TW200522425A

TW200522425A - Separator for fuel cell and its manufacturing method

Info

Publication number: TW200522425A
Application number: TW093131158A
Authority: TW
Inventors: Tadashi Iino; Zenichiro Izumi
Original assignee: Showa Denko Kk
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2005-07-01
Also published as: EP1698009B1; WO2005062407A2; CN1898827A; CN100418258C; KR100785752B1; TWI346411B; WO2005062407A3; EP1698009A2; US7521142B2; US20070178349A1; KR20060097755A

Description

200522425 (1) 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明係有關具有優異之特性（例如接觸電阻、貫通電阻優越）的分離器，及其製造方法者。【先前技術】近年來，從環境及能量等問題的觀點而言，燃料電池倍受矚目；燃料電池係利用氫與氧之電解的逆反應而發電，爲除水以外並無其他排出物之乾淨發電裝置；燃料電池因應其電解質之種類，分類爲數類，其中尤其以固體高分子型燃料電池，能於低溫作用之故，最有希望使用於汽車及民生用等領域；如此之燃料電池，例如藉由將以高分子固體電解質、氣體擴散電極、催化劑、分離器所構成之單電池層合，可達成輸出功率的發電。具有上述構成之燃料電池，於將單電池隔開之分離離中’通常供應燃料氣體（氫等）與氧化劑氣體（氧等），幵多成將所產生的水份（水蒸氣）排放之流路（溝渠）；因 lit 2故’要求分離器必須具有將此等氣體光全分離之高氣體不穿透性、與降低內部電阻之高導電性；甚至要求優越之導熱性、耐久性、強度等等。爲達成此等要求，從如此之燃料電池用分離器的金屬材料與碳材料雙方面進行檢討；金屬材料之耐蝕性問題， €試於表面被覆貴金屬及碳，但不能獲得充分之耐久性，而且被覆有使成本增加之問題。 -4- 200522425 (2) 有關燃料電池用分離器的碳材料，亦有爲數甚多之檢討報告，例如將膨脹石墨薄片壓縮成型而得之成型物，將樹脂浸漬於碳燒結體硬化之成型物，將熱固性樹脂燒成而得之玻璃狀碳，將碳粉末與樹脂混合後成型之成型物等做爲分離益的材料。例如專利文獻1有，在碳質粉末中加入黏合材料加熱混合後’以冷壓模法（CIP )成型，接著燒成、石墨化而得之各向同性石墨材料，將熱固性樹脂浸漬於其中，經硬化處理、切縫加工雕刻等煩雜之步驟的揭示。又，專利文獻2有’將熱固性樹脂浸漬於含碳粉末或碳纖維之紙中，層壓、燒成的揭示；專利文獻3有，將酣樹脂於分離器形狀之金屬模具注射成型、燒成的揭示。如上述之例，經燒成處理的材料，雖顯示高導電性及高耐熱性，但燒成需要較長時間，缺乏生產性；又，亦有彎曲強度劣化之問題；進而，必要切削加工時，更缺乏量產性使成本升高之故，難以成爲將來普及的材料。另一方面，燃料電池用分離器之導電性，減低控制因素之接觸電阻極爲重要；對分離器結構之改善的思考，降低接觸電阻之嚐試亦有甚多的報告；例如專利文獻4有，在分離器的表面被覆導電性高之金屬及碳的揭示；專利文獻5有，在導電性樹脂組成物之成型物表面被覆導電性聚合物的揭示；專利文獻6有，將導電材料被覆於表面、或埋設於內部之縱方向的揭示。其他，專利文獻7有，將分離器表面之富樹脂層磨削 -5- 200522425 (3)

