and a conductive filler such as carbon black or graphite powder, and by press molding or the like. There have been proposed a method of processing after forming into a flat plate, a method of graphitizing the formed plate in order to impart conductivity, and the like. Due to post-processing such as firing and cutting, the production efficiency is poor, the cost is very high, and the practical level is not reached.

そこで、熱硬化樹脂に導電性フィラーを加え、金型内で熱硬化温度以上に上げて成型する圧縮成型法が提案されており、この方法を用いると、成型サイクルが短くなり、生産性の課題を克服することできる。(特許文献1)   Therefore, a compression molding method has been proposed in which a conductive filler is added to a thermosetting resin, and the molding is performed at a temperature higher than the thermosetting temperature in the mold, and if this method is used, the molding cycle is shortened and the productivity problem is reduced. Can be overcome. (Patent Document 1)

ところが、従来の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂では、樹脂自体の機械的特性に乏しく、導電性フィラーを大量充填した燃料電池セパレータは脆くて割れやすい欠点を有する。たとえば、移動体用途(自動車など)に使用した場合、振動を受け破損するおそれがあり、信頼性に欠けるといった課題を有する。
上記の熱硬化性樹脂を用いたセパレータの課題に対して、機械的特性に優れる所謂エンジニアリングプラスチックをマトリックス樹脂とするセパレータの開発が進められている。中でも、ポリフェニレンスルフィド樹脂は比較的粘度が低く、成形性に優れるため注目されている(特許文献2、3)。しかしながら、一般的なポリフェニレンスルフィドの成形法である射出成形では、セパレータに求められる導電性を満たすべく多量に黒鉛を充填すると、コンパウンドの流動性が低下し、射出成形できなくなる。また、射出成形できる程度に黒鉛の使用量を制限すると、導電性が低下し、それを用いた燃料電池セパレータの内部抵抗が増大し、燃料電池の発電効率が低下する問題がある。他の方法としてポリフェニレンスルフィド樹脂の溶融粘度を低くすると、耐久性や機械的性質の低下が大きくなり、抜本的な解決策とはならない(特許文献4)。そこで、ポリフェニレンスルフィド樹脂と導電性フィラーとをあらかじめシート状に加工し、それを金型を用いて加熱圧縮成形する方法が提案されている(特許文献5)。しかし、この方法では、シートをポリフェニレンスルフィド樹脂の融点以上に加温した後、融点以下の温度(結晶化温度以下)まで冷却・固化させる必要がある。そうしないと、ポリフェニレンスルフィド樹脂の物性(強度、靭性など)が十分発揮できない。この場合、シートおよび金型の加温、冷却に時間がかかりセパレータの生産性に劣る課題がある。また、熱エネルギーの損失も大きく、省エネルギーの観点からも課題を有するものであった。
However, conventional thermosetting resins such as phenol resin, urea resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, epoxy resin, and diallyl phthalate resin are poor in mechanical properties of the resin itself, and a fuel cell filled with a large amount of conductive filler. Separators have the disadvantage of being brittle and easy to break. For example, when it is used for a mobile object (such as an automobile), there is a risk that it may be damaged by vibration, resulting in lack of reliability.
Development of a separator using a so-called engineering plastic having excellent mechanical properties as a matrix resin has been promoted with respect to the problem of the separator using the thermosetting resin. Among these, polyphenylene sulfide resins are attracting attention because of their relatively low viscosity and excellent moldability (Patent Documents 2 and 3). However, in injection molding, which is a general polyphenylene sulfide molding method, if a large amount of graphite is filled to satisfy the electrical conductivity required for the separator, the fluidity of the compound is lowered and injection molding becomes impossible. Further, if the amount of graphite used is limited to such an extent that it can be injection molded, there is a problem that the conductivity is lowered, the internal resistance of the fuel cell separator using the graphite is increased, and the power generation efficiency of the fuel cell is lowered. When the melt viscosity of the polyphenylene sulfide resin is lowered as another method, the durability and mechanical properties are greatly reduced, and this is not a fundamental solution (Patent Document 4). Therefore, a method has been proposed in which a polyphenylene sulfide resin and a conductive filler are processed into a sheet shape in advance, and are heated and compressed using a mold (Patent Document 5). However, in this method, it is necessary to heat and heat the sheet above the melting point of the polyphenylene sulfide resin and then to cool and solidify it to a temperature below the melting point (the crystallization temperature or below). Otherwise, the physical properties (strength, toughness, etc.) of the polyphenylene sulfide resin cannot be exhibited sufficiently. In this case, it takes time to heat and cool the sheet and the mold, and there is a problem that the productivity of the separator is inferior. Moreover, the loss of thermal energy is large, and there is a problem from the viewpoint of energy saving.

特開2005−89653JP-A-2005-89653 特開2001−122677JP2001-122777A 特開2004−269567JP 2004-269567 A 特開2005−5094JP2005-5094 特開2004−356091JP 2004-356091 A

本発明が解決しようとする課題は、これらの問題に鑑み、実質的に冷却工程無しに、導電性や機械的特性に優れる樹脂成型体を与えることのできる樹脂成型体用組成物、および該樹脂成型体用組成物より得られる優れた導電性や機械的特性を有する燃料電池セパレータを提供することにある。   In view of these problems, the problem to be solved by the present invention is a resin molded body composition capable of providing a resin molded body having excellent conductivity and mechanical properties substantially without a cooling step, and the resin. An object of the present invention is to provide a fuel cell separator having excellent conductivity and mechanical properties obtained from a molded body composition.

本発明においては、樹脂成型体を形成する組成物中に、芳香族ポリエステルおよびエポキシ樹脂を含有させることにより、樹脂成型体用組成物を溶融成型する際に、ポリフェニレンスルフィドと芳香族ポリエステルとが反応を生じ、さらに該芳香族ポリエステルがエポキシ樹脂と反応することにより、樹脂成型体中に架橋構造が形成される。このため、本発明の樹脂成型体用組成物は、溶融成型後に短い冷却固化時間で、あるいは冷却工程を経なくても成型された形状を保持できる。   In the present invention, by including an aromatic polyester and an epoxy resin in the composition forming the resin molded body, the polyphenylene sulfide and the aromatic polyester react when melt-molding the resin molded body composition. Further, the aromatic polyester reacts with the epoxy resin, whereby a crosslinked structure is formed in the resin molded body. For this reason, the composition for resin moldings of this invention can hold | maintain the shape shape shape | molded in the short cooling solidification time after melt molding, or even without passing through a cooling process.

