KR100615105B1 - 도전성 경화성 수지 조성물 및 연료 전지용 세퍼레이터 - Google Patents

도전성 경화성 수지 조성물 및 연료 전지용 세퍼레이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (A) 무니 점도 (ML1+4(100℃))가 25 이상인 엘라스토머를 2-80 wt%의 비율로 함유하는 경화성 수지 조성물 및 (B) 탄소 재료를 포함하며, (A) 성분 대 (B) 성분의 중량비가 70-5:30-95의 비율인 도전성 경화성 수지 조성물을 제공한다. (A)성분의 경화성 수지 조성물은 바람직하게, (A1) 엘라스토머 80-2 wt% , (A2) 라디칼 방응성 수지 20-98 wt% 및 (A3) (A1 + A2)의 100 중량부에 대해 0.2-10 중량부의 유기 퍼옥사이드를 포함한다. 또한, 도전성 경화성 수지 조성물의 성형 및 경화에 의한 도전성 경화성 수지의 제조 방법 및 이로써 얻은 연료 전지, 전지용 부품, 전극 또는 방열판을 제공한다.

Description

도전성 경화성 수지 조성물 및 연료 전지용 세퍼레이터{CONDUCTIVE CURABLE RESIN COMPOSITION AND SEPARATOR FOR FUEL CELL}
관련 참조출원
본 출원은 35 U.S.C.§111(b)의 규정하에, 2001년 9월 5일에 출원된 미국 가출원 번호 제 60/316,983 호의 35 U.S.C.§119(e)(1)에 따라 출원일에 대하여 우선권 주장을 수반하여 U.S.C.§112(a) 규정에 의거 출원된 것이다.
본 발명은 도전성 및 방열성이 우수한 도전성 경화성 수지 조성물에 관한 것으로, 특히 연료 전지용 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 고전도성이 필요한 용도로 금속 및 탄소 재료가 사용되어 왔다. 특히, 탄소 재료는 금속의 성질을 갖는 부식이 없는 재료이며, 내열성, 윤활성, 열전도성 및 내구성이 우수한 재료로, 전자, 전기 화학, 에너지, 수송 기기 등과 같은 분야에 중요한 역할을 해왔다. 또한, 탄소 재료와 고분자 재료의 조합으로 만든 복합 재료에 있어서도, 놀라운 수준으로의 발전을 이루어 고성능화, 고기능화를 달성하였다. 특히 고분자 재료와의 복합화에 의해 성형 가공성의 자유도가 향상된 것은, 도전성이 요구되는 각 분야에 탄소 재료가 발전하여 온 하나의 이유였다.
최근에, 환경 문제와 에너지와 관련된 문제에 비추어, 연료 전지가, 수소와 산소를 사용하여, 물의 전기 분해의 역반응에 의해 전기를 발생시키고, 물 이외의 배출물을 생성하지 않는 클린 발전 장치가 주목받고 있으며, 이들 용으로도 탄소 재료와 고분자 재료는 중요한 역할을 할 수 있다. 고체 고분자형 연료 전지는 저온에서 작동될 경우, 자동차와 민생용으로 가장 유망하다. 이러한 연료 전지는 고분자 고체 전해질, 기체 확산 전극, 촉매 및 세퍼레이터로 구성된 단일 전지(simple cell)를 적층함으로써 고-출력 발전을 달성할 수 있다.
단일 전지를 칸막이 하는데에 사용된 세퍼레이터는 일반적으로 연료 가스 및 산화제 가스의 공급을 위해 홈이 있고, 그 가스를 완전히 분리하기 위해 우수한 기체 불침투성이 요구될 뿐만 아니라, 또한, 내부저항을 감소시키기 위해 고전도성이 요구된다. 그밖에 열전도성, 내구성 및 강도등이 우수한 것이 요구 되어진다.
이러한 요구를 달성하기 위해, 종래에, 이러한 세퍼레이터가 금속과 탄소 재료 모두에 대해 검토되어 왔다. 금속과 관련된 내식성 문제에서, 표면에 귀금속 또는 탄소를 코팅하는 것을 시도하였지만, 충분한 내구성을 얻는 것은 불가능하였고, 코팅 비용도 또한 문제가 되었다.
반면, 탄소 재료도 또한 다양하게 연구되어, 예컨대, 팽창 흑연 시트를 가압 성형하여 얻은 성형품, 탄소 소결체에 수지를 함침하고 경화시켜 얻은 성형품, 열경화성 수지를 소성하여 얻은 유리질 탄소, 탄소 분말과 수지를 혼합후 성형하여 얻은 성형품을 예로 들 수 있다.
예컨대, 일본 공개 특허 공보 평 8-222241 호 공보에는, 신뢰성과 치수 정밀 도를 확보하기 위하여 탄소질 분말에 결합재를 첨가시켜, 가열 혼합후 CIP에 성형한 후, 이를 소성하고 흑연화하여 얻은 등방성 흑연 재료에 열경화성 수지를 함침하여, 경화 처리하고, 절삭 가공에 의해 홈을 새기는 번잡한 공정이 개시된다. 또한, 일본 공개 특허 공보 쇼 60-161144 호 공보에는 탄소 분말 또는 탄소 섬유를 포함하는 종이에 열경화성 수지를 함침시킨 후, 종이를 적층, 압착하고, 소성하는 것이 개시되어 있다. 일본 공개 특허 공보 제 2001-68128 호 공보에는 페놀 수지를 세퍼레이터-형상의 금형에 사출성형하고, 이를 소성하는 것이 개시되어 있다. 이러한 소성 처리된 재료는 높은 도전성을 나타내지만, 소성에 필요한 시간이 길어 생산성이 낮아진다. 절삭 가공이 필요할 경우, 양산성은 더 낮아지고, 비용이 높아져서, 장래 보급할 재료로써 어려운 면이 많다.
반면, 양산성이 높고, 비용을 낮추는 수단으로서 몰딩 성형법이 고려되고 있으며, 이에 적용 가능한 재료는 탄소계 충전재 및 수지의 합성물이 일반적이다.예컨대, 일본 공개 특허 공보 쇼 58-53167 호 공보, 일본 공개 특허 공보 쇼 60-37670 호 공보, 일본 공개 특허 공보 쇼 60-246568 호 공보, 일본 특허 공고 공보 쇼 64-340 호 공보 및 일본 특허 공고 공보 평 6-22136 호 공보 각각은 페놀 수지등의 열경화성 수지, 흑연 또는 탄소로 이루어진 세퍼레이터를 개시하며, 일본 특허 공고 공보 쇼 57-42157 호 공보는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지 및 흑연과 같은 도전성 물질로 이루어진 쌍극 격리판이 개시되어 있고, 일본 공개 특허 공보 평 1-311570 호 공보는 페놀 수지 또는 퓨란 수지와 같은 열경화성 수지에 팽창 흑연 및 카본 블랙의 배합하여 구성되는 세퍼레이터가 개시되어 있다.
탄소계 충전재와 수지의 혼합물을 사용한 세퍼레이터는 높은 도전성을 발현시키기 위해, 탄소계 충전재의 훨씬 더 많은 충전량을 필요로하지만, 몰드 성형성을 유지하기 위하여 다량의 수지가 첨가되어야 하기 때문에, 충분히 높은 도전성을 얻기가 어렵다. 또한, 연료 전지용 세퍼레이터에서 특히 중요한 특성인 두께 정밀도를 향상시키는 목적으로, 조성물을 롤링등에 의해 정밀도가 우수한 시트로 성형시키고, 연료 전지용 세퍼레이터 형상으로 경화시키는 것을 시도하였지만, 탄소계 충전재의 함유량이 높을 경우, 균일한 시트가 되지 않아, 매트릭스가 되는 수지의 함유량을 증가시켰다. 그 결과, 충분한 도전성 및 열전도성이 발현되지 않았다.
높은 도전성을 얻기 위해. 성형체를 1000-3000℃의 고온에서 장시간 가열을 행하는 소성 공정을 포함시킬 경우, 제조에 필요한 시간이 늘어나고, 제조 공정이 복잡해짐으로써, 비용이 더 증가되는 문제가 있었다.
