JPH02152167A - 燃料電池用セルセパレーター - Google Patents
燃料電池用セルセパレーターInfo
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- JPH02152167A JPH02152167A JP63304003A JP30400388A JPH02152167A JP H02152167 A JPH02152167 A JP H02152167A JP 63304003 A JP63304003 A JP 63304003A JP 30400388 A JP30400388 A JP 30400388A JP H02152167 A JPH02152167 A JP H02152167A
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Classifications
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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-
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、ガス不透過性、機械的強度等の諸特性にすぐ
れた燃料電池セルセパレーターに関する。
れた燃料電池セルセパレーターに関する。
〈従来技術〉
燃料電池として代表的なものにリン酸型燃料電池がある
。
。
燃料電池セルセパレーターは燃料電池においてきわめて
重要な構成部品であり、ガス不透過性、電気伝導性、機
械的強度、耐熱性、耐薬品性等の各種物性が要求される
。
重要な構成部品であり、ガス不透過性、電気伝導性、機
械的強度、耐熱性、耐薬品性等の各種物性が要求される
。
従来この種セパレーターとしては炭素粉末を樹脂結着し
たもの、高密度黒鉛にフェノール樹脂を含浸したもの、
フェノール樹脂又は7ラン樹脂を炭化焼成したもの、こ
れらの樹脂に黒鉛末、炭素繊維等を加えて炭化焼成した
もの等がある。しかし、セパレーターとして特に電気伝
導性の観点からセパレーターの板厚は薄い程好ましいの
であるが、従来のものでは0.2〜1.5mm程度に薄
板化した場合、機械的強度及びガス不透過性が低下する
という問題があった。
たもの、高密度黒鉛にフェノール樹脂を含浸したもの、
フェノール樹脂又は7ラン樹脂を炭化焼成したもの、こ
れらの樹脂に黒鉛末、炭素繊維等を加えて炭化焼成した
もの等がある。しかし、セパレーターとして特に電気伝
導性の観点からセパレーターの板厚は薄い程好ましいの
であるが、従来のものでは0.2〜1.5mm程度に薄
板化した場合、機械的強度及びガス不透過性が低下する
という問題があった。
〈構成〉
本発明者らはこの問題点を解決する為に、薄板成形性に
すぐれ、焼成炭化後の炭素含量が高く且つ収率も高いポ
リカルボジイミド樹脂に着目して鋭意研究の結果本発明
に至ったものである。
すぐれ、焼成炭化後の炭素含量が高く且つ収率も高いポ
リカルボジイミド樹脂に着目して鋭意研究の結果本発明
に至ったものである。
しかして本発明の構成はポリカルボジイミド樹脂を薄板
に成形し焼成炭化してなる燃料電池セパレーター及びポ
リカルボジイミド樹脂とポリカルボジイミド繊維の混合
物を薄板に成形し、焼成炭化してなる燃料電池よりなる
。
に成形し焼成炭化してなる燃料電池セパレーター及びポ
リカルボジイミド樹脂とポリカルボジイミド繊維の混合
物を薄板に成形し、焼成炭化してなる燃料電池よりなる
。
以下本発明について更に詳しく述べる。
本発明において使用されるポリカルボジイミド樹脂はそ
れ自体既知のものであり或いは既知のものと同様にして
製造することができるものであって[米国特許筒2.9
41.966号明細書;特公昭47−33279号公報
; J 、 Org、 Chem。
れ自体既知のものであり或いは既知のものと同様にして
製造することができるものであって[米国特許筒2.9
41.966号明細書;特公昭47−33279号公報
; J 、 Org、 Chem。
28.2069〜2075 (1963);Chemi
cal Review、 l 981. Vol、
81. Na4.619〜621等参照]、例えば、有
機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応によ
り容易に製造することができる。ポリカルボジイミド樹
脂の製造に使用される有機ジイソシアネートは脂肪族系
、脂環式系、芳香族系、芳香−脂肪族系等いずれのタイ
プのものであってもよく、これらは単独で用いてもよく
或いは2種以上組合わせて用いて共重合体としてもよい
。
cal Review、 l 981. Vol、
81. Na4.619〜621等参照]、例えば、有
機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応によ
り容易に製造することができる。ポリカルボジイミド樹
脂の製造に使用される有機ジイソシアネートは脂肪族系
、脂環式系、芳香族系、芳香−脂肪族系等いずれのタイ
プのものであってもよく、これらは単独で用いてもよく