本発明の樹脂成形体用組成物は、溶融成型後に冷却固化するまでの温度差が少ないためエネルギーロスが少なくて済み、短時間で固化脱型出来るので成形サイクルを速くできる。このため、生産性の良い圧縮成型により樹脂成型体を効率よく生産できるため、樹脂成型体を量産する場合にも低コストで生産性良く樹脂成型体を形成できる。さらに、得られる樹脂成型体は優れた導電性と、架橋型ポリフェニレンスルフィドに由来する剛性、耐熱性、耐溶剤性等の優れた物性、および、芳香族ポリエステルに由来する優れた機械的特性を有することから、燃料電池セパレータとして有用である。   Since the resin molded body composition of the present invention has a small temperature difference until it is cooled and solidified after melt molding, energy loss is small, and solidification and demolding can be performed in a short time, so that the molding cycle can be accelerated. For this reason, since a resin molded body can be efficiently produced by compression molding with good productivity, a resin molded body can be formed at low cost and with high productivity even when mass-producing resin molded bodies. Furthermore, the obtained resin molding has excellent electrical conductivity, excellent physical properties such as rigidity, heat resistance, and solvent resistance derived from cross-linked polyphenylene sulfide, and excellent mechanical properties derived from aromatic polyester. Therefore, it is useful as a fuel cell separator.

本発明の樹脂成型体用組成物は、ポリフェニレンスルフィド樹脂、芳香族ポリエステル、エポキシ樹脂および導電性フィラーを含有するものである。   The resin molded body composition of the present invention contains a polyphenylene sulfide resin, an aromatic polyester, an epoxy resin, and a conductive filler.

[ポリフェニレンスルフィド樹脂]
本発明に用いるポリフェニレンスルフィド樹脂とは、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造の繰り返し単位を含む重合体である。なかでも芳香族環に関してパラ位で結合している構造が耐熱性や結晶性の面で好ましい。ポリフェニレンスルフィド樹脂の溶融粘度は300℃の温度で10Pa・sから1000Pa・sが好ましく、低粘度品は成型時により流動性に優れ、一方、高粘度品はより剛性に優れる。
[Polyphenylene sulfide resin]
The polyphenylene sulfide resin used in the present invention is a polymer containing a repeating unit having a structure in which an aromatic ring and a sulfur atom are bonded. Of these, a structure bonded at the para position with respect to the aromatic ring is preferable in terms of heat resistance and crystallinity. The melt viscosity of the polyphenylene sulfide resin is preferably 10 Pa · s to 1000 Pa · s at a temperature of 300 ° C., and the low-viscosity product has better fluidity during molding, while the high-viscosity product has better rigidity.

[芳香族ポリエステル樹脂]
本発明に用いる芳香族ポリエステル樹脂とは、芳香族ジカルボン酸成分とビスフェノールあるいはビフェノール成分からなるポリエステル系樹脂である。この芳香族ポリエステル樹脂は、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、芳香族ジカルボン酸ハライド類の有機溶媒溶液と、ビスフェノール類あるいはビフェノール類のアルカリ水溶液とを接触させて、芳香族ポリエステルを界面重合法により製造する方法、芳香族ジカルボン酸ハライド類と、ビスフェノール類あるいはビフェノール類の有機溶媒溶液とをアミンなどの脱塩酸剤の存在下、接触させて、芳香族ポリエステルを溶液重合法により製造する方法、ビスフェノール類あるいはビフェノール類のジアセテートとフタル酸とを混合し、加熱減圧し、生成する酢酸を除去して、芳香族ポリエステル樹脂を溶融重合法による製造する方法などが挙げられる。
[Aromatic polyester resin]
The aromatic polyester resin used in the present invention is a polyester resin comprising an aromatic dicarboxylic acid component and a bisphenol or biphenol component. This aromatic polyester resin can be produced using a known method. For example, a method of producing an aromatic polyester by an interfacial polymerization method by contacting an organic solvent solution of an aromatic dicarboxylic acid halide with an alkaline aqueous solution of bisphenols or biphenols, an aromatic dicarboxylic acid halide, and a bisphenol Alternatively, an organic solvent solution of biphenols is contacted in the presence of a dehydrochlorinating agent such as amine, and an aromatic polyester is produced by a solution polymerization method. A bisphenol or biphenol diacetate and phthalic acid are mixed. And a method of producing an aromatic polyester resin by a melt polymerization method by heating and reducing pressure to remove acetic acid produced.

この芳香族ポリエステルの芳香族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸が用いられる。これらの芳香族ジカルボン酸類は、単独でも2種以上を共重合しても良く、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸を共重合しても良い。   As the aromatic dicarboxylic acid component of the aromatic polyester, aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid are used. These aromatic dicarboxylic acids may be copolymerized alone or in combination of two or more, and aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, suberic acid, and sebacic acid may be copolymerized.

ビスフェノールとしては、ビスフェノールA、3,3’,5,5’−テトラメチル−ビフェノールA、ビスフェノールF、3,3’,5,5’−テトラメチル−ビフェノールF、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、9,9−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなど、ビスフェノール類としては、4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラブチル−4,4’−ビフェノール、1,1’−2−ビナフトールなどが挙げられる。なかでも、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールがエポキシ樹脂との反応性が良好で好ましい。これらのビスフェノール類あるいはビフェノール類は単独での2種類以上を共重合しても良い。   Examples of bisphenol include bisphenol A, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-biphenol A, bisphenol F, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-biphenol F, 4,4′-dihydroxybenzophenone, Examples of bisphenols such as 9,9-bis- (4-hydroxyphenyl) fluorene include 4,4′-biphenol, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-biphenol, 3,3. Examples include ', 5,5'-tetrabutyl-4,4'-biphenol and 1,1'-2-binaphthol. Of these, 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-4,4'-biphenol is preferable because of its good reactivity with the epoxy resin. Two or more of these bisphenols or biphenols may be copolymerized alone.

さらには、ヒドロキシ安息香酸などのカルボン酸成分とフェノール成分の両方を持った化合物を芳香族ポリエステル樹脂中に導入しても良い。   Furthermore, a compound having both a carboxylic acid component such as hydroxybenzoic acid and a phenol component may be introduced into the aromatic polyester resin.

