导电树脂组合物及其成型制品的制作方法

专利名称：导电树脂组合物及其成型制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及导电组合物。更具体来说，本发明涉及含有至少一种导电物质的导电组合物和用于提供高电导率的基质；可从该导电组合物获得并具有优秀接触电阻的成型制品和燃料电池分隔物。
背景技术：
迄今为止，某些导电材料如金属和碳材料已经被用在要求高电导率的场合里。另一方面，在最近几年里，导电材料以不同的方式已被用到许多场合里如电子、电化学、能源和运输设备。在导电材料的这些用途中，作为一种导电材料，导电树脂组合物已扮演了更重要的角色。结果，导电树脂组合物已经取得了长足的进步从而容许更高的性能和更多的功能。特别是，由于将上述的导电材料和聚合物材料组合，从而扩大了其模制加工性的自由度，这是导电树脂组合物已经取得长足进步的重要原因。
在导电树脂组合物领域，重要的是在基本上不损害其机械特性和成型特性的情况下有效地提供导电性。例如，专利文献1公开了将两种或多种不完全相容的聚合物混合的方法以便提供一种基质，因此将赋予导电性的填料主要散布在与其具有更大亲和力的一种聚合物中。
导电树脂组合物用于要求导电性场合的最新例子可包括除了常规的用途之外，电子材料如电路板、电阻器、层压物和电极；和各种元件如加热器、构成发热设备的元件、除尘过滤器元件、PTC(正温度系数)元件、电子元件或部件以及被用在半导体工业中的元件或部件。在这些场合里，要求高耐热性和导电性。
另一方面，考虑到环境问题和能源问题，作为产生干净能源的装置，燃料电池已经引起许多关注，因为它们是通过使用氢和氧，利用电解的逆反应来产生电能，而且除了水之外，它们不产生任何废物。同样，在燃料电池方面，导电树脂扮演着重要的角色。
根据为此所用的电解液类型，可将燃料电池分成几类。在这些燃料电池中，固体聚合物电解液型燃料电池可在低温下工作，因此它们对汽车或公用或民用最有用。这种类型的燃料电池是通过将单元电池迭加起来构成的，每一个单元电池含有，例如，高分子电解液、气体扩散电极、催化剂和分隔物，而且燃料电池可以达到高输出功率发电。
在具有该结构的燃料电池中，用来隔开单元电池的分隔物通常具有至少一个流道(或槽)，通过它供给燃料气(如氢气)和氧化性气体(如氧气)，而且从它那里排出所产生的水分(蒸汽)。因此，要求分隔物具有能完全分开这些气体的高气体不渗透性能力，并且要求具有高电导率以降低内阻。另外，分隔物要求具有很好的导热性、耐用性、强度等等。
为了满足这些要求，迄今为止，分隔物已经在金属和碳材料两个方面进行研究。在这些材料当中，金属的问题在于它的耐蚀性，因此已经尝试用贵金属或碳来覆盖其表面。然而，在这种情形中，不能获得足够高的耐久性，而且覆盖金属的成本也是个问题。
另一方面，已经对用于构成燃料电池分隔物的大量碳材料进行了研究，其例子包括通过将膨胀石墨板加压成形所得到的成型制品、通过将碳烧结体用树脂浸渍并让树脂固化(或硬化)所得到的成型制品、通过烘焙热固性树脂所得到的玻璃状碳和通过将碳粉与树脂混合并将所得到的混合物成型所得到的成型制品。
例如，专利文献2公开了一个复杂的工艺，在加热下将粘合剂添加到碳粉末中并混合，混合物经CIP(冷等静压)成型，烘焙并石墨化，将这样所获得的各向同性石墨材料用热固性树脂浸渍并经固化处理，并通过切削在其中开槽。
此外，已经尝试通过改良为此所要用的组合物来增强分隔物的性能。例如，专利文献3公开了一种分隔物，它具有优秀的机械特性和电特性，基于用树脂覆盖的碳粉复合物，而且树脂的耐热性比涂覆树脂的耐热性更高。专利文献4公开了一种含有低熔点金属、金属粉末、热塑性塑料和热塑性弹性体的混合物的树脂组合物。
另一方面，降低分隔物的接触电阻很重要，而且以各种方式已经对为此的技术进行了研究。例如，专利文献5公开了一种通过研磨主要含有树脂的分隔物的表层来提高碳粉面积比的方法。
JP-A(日本未审查专利公告)1-263156[专利文献2]JP-A 8-222241[专利文献3]JP-A 2003-257446[专利文献4]JP-A 2000-348739[专利文献5]JP-A 2003-282084在所提及的含有常规导电树脂组合物的各种成型制品中，有必要增加成型制品中的赋予导电性物质的量以便使成型制品具有高电导率。另一方面，在这种情况下，也必然要增加成型制品中的树脂的量。由此，不可能获得足够高的电导率。
此外，由于在成型制品中含有大量的赋予导电性的物质，所得到的成型制品表面不可避免地具有低光滑度，和更高的硬度，因此从导电树脂组合物制得的成型产品的接触电阻趋于恶化。此外，当用粘合剂树脂覆盖成型制品的表面，且其接触电阻变差时，有必要采用研磨成型制品表面的方法。
此外，当生产过程包括在1000-3000℃的高温下长时间烘焙的步骤以便获得高电导率时，生产成型制品所要求的时间将变得更长，而且生产步骤变得复杂了，生产成本变高，而这是一个问题。

发明内容
本发明的目标是要提供一种可以解决现有技术所遇到的问题的导电树脂组合物(特别是，它具有低接触电阻和穿透电阻)，以及从它生产出来的成型制品。
本发明的另一个目标是要提供燃料电池分隔物，它具有优秀的电导率，并可通过模制组合物将它生产出来。
对于最新研究的结果，本发明人已发现，通过使用含有分散相和连续相的特定树脂粘合剂，可以提供高电导率，并完成了本发明。
本发明是建立在该发现上的。更具体的，例如，本发明可包括下列[1]-[16]的实现方案。
导电树脂组合物，至少含有含有分散相和连续相的多组分聚合物型树脂粘合剂(A)，且分散相的数均颗粒度为0.001-2μm，以及粉末形式和/或纤维形式的导电材料(B)。
根据[1]的导电树脂组合物，其中，基于100质量％(组分(A)+(B))的总量，组分(A)占40-2质量％，组分(B)占60-98质量％。
根据[1]或[2]的导电树脂组合物，其中组分(A)中分散相的数均颗粒度小于组分(B)的数均颗粒度或数均纤维直径。
根据[1]-[3]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)中至少一种组分是弹性体组分。
根据[1]-[4]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)含有1-99质量％的热塑性树脂，和99-1质量％的弹性体。
