KR20050084483A

KR20050084483A - 경화성 조성물, 그 경화물, 그 성형체 및 연료 전지세퍼레이터로서의 사용

Info

Publication number: KR20050084483A
Application number: KR1020057011840A
Authority: KR
Inventors: 에츠코 카도와키; 타다시 이이노; 히로시 우치다; 테루토시 쿠마키; 켄타로 세키
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-08-26
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: WO2004059766A1; TW200420647A; AU2003295232A1; EP1579521A1; US8053501B2; US20110003239A1; TWI325873B; KR100762883B1; US7816432B2; JP4243141B2; US20060116466A1; EP1579521B1; JP2004250661A; CN100527500C; CN1732584A

Abstract

상기 경화성 조성물은 (A)복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물, 및 (B)탄소질 재료를 포함한다. 상기 탄화수소 화합물은 1,2-폴리부타디엔이 바람직하다. 상기 경화성 조성물은 연료 전지 세퍼레이터용으로 사용될 수 있다.

Description

경화성 조성물, 그 경화물, 그 성형체 및 연료 전지 세퍼레이터로서의 사용{CURABLE COMPOSITION, CURED PRODUCT THEREOF, MOLDED PRODUCT THEREOF AND USE AS FUEL CELL SEPARATOR}

본 발명은 경화성 조성물에 관한 것이고, 특히, 연료 전지용 세퍼레이터로서 바람직하게 사용할 수 있는 경화성 수지 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 내열수성, 도전성 및 성형성이 우수한 열수 내성을 갖는 경화물을 제공할 수 있는 경화성 조성물에 관한 것이고, 또한, 경화성 조성물, 그 성형체, 연료 전지 세퍼레이터 및 상기 연료 전지 세퍼레이터의 제조방법에 관한 것이다.

종래, 금속 및 탄소 재료 등의 임의의 재료가 높은 도전성이 요구되는 분야에 사용되어 왔다. 이들 중, 탄소 재료는 금속과는 달리 부식이 없고, 도전성, 내열성, 윤활성, 열전도성, 내구성 등이 우수하다. 따라서, 탄소 재료는 전자, 전기 화학, 에너지 및 운송 기구 등의 각종 분야에서 중요한 역활을 해왔다. 또한, 탄소 재료 및 폴리머 재료의 조합에 기초한 복합 재료는 현저하게 진보되어 왔고, 각종 재료에서의 고성능화 및 고기능화를 가능케 하였다. 특히, 탄소 재료 및 폴리머 재료의 조합으로 인하여 성형 가공성의 자유도가 발전되었고, 이것은 도전성이 요구되는 분야에 있어서, 탄소 재료가 개발되는 하나의 이유가 되었다.

상기 도전성이 요구되는 탄소 재료의 사용 또는 적용의 예로는, 회로 기판, 저항기, 적층체 및 전극 등의 전자 재료; 및 히터, 열발생 장치를 구성하는 부재 및 집진 필터 소자 등의 각종 부재가 열거될 수 있다. 상기 적용에 있어서, 높은 내열성이 도전성과 함께 요구된다.

한편, 환경 문제 및 에너지 문제의 점에서, 연료 전지는, 수소 및 산소를 사용한 전기 분해의 역반응에 의해 전력이 발생되고, 그들은 물 이외의 재료를 배출하지 않으므로, 청정한 발전 장치로서 매우 주목되고 있다. 또한, 이 분야에 있어서, 탄소 재료 및 폴리머 재료는 중요한 역할을 갖는다.

상기 연료 전지는, 여기에 사용되는 전해질의 종류에 따라서, 각종 종류로 구분할 수 있다. 이와 같은 연료 전지 중, 고형 폴리머 전해질형 연료 전지가 저온에서 작동할 수 있으므로, 자동차 또는 대중적 또는 일반적 사용에 있어서 가장 유용하다. 상기 연료 전지의 형태는, 예컨대, 폴리머 전해질, 기체 확산 전극, 촉매 및 세퍼레이터 등이 각각 포함되는 단위 전지를 적층함으로써 구성되어, 상기 연료 전지는 고출력 발생을 달성할 수 있다.

상기 구조를 갖는 연료 전지에 있어서, 상기 세퍼레이터는 전력 발생을 위한 반응에 의해 제조되는 물과 항상 접촉하고 있다. 이것은 상기 고체형 연료 전지의 작동(또는 가동)온도가 약 80℃라는 것을 말한다. 그러나, 긴 작동 시간이 예견되는 연료 전지의 용도에 있어서, 상기 세퍼레이터는 장기간 동안의 사용을 견딜 수 있는 내열성(특히, 내열수성)을 갖는 것이 요구된다.

또한, 일반적으로 단위 전지를 분할하기 위해 사용되는 세퍼레이터는 연료 기체(수소) 및 산화제 가체(산소)가 공급되고, 발생된 수분(증기)이 배출되는 적어도 하나의 플로우 채널(flow channel)(또는 그루브(groove))을 갖는다. 따라서, 상기 세퍼레이터는 이들 기체를 완전히 분리할 수 있는 높은 기체 불투과성을 갖는 것이 요구되고, 또한, 내부 저항을 감소시키기 위해 높은 도전성을 갖는 것이 요구된다. 또한, 상기 세퍼레이터는 우수한 열전도성, 내구성, 강도 등이 요구된다.

상기 요구를 충족시키기 위해, 종래부터 상기 세퍼레이터는 금속 및 탄소 재료의 양면의 관점에서 연구되어 왔다. 금속은 그것의 내부식성에 문제가 있고, 따라서 귀금속 또는 탄소로 표면을 피복하는 것이 시도되어 왔다. 그러나, 이 경우, 충분히 높은 내구성이 얻어질 수 없고, 또한, 상기 금속을 피복시키기 위한 비용이 문제로 되고 있다.

한편, 연료 전지 세퍼레이터용 탄소 재료로서 다수의 탄소 재료가 연구되고 있고, 그것의 예로는 확장 흑연 시트를 가압 성형함으로써 얻어진 성형품, 탄소 소성체와 수지를 함침시키고, 상기 수지를 경화시킴으로써 얻어진 성형품, 열경화성 수지를 베이킹하여 얻어진 유리질 탄소, 및 탄소 분말 및 수지를 혼합하고 상기 얻어진 혼합물을 성형함으로써 얻어진 성형품이 포함된다.

예컨대, JP-A-8-222241(특허문헌 1: 여기서 사용되는 "JP-A"란, "미심사 공개된 일본특허출원"을 의미한다)에는, 바인더가 탄소 분말에 가해지고, 가열하에 혼합되고, 그 혼합물이 CIP(Cold Isostatic Pressing)성형되고, 베이킹되며 흑연화되고, 이렇게 얻어진 등방성 흑연재는 열경화성 수지와 함침되고, 경화 처리가 실시되고, 커팅에 의해 그로부가 새겨진다는 복잡한 방법이 기재되어 있다.

JP-A-60-161144(특허문헌 2)는, 탄소 분말 또는 탄소 섬유를 함유하는 종이와 열경화성 수지를 함침시키고, 적층시키고, 상기 얻어진 종이를 가압 결합시키고, 상기 적층체를 베이킹하는 기술이 기재되어 있다. JP-A-2001-68128(특허문헌 3)에는, 페놀 수지를 세퍼레이터 형상 몰드로 사출 성형하고, 상기 성형된 수지를 베이킹하는 기술이 기재되어 있다.

이들 실시예와 같이 베이킹 처리가 실시된 재료는, 높은 전도성 및 높은 내열성을 나타내지만, 상기 베이킹은 장시간이 걸리고, 생산성이 낮고, 또한, 이들 재료는 열악한 굽힘 강도(bending strength)를 갖는다. 또한, 이들 재료를 커팅하는 것이 필요한 경우, 대량 생산성(mass productivity)이 떨어지고, 비용이 상승되므로 이들 재료가 앞으로 대중적으로 되기란 곤란하다.

몰드 방법이 높은 대량 생산성 및 낮은 비용이 기대되는 수단으로 생각되고 있다. 여기에 적용할 수 있는 재료는, 탄소질 재료 및 수지의 복합물이 일반적이다. 예컨대, JP-A-58-53167(특허문헌 4), JP-A-60-37670(특허문헌 5), JP-A-60-246568(특허문헌 6), JP-B-64340(특허문헌 7; 여기서, "JP-B"란, "심사된 일본특허출원"을 의미한다), 및 JP-B-6-22136(특허문헌 8)이 흑연, 탄소 및 페놀 수지 등의 열경화성 수지를 포함하는 세퍼레이터가 기재되어 있다. JP-B-57-42157(특허문헌 9)에는 에폭시 수지 등의 열경화성 수지 및 흑연 등의 도전성 물질을 포함하는 양극 세퍼레이터가 기재되어 있으며, JP-A-1-311570(특허문헌 10)에는 확장 흑연 및 카본 블랙을 페놀 수지 및 푸란 수지 등의 열경화성 수지와 혼합함으로써 얻어진 세퍼레이터가 기재되어 있다. 또한, JP-A-11-154521(특허문헌 11)에는, 난연제로서 브롬화 에폭시 수지를 사용함으로써, 고온에서의 사용에 있어서 열화를 방지할 수 있는 세퍼레이터가 기재되어 있다.

[특허문헌 1] JP-A 08-222241

[특허문헌 2] JP-A 60-161144

[특허문헌 3] JP-A 2001-068128

[특허문헌 4] JP-A 58-053167

[특허문헌 5] JP-A 60-037670

[특허문헌 6] JP-A 60-246568

[특허문헌 7] JP-B 64-000340

[특허문헌 8] JP-B 06-022136

[특허문헌 9] JP-B 57-042157

[특허문헌 10] JP-A 01-311570

[특허문헌 11] JP-A 11-154521

열경화성 수지 및 탄소질 재료를 포함하는 종래의 각종 경화물은, 전극, 히터, 열발생 장치 부재 및 연료 전지 세퍼레이터 등의 많은 적용 부분에서 요구되는 높은 내열성의 관점에서, 충분한 성능을 갖지 않았다.

또한, 특히, 연료 전지 세퍼레이터의 경우에는 내열성 이외에 내열수성을 갖는 것이 요구된다. 그러나, 열경화성 수지 및 탄소질 재료를 포함하는 상기 종래의 경화물은, 연료 전지 세퍼레이터에 사용되기 위해 요구되는 높은 내열수성의 점에서 충분한 성능을 갖지 않았다. 즉, 그 구조 중에 에스테르 결합 또는 우레탄 결합을 갖는 열경화성 수지는, 상기 연료 전지로부터 생성된 열수에 의해 가수분해될 수도 있다. 따라서, 장기간 동안 사용되는 것이 기대되는 자동차 및 가전 제품의 경우에, 상기 열경화성 수지 및 탄소질 재료를 포함하는 종래의 경화물이 사용되면, 충분한 내구성을 갖는 제품을 얻을 수 없다.

도 1은, 탄소질 재료 분말의 전기 비저항을 측정하는 방법을 나타내는 개략도이다.