，以提升表面的碳粉末之面積率的揭示；專利文獻8有，在黏著成份中使用橡膠，以提升接觸面之密看性的揭示。專利文獻1 :特開平8-22224 1號公報專利文獻2 :特開昭60- 1 6 1 1 44號公報專利文獻3 :特開200 1 -68 1 28號公報專利文獻4 :特開2 0 0 1 - 1 9 6 0 7 6號公報專利文獻5 :特開2002- 868 5號公報專利文獻6:特開200 1 -5272 1號公報專利文獻7 :特開2 0 0 3 - 2 8 2 0 8 4號公報專利文獻8 :特開2 0 0 1 - 2 1 6 9 7 7號公報【發明內容】〔發明所欲解決之課題〕如I：所述，燃料電池用分離器尤其要求高導電性、耐腐蝕性、成本低廉；因此之故，不必切削步驟之模具成型型式;的碳系材料受到注目而且進行開發；但是爲顯現高導 β性’必要大幅度增加導電性賦予材料之塡充量，爲保持 f莫胃成型性樹脂之含量有其最低限度，不能獲得充分的高導電性。 $ ’大量塡充導電性賦予材料之結果，受到表面平滑 1 生ii彳纂及表面變硬的影響，成型物之接觸電阻惡化，爲脆 iit #料；其他，成型物之表面被黏著成份樹脂覆蓋使接觸電阻·惡化時，可將表面施予磨削等處理。進而’爲獲得高導電性，包含將成型物於100〇〜3 000 -6- 200522425 (4) °c之高溫長時間加熱施行燒成的步驟時，有製造所需時間必要延長，同時製造步驟煩雜，以致成本上升之問題。另一方面，多層結構之分離器主要是與異種層的界面之黏著有問題，難以解決。本發明之目的係提供，消除上述已往技術之缺點的燃料電池用分離器，及其製造方法者。本發明之另一目的係提供，尤其接觸電阻及貫通電阻低、且多層結構之燃料電池用分離器，及其製造方法者。〔課題之解決手段〕本發明之工作同仁，經深入探討，不斷硏究之結果發現’設置以具有特定物性之低彈性率層爲表面層，又，以有特定物性之高彈性率層爲低彈性率層以外之層的兩層以上多層結構，能實現接觸電阻及貫通電阻低之燃料電池用分離益’完成本發明。本發明之工作同仁以上述的見識爲基準，更深入進行硏究之結果發現，於上述各層之組成物中，分別含有同種類的聚合物、或成爲相容性聚合物對之聚合物，能提高層界面之密著性，可更降低接觸電阻及貫通電阻。本發明之工作同仁更發現，使用含有於其表面層含硼之碳質材料、與低彈性率樹脂黏著成份的組成物，能獲得導電性更高，接觸電阻更低之燃料電池用分離器。即’本發明係包含例如下述〔1〕〜〔1 6〕之事項者 200522425 (5) 〔1〕一種燃料電池用分離器’其特徵爲包含單面或雙面之表面層具有彎曲彈性率1·0χ1()1〜6.〇xl〇3MPa、彎曲應力1 %以上之性質的低彈性率層（A )、與（A )層以外之至少一層具有彎曲彈性率超過6·〇 X 1 〇3MPa之性質的高彈性率層（B )等至少兩層。〔2〕如〔1〕之燃料電池用分離器，其中A層之厚度爲0.5 mm以下、B層之厚度爲〇·〇5〜2 mm。〔3〕如〔1〕或〔2〕之燃料電池用分離器，其中層構成爲由A層/ B層/ A層所成，全厚度爲0.2〜3 mm，A層與B層之厚度比A/B爲0.001〜1。〔4〕如〔1〕〜〔3〕項中任一項之燃料電池用分離器，其中A層及/或B層爲含有（a)樹脂組成物黏著成份 4〇〜2重量％、與（b)導電性物質60〜98重量％之導電性樹脂複合材料。〔5〕如〔4〕之燃料電池用分離器，其中A層的（a) 成份係由含有含20〜9 9重量％彈膠之二成份以上的熱塑性或熱固性的樹脂組成物所成，B層之（a )成份爲含有至少一種具有1 0 0 °C以上融點的結晶性聚合物及/或具1 〇〇艺以上玻璃轉移點之非晶質聚合物的熱塑性或熱固性之樹脂組成物。〔6〕如〔4〕之燃料電池用分離器，其中在各別之層含有構成A層及B層的（a)成份中至少一種之同類聚合物、或成相容性聚合物對的成份。〔7〕如〔4〕或〔5〕之燃料電池用分離器，其中（a 200522425 (6) )成份爲含有至少一種選自苯酚樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、烯丙基酯樹脂、1，2 -聚丁二烯所成群之組成物〇〔8〕如〔4〕或〔5〕之燃料電池用分離器，其中（a )成份爲至少一種選自聚烯烴、聚苯基硫化物、氟樹脂、聚醯胺、聚縮醛所成群之樹脂組成物。〔9〕如〔4〕之燃料電池用分離器’其中含有（a ) 成份爲至少一種選自氫化苯乙烯丁二烯橡膠（Η - SBR) 、苯乙烯·乙烯丁烯·苯乙烯嵌段共聚物（SEBS)、苯乙烯·乙烯丙烯•苯乙烯嵌段共聚物（SEPS )、烯烴結晶·乙烯丁烯·烯烴結晶嵌段共聚物（CEBC )、苯乙烯 •乙烯丁烯·烯烴結晶嵌段共聚物（SEBC )、苯乙烯· 異戊二烯·苯乙烯嵌段共聚物（SIS)、及苯乙烯·丁二烯·苯乙烯嵌段共聚物（SBS )所成群者，與聚烯烴之組成物。〔1 0〕如〔4〕之燃料電池用分離器，其中（a )成份含有聚偏氟乙烯與軟質丙烯酸樹脂。〔1 1〕如〔4〕〜〔1 0〕項中任一項之燃料電池用分離器，其中（b)成份爲至少一種選自金屬材料、碳質材料、導電性高分子、金屬被覆塡料、及金屬氧化物所成群者。〔1 2〕如〔1〕〜〔1 〇〕項中任一項之燃料電池用分離器，其中（b)成份爲含〇·〇5〜5重量％之硼的碳質材料 -9- 200522425 (7) 〔1 3〕如〔4〕〜〔1 2〕項中任一項之燃料電池用分離器，其中（b)成份中含有氣相法碳纖維及/或毫微碳管0.1〜5重量％。〔1 4〕如〔1 3〕項之燃料電池用分離器，其中氣相法碳纖維或碳亮微管含有0.05〜5重量％之硼。〔1 5〕如〔1〕〜〔3〕項中任一項之燃料電池用分離器的製造方法，其中將成型爲薄片狀之低彈性率層（A ) 與高彈性率層（B )，使用滾筒壓延成型、壓縮成型、冲 ® 壓成型中之至少一種成型方法層合，且於層合物的兩面形成溝渠。〔1 6〕如〔1〕〜〔3〕項中任一項之燃料電池用分離器的製造方法，其中將低彈性率層（A )與高彈性率層（