或いは2種以上組合わせて用いて共重合体としてもよい
。
しかして、本発明の方法において使用されるポリカルボ
ジイミド樹脂には下記式 %式% 式中、Rは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも1種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体が包含される。上記式(I)における
有機ジイソシアネート残基Rとしては中でも芳香族ジイ
ソシアネート残基が好適である[ここで有機ジイソシア
ネート残基とは有機ジイソシアネート分子から2つのイ
ンシアネート基(NGO)を除いた残りの部分である〕
。そのようなポリカルボジイミド樹脂の具体例としては
次のものを挙げることができる。
ジイミド樹脂には下記式 %式% 式中、Rは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも1種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体が包含される。上記式(I)における
有機ジイソシアネート残基Rとしては中でも芳香族ジイ
ソシアネート残基が好適である[ここで有機ジイソシア
ネート残基とは有機ジイソシアネート分子から2つのイ
ンシアネート基(NGO)を除いた残りの部分である〕
。そのようなポリカルボジイミド樹脂の具体例としては
次のものを挙げることができる。
上記各式中において、nはlO〜10,000の範囲内
、好ましくは50〜5.000の範囲である。
、好ましくは50〜5.000の範囲である。
ここでポリカルボジイミド樹脂の末端はモノイソシアネ
ート等を用いて封止されていてもよい。
ート等を用いて封止されていてもよい。
以上述べたポリカルボジイミド樹脂は溶液のまま、ある
いは溶液から沈殿させた粉末として得ることができる。
いは溶液から沈殿させた粉末として得ることができる。
このようにして得られたポリカルボジイミド樹脂は次に
薄板に成形される。薄板に成形するにはポリカルボジイ
ミド樹脂を重合終了後の溶液のまま、あるいはいったん
粉末として得て後、溶媒に溶解した溶液とし、この溶液
を例えば平滑なガラス板上等にキャストして後溶媒を除
去することによる。溶媒としてはテトラクロロエチレン
、トリクロロエチレン、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメチル
ホルムアミド 2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
フオキシド等が使用できる。又粉末の場合は圧縮成形、
ロール成形、射出成形、トランスファー成形等によって
もよい。これらにより薄板の厚みとしてはO 、 l
mm〜3mm程度のものを容易に得ることができる。
薄板に成形される。薄板に成形するにはポリカルボジイ
ミド樹脂を重合終了後の溶液のまま、あるいはいったん
粉末として得て後、溶媒に溶解した溶液とし、この溶液
を例えば平滑なガラス板上等にキャストして後溶媒を除
去することによる。溶媒としてはテトラクロロエチレン
、トリクロロエチレン、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメチル
ホルムアミド 2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
フオキシド等が使用できる。又粉末の場合は圧縮成形、
ロール成形、射出成形、トランスファー成形等によって
もよい。これらにより薄板の厚みとしてはO 、 l
mm〜3mm程度のものを容易に得ることができる。
この薄板を焼成炭化するのであるが、焼成は真空中又は
不活性気体中の非酸化性雰囲気下で室温付近〜200℃
付近から600℃〜3,000°C1好しくは900°
C〜2,000℃まで昇温しで行う。昇温は徐々に行う
ことが好しく、好しくは30°C/min以下で行う。
不活性気体中の非酸化性雰囲気下で室温付近〜200℃
付近から600℃〜3,000°C1好しくは900°
C〜2,000℃まで昇温しで行う。昇温は徐々に行う
ことが好しく、好しくは30°C/min以下で行う。
600℃以上に焼成すればほぼ目的の最終物性のものが
得られるが、好しくは900°0〜2,000°Cにお
いてより良好な物性が得られる。
得られるが、好しくは900°0〜2,000°Cにお
いてより良好な物性が得られる。
最終温度が600°C以下では電気伝導性が低下してし
まい、又、3000℃以上では収率が低下してしまう。
まい、又、3000℃以上では収率が低下してしまう。
又上記焼成条件においては最終温度に達した時点でほぼ
最終物性を得ることができるので最終温度に達した後頁
にその温度で焼成する必要はない。
最終物性を得ることができるので最終温度に達した後頁
にその温度で焼成する必要はない。
又本発明者らは上述のセルセパレーターの機械的強度を
更に強化するにはポリカルボシイニド樹脂をポリカルボ
ジイミド繊維との混合物として使用することが特に有効
であることを見い出し第2の発明に至った。本発明に用
いられるポリカルボジイミド繊維は前述の方法によって
得られるポリカルボジイミド樹脂を繊維化することによ
