JP3758037B2

JP3758037B2 - 固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータ

Info

Publication number: JP3758037B2
Application number: JP2002052811A
Authority: JP
Inventors: 典行廻谷; 裕次郎平
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003257455A; US7087338B2; US20030165728A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の燃料電池として使用できる固体高分子型燃料電池のセパレータシール用ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
燃料電池は、資源の枯渇に留意する必要がある化石燃料を使用する必要が殆どない上に、発電において騒音を殆ど発生せず、エネルギーの回収率も他のエネルギー発生機関と比べて高くできる等の優れた性質を持つために、ビルや工場の比較的小型の発電プラントとして開発が進められ、一部実用化している。中でも固体高分子燃料電池は、他のタイプの燃料電池と比べて低温で作動するので、電池を構成する部品について材料面での腐食の心配が少ないばかりか、低温作動の割に比較的大電流を放電可能といった特徴をもち、家庭のコージェネレーション用としてだけでなく、車載用の内燃機関の代替電源としても注目を集めている。
【０００３】
この固体高分子型燃料電池を構成する部品の中で、セパレータは、一般に平板の両面又は片面に複数の並行する溝を形成してなるもので、燃料電池セル内のガス拡散電極で発生した電気を外部へ伝達すると共に、発電の過程で前記溝中に生成した水を排水し、当該溝を燃料電池セルへ流入する反応ガスの流通路として確保するという役割を担っている。このような電池用のセパレータとしては、より小型化が要求され、また多数のセパレータを重ね合わせて使用することから、シール材としての厚みは通常２ｍｍ以下とかなり薄いシール形状となるため、強度が優れ、かつ圧縮永久歪が小さくて長期間使用できるセパレータシール材が要求されている。
【０００４】
このようなセパレータシール材としては各種樹脂からなるシール材が検討されているが、成形性、耐熱性、弾性に優れたシリコーンゴム製のパッキング材が主に使用されている。シリコーンゴムとしては、特に、より成形性に優れた付加硬化型のシリコーンゴム組成物のゴム硬化物が用いられているが、一般のシリコーンゴムは、ゴム強度を重視すると圧縮永久歪が大きくなってしまい、圧縮永久歪を重視するとゴム強度が不十分になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、分子鎖の末端にのみ架橋官能基を持つオルガノポリシロキサンと、分子側鎖にも架橋官能基を持つオルガノポリシロキサンを一定の配合比で組み合わせることで、強度に優れかつ圧縮永久歪も小さい、燃料電池のセパレータシール用途に優れた固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを用いたシール材並びに固体高分子型燃料電池セパレータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、（Ａ）分子鎖の両末端が、アルケニルジアルキルシロキシ基、ジアルケニルアルキルシロキシ基、トリアルケニルシロキシ基からなる群から選ばれる互いに同一又は異種の基で封鎖され、分子側鎖に珪素原子と結合する脂肪族不飽和１価炭化水素基を含まないオルガノポリシロキサン、（Ｂ）一分子中に、分子側鎖に珪素原子と結合するアルケニル基を３個以上含むオルガノポリシロキサン、（Ｃ）一分子中に珪素原子と結合する水素原子を少なくとも３個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、（Ｄ）比表面積が５０〜４００ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ、（Ｅ）付加反応触媒を一定の割合で含有するシリコーンゴム組成物を用いることにより、固体高分子型燃料電池セパレータシール用途に優れた、強度に優れかつ圧縮永久歪も小さいシール材が得られることを知見し、本発明をなすに至った。
【０００７】
従って、本発明は、固体高分子型燃料電池セパレータの少なくとも片側周縁部をシールするシール用ゴム組成物であって、

を含有することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物及びこれを硬化させてなる固体高分子型燃料電池セパレータシール材を提供する。
【０００８】
上記固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物にあっては、特に、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンの（重量）平均重合度が２００〜２０００で、かつ珪素原子に結合する全有機基（即ち、非置換又は置換１価炭化水素基）の９０モル％以上がメチル基であることが好ましく、また、（Ａ）成分のアルケニル基含有量が０．０００１２モル／ｇ未満、（Ｂ）成分のアルケニル基含有量が０．０００１２モル／ｇ以上であることが好ましい。更に、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分中のアルケニル基の総量と（Ｃ）成分中の珪素原子と結合する水素原子の総量とのモル比が、珪素原子と結合する水素原子／アルケニル基＝０．８〜５．０の範囲であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、固体高分子型燃料電池セパレータとして、金属薄板、又は導電性粉末とバインダーとを含む基材の少なくとも片面の周縁部に、シール部として上記ゴム組成物を圧縮成型、注入成型、射出成型、トランスファー成型、ディッピング、コーティング又はスクリーン印刷し硬化させてなる固体高分子型燃料電池セパレータを提供する。