이러한 상황에 비추어 달성되었던 본 발명의 목적은 도전성 충전재의 고충전성이 우수하고, 성형 가공성이 우수한 도전성 경화성 수지 조성물을 제공하기 위함이다. 이는 상기 조성물을 미경화 상태로 시트상에 성형하고, 연료 전지용 세퍼레이트 형상으로 경화시켜 얻은, 도전성 및 방열성이 우수한 연료 전지용 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 이러한 상황을 고려하여, 탄소계 충전재와 경화성 수지 조성물을 주원료로 하며, 그 경화체가 우수한 도전성을 갖고, 방열성이 우수한 도전성 경 화성 수지 조성물의 개발을 위해 예의 검토하였고, 경화성 수지 조성물중에 고분자량의 엘라스토머를 첨가시켜, 탄소계 충전재를 많은 함량으로 충전하여, 성형가공성이 우수하고, 미경화 상태로 균일한 시트를 성형시킬 수 있는 도전성 경화성 수지 조성물 및 그 조성물로부터 제조된 미경화 시트를 개발하는데 성공하였다. 또한, 붕소를 함유한 특정 탄소 재료와 상기 경화성 수지 조성물의 조합에 의하여 얇고 두께 정밀도가 우수한 고도전성의 연료 전지용 세퍼레이트, 전지용 부품, 전극 또는 방열판 및 그 제조 방법을 발명하여 완성하였다.
다시 말하면, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하기 [1] 내지 [20]에 따른 도전성 경화성 수지 조성물, 이들로 제조된 미경화 시트, 연료 전지 세퍼레이트, 전지용 부품, 전극 또는 이를 사용한 방열판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[1] 무니 점도 (ML1+4(100℃))가 25 이상인 엘라스토머를 2-80 wt%의 비율로 함유하는 경화성 수지 조성물 및 (B) 탄소 재료를, (A) 성분 대 (B) 성분의 중량비가 70-5:30-95의 비율이 되도록 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[2] 상기 [1]에 있어서, (A)성분의 경화성 수지 조성물이 (A1) 무니 점도 (ML1+4(100℃))가 25 이상인 엘라스토머 80-2 wt% , (A2) 라디칼 반응성 수지 20-98 wt% 및 (A3) 유기 퍼옥사이드를 포함하며, (A) 성분 및 (B) 성분의 총량이 100wt% 이고, (A3) 성분이 (A1 + A2)의 100 중량부에 대해 0.2-10 중량부인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[3] 상기 [2]에 있어서, (A1) 성분의 엘라스토머가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 불소-함유 고무, 이소프렌 고무, 실리콘-고무, 아크릴 고무, 부타디엔 고무로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[4] 상기 [3]에 있어서, (A1) 성분의 엘라스토머가 아크릴로니트릴-부다티엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무 및 부타디엔 고무로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[5] 상기 [1] 내지 [4]중 어느 하나에 있어서, (B)성분의 탄소 재료가 흑연 분말, 인조 흑연 분말, 천연 흑연 분말, 팽창 흑연 분말, 탄소 섬유, 섬유 직경이 0.05-10㎛이고, 섬유 길이가 1-500㎛의 기상법 탄소 섬유, 섬유 직경이 0.5-100nm이고, 섬유 길이가 0.01-10㎛의 카본 나노튜브, 및 카본 블랙으로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[6] 상기 [5]에 있어서, 흑연 분말이, 평균 입경이 0.1 -150㎛이고, 격자 간격(Co 값)이 6.745Å 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, (B) 성분의 탄소 재료의 벌 크 밀도가 1.5g/㎤가 되도록 가압할 경우, 가압 방향에 대해 직각방향의 (B) 성분의 탄소 재료의 분말 전기비 저항이 0.07 Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[8] 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, (B)성분의 탄소 재료가 붕소 0.05-10 wt%를 함유하는 것을 특징으로 하는 도전 경화성 수지 조성물.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 있어서, 시트 성형용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
[10] 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 따른 도전 경화성 수지 조성물을 압출기, 롤러 및 캘린더와 같은 성형기의 한 종류를 사용하여, 미경화 상태로 성형시키는 것을 특징으로 하는 미경화 시트의 제조 방법.
[11] 상기 [10]의 방법에 의해 제조되는 미경화 시트.
[12] 상기 [10]에 있어서, 두께가 0.5-3mm이고 폭이 20-3000mm인 것을 특징으로 하는 미경화 시트.
[13] 상기 [11] 또는 [12]에 따른 미경화 시트를 자르거나 펀칭하고, 그 시트를 금형으로 공급하고, 압축 성형기로 열경화시키는 것을 특징으로 하는 홈이 있는 경화 시트의 제조 방법.
[14] 단면 또는 양면에 홈이 있는 금형을 사용한 상기 [13]에 기술된 바와 같은 방법으로 제조된 연료 전지 세퍼레이터.
[15] 상기 [11] 또는 [12]에 따른 미경화 시트를 경화하여 얻은 연료 전지 세퍼레이터.
[16] 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 따른 도전성 경화성 수지 조성물 또는 상기 [11] 내지 [12]에 따른 미경화 시트를 양면에 홈이 있는 금형내에 공급하고, 압축 성형기로 이를 경화하여 얻은 경화체를 포함하는 연료 전지 세퍼레이터로서, 체적 고유 저항이 2 ×10-2 Ωcm이하, 접촉 저항이 2 ×10-2 Ωcm2 이하, 열전도율은 1.0W/m·K 이상이고, 통기율이 1 ×10-6 ㎠/sec 이하이고, 붕소를 0.1ppm 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.
[17] (A) 경화성 수지 조성물 (A)의 중량에 대해, 엘라스토머를 2-80 wt%의 비율로 포함하는 경화성 수지 조성물 및 (B) 탄소 재료를, (A) 성분 대 (B) 성분의 중량비가 70-5:30-95의 비율이 되도록 포함하는 홈이 있는 도전성 경화성 수지 시트인 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
[18] 상기 [17]에 있어서, (A) 성분의 엘라스토머가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 불소-함유 고무, 이소프렌 고무, 실리콘-고무, 아크릴 고무, 부타디엔 고무로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로하는 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
[19] 상기 [17] 또는 [18] 에 있어서, (A)성분이 엘라스토머 80-2 wt% 및 라디칼 반응성 수지 20-98 wt%을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
[20] 상기 [17] 내지 [19] 중 어느 하나에 있어서, 체적 고유 저항이 2 ×10-2 Ωcm이하, 접촉 저항이 2 ×10-2 Ωcm2 이하, 열전도율은 1.0W/m·K 이상이고, 통기율이 1 ×10-6 ㎠/sec 이하이고, 붕소를 0.1ppm 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.
본 발명의 최량의 실시 형태
본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 (A) 성분의 경화성 수지 조성물중 엘라스토머 (A1)은 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 불소-함유 고무, 이소프렌 고무, 실리콘-고무, 아크릴 고무, 부타디엔 고무, 하이 스티렌 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무, 폴리에테르계 특수 고무, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 고무, 에피클로로히드린 고무, 노르보르난 고무 및 부틸 고무중에 선택된 한가지 또는 두가지 종류 이상의 배합물이다.
이들 중, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 불소-함유 고무, 하이 스티렌 고무, 폴리에테르계 특수 고무 및 에피클로로히드린 고무가 내구성, 내수성 및 작업성의 관점에서 바람직하며, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무 및 부타디엔 고무가 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 (A) 성분의 경화성 수지 조성물 중에 함유한 엘라스토머(A1)는 무니(Mooney) 점도 (ML1+4 (100℃))가 25 이상, 바람직하게는 40 이상이고, 더 바람직하게는 50 이상이다. 무니 점도 (ML1+4 (100℃))가 25 이하이면, 탄소 재료 충전재의 충전성(loadability)이 악화되어, 탄소 재료 충전재를 많은 함유량으로 충전시킬 경우, 균일한 미경화 시트를 연속적으로 성형하는 것이 어렵다. 무니 점도는 JIS K6300에 준거하여, 무니 점도 측정기 AM-1 (Tokyo Seiki Seisakusho, Ltd. 제조)를 사용하여 측정 할 수 있다. ML1+4 (100℃)에서 M은 무니 점도이고, L은 L 회전형을 지칭하며, 1+4는 예열 1분과 회전자 작동 4분을 지칭하고, (100℃)는 테스트 온도 100℃를 지칭한다.