って得られる。すなわち分子量10,000〜数十万の
ポリカルボジイミド樹脂を従来既知の乾式法、湿式法又
は溶融紡糸することによって得られる。ポリカルボジイ
ミド樹脂と、ポリカルボジイミド繊維との混合は互いに
均質になるように行うが、混合は樹脂が粉末であればボ
ールミル等を用いて、又溶液中に添加して混合する場合
はミキサー等で撹拌混合する。ポリカルボジイミド繊維
のポリカルボジイミド樹脂に対する配合量は該繊維と該
樹脂との混合物の10〜60重量%が、好しい。10%
未満では繊維強化としての効果は顕著ではなく又60%
を超えるとガス不透過性が低下する。
更に強化するにはポリカルボシイニド樹脂をポリカルボ
ジイミド繊維との混合物として使用することが特に有効
であることを見い出し第2の発明に至った。本発明に用
いられるポリカルボジイミド繊維は前述の方法によって
得られるポリカルボジイミド樹脂を繊維化することによ
って得られる。すなわち分子量10,000〜数十万の
ポリカルボジイミド樹脂を従来既知の乾式法、湿式法又
は溶融紡糸することによって得られる。ポリカルボジイ
ミド樹脂と、ポリカルボジイミド繊維との混合は互いに
均質になるように行うが、混合は樹脂が粉末であればボ
ールミル等を用いて、又溶液中に添加して混合する場合
はミキサー等で撹拌混合する。ポリカルボジイミド繊維
のポリカルボジイミド樹脂に対する配合量は該繊維と該
樹脂との混合物の10〜60重量%が、好しい。10%
未満では繊維強化としての効果は顕著ではなく又60%
を超えるとガス不透過性が低下する。
このようにポリカルボジイミド繊維を添加した場合補強
効果が著しいがこれはポリカルボジイミド繊維が炭化処
理後も繊維の形状を維持し、かつマトリックス樹脂と同
一の素材で熱収縮率に差がない為であると考えられる。
効果が著しいがこれはポリカルボジイミド繊維が炭化処
理後も繊維の形状を維持し、かつマトリックス樹脂と同
一の素材で熱収縮率に差がない為であると考えられる。
このように本発明によれば燃料電池セルセパレーターは
従来のものに比較して薄くかつしかも機械的強度にすぐ
れるとともに他の諸物性も良好なものとして得ることが
できる。又ポリカルボジイミド繊維を添加すれば更に機
械的強度を向上させることができる。
従来のものに比較して薄くかつしかも機械的強度にすぐ
れるとともに他の諸物性も良好なものとして得ることが
できる。又ポリカルボジイミド繊維を添加すれば更に機
械的強度を向上させることができる。
以下実施例について述べる。
実施例 1
2、4−トリレンジイソシアネート/2.6−トリレン
ジイソシアネート(8 0/2 0)混合物(TDI)
50をテトラクロロエチレン500mβ中で、カルボジ
イミド化触媒(1−フェニル3メチルホス7オレンオキ
サイド) 0.1 2,?と共に120°Cで4時間反
応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液より
乾式法により厚さ200μmのポリカルボジイミド薄板
を作成した。
ジイソシアネート(8 0/2 0)混合物(TDI)
50をテトラクロロエチレン500mβ中で、カルボジ
イミド化触媒(1−フェニル3メチルホス7オレンオキ
サイド) 0.1 2,?と共に120°Cで4時間反
応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液より
乾式法により厚さ200μmのポリカルボジイミド薄板
を作成した。
作成した薄板を不活性気流中室温から昇温速度lO°O
/minで1000°Cまで焼成炭化し、直ちに室温ま
で放冷して厚さ180μ■の炭素薄板を得た。
/minで1000°Cまで焼成炭化し、直ちに室温ま
で放冷して厚さ180μ■の炭素薄板を得た。
得られた炭素薄板の物性値を表−1に示す。
実施例 2
メチレンジフェニルジイソシアネ−1−CMDI)50
2をテトラヒドロ7ラン880−中で、カルボジイミド
化触媒0.13.? (1−フェニル3−メチルホス
7オレンオキサイド)と共に、68℃で12時間反応さ
せ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラ
ス板上に展開し、乾式法により、200μmのポリカル
ボジイミドフィルムを得た。このフィルムを、N2中、
室温から、昇温速度10℃/minで1000℃まで昇
温し、ただちに放冷することで、180μmの炭素薄板
を得た。得られたフィルム薄板の物性値を表−1に示す
。
2をテトラヒドロ7ラン880−中で、カルボジイミド
化触媒0.13.? (1−フェニル3−メチルホス
7オレンオキサイド)と共に、68℃で12時間反応さ
せ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラ
ス板上に展開し、乾式法により、200μmのポリカル
ボジイミドフィルムを得た。このフィルムを、N2中、
室温から、昇温速度10℃/minで1000℃まで昇
温し、ただちに放冷することで、180μmの炭素薄板
を得た。得られたフィルム薄板の物性値を表−1に示す
。
実施例 3
ジフェニルエーテルジイソシアネート501?ヲテトラ
ヒドロ7ラン850m1中で、カルボジイミ1’化MW
