KR20140067577A - 에폭시 수지와 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물 - Google Patents
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Abstract
에폭시 수지를 포함하는 레진조성물 및 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물로서, 상기 레진 조성물은, 에폭시 수지; 및 산무수물 경화제를 포함하며, 상기 전도성 충전재는 탄소 또는 흑연인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지를 포함하는 레진조성물 및 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물이 제공된다.
Description
본 발명은 에폭시 수지, 산무수물계 경화제, 경화 촉진제 및 전도성 충전재를 포함하는 신규의 복합재료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 유리전이 온도와 기계적, 전기적 특성이 우수한 연료전지 분리판에 이용되는 전도성 복합재료에 관한 것이다.
연료 전지 분야는 청정 에너지로서 현재 적용되고 있는 연료전지들은 그 내부에 여러 셀들의 집합체인 스택이 요구되며 이런 스택을 구성하는 역할을 전도성 복합재료로 구성된 분리판이 사용되고 있다.
분리판은 주로 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 함침된 흑연판, 탄소복합체등을 이용한 탄소복합재 분리판과 금속을 이용하는 금속 분리판으로 구분되어 제작하고 있으며, 금속 분리판을 사용할 경우에는 복합재료를 이용하는 탄소복합재 분리판에 비해 두께와 가격을 낮출 수 있지만 부식에 취약하여 장기간 운전시에 금속 분리판의 부식이 발생될 수 있으며 이로 인하여 금속 이온이 전해질막으로 침투하여 고분자 전해질 연료 전지의 성능을 저하시킬 가능성이 높다. 그러나, 탄소 복합재 분리판은 부식성이 강한 흑연과 활성탄등을 이용하기 때문에 부식성에 강한 장점을 가지고 있다.
분리판의 기능으로서는 연료전지 스택에서 각 전지를 분리하고 있는 전도성 판으로, 연료가스와 공기를 차단하는 기능 외에 연료가스와 공기의 유로 확보 및 외부회로에 전류를 전달하는 역할을 하므로 높은 전기 전도성, 내식성, 열전도성과 함께 낮은 기체 투과성이 요구된다.
상술한 바와 같이 연료전지 분리판용 전도성 복합재료는 내부 전자의 이동에 관여하기 때문에 분리판 자체의 전기전도도 특성이 높아야 되는 기능을 가지고 있어야 한다. 또한 가스의 통로로 이용되는 유로를 가지고 있어야 함으로, 반응 가스나 이온들에 대한 적절한 기체 투과도가 요구되며, 화학적으로도 안정해야 한다. 상술한 재료에서 전도성 복합재료에 사용되는 일반적인 전도성 충전재의 종류로는 카본블랙, 흑연, 탄소나노튜브(CNT) 등을 단종 또는 이종이상 혼용하여 사용하고 있다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 타 소재에 비해 상대적으로 경제적인 흑연을 기재하면서, 에폭시 수지 및 산무수물 경화제 또는 잠재성 경화제를 사용하여 우수한 전기적 특성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있는, 연료전지 분리판용 전도성 복합재료를 제공하는 것이다.
는데 있으며 이의 평가 기준은 미국 DOE(Department of Energy)에서 기준으로 선정한 굴곡강도 40 MPa 이상, 전기전도도 100 S/cm이상의 기계적, 전기적 특성을 갖는 전도성 복합재료를 이용한 분리판을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지를 포함하는 레진조성물 및 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물로서, 상기 레진 조성물은, 에폭시 수지; 및 산무수물 경화제를 포함하며, 상기 전도성 충전재는 탄소 또는 흑연인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지를 포함하는 레진조성물 및 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레진조성물은 경화촉진제를 더 포함하며, 상기 레진조성물과 전도성 충전제의 무게함량은 각각 5 wt% ∼ 20 wt%, 80 wt% ∼ 95 wt%이다.
또한, 상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A형계, 비스페놀-노볼락계, 다관능 노볼락계, 비스페놀 A 노볼락계, 비스페놀 F형계, 페놀 노볼락계, 나프탈렌계, 크레졸 노볼락계 및 불소계 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 경화 촉진제는 아민계 경화제, 트리페닐포스핀 및 이미다졸계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산무수물계는, 각각 하기 식 1, 식 2로 표시되는 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물 또는 메틸아딕 무수물 중 어느 하나이다.