得られる芳香族ポリエステルの分子量調節のため、1官能フェノール類を併用することが出来る。この1官能フェノール類としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,4−キシレノール、2,6−キシレノール、2,4,6−テトラメチルフェノール、p−ターシャリーブチルフェノール、m−ターシャリーブチルフェノール、o−ターシャリーブチルフェノール、2,4−ジターシャリーブチルフェノール、2,6−ジターシャリーブチルフェノール、p−セカンダリーブチルフェノール、m−セカンダリーブチルフェノール、o−セカンダリーブチルフェノール、2,4−ジセカンダリーブチルフェノール、2,6−ジセカンダリーブチルフェノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノールなどが挙げられる。この1官能フェノールの添加量は、テトラメチルビフェノールに対し20モル%を越えると、ジカルボン酸成分の両末端に直接1官能フェノールを含有したエステル単量体が出来やすくなり、有機溶剤への溶解性が劣る成分が副生する。   Monofunctional phenols can be used in combination to adjust the molecular weight of the resulting aromatic polyester. Examples of the monofunctional phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,4-xylenol, 2,6-xylenol, 2,4,6-tetramethylphenol, p-tertiary butylphenol, m-tertiary butylphenol, o-tertiary butylphenol, 2,4-ditertiary butylphenol, 2,6-ditertiary butylphenol, p-secondary butylphenol, m-secondary butylphenol, o-secondary butylphenol, 2,4-disecondary butylphenol 2,6-disecondary butylphenol, p-octylphenol, p-phenylphenol, and the like. If the addition amount of this monofunctional phenol exceeds 20 mol% with respect to tetramethylbiphenol, an ester monomer containing a monofunctional phenol directly at both ends of the dicarboxylic acid component can be easily formed, and the solubility in organic solvents is increased. Inferior ingredients are by-produced.

本発明に用いるポリフェニレンスルフィドと芳香族ポリエステルは、粉体あるいは不織布状のものが、導電性フィラーやその他の原料と均一に混合しやすく、好ましい。また、ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステル樹脂を、例えば溶融混練した後、不織布状の成形したものでも良い。   The polyphenylene sulfide and aromatic polyester used in the present invention are preferably in the form of powder or nonwoven fabric because they can be easily mixed uniformly with the conductive filler and other raw materials. Further, a polyphenylene sulfide resin and an aromatic polyester resin may be, for example, melt-kneaded and then molded into a nonwoven fabric.

[エポキシ樹脂]
本発明に用いるエポキシ樹脂は、公知のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などを用いることができる。例えばビスフェノール成分としては、ビスフェノールA、3,3’,5,5’−テトラメチル−ビフェノールA、ビスフェノールF、3,3’,5,5’−テトラメチル−ビフェノールF、ジシクロペンタジエンジフェノール、ビスフェノールS、ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、9,9−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなど、ビフェノール成分としては、4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラブチル−4,4’−ビフェノール、1,1’−2−ビナフトールなどが挙げられる。ノボラック成分としては、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ナフトールノボラック、ジヒドロキシナフタレンノボラックなどが挙げられる。
[Epoxy resin]
As the epoxy resin used in the present invention, a known bisphenol type epoxy resin, biphenol type epoxy resin, novolak type epoxy resin, or the like can be used. For example, bisphenol components include bisphenol A, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-biphenol A, bisphenol F, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-biphenol F, dicyclopentadiene diphenol, Biphenol components such as bisphenol S, dihydroxydiphenyl ether, 4,4′-dihydroxybenzophenone and 9,9-bis- (4-hydroxyphenyl) fluorene include 4,4′-biphenol, 3,3 ′, 5,5 ′. -Tetrabutyl-4,4'-biphenol, 1,1'-2-binaphthol and the like. Examples of the novolak component include phenol novolak, cresol novolak, naphthol novolak, dihydroxynaphthalene novolak, and the like.

これらのエポキシ樹脂は、ノボラック型エポキシ樹脂が1分子当たりのエポキシ基の数が多く、好ましい。また、粉末のものがポリフェニレンスルフィド樹脂や芳香族ポリエステル樹脂、導電性フィラーとの混合が容易で好ましい。   Of these epoxy resins, novolak type epoxy resins are preferable because of the large number of epoxy groups per molecule. In addition, powder is preferable because it can be easily mixed with polyphenylene sulfide resin, aromatic polyester resin, and conductive filler.

[導電性フィラー]
本発明に用いる導電性フィラーとしては、公知の炭素材料、金属、金属化合物などを挙げることができ、これらの導電性フィラーを1種あるいは2種以上を組み合わせて使用できる。
[Conductive filler]
Examples of the conductive filler used in the present invention include known carbon materials, metals, metal compounds, and the like, and these conductive fillers can be used alone or in combination of two or more.

該導電性フィラーの大きさは、均一に分布することができる限り特に制限されないが、成形されたセパレータの導電性と機械的性質の点で平均粒子径が1〜800μmの範囲のものが好ましく、特に50〜600μmが好ましい。なかでも炭素材料は、軽量であり、耐食性に優れることから好ましく、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。これらの炭素材料を単独で、もしくは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの炭素材料の粉粒体の形状に特に制限はなく、板状、球状、繊維状、無定形等の何れであってもよい。また、黒鉛を化学処理して得られる膨張黒鉛も使用できる。導電性を考慮すれば、より少量で高度の導電性を有するセパレータが得られるという点で、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛等が好ましい。   The size of the conductive filler is not particularly limited as long as it can be uniformly distributed, but the average particle diameter is preferably in the range of 1 to 800 μm in terms of the conductivity and mechanical properties of the molded separator, 50-600 micrometers is especially preferable. Among them, the carbon material is preferable because it is lightweight and excellent in corrosion resistance, and examples thereof include artificial graphite, natural graphite, glassy carbon, carbon black, acetylene black, and ketjen black. These carbon materials can be used alone or in combination of two or more. There is no restriction | limiting in particular in the shape of the granular material of these carbon materials, Any of plate shape, spherical shape, fibrous shape, an amorphous shape, etc. may be sufficient. Also, expanded graphite obtained by chemically treating graphite can be used. In view of conductivity, artificial graphite, natural graphite, expanded graphite and the like are preferable in that a separator having a high degree of conductivity can be obtained in a smaller amount.