(1−フェニル3−メチルホスフオレンオキサイド)0
.139と共に、68°Cで12時間反応させ、ポリカ
ルボジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラス板上に展
開し、乾式法により、200μmのポリカルボジイミド
フィルムを得た。
ヒドロ7ラン850m1中で、カルボジイミ1’化MW
(1−フェニル3−メチルホスフオレンオキサイド)0
.139と共に、68°Cで12時間反応させ、ポリカ
ルボジイミド溶液を得た。この溶液を、ガラス板上に展
開し、乾式法により、200μmのポリカルボジイミド
フィルムを得た。
このフィルムを、N2中、室温から、昇温速度lO℃/
minで1000℃まで昇温し、ただちに放冷すること
で、180μmの炭素薄板を得た。得られたフィルム薄
板の物性値を表−1に示す。
minで1000℃まで昇温し、ただちに放冷すること
で、180μmの炭素薄板を得た。得られたフィルム薄
板の物性値を表−1に示す。
実施例 4
0−トリジンジイソシアネート502を、クロロベンゼ
ン−THF (1: l)混合溶媒800mJ中で、カ
ルボジイミド化触媒(!−フェニル3−メチルホスフオ
レンオキサイド>0.139と共に、85℃で10時間
反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液を
、ガラス板上に展開し、乾式法により、200μmのポ
リカルボジイミドフィルムを得た。このフィルムを、N
、中で、室温から、昇温速度lO°0/minで100
0°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、180μ
mの炭素薄板を得た。この薄板の物性値を表−1に示す
。
ン−THF (1: l)混合溶媒800mJ中で、カ
ルボジイミド化触媒(!−フェニル3−メチルホスフオ
レンオキサイド>0.139と共に、85℃で10時間
反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液を
、ガラス板上に展開し、乾式法により、200μmのポ
リカルボジイミドフィルムを得た。このフィルムを、N
、中で、室温から、昇温速度lO°0/minで100
0°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、180μ
mの炭素薄板を得た。この薄板の物性値を表−1に示す
。
実施例 5
1−メトキシ−2,4−フェニレンジイソシアネート5
02を、テトラクロロエチレン−ジオキサン(1: 1
)混合溶媒85〇−中で、カルボジイミド化触媒(l−
フェニル3−メチルホス7オレンオキサイド) 0.
13.?と共に、120℃で4時間反応させ、ポリカル
ボジイミド溶液を得た。
02を、テトラクロロエチレン−ジオキサン(1: 1
)混合溶媒85〇−中で、カルボジイミド化触媒(l−
フェニル3−メチルホス7オレンオキサイド) 0.
13.?と共に、120℃で4時間反応させ、ポリカル
ボジイミド溶液を得た。
この溶液を、ガラス板上に展開し、乾式法により、20
0μmのポリカルボジイミドフィルムを得た。
0μmのポリカルボジイミドフィルムを得た。
このフィルムを、N、中で、室温から、昇温速度lO℃
/minで1000 ’Oまで昇温し、ただちに放冷す
ることで、180μmの炭素薄板を得た。
/minで1000 ’Oまで昇温し、ただちに放冷す
ることで、180μmの炭素薄板を得た。
この薄板の物性値を表−1に示す。
実施例 6
パラフェニレンジイソシアネート501を、テトラヒド
ロ7ラン880社中で、カルボジイミド化触媒(1−フ
ェニル3−メチルホスフオレンオキサイド)0.139
と共に、68°Cで5時間反応させた。この溶液を室温
に冷却することで、ポリカルボジイミドが沈殿した。こ
の沈殿物を、ろ過し、100℃で2時間乾燥し、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。この粉末を、プレス温度18
0°C1プレス圧80 kg / cm”でプレス成形
し、厚さ、500μmの薄板を得た。この薄板を、N、
中で室温から、5°C/minで1000℃まで昇温し
、ただちに放冷することで、420μmの炭素薄板を得
た。この薄板の物性値を表−1に示す。
ロ7ラン880社中で、カルボジイミド化触媒(1−フ
ェニル3−メチルホスフオレンオキサイド)0.139
と共に、68°Cで5時間反応させた。この溶液を室温
に冷却することで、ポリカルボジイミドが沈殿した。こ
の沈殿物を、ろ過し、100℃で2時間乾燥し、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。この粉末を、プレス温度18
0°C1プレス圧80 kg / cm”でプレス成形
し、厚さ、500μmの薄板を得た。この薄板を、N、
中で室温から、5°C/minで1000℃まで昇温し
、ただちに放冷することで、420μmの炭素薄板を得
た。この薄板の物性値を表−1に示す。
実施例 7
ナフチレンジイソシアネート502を、テトラヒドロフ
ラン880−中で、カルボジイミド化触媒(1−フェニ
ル3−メチルホス7オレンオキサイド) 0.131?