B )，使用多層擠壓成型、多層注射成型、壓縮成型、或滾筒壓延成型中之至少一種成型方法，成型爲薄片狀的層合物；將整體化之薄片，以壓縮成型或冲壓成型的任一種方法，在層合物之兩面形成溝渠。 I 〔發明之實施型態〕因應需求參照圖式，更具體說明本發明如下；下述的記載中表示量比之「部」及「％」，除特別規定者外’以重量爲基準。 <燃料電池用分離器> 本發明之燃料電池用分離器係包含’在單面或雙面的 -10- 200522425 (8) 表面層具有彎曲彈性率1〇><1〇1〜6〇><：l〇3Mpa、彎曲應力 1 %以上之性質的低彈性率層（A )、與（a )層以外之至少一層具有彎曲彈性率超過6.0 X 1 〇 3 μ P a之性質的高彈性率層（B)之至少兩層者；本發明之燃料電池用分離器的代表型態，如圖1、圖2、圖3之模式剖面圖所示；在其圖中，燃料電池用分離器係包含，含低彈性率層1之單側或雙側的表面層、與商彈性率層2之至少兩層的多層結構物者。 _ <彎曲彈性率> 本發明之低彈性率層（A )的彎曲彈性率爲1 · 〇 x 1 〇 1 〜6.0xl〇3MPa，以 2.0x1ο1 〜5.5xl〇3MPa 較適合，以 3·0 xlO1〜5.0xl03MPa更佳；彎曲彈性率低時，燃料電池由於排氣通路之緊縮而變形，溝渠有發生擠碎之傾向；另一方面，彎曲彈性率超過6 . 〇 X 1 0 3 Μ P a時，表面變硬，與氣體擴散電極、分離器、雙電體之接觸電阻有 ί 增大的傾向。低彈性率層（A )之彎_變形爲1 %以上，以1 .2 %以上較適合，以1 · 4 %以上更佳；彎曲變形低於1 %時，分離器之表面有容易產生裂紋的傾向。本發明之高彈性率層（B )，彎曲彈性率超過6.0 X 103MPa，以 6.5xl03MPa以上較適合，以 7.〇xl〇3MPa 以上更佳；彎曲彈性率爲6·0 X 1 03MPa以下時，可能產生燃料電池排氣通路緊縮之問題。 -11 - 200522425 (9) <各層之厚度> 本發明之A層的厚度以0.5 mm以下爲宜，以0.4 mm以下較適合，以0·3 mm以下更佳；A層之厚度超過〇.5 mm時，有排氣通路緊縮以致溝渠擠碎的傾向。本發明之B層的厚度以0.05〜2 mm爲宜，以0.07〜1.8 mm較適合，以〇.〇9〜1.6 mm更佳；B層厚度低於0.05 mm 時，氣體之障壁性有降低的傾向；另一方面，B層之厚度超過2 mm時，貫通方向之電阻有增大的傾向。多層結構物之全厚度以0·2〜3 mm爲宜，以0.2〜2.8 mm更適合，以0.25〜2.6 mm最佳；低於〇·2 mm時，難以確保溝渠之深度；超過3 m m時，貫通方向之導電性惡化極不適合。又’低彈性率層（A )與高彈性率層（B )之厚度化A /B以0.001〜1較適合，以〇·〇5〜1更適合，以0.05〜〇·8最佳；此厚度比A / Β低於0.0 0 1時，低彈性率層之厚度過薄 ’可能降低接觸電阻之減少效果；另一方面，A / B超過1 時，有易於產生蠕變的傾向。本發明中厚度的測定法，例如使用測定精確度可達 0 · 0 1 mm之測微計，將試料平面劃分爲2 〇部份，測定其2 〇處求出平均値’可得其厚度；對此沒有任何限制。 <低彈性率層及/或高彈性率層> 本發明中’低彈性率層及/或高彈性率層，以含有（ -12- 200522425 (10) a )樹脂組成物黏著成份、與（b )導電性質物之導電性樹脂複合物較爲適合；無樹脂組成物黏著成份時，模具成型困難，無導電性物質時難以具有分離器之功能。本發明中，（a )成份與（b )成份之組成比例，以（ a)成份40〜2重量％、（b)成份60〜98重量％較適合，以（a)成份30〜5重量％、（b)成份70〜95重量％更適合，以（a)成份25〜5重量％、（b)成份75〜95重量％最理想；（a )成份低於2重量％時，成型性有惡化之傾向，非常不適合；另一方面，（a)成份超過40重量％時，容積固有電阻容易升至1 Ω cm以上，極不適宜。 < (a )成份> 本發明中之（a )成份，以含有熱固性樹脂組成物及 /或熱塑性樹脂組成物較爲適合；尤其，低彈性率層係，由藉由在含彈膠成份之二成份以上的樹脂組成物中，塡充導電性物質之導電性複合材料所成，甚爲適合；低彈性率層以含有20'99重量％之彈膠成份較適合，以25〜95重量 %更佳，以3 0〜9 5重量％最理想。 <彈膠> 本發明中所謂彈膠，係指在常溫附近有橡膠狀彈性之高分子而言；此彈膠有，例如由丙烯腈丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、氟橡膠、異戊二烯橡膠、矽橡膠、丙烯酸橡膠、丁二烯橡膠、高苯乙 -13- 200522425 (11) 烯橡膠、氯丁二烯橡膠、聚氨酯橡膠、聚醚系特殊橡膠、四氟乙烯·丙烯橡膠、環氧氯丙烷橡膠、冰片烯橡膠、丁基橡膠、苯乙烯系熱塑性彈膠、烯烴系熱塑性彈膠、聚氨酯系熱塑性彈膠、聚酯系熱塑性彈膠、聚醯胺系熱塑性彈膠、1，2 -聚丁二烯系熱塑性彈膠、氟系熱塑性彈膠、軟丙烯酸樹脂等之中選擇1〜2種以上組合者。其中尤其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、乙烯丙烯二烯三元共聚合橡膠、乙烯丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠、苯乙烯系熱塑性彈膠、烯烴系熱塑性彈膠、1，2 一聚丁二烯系熱塑性彈膠、氟系熱塑性彈膠、軟質丙烯酸樹脂’更爲適合。 <高彈性率層> 另一方面，高彈性率層，以在含有具1 〇〇 °c以上融點之結晶性聚合物及/或具有1 0 0 °C以坡璃轉移點之非晶質聚合物的至少一種以上之樹脂組成物黏著成粉中，高塡充電性物質而成較爲適合；融點及玻璃轉移點以1 〇 5 °C以上更適合，以Π 〇 °C以上更佳；融點及玻璃轉移點低於1 0 0 °C ，燃料電池之耐久性，有產生問題的傾向。上述融點及玻璃轉移點之測定方法，可以採用例如依據J I S - K 2 1 2 1之D S C法，以帕金耶魯馬公司製之D S C 7測定；對此並無任何限制。 -14- 200522425 (12) <其他成份> 具有本發明之多層結構的分離器，界面之密著性等別重要；因此，於低彈性率層與高彈性率層之成份中，在各別之層含有同種聚合物、或成爲相容性之聚合物對的成份 ’可提升界面強度及密著性，甚爲適合。所謂同種聚合物，係指能纏合成子狀爲基本之分子結構的相同聚合物；本發明以A層及B層之各層中所含全爲相同聚合物爲佳；另一方面，所謂相容性聚合物對，係指難以完全混合爲分子狀之異種聚合物，能使分子結構之一部份互相容合，纏合成部份的分子狀；或者借助於相容化劑可纏合成部份的分子狀之組合；例如將分子結構之一部份爲相同結構的兩種聚合物，分別做爲A層及B層中所含有之一種；又，使用相容化劑時，以A層與B層含有相同之相容化劑爲佳。 <具有黏著性功能基之成份> 進而’爲提升界面之強度，因應需求，於各別之層含有藉由化學反應黏著之功能基的成份亦可；如此之黏著性功能基有，例如具有羥基、羧基、胺基、環氧基、異氰酸醋基、環氧丙基（甲基）丙燒酸酯基、碳醯基、丙綠酸基、馬來酸酐基、甲矽烷基、胺系功能基等之聚合物及單體 ;對此等並無任何限制；含有此等成份，不必界面強化之措施，能更有效抑制因加熱過程引起之界面剝離。 -15- 200522425 (13) <熱固性樹脂> 本發明中之熱固性樹脂，以選自苯酚樹脂、不飽和聚酯、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂、二甲苯樹脂、鳥糞胺樹脂、二烯丙基苯二甲酸酯樹脂、烯丙基酯樹脂、呋喃樹脂、醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、尿素樹脂等等；其中尤其以苯酚樹脂、不飽和聚酯、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、烯丙基酯樹脂、1，2 — 聚丁二烯之一種或複數的熱固性樹脂較適合。 φ 尤其在要求氣密性之領域，以選擇環氧樹脂與苯酚樹脂之組合、不飽和聚酯、乙烯基酯樹脂、烯丙基酯樹脂、 1，2 -聚丁二烯等更佳；使用此等樹脂，能使硬化物中無空隙，可更輕易獲得氣密性高之成型物。進而，要求耐熱性及耐酸性時，以具有雙酚A型、酚醛型、甲酚酚型等分子骨架之樹脂、及具有烯烴分子骨架之樹脂爲佳；例如以環氧樹脂、苯酚樹脂、乙烯基酯樹脂、或1，2-聚丁二儲等更適合。 <熱塑性樹脂> 本發明之熱塑性樹脂有，丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、聚氯乙烯、聚醯亞胺、液晶聚合物、聚醚醚酮、氟樹脂、聚烯烴、聚縮醛、聚醯胺、聚對苯二甲酸二乙酯、聚對苯二甲酸二丁酯、聚碳酸酯、聚環烯烴、聚亞苯基硫化物、聚醚硕、聚苯醚、聚亞苯基碼等。 -16- 200522425 (14) 其中尤其以選自融點在1 OOt以上之聚烯烴、氟樹脂、聚對苯二甲酸二丁酯、聚亞苯基硫化物、液晶聚合物、聚醚醚酮、聚環烯烴、聚醚硕、以及玻璃轉移點在1 0 0 °c 以上之聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯醚之一種或複數的熱塑性樹脂更適合。 <熱塑性樹脂與彈膠之組合> 本發明之A層的（a )成份中，熱塑性樹脂與彈膠之組合有，聚苯乙烯與聚丁二烯之共聚合、聚苯乙烯與異戊二烯橡膠之共聚合、聚烯烴與苯乙烯系熱塑性彈膠之混合、聚偏氟乙烯與丙烯酸樹脂之混合、聚亞苯基硫化物與馬來酸酐改性之苯乙烯系熱塑性彈膠的混合；其他，熱塑性樹脂與彈膠成份之共聚物；進而，將使用相容化劑或界面活性劑之熱塑性樹脂與彈膠成份施行微相分離結構之聚合物齊，較適合。其中尤其以選自聚烯烴與苯乙烯系熱塑性彈膠、聚偏氟乙烯與丙烯酸樹脂、及聚亞苯基硫化物與馬來酸酐改性之苯乙烯系熱塑性彈膠之組合，更適合。 <苯乙烯系熱塑系彈膠> 本發明之苯乙烯系熱塑性彈膠有，氫化苯乙烯丁二烯橡膠、苯乙烯·乙烯丁烯·苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯· 乙烯丙烯·苯乙烯嵌段共聚物、烯烴結晶·乙烯丁烯·烯烴結晶嵌段共聚物、苯乙烯·乙烯丁烯·烯烴結晶嵌段共 -17- 200522425 (15) 聚物、苯乙烯•異戊二烯·苯乙烯嵌段共聚物、苯乙燦· 丁二烯•苯乙烯嵌段共聚物等等；其中尤其以氣化苯乙儲丁二烯橡膠、苯乙烯·乙烯丁烯·苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯·乙烯丙烯·苯乙烯嵌段共聚物、及其改性物’較爲適合。 <聚烯烴>