根据[1]-[5]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)含有选自氢化苯乙烯-丁二烯橡胶、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、结晶烯烃-乙烯丁烯结晶烯烃嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-结晶烯烃嵌段共聚物、苯乙烯-异-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或多种以及聚烯烃的组合物。
根据[1]-[5]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)至少含有聚偏二氟乙烯和软质丙烯酸树脂。
根据[1]-[7]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(B)含有选自以下物质的至少一种金属类材料，碳质材料，导电聚合物，和填料，其涂覆有金属类材料，或金属氧化物。
根据[1]-[8]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(B)是包括0.05-5质量％的硼的碳质材料。
根据[1]-[9]中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(B)含有0.1-50质量％的蒸气相生长碳纤维和/或碳纳米管，基于包括蒸气相生长碳纤维和/或碳纳米管本身的整个组分(B)的质量。
根据[1]-[10]中任意一项的导电树脂组合物，其中蒸气相生长碳纤维或碳纳米管含有0.05-5质量％的硼。
导电成型制品，其通过将[1]-[11]中任意一项的导电树脂组合物成型而得到。
根据[12]的导电成型制品，其体积电阻率为0.1Ωcm或更小，接触电阻为0.1Ωcm2或更小，穿透电阻为0.1Ωcm或更小。
根据[12]或[13]的导电成型制品，其热导率为1.0W/m·K或更大。
燃料电池分隔物，其利用[12]-[14]中任意一项的成型制品而得到。
根据[15]的燃料电池分隔物，其具有四个或更多个通孔，具有其最薄部分厚度为0.1-2mm、深度为0.1-1.5mm的凹槽，并且体积电阻率为0.1Ωcm或更小，接触电阻为0.1Ωcm2或更小，热导率为1.0W/m·K或更大，并且气体渗透率为1×10-6cm/sec或更小。


图1是用于解释测量碳和分隔物的接触电阻方法的示意性剖视图，可优选将它用于本发明中。
图2是用于解释测量穿透电阻的方法的示意性剖视图，可优选将它用于本发明中。
在图中，各参照数字分别具有下列的意思。
1碳2试样3镀金的黄铜4恒电流发电机5电压表11试样12镀金的黄铜13恒电流发电机14电压表实现发明的最佳模式在下文中，参照所述的附图对本发明进行详细说明。在下面的叙述中，表示数量比例或比率的“％”和“份”是基于质量的，除非另外特别提出。
(导电树脂组合物)本发明的导电树脂组合物是至少含有多组分聚合物型粘合剂(A)以及粉末和/或纤维形式的导电材料(B)的树脂组合物。
(成分(A))成份(A)是含有分散相和连续相的多组分聚合物型粘合剂，其中分散相的数均颗粒度为0.001-2μm。
另一方面，在相互之间完全相容(即互溶)、以连续相的组合的方式，或以相被分成层状的方式的聚合物组合中，对电导率的提高有限制。此外，将多种不完全相容聚合物混合以使得某种成分被主要分布在(或局部化)这些具有更高亲和力的聚合物之一中的技术(专利文献1公开了这样的一种技术)有效至这样的程度，也就是，在109-100Ωcm的低导电区能有效地提供导电性。但是，在低于100Ωcm的更高导电区，这种“局部”技术无效，因为大量的导电性材料不可避免地被装填到聚合物里。
可以通过将两种或更多种聚合物混合，或使用由两种或多种聚合物链进行共聚所得到的嵌段共聚物来获得本发明的成分(A)。两种或多种聚合物优选是那些构成不相容体系的聚合物(也就是，不会构成完全相容体系的聚合物组合)。
(弹性体成分)本发明的成分(A)优选含有至少一种弹性体成分。当成分(A)含有至少一种弹性体成分时，接触电阻和穿透电阻可得到进一步的改善。
弹性体是在常温附近具有类似橡胶弹性的聚合物。对于弹性体，有可能使用一种或两种或多种聚合物，其选自例如，丙烯腈-丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、乙烯丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元聚合橡胶、乙烯丁二烯橡胶、含氟橡胶、异戊二烯橡胶、硅橡胶、丙烯酸系弹性体、丁二烯橡胶、高苯乙烯橡胶、氯丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶、聚醚型橡胶、四氟乙烯-丙烯橡胶、表氯醇橡胶、降冰片烯橡胶、丁基橡胶、热塑性弹性体苯乙烯型、烯烃型热塑性弹性体、聚氨酯型热塑性弹性体、聚酯型热塑性弹性体、聚酰胺型热塑性弹性体、1，2-聚丁二烯型热塑性弹性体、含氟的热塑性弹性体、软质丙烯酸树脂等。
在这些当中，从耐水解的角度，优选使用丙烯腈-丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元聚合橡胶、乙烯丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丙烯酸系橡胶、苯乙烯型热塑性弹性体、烯烃型热塑性弹性体、1，2-聚丁二烯热塑性弹性体、氟型热塑性弹性体、软质丙烯酸树脂作为弹性体。
对组分(A)分散相的形态或类型没有特别限制。这样形态的具体例子可包括各种结构如一种具有所谓的“萨拉米香肠结构”，也就是，具有一种结构以至于大量的孤立相(island phase)被进一步分散在分散相中；和核-壳结构，其中在分散相中存在中心相，但可用于本发明的分散相形态不是这些具体例子。