と共に、70°0で8時間反応させ、実施例6と同様な
方法で、ポリカルボジイミド粉末を得た。さらに、プレ
ス温度180℃、プレス圧80 kg / cm’でプ
レス成形し、厚さ、500μmの薄板を得た。この薄板
を、N2中で室温から、5℃/winで1000°Cま
で昇温し、420μmの炭素薄板を得た。この薄板の物
性値を表−1に示す。
ラン880−中で、カルボジイミド化触媒(1−フェニ
ル3−メチルホス7オレンオキサイド) 0.131?
と共に、70°0で8時間反応させ、実施例6と同様な
方法で、ポリカルボジイミド粉末を得た。さらに、プレ
ス温度180℃、プレス圧80 kg / cm’でプ
レス成形し、厚さ、500μmの薄板を得た。この薄板
を、N2中で室温から、5℃/winで1000°Cま
で昇温し、420μmの炭素薄板を得た。この薄板の物
性値を表−1に示す。
実施例 8
MD I 50.?を、テトラクロロエチレン820−
中で、カルボジイミド化触媒(l−フェニル3メチルホ
スフオレンオキサイド) 0.13.9と共に、120
°c、 6時間反応させ、実施例6と同様な方法で、ポ
リカルボジイミド粉末を得た。この粉末を、プレス温度
160 ’C!、プレス圧80kg/cm”でプレス成
形し、厚さ、500μmの薄板を得た。この薄板を、N
2中で室温から、5°0/minで1000°Cまで昇
温し、420μmの炭素薄板を得た。この薄板の物性値
を表−1に示す。
中で、カルボジイミド化触媒(l−フェニル3メチルホ
スフオレンオキサイド) 0.13.9と共に、120
°c、 6時間反応させ、実施例6と同様な方法で、ポ
リカルボジイミド粉末を得た。この粉末を、プレス温度
160 ’C!、プレス圧80kg/cm”でプレス成
形し、厚さ、500μmの薄板を得た。この薄板を、N
2中で室温から、5°0/minで1000°Cまで昇
温し、420μmの炭素薄板を得た。この薄板の物性値
を表−1に示す。
実施例 9
実施例8で得られたポリカルボジイミド粉末から、プレ
ス温度160℃、プレス圧80 kg / cm”でプ
レス成形し、厚さ、1mmの薄板を得た。この薄板を、
N2中、室温から、昇温速度5°C/minで1000
°Cまで昇温し、840μIの炭素薄板を得た。この薄
板の物性値を表−1に示す。
ス温度160℃、プレス圧80 kg / cm”でプ
レス成形し、厚さ、1mmの薄板を得た。この薄板を、
N2中、室温から、昇温速度5°C/minで1000
°Cまで昇温し、840μIの炭素薄板を得た。この薄
板の物性値を表−1に示す。
実施例 IO
MD I 50j9と、末端封止剤(フェニルイソシア
ネート)52を、テトラヒドロフラン880社中で、カ
ルボジイミド化触媒(l−フェニル3−メチルホス7オ
レンオキサイド)0.139と共に、68°0112時
間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液
を、ガラス板上に展開し、乾式法により、200μmの
ポリカルボジイミドフィルムを得た。このフィルムを、
N2中、室温から、昇温速度lO℃/minでl 00
0°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、180μ
mの炭素薄板を得た。物性値を表−1に示す。
ネート)52を、テトラヒドロフラン880社中で、カ
ルボジイミド化触媒(l−フェニル3−メチルホス7オ
レンオキサイド)0.139と共に、68°0112時
間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。この溶液
を、ガラス板上に展開し、乾式法により、200μmの
ポリカルボジイミドフィルムを得た。このフィルムを、
N2中、室温から、昇温速度lO℃/minでl 00
0°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、180μ
mの炭素薄板を得た。物性値を表−1に示す。
実施例 11
実施例1で得られたポリカルボジイミド溶液から、乾式
法により、厚さ500μmのフィルムを得た。このフィ
ルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで
1500°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、4
50μmの炭素薄板を得た。得られた薄板の物性値を表