[樹脂成形用組成物]
本発明の樹脂成形用組成物は、上記ポリフェニレンスルフィド樹脂、芳香族ポリエステル、エポキシ樹脂および導電性フィラーを含有するものであり、ポリフェニレンスルフィド樹脂と共に、芳香族ポリエステルおよびエポキシ樹脂を含有するものであるため、樹脂成型体用組成物を溶融成型する際に、ポリフェニレンスルフィドと芳香族ポリエステルとが反応を生じ、さらに該芳香族ポリエステルがエポキシ樹脂と反応することにより、樹脂成型体中に架橋構造が形成される。このため、本発明の樹脂成型体用組成物は、溶融成型後に短い冷却固化時間で、あるいは冷却工程を経なくても成型された形状を保持できる。
[Composition for resin molding]
The resin molding composition of the present invention contains the polyphenylene sulfide resin, aromatic polyester, epoxy resin and conductive filler, and contains the aromatic polyester and epoxy resin together with the polyphenylene sulfide resin. When the composition for resin molding is melt-molded, the polyphenylene sulfide and the aromatic polyester react with each other, and further, the aromatic polyester reacts with the epoxy resin, thereby forming a crosslinked structure in the resin molding. The For this reason, the composition for resin moldings of this invention can hold | maintain the shape shape shape | molded by the short cooling solidification time after melt molding, or without passing through a cooling process.

樹脂成形用組成物中における各成分の混合比は、芳香族ポリエステル樹脂のエステル官能基数とエポキシ樹脂のエポキシ官能基数の比で決めることができる。これらの官能基数はエステル当量(g/eq、エステル官能基1個当たりの分子量)やエポキシ当量(g/eq、エポキシ官能基1個当たりの分子量)から算出することが出来る。本発明の場合、芳香族ポリエステル樹脂のエステル官能基数とエポキシ樹脂エポキシ官能基数の比は、エステル官能基数/エポキシ官能基数=1から5が好ましい。これよりエポキシ樹脂が多いと、成形品にエポキシ基が残留し、これよりも少ないと硬化反応の進行が少なく、好ましくない。   The mixing ratio of each component in the resin molding composition can be determined by the ratio of the number of ester functional groups of the aromatic polyester resin to the number of epoxy functional groups of the epoxy resin. The number of these functional groups can be calculated from ester equivalent (g / eq, molecular weight per ester functional group) or epoxy equivalent (g / eq, molecular weight per epoxy functional group). In the case of the present invention, the ratio of the number of ester functional groups of the aromatic polyester resin to the number of epoxy functional groups of epoxy resin is preferably the number of ester functional groups / number of epoxy functional groups = 1 to 5. If there are more epoxy resins than this, an epoxy group will remain in the molded product, and if it is less than this, the progress of the curing reaction is small, which is not preferable.

これら、芳香族ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の混合物とポリフェニレンスルフィド樹脂の混合質量比は、(芳香族ポリエステル樹脂+エポキシ樹脂)/ポリフェニレンスルフィド樹脂=0.05から1の範囲であることがポリフェニレンスルフィド樹脂の持つ機械的特性を維持できるので好ましく、より好ましくは0.1から0.8の範囲である。   The mixing mass ratio of the mixture of the aromatic polyester resin and the epoxy resin and the polyphenylene sulfide resin is (aromatic polyester resin + epoxy resin) / polyphenylene sulfide resin = 0.05 to 1 in the range of the polyphenylene sulfide resin. It is preferable because the mechanical properties can be maintained, more preferably in the range of 0.1 to 0.8.

本発明には、芳香族ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の反応を促進するために触媒を併用することができる。この触媒としては、公知のアンモニウム塩触媒、アミン系触媒、イミダゾール系触媒が挙げられ、例えば、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、ピリジン、アニリン、ジメチルアニリン、ジメチルアミノピリジン、イミダゾール、メチルイミダゾール、ジメチルイミダゾールなどが挙げられる。   In the present invention, a catalyst can be used in combination to promote the reaction between the aromatic polyester resin and the epoxy resin. Examples of the catalyst include known ammonium salt catalysts, amine-based catalysts, and imidazole-based catalysts. For example, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, pyridine, aniline, dimethylaniline, dimethylaminopyridine, imidazole, methylimidazole, Examples include dimethylimidazole.

これら触媒の添加量は、エポキシ樹脂に対して、0.01から1質量%が好ましく、0.05から0.1質量%がより好ましい。   The addition amount of these catalysts is preferably 0.01 to 1% by mass, and more preferably 0.05 to 0.1% by mass with respect to the epoxy resin.

導電性フィラーの混合質量比は、ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステル樹脂とエポキシ樹脂の総量に対して、70%から85%が好ましく、75%から85%の範囲が、セパレータの導電性と強度のバランスが良好でより好ましい。   The mixing mass ratio of the conductive filler is preferably 70% to 85% with respect to the total amount of the polyphenylene sulfide resin, the aromatic polyester resin, and the epoxy resin, and the range of 75% to 85% is the conductivity and strength of the separator. The balance is good and more preferable.

本発明の樹脂成形用組成物は、ポリフェニレンスルフィド樹脂、芳香族ポリエステル、エポキシ樹脂導電性フィラーおよび導電性フィラーを粉体混合した粉体混合組成物あるいは溶融混合した溶融混合組成物であってよい。また、成形性の向上や各成分の均一な混合のために、ポリフェニレンスルフィドや芳香族ポリエステルを不織布状として他の成分と混合したものや、ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステル樹脂をあらかじめ溶融混練して不織布状としたものに他の成分を混合したものであってもよい。   The resin molding composition of the present invention may be a powder mixed composition obtained by powder-mixing a polyphenylene sulfide resin, an aromatic polyester, an epoxy resin conductive filler and a conductive filler, or a melt mixed composition obtained by melt mixing. In addition, in order to improve moldability and to uniformly mix each component, polyphenylene sulfide or aromatic polyester is mixed with other components as a nonwoven fabric, or polyphenylene sulfide resin and aromatic polyester resin are melt-kneaded in advance. A non-woven fabric may be mixed with other components.

本発明の樹脂成形用組成物には、必要に応じて、他の強化材、充填剤などの各種添加剤を添加してもよい。   You may add various additives, such as another reinforcing material and a filler, to the resin molding composition of this invention as needed.