所謂聚烯烴係烴系化合物之總稱，有聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等等；其中以聚丙烯、聚丁烯較適合0 <其他之添加劑> 其他’ （a)成份中因應需求可添加選自單體、增塑劑、硬化劑、硬化引發劑、硬化助劑、溶劑、紫外線穩定劑、抗氧化劑、熱穩定劑、消泡劑、平坦化劑、脫模劑、滑劑、防水劑、增黏劑、低收縮劑、或親水性賦予劑等之成份。 < (a)成份之製造方法> 本發明之（a )成份的製造方法沒有特別的限制，可使用例如溶液法、乳膠法、熔融法等物理之方法、或接枝聚合法、嵌段聚合法、IPN (相互浸入高分子網絡）法等化學的方法製造。使用異類聚合物摻合製造（a )成份時，以熔融法爲 -18- 200522425 (16) 佳；溶融法沒有特別的限制，可使用滾筒、揑合機、斑巴里混合機、擠壓機等混煉機摻合的方法等等。又，不僅異類聚合物之摻合，以相容化劑介入降低界面張力、控制微相分離結構，能獲得目標之（a )成份；此係隨高分子反應使用連續擠壓機之方法，以反應性製程法製造更爲適合。 < (b )成份〉 · 本發明之（b)成份，以選自金屬材料、碳質材料、導電性高分子、金屬被覆塡料、或金屬氧化物中之一種或兩種以上組合，較適合；碳質材料及/或金屬材料更佳。 <金屬材料>