−1に示す。
法により、厚さ500μmのフィルムを得た。このフィ
ルムを、N2中、室温から、昇温速度10℃/minで
1500°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、4
50μmの炭素薄板を得た。得られた薄板の物性値を表
−1に示す。
実施例 12
実施例1で得られたポリカルボジイミド溶液から、乾式
法により、厚さ2111111の薄板を得た。このフィ
ルムを、真空中、室温から、昇温速度1’o/minで
1000°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、1
.8mmの炭素薄板を得た。得られた薄板の物性値を表
−1に示す。
法により、厚さ2111111の薄板を得た。このフィ
ルムを、真空中、室温から、昇温速度1’o/minで
1000°Cまで昇温し、ただちに放冷することで、1
.8mmの炭素薄板を得た。得られた薄板の物性値を表
−1に示す。
比較例 l
市販の神戸製鋼製燃料電池セパレーターGCコンポジッ
ト1mm厚のデータを表−1に示す。
ト1mm厚のデータを表−1に示す。
実施例 13
メチレンジフェニルジイソシアネー)(MDI)509
を、テトラクロロエチレン820−中で、カルボジイミ
ド化触媒(l−フェニル3−メチルホス7オレンオキサ
イド)0.13.?と共に、120°0.6時間反応さ
せた。この溶液を室温に冷却することで、ポリカルボジ
イミドが沈殿した。
を、テトラクロロエチレン820−中で、カルボジイミ
ド化触媒(l−フェニル3−メチルホス7オレンオキサ
イド)0.13.?と共に、120°0.6時間反応さ
せた。この溶液を室温に冷却することで、ポリカルボジ
イミドが沈殿した。
この沈殿物を、ろ過し、100°Cで2時間乾燥し、ポ
リカルボジイミド粉末を得た。
リカルボジイミド粉末を得た。
この粉末を、120°Cで溶融紡糸を行ない、直径、1
0μmのポリカルボジイミド繊維を得た。
0μmのポリカルボジイミド繊維を得た。
さらに、この繊維を、繊維長、10mm(I)、5mm
(■)、1mm(I[I)に切断した。
(■)、1mm(I[I)に切断した。
上記ポリカルボジイミド粉末を、70重量%、(I)繊
維を30重量%を混合し、プレス温度160℃、プレス
圧80 kg / cm”でプレス成形し、厚さ800
μmの薄板を得た。次いでこの薄板を、N2中、室温か
ら、昇温速度1 ℃/ mmで100000まで昇温し
、ただちに放冷することで、720μmの炭素薄板を得
た。得られた薄板の物性値を表−2に示す。
維を30重量%を混合し、プレス温度160℃、プレス
圧80 kg / cm”でプレス成形し、厚さ800
μmの薄板を得た。次いでこの薄板を、N2中、室温か
ら、昇温速度1 ℃/ mmで100000まで昇温し
、ただちに放冷することで、720μmの炭素薄板を得
た。得られた薄板の物性値を表−2に示す。
実施例 14
実施例13で作成した、粉末70重量%、(■)繊維を
30重量%を混合し、実施例13と同様な方法で得られ
た720μm厚炭素薄板の物性を表−2に示す。
30重量%を混合し、実施例13と同様な方法で得られ
た720μm厚炭素薄板の物性を表−2に示す。
実施例 15
実施例13で作成した、粉末70重量%、(III)繊
維を301μI%を混合し、実施例13と同様な方法で
得られた720μm厚の炭素薄板の物性を表−2に示す
。
維を301μI%を混合し、実施例13と同様な方法で
得られた720μm厚の炭素薄板の物性を表−2に示す
。
実施例 16
実施例13で作成した、粉末40重量%、(III)繊
維を60重量%を混合し、実施例I3と同様な方法で得
られた720μm厚炭素薄板の物性を表−2に示す。
維を60重量%を混合し、実施例I3と同様な方法で得
られた720μm厚炭素薄板の物性を表−2に示す。
実施例 17
実施例13で作成した、粉末50重量%、(nl)繊維
50重量%を混合し、実施例13と同様な方法で成形し
、プレス成形し、1mm厚の薄板を得た。
50重量%を混合し、実施例13と同様な方法で成形し
、プレス成形し、1mm厚の薄板を得た。
次いで、N、中、室温から、昇温速度1 ’O/ mm
で1500℃まで昇温し、ただちに放冷することで、8
00μm厚の炭素薄板を得た。得られた薄板の物性値を
表−2に示す。
で1500℃まで昇温し、ただちに放冷することで、8