도 2는, 이하에 나타내는 실시예 13에서 얻어지는 연료 세퍼레이터판의 표면 및 뒷면을 나타내는 개략 설계도이다.

도 3은, 이하에 나타내는 <A-5>에서 얻어지는 50% 부분 수소 첨가된 1,2-폴리부타디엔의 ¹H-NMR스펙트럼을 나타내는 차트이다.

[부호의 설명]

1: 구리판 포함 전극

2: 수지 포함 압축 로드

3: 받침대(수지로 이루어짐)

4: 사이드 프레임(수지로 이루어짐)

5: 샘플(탄소질 재료 분말)

6: 전압 프로브

본 발명의 목적은, 종래 기술에서 당면한 상기 문제를 해결하는 경화성 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내열성, 내열수성, 도전성 및 성형성(압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형 및 사출 압축 성형 등)이 우수한 높은 도전성을 갖는 경화물을 제공할 수 있는 경화성 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내열성, 내열수성, 도전성 및 방열성이 우수한 상기 경화성 조성물을 성형함으로써 얻어지는 저가 경화물; 그 성형체, 연료 전지 세퍼레이터 및 상기 연료 전지 세퍼레이터의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명자들이 예의 검토한 결과, 탄소질 재료와 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(특히, 디엔 화합물의 1,2-폴리머 생성물)을 조합시킴으로써, 우수한 성형성 뿐만 아니라 우수한 내열수성 및 도전성이 제공된다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이와 같은 발견에 기초하여 달성된다.

예컨대, 본 발명은 하기 실시형태[1]-[25]가 포함될 수 있다.

(1)(A)복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물, 및

(B)탄소질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(2)(1)에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 폴리머인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(3)(2)에 있어서, 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 폴리머는, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖고, 60몰% 이상의 포화된 모노머 단위를 함유하는 주쇄를 갖는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(4)(3)에 있어서, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖고, 60몰% 이상의 포화 모노머 단위를 함유하는 주쇄를 갖는 폴리머는, 주모노머로서 디엔 화합물을 중합시켜 얻어지는 폴리머인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(5)(4)에 있어서, 상기 디엔 화합물은, 부타디엔, 펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(6)(1)에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및 3,4-폴리이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(7)(1)에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 하기 일반식(1) 또는 (2)로 나타내어지는 모노머를 60질량% 이상 함유하는 폴리머인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(8)(1)에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및 3,4-폴리이소프렌의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합의 부분이 수소 첨가되어 얻어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(9)(1)에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합의 부분이 수소 첨가되어 얻어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상; 및

1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 혼합물인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(10)(1)에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합의 부분이 수소 첨가되어 얻어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 5~80질량%; 및

1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 20~95질량% 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(11)(1)에 있어서, 상기 탄소질 재료(B)는, 천연 흑연, 인조 흑연, 확장 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 기상법 탄소 섬유 및 탄소 나노튜브로 이루어지는 1종 또는 2종 이상의 조합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(12)(1)에 있어서, 상기 탄소질 재료(B)는, 1g/cm³의 탄소질 재료의 벌크 밀도가 제공되도록 상기 탄소질 재료가 가압된 상태에 있어서, 가압 방향에 대하여 직각 방향에서의 분말 전기 비저항이 0.1Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(13)(1)에 있어서, 상기 탄소질 재료(B)는, 0.05질량%~10질량%의 붕소를 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(14)(1)에 있어서, 반응성 모노머(C)를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.

(15)(1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물을 경화시킴으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 내열수성 도전성 경화물.

(16)(15)에 있어서, 160℃ 이상의 Tg 및 JIS K 6911에 따라 30MPa 이상의 굽힘 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 내열수성 도전성 경화물.

(17)(15) 또는 (16)에 있어서, 30mm×30mm×3mm의 크기를 갖는 경화 생성물의 시험편이 168시간 동안 180℃에서 내열수성 시험이 실시되는 경우, +1.5%~-1.5%의 범위의 질량 변화율을 갖는 것을 특징으로 하는 내열수성 도전성 경화물.

(18)(1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물을 경화함으로써 얻어진 내열수성 성형체에 있어서,

하나 이상의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내열수성 성형체.

(19)(1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물을 경화 및 성형함으로써 얻어진 연료 전지 세퍼레이터로서,

하나 이상의 기체용 플로우 체널이 한측 또는 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.

(20)160℃ 이상의 Tg 및 JIS K 6911에 따른 30MPa 이상의 굽힘 강도; 및

30mm×30mm×3mm의 크기를 갖는 연료 전지 세퍼레이터의 실험편이 168시간 동안 180℃에서 내열수성 실험이 실시되는 경우, +1.5%~-1.5%의 범위로 질량 변화율을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.

(21)(18)에 기재된 성형체는, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형 또는 사출 압축 성형 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 내열수성 성형체의 제작방법.

(22)(19)에 기재된 연료 전지 세퍼레이터는, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형 또는 사출 압축 성형 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터의 제작방법.

(23)(1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 경화성 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 경화성 조성물.

(24)1,2-폴리부타디엔의 측쇄의 탄소-탄소 2중 결합의 3~90몰%를 수소 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 일부분 수소 첨가된 1,2-폴리부타디엔.

(25)3,4-폴리이소프렌의 측쇄의 탄소-탄소 2중 결합의 3~90몰%를 수소 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 일부분 수소 첨가된 3,4-폴리이소프렌.

이하, 본 발명을 필요에 따른 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 하기 설명에 있어서, 양적인 부분 또는 비를 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한, 질량 기준이다.

(경화성 조성물)

본 발명에 따른 경화성 조성물은, 적어도 (A)복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물 및 (B)탄소질 재료를 포함한다.

(복수의 2중 결합을 갖는 탄화수소)

본 발명에서의 성분(A)로서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물은, 기본적으로 탄소 원자 및 수소 원자를 포함하는 화합물이지만, 산소 원자, 및/또는 질소 원자를 포함해도 좋다. 그러나, 상기 화합물(A)이 에스테르 결합, 우레탄 결합 및 아미드 결합을 포함하는 구조를 포함한다면, 열수에 의한 가수분해를 방지하기 위해, 가능한한 적은 양으로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 화합물(A)이 폴리머인 경우, 상기 에스테르 결합의 수는, 모노머 단위의 총수에 대해 5% 이하인 것이 바람직하다.

상기 화합물은, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 폴리머인 것이 더욱 바람직하다. 상기 폴리머는 호모폴리머 또는 코폴리머이어도 좋다. 또한, 상기 폴리머가 호모폴리머(즉, 1종의 모노머를 포함하는 폴리머)라도, 중합 방법(예컨대, 촉매 및 온도 등의 조건)에 따라서, 그것의 미세 구조가 달라질 수 있다. 예컨대, 부타디엔의 호모폴리머인 경우, 1,4-시스-연결기 또는 1,4-트랜스-연결기를 갖는 모노머 단위를 주로 함유하는 것은, 주쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖고, 상온에서 고무 상태라 추측된다. 상기 폴리머는, 일반적으로 "폴리부타디엔 고무"라 불린다. 한편, 1-위치 탄소 원자 및 2-위치 탄소 원자로 이루어지는 주쇄를 갖는 모노머 단위(1,2-결합)를 주로 포함하는 폴리머는, 분자량이 상대적으로 높게 되는 경우, 소위, 수지 상태라 불리는 상태를 나타낸다. 상기 분자량이 상태적으로 낮으면(즉, 중합도가 낮다), 점성액이 된다.

상기 디엔 화합물의 경우, 탄소-탄소 2중 결합을 함유하는 측쇄 및 포화 주쇄를 갖는 모노머 단위란, 1,2-결합을 갖는 모노머 단위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 "모노머 단위의 총수"란, 폴리머를 제공하기 위한 원료인 각각의 모노머에 상응하는 각각의 부분(잔기)의 총수를 나타낸다. 예컨대, 폴리부타디엔의 경우, 모노머 단위의 총수는, 1종의 모노머 단위로서 1,2-결합, 1,4-시스-결합, 1,4-트랜스-결합에 상응하는 모노모의 수를 카운트하여 얻어지는 모노머의 총수이다. 1종의 모노머가 다른 종의 모노머와 공중합되면, 하나의 모노머 단위로서, 각각의 다른 종의 모노머가 카운트된다.

본 발명에 있어서, 탄소-탄소 2중 결합을 함유하는 측쇄 및 포화 주쇄를 갖는 모노머의 비율은, 폴리머를 구성하는 모노머 단위의 총수에 대해 60몰% 이상이 바람직하고, 70몰% 이상이 더욱 바람직하며, 85몰% 이상이 특히 바람직하다. 상기 모노머 단위의 비율이 60몰% 미만이면, 경화물을 제공하기 위해 측쇄의 탄소-탄소 2중 결합이 반응이 실시되어도, 얻어진 경화특성은 불충분하게 될 경우가 있다. 또한, 상기 경우에 있어서, 상기 탄소질 재료를 포함한 경화물의 굽힘 탄성률, 굽힘 강도 및 Tg(유리전이온도)가 낮게 되는 경향도 있다.

탄소-탄소 2중 결합을 함유하는 측쇄 및 포화 주쇄를 갖는 모노머 단위는, 하기 일반식(1) 및/또는 일반식(2)으로 나타내어지는 모노머 단위가 바람직하다.

(디엔 폴리머)

본 발명에 있어서, 탄소-탄소 2중 결합을 함유하는 측쇄 및 포화 주쇄를 갖는 모노머 단위를 60몰% 이상을 함유하는 폴리머는, 주모노머로서 상기 디엔 화합물(부타디엔, 펜타디엔 및 이소프렌 등)을 포함하는 폴리머가 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기 주모노머란, 폴리머를 제공하기 위한 원료의 50몰% 이상을 구성하는 모노머를 말한다. 본 발명에 있어서, 상기 탄소-탄소 2중 결합을 함유하는 측쇄 및 포화 주쇄를 갖는 모노머 단위의 60몰%를 함유하는 폴리머는, "디엔 폴리머"라 하는 경우도 있다. 상기 디엔 폴리머는 복수의 디엔 화합물 모노머의 코폴리머이어도 좋다. 또한, 측쇄의 탄소-탄소 이중 결합은 부분적으로 수소 첨가되어도 좋다. 이 경우, 상기 탄소-탄소 2중 결합의 수소 첨가된 부분은 포화 탄소-탄소 결합이 된다.

본 발명에서 사용할 수 있는 디엔 폴리머의 구체예로는, 1,2-폴리부타디엔, 3,4-폴리펜타디엔, 3,4-폴리이소프렌, 폴리시클로펜타디엔 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 사용할 수 있는 디엔 폴리머는 이들 구체예에 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 상기 디엔 폴리머는, 1,2-폴리부타디엔, 3,4-폴리이소프렌이 바람직하고, 1,2-폴리부타디엔이 더욱 바람직하다. 또한, 이들 폴리머는 미세구조로서 폴리부타디엔의 3,4-결합에 상응하는 다른 모노머 단위를 함유할 수도 있다. 또한, 상기 디엔 화합물 이외의 모노머는, 상기 디엔 화합물과 공중합될 수도 있다. 상기 디엔 화합물 이외의 모노머의 구체예로는, 무수 말레인산, 메타크릴산 등이 포함될 수 있다. 상기 3,4-결합에 상응하는 모노머 단위 및 다른 모노머에 상응하는 모노머 단위의 비율은, 모노머 단위의 총수 중에서 40몰% 미만이 바람직하고, 30몰% 미만이 더욱 바람직하며, 15몰% 미만이 특히 바람직하다.