有可能观察到组分(A)的形式和分散相的大小，例如，使用透射电子显微镜(以下简称写成“TEM”)，或扫描电子显微镜(以下简写成“SEM”)。具体的观测例子在文献“New Observation Method for Polymers byElectron Microscope”(Japanese Journal of Polymer Science andTechnology(Koubunshi Ronbunshu)，56，684-692，1999)或在“Easy Guideto Understanding Electron Microscope Techniques(YokuwakeruDensikenbikyo Gijutsu)”(Japanese Society of Electron MicroscopeTechnology for Medicine and Biology”)中。
(数均颗粒度)在本发明中，组分(A)的分散相的数均颗粒度为0.001-2μm，并优选为0.01-1.5μm，特别优选为0.02-1μm。当分散相的数均颗粒度低于0.001μm时，其提高电导率的作用弱。另一方面，当数均颗粒度超过2μm时，所得到的电导率可能降低。
此外，组分(A)的分散相的数均颗粒度可优选小于组分(B)的数均颗粒度或数均纤维直径。当组分(A)的分散相的数均颗粒度大于小于组分(B)的数均颗粒度(或数均纤维直径)，所得到的电导率将会下降。当组分(B)含有颗粒和纤维的混合物时，各组分的数均颗粒(或纤维)大小可以根据其相应组成比率的各数目来测量以便确定整个组分(B)的数均颗粒度。在本发明中，组分(A)分散相的数均颗粒度(Pa)与组分(B)的数均纤维直径(Pb)的比率(Pa/Pb)可优选为0.8或更小，更优选为0.7-0.00001(尤其是，0.6-0.00005)。
在本发明中，组分(A)分散相的数均颗粒度和组分(B)的数均颗粒度(在组分(B)含有纤维成分的情形中)按下列的方法测量。
由此，使用超薄切片机(商品名ULTRACUT-N由Reiherd Co.制造)将用液氮冷冻过的样品的一部分制成超薄切片，然后经过锇上色，用TEM(JEM-1230，由JEOL Co.制造)来观测分散相的颗粒直径。用图像分析系统(Luzex，由Nireco Co.制造)针对100个颗粒分析所得到的TEM图像，从而获得组分(A)分散相的数均颗粒度。
此外，对于组分(B)，用SEM(JSM-5510，由JEOL Co.制造)观测100个颗粒的颗粒度(包括纤维直径)并对所得到的数据进行图像分析。
用由Nikkiso Co.制造的Microtrac-HRA仪器，通过激光衍射散射法，测量不含纤维的组分(B)的平均颗粒度。在这个测量方法中，称重50mg样品并加入50ml蒸馏水。此外，往其中加入0.2ml2％-Triton(表面活性剂，由Wako Pure Chemical Industries生产)水溶液，并将所得到的混合物用超声波分散3分钟，然后测量组分(B)的平均颗粒度。在这里，“纤维”指的是比率(长轴长/短轴长)为10或更大的物质。
(苯乙烯型热塑性弹性体)在本发明中，苯乙烯型热塑性弹性体的具体例子可包括氢化苯乙烯-丁二烯橡胶、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、结晶烯烃-乙烯丁烯结晶烯烃嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-结晶烯烃嵌段共聚物、苯乙烯-异-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等。在这些当中，从分散性的角度，优选使用氢化苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物。
在这里，“聚烯烃”是烃类化合物的总称。聚烯烃的具体例子包括聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等。在这些当中，从耐热性和加工性之间平衡的角度，优选使用聚丙烯或聚丁烯。
从其再循环特性的角度，优选本发明的组分(A)含有热塑性树脂和弹性体。在这样一种实现方案中，热塑性树脂和弹性体的质量比率优选为1∶99-99∶1。这个质量比率更优选为5∶95-95∶5，并特别优选为10∶90-95∶5。
(热塑性树脂)热塑性树脂的具体例子可包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚醚醚酮、含氟树脂、聚烯烃、聚缩醛、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚环烯烃、聚苯硫、聚苯醚、聚亚苯基砜等。
在这些当中，从环境因素的角度，优选使用聚苯乙烯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚醚醚酮、含氟树脂、聚烯烃、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚环烯烃、聚苯硫、聚苯醚、聚亚苯基砜作为热塑性树脂。
在本发明中，热塑性树脂和弹性体结合的具体优选例子可包括聚苯乙烯和聚丁二烯的共聚、聚苯乙烯和异戊二烯橡胶的共聚、聚烯烃和苯乙烯型热塑性弹性体的混合物以及聚偏二氟乙烯和丙烯酸树脂的混合物。另外，也可使用热塑性树脂和弹性体成分的共聚物、由使用赋予相容性的试剂或表面活性剂所得到的聚合物合金等，从而导致热塑性树脂和弹性体成分具有微相分离结构。
在这些当中，从耐热液(或热水)的角度，优选使用聚烯烃和苯乙烯型热塑性弹性体的混合物，或聚偏二氟乙烯和丙烯酸树脂的混合物。
(其他组分)此外，如果希望的话，组分(A)可另外含有各种添加剂。其具体例子可包括选自以下的成分例如，热固性树脂、单体、增塑剂、硬化剂、硬化引发剂、硬化助剂、溶剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、热稳定剂、消泡剂、均化剂、模润滑剂或脱模剂、润滑剂、防水剂、增稠剂、抗缩剂或赋予亲水特性的试剂。
(制备组分(A)的过程)根据本发明，对制备组分(A)的过程没有什么特别限制。其具体例子可包括物理方法如溶解法、乳液法和熔融法；化学方法如接枝聚合法、嵌段共聚法、IPN(互穿聚合物网络)等。
在使用不同种类聚合物的共混物来制备组分(A)的情形中，从其多样性的角度，可优选使用熔融法。对这种熔融法的具体技术没有特别限制。其具体例子可包括使用任意捏合机如滚筒、捏合机、班伯里密炼机和挤出机的共混方法。
(微相分离结构的控制)此外，除了将不同种类的聚合物混合之外，希望的组分(A)也可以通过借助赋予相容性的试剂的帮助降低界面张力来获得，以便控制微相分离结构。对于控制这种微相分离结构的方法，另外优选使用一种使用反应性处理方法的生产方法，如一种使用涉及聚合物反应的连续挤出机的方法。