00μm厚の炭素薄板を得た。得られた薄板の物性値を
表−2に示す。
実施例 18
バラフェニレンジイソシアネート502を、テトラヒド
ロ7ラン880mβ中で、力Jレボジイミド化触媒(l
−フェニル3−メチルホスフオレンオキサイド)0.1
32と共に、68℃で5時間反応させ、実施例1と同様
な方法により、ポリカルボジイミド粉末を得た。この粉
末を、60重量%(Ill)繊維40重量%を混合し、
プレス温度180°C1プレス圧80 kg / cn
+”でプレス成形し、厚さ、800μmの薄板を得た。
ロ7ラン880mβ中で、力Jレボジイミド化触媒(l
−フェニル3−メチルホスフオレンオキサイド)0.1
32と共に、68℃で5時間反応させ、実施例1と同様
な方法により、ポリカルボジイミド粉末を得た。この粉
末を、60重量%(Ill)繊維40重量%を混合し、
プレス温度180°C1プレス圧80 kg / cn
+”でプレス成形し、厚さ、800μmの薄板を得た。
この薄板を、実施例13と同様な方法で炭素化し、72
02℃厚の炭素薄板を得た。物性値を表−2に示す。
02℃厚の炭素薄板を得た。物性値を表−2に示す。
実施例 19
ナフチレンジイソシアネート509を、テトラヒドロ7
ラン880−中で、カルボジイミド化触媒(l−フェニ
ル3−メチルホス7オレンオキサイド>0.139と共
に、70℃で8時間反応させ、実施例13と同様な方法
で、ポリカルボジイミド粉末を得た。この粉末60重量
%、(I[I)繊維40重量%を混合し、実施例13と
同様な方法で、7202℃厚の炭素薄板を得た。物性値
を表−2に示す。
ラン880−中で、カルボジイミド化触媒(l−フェニ
ル3−メチルホス7オレンオキサイド>0.139と共
に、70℃で8時間反応させ、実施例13と同様な方法
で、ポリカルボジイミド粉末を得た。この粉末60重量
%、(I[I)繊維40重量%を混合し、実施例13と
同様な方法で、7202℃厚の炭素薄板を得た。物性値
を表−2に示す。
実施例 20
2.4−トリレンジイソシアネ−1−/2.6−ドリレ
ンジイソシアネート(80/20)混合物(TDI)5
42を、テトラクロロエチレン500ca1.中で、カ
ルボジイミド化触媒(1−フェニル3−メチルホスフオ
レンオキサイド> 0.129と共に、120℃で4
時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。
ンジイソシアネート(80/20)混合物(TDI)5
42を、テトラクロロエチレン500ca1.中で、カ
ルボジイミド化触媒(1−フェニル3−メチルホスフオ
レンオキサイド> 0.129と共に、120℃で4
時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。
この溶液から、乾式紡糸法により、繊維径、20μmの
ポリカルボジイミド繊維を作成した。この繊維を、1m
mの長さで切断し、(IV)ポリカルボジイミド繊維を
得た。
ポリカルボジイミド繊維を作成した。この繊維を、1m
mの長さで切断し、(IV)ポリカルボジイミド繊維を
得た。
上記したポリカルボジイミド溶液(樹脂量60重量部)
に(IV)繊維40重量部を混合し、乾式法により50
0 pmの薄板を作成した。この薄板を、実施例13と
同様に炭素化し、450μmの炭素薄板を得た。物性値
を表−2に示す。
に(IV)繊維40重量部を混合し、乾式法により50
0 pmの薄板を作成した。この薄板を、実施例13と
同様に炭素化し、450μmの炭素薄板を得た。物性値
を表−2に示す。
実施例 21
実施例13で作成した、粉末50重量%と実施例20で
作成した(IV)繊維とを混合し、実施例13と同様な
方法で、7202℃厚の炭素薄板を得た。物性値を表−
2に示す。
作成した(IV)繊維とを混合し、実施例13と同様な
方法で、7202℃厚の炭素薄板を得た。物性値を表−
2に示す。
実施例 22
ジフェニルエーテルジイソシアネート509を、テトラ
ヒドロフラン850m1中で、カルボジイミド化触媒(
1−フェニル3−メチルホス7オレンオキサイド”)0
.13.9と共に、68℃で12時間反応させ、ポリカ
ルボジイミド溶液を得た。
ヒドロフラン850m1中で、カルボジイミド化触媒(
1−フェニル3−メチルホス7オレンオキサイド”)0
.13.9と共に、68℃で12時間反応させ、ポリカ
ルボジイミド溶液を得た。
