燃料電池構件用樹脂組合物和燃料電池構件制造技術

含有下述成分（１）、（２）和（３）的燃料電池構件用樹脂組合物。（１）聚丙烯系樹脂：６７～８９重量％；（２）酸改性聚丙烯系樹脂：１～３重量％；（３）碳纖維、和灰分量小于０．５重量％的高純度超薄片化石墨粉：１０～３０重量％。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及燃料電池構件用樹脂組合物和含有其的燃料電池構件。
技術介紹
目前，對于在燃料電池、現有類型的二次電池體系中使用的材料，為了維持冷卻效率、防止管路的堵塞或腐蝕，使用了離子溶出最低的不銹鋼SUS316作為金屬材料。對于汽車用燃料電池，也使用離子溶出極少的材料(例如SUS316等)作為熱交換器或冷卻液循環管路的材料。但是，SUS材料使熱交換器的形狀或制造方法等受到制約，引起熱交換器的大型化或重量增大、成本增加等的問題。另外，金屬離子從金屬材料上緩慢溶出，腐蝕可從極小表面的損傷不斷放大。為了防止腐蝕，采取了在熱交換器等的內部進行涂層來降低離子溶出等的應對方法，但也有因涂層劣化而使離子發生溶出的情況(例如，專利文獻1和2)。鑒于上述問題，從成型加工性、賦形性的高自由度的角度考慮，希望用樹脂材料代替金屬材料，從而研究了聚丙烯、聚偏氟乙烯等樹脂材料的使用。但是，當單獨使用樹脂材料時，有制品產生彎曲、變形、或者因使用環境而使耐熱性、剛性不足的情況。為了得到高強度·高剛性的樹脂組合物，嘗試在樹脂中配合滑石粉、云母、玻璃纖維、碳酸鈣等無機填料等的填充材料。但是，這些填充材料是將礦物進行微粉碎了的無機粉末，易于溶出金屬離子，不能達到滿意的水平。另外，無機填料的比重大，當接近目標強度·剛性時，有得到制品的重量變重的缺點。另外，在燃燒時，無機填料保持原樣而殘留，從而有損壞燃燒爐的可能性，需要改善回收性。為了在維持高強度·高剛性的狀態下同時實現輕量化或燃燒殘渣-->的降低，列舉了使用碳纖維作為填料的方法，但是，當僅使用碳纖維進行增強時，成型物會由于取向產生彎曲·變形，所述取向是在注射成型時樹脂的流動所導致的。專利文獻1：特開2001-035519號公報專利文獻2：特開2003-123804號公報本專利技術的目的在于提供燃料電池構件用樹脂組合物和燃料電池構件，其在高強度·高剛性下實現了低彎曲·低比重、溶出離子量少，且由于燃燒殘渣少，所以因燃燒引起的熱回收(thermal?recycle)容易。
技術實現思路
本專利技術者進行了努力研究，結果發現，通過在含有碳纖維和石墨粉的樹脂組合物中使用特定的碳纖維和石墨粉，可以實現上述目的，從而完成了本專利技術。根據本專利技術，提供了以下燃料電池構件用樹脂組合物等。1.燃料電池構件用樹脂組合物，其含有下述成分(1)、(2)和(3)。(1)聚丙烯系樹脂：67～89重量％(2)酸改性聚丙烯系樹脂：1～3重量％(3)碳纖維、和灰分量小于0.5重量％的高純度超薄片化石墨粉：10～30重量％2.燃料電池構件用樹脂組合物，其含有下述成分(i)、(ii)、(iii)。(i)熔體流動速率(溫度230℃、載重2.16kg)為5～70g/10分鐘的聚丙烯系樹脂：67～89重量％、(ii)酸改性聚丙烯系樹脂：1～3重量％、(iii)纖維直徑(D1)為5μm＜D1＜10μm的碳纖維、和灰分量小于0.5重量％、平均粒徑(D2)為5μm≤D2≤15μm、表觀密度(ρ)為0.02g/cm3≤ρ≤0.10g/cm3的石墨粉：10～30重量％3.如1或者2所述的燃料電池構件用樹脂組合物，其電導率為2μS/cm以下。4.如1～3中任意一項所述的燃料電池構件用樹脂組合物，上述燃料電池構件是燃料電池冷卻電路部件、燃料電池離子交換部件、或-->者燃料電池離子交換盒。5.如1～4中任意一項所述的燃料電池構件用樹脂組合物，其根據JIS?K7171測定的、彎曲強度為80MPa以上、彎曲彈性模量為3800MPa以上，且在燃燒殘渣測定試驗中，來源于上述碳纖維和石墨粉的燃燒殘渣為3％以下。6.燃料電池構件，其包含如1～5中任意一項所述的樹脂組合物。根據本專利技術，可以提供燃料電池構件用樹脂組合物和燃料電池構件，其維持了低彎曲·低比重、具有高強度·高剛性、和低溶出性，且熱回收容易。具體實施方式本專利技術的燃料電池構件用樹脂組合物含有下述成分(1)、(2)和(3)。(1)聚丙烯系樹脂：67～89重量％(2)酸改性聚丙烯系樹脂：1～3重量％(3)碳纖維、和灰分量小于0.5重量％的高純度超薄片化石墨粉：10～30重量％另外，本專利技術的燃料電池構件用樹脂組合物含有下述成分(i)、(ii)、?(iii)。(i)熔體流動速率(溫度230℃、載重2.16kg)為5～70g/10分鐘的聚丙烯系樹脂：67～89重量％、(ii)酸改性聚丙烯系樹脂：1～3重量％(iii)纖維直徑(D1)為5μm＜D1＜10μm的碳纖維、和灰分量小于0.5重量％、平均粒徑(D2)為5μm≤D2≤15μm、表觀密度(ρ)為0.02g/cm3≤ρ≤0.10g/cm3的石墨粉：10～30重量％以下，對本專利技術組合物的各成分進行說明。1.聚丙烯系樹脂在本專利技術的組合物中，聚丙烯系樹脂是基材樹脂。聚丙烯系樹脂也可以是均聚物、嵌段共聚物或者它們的混合物，具體的例子可以列舉例如，丙烯均聚物、乙烯-丙烯嵌段共聚物等。對于在本專利技術組合物中使用的聚丙烯系樹脂，熔體流動速率(MFR)(溫度230℃、載重2.16kg、根據JIS?K7210測定)優選為5～-->70g/10分鐘，更優選20～70g/10分鐘。當MFR小于20g/10分鐘時，有難以成型的情況，當超過70g/10分鐘時，有沖擊強度降低的情況。聚丙烯系樹脂可以使用市售品，其具體例子可以列舉例如，J-2003GP(出光石油化學社制、MFR＝20g/10分鐘)、J-3000GP(出光石油化學社制、MFR＝30g/10分鐘)、Y-6005GM(出光石油化學社制、MFR＝60g/10分鐘)、J-6083HP(出光石油化學社制、MFR＝60g/10分鐘)、J-3054MP(出光石油化學社制、MFR＝30g/10分鐘)等。在本專利技術的組合物中，聚丙烯系樹脂的配合量為67～89重量％，優選77～89重量％。當聚丙烯系樹脂的配合量小于67重量％時，成型性變差，當超過89重量％時，剛性、耐熱性變得不充分。2.酸改性聚丙烯系樹脂通過在本專利技術的組合物中添加酸改性聚丙烯系樹脂，可以提高聚丙烯系樹脂與碳纖維的界面強度。酸改性聚丙烯系樹脂的聚丙烯系樹脂與上述聚丙烯系樹脂一樣。作為酸改性聚丙烯系樹脂的酸基，可以列舉馬來酸基、富馬酸基、丙烯酸基等的羧酸，優選馬來酸基。酸加成量通常為0.1～10重量％左右。酸改性聚丙烯系樹脂也可以使用市售品，具體例子可以列舉例如，ポリボンド?3200、ポリボンド?3150(白石カルシウム社制、馬來酸改性聚丙烯)、ユ一メツクス1001、ユ一メツクス1010、ユ一メツクス1003、ユ一メツクス1008(三洋化成工業社制、馬來酸改性聚丙烯)、アドマ一QE800、アドマ一QE810(三井化學社制、馬來酸改性聚丙烯)、ト一ヨ一タツクH-1000P(東洋化成工業社制、馬來酸改性聚丙烯)等。在本專利技術的組合物中，酸改性聚丙烯系樹脂的配合量為1～3重量％。當酸改性聚丙烯系樹脂的配合量小于1重量％時，彎曲強度和耐熱性(熱變形溫度)降低，當超過3重量％時，制造成本增加，變得不現實。3.碳纖維碳纖維賦予本專利技術組合物高的剛性，是由組合物得到的成型物的所謂增強強化成分，同時為使本專利技術的組合物具有低密度、低灰分的性質，其也是必要的成分。-->在本專利技術組合物中使本文檔來自技高網...