金屬材料以 Ni、Fe、Co、B、Pb、Cr、Cu、Al、Ti、 Bi、Sn、W、p、M〇、Mg、Pt、Au、TiC、NbC、TiCN、 TiN、CrN、TiB2、ZrBr、Fe2B之任一種或兩種以上之複合材料，較爲適合；進而，使用此等加工爲粉末狀或纖維狀之金屬材料。 <碳質材料> 碳質材料，可以使用選自碳黑、碳纖維、非晶型碳、膨脹石墨、人造石墨、天然石墨 '氣相法碳纖維、碳毫微管、夫拉連之中的一種或兩種以上之組合等等。 -19- 200522425 (17) 〈含棚之碳質材料> 進而’碳質材料中以含有〇.05〜5重量％之硼較適合 •，硼量低於0.05重量％時，有難以獲得目標之高導電性石墨粉末的傾向；硼量超過5重量％時，有難以協助提升碳材料之導電性的傾向·，碳質材料中所含硼量之測定方法，沒有特別的限制，任何測定方法均可測定；本發明使用藉由誘導型電漿發光光譜分析法（以下簡稱爲ICP)、或誘導型電漿發光光譜質量分析法（以下簡稱爲ICP - MS )測定之値；具體的，於試料中加入硫酸及硝酸，以微波加熱分解（230 °C、蒸煮法），更加入過氯酸（HC1CU)，以水將分解物稀釋，將其置入ICP發光分析裝置，測定硼量〇含有硼之方法有，在天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、碳墨、碳纖維、氣相法碳纖維、碳毫微管等單品、或其一種以上之混合物中，添加硼來源之硼單體、B 4 C、B N、 B2〇3、H3B〇3等混合均勻，於2300〜3200 °C進行石墨化處理，可使碳質材料中含有硼；硼化合物之混合不均勻時，不僅使石墨粉末不均勻，於石墨化時燒結的可能性亦提高 ;爲使硼化合物可均勻混合，此等硼源以5 0 // m以下爲宜，以將具有2 0 μ m以下粒徑之粉末，混合於焦碳等粉末更適合。未添加硼時，石墨化之際的石墨化度（結晶化度）下降，晶格間距增大，有難以獲得高導電性之石墨粉末的傾向；又，石墨中硼及/或硼化合物混合之範圍、及含硼之 -20- 200522425 (18) 型態沒有特別的限制；以存在於石墨結晶之層間者、形成石墨結晶的碳原子之一部份以硼原子取代者，更爲適合；又，碳原子的一部份以硼原子取代時之硼原子與碳原子之結合，爲共價鍵、離子鍵等的結合方式亦可。 <碳黑> 上述碳質材料之一的碳黑有，藉由天然氣等之不完全燃燒、乙炔之熱解而得的捕集碳黑、乙炔黑，藉由烴油及天然氣之不完全燃燒而得之爐黑，藉由天然氣之熱解而得之熱碳黑等等。 <碳纖維> 上述之碳纖維有，由重質油、副產油、煤焦油等製成的瀝青系、與由聚丙烯腈製成之過氧乙醯硝酸酯系（PAN 系）等等。 <非晶型碳> 爲獲得上述之非晶型碳，有將苯酚樹脂硬化經燒成處理、粉碎爲粉末的方法、或將苯酣樹脂在球狀、不定形狀之狀態下硬化經燒成處理的方法等等；爲獲得導電性高之非晶型碳，以在2000 °C以上進行加熱處理，較適合。 <膨脹石墨粉末> 上述之膨脹石墨粉末係，例如將天然石墨、熱解石墨 -21 - 200522425 (19) 等晶體結構高度發達之石墨，在濃硫酸與硝酸之混液、濃硫酸與過氧化氫水溶液之混液的強氧化性溶液中，進行浸處理生成石墨層間化合物，水洗後急速加熱，將石墨結晶之C軸方向經膨脹處理而得之粉末、或將其一度壓延爲薄片再經粉碎之粉末。 <人造石墨> 爲獲得上述之人造石墨，通常預先製造焦碳；焦碳使鲁用石油系灑淸、煤系歷青寺爲原料；將此等原料碳化爲焦碳；使焦碳成爲石墨化粉末，一般採用將焦碳粉碎後經石墨化處理之方法、使焦碳本身石墨化後粉碎之方法、或於焦碳中加入黏著成份成型，將燒成之燒成物（焦碳及此燒成物混合之焦碳等）經石墨化處理後粉碎爲粉末的方法等等；原料之焦碳儘可能使用結晶尙未發達者爲佳；以2 〇〇〇 °C以下加熱處理較適合，以1 2 0 0 °C以下更佳。石墨化之方法，可使用將粉末置入石墨坩堝直接通電 β 之採用艾奇遜爐的方法，藉由石墨熱體將粉末加熱之方法等等。 <粉碎·分解方法> 焦碳、人造石墨及天然石墨等之粉碎，可使用高速旋轉粉碎機（錘磨機、針磨機、籠磨機）及各種球磨機（轉動硏磨機、振動硏磨機、行星硏磨機）、攪拌硏磨機（小珠硏磨機、阿得萊達、流通型硏磨機、阿尼優拉硏磨機） -22- 200522425 (20) 等等；又，微粉碎機之網磨機、渦輪式硏磨機、超微硏磨機、噴射硏磨機等亦可選定條件使用；使用此等粉碎機將焦碳及天然石墨等粉碎之際的選擇粉碎條件，及因應需求將粉末級，能控制平均粒徑及粒度分佈。焦碳粉末、人造石墨粉末及天然石墨粉末等之分級方法，只要能分離任何一種均可，例如可使用篩分法、強制渦流型離心分級機（微分離機、渦輪式普雷克斯、渦輪式分級機、超分離機）、慣性分級機（改良式虛冲衝器、彎管噴射器）等之氣流分級機；又，濕式之沉降分離法、離心分級法等亦可使用。 < B成份中之適合的成份> 本發明之B成份中，以含有0.1〜50重量％之氣相法碳纖維及/或碳毫微管較適合；以0.1〜45重量％更佳，以 0.2〜40重量％最理想；低於0.1重量％時，難以獲得導電性之提升效果；又超過50重量％時，成型性有惡化的傾向〇進而，氣相法碳纖維或碳毫微管中含0.0 5〜5重量％硼更爲適合；以0.06〜4重量％更佳，以0.06〜3重量％最理想；低於0.05重量％時，添加硼以提升導電性之效果大大；又添加超過5重量％時，雜質量增多，有容易造成其他之物性下降的傾向。 <氣相法碳纖維> -23- 200522425 (21) 氣相法碳纖維係，例如在苯、甲苯、天然氣等原料中，於二茂（合）鐵等過渡金屬催化劑之存在下，與氫氣在 8 00〜130(TC進行熱解反應而得、纖維徑約0.5〜1〇 # m ; 而且其後之施行23 00〜3 200 °C之石墨化處理爲佳；以在硼、碳化硼、鈹、鋁、矽等石墨化催化劑之存在下，於2 3 00 〜3 2 00 °C進行石墨化處理更理想。 <碳毫微管> 碳毫微管，近年來不僅其機械強度，電場發射功能、氫色藏功能亦倍受工業界注目，甚至磁性功能開始受到關懷；此碳毫微管，亦稱爲石墨晶鬚、單絲碳、石墨纖維、極細碳管、碳管、碳原纖維、碳微管、碳毫微纖維等等；係纖維徑約0.5〜100 nm者；碳毫微管中，形成管之石墨膜有一層之單層碳毫微管、與多層之多層碳毫微管；本發明中，單層及多層碳毫微管均可使用，使用單層碳毫微管有獲得更高導電性及機械強度之組成物的傾向。碳毫微管，可藉由例如齊藤、板東等編著之「碳毫微管之基礎」（1998發行，第23〜57頁，可樂那公司出版） ’上記載的電弧放電法、激光蒸發法、及熱解法等製造，爲提高純度可藉由水熱法、離心分離法、超濾法、及氧化法等精製而得；爲去除雜質，以在2 3 00〜3 2 00 °C之惰性氣體大氣中進行高溫處理較爲適合；以在硼、碳化硼、鈹、鋁、矽等石墨化催化劑之存在下，惰性氣體的大氣中，進行2 3 00〜3 2 0 0 °C之高溫處理，更理想。 200522425 (22) <添加劑> 在本發明之低彈性率層及高彈性率層的導電性組成物中’爲改善硬度、強度、導電性、成型性、耐久性、耐候性、耐水性等之目的，尙可添加玻璃纖維、晶鬚、金屬氧化物、有機纖維、紫外線穩定劑、抗氧化劑、脫模劑、滑劑、防水劑、增黏劑、低收縮劑、親水性賦予劑等添加劑 <組成物之製造方法> 本發明中，低彈性率層及高彈性率層之導電性樹脂組成物的製造方法，沒有特別的限制，例如在該導電性樹脂組成物之製造方法中’將上述各成份以滾筒、擠壓機、揑合機、混揑機、斑巴里混合機、韓歇爾混合機、行星混合機等樹脂領域一般所使用之混合機、混煉機，儘可能均勻混合爲佳。又’混合方法有，預先製造上述之（a)成份後與（b )成份混合的方法、於（b )成份之存在下將（a )成份的各成份混煉之方法等等；對此沒有任何限制。本發明中之導電性樹脂組成物，在混煉或混合後，爲使對成型機或金屬模具之材料供給更容易，可將其粉碎或造粒；粉碎可使用勻化器、威雷粉碎機、高速旋轉粉碎（錘磨機、針磨機、籠磨機、摻合機）等；爲防止材料之間的凝聚，以冷卻同時粉碎爲佳；造粒可使用擠壓機、揑煉機、混煉擠壓機等顆粒化之方法，或使用盤型造粒機。 •25- 200522425 (23) <燃料電池用分離器> 本發明之燃料電池用分離器係，使用擠壓成型機、滾筒成型機、壓延成型機、壓縮成型機等，將低彈性率層及高彈性率層一度成型爲薄片狀後，將低彈性率層與高彈性率層層合，採用滾筒壓延成型、壓縮成型、冲壓成型之任一種或兩種以上的成型方法整體化，於其雙面形成供應氫氣及氧氣之溝渠而得；爲使分離器內部沒有空隙或空氣存在，以在真空狀態成型爲佳。又，將低彈性率層與高彈性率層，採用多層擠壓成型、多層注射成型、壓縮成型、或滾筒壓延成型之任一種或兩種以上的成型方法成型爲薄片狀之層合物，以壓縮成型或冲壓成型之任一種方法將整體化的薄片，於雙面形成供應氫氣及氧氣之溝渠而得分離器；爲使分離器內部沒有空隙或空氣存在，以在真空狀態下成型爲佳。進而’在將整體化之薄片切成目標之尺寸或冲孔後，於金屬模具內一片、或兩片以上並排、重疊插入，以壓縮成型機成型’亦可獲得成型物；爲獲得沒有缺陷之優良品，模槽內以真空爲佳。 [實施方式】〔實施例〕以貫施例更詳細說明本發明如下；本發明對實施例沒有任何限制。層合物之物性的測定方法，如下所示。 -26 - 200522425 (24) 容積固有電阻，依jIS-K 7194之標準，以四探針法測定。 <接觸電阻> 接觸電阻係，與複寫紙（東麗公司製，TGP — H — 〇6〇 )之接觸電阻値（Rc );依圖4所示之四探針法測定三種之電阻値，以下述式（1 )算出。具體的，使用試片（20x20x1 mm)、複寫紙（2〇x 20x1.9 mm)、鑛金黃銅板（ 20x20x0.5 mm);將試片以該複寫紙挾住，更將其以2片鍍金黃銅板挾住，以2 MPa 均勻加熱，於鍍金黃銅板間使1 A之定電流依貫通方向流動，測定電壓，算出電阻（R i );同樣的將3張複寫紙以兩片鍍金黃銅板挾住，進行相同之測定，算出電阻（R2 ) •，進而，將2張複寫紙以兩片鍍金黃銅板挾住’進行同樣之測定，算出電阻（R3 );由以上三種之電阻値依式1算出複寫紙與試片之接觸電阻値。 (式 1) : Rc= ( R, + R2 - 2R3 ) xS/2