본 발명에 따른 (A) 성분의 경화성 수지 조성물 중에 함유되는 라디칼 반응성 수지 (A2)는 분자의 말단에 비닐기 또는 알릴기를 함유하거나, 주쇄에 탄소-탄소 불포화 이중 결합 또는 일급 탄소 알킬쇄를 함유하는 수지, 또는 상기 수지를 함유하는 수지 조성물이다. 예컨대, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 알릴 에스테르 수지, 우레탄 아크릴레이트 수지, 알키드 수지, 디알릴 프탈레이트 수지 및 1,2-폴리부타디엔 수지중에서 선택된 한가지 종류 이상의 조성물을 들 수 있다.
내열성, 내산성등을 요구하는 분야에서는, 호모사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리와 같은 고리 구조를 분자 골격으로 갖는 수지가 바람직하다. 에컨대, 비스 페놀-함유 불포화 폴리에스테르 또는 비닐 에스테르 수지, 노볼락형 비닐 에스테르 수지, 알릴 에스테르 수지 및 디알릴 프탈레이트 수지와 같은 수지류를 함유하는 것은 내열성, 내약품성, 내열수성을 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.
1,2-폴리부타디엔 수지는 내열성, 내약품성 및 내열수성면에서 바람직하며, 이는 주쇄에 이중결합을 함유하지 않기 때문이다.
본 발명에 따르면, (A)성분의 경화성 수지 조성물로써 사용되는 성분은 또한, 상기 성분 (A1) 및 (A2) 이외에, 비닐 또는 알릴기와 같은 불포화 이중 결합을 함유하는 라디칼 반응성 모노머를 반응 속도 조절, 점도 조정, 가교 밀도 향상, 기능 부가 등을 목적으로 첨가 할 수 있다. 예컨대, 이들은 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 포화 지방산이나 방향족 카르복실산의 비닐 에스테르와 그 유도체 및 가교성 다관능 모노머를 들 수 있다.
불포화 지방산 에스테르는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트 및 메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트와 같은 알킬(메타)아크릴레이트;페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 1-나프틸(메타)아크릴레이트, 플루오로페닐(메타)아크릴레이트, 클로로페닐(메타)아크릴레이트, 시아노페닐(메타)아크릴레이트, 메톡시페닐(메타)아크릴레이트 및 바이페닐(메타)아크릴레이트와 같은 아크릴산 방향족 에스테르;플루오로메틸(메타)아크릴레이트 및 클로로메틸(메타)아크릴레이트와 같은 할로알킬(메타)아크릴레이트; 글리시딜(메 타)아크릴레이트, 알킬아미노(메타)아크릴레이트 및 α-시아노 아크릴산 에스테르등을 포함한다.
방향족 비닐 화합물로써 스티렌, α-메틸스티렌, 클로로스티렌, 스티렌술폰산, 4-히드록시스티렌 및 비닐톨루엔을 들 수 있다.
포화 지방산 또는 방향족 카르복실산 비닐 에스테르 및 이들의 유도체로는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 벤조에이트를 들 수 있다.
가교성 다관능 모노머로써 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,5-펜타디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥사디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아클리레이트, 올리고 에스테르 디(메타)아크릴레이트, 폴리부타디엔 디(메타)아크릴레이트, 2,2-비스(4-(메타)아크릴로일옥시페닐)프로판 및 2,2-비스(4-w-(메타)아크릴로일옥시피리에톡시)페닐)프로판과 같은 디(메타)아크릴레이트류; 디알릴 프탈레이트, 디알릴 이소프탈레이트, 디메트알릴 이소프탈레이트, 디알릴 테레프탈레이트, 디알릴 2,6-나프탈렌디카르복실레이트, 디알릴 1,5-나프탈렌디카르복실레이트, 디알릴 1,4-크실렌디카르복실레이트 및 디알릴 4,4'-디페닐디카르복실레이트와 같은 방향족 디알릴 카르복실레이트; 디알릴 시클로헥산디카르복실레이트 및 디비닐벤젠과 같은 이관능 가교성 모노머; 트리메틸올에탄 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아 크릴레이트, 트리(메타)알릴 이소시아누레이트, 트리(메타)알릴 시아누레이트, 트리알릴 트리멜리테이트 및 디알릴 클로렌데이트와 같은 삼관능의 가교성 모노머; 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트와 같은 사관능의 가교성 모노머를 들 수 있다.
이중에도 내열성 및 내열수성 등을 향상시키기 위해 가교성 다관능 모노머의 첨가가 바람직하다.
본 발명에 따른 (A) 성분의 경화성 수지 조성물에 사용된 유기 퍼옥사이드 (A3)는 디알킬 퍼옥사이드, 아실 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 케톤 퍼옥사이드, 퍼옥시 에스테르등의 공지의 성분이 사용될 수 있다. 구체예로는, 벤조일 퍼옥사이드, 1-시클로헥실-1-메틸에틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 2,2-비스(4,4-디부틸퍼옥시시클로헥실)프로판, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸 헥사네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시 벤조에이트, t-부틸큐밀 퍼옥사이드, p-메탄 하이드로퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디부틸퍼옥시헥신-3 등을 들 수 있다.
이들 중, 분해 온도가 90℃ 내지 190℃이고, 활성화 에너지가 30Kcal/mol 이상인 것은 생성 성형 사이클뿐만 아니라, 강도 및 내구성면에서 바람직하다. 바람직한 구체예로는 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)- 3,3,5-트리메틸시클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸큐밀 퍼옥사이드, p-메탄 하이드로퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디부틸퍼옥시헥신-3을 포함한다.
경화성 수지 조성물에서 엘라스토머(A1)과 라디칼 반응성 수지 (A2)의 중량비는 엘라스토머 80-2 wt%, 라디칼 반응성 수지 20-98 wt% 이다 (A1 + A2 = 100 wt%). 엘라스토머 양이 80 wt%를 초과하면, 경화체의 도전성이 저하되는 반면, 2 wt% 미만이면, 시트 성형성이 나빠진다. 더 바람직하게는, 엘라스토머의 비율은 70-5 wt%이고, 라디칼 반응성 수지 비율은 30-95 wt%이다. 더욱 바람직하게는, 엘라스토머 비율은 60-10 wt%이고, 라디칼 반응성 수지 비율은 40-90 wt%이다.
경화성 수지 조성물중에 함유된 유기 퍼옥사이드 (A3)를 (엘라스토머 (A1) + 라디칼 반응성 수지 (A2))의 100 중량부에 대하여, 0.2-10 중량부로 첨가시킨다. 더 바람직하게는 0.5-8 중량부, 더욱 더 바람직 하게는 0.8-6 중량부로 첨가시킨다. 유기 퍼옥사이드 (A3)의 양이 10 중량부를 초과한다면, 유기 퍼옥사이드의 분해로 인해 발생하는 가스가 증가하고, 종종 제품의 기밀성 저하의 원인이 되는 경우가 있다. 또한, 0.2 중량부 미만에서는, 제품의 가교 밀도가 낮아지므로, 강도가 저하되고, 종종 내구성도 저하되는 경우도 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 (B) 성분의 탄소 재료는 흑연 분말, 인조 흑연 분말, 천연 흑연 분말, 팽창 흑연 분말, 탄소 섬유, 섬유 직경이 0.05-10㎛이고, 섬유 길이가 1-500㎛의 기상법 탄소 섬유, 섬유 직경이 0.5-100nm이고, 섬유 길이가 0.01-10㎛의 카본 나노튜브 및 카본 블랙으로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 종류 이상의 조합으로 이루어지는 혼합물이다.
흑연 분말은 평균 입경이 0.1 -150㎛, 더 바람직하게는 5-80 ㎛이고 격자 간격(Co 값)이 6.745Å 이하의 흑연 미분이 바람직하다. 흑연 분말은 붕소를 함유하는 것이 바람직하다.
평균 입경이 5-80 ㎛이고 격자 간격(Co 값)이 6.745Å 이하의 붕소-함유 흑연 미분은 흑연 분말의 도전성 및 수지에 대한 충전성(loadability-to-resin)을 높이기 위해, 붕소 화합물을 흑연화하는 동안 첨가시켜 흑연화함으로써 얻을 수 있다.
붕소를 첨가시키지 않을 경우, 흑연화하는 흑연화도(결정화도)는 낮아지고, 격자 간격(이하 "Co 값"이라 지칭함)이 커져, 충분한 고도전성의 흑연 분말을 얻을 수 없다.