상기 디엔 폴리머는 표면 장력이 낮은 것을 특징으로 한다. 상기 표면 장력은 물질의 표면의 소수성 및/또는 친수성을 나타내는 파라미터이다. 본 발명에서의 성분(A)로서의 폴리머는 소수성인 것이 바람직하다. 친수성이 크게 되면, 물과의 친화성이 증가되어, 그 결과, 내열수성이 감소되는 경향이 있다. 따라서, 과도한 친수성은 바람직하지 않다.

이와 같은 디엔 폴리머의 합성 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 상기 합성 방법의 구체예로는, 「제4판 실험 화학 시리즈 고분자 합성(사단법인 일본화학회편 마루젠주식회사 발행, 1992년 5월 6일, 제4판)」의 41페이지 「실험예 2.20 코발트 촉매에 의한 1,2-폴리부타디엔과 cis-1,4-폴리부타디엔의 합성」; 또는「제4판 실험 화학 강좌 고분자 합성(사단법인 일본화학회편 마루젠주식회사 발행, 1992년 5월 6일, 제4판)」의 48페이지 「실험예 2.26 (Pr-O)₄ Ti-유기 알루미늄계 촉매에 의한 3,4-폴리이소프렌의 합성」에 기재되어 있는 것이 포함된다. 그러나, 본 발명에서 사용할 수 있는 합성 방법은, 특별히 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이와 같이 합성된 디엔 폴리머의 미세구조를 확인하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 상기 미세구조는 어떠한 방법으로도 확인할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 있어서, 상기 미세구조는 핵자기공명법(이하, "NMR법"이라 약칭함); 또는 퓨리에 변환 적외선 분광계(이하, "FT-IR법"이라 약칭함) 등에 의해 확인할 수 있다. 그것의 구체예로는, 「고분자 합성의 실험법(주식회사 화학동인발행, 1984년 3월 1일, 제8판 발행)」45페이지 「실험예 223 적외스펙트럼에 의한 폴리부타디엔의 미세구조의 측정」의 부분;「고분자 합성의 실험법(주식회사 화학동인발행, 1984년 3월 1일, 제8판 발행)」49페이지 「실험예 225 NMR에 의한 폴리부타디엔의 미세 구조의 측정」의 부분; 또는 「고분자 합성의 실험법(주식회사 화학동인발행, 1984년 3월 1일, 제8쇄 발행)」51페이지 「실험예 226 NMR에 의한 폴리이소프렌의 미세구조의 측정」의 부분이 포함될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 NMR방법에 의해 미세 구조가 측정된다.

본 발명에 있어서, 상기 디엔 폴리머의 가지상 구조 또는 말단 구조가 특별히 한정되지 않지만, 각종 방법으로 변성 또는 변경된 것이 사용될 수도 있다. 그것의 구체예로는, 아크릴 변성 구조, 메타크릴 변성 구조, 카르복시 변성 구조, 무수말레인산 변성 구조, 에폭시 변성 구조 등의 각종 구조를 갖는 것이 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 사용할 수 있는 디엔 폴리머의 구조는, 이들 구체예에 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서, 적어도 하나의 측쇄를 구성하는 탄소-탄소 이중 결합이 부분적으로 수소 첨가된 디엔 폴리머(이하, "일부분 수소첨가된 디엔 폴리머"라고도 함)는, 포화 결합을 형성하기 위해, 적어도 하나의 측쇄를 구성하는 탄소-탄소 2중 결합이 부분적으로 수소첨가된 1,2-폴리부타디엔 또는 3,4-폴리이소프렌이 바람직하다. 예컨대, 일부분 수소첨가된 1,2-폴리부타디엔은 하기 일반식(1) 및 일반식(3)으로 나타내어지는 모노머 단위로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 디엔 폴리머의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 수소첨가하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 금속 촉매의 공존하에 수소 기체를 첨가함으로써, 상기와 같은 수소 첨가가 행해질 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 금속 촉매는 특별히 한정되지 않고, 상기 금속 촉매의 구체예로는 니켈, 팔라듐, 백금, 루테늄, 코발트, 구리 등이 포함될 수 있디. 또한, 상기 촉매는, 금속 자체의 형태 또는 담지형 촉매의 형태이어도 좋다. 담체는 활성 탄소, 알루미나, 실리카 등이 포함될 수 있다. 상기 촉매의 바람직한 예로는, 스폰지형 니켈 촉매가 포함될 수 있다.

본 발명에서의 일부분 수소첨가된 디엔 폴리머에 대한 수소 첨가율은, 측쇄의 탄소-탄소 2중 결합에 대해 3~90몰%가 바람직하고, 5~70몰%가 더욱 바람직하며, 10~50몰%가 특히 바람직하다. 상기 수소 첨가율이 3몰% 미만이면, 경화물 특성에서의 개선 효과가 불충분하게 되는 경향이 있다. 상기 수소 첨가율이 90몰%를 초과하면, 경화 특성이 열화되는 경향이 있다.

본 발명에서의 일부분 수소 첨가된 디엔 폴리머 및 비수소 첨가 디엔 폴리머의 혼합비율(질량비)은, 5/95~80/20이 바람직하고, 10/90~65/45가 더욱 바람직하며, 20/80~50/50이 특히 바람직하다. 일부분 수소 첨가된 디엔 폴리머의 혼합비율이 5질량% 미만이면, 경화물 특성에서의 개선의 효과가 불충분하게 되는 경향이 있다. 상기 혼합 비율이 80몰%를 초과하면, 상기 경화 특성이 열화되는 경향이 있다.

(화합물 A 및 화합물 B의 질량비)

상기 성분(A)로서의 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물 및 상기 성분(B)로서의 탄소질 재료의 질량비는, 0.01:1~4:1이 바람직하고, 0.01:1~1.5:1이 더욱 바람직하다. 상기 성분(A)의 질량비가 상기 탄소 재료(B)의 질량비를 4배 초과하면, 경화물의 도전성이 떨어지게 되어 바람직하지 않는 경향이 있다. 또한, 상기 성분(A)의 첨가량이 상기 탄소 재료(B)의 0.01배 미만이면, 성형성이 열악하게 될 경우가 있어 바람직하지 않다. 또한, 상기 성분(C)로서 반응성 모노머가 사용되면, 질량비에 대해 상기 성분(A) 대신에 성분(A) 및 성분(C)의 합이 사용될 수 있다.

(반응성 모노머)

필요에 따라서, 본 발명에 따른 경화성 조성물은 반응성 모노머(C)를 포함해도 좋다. 본 발명에서의 사용할 수 있는 반응성 모노머는, 특별히 한정되지 않고, 각종 반응성 모노머를 사용할 수 있다. 예컨대, 반응 속도를 제어하고, 점도를 조절하고, 가교도를 증가시키고, 어떠한 기능 등을 첨가하기 위해 비닐기 및 알릴기 등의 불포화 이중 결합을 함유하는 라디칼 반응성을 갖는 모노머를 첨가할 수 있다. 비닐기 및 알릴기 등의 불포화 이중 결합을 함유하는 상기 라디칼 반응성 모노머의 구체예로는, 불포화 지방산 에스테르, 방향족 비닐 화합물, 방향족 카르복실산 또는 포화 지방산의 비닐 에스테르 및 그것의 유도체, 가교성 다관능 모노머 등이 포함될 수 있다.

(불포화 지방산 에스테르)

상기 불포화 지방산 에스테르의 구체예로는, 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, 메틸시클로헥실(메타)아크릴레이트 등의 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, 바이페닐(메타)아크릴레이트 등의 아크릴산 방향족 에스테르; 플루오로메틸(메타)아크릴레이트, 클로로메틸(메타)아크릴레이트 등의 할로알킬(메타)아크릴레이트; 글리시딜(메타)아크릴레이트, 알킬아미노(메타)아크릴레이트, α-시아노아크릴산 에스테르 등이 포함될 수 있다.

(방향족 비닐 화합물 등)

상기 방향족 비닐 화합물의 구체예로는, 스티렌, α-메틸스티렌, 클로로스티렌, 스티렌 술폰산, 4-히드록시스티렌, 비닐톨루엔 등이 포함된다.

상기 방향족 카르복실산 또는 포화 지방산의 비닐 에스테르 및 그것의 유도체의 구체예로는, 비닐아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐벤조에이트 등이 포함될 수 있다.

(가교성 다관능 모노머)

상기 가교성 다관능 모노머의 구체예로는, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,5-펜타디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥사디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 올리고에스테르디(메타)아크릴레이트, 폴리부타디엔(메타)아크릴레이트, 2,2-비스(4-(메타)아크릴로일옥시페닐)프로판, 2,2-비스(4-ω-(메타)아크릴로일옥시에톡시)페닐)프로판 등의 디(메타)아크릴레이트; 프탈산디알릴에스테르, 이소프탈산디알릴에스테르, 이소프탈산디메타알릴에스테르, 테레프탈산디알릴에스테르, 2,6-나프탈렌디카르복실산 디알릴에스테르, 1,5-나프탈렌디카르복실산 디알릴에스테르, 1,4-크실렌디카르복실산 알릴에스테르, 4,4'-디페닐디카르복실산 디알릴에스테르 등의 방향족 카르복실산 디알릴 화합물; 시클로헥산디카르복실산 디알릴에스테르, 디비닐벤젠 등의 가교성 2관능 모노머; 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리(메타)알릴이소시아누레이트, 트리(메타)알릴시아누레이트, 트리알릴트리트리멜리테이트, 디알릴클로렌드에이트 등의 가교성 3관능 모노머; 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트 등의 가교성 4관능 모노머가 포함된다.

상기 반응성 모노머(C) 중, 내열성 및 내열수성을 향상시키기 위해, 가교성 다관능 모노머를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 목적을 위해 사용되는 상기 반응성 모노머(에스테르 결합 및 우레탄 결합 등의 가수분해가 가능한 결합부를 가질 수 있음)는, 열수에 의한 가수분해를 방지하는 관점에서, 가능한한 적을수록 바람직하다. 그러나, 다른 특성과의 발란스의 관점에서, 상기 반응성 모노머의 양은 적절한 양으로 사용될 수 있다.

본 발명에 사용되는 반응성 모노머(C)의 양은, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A) 100질량부에 대해 1~40질량부가 바람직하고, 2~30질량부가 더욱 바람직하며, 3~25질량부가 특히 바람직하다. 상기 반응성 모노머(C)의 양이 40질량부를 초과하면, 본 발명에서의 경화물(연료 전지 세퍼레이터 등)의 내열수성이 불충분하게 될 수 있다.