[燃料電池セパレータ]
本発明の燃料電池セパレータは、前記の導電性フィラーとポリフェニレンスルフィド樹脂とポリフェニレンスルフィド樹脂とエポキシ樹脂を粉体混合あるいは溶融混合した後、所望のセパレータ形状の金型等を用いて種々の成形方法で、成形して得ることができる。この他、前述の如く、ポリフェニレン樹脂、あるいはポリフェニレン樹脂とポリエステル樹脂の混合物を不織布状に成形したものに導電性フィラーを均一に配合し、積層した後、所望のセパレータ形状の金型等を用いて種々の成形方法で、成形して得ることもできる。
[Fuel cell separator]
The fuel cell separator of the present invention can be prepared by various molding methods using a desired separator-shaped mold or the like after powder-mixing or melt-mixing the conductive filler, polyphenylene sulfide resin, polyphenylene sulfide resin, and epoxy resin. It can be obtained by molding. In addition, as described above, the conductive filler is uniformly blended and laminated in a non-woven fabric made of polyphenylene resin or a mixture of polyphenylene resin and polyester resin, and then a desired separator-shaped mold is used. It can also be obtained by molding by various molding methods.

前記成形方法としては、例えば、圧縮成形、トランスファー成形、射出圧縮成形等が挙げられる。なかでも、本発明の目的を損なうことが少ない、圧縮成型やトランスファー成形が好ましい。   Examples of the molding method include compression molding, transfer molding, injection compression molding, and the like. Of these, compression molding and transfer molding are preferred because they do not impair the object of the present invention.

この際の成型金型での溶融温度は、280℃〜360℃の間で適宜選択出来るが、生産性や、樹脂の特性等を考慮すると、通常、280〜340℃の範囲が好ましい。本発明において、成形後に金型を冷却せずとも成型品を取り出すことができる。セパレータ組成物を粉体で金型に入れる場合は、金型を一旦、冷却する必要があるので、組成物を溶融混合したもの、あるいは樹脂成分の不織布で導電性フィラーを積層したものなど、所謂スタンパブルシート状に成形した後、金型にセットすることで、本発明の効果をより発揮することができる。   In this case, the melting temperature in the molding die can be appropriately selected between 280 ° C. and 360 ° C., but usually in the range of 280 ° C. to 340 ° C. in consideration of productivity, resin characteristics, and the like. In the present invention, the molded product can be taken out without cooling the mold after molding. When the separator composition is put in a mold as a powder, it is necessary to cool the mold once, so that the composition is melt-mixed or a conductive filler is laminated with a non-woven fabric of a resin component. The effect of this invention can be exhibited more by setting it to a metal mold | die after shape | molding in a stampable sheet form.

また成形の際に、必要に応じて他の強化材、充填剤や各種添加剤を添加することができる。   Further, during the molding, other reinforcing materials, fillers and various additives can be added as necessary.

以下に、本発明を合成例、実施例で具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to synthesis examples and examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

実施例中のガスシール性評価、厚み方法の体積固有抵抗の評価、曲げ試験には250mm×250mm×2mmの平板状成型品を用いた。燃料電池単セルの発電特性評価には、250mm×250mm×2mmのリブ付き成型品(図1)を用いた。   A 250 mm × 250 mm × 2 mm flat molded product was used for gas sealability evaluation in the examples, evaluation of volume resistivity of the thickness method, and bending test. For evaluation of power generation characteristics of a single fuel cell, a molded product with ribs of 250 mm × 250 mm × 2 mm (FIG. 1) was used.

[ガスシール性評価]
後記実施例で得られた平板状成型品から直径60mm、厚み2mmの試験片を切り出し、JIS K−7126のプラスチックフィルム及びシートの気体透過試験方法に準拠して平板状成型品のガスシール性を評価した。
[Gas sealability evaluation]
A test piece having a diameter of 60 mm and a thickness of 2 mm was cut out from the flat plate-shaped product obtained in the examples described later, and the gas-sealing property of the flat plate-shaped product was determined in accordance with the gas permeation test method for plastic films and sheets of JIS K-7126. evaluated.

[厚み方向の体積固有抵抗の評価]
後記実施例で得られた平板状成型品から50mm角、厚み2mmの試験片を切り出し、金メッキした電極板間に、面積s、板厚tの試験片を一定の圧力で印加して挟み、電量を流した上、その抵抗cを測定し、式(1)により体積固有抵抗を測定した。
厚み方向の体積固有抵抗=c×s/t (1)
[Evaluation of volume resistivity in the thickness direction]
A test piece having a size of 50 mm square and a thickness of 2 mm was cut out from the flat plate-shaped product obtained in the examples described later, and a test piece having an area s and a thickness t was applied between the gold-plated electrode plates at a constant pressure, , The resistance c was measured, and the volume resistivity was measured by equation (1).
Volume resistivity in thickness direction = c × s / t (1)

[曲げ試験]
後記実施例で得られた平板状成型品から幅25mm、長さ70mm、厚み2mmの試験片を切り出し、JIS K−6911に準拠して平板状成型品の曲げ強度を測定した。
[Bending test]
A test piece having a width of 25 mm, a length of 70 mm, and a thickness of 2 mm was cut out from the flat plate-shaped product obtained in Examples described later, and the bending strength of the flat plate-shaped product was measured in accordance with JIS K-6911.

[単セルの発電特性評価]
後記実施例で得られた2枚のリブ付き成型品の間に膜電極接合体を設置して5kg/cmで締結し、発電特性評価用の燃料電池単セルを得た。このセルに加湿した水素、空気を供給し、セル温度80℃、電流密度100mA/cmの時の電圧を測定した。
[Evaluation of power generation characteristics of a single cell]
A membrane electrode assembly was placed between two molded products with ribs obtained in Examples below and fastened at 5 kg / cm 2 to obtain a fuel cell single cell for power generation characteristic evaluation. Humidified hydrogen and air were supplied to the cell, and the voltage at a cell temperature of 80 ° C. and a current density of 100 mA / cm 2 was measured.

