[发明专利]导电可固化树脂组合物，其固化产品及其模塑制品

说明书

相关申请的交叉参照

本申请依据35U.S.C.119(e)要求2005年4月14日提交的美国临时申请60/671,076的权利。

技术领域

本发明涉及可固化的树脂组合物。更具体地，本发明涉及具有优异导电性、机械性能和可模塑性的可固化的树脂组合物，其固化产品，和该组合物或固化产品的模塑制品。

背景技术

通常，诸如金属和碳材料的材料已用于需要高电导率的应用中。特别地，碳材料已在电子、电化学、能量、传输设备等领域中起到重要的作用，因为这种材料具有优异的导电性、不类似金属那样存在腐蚀，且另外显示诸如耐热性、润滑性、导热性和耐久性的优异性能。作为包含碳材料和聚合物材料的复合材料，碳材料也已实现了显著的发展，且由此，这种复合材料在实现高性能和高官能性方面起到作用。通过与聚合物材料的组合，拓展了模塑方面的范围，且这也是为什么碳材料在要求导电性的每个领域中得到发展的原因之一。

另一方面，鉴于环境问题和能源问题，燃料电池最近得到关注。燃料电池是一种产生电力的清洁发电装置，其通过采用氢和氧的水解的逆反应，且除了水之外不会产生废弃物。另外在这种燃料电池领域中，碳材料和聚合物材料可以起到重要的作用。燃料电池依据电解质的类型被分为几种类型，但是其中，聚合物电解质燃料电池可以在低温下工作且由此，是有希望作为用于汽车或消费者使用的发电装置。在这种燃料电池中，将每个包含例如聚合物电解质、气体扩散电极、催化剂和隔板的单元电池堆叠起来，由此可以实现高的输出功率产生。

在用于分隔燃料电池的单元电池的隔板中，通常形成用于供应燃料气体(例如氢)和氧化剂气体(例如氧)并排出产生的自由水(水蒸汽)的流道(凹槽)。由此，要求隔板具有能够完全将这些气体分开的高气体不可渗透性和用于降低内阻的高导电性，另外具有优异的强度、导热性、耐久性等。

出于满足这些要求的目的，迄今为止已从金属材料和碳材料两方面对燃料电池隔板进行了研究。对于金属材料，将贵金属或碳涂覆在表面上，试图解决腐蚀的问题，但是不能获得足够高的耐久性且涂覆的成本成为问题。

另一方面，也对用于燃料电池隔板的碳材料进行了许多研究，且用于燃料电池的隔板材料的实例包括通过压塑膨胀石墨片获得的模制品、通过用树脂浸渍碳烧结体并使其固化而获得的模制品、通过烧制热固性树脂而获得的玻璃化碳、和通过将碳粉和树脂混合并随后将混合物模制而获得的模制品。

例如，JP-A-8-222241(本文中所使用的术语“JP-A”含义为“未审查的公开的日本专利申请”)(专利文献1)公开了一种复杂的方法：将粘结材料加到碳质粉末中，加热下将这些混合，使该混合物进行CIP模制(冷等压压制)和通过烧制石墨化，用热固性树脂浸渍获得的均质石墨，对其施用固化处理，和通过切削加工将固化产品开槽。

另外，JP-A-60-161144(专利文献2)公开了一种技术：用热固性树脂浸渍含碳粉-或碳纤维的纸片，将纸片叠置和加压-粘结，和烧制叠置体，且JP-A-2001-68128(专利文献3)公开了一种技术：将酚醛树脂在具有隔板的形状的模具中注塑并烧制模制品。

这些实例中进行了烧制处理的材料显示高的导电性和高的耐热性，但是也存在的问题是，烧制所需的时间长以致于产生差的生产率，并且挠曲强度低。另外，在需要切削加工的情形中，由于大规模生产的更大难度而导致成本变高且作为未来普及的材料的前景是非常严重的。

正研究一种模塑成型方法，预期该方法产生高的质量生产率和低成本，且可施用到其上的材料通常为碳质材料和树脂的复合材料。例如，JP-A-58-53167(专利文献4)、JP-A-60-37670(专利文献5)、JP-A-60-246568(专利文献6)、JP-B-64-340(本文中使用的术语“JP-B”含义为“已审查的日本专利申请”)(专利文献7)和JP-B-6-22136(专利文献8)中公开了包含热固性树脂(例如酚醛树脂)、石墨和碳的隔板；JP-B-57-42157(专利文献9)中公开了包含热固性树脂(例如环氧树脂)和导电物质(例如石墨)的双极隔板；JP-A-1-311570(专利文献10)中公开了包含具有混入其中的膨胀石墨的热固性树脂(例如酚醛树脂、呋喃树脂)和碳黑的隔板。

在使用碳基填料和树脂的复合材料的隔板的情形中，碳基填料的填充量必须大大增加以表现高的导电性，但是由于树脂含量增加以保持模塑-可成型性，难以获得足够高的导电性。