붕소 함유 형태는 흑연중에 붕소 및/또는 붕소 화합물이 혼합되기만 하면, 특별히 한정되지 않지만, 붕소가 흑연 결정의 층간에 존재하거나, 흑연 결정을 형성하는 탄소 원자의 일부가 붕소 원자로 치환되는 것이 보다 바람직하다. 탄소 원자의 일부가 붕소 원자로 치환될 경우, 붕소 원자와 탄소 원자간의 결합은, 공유 결합 또는 이온 결합과 같은 어떤 형태도 가능하다.
흑연 분말을 얻기 위해, 통상적으로 먼저 코크를 제조한다. 코크의 원료는 석유계 피치, 석탄계 피치 등이 사용될 수 있다. 이러한 원료를 탄화시켜 코크를 제조한다.
코크로부터 흑연화 분말로 만드는 것은, 일반적으로 코크를 분쇄 후 흑연화 처리하는 방법, 코크 자체를 흑연화시킨 후 분쇄하는 방법, 또는 코크에 바인더를 첨가하여 성형, 소성하여 소성품 (여기서, 코크와 소성품은 둘다 코크로 지칭됨)을 흑연화 처리 후 분쇄시켜 분말하는 방법등이 있다. 본 발명에 따라, 코크를 분쇄 후 흑연화시키기는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 원료 코크는 결정의 발달 정도가 가능한 낮아야 하기 때문에, 원료 코크를 2000 ℃이하, 바람직하게는 1200 ℃ 이하의 온도로 가열처리 하는 것이 바람직하다.
코크 분말을 흑연화 처리하면 결정화를 촉진시킬뿐 아니라, 동시에 입자의 표면적이 작아지므로, 이러한 면에서 바람직하다는 것을 발견하였다.
예컨대, 코크를 분쇄하여 얻은 평균 입경이 10 ㎛인 코크 분말의 비표면적은 약 14㎡/g 이지만, 이를 2800℃ 이상에서 흑연화할때, 비표면적은 2-3㎡/g으로 감소한다. 그러나 흑연화 시킨 후 분쇄를 수행할 경우, 이 입경에 따라, 이 수치는 5㎡/g 이상이고, 몇몇 경우에, 10 ㎡/g 이상이다. 이와 비교하여. 분쇄후에 흑연화 하는 방법으로는, 흑연화하는 동안 탄소 원자가 재배열하고, 고온에서 표면의 일부가 휘발하므로써, 표면이 청결해지거나 평활화되고, 비표면적이 낮아질 것이다.
코크의 분쇄를 위해, 고속회전 분쇄기(해머 밀, 핀 밀 또는 케이지 밀), 또는 각종 볼밀(텀블링 밀, 진동 밀 또는 행성밀), 교반 밀(비드 밀, 아트라이터(attritor), 유통관형 밀 또는 애뉼러 밀)등을 사용할 수 있다. 또한 미분쇄기의 스크린 밀, 터보 밀, 슈퍼 미크론 밀, 제트 밀으로도 적절한 조건을 선정 하여 사용이 가능하다. 그 분쇄기를 사용하여 코크를 분쇄하고, 분쇄 조건의 선정 및 필요이 따라, 분말을 분급하고, 평균 입경이 바람직하게는 0.1 - 150㎛의 범위가 되도록 한다. 더 바람직하게는, 입경이 0.1㎛ 미만 및/또는 150㎛ 초과의 입경을 실질적으로 제거시키고, 이 입자가 5 wt% 이하, 바람직하게는 1 wt% 이하가 되도록 한다.
바람직하게, 본 발명의 흑연 분말은 붕소를 함유하고, 흑연 분말의 과립형의 평균 입경은, 바람직하게는 0.1 -150㎛, 더 바람직하게는 1-100㎛, 더욱 더 바람직하게는 5-80㎛이다. 입경은 레이저 회절 산란법으로 측적하였다. 구체적으로는, 샘플 50mg을 칭량하여, 50ml 증류수에 첨가시키고, 2% 트리톤(계면활성제) 수용액 0.2ml 용액을 추가로 첨가하여, 그 혼합물을 3분간 초음파 분산시킨 후, Nikkiso Corp.의 마이크로트랙 HRA (Microtrack HRA) 장치로 측정하였다.
코크 분말을 분급하는 방법은 분리가 가능한 어떠한 것도 가능하며, 예컨대, 전분법 또는 강제 와류형 원심 분급기(미크론 세퍼레이트, 터보플렉스, 터보 분급기 또는 슈퍼 세퍼레이터) 또는 관성 분급기 (개량형 가상 임펙터 또는 엘보우 제트)와 같은 기류 분급기가 사용될 수 있다. 습식 침강 분리법 또는 원심 분리법도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 흑연 분말을 얻기 위해, 흑연화 처리 전에 코크와 같은 분말에 붕소원으로써 B 원소, H3BO3, B2O3, B4C, BN등을 첨가시키고, 이를 완전히 혼합하여 흑연화한다. 붕소 화합물과 탄소 재료의 혼합물이 불균일하면, 흑연 분말이 불균일 하게 될 뿐 아니라, 흑연화시에 흑연 분말의 소결 가능성이 높아진다. 균일한 혼합물을 얻기위해, 붕소원은 입자경이 50㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛이하 정도의 입경을 갖는 분말로서 제조한 후, 코크등의 분말과 혼합시키는 것이 바람직하다.
붕소원을 함유하는 코크 분말과 같은 분말을 위해 흑연화 온도는 고온인 것이 바람직하지만, 장치 등의 제한으로 인해, 2500-3200℃의 범위가 바람직하다. 흑연화 방법은, 분말을 흑연 크로크에 넣어 직접 대전시키는, 애치손로 (Atchison 로)를 사용하는 방법, 흑연 발열체로 분말을 가열시키는 방법등을 사용할 수 있다.
본 발명의 흑연 분말은 결정성이 높은 것이 바람직하며, 적층 6각망면층(stacked hexagonal reticular layers)이 포개어진 흑연 구조의 Co 값은 바람직하게는 6.745Å 이하, 더 바람직하게는 6.730Å 이하이고, 보다 더 바람직하게는 6.720Å 이하이다. 흑연 분말의 결정화를 증가시키기 위해 경화체의 전기비 저항을 저하시킨다.
팽창 흑연 분말은 예컨대, 천연 흑연 또는 열분해 흑연과 같은 고도로 결정 구조가 발달된 흑연을, 농축된 황산과 질산과의 혼액, 또는 농축된 황산과 과산화수소수와의 혼액과 같은 강산화성 용액에 침지 처리하여, 흑연 층간 화합물을 생성시켜, 물로 세정하고, 급속 가열하여, 흑연 결정의 C-축 방향을 팽창처리하여 얻은 분말이나, 그 분말을 일단 시트 형으로 압연한 후 분쇄시켜 얻은 분말이다.
탄소 섬유는 중질유, 부생유, 코르 타르등으로부터 만든 피치계 섬유 또는 폴리아크릴로니트릴로부터 만든 PAN계 섬유일 수 있다.
기상법 탄소 섬유는 예컨대, 벤젠, 톨루엔 또는 천연가스와 같은 유기화합물 을 원료로, 페로센과 같은 전이 금속 촉매의 존재하에, 수소가스와 함께 800-1300℃의 온도에서 열분해 반응하여 얻을 수 있다. 그 후, 약 2500-3200℃에서 흑연화 처리 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 붕소, 보론 카바이드, 베릴륨, 알루미늄 또는 실리콘과 같은 흑연화 촉매와 함께 약 2500-3200℃에서 흑연화 처리하는 것이 좋다.
본 발명에 따라, 섬유 직경이 0.05-10㎛이고 섬유 길이가 1-500㎛의 기상법 탄소 섬유를 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 섬유 직경이 0.1-5㎛이고 섬유 길이가 5-50㎛, 더욱 더 바람직하게는 섬유 직경이 0.1-0.5㎛ 이고 섬유 길이가 10-20㎛인 것을 사용하는 것이 좋다.