(共聚物)对用作组分(A)的嵌段共聚物的制备方法没有特别限制。其具体例子可包括活性聚合如配位聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、有反应端基的聚合物的反应、通过聚合引发剂(polymeric initiatior)引发的不同种类单体的聚合等。
嵌段共聚物的具体例子可包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、结晶烯烃-乙烯-丁烯-结晶烯烃共聚物等。
此外，可用作组分(A)的接枝聚合物可以通过在存在主链聚合物的情况下将单体聚合的聚合法来获得，因此，接枝聚合物可有很多种类。因此，制备方法的具体例子可包括例如，活性聚合、自由基聚合、辐射诱发的聚合、光聚合、大分子类单体聚合等。但是，制备方法不仅限于这些具体例子。
接枝聚合物的具体例子可包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酯-丁二烯-苯乙烯共聚物等。
(组分(B))在本发明中，对和组分(A)一起构成导电树脂组合物的组分(B)没有特别限制，只要组分(B)是粉末和/或纤维状的导电材料。从电导率的角度，可优选组分(B)含有一种或两种或多种选自下列的物质的组合金属类材料、碳或碳质材料、导电聚合物，和填料，其包覆有金属类材料，或金属氧化物。更优选组分(B)含有碳或碳质材料和/或金属类材料。
(金属类材料)从电导率的角度，优选金属类材料是一种或由两种或多种选自下列物质的组合或复合物Ni、Fe、Co、B、Pb、Cr、Cu、Al、Ti、Bi、Sn、W、P、Mo、Ag、Pt、Au、TiC、NbC、TiCN、TiN、CrN、TiB2、ZrB2和FeB2。此外，也可能将这些金属类材料加工成粉末或纤维状。
(碳质材料)对在本发明中被用作组分(B)的碳质材料没有特别限制。优选使用，例如，至少一种或多种选自下述的材料碳黑、碳纤维、无定形碳、膨胀石墨、人造石墨、天然石墨、蒸气相生长碳纤维、碳纳米管以及球壳状碳分子(fullerene)。
从提高碳质材料电导率的角度，优选碳质材料中含有0.05到5质量％的硼。如果硼的含量为或小于0.05质量％，就不易于获得具有高电导率的预期石墨粉。即使硼的含量超过5质量％，碳质材料电导率提高的效果倾向于降低。
对碳质材料中所含的硼的量的测量方法没有特殊限制，但硼的量可以通过任意的测量方法来测量。在本发明中，其值可以是那些通过感应型(或感应耦合)等离子体发射光谱测量法(以下，简写为“ICP”)或感应型(或感应耦合)等离子体发射光谱质谱测量法(以下，简写为“ICP-MS”)所确定的值。更特别是，将硫酸和硝酸加到将要被测量的样品中并经微波加热(230℃)使其分解(蒸煮法)，并将高氯酸(HClO4)进一步加入到分解产物中，并用水稀释所得到的产物。然后，将这样所得到的样品经过ICP发射光谱测量，从而测出其中所含的硼的量。
(掺合硼的方法)例如，可通过将硼源物质如元素硼、B4C、BN、B2O3或H3BO3加到天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、碳黑、碳纤维、蒸气相生长碳纤维、碳纳米等的单一物质或其一种或多种的混合物中，彻底混合硼化物，然后在约2500到3200℃下进行石墨化的方法，将硼掺合到碳质材料中。
如果硼化物的混合不均匀，所得到的石墨粉不仅不均匀而且很有可能在石墨化中烧结。为了获得均匀的混合，优选硼源物质是颗粒度为50μm或更小的粉末状，优选约20μm或更小，然后与焦炭粉末等混合。
如果用作组分(B)的碳质材料不含硼并被石墨化，石墨化程度(也就是结晶度)可降低，并且其晶格间距将增大。结果，不易得到具有高电导率的石墨粉。对所含硼的形态没有特殊限制，只要在石墨中混入硼和/或硼化物。然而，在一个优选的形态中，硼是存在于石墨晶体层之间或硼原子被取代至构成石墨晶体的部分碳原子。在部分碳原子被硼原子所取代的情形中，硼原子和碳原子之间的连接可以是任意的连接形式例如共价键或离子键。
(碳黑)作为一种碳质材料的碳黑的具体例子可包括由天然气等的不充分燃烧或由乙炔的热分解所得到的Ketjen black和乙炔黑、由烃油或天然气的不充分燃烧所得到的炉法碳黑，以及由天然气的热分解所得到的热裂法碳黑。
(碳纤维)被用作碳质材料(B)的碳纤维的具体例子可包括从重油、副产物油或煤焦油所得到的沥青类碳纤维，以及从聚丙烯腈所得到的PAN式碳纤维。
(无定形碳)可通过这样的方法来获得上面的无定形碳将酚醛树脂固化并经过烘烤处理，然后粉碎成粉末；或通过这样的方法将球状粉末或不确定形状的酚醛树脂固化并经过烘烤处理等。为了获得一种具有高电导率的无定形碳，为此在2000℃或更高的温度下对原料适当进行热处理。
(膨胀石墨粉)本发明中要被用作碳质材料(B)的膨胀石墨粉可以是，例如，通过这样的方法所获得的粉末将具有高度生长成熟晶体结构的石墨如天然石墨和热解石墨浸入强氧化性溶液如浓硫酸和硝酸的混合溶液或浓硫酸和含水过氧化氢的混合溶液中，以制备出石墨插层化合物，并用水洗涤制备出来的石墨插层混合物并快速加热，以便在C-轴向上膨胀石墨晶体；或将上面所获得的粉末一次卷成薄片，然后将薄片粉碎。
(人造石墨)为了获得作为一种碳质材料例子的人造石墨，一般，首先生产出焦炭。焦炭的原材料是石油沥青、煤沥青等并将这种原材料碳化成焦炭。从焦炭中，一般通过，例如，粉碎然后石墨化焦炭的方法，将焦炭本身石墨化然后粉碎石墨化焦炭的方法，或添加粘合剂到焦炭中，将所得到的混合物成型并烘烤，并将烘烤过的产品石墨化然后粉碎成粉末(在下文中，将焦炭和烘烤过的产品统称为“焦炭等”)的方法，来获得石墨粉。优选原材料焦炭可妨碍晶体的生长并优选在2000℃或更低的温度下进行热处理，更优选为1200℃或更低。
对石墨化的方法没有特别限制，但石墨化优选通过，例如，使用Acheson炉的方法来完成，在那里，粉末被关进石墨坩埚中，使电流直接通过那里，或优选通过石墨加热元件加热粉末的方法来完成。