Rc :接觸電阻（Ω / cm2)， S :接觸面積（cm2 ) R,:由測定1算出之電阻（Ω ) R2 :由測定2算出之電阻（Ω ) R3 :由測定3算出之電阻（Ω ) <貫通電阻> -27- 200522425 (25) 貫通電阻係，依圖5所不之四探針法測定；具體的，將試片（50x50x20 mm) 4片重疊，將其以2片鍍金黃銅板挟主，以2 MPa均勻加壓；於鍍金黃銅板間使1 A之定電流依言通方向流動，測定電壓’算出電阻（R1 );同樣的將試片2片重疊’以鍍金黃銅板挟住’進行相同之測定’ 算出電阻（R2 );進而，如式（2 )所示，以電阻（R!) 與電阻（r2)之差乘以接觸面積（S)，除以2片份之試片厚度（t)，舁出貝通電阻。 (式 2) ： Rt = ( R1 — R2 ) xS/t

Rc :接觸電阻（Ω / cm )， S :接觸面積（cm 2 ) R!:由測定1算出之電阻（Ω ) R2 :由測定2算出之電阻（Ω ) t :試片2片份之厚度（cm ) <彎曲強度等> 彎曲強度、彎曲彈性率、及彎_應力，使用島津製作所股份有限公司製之歐多古拉夫（AG — 1 0 kN 1 )進行測定；以 JIS — K 6911法’將 g式片（80x10x1.5 mm)，於量程間号64 mm、彎曲速度1 mm/分鐘之條件下，藉由三點式彎曲強度測定法測定。其次，所使用之材料如下所示。 (a )成份：使用表1上記載之樹脂組成物；表中之組成比率的單位，爲重量％。 -28- 200522425 (26) 表1 al a2 a3 a4 a5 a6 聚丙烯薩恩洛馬PX900N 60 50 20 100 SEBS 克雷依冬G1652 40 80 H-SBR 萊那龍1320P 50 PVDF 內歐夫龍VW-410 70 100 軟質丙烯酸樹脂帕拉配多SA-FW001 30

(b )成份：導電性物質 <bl> :含硼石墨微粉將非針狀焦碳之M C股份有限公司製的μ C焦碳，以粉碎機（細川密庫龍股份有限公司製）粗粉碎爲2〜3 mm以下之大小；將此粗粉碎物以噴射硏磨機（I D S 2 U R，日本紐馬吉庫股份有限公司製）進行微粉碎；其後，藉由分級調整至所期望之粒徑·’ 5 5 β m以下之微粒去除，使用渦輪式分級（T C 一 1 5 N，日淸工程股份有限公司製），進行氣流分級，於此調整後之微粉碎物的一部份1 4.4 k g中，加入碳化硼（B4C) 0.6 kg，在韓歇爾混合機以8〇〇 rprn混合 5分鐘；將其封裝於內徑40 cm、容積40公升之附蓋石墨坩堝中’置入使用石墨加熱器之石墨化爐，於氬氣大氣下 2 9 0 0 °C之溫度進行石墨化；放冷後，取出粉末，即得i 4 kg之粉末；所得石墨微粉爲平均粒徑20.5/zm、硼含量1.9 重量％者。 -29- 200522425 (27) < b 2 > :氣相法碳纖維（以下簡稱爲V G C F，昭和電工公司註冊商標）、與b 1 (石墨微粉）之混合物將bl成份95重量5重量％於韓歇爾混合機混合；所得碳材料混合物之平均粒徑爲12.4 # m、硼含量爲1 . 3重量％。氣相法碳纖維，使用昭和電工公司製VGCF — G (纖維徑 0.1 〜0·3μιη、纖維長 1〇〜50//m)。 <b3> :碳毫微管（以下簡稱CNT)、與bl (石墨微粉）之混合物將bl成份95重量％與(3!^丁 5重量％於韓歇爾混合機混合；所得碳材料混合物之平均粒徑爲9.2 # m、硼含量爲 1.2重量％ ·，CNT以下述之方法製得。在直徑6 nm、長度50 nmi石墨棒，自頂端開始沿中心軸開挖直徑3 mm、深度30 mm之孔，此孔內裝塡铑（Rh ) ίΒ ( P t ):石墨（C )的重量比率爲1 : 1 : 1之混合粉末’製成陽極；另一方面，製成由純度99.98重量％之石墨所成’直徑1 3 m m、長度3 0 m m的陰極；將此等電極對向配置於反應容器中，連接於直流電源；然後，反應容器內以純度99.9容積％之氦氣（He )取代，進行直流電弧放電·，其後’將反應容器內壁附著之媒（小室媒）與堆積於陰極之媒（陰極媒）回收；反應容器中之壓力及電流，係於6 00 T〇rr、與70a下進行；反應中，陽極與陰極之間隙 200522425 (28) ，通常係於1〜2 nm下操作。回收之媒，置入水與乙醇之1 ·· 1混合溶劑（重量比）中，以超音波分散，回收其分散液，以旋轉蒸發器將溶劑去除；然後，其試料以超音波分散於陽離子界面活性劑之氯化干院錢的0.1%水溶液中，以500 rpm離心分離30分鐘，回收其分散液；進而，將此分散液於3 5 之空氣中施行5小時的熱處理而精製，即得纖維徑爲1 nm〜10 nm、纖維長爲0.05〜5/zm之碳毫微管。 < A 1〜A6 :低彈性率組成物，B 1、B2 :高彈性率組成物 > 低彈性率及高彈性率組成物，以下述方法製作。將上述表1所示之組成的原料，使用拉波普拉斯多硏磨機（東洋精機製作所股份有限公司製，型式5 0C i 5 0 )，以溫度200°C、45 rpm混煉7分鐘；將此混煉物注入可成型爲1 00 X 1 00 X 1 · 5 mm之平板的金屬模具中，使用50 t壓縮成型機於2 3 0 °C預熱3分鐘，於壓力15 MPa下加熱加壓3分鐘；其後採闬冷卻壓縮，於25 °C、壓力1 5 MPa之條件下冷卻2分鐘，即得成型物，各成型物之物性，如表2所示。 200522425(29) CN CQ ID CM IT) 寸 5.2 52.2 O o CN* t— 0.82 T— 褂 o 〇〇 ami 舾 ω LO LO 00 00 l〇 3.2 〇寸 Ο) 寸 o LO o X— 卜 o CO < LO OJ ID 7.8 3.8 9.6 co CM 3200 CO ΙΟ < LO m 00 00 l〇 r— c\i 卜 00 CO CM 1320 6.5 寸 < LO LO 00 6.8 2.9 CO Ο) CO CNJ 1210 C\J CD 褂 .11 1 ±Ll Cml CO < LO in 00 to CD τ— CO in σ> 〇〇 96C 6.2 CM < m ID 00 T— 00 3.9 CO σ> 1150 LO < in LO 00 6.6 3.6 CNJ CD CNJ 1790 CN E CM E Ε rrt rrt CN 03 CO ω LO ω CD 05 s 2 CO o a o G ο a MPc MPc E ε Ε 皆 ϋ 盛盛 M m Sg 画 Ι^πτΊ ΙφΙΣΓ iMfl ΙφΠΓ 饌醭 m as 嫛 ϋ S s m 1¾ if if if