【００１０】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の（Ａ）成分の分子鎖の両末端がアルケニルジアルキルシロキシ基、ジアルケニルアルキルシロキシ基、トリアルケニルシロキシ基からなる群から選ばれる互いに同一又は異種の基で封鎖され、分子側鎖（即ち、主鎖を構成する２官能性シロキサン単位のケイ素原子に結合した非置換又は置換の１価炭化水素基として）に珪素原子と結合する脂肪族不飽和１価炭化水素基を含まないオルガノポリシロキサンは、下記一般式（Ｉ）で示されるものを用いることができる。
【００１１】
【化１】

（式中、Ｒ¹は脂肪族不飽和結合を含まない互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Ｒ²、Ｒ³はそれぞれ同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の置換又は非置換の一価炭化水素基であり、それぞれ少なくとも１個はアルケニル基である。ａは２００〜２０００、好ましくは２５０〜１５００の範囲の整数である。）
【００１２】
ここで、上記Ｒ¹で示される非置換又は置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
【００１３】
また、上記Ｒ²、Ｒ³で示される非置換又は置換一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられるが、Ｒ²、Ｒ³は、それぞれ少なくとも１個はアルケニル基であり、アルケニル基としては、炭素数２〜８のものが好ましく、更に好ましくは２〜６であり、特に、ビニル基が好ましい。
【００１４】
（Ａ）成分のオルガノポリシロキサン中のアルケニル基の含有量は、０．０００１２モル／ｇ未満、特に、１．０×１０^-6モル／ｇ〜１．０×１０^-4モル／ｇであることが好ましい。アルケニル基の量が１．０×１０^-6モル／ｇ未満だと、ゴム硬度が低く十分なシール性が得られなくなるおそれがあり、０．０００１２モル／ｇ以上だと、分子鎖長が短く架橋密度が高くなりすぎて、脆いゴムとなってしまう場合がある。
【００１５】
なお、珪素原子に結合する全有機基（Ｒ¹，Ｒ²，Ｒ³で表される非置換又は置換１価炭化水素基の合計）の９０モル％以上がメチル基であることが好ましい。また、（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンの（重量）平均重合度は、２００〜２０００、特に２５０〜１５００であることが好ましい。（重量）平均重合度が２００未満だと、シール材として十分なゴム弾性が得られない場合があり、２０００を超えると、粘度が高すぎてシールの成形が困難になる場合がある。
【００１６】
本発明の（Ｂ）成分の一分子中に分子側鎖（即ち、主鎖を構成するジオルガノシロキサン単位のケイ素原子に結合した非置換又は置換の１価炭化水素基として）に珪素原子と結合するアルケニル基を３個以上含むオルガノポリシロキサンとしては、下記一般式（ＩＩ）で示されるものを用いることができる。
【００１７】
【化２】

（式中、Ｒ⁴は脂肪族不飽和結合を含まない互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の置換又は非置換の一価炭化水素基である。Ｒ⁵はアルケニル基である。Ｒ⁶は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の置換又は非置換の一価炭化水素基である。ｎ＋ｍは２０〜３０００、好ましくは３０〜２０００の整数で、３≦ｍ＜ｎである。）
【００１８】
ここでＲ⁴は（Ａ）成分のＲ¹と、Ｒ⁶は（Ａ）成分のＲ²，Ｒ³と同じものが具体例として挙げられる。
【００１９】
Ｒ⁵は、アルケニル基であり、炭素数２〜８のものが好ましく、特に２〜６が好ましく、Ｒ²，Ｒ³で例示したものと同様のものが具体例として挙げられる。その中でも特に、ビニル基が好ましい。オルガノポリシロキサン中のアルケニル基の含有量は、０．０００１２ｍｏｌ／ｇ以上、特に、０．０００１５〜０．００３０ｍｏｌ／ｇであることが好ましい。アルケニル基の量が０．０００１２ｍｏｌ／ｇより少ないと（Ａ）成分との併用による効果がなくゴム強度が不十分になってしまう場合があり、０．００３０ｍｏｌ／ｇより多いと圧縮永久歪が著しく低下してしまうおそれがある。
【００２０】
更に、アルケニル基の量は一分子あたり３個以上、好ましくは４個以上１００個未満であり、２個以下ではゴム強度が不十分であり、１００以上では、圧縮永久歪に悪影響を与えてしまう場合がある。また、（重量）平均重合度については２０〜３０００、特に３０〜２０００で、常温で液状であるものが好ましい。（重量）平均重合度が２０未満では、十分なゴム強度が得られない場合があり、３０００を超えると、配合が困難になったり、射出等の成形も困難になる場合がある。