(탄소질 재료)

본 발명에 사용되기 위한 성분(B)로서의 탄소질 재료는, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 천연 흑연, 인조 흑연, 확장 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 기상법 탄소 섬유 및 카본 나노튜브로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

이들 중, 특히 바람직한 탄소질 재료는 천연 흑연, 인조 흑연, 기상법 탄소 섬유 및 카본 나노튜브이다. 상기 탄소질 재료는 붕소를 함유하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 사용되기 위한 성분(B)로서의 탄소질 재료는, 벌크 밀도가 1g/cm³인 경우에 압력 방향에 대한 직각에 있어서, 가능한한 낮은 분말 전기 비저항을 갖는 것이 바람직하다. 상기 분말 전기 비저항은 0.1Ωcm 이하가 바람직하고, 0.07Ωcm 이하가 더욱 바람직하다. 상기 성분(B)로서의 탄소질 재료의 전기 비저항이 0.1Ωcm를 초과하면, 상기 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물이 도전성이 감소되기 쉬워 바람직한 경화물이 얻어지지 않을 경우가 있다.

(전기 비저항 측정방법)

도 1은, 본 발명에 사용하기 위한 탄소질 재료의 전기 비저항을 측정하기 위한 방법을 나타낸다. 도 1에 있어서, 참조 번호1 및 1'은, 구리판을 포함하는 전극을 나타내고, 참조 번호 2는, 수지를 포함하는 압축봉을 나타내고, 참조 번호 3은, 수지를 포함하는 받침대를 나타내고, 참조 번호 4는, 수지를 포함하는 사이드 프레임(side frame)을 나타내고, 참조 번호 5는 샘플 탄소질 재료를 나타내며, 참조 번호 6은 상기 샘플의 하단에서의 시트 표면에 대해 수직 방향의 중앙부에 설치된 전압 프로브를 나타낸다.

도 1에 나타내는 4프로브법을 사용하여, 샘플의 전기 비저항을 하기와 같이 측정할 수 있다. 샘플은 상기 압축봉(2)에 의해 압축된다. 전류(I)는 상기 전극(1)에서 전극(1')로 통과된다. 상기 프로브간의 접압(V)은 상기 프로브(6)에 의해 측정된다. 이 때, 상기 샘플이 압축봉에 의해 벌크 밀도 1.5g/cm³으로 압축될 때의 값이 전압용으로 사용된다.

상기 샘플의 전기 비저항(프로브 사이)이 R(Ω)이면, R=V/I라 추측된다. 상기 식으로부터 상기 전기 비저항은, ρ=R·S/L[ρ:전기 비저항, S: 상기 샘플의 전류 흐름 방향, 즉, 압력 방향에 대한 직각에서의 단면적(cm²), L: 상기 프로브(6)간의 거리]을 따라 측정할 수 있다. 상기 실제 측정에 있어서, 직각 방향에서의 샘플의 단면은, 약 1cm의 폭 및 0.5~1cm의 길이(높이)를 갖고, 전류 통과 방향에서의 길이는 4cm이며, 또한 상기 프로브간의 거리(L)은 1cm이다.

(인조 흑연)

본 발명에 사용되기 위한 상기 성분(B)로서의 탄소질 재료의 하나의 예로서 인조 흑연을 얻기 위해, 일반적으로 코크가 일차적으로 생성된다. 상기 코크의 원료는 석유 피치, 석탄 피치 등이고, 상기 원료가 코크로 탄화된다. 상기 코크로부터, 일반적으로 흑연 분말은, 예컨대, 분쇄된 후 상기 코크가 흑연화되는 방법, 상기 코크 자신을 흑연화한 후, 흑연화 코크를 분쇄시키는 방법, 또는 상기 코크에 바인더를 첨가하고, 얻어진 혼합물을 성형, 베이킹하고, 흑연화시킨 후, 베이크된 생성물(이하, 코크 및 베이크 생성물을 총괄적으로 "코크 등"이라 한다)을 분쇄하여 분말로 하는 방법에 의해 얻어진다. 상기 원료 코크 등이 결정의 성장으로부터 억제되는 것이 바람직하고, 2,000℃ 이하로 열처리되는 것이 바람직하며, 1,200℃ 이하로 열처리되는 것이 더욱 바람직하다.

흑연화 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 상기 분말이 흑연 도가니에 넣어지고, 그것을 통해 전류가 직접 통과하는 아키슨 로(Acheson furnace)를 사용하는 방법, 또는 흑연 가열 소자로 상기 분말을 가열하는 방법에 의해 흑연화가 행해질 수 있다.

코크, 인조 흑연 및 천연 흑연 등의 탄소질 재료(B)는, 고속 회전밀(예컨대, 햄머밀, 핀밀, 케이지밀), 볼밀(예컨대, 롤밀, 진동밀, 플래너터리밀) 또는 교반밀(예컨대, 비드밀, 아트라이터, 유통관형 밀, 고리형 밀)을 사용하여 분쇄할 수 있다. 또한, 스크린밀, 터보밀, 슈퍼마이크론밀 및 제트밀 등의 미세 분쇄기를 조건을 선정하여 사용할 수도 있다. 코크 및 천연 흑연 등의 탄소질 재료(B)는, 밀 등을 사용하고, 또한 분쇄 조건을 선택하고, 필요에 따라 상기 분말을 분급함으로써 분쇄되어, 평균 입자 크기 및 입자 크기 분포가 제어될 수 있다.

코크, 인조 흑연 및 천연 흑연 등의 탄소질 재료(B)를 분급하는 방법은, 분리가 달성될 수 있는 한 임의의 방법이어도 좋다. 예컨대, 체선별 또는 강제 와류식 원심 분리기(예컨대, 마이크론 세퍼레이터, 터보프렉스, 터보클래시피어, 슈퍼 세퍼레이터) 및 관성 분리기(예컨대, 개량형 가상 임팩터, 엘보우 젯) 등의 기류 분급기를 사용할 수 있다. 또한, 습식 침강 분리법, 원심 분리법 등이 사용되어도 좋다.

(확장 흑연 분말)

본 발명에서의 탄소질 재료(B)로서 사용되는 확장 흑연 분말은, 예컨대, 천연 흑연 및 열분해 흑연 등의 고성장 결정 구조를 갖는 흑연이, 농축된 황산 및 질산의 혼합 용액 또는 농축된 황산 및 과산화 수소 수용액의 혼합 용액 등의 강산화성 용액에 침지되어 흑연 층간 화합물을 생성시키고, 상기 생성된 흑연 층간 화합물이 물로 세정되고 고속 가열되어 C축 방향으로 흑연 결정을 팽창시키는 방법으로 얻어진 분말, 또는 상기 얻어진 분말을 시트로 한번에 압연시킨 후, 상기 시트를 분쇄함으로써 얻어진 분말이어도 좋다.

(탄소 섬유)

상기 탄소질 재료(B)로서 사용되는 탄소 섬유의 구체예로는 중질유(heavy oil), 부생유(by-product oil) 또는 석탄 타르로부터 얻어진 피치형 탄소 섬유 및 폴리아크릴로니트릴로부터 얻어진 PAN형 탄소 섬유가 포함된다.

상기 탄소질 재료(B)로서 사용되는 기상법 탄소 섬유는, 예컨대, 페로센 등의 천이 금속 촉매의 존재하에 800~1300℃에서, 수소 기체와 함께 벤젠, 톨루엔 또는 천연 가스 등의 원료 유기 화합물을 사용하여 열분해 반응을 일으킴으로써 얻을 수 있다. 상기 얻어진 기상법 탄소 섬유는, 약 2,500~3,200℃에서 흑연화 처리를 더 실시하는 것이 바람직하고, 약 2,500~3,200℃에서 붕소, 탄화 붕소, 베릴륨, 알루미늄 또는 규소 등의 흑연화 촉매와 함께 흑연화 처리를 실시하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 사용되기 위한 기상법 탄소 섬유는, 0.05~10㎛의 섬유 직경 및 1~500㎛의 섬유 길이를 갖는 것이 바람직하다. 상기 섬유 직경은, 0.1~5㎛, 섬유 길이는 5~50㎛가 더욱 바람직하며, 0.1~0.5㎛의 섬유 직경 및 10~20㎛의 섬유 길이가 가장 바람직하다.

(카본 나노튜브)

탄소질 재료(B)로서 사용되는 카본 나노튜브는, 최근 기계적 강도 뿐만 아니라 전계 방출 기능 및 수소 흡착 기능, 또한 자기 기능에 의해 산업분야에서 주목받고 있다. 또한, 이 카본 나노튜브는 흑연 위스커(graphite whisker), 필라멘터스 카본, 흑연 섬유, 극세 탄소 튜브, 탄소 튜브, 카본 피브릴, 카본 마이크로튜브 또는 카본 나노튜브라 불린다.

상기 카본 나노튜브는, 상기 튜브를 형성하는 흑연 필름이 단일층인 단일층 카본 나노튜브 및 상기 흑연 필름이 다층으로 이루어지는 다층 카본 나노튜브가 포함된다. 본 발명에 있어서, 이들 중 어느 하나를 사용할 수 있지만, 단일층 카본 나노튜브가 더욱 높은 도전성 또는 기계적 강도를 갖는 경화물을 얻을 수 있으므로 바람직하다.

상기 카본 나노튜브는, 예컨대, 사이토 및 반도에 의해 저술된 카본 나노튜브의 기초, 23~57페이지, 코로나사(1998)에 기재된 아크 방전법, 레이저 증발법 또는 열분해법에 의해 제작될 수 있다. 순도를 향상시키기 위해, 상기 얻어진 카본 나노튜브는, 열수법, 원심분리법, 초여과법, 산화법 등에 의해 더 정제되어도 좋다. 불순물을 제거하기 위해, 상기 카본 나노튜브는 약 2,500~3,200℃에서, 불활성 기체 분위기하에 고온 처리가 실시되는 것이 바람직하고, 붕소, 탄화붕소, 베릴륨, 알루미늄 및 규소 등의 흑연화 촉매와 함께 불활성 기체 분위기하에 약 2,500~3,200℃에서 고온 처리가 실시되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 사용되기 위한 카본 나노튜브는, 0.5~100nm의 섬유 직경 및 0.01~10㎛의 섬유 길이를 갖는 것이 바람직하다. 상기 섬유 직경은 1~10nm, 섬유 길이는 0.05~5㎛가 더욱 바람직하고, 1~5nm의 섬유 직경 및 0.1~3㎛의 섬유 길이가 가장 바람직하다.

본 발명에 사용되기 위한 기상법 탄소 섬유 및 카본 나노튜브의 섬유 직경 및 섬유 길이는, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 측정할 수 있다.

더욱 구체적으로는, 상기 측정에 있어서, 수백 조각의 섬유의 직경 및 길이가 측정되고, 이들 직경 및 길이의 수평균 값이 산출된다.

