(57)【要約】【課題】  電池スタックの組み立て時の破損や電池作動中の亀裂発生などを抑制し得る高い強度を有するとともに、導電性やガス不透過性が高い固体高分子型燃料電池用セパレータ材を提供する。【解決手段】  数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を含み、かつガラス転移温度が１００℃以上である結合剤により、炭素粉末が結着されてなる炭素−樹脂硬化成形体からなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を含み、かつガラス転移温度が１００℃以上である結合剤により、炭素粉末が結着されてなる炭素−樹脂硬化成形体からなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材。
【請求項２】
前記混合樹脂およびフェノール樹脂硬化剤の合計量に対する多官能脂肪族型アルコールエーテル型エポキシ樹脂量の割合が、２５〜５０質量％である請求項１記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ材。
【請求項３】
固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、
数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を有機溶剤に溶解した樹脂液に炭素粉末を分散させて得られたスラリーを、
フィルム上に塗布し、乾燥した後、離型してグリーンシートを作製し、
得られたグリーンシートを成形型内に積層して熱圧成形する
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法。
【請求項４】
固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、
数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を有機溶剤に溶解した樹脂液と炭素粉末とを混練した後、有機溶剤を除去し、粉砕して得られた成形粉を、
予備成形型に充填し、加圧してプリフォームを作製し、
次いで得られたプリフォームを成形型に装入して熱圧成形する
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法。
【請求項５】
請求項１もしくは請求項２に記載のセパレータ材または請求項３もしくは請求項４に記載の方法により作製されたセパレータ材により製造されてなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池のセパレータ材、その製造方法および固体高分子型燃料電池用セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するもので、電気エネルギーへの変換効率が高く、騒音や振動も少ないことから、携帯機器、自動車、鉄道、コジェネレーション等の多様な分野における電源として今後の発展が期待されている。
【０００３】
燃料電池のうち、固体高分子型燃料電池は、イオン伝導性を有する高分子膜（イオン交換膜）を白金などの触媒を担持させたアノード電極板およびカソード電極板で挟み、その両外側に板状セパレータを配してなるセルを、数十〜数百個積層させたスタックから構成されてなるものであり、代表的には、水素等の燃料ガス及び空気等の酸化剤ガスの流路としての溝を、各電極板のセパレータ側表面に刻設したリブ付電極方式と、各セパレータの表面に刻設したリブ付セパレータ方式等がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記板状セパレータは、燃料ガスと酸化剤ガスとを完全に分離した状態で電極に供給するために高度のガス不透過性が必要とされ、また、発電効率を高めるために、電池の内部抵抗を低減して高い導電性を有することが必要とされる。さらに、スタックを形成する際に単セル同士が密着するように強く締め付ける必要があるので高い材質強度を有することが求められるとともに、自動車に搭載した場合などには、振動、衝撃、温度変化などによる伸縮によって生じる亀裂や破損を抑制する材質特性が求められる。
【０００５】
このような材質特性が要求されるセパレータ材には、従来から炭素質系の材料が用いられており、熱硬化性樹脂を結合剤として黒鉛などの炭素粉末を結着、一体化した炭素−樹脂硬化成形体が好適に使用されている。
【０００６】
しかし、セパレータ材に高い導電性を付与するためには、導電性フィラーとなる炭素粉末の混合割合を高める必要があることから、炭素−樹脂硬化成形体の靱性が低下しやすく、熱硬化性樹脂が硬質であることと相俟って、スタックの形成時に、単セルを積層し締め付けるとセパレータに割れが生じ易くなってしまう。
【０００７】
また、固体高分子型燃料電池は、通常、作動時において約６０℃〜１００℃程度の温度雰囲気下にあることから、８０℃程度の高温雰囲気下においても高い機械的強度を持ち合わせたセパレータが必要とされている。
【０００８】
しかしながら、これまでのところ、実用上十分な導電性やガス不透過性等を有しつつ、室温下で割れ難く、高温雰囲気下で高い機械的強度を持ち合わせた固体高分子型燃料電池用セパレータは報告されていなかった。
【特許文献１】特開２００５−８２７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような状況下、本発明は、電池スタックの組み立て時の破損や電池作動中の亀裂発生などを抑制し得る高い強度を有するとともに、導電性やガス不透過性の高い固体高分子型燃料電池用セパレータ材を提供するとともに、該セパレータ材の製造方法および固体高分子型燃料電池用セパレータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記技術課題を解決するために、本発明者が鋭意検討したところ、数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を含み、かつガラス転移温度が１００℃以上である結合剤により、炭素粉末が結着されてなる炭素−樹脂硬化成形体からなる固体高分子型燃料電池用セパレータ材により、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、
（１）数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を含み、かつガラス転移温度が１００℃以上である結合剤により、炭素粉末が結着されてなる炭素−樹脂硬化成形体からなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材、