【００２１】
また、（Ａ）、（Ｂ）成分のオルガノポリシロキサンの構造は、基本的には直鎖状構造を有することが好ましいが、部分的には分岐状の構造、環状構造などであってもよい。
【００２２】
尚、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の配合比は、（Ａ）成分９５重量部に対し（Ｂ）成分５重量部から、（Ａ）成分７０重量部に対し（Ｂ）成分３０重量部の範囲が好ましく、（Ｂ）成分が５重量部未満では十分なゴム強度が得られない場合があり、３０重量部を超えると圧縮永久歪が悪くなってしまう場合がある。
【００２３】
本発明の（Ｃ）成分の一分子中に珪素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を少なくとも３個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、分子中のＳｉ−Ｈ基が、（Ａ）及び（Ｂ）成分中の珪素原子に結合したアルケニル基とヒドロシリル付加反応により架橋し、組成物を硬化させるための架橋剤として作用するものである。
【００２４】
この（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（ＩＩＩ）
Ｒ⁷ _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （ＩＩＩ）
（式中、Ｒ⁷は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８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、かつｂ＋ｃ＝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３個（通常、３〜３００個）、好ましくは３〜１００個、より好ましくは３〜５０個の珪素原子に結合した水素原子を有するものが好適に用いられる。
【００２５】
ここで、Ｒ⁷の置換又は非置換の一価炭化水素基としては、前述のＲ²で例示したものと同様のものを挙げることができるが、アルケニル基等の脂肪族不飽和結合を有しないものが好ましい。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である。
【００２６】
また、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く、一分子中の珪素原子の数（又は重合度）が２〜３００（個）、特に４〜１５０（個）程度の室温（２５℃）で液状（通常、２５℃で１０００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは０．１〜５００ｍＰａ・ｓ程度）のものが好適に用いられる。
【００２７】
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。
【００２８】
上記（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体などが挙げられる。
【００２９】
本発明の（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）、（Ｂ）成分の合計１００重量部に対し、０．５〜２０重量部、好ましくは１．０〜１５重量部であるが、特に、（Ａ）及び（Ｂ）成分中のアルケニル基の総量と（Ｂ）成分中の珪素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）の総量とのモル比が、珪素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）／アルケニル基＝０．８〜５．０、特に１．０〜３．０になるように配合することが好ましい。この比が０．８未満であったり、５．０を超えると、得られるゴム硬化物の圧縮永久歪が大きくなって、シール性が不十分となってしまう場合がある。
【００３０】
本発明の（Ｄ）成分のヒュームドシリカは、シリコーンゴムに十分な強度を与え、優れたシール性を得るために必須なものである。ヒュームドシリカのＢＥＴ法による比表面積は、５０〜４００ｍ²／ｇ、特に、１００〜３５０ｍ²／ｇが好ましい。５０ｍ²／ｇ未満だと、十分な強度が得られなくなっていまい、４００ｍ²／ｇより大きいと、配合が困難になったり、圧縮永久歪が悪くなったりしてしまう。
【００３１】
これらヒュームドシリカはそのまま用いてもかまわないが、表面疎水化処理剤で予め処理したものを使用したり、あるいはシリコーンオイルとの混練時に表面処理剤を添加して処理することにより使用することが好ましい。これら表面処理剤としては、アルキルアルコキシシラン、アルキルクロロシラン、アルキルシラザン、シランカップリング剤、チタネート系処理剤、脂肪酸エステル等が挙げられ、一種で用いてもよく、また２種以上を同時または異なるタイミングで用いてもよい。
【００３２】
また、これらヒュームドシリカの配合量は、（Ａ）、（Ｂ）成分の合計１００重量部に対し、１０〜４０重量部、特に１５〜３５重量部であることが好ましい。配合量が１０重量部未満だと十分なゴム強度が得られず、また４０重量部を超えると、圧縮永久歪が高くなってしまう。
【００３３】