(芳香族ポリエステルの合成例)
撹拌翼、窒素導入口を備えた反応装置に3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール48.46g(0.20モル)を、水酸化ナトリウム20g(0.5モル)を含む脱酸素水1000mlに溶解し水溶液を得た。別にイソフタル酸クロリド32.48g(0.16モル)、テレフタル酸クロリド8.12g(0.04モル)、メチルトリオクチルアンモニウムクロリド1.2gを塩化メチレン1000mlに溶解させ有機溶液を得た。
(Synthesis example of aromatic polyester)
A reactor equipped with a stirring blade and a nitrogen inlet was charged with 48.46 g (0.20 mol) of 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-biphenol and 20 g (0.50 mol) of sodium hydroxide. Mol) was dissolved in 1000 ml of deoxygenated water to obtain an aqueous solution. Separately, 32.48 g (0.16 mol) of isophthalic acid chloride, 8.12 g (0.04 mol) of terephthalic acid chloride and 1.2 g of methyltrioctylammonium chloride were dissolved in 1000 ml of methylene chloride to obtain an organic solution.

12℃に保ったまま水溶液を窒素気流下中で撹拌しながら、前記の有機溶液を加え、そのまま30分間撹拌を続けた。撹拌を停止した後、上層に分離した水溶液相を取り除いた後、再び撹拌をしながら有機溶液相にアセトンを注ぎ、沈殿を得た。得られた沈殿を濾過により分離し、アセトンで洗浄、乾燥して芳香族ポリエステル樹脂の粉末72.0gを得た。
この芳香族ポリエステルの重量平均分子量は350×10であり、エステル基当量は186g/eqであった。
The organic solution was added while stirring the aqueous solution in a nitrogen stream while maintaining the temperature at 12 ° C., and stirring was continued for 30 minutes. After stopping the stirring, the aqueous phase separated into the upper layer was removed, and then acetone was poured into the organic solution phase while stirring again to obtain a precipitate. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with acetone and dried to obtain 72.0 g of an aromatic polyester resin powder.
The aromatic polyester had a weight average molecular weight of 350 × 10 3 and an ester group equivalent of 186 g / eq.

(実施例1)
ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末(300℃での溶融粘度30Pa・s)16部と前記の合成例で得られたテトラメチルビフェノール型芳香族ポリエステル樹脂(エステル基当量186g/eq)2.5部とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量214g/eq)1.5部とジメチルアミノピリジン0.01部の混合物を導電性フィラーとして人造黒鉛(無定型、平均粒子径88μm)80部に混合した。この混合物を250mm×250mm×2mmの平板状成型品金型に充填し、300℃の熱プレス機に金型をセットして樹脂成分を溶融させた後、直ちに60MPaで3分間加圧した。次いで金型を熱プレス機から出して、金型を開けて250mm×250mm×2mmの平板状成型品を取り出した。熱プレス機に金型をセットしたから成型品を取り出すまでの成型サイクルは200秒であった。得られた平板状成型品の水素気体透過度は3.0×10−5cm/sec・cm・Atmであり、体積固有抵抗は5mΩ・cm、曲げ強さは63MPaであった。
Example 1
16 parts of polyphenylene sulfide resin powder (melt viscosity at 300 ° C. 30 Pa · s), 2.5 parts of tetramethylbiphenol type aromatic polyester resin (ester group equivalent 186 g / eq) obtained in the above synthesis example, and cresol novolak type A mixture of 1.5 parts of an epoxy resin (epoxy equivalent 214 g / eq) and 0.01 part of dimethylaminopyridine was mixed with 80 parts of artificial graphite (amorphous, average particle size 88 μm) as a conductive filler. The mixture was filled into a 250 mm × 250 mm × 2 mm flat plate mold, and the mold was set in a 300 ° C. hot press to melt the resin component, and then immediately pressurized at 60 MPa for 3 minutes. Next, the mold was taken out from the hot press machine, and the mold was opened to take out a flat plate-shaped product of 250 mm × 250 mm × 2 mm. The molding cycle from setting the mold to the hot press machine until taking out the molded product was 200 seconds. The obtained flat molded article had a hydrogen gas permeability of 3.0 × 10 −5 cm 3 / sec · cm 2 · Atm, a volume resistivity of 5 mΩ · cm, and a bending strength of 63 MPa.

図1に示す形状を有する250mm×250mm×2mmのリブ付き成型品金型を用い、同様の操作でリブ付き成型品も得た。前述した80℃で電流密度が100mA/cmの時の単セルの発電量は、785mVであった。 Using a 250 mm × 250 mm × 2 mm ribbed molded product mold having the shape shown in FIG. 1, a ribbed molded product was also obtained in the same manner. The power generation amount of the single cell when the current density was 100 mA / cm 2 at 80 ° C. was 785 mV.

(実施例2)
ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末(300℃での溶融粘度30Pa・s)を押出機で混練し、スパンボンド法にて不織布状に成形した(目付25g/m2)。この不織布16部に、導電性フィラーとして人造黒鉛(無定型、平均粒子径88μm)80部と前記の合成例で得られたテトラメチルビフェノール型芳香族ポリエステル樹脂(エステル基当量186g/eq)2.5部と、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製 EPICLON N−695、エポキシ当量214g/eq)1.5部とジメチルアミノピリジン0.01部の混合物を均一に敷き詰め、200℃の加熱板を近づけて、不織布と人造黒鉛、その他の原料を融着させた。
この人造黒鉛とその他原料が融着した不織布を250mm×250mmの寸法に裁断した後、250mm×250mm×2mmの平板状成型品金型に30枚を重ねて充填し、300℃の熱プレス機に金型をセットして樹脂成分を溶融させた後、直ちに60MPaで3分間加圧した。次いで金型を熱プレス機から出して、金型を開けて250mm×250mm×2mmの平板状成型品を取り出した。熱プレス機に金型をセットしたから成型品を取り出すまでの成型サイクルは200秒であった。得られた平板状成型品の水素気体透過度は3.0×10−5cm/sec・cm・Atmであり、体積固有抵抗は5mΩ・cm、曲げ強さは60MPaであった。
(Example 2)
Polyphenylene sulfide resin powder (melt viscosity at 300 ° C. 30 Pa · s) was kneaded with an extruder and formed into a non-woven fabric by the spunbond method (weight per unit area: 25 g / m 2). 1. To 16 parts of this nonwoven fabric, 80 parts of artificial graphite (amorphous, average particle diameter of 88 μm) as a conductive filler and the tetramethylbiphenol type aromatic polyester resin (ester group equivalent 186 g / eq) obtained in the above synthesis example. 5 parts, a mixture of cresol novolac type epoxy resin (Epiclon N-695, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., epoxy equivalent 214 g / eq) 1.5 parts and dimethylaminopyridine 0.01 part uniformly spread, 200 ° C. The non-woven fabric, artificial graphite, and other raw materials were fused together.
After cutting the non-woven fabric in which the artificial graphite and other raw materials are fused into a size of 250 mm × 250 mm, 30 sheets are stacked and filled in a 250 mm × 250 mm × 2 mm flat plate mold, and the heat pressing machine is heated to 300 ° C. After the mold was set and the resin component was melted, it was immediately pressurized at 60 MPa for 3 minutes. Next, the mold was taken out from the hot press machine, and the mold was opened to take out a flat plate-shaped product of 250 mm × 250 mm × 2 mm. The molding cycle from setting the mold to the hot press machine until taking out the molded product was 200 seconds. The obtained flat molded article had a hydrogen gas permeability of 3.0 × 10 −5 cm 3 / sec · cm 2 · Atm, a volume resistivity of 5 mΩ · cm, and a bending strength of 60 MPa.