（２）前記混合樹脂およびフェノール樹脂硬化剤の合計量に対する多官能脂肪族型アルコールエーテル型エポキシ樹脂量の割合が、２５〜５０質量％である上記（１）に記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ材、
（３）固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、
数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を有機溶剤に溶解した樹脂液に炭素粉末を分散させて得られたスラリーを、
フィルム上に塗布し、乾燥した後、離型してグリーンシートを作製し、
得られたグリーンシートを成形型内に積層して熱圧成形する
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法（以下、本発明のセパレータ材の製法Ｉという）、
（４）固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する方法であって、
数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を有機溶剤に溶解した樹脂液と炭素粉末とを混練した後、有機溶剤を除去し、粉砕して得られた成形粉を、
予備成形型に充填し、加圧してプリフォームを作製し、
次いで得られたプリフォームを成形型に装入して熱圧成形する
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法（以下、本発明のセパレータ材の製法IIという）、および
（５）上記（１）もしくは（２）に記載のセパレータ材または上記（３）もしくは（４）に記載の方法により作製されたセパレータ材により製造されてなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、数平均分子量が１５００〜３５００で数平均分子量／エポキシ樹脂が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂を含む混合樹脂を含有し、ガラス転移温度が１００℃以上である結合剤により炭素粉末を結着することにより、室温および高温での破断歪みが大きく、曲げ強度が高く、導電性やガス不透過性の高い、炭素−樹脂硬化成形体からなる固体高分子型燃料電池用セパレータ材を提供することができ、該セパレータ材の製造方法および固体高分子型燃料電池用セパレータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
先ず、本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータ材について説明する。
本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータ材は、数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を含み、かつガラス転移温度が１００℃以上である結合剤により、炭素粉末が結着されてなる炭素−樹脂硬化成形体からなることを特徴とするものである。
【００１４】
混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂は、数平均分子量が１５００〜３５００であるものであり、数平均分子量が１７００〜３０００であるものが好ましく、２０００〜２５００であるものがより好ましい。
【００１５】
多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の数平均分子量が１５００未満であると、樹脂の分子鎖が短くなるため、破断歪みが低下してセパレータ材が割れ易くなる。また、上記数平均分子量が３５００超であると、樹脂の分子鎖が長くなり過ぎて、セパレータ材の室温および高温雰囲気下における曲げ強度が低下してしまうばかりか、多官能フェノール型エポキシ樹脂やフェノール樹脂硬化剤との相溶性が低くなる。
【００１６】
なお、本明細書において、数平均分子量とは、測定対象となる樹脂を、ＧＰＣ（ゲル濾過クロマトグラフィー）分析したときのポリスチレン換算した分子量を意味する。
【００１７】
また、混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂は、数平均分子量／エポキシ当量で表される比が２以上であるものであり、この比は、２．１以上であることが好ましく、３．０以上であることがより好ましい。
【００１８】
数平均分子量／エポキシ当量が２未満であると、樹脂１分子内に存在するエポキシ基数が少ないために、硬化後における架橋密度が低くなって、８０℃程度の高温雰囲気下におけるセパレータ材の曲げ強度が低下する。
【００１９】
なお、本明細書において、エポキシ当量とは、多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の数平均分子量を、該エポキシ樹脂中の平均エポキシ基数によって割ったときに得られる値を意味する。
【００２０】
混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂としては、数平均分子量が１５００〜３５００であるとともに、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である、下記一般式（Ｉ）で表される２官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂が好ましい。
Ｇ−Ｏ−（Ｒ−Ｏ）ｋ −Ｇ              （Ｉ）
（ただし、Ｇはグリシジル基、Ｏは酸素原子、Ｒは炭素数が２〜１０のアルキレン基、ｋは１以上の整数であり、ｋが２以上の整数である場合、複数のＲは同一であっても異なっていてもよい。）
【００２１】
一般式（Ｉ）で表される２官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂において、２つのグリシジル基Ｇ、Ｇ間に存在するｋ個のアルキレン基Ｒの総炭素数は３０〜１２０であることが好ましく、６０〜１００であることがより好ましい。
【００２２】
また、ｋは８〜３０であることが好ましく、１５〜２５であることがより好ましい。
【００２３】
一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂において、２つのグリシジル基Ｇ、Ｇ間に存在するｎ個のアルキレン基Ｒに含まれる総炭素数が１２０超であると、樹脂の柔軟性が高くなるのでセパレータ材の破断歪みは大きくなるが、曲げ強度は例えば３０ＭＰａ未満と低くなる。また、上記総炭素数が３０未満では２つのグリシジル基Ｇ、Ｇ間の分子鎖が短すぎるので柔軟性が低くなる。
【００２４】