(카본 블랙)

본 발명에 사용되기 위한 카본 블랙의 구체예로는, 천연 가스 등의 불완전 연소에 의해, 또는 아세틸렌의 열분해에 의해 얻어지는 케트젠 블랙(Ketjen black) 및 아세틸렌 블랙, 탄화수소 오일 또는 천연 가스의 불완전 연소에 의해 얻어지는 퍼니스 카본(furnace carbon) 및 천연 가스의 열분해에 의해 얻어지는 서멀 카본(thermal carbon)이 포함된다.

(붕소량)

본 발명에 따른 성분(B)로서, 탄소질 재료에 함유되는 붕소의 양은 0.05~10질량%가 바람직하다. 붕소의 양이 0.05질량% 미만이면, 높은 도전성을 갖는 목적의 흑연 분말이 얻어지기 어렵다. 붕소의 양이 10질량%를 초과하더라도 탄소 재료의 도전성의 개선 효과가 떨어지는 경향이 있다.

상기 탄소질 재료에 함유된 붕소의 양을 측정하기 위한 방법은 특별히 한정되지 않고, 붕소의 양은 임의의 측정 방법에 의해 측정할 수 있다. 본 발명에 있어서, 그 값은 유도형 플라즈마 발광분광 분석기(이하, "ICP"라 약칭함) 또는 유도형 플라즈마 발광분광 질량분석기(이하, "ICP-MS"라 약칭함)에 의해 측정된 값이다. 더욱 구체적으로는, 샘플에 황산 및 질산이 첨가되고, 마이크로파 가열(230℃)하여 분해(다이제스터법)되고, 상기 분해 생성물에 과염소산(HCIO₄)을 더 가하여 얻어진 생성물을 물로 희석한다. 그런 후, 이와 같이 얻어진 샘플을 ICP발광분광 분석기를 실시하여 샘플안의 붕소의 양을 측정한다.

본 발명에 사용되는 탄소질 재료(B)는, 0.05질량%~10질량%의 붕소를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 성분(B)로서의 탄소질 재료에, 예컨대, 천연 흑연, 인조 흑연, 확장 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 기상법 탄소 섬유, 카본 나노튜브 등의 단일 물질, 또는 그것의 1종 이상의 혼합물에 원소 형태, B₄C, BN, B₂O₃ 또는 H₃BO₃에서의 B 등의 붕소원을 첨가하고, 상기 붕소 화합물을 완전히 혼합한 후, 약 2,500~3,200℃에서 상기 혼합물을 흑연화하는 방법으로 붕소를 조합시킬 수 있다.

붕소 화합물의 혼합이 불균일하면, 얻어진 흑연 분말은 불균일할 뿐만 아니라 흑연화시에 대개 소성된다. 균일 혼합을 달성하기 위해, 상기 붕소원은 50㎛ 이하, 바람직하게는 약 20㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 분말로 형성된 후, 코크 등의 분말과 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 성분(B)로서의 탄소질 재료가 붕소를 함유하지 않고 흑연화되는 경우, 상기 흑연화도(즉, 결정화도)는 감소될 수 있고, 그것의 격자 간격이 증가될 수 있다. 결과적으로 높은 도전성을 갖는 흑연 분말이 얻어지기 어려울 경우가 있다. 함유되는 붕소의 형태는, 붕소 및/또는 붕소 화합물이 상기 흑연에 혼합되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 바람직한 형태로 상기 붕소는 흑연 결정의 층사이에 존재하거나, 또는 붕소 원자가 상기 흑연 결정을 구성하는 탄소 원자의 일부분에 치환되어 있는 것이다. 탄소 원자 일부분이 붕소 원자로 치환되어 있는 경우, 상기 붕소 원자 및 탄소 원자 간의 결합은, 공유 결합 또는 이온 결 d 등의 결합 형태 중 어느 하나이어도 좋다.

(첨가제)

경도, 강도, 도전성, 성형성, 내구성, 내후성, 내수성 등을 증가시키기 위해, 본 발명에 따른 내열수성을 갖는 경화성 수지 조성물은, 윤활제, 증점제, 가교제, 가교보조제, 경화 개시제, 경화 가속제, 경화 억제제, 가소제, 수축 감소제, 틱소트로피제(thixotropic agent), 계면활성제 또는 세정제, 용매 유리 섬유, 유기 섬유, 자외선 안정제, 산화방지제, 소포제, 레벨링제, 성형 이완제, 윤활제, 발수제, 증점제, 친수성 부여제 및 경화 보조제 등의 첨가제가 더 포함되어도 좋다.

상기 경화 개시제로서, 유기 퍼옥시드 및 아조 화합물 등의 열에 의해 라디칼을 생성시킬 수 있는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기 퍼옥시드의 구체예로는, 디알킬퍼옥시드, 아실퍼옥시드, 히드로퍼옥시드, 케톤퍼옥시드 및 퍼옥시에스테르 등의 공지의 과산화물이 포함된다. 그것의 구체예로는, 벤조일퍼옥시드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 2,2-비스(4,4-디부틸퍼옥실시클로헥실)프로판, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트, 2,5-디메틸 2,5-디(t-부틸퍼옥실)헥산, 2,5-디메틸 2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸쿠밀퍼옥시드, p-메탄히드로퍼옥시드, t-부틸히드로퍼옥시드, 쿠멘히드로퍼옥시드, 디쿠밀퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, 2,5-, 5-디메틸-2 디부틸퍼옥시헥신-3 등이 포함된다.

필요에 따라, 상기 경화성 조성물에 함유되는 유기 퍼옥시드 또는 아조 화합물은, (상기 성분(A)+상기 성분(C))의 100질량부에 대해, 0.2~10질량부의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다. 첨가되는 유기 퍼옥시드의 양은 0.5~8질량부가 더욱 바람직하고, 0.8~6질량부가 특히 바람직하다. 상기 유기 퍼옥시드의 양이 10질량부를 초과하면, 유기 퍼옥시드의 분해로부터 발생되는 기체가 증가되어 경화물의 기체 기밀성이 감소될 수 있다. 또한, 상기 유기 퍼옥시드의 양이 0.2질량부 미만이면, 상기 경화 생성물의 가교밀도가 감소되어 강도가 저하될 수 있고, 또한 내구성이 감소될 수도 있다.

(경화성 조성물의 제작)

본 발명에 따른 경화성 수지 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 내열수성 경화성 수지 조성물을 얻기 위해, 롤, 압출기, 혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 헨첼(Henschel) 혼합기 또는 플래너터리(planetary) 혼합기 등의 수지의 분야에서 통상적으로 사용되는 혼합기 또는 혼련기를 사용하여 경화의 시작이 일어나지 않는 온도를 항상 유지하면서, 균일하게 상기 성분을 혼합시키는 것이 바람직하다. 유기 퍼옥시드를 첨가하는 경우, 상기 유기 퍼옥시드는 모든 다른 성분들이 균일하게 혼합된 후, 최종 단계에서 첨가 및 혼합되는 것이 바람직하다.

성형기 또는 금형에 상기 재료의 공급을 용이하게 하기 위해, 본 발명에 따른 경화성 조성물은 혼련 또는 혼합 후에 분쇄 및 입자화될 수 있다.

상기 경화성 조성물은, 호모지나이저, 윌리밀(Wiley mill), 고속 회전밀(예컨대, 햄머밀, 핀밀, 캐이지밀, 블렌더) 등을 사용하여 분쇄할 수 있다. 상기 재료가 서로 응집되는 것을 방지하기 위해, 냉각하면서 상기 분쇄를 행하는 것이 바람직하다. 압출기 또는 공혼련기를 사용하거나, 또는 팬형 입자기를 사용함으로써 상기 조성물을 입자화하는 방법으로 입자화가 행해질 수 있다.

(경화성 조성물의 성형)

정밀한 두께를 갖는 경화물을 얻기 위해, 그 얻어진 경화성 조성물은 압출기, 롤, 칼렌더 등을 사용함으로써, 경화가 시작되지 않는 온도에서 소정 두께 및 소정 폭을 갖는 시트 형상으로 한번 성형된다. 더욱 높은 두께 정밀도를 제공하도록 성형하기 위해, 상기 조성물은 압출기로 성형된 후, 롤 또는 칼렌더에 의해 압연되는 것이 바람직하다. 상기 시트 중에 공극 또는 공기를 제거하기 위해, 진공 중에서 압출 성형하는 것이 바람직하다.

이와 같이 얻어진 시트는 의도된 크기로 제공되도록 커팅 또는 펀칭되고, 그 얻어진 시트는 평행 또는 중첩된 상태로 하나 시트 또는 2장 이상의 시트의 형태로 양측 그루브를 갖는 금형으로 삽입된 후, 압축 성형기에 의해 열경화되어 경화물이 얻어진다. 실제적으로 결함이 없는 양호한 제품을 얻기 위해, 공동 내부를 진공으로 하는 것이 바람직하다. 경화 후, 제품의 워핑(warping)을 해결하기 위해, 온도를 10~50℃로 조절된 누름대(presser bar)로 3MPa 이상의 압력으로 제품을 누르면서 제품을 냉각시키는 것이 바람직하다.

(경화)

경화조건에 관해서, 상기 조성물의 종류에 따른 최적 온도를 선택하고 찾을 수 있다. 상기 온도는, 재료의 종류에 따라서 적당히 선택되지만, 예컨대, 30~1,200초 동안 120~200℃의 온도가 선택될 수 있다. 상기 조성물이 경화된 후, 후경화가 10~600분 동안 150~200℃의 온도가 행해져 완전 경화가 달성될 수 있다. 5MPa 이상의 압력하에 후경화를 행함으로써, 생성물이 워핑되는 것을 방지할 수 있다.

(내열수성 도전성의 경화물의 특성)

본 발명에 따른 이와 같이 경화된 내열수성의 도전성 경화물은, 160℃이상의 Tg를 갖는 것이 바람직하고, 170℃가 더욱 바람직하며, 180℃이상이 특히 바람직하다. 상기 Tg가 160℃ 보다 낮으면, 얻어지는 경화물이 충분한 내열수성을 갖지 않을 경우가 있다.

상기 Tg는 Shimadzu Corporation제작의 Thermo분석기(TMA-50)를 사용함으로써, TMA법에 의해 측정될 수 있다. 상기 방법의 50mL/분의 질소 공급의 분위기에 있어서, 불연속점을 검출하기 위해, 3×3×5(mm)의 크기를 갖는 샘플을 사용함으로써, 5℃/분의 온도 상승률로 30℃에서 250℃까지 선팽창 계수를 측정하여 Tg를 결정하였다.

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은 30MPa이상의 굽힘 강도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 굽힘 강도는 35MPa이상이 더욱 바람직하고, 40MPa이상이 특히 바람직하다. 상기 굽힘 강도가 30MPa미만이면, 생성된 경화물이 충분한 강도를 가질 수 없게 될 경우가 있다. 상기 굽힘 강도는 JIS K 6911에서의 규정된 방법으로 측정될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 실험편 또는 표본(80nm×10mm×4mm)은 64mm의 스팬 간격(span space) 및 2mm/분의 굽힘 속도의 조건 하에 3지점 굽힙 강도 측정이 실시된다.