[식 1]
[식 2]
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 레진조성물은, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 산무수물 경화제 70 내지 80 중량부, 경화촉진제 5 중량부를 포함한다.
본 발명은 또한 상술한 연료전지 분리판용 복합재료 조성물을 포함하는 연료전지 분리판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 에폭시 수지 및 산무수물 경화제 또는 잠재성 경화제를 포함하는 레진 조성물에, 전도성 충전재인 카본 및/또는 흑연을 혼합시킨 전도성 복합재료 조성물을 제공하며, 더 나아가 상기 조성물을 이용한 연료전지 분리판이 제공된다. 본 발명에 따른 복합재료 조성물을 이용한 분리판은, 종래 기술에 비해 기계적 특성인 굴곡강도가 높고, 전기적 특성인 전기전도도도 우수하다. 특히 기체투과도가 유사함에도 불구하고, 기계적 특성과 전기적 특성이 우수하다는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 발명을 상세히 설명하기로 한다.
이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지 및 산무수물 경화제 또는 잠재성 경화제를 포함하는 레진 조성물에, 전도성 충전재인 카본 및/또는 흑연을 혼합시킨 전도성 복합재료 조성물을 제공하며, 더 나아가 상기 조성물을 이용한 연료전지 분리판을 제공한다.
본 발명에서 레진 조성물은 에폭시 수지와 산무수물 경화제의 혼합 조성물 또는 에폭시 수지 단독으로 사용될 수 있으며, 상기 레진 조성물은 수지 간의 경화를 촉진시킬 수 있는 별도의 물질, 즉, 경화촉진제(또는 촉매)를 더 포함한다. 바람직하게는 타 경화제가 아닌 산무수물 경화제를 사용하여야, 흑연 등의 충전제와의 혼합을 통하여 전기적 특성, 기계적 특성이 우수한 연료전지 분리판이 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 레진 조성물의 주요 구성으로 에폭시 수지는, 비스페놀 A형계, 비스페놀-노볼락계, 다관능 노볼락계, 비스페놀 A 노볼락계, 비스페놀 F형계, 페놀 노볼락계, 나프탈렌계, 크레졸 노볼락계 및 불소계 에폭시 수지 등이 단독 또는 혼용 사용될 수 있으며 에폭시 수지는 특별히 한정하지는 않는다.
또한, 레진 조성물에서 경화제로 사용되는 산무수물 경화제는, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물 또는 메틸아딕 무수물 중 어느 하나이며, 특히 페놀 수지와 같은 경화제에 비하여 전도성 충전제와의 혼합에 따른 물리적 개선효과는 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물 또는 메틸아딕 무수물을 사용함에 따라 크게 발생한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
또한 레진 조성물에 사용되는 경화 촉진제로는 아민계 경화제, 트리페닐포스핀, 이미다졸계등이 사용될 수 있으며 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서는 에폭시 수지와 이미다졸 경화제를 이용한 레진 조성물을 제조하여 전도성 복합재료를 제조하였다.
앞서 기술한 레진 조성물과 전도성 충전재인 흑연 및 카본을 이용하여 전도성 복합재료를 제조하는 과정은 다음과 같다.
먼저 상술한 에폭시계 수지, 산무수물 경화제 및 경화촉진제를 포함하는 레진 조성물을 함유하는 용액을 제조하였다. 이후 상기 제조된 상기 레진 조성물 용액에 흑연 및 카본을 일정 비율로 첨가하여 입자상의 전도성 복합재료를 제조하고, 이후, 상기 전도성 복합재료에서 유기 용매를 제거하기 위해 진공 건조시키고, 건조된 전도성 복합재료를 압착 성형하여 분리판을 제조한다.
또한, 전도성 충전재로 사용되는 흑연의 경우에는 입자 크기가 1 ∼ 100㎛ 범위의 흑연을 사용할 수 있으나, 보다 적합한 크기는 평균입도가 10 ∼ 50㎛의 범위를 가지는 흑연을 사용하는 것이 적절하다. 만약 평균입도가 상기 수치 범위를 초과하는 경우, 입자상의 균일한 분포를 기대하기 어려우며, 상기 수치 범위 미마이면, 과도하게 분산된 미세 입자로 인하여 전도성이 떨어지는 문제가 있다.
카본의 경우에는 펠렛(pellet) 형태로 구성되어 있어 니더(kneader)를 이용하여 균일하게 혼합하여 사용하였다.