一般式（Ｉ）で表される２官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、ヘキサンジオール型エポキシ樹脂、ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂などを挙げることができる。
【００２５】
一般式（Ｉ）で表される２官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂は直鎖単結合構造であるため、分子鎖が可動し易く、柔軟性を有し、ゴム弾性を発揮しやすい構造を有しているため、セパレータ材に優れた可撓性と破断歪み特性を付与することができる。
【００２６】
一方、混合樹脂を構成する多官能フェノール型エポキシ樹脂は、分子中にフェノール骨格を有し、エポキシ基を２個以上有する化合物であれば特に制限されず、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有型エポキシ樹脂などを挙げることができる。
【００２７】
ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、２官能フェノール型エポキシ樹脂を挙げることができる。
【００２８】
２官能フェノール型エポキシ樹脂は分子中に２個のエポキシ基を有するものであり、２官能フェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、一般式（II）で表されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を挙げることができる。
【００２９】
【化１】
2010129203.tif 000002
【００３０】
一般式（II）で表される２官能フェノール型エポキシ樹脂において、ｎは１〜１０の整数であり、１〜５の整数であることが好ましく、２〜３の整数であることがより好ましい。
【００３１】
一般式（II）で表されるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、平面的なベンゼン環を有することから分子が運動し難く、柔軟性が低いが、その構造上、セパレータ材に高い曲げ強度を付与することができる。
【００３２】
また、混合樹脂を構成する多官能フェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、３以上の官能基を有する多官能フェノール型エポキシ樹脂を挙げることができる。このような多官能フェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、一般式（III）で表されるエポキシ樹脂を挙げることができる。
【００３３】
【化２】
2010129203.tif 000003
【００３４】
一般式（III）で表される多官能フェノール型エポキシ樹脂において、ｍは３〜８の整数であり、４〜８の整数であることが好ましく、５〜７の整数であることがより好ましい。
【００３５】
一般式（III）で表される多官能フェノール型エポキシ樹脂のうち、例えば、５官能フェノール型エポキシ樹脂（一般式（III）において、ｍが３であるエポキシ樹脂）は、分子中に５個のエポキシ基を有するとともに、分子骨格にベンゼン環を有するものであり、硬化すると三次元構造を形成して硬質でかつ脆い性質を示すが、その構造上、セパレータ材に高い曲げ強度を付与することができる。
【００３６】
本発明のセパレータ材においては、結合剤を構成する混合樹脂成分として、優れた可撓性（柔軟性）を付与する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と、高い曲げ強度を付与する多官能フェノール型エポキシ樹脂の両者を採用することにより、セパレータ材に十分な可撓性（柔軟性）と曲げ強度を付与することができる。
【００３７】
すなわち、結合剤を構成する混合樹脂として、多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂を用い、その混合割合を調整することにより、可撓性と強度とをバランスさせた優れたセパレータ材を得ることができる。
【００３８】
そして、可撓性と強度とをバランスさせたセパレータを得るためには、上記混合樹脂および後述するフェノール樹脂硬化剤の合計量に対する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂量の割合が、２５〜５０質量％であることが好ましく、３０〜４５質量％であることがより好ましく、３５〜４０質量％であることがさらに好ましい。上記割合が２５質量％未満であると、セパレータ材の破断歪みが小さくなって割れ易くなり、５０質量％超であると、セパレータ材の機械的強度が不十分となる。
また、上記混合樹脂および後述するフェノール樹脂硬化剤の合計量に対する多官能フェノール型エポキシ樹脂量の割合が、２５〜５０質量％であることが好ましく、３０〜４５質量％であることがより好ましく、３５〜４０質量％であることがさらに好ましい。
【００３９】
本発明のセパレータ材において、結合剤を構成するフェノール樹脂硬化剤は、混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂の硬化剤となるものである。
【００４０】
上記フェノール樹脂硬化剤としては、分子中にフェノール構造を有するものであれば特に限定されず、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、キシレン型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、ビスフェノール型ノボラック樹脂などのノボラック樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、テトラブロモビスフェノールＡなどのビスフェノール類、該ビスフェノール類を該ビスフェノール類のジグリシジルエーテルで高分子量化したり、エピクロルヒドリンと上記ビスフェノール類とを後者が過剰となる割合で反応させて得られるビスフェノール系樹脂などが挙げられる。
【００４１】
フェノール樹脂硬化剤の含有割合は、混合樹脂中における全エポキシ基に対するフェノール樹脂中における全フェノール性水酸基の当量比が０．７〜１．５であることが好ましく、０．９〜１．１であることが好ましく、１．０程度であることがさらに好ましい。上記当量比が０．７未満であるか１．５を超えると、未反応の混合樹脂あるいはフェノール樹脂硬化剤の残存量が多くなるため、効率が低下してしまう。
【００４２】
本発明のセパレータ材において、結合剤を構成する硬化促進剤としては、リン系化合物、第３級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩などから選ばれる１種以上を挙げることができ、通常、混合樹脂１００質量部に対し０．０５〜３質量部の範囲で添加することができる。