카본 나노튜브는 최근 기계적 강도 뿐만 아니라, 그 전계 방출 기능 및 수소 흡장 기능으로 산업상 주목되어져 왔고, 또한, 그 자기 기능도 주목되기 시작하였다. 이러한 카본 나노튜브는 흑연 위스커, 필라멘터스 카본, 흑연 섬유, 초미세 카본 튜브, 카본 튜브, 탄소 섬유, 카본 마이크로튜브, 및 카본 나노섬유로서 잘 알려져 있다. 카본 나노튜브는 튜브를 형성하는 단일 흑연막만 포함하는 단층 카본 나노튜브 및, 튜브를 형성하는 여러 흑연막을 포함하는 다층 카본 나노튜브를 포함한다. 본 발명에서는 이들 중 어떤 것도 사용 가능하지만, 바람직한 것은 단층 카본 나노튜브를 사용하는 것보다 고도전성 및 기계적 강도를 갖는 경화체를 얻을 수 있다.
카본 나노튜브는 예컨대, 코로나사 출판 "Carbon Nanotube Basics" 에 기재 (P23~P57, 1998년 발행)의 아크방전법, 레이저 증발법 또는 열분해법에 의해 제조 할 수 있고, 순도를 높이기 위해, 수열법, 원심분리법, 한외 여과법 또는 산화법등에 의해 정제할 수 있다. 더 바람직한 것은 불순물을 제거하기 위해, 불활성 가스 분위기하에 약 2500-3200℃에서 고온 가열하는 것이 좋다. 더욱 바람직한 것은 붕소, 보론 카바이드, 베릴륨, 알루미늄, 실리콘 등과 같은 흑연 촉매와 함께 불활성 가스 분위기하에서 2500-3200℃에서 고온 처리하는 것이 좋다.
본 발명에서는, 섬유 직경이 0.5-100nm 이고 섬유 길이가 0.01-10㎛의 카본 나노튜브를 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 섬유 직경이 1-10nm이고 섬유 길이가 0.05-5㎛, 더욱 더 바람직하게는 섬유 직경이 1-5nm 이고 섬유 길이가 0.1-3㎛이다.
본 발명에 따른 기상법 탄소 섬유와 카본 나노튜브의 섬유 크기 및 섬유 길이는 전자 현미경으로 측정할 수 있다.
카본 블랙으로써, 천연 가스의 불완전 연소 등 또는 아세틸렌의 열분해에 의해 얻은 케첸 블랙이나 아세틸렌 블랙, 하이드로카본 오일이나 천연가스의 불완전 연소에 의해 얻은 퍼니스 카본(furnace carbon) 및 천연가스의 열분해에 의해 얻은 써멀 카본(thermal carbon)을 들 수 있다.
본 발명에 따른 (B) 성분의 탄소 재료는, 벌크 밀도를 1.5g/㎤한 경우의 가압 방향에 대해 직각방향의 분말 전기비 저항이 낮은 것이 바람직하고, 0.07 Ωcm 이하가 바람직하며, 0.01Ωcm 이하가 더욱 바람직하다. 탄소 재료의 전기비저항이 0.07Ωcm 을 초과하면, 경화성 수지도 포함하는 조성물을 경화하여 얻은 경화체의 도전성이 낮아지고, 소망하는 경화체를 얻을 수 없다.
흑연 분말의 전기비 저항의 측정 방법은 도 1 및 도 2에 도시된다. 도 1에서, 1과 1'는, 각각, 구리판에서 된 (+)와 (-) 전극이며, 2는 수지로 된 압축 로드이고, 3은 받침대이고, 4는 측면틀(side frame)이고, 모두 수지로 만들어졌으며, 5는 흑연 분말 시료이고, 6은 시료의 하단으로, 지면에 대해 수직 방향의 중앙부에 설치되어 있는 전압 측정 단자이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 4-단자법을 사용하여, 아래의 방법으로 시료의 전기비 저항을 측정하였다. 시료를 압축 로드(2)로 압축한다. (+) 전극 (1)에서 (-) 전극 (1')으로 전류 (I)을 흘려보낸다. 단자 (6)간의 전압 (V)를 측정한다. 여기서, 전압은 시료를 압축 로드에 의해 벌크 밀도 1.5g/㎤로 가압한 경우의 측정된 값이사용된다. 시료의 전기비 저항(단자간)을 R(Ω)이라 하면, R=V/I이다. 이로부터, ρ=R·S/L에 의해 전기비 저항성을 구할 수 있다( ρ:전기비 저항, S=시료의 대전 방향, 즉, 가압 방향에 대해 수직 방향의 단면적(㎠), L은 단자(6) (cm)간의 거리). 실제 측정의 경우, 시료는 수직방향의 단면적은 약 1cm, 길이(높이)가 0.5-1cm이고, 통전 방향 길이가 4cm 이고, 단자간 거리 (L)이 1cm이다.
본 발명에 따른 (B)성분의 탄소 재료에 함유된 붕소는 탄소 재료중 0.05-10wt%로 존재하는 것이 바람직하다. 붕소 함유량이 0.05wt% 미만이면, 목적한 고전도의 흑연 분말을 얻을 수 없다. 붕소 함유량이 10 wt%를 초과하면 탄소 재료의 도전성 향상의 개선 효과를 기대할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
붕소 첨가 방법으로써, 본 발명의 붕소 함유 흑연 미분을 단독으로 사용하거나, 또 다른 탄소 재료와 혼합시켜 첨가시킬 수 있다. 또 다른 방법으로, 인조 흑 연, 천연 흑연, 탄소 섬유, 기상법 탄소 섬유(VGCF), 카본 나노튜브(CNT)등의 제품, 또는 그 혼합물에 붕소원으로써 B원소 또는 B4C,BN,B2O3, H3BO 3등을 첨가시키고, 약 2500-3200℃에서 흑연화 처리하므로써 붕소를 함유시킬 수 있다.
본 발명의 경화성 수지 조성물 (A) 및 탄소 재료 (B)는 중량비가 70-5:30-95 이다. (A)성분의 첨가량이 70 wt%를 초과하고, (B) 탄소 재료의 양이 30 wt% 미만이면, 경화체의 도전성이 감소된다. (A)성분과 (B)성분의 비율은 더 바람직하게 45-5:55-95, 더욱 더 바람직하게는 20-10:80-90이다.
본 발명의 도전성 경화성 수지 조성물은 경도, 강도, 도전성, 성형성, 내구성, 내후성, 내수성 등을 개선시키기 위한 목적으로, 유리 섬유, 무기 섬유 충전재, 유기 섬유, 자외선 안정제, 산화방지제, 소포제, 레벨링제, 이형제, 윤활제, 발수제, 증점제, 저수축제, 친수성 강화제, 가교 보조제등과 같은 첨가제도 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 경화성 수지 조성물을 얻기 위해, 상기 각 성분들을 롤러, 압출기, 혼련기, 밴버리(Banbury) 믹서, 헨쉘(Henschel) 믹서, 플레너터리(planetary) 믹서 등과 같은 수지 분야에 일반적으로 사용되는 혼합기 또는 혼련기를 사용하여 상기 혼합물이 경화가 개시되지 않는 온도로 일정하게 유지하면서, 최대로 균일하게 혼합시키는 것이 바람직하다. 유기 퍼옥사이드를 첨가할 경우, 다른 모든 성분을 먼저 균일하게 혼합하고, 유기 퍼옥사이드를 마지막에 첨가하여 혼합하는 것이 좋다.
얻어진 도전성 경화성 수지 조성물은 두께 정밀도가 양호한 연료 전지 세퍼레이터를 얻기 위해, 압출기, 롤러, 캘린더 등을 사용하여 상기 조성물이 경화가 개시되지 않는 온도에서, 소정의 두께와 폭의 시트로 일단 한번 성형된다. 예컨대, 압출기를 사용할 경우, 파우더 또는 덩어리 형태의 도전성 경화성 수지 조성물을 60-100℃의 온도로 유지된 시트 성형 금형-장착 압출기(sheet molding die-equipped extruder)에 투입시켜 성형한 후, 컨베이어등에 의해 실어낸다. 두께 정밀도를 더욱 우수하게 성형하기 위해서는, 압출기에서 성형한 후 롤 또는 캘린더로 캘린더링하는 것이 바람직하다. 시트중에 보이드(voids)나 공기를 제거하기 위해 진공 상태하에 압출성형하는 것이 바람직하다. 롤을 사용할 경우, 시트로 형성시키기 위해, 분말화 또는 덩어리화 도전성 경화성 수지 조성물을 20-100℃의 온도로 유지된 두 롤사이에 삽입하여, 동일 속도로 회전시킨 다음, 컨베이어등에 의해 실어낸다. 두께 정밀도를 우수하게 성형하기 위해서는, 시트 형성 후 롤 또는 캘린더로 캘린더링하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도전성 경화성 수지 조성물로부터 얻은 도전성 경화성 수지 제품의 용도는 특별히 한정하지 않으나, 연료 전지 세퍼레이트, 전지용 부품, 전극이나 방열판을 제작하는 목적으로 개발되었으므로, 연료용 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극이나 방열판으로써 매우 적합하다.