本発明の（Ｅ）成分の付加反応触媒は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分のオルガノポリシロキサンのアルケニル基と（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの珪素原子に結合した水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）とを付加反応させるための触媒である。付加反応触媒としては、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコ−ルとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属系触媒が挙げられるが、特に白金系触媒が好ましい。
【００３４】
触媒の添加量は、付加反応を促進できればよく、触媒量であり、通常、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の合計に対して白金族金属重量として、０．５〜１０００ｐｐｍ、特に１〜５００ｐｐｍ程度が好ましい。１ｐｐｍ未満では付加反応が十分促進されず、硬化が不十分となる場合があり、１０００ｐｐｍを超えると、反応性に対する効果が変わらなくなる場合があり、不経済となるおそれがある。
【００３５】
また、本発明の組成物には、その他の成分として、必要に応じて沈降シリカ、石英粉、珪藻土、炭酸カルシウムのような充填剤や、カ−ボンブラック、導電性亜鉛華、金属粉等の導電剤、窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤、ジメチルシリコ−ンオイル等の内部離型剤、接着性付与剤、チクソ性付与剤等を配合することも可能である。
【００３６】
本発明のシール材は、上記成分を含有する付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物からなるものであり、該シリコーンゴム組成物を公知の方法で硬化して、固体高分子型燃料電池セパレータのシーリングに使用する。
【００３７】
本発明のゴム硬化物を用いて燃料電池セパレータ用シール材を得る方法として、具体的には、上記シリコーンゴム組成物を圧縮成型、注入成型、射出成型などによりシール形状に成型してセパレータと組み合わせる方法や、ディッピング、コーティング、スクリーン印刷、インサート成型などによりセパレータとシール材が一体化したものとして得る方法などがある。なお、これらの硬化条件としては、温度１００〜３００℃で１０秒〜３０分の範囲が好ましい。
【００３８】
また、本発明に使用されるセパレータ基材としては、金属薄板、又は導電性粉末及びバインダーと共に一体成型された基材が好適に用いられ、このセパレータ基材に上述の方法でシール材を形成することにより、本発明の固体高分子型燃料電池セパレータを得ることができる。
【００３９】
上記導電性粉末としては、例えばリン片状黒鉛等の天然黒鉛、人造黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等に代表される導電性カーボンブラック等を挙げることができるが、導電性粉末であれば特に限定されるものではない。また、バインダーの種類としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ゴム変性フェノール樹脂などが挙げられる。
【００４０】
図１に本発明の固体高分子型燃料電池セパレータの一例を示す。
本発明においては、セパレータ基材の周縁部にゴム組成物を圧縮成型、注入成型、射出成型、トランスファー成型、ディッピング、コーティング又はスクリーン印刷により形成して硬化させることにより、図１に示すような、シリコーンゴム組成物の硬化物をシール部として用いた、基材１の周縁部に周方向に沿ってリング状にシール部（シール材）２を形成した固体高分子型燃料電池セパレータを得ることができる。なお、図中３はガス流路を示す。
【００４１】
なお、シール材の厚さ（高さ）は０．１〜２ｍｍの範囲が好ましい。０．１ｍｍ未満ではシール材の形成がしにくい場合があり、シールが有効でなくなるおそれがあり、２ｍｍを超えると小型化しづらくなる場合がある。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。尚、平均重合度は重量平均重合度を意味する。
【００４３】
［実施例１］
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（ビニル基含有量：０．００００５５ｍｏｌ／ｇ）（１）４０重量部、両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖され、一分子あたり平均６個の分子側鎖に結合したビニル基を有する平均重合度が１５０でビニル基含有量が０．０００５５ｍｏｌ／ｇであるジメチルポリシロキサン（２）２０重量部、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）３５重量部、ヘキサメチルジシラザン６重量部、水２．０重量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し、３時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【００４４】