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은, 2×10^-2Ωcm 이하의 체적 저항(volume resistivity)을 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8×10^-3Ωcm 이하, 특히 바람직하게는 5×10^-3Ωcm 이하이다. 상기 체적 저항이 2×10^-2Ωcm를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다. 상기 체적 저항은, JIS K 7194에 따라서 4지점 프로브법에 의해 측정된다.

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은 2×10^-2Ωcm² 이하의 접촉 저항을 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1×10^-2Ωcm² 이하, 더욱 더 바람직하게는 7×10^-3Ωcm² 이하이다. 상기 접촉 저항이 2×10^-2Ωcm²를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다. 상기 접촉 저항값은 하기와 같이 측정된다. 실험편(20mm×20mm×20mm) 및 탄소판(1.5×10^-3Ωcm, 20mm×20mm×10mm)을 서로 부착시킨 후, 2장의 구리판 사이에 끼우고, 98N의 하중을 가한다. 1A의 정전류가 관통 방향을 통과하고, 상기 실험편 및 탄소판 사이의 계면에 프로브를 접촉시켜 전압을 측정한다. 상기 측정된 전압으로부터, 저항값이 산출된다. 그 얻어진 값은 접촉하고 있는 단면적과 합쳐져서, 그 값이 접촉 저항값으로서 나타내어진다.

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은, 1.0W/m·K이상의 열전도율을 갖는 것이 바람직하고, 4.0W/m·K이상이 더욱 바람직하며, 10W/m·K이상이 더욱 더 바람직하다. 상기 열전도율이 1.0W/m·K미만이면, 재료의 열방사성이 열악하게 되어 상기 재료가 고온으로 가열될 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기 열전도율은, 레이저 플래쉬법(laser-flash method(t_1/2법, 레이저 플래쉬법용 열상수 측정 장치: Rigaku Denki Co.제작의 LF/TCM FA 8510B))을 따라 루비 레이저빔(여기전압: 2.5kV)을 조사함으로써 진공 중에서 80℃온도의 시험편(직경 φ: 10mm, 두께: 1.7mm)을 사용하여 측정될 수 있다.

(내열수성)

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은, 내열수성을 증가시킬 수 있다는 것을 특징으로 한다. 상기 내열수성의 지표의 구체예로는, 흡수율 및 질량 변화율 등이 포함될 수 있다. 이들 값은 JIS K 7202를 따른 방법으로 측정되어도 좋다.

예컨대, 일정 크기를 갖는 실험편이 내압 용기에 놓여지고, 일정량의 증류수가 첨가되고, 소정 시간 동안 일정 온도의 오븐에서 실험이 행해졌다. 실험 전후의 실험편의 질량 변화를 측정하여 내열수성을 측정할 수 있다.

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은, 30mm×30mm×3mm 실험편의 크기, 및 50ml의 증류수가 첨가된 상태로, 180℃에서 168시간 실험 후의 질량 변화가 -1.5%~+1.5%의 범위인 것이 바람직하다. 상기 질량 변화는 -1.0%~+1.0%의 범위인 것이 더욱 바람직하다.

상기 질량 변화가 -1.5%미만이거나, 또는 +1.5%를 초과하면, 장시간 사용시의 질량 변화가 너무 크게 되어, 성형품의 치수가 크게 변화될 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 상기 질량 변화가 -1.5%미만이면, 상기 재료는 더욱 열화되기 쉽고, 균열이나 깨짐이 발생될 수 있어, 이와 같은 상태는 특히 바람직하지 않다.

본 발명에서의 도전성 경화물에 있어서, 굽힘 강도(파단시) 및 변형률(파단시)간의 양호한 균형을 유지하는 것이 바람직하다. 굽힘 강도만이 큰 경화물은, 깨지기 쉬운 재료가 될 경우가 있다. 또한, 변형률만이 큰 경화물은, 열악한 강도를 제공할 경우가 있다. 따라서, 굽힘 강도 및 변형률이 적절히 균형잡힌 경화물을 제작하는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서, 본 발명에서의 경화성 조성물로터 얻어질 수 있는 내열수성 도전성 경화물은, 균형잡힌 굽힘 강도 및 변형률을 나타내는 우수한 성능이 보여진다.

(경화물에서의 붕소 함량)

본 발명에 따른 내열수성 도전성 경화물은 0.1ppm이상의 붕소를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 붕소 함량은 0.5ppm이상이 더욱 바람직하고, 1ppm이상이 더욱 더 바람직하다. 상기 붕소 함량이 0.1ppm미만이면, 높은 도전성을 얻기 곤란하게 될 경우가 있다. 이와 같은 경우에서의 붕소 함량은, 탄소질 재료(B)의 경우의 경우와 동일한 방법으로 측정될 수도 있고, ICP-MS법이 사용되어야 한다.

(내열수성 도전성 성형품)

기체용 플로우 채널(또는 플로우 패스(path)) 또는 복수의 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품에 있어서, 순환되는 기체의 구체예로는, 공기, 산소, 수소, 질소, 증기 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 성형품의 용도 및 크기에 따라서, 기체용 채널의 형태 및 크기를 적당히 설정 또는 설계할 수 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은 160℃이상의 Tg를 갖는 것이 바람직하고, 170℃이상이 더욱 바람직하며, 180℃이상이 특히 바람직하다. 상기 Tg가 160℃보다 낮으면, 얻어지는 성형품이 충분한 내열성을 가질 수 없을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은, 30MPa이상의 굽힘 강도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 굽힘 강도는 35MPa이상이 더욱 바람직하고, 40MPa이상이 특히 바람직하다. 상기 굽힘 강도가 30MPa미만이면, 얻어진 성형품이 충분한 강도를 갖지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은 2×10^-2Ωcm 이하의 체적 저항을 갖는 것이 바람직하고, 8×10^-3Ωcm 이하가 더욱 바람직하며, 5×10^-3Ωcm 이하가 특히 바람직하다. 상기 체적 저항이 2×10^-2Ωcm를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은 2×10^-2Ωcm² 이하의 접촉 저항을 갖는 것이 바람직하고, 1×10^-2Ωcm² 이하가 더욱 바람직하며, 7×10^-3Ωcm² 이하가 특히 바람직하다. 상기 접촉 저항이 2×10^-2Ωcm²를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은 1.0W/m·K이상의 열전도성을 갖는 것이 바람직하고, 4.0W/m·K이상이 더욱 바람직하며, 10W/m·K이상이 더욱 더 바람직하다. 상기 열전도성이 1.0W/m·K미만이면, 상기 재료에 가해지는 하중이 너무 크게 되어 바람직하지 않다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은 0.1ppm이상의 붕소를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 붕소 함량이 0.5ppm이상인 것이 더욱 바람직하며, 1ppm이상인 것이 더욱 더 바람직하다. 상기 붕소 함량인 0.1ppm미만이면, 높은 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다.

본 발명에 따른 세퍼레이터에서의 플로우 채널의 형태 또는 크기는, 상기 세퍼레이터 자체의 크기, 형태 및 기체 유량에 따라서 적당히 설정 또는 설계될 수 있다. 상기 채널의 단면은, 일반적으로 직사각형이고, 깊이는 약 0.5mm이며 폭은 약 1.0mm이다. 그러나, 이들 값이 상기 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는 160℃이상의 Tg를 갖는 것이 바람직하고, 170℃이상이 더욱 바람직하며, 180℃이상이 특히 바람직하다. 상기 Tg가 160℃미만이면, 얻어지는 연료 전지 세퍼레이터는 충분한 내열성을 갖지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는, 30MPa이상의 굽힘 강도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 굽힘 강도는 35MPa이상이 더욱 바람직하며, 40MPa이상이 특히 바람직하다. 상기 굽힘 강도가 30MPa미만이면, 얻어지는 연료 전지 세퍼레이터는 충분한 강도를 갖지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는, 2×10^-2Ωcm 이하의 체적 저항을 갖는 것이 바람직하고, 8×10^-3Ωcm 이하가 더욱 바람직하고, 5×10^-3Ωcm 이하가 특히 바람직하다. 상기 체적 저항이 2×10^-2Ωcm를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는, 2×10^-2Ωcm² 이하의 접촉 저항을 갖는 것이 바람직하고, 1×10^-2Ωcm² 이하가 더욱 바람직하며, 7×10^-3Ωcm² 이하가 더욱 더 바람직하다. 상기 접촉 저항이 2×10^-2Ωcm²를 초과하면, 충분한 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는, 1.0W/m·K이상의 열전도율을 갖는 것이 바람직하고, 4.0W/m·K이상이 더욱 바람직하며, 10W/m·K이상이 더욱 더 바람직하다. 상기 열전도율이 1.0W/m·K 미만이면, 재료에 가해지는 하중이 너무 크게 되어 바람직하지 않다. 또한, 이 경우에 있어서, 연료 전지 세퍼레이터의 열발생으로 인하여 일정값으로 가동 또는 동작 온도를 조절하는 것이 용이하지 않게 된다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는 0.1ppm이상의 붕소를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 붕소 함량은 0.5ppm이상이 더욱 바람직하며, 1ppm이상이 더욱 더 바람직하다. 상기 붕소 함량이 0.1ppm미만이면, 높은 도전성이 얻어지지 않을 경우가 있다.

적어도 하나의 기체 흐름용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 내열수성 도전성 성형품은, 일반적인 열경화성 수지용 성형방법을 사용하여 본 발명에 따른 경화성 조성물을 경화 및 성형함으로써 얻을 수 있다.

(연료 전지 세퍼레이터 제조방법)

본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 방법의 구체예로는, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형, 캐스트 성형, 사출 압력 성형 등이 사용되는 것이 포함된다. 그러나, 본 발명에 사용할 수 있는 성형 방법은, 이들 구체예로 특별히 한정되지 않는다. 상기 성형은 각종 성형 가공시에 금형 내부 또는 금형 전체를 진공 상태로 유지하면서 행하는 것이 바람직하다.

적어도 하나의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성된 본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터는, 일반적인 열경화성 수지용 성형 방법을 사용하여 본 발명에 따른 경화성 조성물을 경화 및 성형함으로써 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 경화성 조성물이 한번 경화된 후, 기계 가공에 의해 상술한 적어도 하나의 플로우 채널(그루브 등)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 플로우 채널의 형성이 상기 플로우 채널에 상응하는 반전 형상을 갖는 금형을 사용하여 압축 성형 등에 의해 상기 경화성 조성물의 경화와 동시에 행해질 수 있다.

본 발명에 따른 연료 전지 세퍼레이터 제조방법의 구체예로는, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형, 캐스트 성형, 사출 압축 성형 등이 사용되는 것이 포함된다. 그러나, 본 발명에서 사용할 수 있는 성형 방법은, 이들 구체예에 특별히 한정되지 않는다. 상기 성형은, 각종 성형 가공시에 금형의 내부 또는 금형 전체를 진공 상태로 유지하면서 행하는 것이 바람직하다.