상기 방법으로 얻은 시트로부터 연료 전지용 세퍼레이트, 전지용 부품, 전극이나 방열판을 제작하기 위해, 시트를 요구된 크기로 자르거나 펀칭한 후, 한장의 시트 또는 두장 이상의 시트를 단일면이나 양면에 홈이 있는 몰드에 삽입시키고, 압축 성형기로 열경화하여 연료 전지용 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극이나 방열판을 얻는다. 결함 없는 제품을 얻기위해, 경화하는 동안 캐비티내를 진공으로 하는 것이 바람직하다. 경화 후, 제품의 뒤틀림을 교정하기 위해, 10-50℃에서 제어된 가압판 사이에 3MPa 이상으로 가압하여 냉각시키는 것이 바람직하다.
경화의 조건으로써, 조성물의 종류에 따른 최적 온도를 선정, 선택하는 것이 중요하다. 예컨대, 120-200℃의 온도 범위에서 30-1200초간의 범위로, 조건을 적당하게 결정할 수 있다. 경화 후, 150-200℃의 온도 범위에서 10-600분간 후경화(aftercuring)시켜 완전한 경화체를 얻을 수 있다. 후경화는 5MPa 이상으로 가압하여 실시함으로써, 제품의 뒤틀림을 억제할 수 있다.
본 발명의 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판은 다음의 특성을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 체적 고유 저항은 2 ×10-2 Ωcm이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 8 ×10-3 Ωcm 이하이며, 특히, 연료 전지 세퍼레이트 용도로는 5 ×10-3 Ωcm 이하가 바람직하다. 접촉 저항은 2 ×10-2 Ωcm2 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 1 ×10-2 Ωcm2 이하, 특히 7 ×10-3 Ωcm2가 바람직하다.
열전도율은 1.0W/m·K 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 4.0W/m·K 이상, 특히 10W/m·K이상이 바람직하다. 연료 전지용 세퍼레이트의 중요한 특성치인 통기율은 1 ×10-6 ㎠/sec 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 1 ×10-8 ㎠/sec 이하, 특 히 1 ×10-9 ㎠/sec가 바람직하다.
도 3은 양면에 홈이 있는 경화 시트의 구체예를 나타낸다. 연료 전지의 구조로 이러한 양면에 홈이 있는 경화 시트의 용도가 알려져 있으며, 그 설명은 필요하지 않을 것으로 생각된다.(참조, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 쇼 58-53167 호 공보).
본 발명의 도전성 경화성 수지 조성물은 탄소 재료를 고충전하여도, 연속적인 시트를 성형시킬 수 있으므로, 연료 전지용 세퍼레이트, 전지용 부품, 전극 또는 방열판과 같은 두께 정밀도를 요구하는 분야의 복합 재료의 용도로 최적이다. 이로부터 얻은 경화체는 흑연의 도전성 및 열전도성을 제한없이 재현 할 수 있고, 내열성, 내식성 및 성형 정밀도면에서 우수하다는 점에서 고성능의 것이 얻어진다. 따라서, 전자 분야, 전기 및 기계나 차량등의 각종 부품등의 각 용도로 유용하고, 특히, 연료 전지용 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판용의 재료로써 적합하다.
도 1은 흑연 분말의 전지 저항의 측정 방법을 도시한 것이다.
도 2는 흑연 분말의 전기 저항의 계산 방법을 도시한 것이다.
도 3은 양면에 홈이 있는 경화 시트를 도시한 것이다.
도 4는 경화체의 접촉 저항의 측정 방법을 도시한 것이다.
실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
사용된 재료는 다음와 같다.
(A) 성분 (경화성 수지 조성물)
A1 : 엘라스토머
NBR1 (아크릴로니트릴-부타디엔 고무; Nihon Zeon사 Nipol DN003, 무니 점도 (ML1+4 (100℃):78)
NBR2 (아크릴로니트릴-부타디엔 고무; Nihon Zeon사 Nipol 1312, 무니 점도 (ML1+4 (100℃):액체 형태이기때문에 측정할 수 없음)
EPDM (에틸렌-프로필렌-디엔 고무; Nihon Synthetic Rubber사 EP25, 무니 점도 (ML1+4 (100℃):90)
SBR (스티렌-부타디엔 고무; Nihon Synthetic Rubber사 SL574, 무니 점도 (ML1+4 (100℃):64)
A2:라디칼 반응성 수지
ALE (알릴 에스테르 수지;Showa Denko K.K사 AA101)
VE1 (비닐 에스테르 수지;Showa Highpolymer Co.Ltd사 5wt% 페놀 노볼락계 디알릴 프탈레이트를 함유한 시료;점도:2.1(Pa·sec, 80℃)
VE2 (비닐 에스테르 수지;Showa Highpolymer Co. Ltd사 H-600)
UP (불포화 폴리에스테르 수지:Nihon Upica사 Upica 5836)
A3: 유기 퍼옥사이드
DCP (디큐밀 퍼옥사이드;Nihon Oils and Fats사 Percumyl D)
(B)성분 (탄소 재료)
B1 : 붕소-함유 흑연 미분을 하기 방법에 의해 얻었다.
Nippon Steel Chemical Co., Ltd.사 LPC-S, (자연적으로 소성된)비침상 코크 (이하 "코크 A"로 지칭함)를 미분쇄기 (Hosokawa Micron Co.,Ltd.사)로 2-3mm의 크기로 조분쇄하였다. 조분쇄품을 제트 밀(IDS2UR, Nihon Pneumatic Co.LTD사)로 미분쇄하였다. 그 다음 체질하여 소망하는 입경으로 조절하였다. 5㎛ 이하의 입자를 터보 분급기(TC15N, Nissin Engineering Co.Ltd.사)를 사용하여 기류 분급에 의해 제거시켰다. 조정된 미분쇄품의 일부 14.4kg 에 보론 카바이드(B4C) 0.6kg을 첨가시킨 후, 상기 혼합물을 헨쉘(Henschel)믹서를 사용하여 800rpm으로 5분간 혼합시켰다. 그 후, 상기 혼합물을 내경 40cm, 부피 40 리터의 커버-부착 흑연 크로크에 넣었고, 크로크를 흑연 히터를 사용한 흑연화로에 놓고, 2900℃의 온도에서 흑연화하였다. 방냉한 후, 미분을 꺼내어 14kg의 미분을 얻었다. 얻어진 흑연 미분의 평균 입경은 20.5 ㎛였고, 격자 간격 (Co 값)은 6.716Å였고, B 함유량은 1.3 wt%였다.
B2 : 붕소를 함유하지 않은 흑연 미분을 아래의 방법에 의해 얻었다.
코크 A를 미분쇄기로 2-3mm의 크기로 조분쇄하였다. 조분쇄품을 제트 밀로 미분쇄하였다. 그 다음 체질하여 소망하는 입경으로 조정하였다. 5㎛ 이하의 입자를 터보 분급기를 사용하여 기류 분급에 의해 제거 시켰다. 그 후, 상기 분말을 내경 40cm, 부피 40 리터의 커버-부착 흑연 크로크에 두었고, 크로크를 흑연 히터를 사용한 흑연화로에 놓고, 2900℃의 온도에서 흑연화하였다. 냉각시킨 후, 미분을 꺼내어 흑연미분을 얻었다. 결과 흑연 미분의 평균 입경은 20.5 ㎛였고, 격자 간격 (Co 값)은 6.758Å였고, B함유량은 0 wt%였다.
UFG: 인조 흑연; Show Denko K.K 사 UFG30
EXP: 팽창 흑연; Nihon Graphite Industry 사 EXP-50EL
VGCF: 기상법 탄소 섬유;Show Denko K.K 사 VGCF-G(섬유 직경 :0.1-0.3㎛, 섬유 길이:10-50㎛)
CNT:카본 나노튜브를 아래의 방법에 의해 얻었다.