-32- 200522425 (30) 〔實施例1〕將上述表2所示之組成物A 1、組成物B 1，使用0 4 0單軸擠壓機（田邊塑料製品機械股份有限公司製，VS 40/ 26排氣式），於溫度250 °C以40 rpm成型爲寬100 mm之薄片；將此薄片藉由滾筒於1 8 0 °C下壓延，調整組成物A 1爲 0.6 mm、組成物B1爲1.8 mm厚度；其後Al/ Bl/ A1之順序層合，置入可成型爲100x100x1.5 mm之平板的金屬模具，使用50 t壓縮成型機，於240 °C預熱3分鐘後，於壓力 15 MPa下加壓加熱3分鐘；其後，採.用冷卻壓縮，於溫度 2 5 °C、壓力15 MPa之條件下冷卻2分鐘，即得成型物。所得層合物之物性，測定結果如表3所示。〔實施例2〜5〕將上述表2所示之組成物A2〜A5、組成B1，使用0 40 單軸擠壓機（田邊塑料製品機械股份有限公司製，VS 40 / 2 6排氣式），於溫度2 5 0 °C以40 rpm成型爲寬100 mm之薄片；將此薄片藉由滾筒於180 °C壓延，調整組成物A2〜 A5爲0.4 mm、組成物B1爲2.2 mm厚度；其後，分別以A2 /B1/A2、A3/B1/A3、A4/B1/A4、A5/B1/A5 之順序層合，置入可成型爲100X 1 〇〇 X 1 .5 mm之平板的金屬模具，使用50 t壓縮成型機，於240 °C預熱3分鐘後，於壓力1 5 MPa下加壓加熱3分鐘；其後，採用冷卻壓縮，於25 °C、壓力15 MPa之條件下冷卻2分鐘，即得成型物；所得層合物之物性測定結果，如表3所示。 -33- 200522425 (31) 〔實施例6〕將上述表2所示之組成物A6、組成物B2，使用0 40單軸擠壓機（田邊塑料製品機械股份有限公司製，VS 40/ 26排氣式）於溫度220 °C、40 rpm成型爲寬100 mm之薄片 ;將此薄片以滾筒於185 t壓延，調整組成物A6爲0.4 mm 、組成物B1爲2.2 mm厚度；其後，依A6/B2/A6之順序層合，置入可成型爲100x100x1.5 mm之平板的金屬模具，使用50 t壓縮成型機，於220 °C預熱3分鐘後，於壓力15 MPa下加壓加熱3分鐘；其後，採用冷卻壓縮，於25 t、壓力15 MPa之條件下冷卻2分鐘，即得成型物；所得層合物之物性測定結果，如表3所示。〔比較例1〕

將上述表2所示之組成物A 1、組成物B 1，使用0 4 0單軸擠壓機（田邊塑料製品機械股份有限公司製，V S 4 0 / 26排氣式）於溫度220 °C、40 rpm成型爲寬100 mm之薄片 ;將此薄片以滾筒於1 8 0 °C壓延，調整組成物A 1爲1 . 2 mm 、組成物B 1爲0 · 6 m m厚度；其後B 1 / A 1 / B 1之順序層合，置入可成型爲100x100x1.5 mm之平板的金屬模具，使用50 t壓縮成型機，於240 °C預熱3分鐘後，於壓力15 MPa 下加壓加熱3分鐘；其後，採用冷卻壓縮，於2 5 π、壓力 1 5 MPa之條件下冷卻2分鐘，即得成型物；所得層合物之物性測定結果，如表3所示。 -34- 200522425 (32) 〔比較例2〕將上述表2所示之組成物Bl、B2，使用040單軸擠壓機（田邊塑料製品機械股份有限公司製，VS 40 / 26排氣式），B1於25(TC、B2於220 °C，以轉速40 rpm成型爲寬 100 mm之薄片；將此薄片以滾筒於18(TC壓延，調整組成物B2爲0.4 mm、組成物B1爲2.2 mm厚度；其後，依B2/ B 1 / B2之順序層合，置入可成型爲1 00 X 1 0 0x 1 . 5 mm之平板的金屬模具，使用50 t壓縮成型機，於23 0 °C預熱3分鐘後，於壓力15 MPa下加壓加熱3分鐘；其後，採用冷卻壓縮，於25°C、壓力15 MPa之條件下冷卻2分鐘，即得成型物；所得層合物之物性測定結果，如表3所示。〔比較例3〕將上述表2所示之組成物A2、組成物A6，使用0 40單軸擠壓機（田邊塑料製品機械股份有限公司製，VS 4〇/ 26排氣式），A2於2 5 0 °C、A6於2 20 °C，以轉速40 rpm成型爲寬100 mm之薄片；將此薄片以滾筒於180 °C壓延，調整組成物A2爲0.4 mm、組成物A6爲2.2 mm厚度；其後’ 依A2/A6/A2之順序層合，置入可成型爲100x100x 1 ·5 mm之平板的金屬模具，使用50 t壓縮成型機，於23 0 °C預熱3分鐘後，於壓力15 MPa下加壓加熱3分鐘；其後’採用冷卻壓縮，於25 t、壓力15 MPa之條件下冷卻2分鐘’即得成型物；所得層合物之物性測定結果，如表3所示。 -35- 200522425 (33) 由顯示上述實施例及比較例之結果的表3可知，以低彈性率組成物爲表面、以高彈性率組成物爲中間之本發明的層合物，導電性優異尤其能提升貫通電阻。