【技術保護點】
燃料電池構件用樹脂組合物，其含有下述成分（１）、（２）和（３），（１）聚丙烯系樹脂：６７～８９重量％；（２）酸改性聚丙烯系樹脂：１～３重量％；（３）碳纖維、和灰分量小于０．５重量％的高純度超薄片化石墨粉：１０～３０重量％。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 2005-10-7 294980/20051.燃料電池構件用樹脂組合物，其含有下述成分(1)、(2)和(3)，(1)聚丙烯系樹脂：67～89重量％；(2)酸改性聚丙烯系樹脂：1～3重量％；(3)碳纖維、和灰分量小于0.5重量％的高純度超薄片化石墨粉：10～30重量％。2.燃料電池構件用樹脂組合物，其含有下述成分(i)、(ii)和(iii)，(i)熔體流動速率(溫度230℃、載重2.16kg)為5～70g/10分鐘的聚丙烯系樹脂：67～89重量％；(ii)酸改性聚丙烯系樹脂：1～3重量％；(iii)纖維直徑(D1)為5μm＜D1＜10μm的碳纖維、和灰分量小于0.5重量％、平均粒徑(D...

【專利技術屬性】
技術研發人員：菅原末樹，石居利之，飯田和行，市川秀哲，村松廣行，
申請(專利權)人：普瑞曼聚合物有限公司，東洋滬機制造株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[]