【００４３】
本発明のセパレータ材において、結合剤のガラス転移温度は１００℃以上であり、１１０℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましい。近年、固体高分子型燃料電池は、エネルギー効率の観点から、高温での運転が要求されるようになってきているが、結合剤のガラス転移温度が１００℃未満であると、燃料電池運転時における高温雰囲気下で、十分な曲げ強度を有するセパレータを得ることができない場合がある。
【００４４】
本発明のセパレータ材は、上記結合剤により炭素粉末が結着された炭素−樹脂硬化成形体からなる。
【００４５】
本発明のセパレータ材において、炭素粉末としては、人造黒鉛粉末、天然黒鉛粉末、膨張黒鉛粉末、あるいは、これらの混合物などの黒鉛粉末を挙げることができ、これらのうち、曲げ強度や破断歪み等のセパレータ材の機械的特性を考慮すると、人造黒鉛粉末単独あるいは人造黒鉛粉末と天然黒鉛粉末の混合粉末が好ましく、また、上記各黒鉛粉末は、適宜粉砕機により粉砕し、篩分けして粒度調整してから使用することが好ましい。なお、黒鉛粉末の粒度は、セパレータにガス溝を設ける際に黒鉛粉末粒子の脱落や粒子間クラックの発生を防止するために、例えば平均粒子径を５０μｍ以下に、最大粒子径を１００μｍ以下に粒度調整することが好ましい。
【００４６】
本発明のセパレータ材を構成する炭素粉末と結合剤の質量比は、結合剤：炭素粉末＝１０：９０〜３５：６５であることが好ましい。結合剤の質量割合が１０質量％未満であり、炭素粉末の質量割合が９０質量％超であると結合剤（樹脂分）が少ないので成形時の流動性が低下して均一に混合することが困難となり、組成が不均一になり易い。一方、結合剤（樹脂分）の質量割合が３５質量％超であり、炭素粉末の質量割合が６５質量％未満であると、成形性は向上するが、炭素−樹脂硬化成形体の電気抵抗が大きくなり、燃料電池の性能低下を招くことになる。
【００４７】
本発明のセパレータ材は、数平均分子量が１５００〜３５００で数平均分子量／エポキシ樹脂が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂を含む混合樹脂を含有するとともに、ガラス転移温度が１００℃以上である結合剤によって炭素粉末を結着してなる炭素−樹脂硬化成形体からなるものであるため、室温および高温下での破断歪みが大きく、曲げ強度が高いとともに、優れた導電性やガス不透過性を示す。
【００４８】
本発明のセパレータ材は、例えば、室温時の破断歪み１．０％以上、室温時の曲げ強度４０ＭＰａ以上、８０℃の破断歪み１．０％以上、８０℃の曲げ強度３５ＭＰａ以上という優れた性質を示す。
【００４９】
次に、本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法について説明する。本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法は、本発明のセパレータ材の製法Ｉと本発明のセパレータ材の製法IIからなる。
【００５０】
＜本発明のセパレータ材の製法Ｉ＞
本発明のセパレータ材の製法Ｉは、数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を有機溶剤に溶解した樹脂液に炭素粉末を分散させて得られたスラリーを、フィルム上に塗布し、乾燥した後、離型してグリーンシートを作製し、得られたグリーンシートを成形型内に積層して熱圧成形することを特徴とするものである。
本発明のセパレータ材の製法Ｉにおいて、原料として用いられる多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂および多官能フェノール型エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤および炭素粉末としては、本発明のセパレータ材の説明で挙げたものと同様のものを挙げることができる。
【００５１】
（結合剤樹脂液の作製）
本発明のセパレータ材の製法Ｉにおいては、先ず、樹脂液（結合剤樹脂液）を調製する。
結合剤樹脂液は、結合剤成分である、多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂と、フェノール樹脂硬化剤とを攪拌、混合し、さらに硬化促進剤と、後述する黒鉛粉末を分散し得る最低必要量の分散剤を、所望の質量比でアルコールや、エーテル、ケトン等の適宜な有機溶剤に攪拌、溶解することにより得ることができる。
【００５２】
上記フェノール樹脂硬化剤は、混合樹脂に対して、混合樹脂中における全エポキシ基に対するフェノール樹脂中における全フェノール性水酸基の当量比が好ましくは０．７〜１．５、より好ましくは０．９〜１．１、さらに好ましくは１．０程度になるように加えることが好ましく、上記硬化促進剤は、混合樹脂１００質量部に対し０．０５〜３質量部加えることが好ましい。
【００５３】
分散剤としては、非イオン性界面活性剤、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤等を挙げることができる。
非イオン性界面活性剤としては、例えば、芳香族エーテル型、カルボン酸エステル型、アクリル酸エステル型、リン酸エステル型、スルホン酸エステル型、脂肪酸エステル型、ウレタン型、フッ素型、アミノアマイド型、アクリルアマイド型の各種ポリマーからなるものが挙げられる。
【００５４】
陽イオン界面活性剤としては、アンモニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基を含有する各種ポリマーからなるものが挙げられる。
陰イオン界面活性剤としては、カルボン酸型、リン酸型、スルホン酸型、ヒドロキシ脂肪酸型、脂肪酸アマイド型の各種ポリマーからなるものが挙げられる。
【００５５】
これらの界面活性剤は単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。
【００５６】
分散剤は、黒鉛粉末１００質量部に対して０．１〜５質量部加えることが好ましい。
【００５７】
また、上記結合剤樹脂液中に含まれる混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤の合計量は、後述する黒鉛粉末１００質量部に対して、１０〜３５質量部であることが好ましい。
【００５８】
（セパレータ材調製用スラリーの調製およびグリーンシートの作製）
次に、上記結合剤樹脂液に黒鉛粉末を添加し、万能混合機等の攪拌／分散機を用いてこれを分散して、セパレータ材調製用スラリーを作製する。
【００５９】
このとき、黒鉛粉末は、結合剤樹脂液中に含まれる混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤の合計量に対して、上記含有割合を満たすように加えることが好ましい。