직경 6mm와 길이 50mm의 흑연 봉에, 직경 3mm, 깊이 30mm의 구멍을 선단으로부터 중심축을 따라 뚫고, 그 구멍에 로듐(Rh):플라티늄(Pt):흑연(C)를 중량 비율 1:1:1의 혼합 분말로서 가득 채워, 양극을 제작하였다. 한편, 99.98% 순도의 흑연으로 만든 직경 13mm와 길이 30mm의 음극을 제작하였다. 이들 전극을 반응 용기에서 서로 마주보게 배치하여, 직류전원에 접촉시켰다. 반응 용기 내벽을 99.9% 헬륨 가스로 치환시켜, 직류 아크 방전을 수행하였다. 반응 용기 내벽에 부착된 그을음(챔버 그을음) 및 음극(음극 그을음)상에 쌓인 그을음을 회수하였다. 반응 용기중의 압력 및 전류 조건은 600Torr 및 70A였다. 반응중에, 양극과 음극간의 갭을 1-2mm로 계속 유지시켰다.
회수한 그을음을 물과 에탄올 1:1의 혼합 용매에 넣었고, 초음파 분산시킨 후, 분산액을 회수하고, 회전증발기로 용매를 제거시켰다. 상기 시료를 양이온 계 면활성제로서 벤잘코늄 클로라이드의 0.1% 수용액으로 초음파 분산시킨 후, 5000rpm으로 30분간 원심분리한 후, 그 분산액을 회수하였다. 그 다음, 상기 분산액을 350℃에서 공기중에 5시간 동안 열처리하므로써 정제하여, 섬유 직경 1-10nm와 섬유 길이 0.05-5㎛인 카본 나노튜브를 얻었다.
경화체의 물성을 하기 방법에 의해 측정하였다.
체적 고유 저항:
JIS K7194에 따른 4-탐침법에 의해 측정하였다.
접촉 저항:
도 4에 도시한 장치를 사용하여, 시험편 (21)(20mm × 20mm × 2mm)과 탄소판(22)(1.5 ×10-3Ωcm, 20mm × 20mm × 1mm)을 접촉시키고, 이를 구리판 (23)사이에 끼워넣어, 98N의 하중을 가하였다. 1A의 정전류를 관통 방향으로 흘린 후, 시험편(21)과 탄소판(22)의 계면에 단자 (24)를 접촉시켜, 전압을 측정하였고, 저항 값을 계산하였다. 그 값에 접촉하고 있는 단면적을 적산하여 접촉 저항을 얻었다.
굽힘 강도, 굽힘 모듈러스 및 굽힘 변형률:
JIS K6911에 따라, 시험편을 스판 간격 64mm 및 굽힘 속도 2mm/min의 조건하에, 3-포인트 굽힘 강도 테스트법에 의해 측정하였다. 시험편 크기는 100 × 10 × 1.5mm 였다.
열전도율:
레이저 플래시법(t1/2 법, Rigaku Denki사의 LF/TCM FA8510B Laser Flash Thermal Constant Measuring Apparatus를 사용)에 의해, 시험편 (φ10mm, 두께 :1.7mm)을 온도 80℃, 진공중 및 루비 레이저광 (여기 전압 :2.5kV)의 조건하에, 측정하였다.
기체 투과율:
JIS K7126의 방법 A에 따라, 23℃에서 He 가스를 사용하여 측정하였다.
시트 성형성:
10인치 트윈롤을 사용하여, 롤 온도 60℃, 롤 갭 폭 2mm 및 회전 속도 15rpm조건 하에, 경화성 도전성 수지 조성물을 투입하여 시트 성형하고, 그 성형성 과 외관을 평가하였다.
탄소 재료중 붕소 함유량:
유도 결합 플라즈마 중량 분석 장치 (ICP-MS)(SPQ9000, Seico Instrument Inc.사)를 사용하여 측정하였다.
면 정밀도:
경화 시트의 표면을 16부로 균일하게 분할하였으며, 각 부의 중앙점에서 시트의 두께를 측정하였고, 그 두께의 평균을 계산하였다.
실시예 1-15 및 비교예 3
실시예 1-15 및 비교예 3의 경우, 가압식 혼련기 (용량 :1L)를 1분간 사용하여, 온도 70℃ 및 회전 속도 40rpm의 조건하에, 엘라스토머 성분을 투입시켜 혼련 하였다. 이어서, 라디칼 반응성 수지 및 탄소 재료를 투입시켜 5분간 교반시킨 후, DCP를 투입하여 2분간 혼련하였다. 상기 조성물은 혼련기 용량의 80% 충전하도록, 그 총량을 조정하였다. 혼련 후, 상기 조성물을 10인치 트윈 롤을 사용하여 , 롤 온도 60℃, 롤 갭 폭 2mm 및 회전 속도 15rpm의 빠른 회전의 조건하에, 두께 2mm의 시트를 성형하였고, 100 × 100 × 1.5 mm 평판을 형성 가능한 금형에 그 시트를 잘라 투입하고, 50t 압착 성형기를 사용하여, 금형 온도 170℃와 30MPa의 가압하에 5분간 경화하여, 경화체를 얻었다.
비교예 1-2
비교예 1-2의 경우, 가압식 혼련기 (용량 :1L)를 1분간 사용하여, 온도 70℃ 및 회전 속도 40rpm의 조건하에, 엘라스토머 성분을 투입시켜 혼련하였다. 다음으로, 라디칼 반응성 수지 및 탄소 재료를 투입시켜 5분간 혼련시킨 후, DCP를 투입하여 2분간 혼련하였다. 상기 조성물은 혼련기 용량의 80% 충전하도록, 그 총량을 조정하였다. 그 혼련된 생성물을 100 × 100 × 1.5 mm의 평판을 형성 가능한 금형에 투입시켜, 50t 압착 성형기를 사용하여, 금형 온도 170℃와 30MPa의 가압하에 5분간 경화하여, 경화체를 얻었다.
실시예 16
실시예 16 경우, 실시예 1에 사용된 조성물을 10인치 트윈 롤을 사용하여, 롤 온도 60℃, 롤 갭폭 1.7mm 및 회전속도 15rpm의 동일 회전의 조건하에, 두께 1.7mm 미경화 시트를 형성하였으며, 이를 280 × 200mm의 크기로 자르고, 280 × 200 × 1.5 mm 크기로, 1mm 피치 홈이 양면에 있는 평판을 형성 가능한 금형에 자 른 시트를 투입하고, 500 ton 압착 성형기를 사용하여, 금형 온도 170℃이고, 60MPa의 가압하에 3분간 경화하여, 양면에 홈이 있는 경화체를 얻었다.
실시예 17
실시예 17 경우, 실시예 1에 사용된 조성물을 60Φ단축 압출기를 사용하여, 온도 60-90℃, 및 회전속도 40rpm의 조건하에, 두께 1.8mm, 폭 70mm의 시트를 압출 성형하여, 미경화 시트를 200 × 70mm의 크기의 시트로 잘랐고, 280 × 200 × 1.5 mm 크기로, 1mm 피치 홈이 양면에 있는 평판을 형성 가능한 금형으로 자른 시트를 병렬로 연결하여 투입시켰고, 500 ton 압착 성형기를 사용하여, 금형 온도 170℃이고, 60MPa의 가압하에 3분간 경화하여, 양면에 홈이 있는 경화체를 얻었다.
비교예 4
비교예 4의 경우, 실시예 1에 사용된 조성물을 냉각형 윌레 밀 (wiley mill)(YOSHIDA SEISAKUSHO CO.,LTD사)를 사용하여 분쇄하였고, 280 × 200 × 1.5 mm 크기로, 1mm 피치 홈이 양면에 있는 평판을 형성 가능한 금형에 자른 시트를 병렬로 연결하여 투입시키고, 500 ton 압착 성형기를 사용하여, 금형 온도 170℃이고, 60MPa의 가압하에 3분간 경화하여, 양면에 홈이 있는 경화체를 얻었다.
비교예 5
비교예 5의 경우, 실시예 2에 사용된 조성물을 냉각형 윌레 밀(YOSHIDA SEISAKUSHO CO.,LTD사)를 사용하여 분쇄하였고, 280 × 200 × 1.5 mm 크기로, 1mm 피치 홈이 양면에 있는 평판을 형성 가능한 금형으로 자른 시트를 병렬로 연결하여 투입시켰고, 500 ton 압착 성형기를 사용하여, 금형 온도 170℃이고, 60MPa의 가압하에 3분간 경화하여, 양면에 홈이 있는 경화체를 얻었다.