상기 압축 성형에 있어서, 성형 사이클을 향상시키기 위해, 다공동(multi-cavity) 금형이 사용되는 것이 바람직하다. 작은 출력으로 다수의 제품을 성형할 수 있으므로, 다단계 프레스(적층 프레스)법이 더욱 바람직하다. 평평한 타입의 제품인 경우, 면정밀도(plane precision)를 향상시키기 위해 미경화 시트를 한번 성형 후, 압축 성형을 행하는 것이 바람직하다.

상기 사출 성형에 있어서, 성형성을 더욱 향상시키기 위해, 상기 성형기 실린더의 중간점에서 이산화탄소 기체를 도입하고, 상기 재료에 상기 기체를 용해시킴으로써 상기 성형은 초임계 상태에서 행해질 수 있다. 제품의 면정밀도를 향상시키기 위해, 사출 압축법이 바람직하다.

사용할 수 있는 사출-압축 성형법은, 1)폐쇄된 금형의 상태에서 재료를 주입하고, 잠금력(locking force)을 제로로 설정하는 방법, 2)소정의 위치에서 개방되는 금형의 상태에서 재료를 주입한 후 금형을 폐쇄시키는 방법, 및 3)개방된 금형의 상태에서 재료를 주입하면서 금형을 폐쇄시키는 방법이 포함된다.

상기 금형 온도에 관해서는, 상기 조성물의 종류에 따라서 적절한 온도를 선택하고 발견하는 것이 중요하다. 온도는 상기 재료의 종류에 따라서 적당히 선택되지만, 예컨대, 30~1,200초 동안 120~200℃의 온도로 선택될 수 있다. 상기 조성물이 경화된 후, 후경화가 10~600분 동안 150~200℃의 온도로 행해져, 완전 경화가 달성될 수 있다. 5MPa 이상의 압력 하에 후경화를 행함으로써, 생성물이 워핑되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 경화성 조성물이 성형에 있어서 용이하므로, 두께 정밀도가 요구되는 분야에서의 복합 재료로서 적절하다. 또한, 그 경화품은 흑연 등의 탄소질 재료의 도전성 또는 열전도성을 제한없이 재현할 수 있고, 또한 내열성, 내열수성, 내부식성, 성형 정밀성 등에 있어서, 우수한 특성을 나타냄으로써, 매우 높은 성능을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 경화성 조성물 또는 제품이나 물품은, 각종 분야에 있어서, 다양한 부분으로 유용하다. 특히, 본 발명에 따른 경화물은, 연료 전지 세퍼레이터, 전극, 전자파 차단판, 열방사성 재료, 전지용 적층체, 전자 회로판, 저항기, 히터, 집진 필터 소자, 평판형 히터, 전자기 재료용 등으로 바람직하게 사용될 수 있다.

[실시예]

본 발명을 하기 실시예를 참조로 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.

<성분 (A)> 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물

<A-1>

1,2-폴리부타디엔: B-3000, Nippon Soda Co.,Ltd.제작(분자량: 3,000, 1,2-결합: 91.7%, 50℃에서의 점도: 10.7Pa·s)

<A-2>

말단 변성 폴리부타디엔: TE-2000, Nippon Soda Co.,Ltd.제작(말단 메타크릴-변성물, 50℃에서의 점도: 54.9Pa·s, 1,2-결합: 90%이상)

<A-3>

1,2-폴리부타디엔: RB-810, JSR Co.,Ltd.제작(150℃, 21.2N에서의 용융지표: 3g/10분, 1,2-결합: 90%)

<A-4>

일부분 수소첨가된 1,2-폴리부타디엔(26.8%)

500g의 1,2-폴리부타디엔(B-3000)의 40질량% 시클로헥사논 용액 및 10g의 스폰지 니켈(R-239, Nikko Rica Co.,Ltd.제작)을 1000ml 오토클레이브에 넣고, 0.6MPa 및 40℃의 조건으로 20.6L의 수소 기체를 도입하여 수소 첨가 반응을 행하였다. 상기 용매로서의 시클로헥사논을 감압 하에 제거하여 측쇄 비닐기에 26.8몰%의 수소 첨가율을 갖는 일부분 수소 첨가된 1,2-폴리부타디엔을 얻었다.

측쇄 말단에서의 비닐수소(4,95-5.10δ) 및 수소첨가 후의 측쇄에서의 메틸수소(0.85-1.05δ) 시크널 간의 면적비에 의해 ¹H-NMR분석으로 상기 일부분 수소첨가율을 산출하였다.

<A-5>

일부분 수소첨가된 1,2-폴리부타디엔(50.8%)

측쇄 비닐기에 50.8몰%의 수소 첨가율을 갖는 일부분 수소 첨가된 1,2-폴리부타디엔은 도입되는 수소 기체의 양을 41.2L로 변화시키는 것을 제외하고는, <A-4>와 동일한 방법으로 얻어졌다.

<성분(B): 탄소질 재료>

<B-1>: 붕소 함유 흑연 미세 분말

비침상형 코크인 Shin Nittetsu Kagaku K.K.제작의 LPC-S 코크(이하, "coke A"라 함)(소성물)를 분쇄기(Hosokawa Micron K.K.제작)에 의해 2~3mm 이하의 크기로 굵게 분쇄하였다. 상기 굵게 분쇄된 생성물을 제트밀(IDS2UR, Nippon Pneumatic K.K.제작)로 미세하게 분쇄하였다. 이어서, 원하는 값으로 상기 입자 크기를 조절하기 위해 얻어진 분말을 분급하였다. 터보 분급기(TC15N, Nisshin Engineering K.K.제작)를 사용하여 공기 분급으로 5㎛이하의 입자를 제거하였다.

상기 미세하게 분쇄된 생성물의 일부분(14.4kg)에, 0.6kg의 탄화붕소(B₄C)를 첨가한 후, 5분 동안 800rpm으로 헨첼 혼합기에 의해 혼합하였다. 내부 직경이 40cm이고, 용량이 40리터인 덮개를 지닌 흑연 도가니에 얻어진 혼합물이 넣어졌다. 상기 도가니가 밀봉되고 흑연 히터를 사용한 흑연화 로(graphitization furnace) 중에 놓여지고, 아르곤 기체 분위기 중에서 상기 분말이 2,900℃의 온도로 흑연화되었다. 얻어진 생성물이 냉각되고 얻어진 분말이 도가니로부터 꺼내져 14kg의 흑연 분말을 얻었다. 이렇게 얻어진 흑연 분말은 20.5㎛의 평균 입자 크기 및 1.3질량%의 붕소 함량을 가졌다.

<B-2>: 붕소가 없는 흑연 미세 분말

Coke A를 분쇄기에 의해 2~3mm의 크기로 굵게 분쇄하고, 이 굵게 분쇄된 생성물을 제트밀로 미세하게 분쇄하였다. 이어서, 원하는 입자 크기로 얻어진 분말을 분급하여 조절하였다. 터보 분급기를 사용하여 공기 분급으로 5㎛이하의 입자를 제거하였다. 이어서, 내부 직경이 40cm이고, 용량이 40리터인 덮개를 지닌 흑연 도가니에 상기 분말을 넣었다. 상기 도가니가 밀봉되고 흑연 히터를 사용한 흑연화 로 중에 놓여지고, 상기 분말이 2,900℃의 온도로 흑연화되었다. 냉각시킨 후, 상기 분말을 꺼내 흑연화 미세 분말을 얻었다. 이와 같이 얻어진 흑연 분말은 20.5㎛의 평균 입자 크기 및 0질량%의 붕소 함량을 가졌다.

<B-3>: 기상법 탄소섬유

기상법 탄소 섬유(VGCF^TM)는, VGCF-G(섬유 직경 0.1-0.3㎛, 섬유 길이 10-50㎛, Showa Denko K.K.제작)

<B-4>: 카본 나노튜브

하기 방법으로 상기 카본 나노튜브(이하, "CNT"라 함)를 얻었다.

중심축을 x라 선단으로부터 6mm의 직경 및 50mm이 길이를 갖는 흑연봉에 3mm의 직경 및 30mm의 깊이를 갖는 구멍을 뚫고, 상기 구멍을 로듐(Rh): 백금(Pt): 흑연(C) = 1:1:1(질량비)의 혼합 분말로 채워 음극을 형성하였다. 한편, 99.98질량%의 순조를 갖는 흑연을 포함하는 13mm의 직경 및 30mm의 길이를 갖는 양극을 형성하였다.

서로 반대되게 배치되도록 이들 전극이 반응 용기 중에 배치되고, 상기 전극은 직류 전원에 접속되었다. 상기 반응 용기의 내부는 99.9부피%의 순도를 갖는 헬륨 기체로 치환되었고, 직류 아크 방전이 행해졌다. 이어서, 반응 용기의 내벽에 부착된 그을음(챔버 그을음) 및 상기 양극에 축적된 그을음(양극 그을음)을 수집하였다. 상기 반응 용기 중의 압력 및 전류는 각각 600Torr 및 70A이었다. 상기 반응 중에 상기 음극 및 양극 간의 간극이 항상 1-2mm가 되도록 상기 음극 및 양극을 조작하였다.

이와 같이 수집된 그을음은 물 및 에탄올을 함유한 혼합 용매(혼합 질량비= 1:1)에 넣어지고, 이어서, 초음파를 사용하여 분산시키고, 얻어진 분산액을 수집하고, 회전 증발기를 사용하여 상기 용매를 제거하였다. 이와 같이 얻어진 샘플은, 초음파를 사용함으로써, 양성 계면활성제로서 0.1% 염화벤잘코늄 수용액에 분산시킨 후, 30분 동안 5000rpm으로 원심 분리를 행하고, 얻어진 분산액을 수집하였다. 또한, 상기 분산액을 5시간 동안 350℃의 공기 중에서 열처리하여 정제시켜 1-10mm의 섬유 직경 및 0.05-5㎛의 섬유 길이를 갖는 탄소 나노튜브를 얻었다.

<성분(C)>: 반응성 모노머

<C-1>

디비닐벤젠: DVB-960, Nippon Steel Chemistry Co.,Ltd.제작(95-97%의 디비닐벤젠 함량에 상응하는 생성물)

<C-2>

스티렌: 시약, Wako Pure Chemical Industries Co.,Ltd.제작

<경화 개시제>

디쿠밀퍼옥시드: Parkmil-D, Nippon Oil&Fats Co.,Ltd.제작

2,5-디메틸-2,5디(t-부틸퍼옥시)헥산-3;

퍼헥사-25B, Nippon Oil&Fats Co.,Ltd.제작

<열경화성 수지>

페놀성 수지: Resol Resin BRL-274, Showa Highpolymer Co.제작(20℃에서의 점도: 25Pa·s, 비휘발성 성분 75%)

하기 표 1은, 탄소질 재료 이외의 조성물에 대한 각각의 실시예 및 비교예에서의 경화성 조성물의 성분(질량비)을 나타낸다. 하기 표 2는, 상기 경화성 조성물에 대한 각각의 실시예 및 비교예에서의 경화성 조성물의 성분(질량비)을 나타낸다.