본 발명에서 전도성 복합재료를 이용하여 분리판을 형성하기 위한 레진 조성물의 혼합 비율은 에폭시 수지 100 중량부에 산무수물 경화제 65 ∼ 75 중량부 및 경화촉진제 0.1 ∼ 3 중량부의 범위에서 선택하여 사용할 수 있다. 전도성 충전재인 흑연과의 혼합은, 무게비를 기준으로 80 wt% ∼ 95 wt% 범위에서 흑연의 무게비율을 선정할 수 있고 이에 따라 레진 조성물은 5 wt% ∼ 20 wt%의 혼합 비율을 가질 수 있다. 만약, 전도성 충전재가 80wt% 이하일 경우에는 절연현상이 나타날 수 있으며 95wt% 이상일 때에는 전기전도성은 우수하나, 기계적 특성이 낮아질 수 있다. 이에 본 발명에서는 80wt% ∼ 95wt% 범위에서 흑연 및 도전성 카본을 일정 비율로 혼합하였으며 보다 바람직하게는 85wt% ∼ 90wt% 범위에서 혼합하였으며, 에폭시 수지가 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본에 잘 함침되도록 유기 용매로 아세톤을 사용하였다. 또한, 경화촉진제로는 상품명이 2E4MZ-CN인 이미다졸계를 사용하였으며 이는 에폭시수지의 경화제로도 사용할 수 있다.
[
실시예
1]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 산무수물 경화제, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물(Methylterahydrophtalic anhydride, MTHPA) 70 중량부, 경화촉진제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 이후 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 85 wt% 로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액(15wt%)과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다. 제조된 복합재료를 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 2]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 산무수물 경화제, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물(Methylterahydrophtalic anhydride, MTHPA) 80 중량부, 경화촉진제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 85 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료를 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 3]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 산무수물 경화제, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 메틸아딕 무수물(Methynadic anhydride, NMA) 70 중량부, 경화촉진제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 85 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 4]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 산무수물 경화제, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 메틸아딕 무수물(Methynadic anhydride, NMA) 80 중량부, 경화촉진제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 85 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 5]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 경화제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 85 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 6]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은 크레졸 노볼락 에폭시 수지와 비스페놀 에프형 에폭시 수지, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 70 중량부와 비스페놀 에프형 에폭시 수지 30 중량부에 대해 경화제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 85 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 7]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 산무수물 경화제, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물(Methylterahydrophtalic anhydride, MTHPA) 80 중량부, 경화촉진제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 90 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[실시예 8]
연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위한 레진 조성물은 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 경화촉진제로 구성되며, 상기 레진 조성물은 전도성 충전재인 흑연과 도전성 카본과 혼합된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 경화촉진제로 이미다졸계인 2E4MZ-CN 5 중량부를 용제인 아세톤(Acetone) 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비 기준으로 90 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 산무수물 경화제 대신에 페놀 수지를 사용하는 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합재료를 제조하였다. 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 페놀 수지 60 중량부, 경화촉진제인 2E4MZ-CN을 5 중량부를 용제인 아세톤에 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비를 기준으로 85 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 산무수물 경화제 대신에 페놀 수지를 사용하는 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합재료를 제조하였다. 크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대해 페놀 수지 60 중량부, 경화촉진제인 2E4MZ-CN을 5 중량부를 용제인 아세톤에 녹여 레진 조성물의 혼합 용액을 제조하였다. 전도성 충전재인 흑연의 함량비는 무게비를 기준으로 90 wt%로 선택하였고, 혼합장비로는 니더(Kneader)를 사용하여 레진 조성물 용액과 흑연을 균일하게 혼합하였으며, 제조된 입자상의 흑연은 60℃에서 24시간 동안 건조하여 남아 있는 용제를 제거하였다.
제조된 복합재료는 프레스를 이용한 압착 성형법으로 150℃의 온도에서 20분간 경화시켜 탄소복합체 분리판을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교 실시예에서 제조된 복합 재료 조성물은 하기 [표 1]에서 요약하여 나타내었다.