실시예 18
실시예 18에서, 연료 전지용 세퍼레이터로서, 실시예 16의 양면에 홈이 있는 경화시트의 물성을 평가하였다.
실시예 19
실시예 19에서, 연료 전지용 세퍼레이터로서, 실시예 17의 양면에 홈이 있는 경화체의 물성을 평가하였다.
비교예 6
비교예 6에서, 연료 전지용 세퍼레이터로서, 비교예 4의 양면에 홈이 있는 경화체의 물성을 평가하였다.
비교예 7
비교예 7에서, 연료 전지용 세퍼레이터로서, 비교예 5의 양면에 홈이 있는 경화체의 물성을 평가하였다.
실시예 18과 19, 및 비교예 6과 7의 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
Figure 112003011930427-pct00001
Figure 112003011930427-pct00002
Figure 112003011930427-pct00003
Figure 112003011930427-pct00004
표 1은 무니 점도가 높은 엘라스토머를 첨가하여, 탄소 재료의 고충전하여도, 양호한 시트 성형이 가능함을 나타낸다. 엘라스토머가 존재하지 않을 경우, 탄소 재료를 80wt% 보다 많은 양으로 첨가하면, 혼련 후, 그 혼련물은 분말 상태의 화합물이 생성되었다. 비교예 3은, 엘라스토머의 첨가량이 많으면 도전성이 저하됨을 나타낸다.
표 2는 탄소 재료중에 붕소가 함유하면, 도전성이 우수한 경화체가 얻어진다는 것을 나타낸다.
표 3은 시트 가압 성형에 의해, 면 정밀도(두께 정밀도)가 우수하고, 가스 불투과성이 좋은 연료 전지용 세퍼레이터 형상의 평판이 얻어진다는 것을 나타낸다.
표 4는 시트 가압에 의해 얻은 양면에 홈이 있는 경화체가 연료 전지용 세퍼레이트로써 만족스러운 성능을 갖는다는 것을 나타낸다.
본 발명에 따라, 무니 점도가 높은 엘라스토머를 첨가하므로써, 탄소 재료를 고충전할 수 있고, 시트 성형성이 우수한, 목적으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물을 얻었다. 붕소-함유 탄소 재료를 충전재로서 사용하여, 도전성과 방열성이 모두 우수한 조성물을 얻고, 이를 압출기, 롤러, 캘린더등을 사용하여 시트를 형성하고, 가압 성형에 의해 경화시킬 경우, 가스 불투과성 및 면 정밀도가 우수한, 얇고 면적이 큰 연료 전지용 세퍼레이트가 얻어진다.
본 발명의 도전성 경화성 수지 조성물은, 그 경화체가 도전성과 방열성이 우수하며, 종래에 달성될 수 없었던 재료, 예컨대, 전기 분야, 전기 제품, 기계부품, 차량 부품등과 같은 각종 용도와 부품에 광범위하게 적용 가능하고, 특히 고체 고분자형 연료 전지와 같은 연료 전지의 세퍼레이터용 재료로서 유용하다.

Claims (20)

  1. (A) 경화성 수지 조성물 (A)의 중량에 대하여, 무니 점도 (ML1+4(100℃))가 25 이상인 엘라스토머를 2-80 wt%의 비율로 함유하는 경화성 수지 조성물 및 (B) 탄소 재료를, (A) 성분 대 (B) 성분의 중량비가 70-5:30-95의 비율이 되도록 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, (A)성분의 경화성 수지 조성물이 (A1) 무니 점도 (ML1+4(100℃))가 25 이상인 엘라스토머 80-2 wt% , (A2) 라디칼 반응성 수지 20-98 wt% 및 (A3) 유기 퍼옥사이드를 포함하며, (A) 성분 및 (B) 성분의 총량이 100wt% 이고, (A3) 성분이 (A1 + A2)의 100 중량부에 대해 0.2-10 중량부인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, (A1) 성분의 엘라스토머가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 불소-함유 고무, 이소프렌 고무, 실리콘-고무, 아크릴 고무, 부타디엔 고무로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, (A1) 성분의 엘라스토머가 아크릴로니트릴-부다티엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무 및 부타디엔 고무로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, (B)성분의 탄소 재료가 흑연 분말, 인조 흑연 분말, 천연 흑연 분말, 팽창 흑연 분말, 탄소 섬유, 섬유 직경이 0.05-10㎛이고, 섬유 길이가 1-500㎛의 기상법 탄소 섬유, 섬유 직경이 0.5-100nm이고, 섬유 길이가 0.01-10㎛의 카본 나노튜브, 및 카본 블랙으로 구성되는 군으로부터 선택되는 재료, 또는 그 혼합물인 것을 특징으로하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 흑연 분말이, 평균 입경이 0.1 -150㎛이고, 격자 간격(Co 값)이 6.745Å 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, (B) 성분의 탄소 재료의 벌크 밀도가 1.5g/㎤가 되도록 가압할 경우, 가압 방향에 대해 직각 방향의 (B) 성분의 탄소 재료의 분말 전기비 저항이 0.07 Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 경화성 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, (B)성분의 탄소 재료가 붕소 0.05-10 wt%를 함유하는 것을 특징으로 하는 도전 경화성 수지 조성물.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 따른 도전 경화성 수지 조성물을 제공하고, 상기 도전 경화성 수지 조성물을 압출기, 롤러 및 캘린더와 같은 성형기의 한 종류를 사용하여, 미경화 상태로 성형하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미경화 시트의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 8 항 중 어느 한 항에 따른 도전 경화성 수지 조성물을 압출기, 롤러 및 캘린더와 같은 성형기의 한 종류를 사용하여, 미경화 상태로 성형시킴으로써 제조되는 두께가 0.5-3mm이고 폭이 20-3000mm인 미경화 시트.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 따른 미경화 시트를 자르거나 펀칭하고, 그 시트를 금형으로 공급하고, 압축 성형기로 열경화시키는 것을 특징으로 하는 홈이 있는 경화 시트의 제조 방법.
  14. 단면 또는 양면에 홈이 있는 금형을 사용하여 제 13 항에 기술된 바와 같은 방법으로 제조된, 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
  15. 제 11 항에 따른 미경화 시트를 경화하여 얻은 연료 전지 세퍼레이터.
  16. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 도전성 경화성 수지 조성물 또는 제 11 항에 따른 미경화 시트를 양면에 홈이 있는 금형내에 공급하고, 압축 성형기로 이를 경화하여 얻은 경화체를 포함하는 연료 전지 세퍼레이터로서, 체적 고유 저항이 2 ×10-2 Ωcm이하, 접촉 저항이 2 ×10-2 Ωcm2 이하, 열전도율은 1.0W/m·K 이상이고, 통기율이 1 ×10-6 ㎠/sec 이하이고, 붕소를 0.1ppm 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.
  17. (A) 경화성 수지 조성물 (A)의 중량에 대해, 엘라스토머를 2-80 wt%의 비율로 포함하는 경화성 수지 조성물 및 (B) 탄소 재료를, (A) 성분 대 (B) 성분의 중량비가 70-5:30-95의 비율이 되도록 포함하는 홈이 있는 도전성 경화성 수지 시트인 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
  18. 제 17 항에 있어서, (A) 성분의 엘라스토머가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 하이드로겐화 니트릴 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무, 에틸렌-부타디엔 고무, 불소-함유 고무, 이 소프렌 고무, 실리콘-고무, 아크릴 고무, 부타디엔 고무로 구성되는 군으로부터 선택되는 한가지 또는 두가지 이상의 배합물인 것을 특징으로하는 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
  19. 제 17 항에 있어서, (A)성분이 엘라스토머 80-2 wt% 및 라디칼 반응성 수지 20-98 wt%을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터, 전지용 부품, 전극 또는 방열판.
  20. 제 17 항에 있어서, 체적 고유 저항이 2 ×10-2 Ωcm이하, 접촉 저항이 2 ×10-2 Ωcm2 이하, 열전도율은 1.0W/m·K 이상이고, 통기율이 1 ×10-6 ㎠/sec 이하이고, 붕소를 0.1ppm 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.
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