可以使用高速旋转研磨机(例如，锤式粉碎机、针式研磨机、笼式磨机)、球磨机(例如，滚磨机、振动球磨机、行星式磨机)或搅拌机(例如，珠状研磨机、超微磨碎机、flow tube type mill、环状研磨机)将碳质材料(B)如焦炭、人造石墨和天然石墨粉碎。此外，根据所选定的条件，可以选择使用精细粉碎机如筛分机、涡轮研磨机、超微米研磨机和喷磨机。通过这样的研磨机并选择粉碎条件，将碳质材料(B)如焦炭和天然石墨粉碎，如果希望的话，将粉末分级，从而可以控制平均颗粒度和颗粒度分布。
将碳质材料(B)如焦炭、人造石墨和天然石墨分级的方法可以是任何可以达到分离的方法。例如，可以使用筛分或空气分级器如强制涡旋型离心分级器(例如，微米分离器、turboplex、涡轮式分级器、超分离器)和惯性分级器(例如，reformed virtual impactor、elbow jet)。同样也可以使用湿沉降分离法、离心分级法等。
(蒸气相生长碳纤维等)本发明的组分(B)可优选含有0.1-50质量％，更优选为0.1-45质量％，特别优选为0.2-40质量％的蒸气相生长碳纤维和/或碳纳米管。如果含量低于0.1质量％，电导率的提高不够。另一方面，如果含量超过50质量％，所得到的成型制品的特性易于变差。
蒸气相生长碳纤维和/或碳纳米管可优选含有0.05-5质量％，更优选为0.06-4质量％，特别优选为0.06-3质量％的硼。如果含量低于0.05质量％，掺入硼来提高电导率的作用易于偏小。另一方面，如果所加的量超过5质量％，杂质的量将变大，且其他特性易于变差。
将被用作碳质材料(B)的蒸气相生长碳纤维可通过，例如，使用有机化合物原料如苯、甲苯或天然气与氢气一起，在从800到1300℃的温度和存在过渡金属物质催化剂如铁的情况下，产生热分解反应而得到。所获得的蒸气相生长碳纤维(例如，纤维直径为0.5-10微米的那些纤维)可优选在2300到3200℃的温度下进一步经过石墨化处理，更优选与石墨化催化剂如硼、碳化硼、铍、铝或硅一起，在约2300到3200℃的温度下进一步经过石墨化处理。
(碳纳米管)要被用作碳质材料(B)的碳纳米管，不仅由于它的机械强度而且由于它的场发射功能和氢吸附功能，以及，它的磁功能而最近已经被工业界提起。这种碳纳米管也被称作石墨晶须、纤丝状碳、石墨纤维、超细碳管、碳管、碳细纤维、碳微管或碳纳米纤维。碳纳米管的直径一般在约0.5-100nm。
碳纳米管包括构成管的石墨层是单层的单层碳纳米管和由多层组成石墨层的多层碳纳米管。在本发明中，两者都可以使用，但优选单碳纳米管，因为可以获得具有更高电导率和机械强度的固化产品。
碳纳米管可以通过，例如，电弧放电、激光蒸发或热分解的方法来制造，这些在由Saito和Bando编著的Carbon Nanotube no Kiso(碳纳米管的基础研究)，23页到57页，Corona-Sha(1998)中有叙述。为了提高纯度，可通过水热法、离心分离法、超滤法、氧化法等进行进一步提纯所获得的碳纳米管。为了除去杂质，优选在约2300到3200℃的温度下，在惰性气体氛围中对碳纳米管进行高温热处理，更优选在约2300到3200℃的温度下，在惰性气体氛围中将碳纳米管与石墨化催化剂如硼、硼化碳、铍、铝和硅一起，进行高温热处理。
(组合物)对于组分(A)和组分(B)的组合物，优选组分(A)占40-2质量％，组分(B)占60-98质量％，基于(组分(A)+组分(B))的标准(100％质量)，更优选组分(A)占30-5质量％，组分(B)占70-95质量％。尤其优选组分(A)占25-5质量％，组分(B)占75-95质量％。如果组分(A)的量低于2质量％，产物的成型特性将易于变差。另一方面，如果组分(A)的量超过40质量％，产物的体积电阻率易于为1Ωcm或更高。
(添加剂)为了提高硬度、强度、电导率、成型性、耐久性、耐候性和耐水性等的目的，如果需要的话，本发明的树脂组合物可进一步含有如玻璃纤维、晶须、金属氧化物、有机纤维紫外线稳定剂、抗氧化剂、模润滑剂或脱模剂、润滑剂、防水剂、增稠剂、抗缩剂或赋予亲水特性的试剂等添加剂。
(制备过程)对本发明导电树脂的制备方法没有特别限制。优选，例如，使用常被用于树脂领域的混合器或捏合机如滚筒、挤出机、捏合机、班伯里密炼机、Henschel混合机和行星式混合机将提到的各组分尽可能均匀混合。
此外，也可能使用一种方法，在这个方法中，预先准备好组分(A)，然后与组分(B)混合，或一种方法，其中在存在组分(B)的情况下将组分(A)捏合。然而，可用于本发明中的制备方法不仅限于这些具体的例子。
在本发明中，如果希望便于将材料供给到成型机或模具的目的，可通过混合或捏合制备出导电树脂组合物，然后将它粉碎或造粒。在粉碎的情形中，有可能使用均化器、Wiley压碎机、高速旋转破碎机(例如，锤式磨机、针式磨机、笼式磨机和混合机)。为了防止各原料的凝聚或结块，优选在冷却下粉碎组合物。在造粒的情形中，可使用利用挤出机、luder、协同捏合机等将组合物制成颗粒方法，或使用盘式造粒机的方法。
(成型产品)对制备导电树脂组合物成型产品的方法没有特别限制。该方法的具体粒子可包括压模法、传递模制法、注射模制法、铸塑成形法、注射-压缩模制法等。但是，可用于本发明中的造型工艺不仅限于这些具体的例子。优选在实施成型的同时，保持模具的内部或整个模具处在真空状态。
为了获得具有精确厚度的成型产品，可使用挤出机、滚筒、压延机等，将所获得的导电树脂组合物在发生塑化时的温度等下一次模制成具有预定厚度和预定宽度的薄片。为了实施模制以便提供更高的厚度精确度，优选使用挤出机来进行模制，然后用滚筒或压延机碾压。为了预防薄片中有空隙或空气，优选在真空中实施挤压成型。
可将这样获得的薄片切割或冲压以便提供一个预定的大小，并将所得到的薄片插入模具中，然后用压缩成型机定型，从而获得成型产品。为了获得基本上没有缺陷的好产品，优选在模槽内部保持真空。
(弹性弯曲模量)优选本发明的导电树脂组合物的成型产品的弹性弯曲模量为10000MPa或更小。更优选弹性弯曲模量为9000MPa或更小，尤其优选为8000MPa或更小。当弹性弯曲模量超过10000MPa，固化产品的接触电阻容易变低。
(体积电阻率)可优选本发明的导电树脂组合物的成型产品的体积电阻率为0.1Ωcm或更小。更优选体积电阻率为0.05Ωcm或更小，尤其优选为0.01Ωcm或更小。如果体积电阻率超过0.1Ωcm，就不容易获得足够的电导率，而在其使用中高电导率是被要求的。
(接触电阻)
可优选本发明的导电树脂组合物的成型产品的接触电阻为0.1Ωcm2或更小，相对于碳纸。更优选接触电阻为0.05Ωcm2或更小，并特别优选为0.01Ωcm2或更小。如果接触电阻超过0.1Ωcm2，就不容易获得足够的电导率，而在其使用中高电导率是被要求的。