| 종류 | 조성비 |
실시
예 1 |
실시
예 2 |
실시
예 3 |
실시
예 4 |
실시
예 5 |
실시
예 6 |
실시
예 7 |
실시
예 8 |
비교
예 1 |
비교
예 2 |
| 에 폭 시 수 지 |
크레졸 노볼락 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 70 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 비스페놀 에프형 | - | - | - | - | - | 30 | - | - | - | - | |
| 경화제 | 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물(MTHPA) | 70 | 80 | - | - | - | - | 80 | - | - | - |
| 메틸 아딕 무수물(NMA) | - | - | 70 | 80 | - | - | - | - | - | - | |
| 페놀 수지 | - | - | - | - | - | - | - | - | 60 | 60 | |
| 경화촉진제(2E4MZ-CN) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 흑연함량(wt%) | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 90 | 90 | 85 | 90 | |
| 항목 |
전기전도도
(S / cm ) |
굴곡강도
( MPa ) |
기체투과도
( cm 3 / cm 2 sec ) |
| 실시예 1 | 144 | 42 | 1.1 × 10-7 |
| 실시예 2 | 126 | 44 | 1.1 × 10-7 |
| 실시예 3 | 136 | 41 | 1.2 × 10-7 |
| 실시예 4 | 122 | 43 | 1.0 × 10-7 |
| 실시예 5 | 146 | 43 | 1.1 × 10-7 |
| 실시예 6 | 133 | 41 | 1.2 × 10-7 |
| 실시예 7 | 154 | 40 | 1.1 × 10-7 |
| 실시예 8 | 149 | 42 | 1.2 × 10-7 |
| 비교 실시예 1 | 115 | 41 | 1.2 × 10-7 |
| 비교 실시예 2 | 126 | 42 | 1.2 × 10-7 |
상기 [표 2]에 나타난 물성 평가 방법은 전기전도도 ASTM F84 측정 방법에 의하여 측정하였고 굴곡강도는 ASTM D790, 기체투과도는 ASTM D1434에 의하여 측정하였다.
상기 [표 2]에서 볼 수 있듯이, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 및 산무수물 경화제를 적용한 본 발명에 따른 복합재료 조성물은, 비교 실시예 1 및 2에 비해 기계적 특성인 굴곡강도가 높고, 전기적 특성인 전기전도도도 우수함을 알 수 있다.특히 기체투과도가 유사함에도 불구하고, 기계적 특성과 전기적 특성이 우수하다는 점에 주목할 필요가 있다.
상기에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예와 비교 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예와 비교예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
Claims (6)
- 에폭시 수지를 포함하는 레진조성물 및 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물로서,
상기 레진 조성물은, 에폭시 수지; 및 산무수물 경화제를 포함하며,
상기 전도성 충전재는 탄소 또는 흑연인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지를 포함하는 레진조성물 및 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 레진조성물은 경화촉진제를 더 포함하며, 상기 레진조성물과 전도성 충전제의 무게함량은 각각 5 wt% ∼ 20 wt%, 80 wt% ∼ 95 wt%인 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A형계, 비스페놀-노볼락계, 다관능 노볼락계, 비스페놀 A 노볼락계, 비스페놀 F형계, 페놀 노볼락계, 나프탈렌계, 크레졸 노볼락계 및 불소계 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 경화 촉진제는 아민계 경화제, 트리페닐포스핀 및 이미다졸계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물.
- 제 3항에 있어서, 상기 산무수물계는
각각 하기 식 1, 식 2로 표시되는 메틸테트라하이드로프탈릭 무수물 또는 메틸아딕 무수물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물.
[식 1]
[식 2]
- 제 1항에 있어서, 상기 레진조성물은,
크레졸 노볼락 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 산무수물 경화제 70 내지 80 중량부, 경화촉진제 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물. - 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 연료전지 분리판용 복합재료 조성물을 포함하는 연료전지 분리판.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120135000A KR20140067577A (ko) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | 에폭시 수지와 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120135000A KR20140067577A (ko) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | 에폭시 수지와 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140067577A true KR20140067577A (ko) | 2014-06-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020120135000A Ceased KR20140067577A (ko) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | 에폭시 수지와 전도성 충전재를 함유하는 연료전지 분리판용 복합재료 조성물 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140067577A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170036273A (ko) | 2015-09-24 | 2017-04-03 | 인하대학교 산학협력단 | 열 안정성 및 기계적 강도가 향상된 에폭시 복합재료 및 이의 제조방법 |
-
2012
- 2012-11-27 KR KR1020120135000A patent/KR20140067577A/ko not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170036273A (ko) | 2015-09-24 | 2017-04-03 | 인하대학교 산학협력단 | 열 안정성 및 기계적 강도가 향상된 에폭시 복합재료 및 이의 제조방법 |
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