【００６０】
セパレータ材調製用スラリーは、スラリーの粘度が１００〜２０００ｍＰａ・ｓとなるように作製することが好ましい。また、セパレータ材調製用スラリーは、適宜遠心脱気や真空脱気することにより、攪拌混合時に巻き込んだ空気を脱気することが好ましい。
【００６１】
このように調製したセパレータ材調製用スラリーを、ドクターブレード法によりポリエステルなどのフィルム上に塗布する。この際、ドクターブレードとフィルム間のギャップを適宜調整した後、ドクターブレードのスラリーホッパーにスラリーを流し込み、好ましくは離型剤を塗布したフィルム上に均等な厚みに塗布する。次いで、送風乾燥、自然乾燥して、表面を乾燥させた後、フィルムから離型することによりグリーンシートを得る。乾燥前後において、適当な長さにカットしたり、打ち抜き型等で所定寸法に加工してもよい。
【００６２】
ドクターブレード法は、炭素粉末等の原料粉末、結合剤類、分散剤、可塑剤、有機溶剤、水等からなるスラリーをドクターブレード装置を用いてキャリヤフィルム上に一定の厚みになるように連続塗工した後、乾燥して有機溶剤又は水を揮発・蒸発させることにより、グリーンシートを得る方法であり、シート成形、乾燥、巻き取り、打ち抜き加工等を連続的に行ってセラミックグリーンシートを生産し得る方法であることから、生産効率を向上ならしめることが可能となる。
【００６３】
（熱圧成形処理）
このようにして得られた複数のグリーンシートは、セパレータのガス流路となる溝形状に対応した形状を有する凹凸部が設けられた成形型内に、離型剤を塗布した状態で積層される。このとき、積層数は、得ようとするセパレータ材の厚さに応じて適宜変更すればよい。
【００６４】
次いで、１５０〜２５０℃程度の温度下、１０〜１００ＭＰａ程度の圧力を加えて熱圧成形することにより、樹脂を硬化させ、炭素粉末を硬化樹脂で結着し一体化した、炭素−樹脂硬化成形体からなるセパレータ材を製造することができる。このようにして製造されたセパレータ材は必要に応じて更に機械加工を施してもよく、また、必要に応じて、適宜１５０〜２５０℃程度の温度でアフターキュアを行ってもよい。
【００６５】
＜本発明のセパレータ材の製法II＞
次に、本発明のセパレータ材の製法IIについて説明する。
【００６６】
本発明のセパレータ材の製法IIは、数平均分子量が１５００〜３５００であって、数平均分子量／エポキシ当量が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤および硬化促進剤を有機溶剤に溶解した樹脂液と炭素粉末とを混練した後、有機溶剤を除去し、粉砕して得られた成形粉を、予備成形型に充填し、加圧してプリフォームを作製し、次いで得られたプリフォームを成形型に装入して熱圧成形することを特徴とするものである。
【００６７】
（結合剤樹脂液の作製）
本発明のセパレータ材の製法IIにおいて、樹脂液（結合剤樹脂液）は、分散剤を加えない点を除けば、本発明のセパレータ材の製法Ｉと同様にして作製することができる。
【００６８】
（セパレータ材調製用粉末の調製およびプリフォーム作製）
上記結合剤樹脂液と炭素粉末とを所望の質量比で混合し、ニーダー、加圧型ニーダー、２軸スクリュー式混練機、万能混合機などの適宜な混練機を用い、十分に混練して均一な混練物を作製する。
【００６９】
用いる炭素粉末種や、結合剤樹脂液と炭素粉末との混合割合については、本発明のセパレータ材の製法Ｉと同様であるが、用いる黒鉛粉末は平均粒子径５０μｍ以下、最大粒子径１００μｍ以下に粒度調整したものを用いることが好ましい。
得られた混練物を真空乾燥あるいは送風乾燥して有機溶剤を揮散除去した後、粉砕して、セパレータ材調製用成形粉を得る。粉砕機は、自由粉砕機、カッター状の粉砕機などを用いることができる。
【００７０】
セパレータ材調製用成形粉は、予備成形型に均一に充填するために粒径０．１〜１ｍｍ程度に粉砕することが好ましく、このように粉砕することにより、樹脂被膜を取り除き、黒鉛粉末を露出させて成形品の導電性の低下を抑制することもできる。
【００７１】
上記セパレータ材調製用成形粉を予備成形型のキャビティに均一に充填して、結合剤を構成する樹脂の融点以上の温度、例えば樹脂融点＋１０℃程度に加熱した上型を載せて１〜１０ＭＰａの圧力で予備成形して板状のプリフォームを作製する。
【００７２】
（熱圧成形処理）
このようにして得られた板状プリフォームを、セパレータのガス流路となる溝形状に対応した形状を有する凹凸部が設けられた成形型内に、好ましくは離型剤を塗布した状態で挿入する。
【００７３】
次いで、１５０〜２５０℃程度の温度下、１０〜１００ＭＰａ程度の圧力を加えて熱圧成形することにより、樹脂を硬化させ、炭素粉末を硬化樹脂で結着し一体化した、炭素−樹脂硬化成形体からなるセパレータ材を製造することができる。このようにして製造されたセパレータ材は必要に応じて更に機械加工を施してもよく、また、必要に応じて、適宜１５０〜２５０℃程度の温度でアフターキュアを行ってもよい。
【００７４】
次に、本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータについて説明する。
【００７５】
本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータは、本発明のセパレータ材または本発明の方法により作製されたセパレータ材により製造されてなることを特徴とするものである。
【００７６】
本発明のセパレータは、本発明のセパレータ材または本発明の方法により作製されてなるセパレータ材に、必要に応じて機械加工を施したり、適宜１５０〜２５０℃程度の温度でアフターキュアを施すことにより作製することができる。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００７８】
（ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製）
攪拌機、滴下ロート及び温度計を備えた１Ｌ容ガラス製フラスコに、予め４５℃に加熱した、ポリオキシテトラメチレングリコール、三弗化ホウ素エチルエーテル及び四塩化錫を仕込み、８０℃まで加熱した。ポリオキシテトラメチレングリコール（分子量６５０）の水酸基１個当たり１当量に相当する量のエピクロロヒドリンを、液温が８５℃以上にならいように、時間をかけて滴下し、液温８０℃〜８５℃を維持しながら１時間熟成した後、４５℃まで冷却した。
【００７９】
次いで、２０％水酸化ナトリウム水溶液を水酸化ナトリウム１．２ｍｏＬに相当する量加え、４５℃に加熱して４時間攪拌した後、室温まで冷却して水相を分離除去し、残った油相を水で数回洗浄した後、減圧下で加熱して未反応のエピクロロヒドリンと水を除去し、４１０ｇ／ｅｑのポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂粗生成物を得た。