(穿透电阻)可优选本发明的导电树脂组合物的成型产品的穿透电阻为0.1Ωcm或更小。更优选穿透电阻为0.05Ωcm或更小，尤其优选为0.01Ωcm或更小。如果穿透电阻超过0.1Ωcm，就不容易获得足够的电导率，而在其使用中高电导率是被要求的。
(热导率)可优选本发明的导电树脂组合物的成型产品的热导率为1.0W/m·K或更大。更优选热导率为4.0W/m·K或更大，尤其优选为10W/m·K或更大。如果热导率超过变得小于1.0W/m·K，材料的热辐射就变差，从而使得在材料的使用过程中，其温度容易变高。
(分隔物)对制备本发明的燃料电池分隔物的方法没有特别限制。方法的具体例子可包括压模法、传递模制法、注射模制法、铸塑成形法、注射-压缩模制法等。但是，可用于本发明中的成型工艺不仅限于这些具体的例子。优选实施成型的同时，保持模具的内部或整个模具处在真空状态。
在压模法中，为了提高制模周期，优选使用多槽模。更优选多级压缩(层压)法，因为可通过低输出模制出大量的产品。在扁平型产品的情形中，优选在一次形成非固化薄片之后实施压缩模制，以便提高平面精度。
在注射模制法中，为了进一步提高可模制性，可通过从成型机机筒的中间点注射二氧化碳气体，并将气体溶解在材料中，在超临界态下实施成型。为了提高产品的平面精确度，优选使用注射-压缩模制法。
可以使用的注射-压缩模制法包括1)在将模具关闭的状态下注射材料并设定闭合力为0的方法，2)在将模具打开至预定的位置的状态下注射材料并随后关闭模具的方法，和3)在将模具打开的状态下注射材料并在注射材料的同时关闭模具的方法。
(模具)对本发明中所用的模具没有特别限制。例如，在材料的凝固很快且流动性差的情形中，优选使用保温流道模具，其中保温层被安装在模槽里。此外，进一步优选使用一种模具，其中引入温度控制系统，以便可以在模制的过程中提高或降低模具的温度。温度控制系统结构或类型的具体例子可包括利用感应加热和载冷剂(如空气、水、油)的转换的系统；或利用热媒介(如热水、热油)和载冷剂的转换的系统等；但是，可用于本发明的温度控制系统不局限于这些具体例子。
关于成型温度，重要的是根据组合物的类型选择和发现最佳温度。根据材料的种类，可适当选择温度，但例如，可选择90到200℃的温度，时间可为10到1200秒。当在高温下取出所得到的成型产品时，有时可将产品冷却。在这种情形中，对冷却方法没有特别限制。其具体例子可包括将成型产品夹在两块冷板之间进行冷却的方法，或将成型产品与在含有成型产品本身的模具一起进行冷却的方法。
根据本发明，其中在其一侧或两侧上已经形成至少一个气体流道的燃料电池分隔物可通过使用上面所提及的成型方法，将本发明的导电树脂组合物模制或成型来得到。有可能本发明的导电树脂组合物一旦固化，然后可通过机械加工在其中或在其上形成所提及的至少一个流道(如凹槽)。也可能使用具有与流道相反结构的模具，通过压模、冲压模等来形成流道。
根据本发明，对分隔物上的流道横截面和流道形状没有特别限制。流道横截面的具体例子可包括矩形、梯形、三角形、半圆形等。流道形状的具体例子可包括直的、弯曲的等。优选流道的宽度为0.1-2mm，深度为0.1-1.5mm。
根据本发明，优选分隔物最薄部分的厚度为1mm或更薄，更优选为约0.8mm或更薄。当分隔物最薄部分的厚度超过1mm，分隔物将具有更大的厚度，由于分隔物的电阻，电池中的电压降易于变得不希望地大。
根据本发明，燃料电池的分隔物一般可有，例如，4个或更多个通孔，它们起到流过气体和水的多支管的作用。对形成通孔的方法没有特别限制。其具体例子可包括在分隔物成型的时候形成通孔的方法；在分隔物成型后，通过切割等形成通孔的方法。
(分隔物的特征)根据本法明，优选燃料电池分隔物的体积电阻率为0.1Ωcm或更小。更优选为0.05Ωcm或更小，尤其优选为0.01Ωcm或更小。如果体积电阻率超过0.1Ωcm，就更不容易获得足够的电导率，而在其使用中高电导率是被要求的。
根据本发明，优选燃料电池分隔物的接触电阻(相对于碳纸(carbonpaper))为0.1Ωcm2或更小，更优选为0.05Ωcm2或更小，特别优选为0.05Ωcm2或更小。如果接触电阻超过0.1Ωcm2，就不容易获得足够的电导率，而在其使用中高电导率是被要求的。
根据本发明，优选燃料电池分隔物的热导率为1.0W/m·K或更大，更优选为4.0W/m·K或更大，还更优选为10W/m·K或更大。如果热导率低于1.0W/m·K，材料的热辐射就变差，从而使得在材料的使用过程中，其温度容易变高。
根据本发明，优选燃料电池分隔物的气体渗透率为1×10-6cm/sec或更小，更优选为1×10-7cm/sec或更小，特别优选为1×10-8cm/sec或更小。按照JIS K 7126A的方法测量渗透率，其中使用氦气在23℃下测量渗透率。
实施例在下文中，参照实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明决不限于这些实施例。
按下列的方式测量成型产品的各种特性。
(体积电阻率)
依照JIS K 7194的四探针法来测量体积电阻率。
(接触电阻)按照如图1所示的四探针法来测量接触电阻，从而获得相对于碳纸(TGP-H-060，由Toray Industries，Inc.制造)的三个接触电阻值(Rc)，并使用下列(1)式来计算出接触电阻。
更具体地说，使用一个样品(20mm×20mm×1mm)，一张碳纸(20mm×20mm×0.19mm)，以及镀金的黄铜板(20mm×20mm×0.5mm)。样品被插进碳纸之间，然后将所得到的重叠物夹进两块镀金的黄铜板之间。在这种状态下，在2MPa的压力下均匀挤压所得到的重叠物并让1A的恒定电流沿着黄铜板之间的透过方向流过镀金的黄铜板，从而测量出两块黄铜板之间的电压。使用这些电流和电压值计算出第一电阻值(R1)(测量1)。
按与测量第一电阻值(R1)相同的方式来确定第二电阻值(R2)，除了用镀金黄铜板夹住三张碳纸之外(测量2)。此外，按与测量第一电阻值(R1)相同的方式来确定第三电阻值(R3)，除了用镀金黄铜板夹住两张碳纸之外(测量3)。
基于这样所获得的三个电阻值，使用下面的(1)式计算出接触电阻(Rc)。