このシリコーンゴムベース９５重量部に、ジメチルポリシロキサン（１）を６０重量部を入れ、３０分撹拌を続けた後、更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（３）（重合度２０、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）を４．１重量部［Ｓｉ−Ｈ基／ビニル基＝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重量部を添加し、１５分撹拌して混合物を得た。
【００４５】
更に、この混合物１００重量部に白金触媒（Ｐｔ濃度１％（重量％、以下同様））０．１重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、１２０℃／１０分のプレスキュアにより硬化させ、更に２００℃のオーブンで４時間ポストキュアさせたものを、ＪＩＳＫ６２４９に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表１に示した。
【００４６】
［実施例２］
両末端がメチルジビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が７５０のジメチルポリシロキサン［ビニル基含有量：０．００００７２ｍｏｌ／ｇ］（４）８０重量部、表面を疎水化処理された比表面積が２６０ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ（トクヤマ製、レオロシールＤＭ３０Ｓ）３０重量部、ヘキサメチルジシラザン５重量部、水１．０重量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し、３時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【００４７】
このシリコーンゴムベース１２０重量部に、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され、一分子あたり平均１４個の分子側鎖にビニル基を有する平均重合度が２５０でビニル基含有量が０．０００８９ｍｏｌ／ｇであるジメチルポリシロキサン（５）１５重量部を入れ、３０分撹拌を続けた後、更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（３）（重合度２０、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）を６．４重量部［Ｓｉ−Ｈ基／ビニル基＝２．０］、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール０．０５重量部を添加し、１５分撹拌して混合物を得た。
【００４８】
この混合物１００重量部に白金触媒（Ｐｔ濃度１％）０．１重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、１２０℃／１０分のプレスキュアにより硬化させ、更に２００℃のオーブンで４時間ポストキュアさせたものを、ＪＩＳＫ６２４９に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表１に示した。
【００４９】
［比較例１］
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［ビニル基含有量：０．００００５５ｍｏｌ／ｇ］（１）６０重量部、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）３５重量部、ヘキサメチルジシラザン６重量部、水２．０重量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し、３時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【００５０】
このシリコーンゴムベース９５重量部に、ジメチルポリシロキサン（１）を６０重量部入れ、３０分撹拌を続けた後、更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（３）（重合度２０、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）を１．７重量部［Ｓｉ−Ｈ基／ビニル基＝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重量部を添加し、１５分撹拌して混合物を得た。
【００５１】
この混合物１００重量部に白金触媒（Ｐｔ濃度１％）０．１重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、１２０℃／１０分のプレスキュアにより硬化させ、更に２００℃のオーブンで４時間ポストキュアさせたものを、ＪＩＳＫ６２４９に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表１に示した。
【００５２】
［比較例２］
両末端がメチルジビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が７５０のジメチルポリシロキサン［ビニル基含有量：０．００００７２ｍｏｌ／ｇ］（４）５０重量部、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でビニル基含有量が０．０００８９ｍｏｌ／ｇである実施例２のジメチルポリシロキサン（５）３０重量部、表面を疎水化処理された比表面積が２６０ｍ²／ｇであるヒュームドシリカ（トクヤマ製、レオロシールＤＭ３０Ｓ）３０重量部、ヘキサメチルジシラザン５重量部、水１．０重量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し、３時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【００５３】