この溶液(樹脂分、60重量%)と、実施例13の(I
II)繊維40重量%とを混合し、実施例20と同様な
方法により、450μmの炭素薄板を得た。物性値を表
−2に示す。
II)繊維40重量%とを混合し、実施例20と同様な
方法により、450μmの炭素薄板を得た。物性値を表
−2に示す。
実施例 23
MD I 507を、テトラヒドロフラン88〇−中で
、カルボジイミド化触媒0.1.l (1−フェニル
3−メチルホスフオレンオキサイド)と共に、68℃で
12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。
、カルボジイミド化触媒0.1.l (1−フェニル
3−メチルホスフオレンオキサイド)と共に、68℃で
12時間反応させ、ポリカルボジイミド溶液を得た。
この溶液(樹脂分、60重量%)と、実施例13の(I
ll)繊維40重量%とを混合し、実施例20と同様な
方法により、450μmの炭素薄板を得た。物性値を表
−2に示す。
ll)繊維40重量%とを混合し、実施例20と同様な
方法により、450μmの炭素薄板を得た。物性値を表
−2に示す。
実施例 24
MD I 50.?と末端封止剤(フェニルイソシアネ
ート)51を、テトラクロロエチレン800μm中で、
ポリカルボジイミド化触媒(l−フェニル3−メチルホ
ス7オレンオキサイド) 0.131と共に、120℃
、8時間反応させ、実施例I3と同様な方法で、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。
ート)51を、テトラクロロエチレン800μm中で、
ポリカルボジイミド化触媒(l−フェニル3−メチルホ
ス7オレンオキサイド) 0.131と共に、120℃
、8時間反応させ、実施例I3と同様な方法で、ポリカ
ルボジイミド粉末を得た。
物性値を表−2に示す。
この粉末50重量%(I[)繊維50重量%を混合し、
実施例13と同様な方法で720μmの炭素薄板を得た
。物性値を表−2に示す。
実施例13と同様な方法で720μmの炭素薄板を得た
。物性値を表−2に示す。
比較例 2
実施例13の粉末10重量%(1)繊維90重量%を混
合し、実施例13と同様な方法により得られた720μ
m厚の炭素薄板の特性を表に示す。
合し、実施例13と同様な方法により得られた720μ
m厚の炭素薄板の特性を表に示す。
物性値を表−2に示す。
比較例 3
実施例13の粉末60重量%、PAN系炭素炭素繊維4
0重量%7 p ms長さ1mm)40重量%を混合し
、実施例13と同様な方法により、炭素薄板を作成した
。物性値を表−2に示す。
0重量%7 p ms長さ1mm)40重量%を混合し
、実施例13と同様な方法により、炭素薄板を作成した
。物性値を表−2に示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ポリカルボジイミド樹脂を薄板状に成形し焼成炭化
してなることを特徴とする燃料電池セルセパレーター。 2、ポリカルボジイミド樹脂が式 −R−N=C=N− 式中、Rは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも1種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体である特許請求の範囲第1項記載の燃
料電池セルセパレーター。 3、ポリカルボジイミド樹脂及びポリカルボジイミド繊
維の混合物を薄板状に成形し焼成炭化してなることを特
徴とする燃料電池セルセパレーター。 4、ポリカルボジイミド樹脂及びポリカルボジイミド繊
維が式 −R−N=C=N− 式中、Rは有機ジイソシアネート残基を表わす、 で示される少なくとも1種の繰返し単位からなる単独重
合体又は共重合体である特許請求の範囲第3項記載の燃
料電池セルセパレーター。
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---|---|---|---|
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- 1989-12-01 US US07/444,399 patent/US5093214A/en not_active Expired - Fee Related
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