Rc＝(R1+R2-2R3)×S/2(1)Rc接触电阻(Ωcm2)，S接触面积(cm2)，R1在测量1中所得到的电阻值(Ω)，R2在测量2中所得到的电阻值(Ω)，R3在测量3中所得到的电阻值(Ω)。
(穿透电阻)按图2所示的四探针法来测量穿透电阻。
更具体地说，将四个样品(50mm×50mm×2mm)重叠，并将它们夹在两块镀金黄铜板之间。在这种状态下，在2MPa的压力下均匀挤压所得到的重叠物并让1A的恒定电流沿着黄铜板之间的透过方向流过镀金的黄铜板，从而测量出两块黄铜板之间的电压。使用这些电流和电压值计算出第一电阻值(R1)(测量1)。
按与测量第一电阻值(R1)相同的方式来确定第二电阻值(R2)，除了将两个样品重叠并夹入到两个镀金黄铜板之间(测量2)。
基于这样所获得的两个电阻值，使用下面的(2)式计算出穿透电阻(Rt)。也就是，从R1和R2值得到差值，并将所得到的差值乘以接触面积(S)，然后除以两个样品的厚度(t)，从而计算出穿透电阻(Rt)。
Rt＝(R1-R2)×S/t(2)Rc穿透电阻(cm)，S接触面积(cm2)，R1在测量1中所得到的电阻值(Ω)，R2在测量2中所得到的电阻值(Ω)，以及t两个样品的厚度。
(弯曲强度、弯曲弹性模量和弯曲应变)使用由Shimadzu Corporation制造的Autograph(AG-10kNI)来测量弯曲强度、弯曲弹性模量和弯曲应变。依照JIS K 6911，在跨度间距为64mm和弯曲率为1mm/min的条件下，按三点弯曲强度法来测量测试样(80mm×10mm×4mm)。
(热导率)使用激光闪光热常数测量装置(LF/TCM FA8510B，由Rigaku DenkiCo.制造)，按照激光闪光方法来测量热导率。更具体来说，在温度为80℃和在真空中用红宝石激光(激发电压2.5kV)照射的条件下，测量样品(直径φ10mm，厚度1.7mm)。
在实施例中所用的材料如下。
组分(A)各粘合剂如下表1所示。
对于聚丙烯，使用由SunAllomer Ltd.所生产的SunAllomer PX900N。对于苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，使用由Kraton PolymerJapan Co.，Ltd.所生产的Kraton G1652。而在氢化苯乙烯-丁二烯橡胶(H-SBR)和乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)中，使用均由JSR Co.，Ltd.所生产的Dynaron 1320P和EP 57P。对于聚偏氟乙烯(PVDF)，使用由Daikin Industries，Ltd.所生产的Neoflon VW-410。对于软质丙烯酸树脂，使用由Kuraray Co.，Ltd.所生产的Parapet SA-FW001。


<组分(B)导电材料>
<B-1>含硼的石墨细粉用粉碎机[由Hosokawa Micron K.K.制造]将MC焦炭(由MC CarbonK.K.生产，它是非针型焦炭)粗粉碎成2到3mm的大小或更小。用喷磨机(IDS2UR，由Nippon Pneumatic K.K.制造)将粗粉碎的产物细粉碎。其后，将所得到的粉末分级以便将其颗粒度调整到所希望的值。使用涡轮分级器(TC15N，由Nisshin Engineering K.K.)，通过空气分级，将大小为5μm或更小的颗粒除去。
往一份(14.4kg)的细粉碎的产物加入0.6kg的碳化硼(B4C)，然后用HenschelTM混合机在800rpm将它们一起混合5分钟。将所得到的混合物装入内径为40cm、容积为40升的带有盖子的石墨坩埚中。将坩埚密封并放入石墨化炉，使用石墨加热器，在氩气的氛围中和2900℃的温度下将粉末石墨化。允许将所得到的产物冷却，从坩埚中取出所得到的粉末，从而获得14kg的石墨粉。这样所得到的石墨粉其平均颗粒度为20.5μm，硼的含量为1.9质量％。
<B-2>蒸气相生长碳纤维蒸气相生长碳纤维((在下文，称作“VGCF”(注册商标)由ShowaDenko K.K.生产)，和组分(B-1)，也就是，石墨细粉的混合物用Henschel混合机将95质量％的组分(B-1)和5质量％的VGCF混合。所得到碳材料混合物，其平均颗粒度为12.4μm，硼的含量为1.3质量％。
对于蒸气相生长碳纤维，使用由Showa Denko K.K.生产的VGCF(纤维直径0.1-0.3μm，纤维长度10-50μm)。<B-3>碳纳米管(在下文，称作“CNT”)和组分(B-1)，也就是，石墨细粉的混合物用Henschel混合机将95质量％的组分(B-1)和5质量％的CNT混合。所得到碳材料混合物，其平均颗粒度为9.2μm，B的含量为1.2质量％。
按下列方式来获得碳纳米管。
在一根直径为6mm、长为50mm的石墨棒上，从其一端沿着中心轴镗出直径为3mm、深为30mm的孔，在孔中填入铑(Rh)∶铂(Pt)∶石墨(C)＝1∶1∶1(质量比)的混合粉末，从而构成阳极。另一方面，构成阴极的是直径为13mm长度为30mm纯度为99.98％的石墨。
将这些电极布置在反应容器中，使得它们相互相对排列并将电极连接到直流电源上。反应容器的内部用纯度为99.9体积％的氦气置换，并实施直流电弧放电。其后，收集已经附在反应容器内壁(腔灰(chamber soot))的碳黑以及在阴极(阴极灰)上聚积的灰。反应容器中的压力和电流分别为600Torr和70A。在反应过程中，控制阳极和阴极以使得阳极和阴极之间的间隙总是在1-2mm。
将所收集到的碳黑加入包含水和乙醇的混合溶剂(混合质量比＝1∶1)中，然后用超声波在那里进行分散，收集所得到的分散体并用旋转式蒸发器将溶剂除去。用超声波，将这样所获得的样品分散在0.1％作为阳离子表面活性剂的氯苄烷铵(benzalkonium chloride)水溶液中，然后在5000rpm转速下经过离心分离30分钟，并收集所得到的分散体。此外，在350℃的温度下在空气中对分散体进行热处理5小时来提纯该分散体，从而获得纤维直径为1-10nm和纤维长度为0.05-5μm的碳纳米管。
要被用在下面的实施例/和对比实施例中的组分(A)和组分(B)的种类和量比如下表2所示。