【００８０】
上記ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂粗生成物とトルエンとを混合して撹拌下４５℃まで昇温した後、上記エポキシ樹脂粗生成物１００質量部に対して触媒である三フッ化ホウ素・エチルエーテル錯体少量づつ合計０．１５質量部加え、その後上記温度でさらに１時間熟成を行った。次いで、水を加えて洗浄し、反応液を分液ロートに移し、水層を分離・除去した。さらに、上記分液ロートに水を添加して、抽出・分離操作を行い、油層側をナス型フラスコに移し、溶媒であるトルエンをロータリーエバポレーターにて留去することにより多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂であるポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１を得た。
得られたポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１は、数平均分子量が、ＧＰＣ測定したときのポリスチレン換算で２５００であり、エポキシ当量が７００ｇ／ｅｑであり、数平均分子量／エポキシ当量が３．６であった。
【００８１】
（ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２の作製）
ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により４００ｇ／ｅｑのポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂粗生成物を得、この粗生成物１００質量部に対して触媒である三フッ化ホウ素・エチルエーテル錯体を少量づつ合計０．２０質量部加えた以外は、上記ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により、多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂であるポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２を得た。
得られたポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２は、数平均分子量が、ＧＰＣ測定したときのポリスチレン換算で２０００であり、エポキシ当量が１０００ｇ／ｅｑであり、数平均分子量／エポキシ当量が２．０であった。
【００８２】
（ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３の作製）
ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により４００ｇ／ｅｑのポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂粗生成物を得、この粗生成物１００質量部に対して触媒である三フッ化ホウ素・エチルエーテル錯体を少量づつ合計で０．１０質量部加えた以外は、上記ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により、多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂であるポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３を得た。
得られたポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３は、数平均分子量が、ＧＰＣ測定したときのポリスチレン換算で１７００であり、エポキシ当量が６００ｇ／ｅｑであり、数平均分子量／エポキシ当量が２．８であった。
【００８３】
（比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製）
ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により４００ｇ／ｅｑのポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂粗生成物を得、この粗生成物１００質量部に対して触媒である三フッ化ホウ素・エチルエーテル錯体少量ずつ合計で０．０５質量部加えた以外は、上記ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１を得た。
得られた比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１は、数平均分子量が、ＧＰＣ測定したときのポリスチレン換算で１４００であり、エポキシ当量が５００ｇ／ｅｑであり、数平均分子量／エポキシ当量が２．８であった。
【００８４】
（比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２の作製）
攪拌機、滴下ロート及び温度計を備えた１Ｌ容ガラス製フラスコに、予め４５℃に加熱した、ポリオキシテトラメチレングリコール、三弗化ホウ素エチルエーテル及び四塩化錫を仕込み、８０℃まで加熱した。ポリオキシテトラメチレングリコール（分子量１０００）の水酸基１個当たり１当量に相当する量のエピクロロヒドリンを、液温が８５℃以上にならいように、時間をかけて滴下し、液温８０℃〜８５℃を維持しながら１時間熟成した後、４５℃まで冷却した。
次いで、２０％水酸化ナトリウム水溶液を水酸化ナトリウム１．２ｍｏＬに相当する量加え、４５℃に加熱して４時間攪拌した後、室温まで冷却して水相を分離除去し、残った油相を水で数回洗浄した後、減圧下で加熱して未反応のエピクロロヒドリンと水を除去し、１０００ｇ／ｅｑの比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２を得た。
得られた比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２は、数平均分子量が、ＧＰＣ測定したときのポリスチレン換算で１７００であり、エポキシ当量が１０００ｇ／ｅｑであり、数平均分子量／エポキシ当量が１．７であった。
【００８５】
（比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３の作製）
比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２の作製方法と同様の方法により作製した、１０００ｇ／ｅｑのポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂粗生成物とし、このエポキシ樹脂粗生成物１００質量部に対して、触媒である三フッ化ホウ素・エチルエーテル錯体を少量ずつ合計で０．１５質量部加えた以外は、上記ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１の作製方法と同様の方法により、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３を得た。