-36- 200522425 (34·) 1 彎曲應變 (N 寸 m (N 0.68 0.56 (N m 彎曲彈性率 MPa 9800 9600 9800 10000 10200 10500 9900 10600 1300 彎曲強度 1_ MPa m CN m Ό 〇〇 4 00 貫通電阻 1_ Γ mQcm 〇 vd O vd 12.2 CN 接觸電阻 mQcm2 寸 m cn Os CN 2 12.8 寸· 1 容積固有電阻 mQcm OO (N (N VO Os v〇 σ> 寸卜 νο v〇 uo ! 總厚度 1 1_ [ mm tn in 1 厚度比表面/中間 1 0.33 0.18 1 0.18 0.18 0.18 0.18 <N 0.18 0.18 中間層厚度 mm 〇 H 1 < r—^ cn 〇 r— r—( 表面層厚度 mm CM 〇 (N 〇 rj o (N 〇 Π O o CN o o 層結構表面/中間/表面 I A1/B1/A1 | A2/B1/A2 1 | A3/B1/A3 A4/B1/A4 A5/B1/A5 A6/B2/A6 B1/A1/B1 B2/B1/B2 ] A2/A6/A2 I 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 比較例1 比較例2 比較例3 200522425 (35) 如比較例1，表面以厚硬層覆蓋時，結果使貫通電阻惡化。又如比較例2、及3，異類材料之層合體於界面剝離，给果使貫通電阻惡化。〔實施例7〕將實施例5的層合物置入壓縮成型機之可成型爲200x 1 2 0 X 1 · 5 m m大小，且於雙面具有溝寬1 m m間距、溝深0.5 mm之溝渠的平板金屬模具；使用3 8 0 t壓縮成型機，於金屬模具溫度23 0 °C、50 MPa加壓下加壓加熱3分鐘，其後將模具溫度冷卻至1 00 °C，即得雙面附有溝渠，容積固有電阻爲6.8mncm、貫通電阻爲7.2m〇cm、接觸電阻爲2.9 m Ωπιη2、導熱率爲 1 .9 W / m · K、通氣率爲 4.3 x 1 (T 9 c m2 /秒的燃料電池用分離器之形狀的平板。〔發明之功效〕本發明之燃料電池用分離器，接觸電阻及貫通電阻低，做爲分離器的特性優異之故，極爲適合使用；又，本發明之製造方法，係於層合爲薄片狀後，以壓縮成型或冲壓成型等’可於雙面形成溝渠之故，能提供低成本之燃料電池用分離器。【圖式簡單說明】圖1 :表示本發明之分離器的一例之模式剖面圖。 -38- 200522425 (36) 圖2 :表示本發明之分離器的另一例之模式剖面圖。圖3 :表示本發明之分離器的又一例之模式剖面圖。圖4 :表示接觸電阻的測定方法之一例的模式剖面圖圖5 :表示貫通電阻的測定方法之一例的模式剖面圖

【主要元件符號說明】 1 低彈性率層 2 高彈性率層 11 複寫紙 12 試片 13 鍍金黃銅板 14 定電流產生裝置

15 電壓計 2 1 試片 2 2 鍍金黃銅板 23 定電流產生裝置 24 電壓計 -39-

Claims

200522425 (1) 十、申請專利範圍 1· 一種燃料電池用分離器，其特徵爲包含，單面或雙面之表面層具有彎曲彈性率l.OxlO1〜6.〇xi〇3MPa、彎曲應力1 %以上之性質的低彈性率層（A )、與（A )層以外之至少一層具有彎曲彈性率超過6.0 X l〇3MPa之性質的高彈性率層（B )等至少兩層。 2 ·如申請專利範圍第1項之燃料電池用分離器，其中 A層之厚度爲0.5 mm以下、B層之厚度爲〇.〇5〜2 mm。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之燃料電池用分離器，其中構成爲由A層/ B層/ A層所成，總厚度爲0.2〜3 mm ;A層與B層之厚度比a/B爲0.001〜1。 4 .如申請專利範圍第1〜3項中任一項之燃料電池用分離器’其中A層及/或B層爲含有（a)樹脂組成物黏著成份40〜2重量％、與（b)導電性物質60〜98重量％之導電性樹脂複合材料。 5 .如申請專利範圍第4項之燃料電池用分離器，其中 A層之（a )成份係由含有含20〜99重量％彈膠的二成份以上之熱塑性或熱固性的樹脂組成物所成，B層之（a )成份爲含有至少一種具有1 00 °C以上融點的結晶性聚合物及/ 或具有1 〇〇 °C以上玻璃轉移點之非晶質聚合物的熱塑性或熱固性之樹脂組成物。 6 ·如申請專利範圍第4項之燃料電池用分離器，其中含有構成A層及B層的（a)成份中至少一種之同類聚合物、或成爲相容性聚合物對的成份。 -40- 200522425 (2) 之項 5 或 4 第圍範利專爲請份申成如 } a 7.( 中其自選種1 少至有含，脂器樹離氧分環用、池脂電樹料酚燃苯脂樹酯基烯乙脂樹酯基群成所烯二丁聚之組成物。 8.如申請專利範圍第4或5項之燃料電池用分離器’ 其中（a )成份爲至少一種選自聚烯烴、聚苯基硫化物、氟樹脂、聚醯胺、聚縮醛所成群之樹脂組成物。 9 .如申請專利範圍第4項之燃料電池用分離器，其中含有（a)成份爲至少一種選自氫化苯乙烯丁二烯橡膠、苯乙烯•乙烯丁烯·苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯·乙烯丙靖·苯乙烯嵌段共聚物、烯烴結晶·乙烯丁烯·烯烴結晶嵌段共聚物、苯乙烯·乙烯丁烯·烯烴結晶嵌段共聚物、苯乙烯·異戊二烯·苯乙烯嵌段共聚物）、及苯乙烯·丁二烯·苯乙烯嵌段共聚合所成群者，與聚烯烴之組成物。 10·如申請專利範圍第4項之燃料電池用分離器，其中（a)成份含有聚偏氟乙烯與軟質丙烯酸樹脂。 11.如申請專利範圍第4〜1 〇項中任一項之燃料電池周分離器’其中（b )成份爲至少一種選自金屬材料、碳質材料、導電性高分子、金屬被覆塡料、及金屬氧化物所成群者。 1 2 ·如申請專利範圍第4〜丨〇項中任一項之燃料電池用分離器，其中（b)成份爲含0.05〜5重量％之硼的碳質材料。 13·如申請專利範圍第4〜12項中任一項之燃料電池 -41 - 200522425 (3) 用分離器，其中（b)成份中含0.1〜50重量％之氣相法碳纖維及/或碳毫微管。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之燃料電池用分離器，其中氣相碳纖維或碳毫微管含有〇.〇5〜5重量％之硼。 15.如申請專利範圍第1〜.3項中任一項之燃料電池用分離器的製造方法，其中將成型爲薄片狀之低彈性率層（ A)與高彈性率層（B)，使用滾筒壓延成型、壓縮成型、或冲壓成型中之至少一種成型法層合，且於層合物之雙面形成溝渠。 1 6 ·如申請專利範圍第1〜3項中任一項之燃料電池用分離器的製造方法，其中將低彈性率層（A )與高彈性率層（B)，使用多層擠壓成型、多層注射成型、壓縮成型、或滾筒壓延成型中之至少一種成型方法，成型爲薄片狀的層合物；將整體化之薄片，以壓縮成型或冲壓成型的任一種方法，在層合物之雙面形成溝渠。 -42-