図1に示す形状を有する250mm×250mm×2mmのリブ付き成型品金型を用い、同様の操作でリブ付き成型品も得た。前述した80℃で電流密度が100mA/cmの時の単セルの発電量は、780mVであった。 Using a 250 mm × 250 mm × 2 mm ribbed molded product mold having the shape shown in FIG. 1, a ribbed molded product was also obtained in the same manner. The power generation amount of the single cell when the current density was 100 mA / cm 2 at 80 ° C. was 780 mV.

(実施例3)
ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末(300℃での溶融粘度30Pa・s)16部と前記の合成例で得られたテトラメチルビフェノール型芳香族ポリエステル樹脂(エステル基当量186g/eq)2.5部の混合物を押出機で混練し、スパンボンド法にて不織布状に成形した(目付25g/m2)。
(Example 3)
Extruded a mixture of 16 parts of polyphenylene sulfide resin powder (melt viscosity at 300 ° C. 30 Pa · s) and 2.5 parts of tetramethylbiphenol type aromatic polyester resin (ester group equivalent 186 g / eq) obtained in the above synthesis example The mixture was kneaded with a machine and formed into a nonwoven fabric by the spunbond method (weight per unit area: 25 g / m 2).

得られた不織布に導電性フィラーとして人造黒鉛(無定型、平均粒子径88μm)80部とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製 EPICLON N−695、エポキシ当量214g/eq)1.5部とジメチルアミノピリジン0.01部の混合物を均一に敷き詰め、200℃の加熱板を近づけて、不織布と人造黒鉛を融着させた。この人造黒鉛が融着した不織布を250mm×250mmの寸法に裁断した後、250mm×250mm×2mmの平板状成型品金型に30枚を重ねて充填し、300℃の熱プレス機に金型をセットして樹脂成分を溶融させた後、直ちに60MPaで3分間加圧した。次いで金型を熱プレス機から出して、金型を開けて250mm×250mm×2mmの平板状成型品を取り出した。熱プレス機に金型をセットしたから成型品を取り出すまでの成型サイクルは200秒であった。得られた平板状成型品の水素気体透過度は3.0×10−5cm/sec・cm・Atmであり、体積固有抵抗は5mΩ・cm、曲げ強さは64MPaであった。 1. 80 parts of artificial graphite (amorphous, average particle diameter 88 μm) and cresol novolac type epoxy resin (Epiclon N-695 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., epoxy equivalent 214 g / eq) as a conductive filler in the obtained non-woven fabric. A mixture of 5 parts and 0.01 part of dimethylaminopyridine was spread uniformly, and a 200 ° C. heating plate was brought close to fuse the nonwoven fabric and artificial graphite. After cutting this non-woven fabric fused with artificial graphite into a size of 250 mm × 250 mm, 30 sheets are stacked and filled in a 250 mm × 250 mm × 2 mm flat plate mold, and the mold is placed in a 300 ° C. hot press machine. After setting and melting the resin component, it was immediately pressurized at 60 MPa for 3 minutes. Next, the mold was taken out from the hot press machine, and the mold was opened to take out a flat plate-shaped product of 250 mm × 250 mm × 2 mm. The molding cycle from setting the mold to the hot press machine until taking out the molded product was 200 seconds. The obtained flat molded article had a hydrogen gas permeability of 3.0 × 10 −5 cm 3 / sec · cm 2 · Atm, a volume resistivity of 5 mΩ · cm, and a bending strength of 64 MPa.

図1に示す形状を有する250mm×250mm×2mmのリブ付き成型品金型を用い、同様の操作でリブ付き成型品も得た。前述した80℃で電流密度が100mA/cmの時の単セルの発電量は、782mVであった。 Using a 250 mm × 250 mm × 2 mm ribbed molded product mold having the shape shown in FIG. 1, a ribbed molded product was also obtained in the same manner. The power generation amount of the single cell when the current density was 100 mA / cm 2 at 80 ° C. was 782 mV.

(比較例1)
ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末(300℃での溶融粘度30Pa・s)20部を導電性フィラーとして人造黒鉛(無定型、平均粒子径88μm)80部に混合した。この混合物を250mm×250mm×2mmの平板状成型品金型に充填し、300℃の熱プレス機に金型をセットしポリフェニレンスルフィド樹脂を溶融させた後、直ちに60MPaで3分間加圧した。次いで金型を熱プレス機から出して、30秒間冷却した。その時点の金型温度は235℃であった。熱プレス機に金型をセットしたから成型品を取り出すまでの成型サイクルは237秒であった。冷却後、金型を開けたところ、成型品は固化しておらず、取り出すことができなかった。
(Comparative Example 1)
20 parts of polyphenylene sulfide resin powder (melt viscosity of 30 Pa · s at 300 ° C.) was mixed with 80 parts of artificial graphite (amorphous, average particle diameter of 88 μm) as a conductive filler. The mixture was filled into a 250 mm × 250 mm × 2 mm flat plate mold, and the mold was set in a 300 ° C. hot press to melt the polyphenylene sulfide resin, and then immediately pressurized at 60 MPa for 3 minutes. The mold was then removed from the hot press and cooled for 30 seconds. The mold temperature at that time was 235 ° C. The molding cycle from setting the mold to the hot press machine until taking out the molded product was 237 seconds. When the mold was opened after cooling, the molded product was not solidified and could not be removed.