得られた比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３は、数平均分子量が、ＧＰＣ測定したときのポリスチレン換算で４０００であり、エポキシ当量が１６００ｇ／ｅｑであり、数平均分子量／エポキシ当量が２．５であった。
【００８６】
（実施例１）
（１）多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂である上記ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１と、多官能フェノール型エポキシ樹脂（日本化薬社製ＮＣ７０００Ｌ、エポキシ当量２３０ｇ／ｅｑ）を、表１に示す質量割合となるようにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に添加し、攪拌して、混合樹脂を得た。この混合樹脂に、混合樹脂中の全エポキシ基に対するフェノール性水酸基の当量比が１になるように、硬化剤であるノボラック型フェノール樹脂を表１に示す質量割合となるように添加、攪拌し、更に硬化促進剤である２−エチル−４−メチルイミダゾールを、上記混合樹脂と硬化剤の全量を１００質量部としたときに、１質量部に相当する量を添加、攪拌して樹脂液（結合剤樹脂含有液）を得た。
（２）上記結合剤樹脂含有液を清浄な銅箔上に塗布し、１２時間溶媒キャストを行った後、８０℃で１時間乾燥し、更に、１５０℃で２時間、１９０℃で２時間熱処理することにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物を得、この硬化物を結合剤としてガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、動的粘弾性測定装置（株式会社ユービーエム製Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００）を用い、昇温速度１℃／分で測定したときの、損失正接（ｔａｎδ）変化がピークを示す温度とした。結果を表１に示す。
（３）（１）で得た結合剤２５質量部、溶媒であるメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１３０質量部を含む結合剤樹脂含有液にさらに分散剤である陰イオン性界面活性剤（ポリカルボン酸型ポリマー、花王社製ホモゲノールＬ-１８）１質量部を添加し、攪拌することより、樹脂液（結合剤樹脂液）を得た。
（４）（３）で得た結合剤樹脂液に対し、人造黒鉛粉末（平均粒子径５０μｍの粒子を５０質量％、平均粒子径１０μｍの粒子を１０質量％、平均粒子径３μの粒子を４０質量％の割合になるように粒度調製したもの）１００質量部を加えて十分に攪拌混合した後、攪拌混合により巻き込んだ空気を遠心法により十分に脱気して、粘度２００ｍＰａ・ｓのセパレータ材調製用スラリーを作製した。
このようにして作製したセパレータ材調製用スラリーを、ドクターブレード法により離型剤を塗布したポリエステルフィルム上に塗布した。この際、ドクターブレードとフィルム間のギャップを調整した後、ドクターブレードのスラリーホッパーにスラリーを流し込んだ。
次いで、扇風機で送風乾燥することにより溶媒であるＭＥＫを揮発させ、所定寸法にカットした後、フィルムから離型することにより厚さ０．３ｍｍ程度のグリーンシートを得た。
（５）このグリーンシートを打ち抜き加工した後、成形面である２００ｍｍ×２００ｍｍの範囲内に幅１ｍｍ、深さ０．６ｍｍの複数の溝が彫設された、外形２７０ｍｍ×２７０ｍｍの成形金型内に、部位に応じて所定枚数のグリーンシートを積層し、１８０℃の温度雰囲気下、４０ＭＰａの圧力を加えて熱圧成形することにより、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、最大肉厚部０．８ｍｍ、最小肉厚部０．２０ｍｍのセパレータ材を得た。
得られたセパレータ材から縦５０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのテストピースを作製し、以下の方法により材質特性を測定した。結果を表２に示す。
【００８７】
（曲げ強度（ＭＰａ））
島津製作所社製ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ-１０ＴＡを用い、ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して室温および８０℃雰囲気下における曲げ強度（ＭＰａ）を測定した。
【００８８】
（破断歪み（％））
島津製作所社製ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ-１０ＴＡを用い、ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して室温および８０℃雰囲気下における破断歪み（％）を測定した。
【００８９】
（固有抵抗率（ｍΩ・ｃｍ））
島津製作所社製ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ-１０ＴＡを用い、ＪＩＳ  Ｃ２５２５に準拠して測定した。
【００９０】
（接触抵抗（ｍΩ・ｃｍ２））
テストピース同士を１ＭＰａの圧力で接触させながら、通電量１Ａで測定した。
（ガス透過係数（ｍｏｌ・ｍ・ｍ−２・ｓｅｃ−１・ＭＰａ―１））
窒素ガスにより、０．２ＭＰａの差圧を加えたときの単位時間、単位断面積当たりのガス透過量を測定した。
【００９１】
（実施例２〜実施例３）
多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂として、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１に代えて、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２を用いるか（実施例２）、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３を用いる（実施例３）とともに、結合剤を構成する各ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤の添加量を表１に示す質量割合になるように加えた以外は、実施例１と同様にしてセパレータ材を作製し、実施例１と同様にして諸物性を測定した。結果を表１および表２に示す。
【００９２】