实施例1-5和对比实施例1-4在200℃和45rpm下，用Labo-Plastomill(由Toyo Seiki SeisakushoK.K.制造，型号50C150)捏合如表1和2所示的各原料7分钟。将每一种所得到的捏合产物装进模具中以制成100mm×100mm的板(根据所要测试的特性具有不同的厚度)，并在230℃的温度下预热3分钟，然后使用50t-压模机施加30MPa的压力3分钟。然后用冷压机在25℃的温度和15MPa的压力下冷却所得到的产物2分钟，从而获得一种固化产物。
在各实施例和对比实施例中这样所得到的结果概括到下表3。


实施例6，对比实施例5[表4]

将在图1和4中所示的各原料，用Labo-Plastomill(由Toyo SeikiSeisakusho K.K.制造，型号50C150)在200℃的温度和40rpm下捏合7分钟。将每一种所得到的捏合产物装进模具中以制成100mm×100mm的板(根据所要测试的特性具有不同的厚度)，并在220℃的温度下预热3分钟，然后使用50t-压模机施加18MPa的压力3分钟。然后用冷压机在25℃的温度和18MPa的压力下冷却所得到的产物2分钟，从而获得固化产物。
在各实施例和对比实施例中所获得的结果汇总在下表5中。


实施例7将在实施例5所获得的组合物装入能制得大小为280×200×1.5mm的板以及在其两侧均有间距为1mm、深度为0.5mm凹槽的模具中，并在230℃的温度下加热3分钟，使用380t压模机施加50MPa。然后将模具冷却到100℃，从而获得在其两侧均有凹槽的燃料电池分隔物形式的平板，其体积电阻率为6.8mΩcm，接触电阻为3.2mΩcm，热导率为18W/m·K，气体渗透率为3.6×10-9cm2/s。
如在表3所示，本发明的含有粘合剂的导电树脂组合物成型产品在电导率方面占优。特别是，这些成型产品有很低的接触电阻和穿透电阻，使得它们能有效地展现出电导率。
此外，如在表5中所示，根据本发明，通过使用粘合剂可以获得更高的电导率，即使当和同样添加量的导电材料时。另外，如在实施例7中所示，本发明的成型产品展现出了作为燃料电池分隔物的优秀特性。
工业应用如在上文所述，本发明的导电树脂组合物可以很容易被模制，由此是用在要求精确厚度场合(如燃料电池分隔物)的最佳复合材料。此外，其固化产品几乎不受限制地再现碳质材料如石墨的电导率和热导率并可具有非常高的性能。由此，本发明的组合物、其固化产品或产品或制品可用作许多领域如电子、电气、机械和运输设备里的各种部件。尤其是，本发明可提供各种材料或部件，其可以用在电容器或各种集电器的场合，用于电池、电磁波屏蔽材料、电极、散热板、散热部件、电子部件、与半导体相关的部件、轴承、PTC元件、刷和燃料电池分隔物。
权利要求
1.导电树脂组合物，其中至少含有含有分散相和连续相的多组分聚合物型树脂粘合剂(A)，且分散相的数均颗粒度为0.001-2μm，以及粉末形式和/或纤维形式的导电材料(B)。
2.权利要求1的导电树脂组合物，其中，基于100质量％(组分(A)+(B))的总量，组分(A)占40-2质量％，组分(B)占60-98质量％。
3.权利要求1或2的导电树脂组合物，其中组分(A)中分散相的数均颗粒度小于组分(B)的数均颗粒度或数均纤维直径。
4.权利要求1-3中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)中至少一种组分是弹性体组分。
5.权利要求1-4中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)含有1-99质量％的热塑性树脂，和99-1质量％的弹性体。
6.权利要求1-5中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)含有选自氢化苯乙烯-丁二烯橡胶、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、结晶烯烃-乙烯丁烯结晶烯烃嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-结晶烯烃嵌段共聚物、苯乙烯-异-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或多种以及聚烯烃的组合物。
7.权利要求1-5中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(A)至少含有聚偏二氟乙烯和软质丙烯酸树脂。
8.权利要求1-7中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(B)含有选自以下物质的至少一种金属类材料，碳质材料，导电聚合物，和填料，其涂覆有金属类材料，或金属氧化物。
9.权利要求1-8中任意一项的导电树脂组合物，其中组分(B)是包括0.05-5质量％的硼的碳质材料。
10.权利要求1-9中任意一项的导电树脂组合物，其中，组分(B)含有0.1-50质量％的蒸气相生长碳纤维和/或碳纳米管，基于包括蒸气相生长碳纤维和/或碳纳米管本身的整个组分(B)的质量。
11.权利要求1-10中任意一项的导电树脂组合物，其中蒸气相生长碳纤维或碳纳米管含有0.05-5质量％的硼。
12.导电成型制品，其通过将权利要求1-11中任意一项的导电树脂组合物成型而得到。
13.权利要求12的导电成型制品，其体积电阻率为0.1Ωcm或更小，接触电阻为0.1Ωcm2或更小，穿透电阻为0.1Ωcm或更小。
14.权利要求12或13的导电成型制品，其热导率为1.0W/m·K或更大。
15.燃料电池分隔物，其使用权利要求12-14中任意一项的成型制品而得到。
16.权利要求15的燃料电池分隔物，其具有四个或更多个通孔，具有其最薄部分厚度为0.1-2mm、深度为0.1-1.5mm的凹槽，并且体积电阻率为0.1Ωcm或更小，接触电阻为0.1Ωcm2或更小，热导率为1.0W/m·K或更大，并且气体渗透率为1×10-6cm/sec或更小。
全文摘要
一种导电树脂组合物，至少含有含有分散相和连续相的多组分聚合物型树脂粘合剂(A)，且分散相的数均颗粒度为0.001－2μm，以及粉末状和/或纤维状的导电材料(B)。导电树脂组合物优选用作燃料电池分隔物。
文档编号H01B1/12GK1890829SQ20048003616
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月3日 优先权日2003年12月5日
发明者饭野匡, 泉善一郎 申请人:昭和电工株式会社