(比較例2)
ポリフェニレンスルフィド樹脂粉末(300℃での溶融粘度30Pa・s)20部を導電性フィラーとして人造黒鉛(無定型、平均粒子径88μm)80部に混合した。この混合物を250mm×250mm×2mmの平板状成型品金型に充填し、300℃の熱プレス機に金型をセットしてポリフェニレンスルフィド樹脂を溶融させた後、直ちに60MPaで3分間加圧した。次いで金型を熱プレス機から出して、180秒間冷却した。その時点の金型温度は152℃であった。冷却後、金型を開けて250mm×250mm×2mmの平板状成型品を取り出した。熱プレス機に金型をセットしたから成型品を取り出すまでの成型サイクルは288秒であり、実施例1よりも88秒長くかかった。得られた平板状成型品の水素気体透過度は3.0×10−5cm/sec・cm・Atmであり、体積固有抵抗は5mΩ・cm、曲げ強さは52MPaであった。
(Comparative Example 2)
20 parts of polyphenylene sulfide resin powder (melt viscosity of 30 Pa · s at 300 ° C.) was mixed with 80 parts of artificial graphite (amorphous, average particle diameter of 88 μm) as a conductive filler. The mixture was filled into a 250 mm × 250 mm × 2 mm flat plate mold, and the mold was set in a 300 ° C. hot press to melt the polyphenylene sulfide resin, and then immediately pressurized at 60 MPa for 3 minutes. The mold was then removed from the hot press and cooled for 180 seconds. The mold temperature at that time was 152 ° C. After cooling, the mold was opened and a 250 mm × 250 mm × 2 mm flat molded product was taken out. The molding cycle from setting the mold to the hot press machine until taking out the molded product was 288 seconds, which was 88 seconds longer than Example 1. The obtained flat molded article had a hydrogen gas permeability of 3.0 × 10 −5 cm 3 / sec · cm 2 · Atm, a volume resistivity of 5 mΩ · cm, and a bending strength of 52 MPa.

上記実施例、比較例の結果を表1に示す。実施例から明らかなように、本発明の樹脂成型体用組成物は圧縮成型後の冷却時間が無くとも成型体形状を保持できる。このため、比較例に示したように、成型時の高い温度から冷却固化時の低い温度への温度変化を要することがないため、成形時のエネルギー損失が少なく、また、トータルの成形時間も短縮することが可能であった。   Table 1 shows the results of the above Examples and Comparative Examples. As is clear from the examples, the resin molded body composition of the present invention can maintain the molded body shape without cooling time after compression molding. For this reason, as shown in the comparative example, there is no need to change the temperature from a high temperature during molding to a low temperature during cooling and solidification, so there is little energy loss during molding and the total molding time is shortened. It was possible to do.

Figure 2007169550
Figure 2007169550

リブ付き成型品金型の模式図である。It is a schematic diagram of a molded product mold with ribs.

Claims (12)

ポリフェニレンスルフィド樹脂、芳香族ポリエステル、エポキシ樹脂および導電性フィラーを含有する樹脂成型体用組成物。 A composition for a resin molding, comprising a polyphenylene sulfide resin, an aromatic polyester, an epoxy resin, and a conductive filler. 前記芳香族ポリエステルが、フタル酸残基と、テトラメチルビフェノール残基とからなる芳香族ポリエステルである請求項1に記載の樹脂成型体用組成物。 The composition for molded resin according to claim 1, wherein the aromatic polyester is an aromatic polyester comprising a phthalic acid residue and a tetramethylbiphenol residue. 前記エポキシ樹脂がノボラック型エポキシ樹脂である請求項1又は2に記載の樹脂成型体組成物。 The resin molding composition according to claim 1 or 2, wherein the epoxy resin is a novolac type epoxy resin. 前記芳香族ポリエステル樹脂のエステル官能基数とエポキシ樹脂エポキシ官能基数との比(エステル官能基数/エポキシ官能基数)が、1〜5である請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂成型体用組成物。 The ratio for the number of ester functional groups of the aromatic polyester resin and the number of epoxy functional groups of epoxy resin (number of ester functional groups / number of epoxy functional groups) is 1 to 5. Composition for molded resin according to any one of claims 1 to 3 object. 前記芳香族ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂の質量和と、ポリフェニレンスルフィド樹脂の質量との質量比[(芳香族ポリエステル樹脂+エポキシ樹脂)/ポリフェニレンスルフィド樹脂]が、0.05〜1である請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂成型体用組成物。 The mass ratio [(aromatic polyester resin + epoxy resin) / polyphenylene sulfide resin] of the mass sum of the aromatic polyester resin and the epoxy resin and the mass of the polyphenylene sulfide resin is 0.05 to 1. The composition for resin moldings in any one of 4. 前記ポリフェニレンスルフィド樹脂が不織布状である請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂成型体用組成物。 The composition for resin molding according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyphenylene sulfide resin is a nonwoven fabric. 前記ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステルとが溶融混練された溶融混練物である請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂成型体用組成物。 The composition for resin molding according to any one of claims 1 to 5, which is a melt-kneaded product obtained by melt-kneading the polyphenylene sulfide resin and the aromatic polyester. 前記ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステルとの溶融混練物が不織布状である請求項7に記載の樹脂成型体用組成物。 The composition for resin molding of Claim 7 whose melt-kneaded material of the said polyphenylene sulfide resin and aromatic polyester is a nonwoven fabric form. 請求項1〜8のいずれかに記載の樹脂成型体用組成物を圧縮成型してなることを特徴とする燃料電池セパレータ。 A fuel cell separator obtained by compression molding the composition for molded resin according to any one of claims 1 to 8. 前記ポリフェニレンスルフィド樹脂が不織布状である請求項9に記載の樹脂成型体の製造方法。 The method for producing a resin molded body according to claim 9, wherein the polyphenylene sulfide resin is a nonwoven fabric. ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステルとの溶融混練物と、導電性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有する混合物を圧縮成型することを特徴とする樹脂成型体の製造方法。 A method for producing a resin molding, comprising compression-molding a mixture containing a melt-kneaded product of a polyphenylene sulfide resin and an aromatic polyester, a conductive filler, and an epoxy resin. 前記ポリフェニレンスルフィド樹脂と芳香族ポリエステルとの溶融混練物が、不織布状である請求項11に記載の樹脂成型体の製造方法。
The method for producing a resin molded body according to claim 11, wherein the melt-kneaded product of the polyphenylene sulfide resin and the aromatic polyester is a nonwoven fabric.
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