（比較例１〜比較例３）
ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１に代えて、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１を用いるか（比較例１）、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２を用いるか（比較例２）、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３を用いる（比較例３）とともに、結合剤を構成する各ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤の添加量を表１に示す質量割合になるように加えた以外は、実施例１と同様にしてセパレータ材を作製し、実施例１と同様にして諸物性を測定した。結果を表１および表２に示す。
【００９３】
（実施例４）
実施例１（３）と同様にして得た結合剤樹脂液と、平均粒子径５０μｍの人造黒鉛粉末を、結合剤樹脂と人造黒鉛粉末の質量比が２０：８０になるように混合し、ニーダーで十分に混練して混練物を得た。得られた混練物を通気乾燥および真空乾燥して有機溶剤を揮発除去した後、粉砕処理し、粒度調整することにより、粒径０．１〜０．５ｍｍのセパレータ材調製用成形粉を得た。
【００９４】
得られた成形粉を予備成形型のキャビティに均一に充填して、７０℃の温度雰囲気下、１０秒間３ＭＰａの圧力を加えて予備成形することにより、板状のプリフォームを作製した。
【００９５】
得られた板状のプリフォームを実施例１（５）に記載された成形金型と同一の成形金型を用いて、実施例１（５）と同様にして熱圧成形することにより、セパレータ材を作製した。
【００９６】
得られたセパレータ材を用いてテストピースを作製し、実施例１と同様にして諸物性を測定した。結果を表３に示す。
【００９７】
（実施例５〜実施例６）
多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂として、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１に代えて、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２を用いるか（実施例５）、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３を用いる（実施例６）とともに、結合剤を構成する各ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤の添加量を表１に示す質量割合になるようにした以外は、実施例４と同様にしてセパレータ材を作製し、実施例４と同様にして諸物性を測定した。結果を表３に示す。
【００９８】
（比較例４〜比較例６）
ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１に代えて、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂１を用いるか（比較例４）、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂２を用いるか（比較例５）、比較ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂３を用いる（比較例６）とともに、結合剤を構成する各ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤の添加量を表１に示す質量割合になるようにした以外は、実施例４と同様にしてセパレータ材を作製し、実施例４と同様にして諸物性を測定した。結果を表３に示す。
【００９９】
【表１】
2010129203.tif 000004
【０１００】
【表２】
2010129203.tif 000005
【０１０１】
【表３】
2010129203.tif 000006
【０１０２】
表２、表３より、実施例１〜実施例６においては、セパレータ材を構成する炭素粉末の結合剤が、数平均分子量１５００〜３５００、数平均分子量／エポキシ樹脂が２以上である多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂を含む混合樹脂を含有し、ガラス転移温度が１００℃以上であるものであることにより、室温および高温での破断歪みが大きく、曲げ強度が高く、導電性やガス不透過性の高い、炭素−樹脂硬化成形体からなる固体高分子型燃料電池用セパレータ材が得られることが分かる。
【０１０３】
これに対して、比較例１および比較例４で得られたセパレータ材においては、混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の数平均分子量が１５００未満（１４００）であるため、室温時の破断歪みが０．７％、８０℃下の破断歪みが０．８％と小さかった。このため、比較例１および比較例４で得られたセパレータ材を用いた場合には、靭性不足により割れを生じ得ることが分かる。
【０１０４】
また、比較例２および比較例５で得られたセパレータ材においては、結合剤のガラス転移温度が１００℃未満（９１℃）であり、混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の数平均分子量／エポキシ当量が２未満（１．４）であるため、特に８０℃下の曲げ強度が２３〜３０ＭＰａと小さかった。このため、比較例２および比較例５で得られたセパレータ材を用いた場合には、燃料電池の作動時に所望の強度が得られないことが分かる。
【０１０５】
さらに、比較例３および比較例６で得られたセパレータ材においては、結合剤のガラス転移温度が１００℃未満（７０℃）であり、混合樹脂を構成する多官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の数平均分子量が３５００超（４０００）であることから、特に８０℃時の曲げ強度が１７〜２１ＭＰａと小さかった。このため、比較例３および比較例６で得られたセパレータ材を用いた場合には、燃料電池の作動時に所望の強度が得られないことが分かる。
【０１０６】
実施例１〜実施例６で得られたセパレータ材をそのまま用いることにより、優れた性能を有する固体高分子型燃料電池用セパレータを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によれば、電池スタックの組み立て時の破損や電池作動中の亀裂発生などを抑制し得る高い強度を有するとともに、導電性やガス不透過性が高い固体高分子型燃料電池用セパレータ材を提供することができるとともに、該セパレータ材の製造方法および固体高分子型燃料電池用セパレータを提供することができる。