このシリコーンゴムベース１２０重量部に、ジメチルポリシロキサン（５）１５重量部を入れ、３０分撹拌を続けた後、更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（３）（重合度２０、Ｓｉ−Ｈ基量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）を１４．５重量部［Ｓｉ−Ｈ基／ビニル基＝２．０］、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール０．０５重量部を添加し、１５分撹拌して混合物を得た。
【００５４】
この混合物１００重量部に白金触媒（Ｐｔ濃度１％）０．１重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、１２０℃／１０分のプレスキュアにより硬化させ、更に２００℃のオーブンで４時間ポストキュアさせたものを、ＪＩＳＫ６２４９に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表１に示した。
【００５５】
［比較例３］
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［ビニル基含有量：０．００００５５ｍｏｌ／ｇ］（１）６０重量部、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）３５重量部、ヘキサメチルジシラザン６重量部、水２．０重量部を室温で３０分混合後、１５０℃に昇温し、３時間撹拌後冷却し、シリコーンゴムベースを得た。
【００５６】
このシリコーンゴムベース９５重量部に、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され、一分子あたり平均１個の分子側鎖にビニル基を有する平均重合度が２００のジメチルポリシロキサン［ビニル基含有量：０．０００２０ｍｏｌ／ｇ］（６）２０重量部、ジメチルポリシロキサン（１）を２０重量部入れ、３０分撹拌を続けた後、更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（３）（重合度２０、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）を２．１重量部［Ｓｉ−Ｈ基／ビニル基＝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重量部を添加し、１５分撹拌して混合物を得た。
【００５７】
この混合物１００重量部に白金触媒（Ｐｔ濃度１％）０．１重量部を混合してシリコーンゴム組成物を得、１２０℃／１０分のプレスキュアにより硬化させ、更に２００℃のオーブンで４時間ポストキュアさせたものを、ＪＩＳＫ６２４９に基づいて、硬さ、引張り強度、切断時伸び、引き裂き強度、圧縮永久歪を測定した結果を表１に示した。
【００５８】
【表１】

【００５９】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物を用いることにより、強度に優れかつ圧縮永久歪も小さいシール材が得られる。このシール材は、固体高分子型燃料電池のセパレータシール材として有用である。
【００６０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池セパレータの一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る固体高分子型燃料電池セパレータの一例を示す断面図である。
【００６１】
【符号の説明】
１セパレータ基材
２シール部（シール材）
３ガス流路

Claims

固体高分子型燃料電池セパレータの少なくとも片側周縁部をシールするシール用ゴム組成物であって、

を含有することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンの平均重合度が２００〜２０００で、かつ珪素原子に結合する全有機基の９０モル％以上がメチル基であることを特徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
（Ａ）成分のアルケニル基含有量が０．０００１２モル／ｇ未満、（Ｂ）成分のアルケニル基含有量が０．０００１２モル／ｇ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
（Ａ）成分及び（Ｂ）成分中のアルケニル基の総量と（Ｃ）成分中の珪素原子と結合する水素原子の総量とのモル比が、珪素原子と結合する水素原子／アルケニル基＝０．８〜５．０の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の固体高分子型燃料電池セパレータシール用ゴム組成物。
請求項１〜４のいずれか１項記載のゴム組成物の硬化物からなる固体高分子型燃料電池セパレータシール材。
金属薄板、又は導電性粉末とバインダーとを含む基材の少なくとも片面の周縁部に、シール部として請求項１〜４のいずれか１項記載のゴム組成物を圧縮成型、注入成型、射出成型、トランスファー成型、ディッピング、コーティング又はスクリーン印刷し、硬化させてなる固体高分子型燃料電池セパレータ。