실시예 1, 실시예 10

상기 표 1 및 2에서 나타내어지는 원료는 혼련기를 사용하여 15분 동안 80℃의 온도에서 혼련되었다. 각각의 얻어진 혼련물이 100mm×100mm의 평판(각종 특성에 대해 실험되는 항목에 따라서 다른 두께를 갖는다)을 형성하기 위한 금형에 채워지고, 50t-압축 성형기를 사용하여 30MPa의 가압 하에 12분 동안 170℃(금형)에서 가열하여 경화물을 얻었다.

실시예 2-9, 실시예 11-12, 비교예 1

상기 표 1 및 2에 나타낸 원료는 혼련기를 사용하여 15분 동안 80℃의 온도에서 혼련하였다. 각각의 얻어진 혼련물이 100mm×100mm의 평판(각종 특성에 대해 실험되는 항목에 따라서 다른 두께를 갖는다)을 형성하기 위한 금형에 채워지고, 50t-압축 성형기를 사용하여 30MPa의 가압 하에 7분 동안 180℃(금형)에서 가열하여 경화물을 얻었다.

비교예 2

상기 표 1 및 2에서 나타낸 원료가 혼련기를 사용하여 15분 동안 80℃의 온도에서 혼련되었다. 각각의 얻어진 혼련물이 100mm×100mm의 평판(각종 성능에 대해 실험되는 항목에 따라서 다른 두께를 갖는다)을 형성하기 위한 금형에 채워지고, 50t-압축 성형기를 사용하여 30MPa의 가압 하에 5분 동안 180℃(금형)에서 가열하여 경화물을 얻었다.

하기 표 3에 상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 경화물에 대한 특성 측정의 결과가 나타내어진다.

(표 1)

탄소질 재료 이외의 성분(질량비)

				A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9
(A)성분	<A-1>	1,2-폴리부타디엔	B-3000	70	55	55	40					35
	<A-2>	말단 변성 폴리부타디엔	TE-2000				20	55
	<A-3>	1,2-폴리부타디엔	RB-810	10	40	40	40	40			40	40
	<A-4>	일부분 수소첨가된 1,2-폴리부타디엔(26.8%)								100	55
	<A-5>	일부분 수소첨가된 1,2-폴리부타디엔(50.8%)										20
(C)성분	<C-1>	디비닐벤젠			5	5		5			5	5
(C)성분	<C-2>	스티렌		20
열경화성 수지		페놀성 수지	BRL-274						100
경화개시제		디쿠밀퍼옥시드	퍼쿠밀 D	4	4		4	4		4	4	4
경화개시제		2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산	퍼헥사 25B			5

(표 2)

경화성 조성물의 성분(질량비)

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11	실시예12	비교예1	비교예2
탄소질재료 이외의 성분	A1	17.2
	A2		17.2	15.9	14.8	17.2	17.2							17.2
	A3							14.8
	A4								14.8
	A5									14.8
	A6														17.2
	A7										14.8
	A8											14.8
	A9												14.8
탄소질 재료	B1	82.8	82.8	84.1	85.2	75.7	73.6	85.2	85.2	85.2	85.2	85.2	85.2		82.8
	B2													82.8
	B3					7.1
	B4						9.2

(표 3)

물리적 특성

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11	실시예12	비교예1	비교예2
체적저항	mΩ·cm	6.3	8.7	9.4	7.4	5.2	4.0	7.0	5.2	4.3	5.8	7.1	5.6	19.2	4.7
굽힘 강도	MPa	36.6	46.8	51.0	49.8	53.2	57.9	52.2	50.1	57.5	42.4	50.6	50.4	46.7	77.8
변형률	%	0.63	0.74	0.75	0.75	0.62	0.54	0.65	0.64	0.55	0.82	0.79	0.78	0.74	0.32
Tg	℃	190	209	211	211	215	220	216	218	220	196	206	205	209	190
열수 내성의 질량 변화율 실험	%	-0.35	-0.11	-0.09	-0.08	-0.08	-0.07	-0.08	-0.11	-0.16	-0.17	-0.11	-0.10	-0.09	1.80
성형성(디스크플로우 실험)	mm	118	120	110	110	108	105	105	112	100	122	116	114	117	94

JIS K 7494에 따라서 4프로법에 의해 체적 저항을 측정하였다.

Shimadzu Corporation제작의 Autograph(AG-10kNI)를 사용하여 굽힘 강도 및 변형률을 측정하였다. JIS K 6911에 따라서, 실험편(80mm×10mm×4mm)이 64mm의 스팬 간격 및 2mm/분의 굽힘 속도의 조건 하에 3개 지점 굽힘 강도법으로 측정을 실시하였다.

상기 Tg는 Shimadzu Corporation제작의 Thermo analyzer(TMA-50)를 사용하여 TMA법으로 측정하였다. 상기 실험편의 크기는 3×3×5(mm)이었다. 상기 실험에 있어서, 50mL/분의 질소 공급 분위기하에, 5℃/분의 온도 증가율로 30℃~250℃까지 선팽창 계수를 측정하여 Tg를 결정하였다.

내열수성 측정에 있어서, JIS K 7209에 따라서, 30mm×30mm×3mm의 크기를 갖는 실험편이 불소 함유 수지 용기에 놓여지고, 50ml의 증류수를 가하였다. 그런 후, 상기 계는 내압 용기 SUS 316L 용기에 넣어지고, 상기 용기를 180℃의 오븐에서 회전시키면서 168시간 동안 측정을 행하였다. 상기 실험 전과 후의 샘플의 양을 측정하여 질량변화율을 산출하였다.

상기 성형성(디스크 플로우 실험)이, 160℃로 조정된 가압기로 10g의 조성물을 넣고, 18t의 하중을 가하여 재료의 퍼짐성(직경, mm)이 평가되었다.

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 경화성 조성물을 사용하여 얻어지는 경화물 및 성형품은, 내열수성, 열수성, 기계 강도 및 도전성이 양호하였고, 또한, 그것의 성형시에 유동성도 우수하였다.

실시예 13

실시예 1에서 얻어진 조성물이 280×200×1.5mm의 크기를 갖고, 양측에 1mm피치 그루브를 갖는 판을 형성할 수 있는 금형내에 채워지고, 10분 동안 60MPa의 압력하에 170℃의 성형 온도에서 500t-압축 성형기를 사용하여 경화시켜 양측에 그루브를 갖는 연료 전지 세퍼레이터의 형태로 평판(도 2)이 얻어졌다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 경화성 수지 조성물은 우수한 특성(내열성, 내열수성, 도전성 및 열방사성 등)을 갖는 경화물을 제공할 수 있고, 따라서, 본 발명은 종래에서 실현되기 곤란하였던 각종 분야의 재료로 광범위하게 적용될 수 있다. 본 발명의 용도 또는 적용의 예로는, 연료 전지 세퍼레이터, 전극, 회로 기판, 저항기, 전지용 적층체 등의 전기 재료를 포함한 각종 용도 또는 부품; 및 히터, 열발생 장치를 구성하는 부재, 집진 필터 소자, 판형상 히터 및 전자기 재료 등의 각종 부재가 포함될 수 있다.

Claims

(A)복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물, 및

(B)탄소질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 폴리머인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 2항에 있어서, 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 폴리머는, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖고, 60몰% 이상의 포화된 모노머 단위를 함유하는 주쇄를 갖는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 3항에 있어서, 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합을 갖고, 60몰% 이상의 포화 모노머 단위를 함유하는 주쇄를 갖는 폴리머는, 주모노머로서 디엔 화합물을 중합시켜 얻어지는 폴리머인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 4항에 있어서, 상기 디엔 화합물은, 부타디엔, 펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및 3,4-폴리이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 하기 일반식(1) 또는 (2)로 나타내어지는 모노머를 60질량% 이상 함유하는 폴리머인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및 3,4-폴리이소프렌의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합의 부분이 수소 첨가되어 얻어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합의 부분이 수소 첨가되어 얻어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상; 및

1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 혼합물인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 복수의 탄소-탄소 2중 결합을 갖는 탄화수소 화합물(A)은, 1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌의 측쇄에 탄소-탄소 2중 결합의 부분이 수소 첨가되어 얻어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 5~80질량%; 및

1,2-폴리부타디엔 및/또는 3,4-폴리이소프렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 20~95질량% 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 탄소질 재료(B)는, 천연 흑연, 인조 흑연, 확장 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유, 기상법 탄소 섬유 및 탄소 나노튜브로 이루어지는 1종 또는 2종 이상의 조합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 탄소질 재료(B)는, 1g/cm³의 탄소질 재료의 벌크 밀도가 제공되도록 상기 탄소질 재료가 가압된 상태에 있어서, 가압 방향에 대하여 직각 방향에서의 분말 전기 비저항이 0.1Ωcm 이하인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 탄소질 재료(B)는, 0.05질량%~10질량%의 붕소를 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항에 있어서, 반응성 모노머(C)를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 경화성 조성물을 경화시킴으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 내열수성 도전성 경화물.
제 15항에 있어서, 160℃ 이상의 Tg 및 JIS K 6911에 따라 30MPa 이상의 굽힘 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 내열수성 도전성 경화물.
제 15항 또는 제 16항에 있어서, 30mm×30mm×3mm의 크기를 갖는 경화 생성물의 시험편이 168시간 동안 180℃에서 내열수성 시험이 실시되는 경우, +1.5%~-1.5%의 범위의 질량 변화율을 갖는 것을 특징으로 하는 내열수성 도전성 경화물.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 경화성 조성물을 경화함으로써 얻어진 내열수성 성형체에 있어서,

하나 이상의 기체용 플로우 채널이 한측 또는 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내열수성 성형체.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 경화성 조성물을 경화 및 성형함으로써 얻어진 연료 전지 세퍼레이터로서,

하나 이상의 기체용 플로우 체널이 한측 또는 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.
160℃ 이상의 Tg 및 JIS K 6911에 따른 30MPa 이상의 굽힘 강도; 및

30mm×30mm×3mm의 크기를 갖는 연료 전지 세퍼레이터의 실험편이 168시간 동안 180℃에서 내열수성 실험이 실시되는 경우, +1.5%~-1.5%의 범위로 질량 변화율을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터.
제 18항에 기재된 성형체는, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형 또는 사출 압축 성형 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 내열수성 성형체의 제작방법.
제 19항에 기재된 연료 전지 세퍼레이터는, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 사출 성형 또는 사출 압축 성형 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 세퍼레이터의 제작방법.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 경화성 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 경화성 조성물.
1,2-폴리부타디엔의 측쇄의 탄소-탄소 2중 결합의 3-90몰%를 수소 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 일부분 수소 첨가된 1,2-폴리부타디엔.
3,4-폴리이소프렌의 측쇄의 탄소-탄소 2중 결합의 3-90몰%를 수소 첨가하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 일부분 수소 첨가된 3,4-폴리이소프렌.