KR101416910B1 - Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof - Google Patents

Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101416910B1
KR101416910B1 KR1020120099520A KR20120099520A KR101416910B1 KR 101416910 B1 KR101416910 B1 KR 101416910B1 KR 1020120099520 A KR1020120099520 A KR 1020120099520A KR 20120099520 A KR20120099520 A KR 20120099520A KR 101416910 B1 KR101416910 B1 KR 101416910B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
thermally conductive
composite material
thermal conductivity
conductive layer
Prior art date
Application number
KR1020120099520A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140032793A (en
Inventor
구종민
홍순만
황승상
유승건
김민호
백범기
김일진
이진홍
백경열
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020120099520A priority Critical patent/KR101416910B1/en
Publication of KR20140032793A publication Critical patent/KR20140032793A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101416910B1 publication Critical patent/KR101416910B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • C08J3/128Polymer particles coated by inorganic and non-macromolecular organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/12Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/06Polysulfones; Polyethersulfones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/12Polymers characterised by physical features, e.g. anisotropy, viscosity or electrical conductivity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/22Thermoplastic resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2381/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Polysulfones; Derivatives of such polymers
    • C08J2381/06Polysulfones; Polyethersulfones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명의 열전도성 고분자 복합소재는 제1고분자입자와, 상기 제1고분자입자의 표면을 감싸고 상기 제1고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 열전도성층을 포함하는 단위체를 복수개로 포함하고, 상기 단위체의 열전도성층이 서로 연결되어 열전달 통로를 구성하는 것이다. 상기 열전도성 고분자 복합소재를 이용하면, 종래의 복합소재와 비교하였을 때 가벼운 중량에도 불구하고 우수한 열전도도를 제공할 수 있고, 이를 열간가압성형이라는 간단한 공정을 통하여 제조할 수 있어서, 효율적으로 복합소재 내에 열전달 통로를 형성시킬 수 있는 고분자 복합소재를 제공할 수 있다.The thermally conductive polymer composite material of the present invention comprises a first polymer particle and a plurality of unit materials including a thermally conductive layer which surrounds the surface of the first polymer particle and has a higher thermal conductivity than that of the first polymer particle, And the thermally conductive layers of the unit body are connected to each other to constitute a heat transfer passage. When the thermally conductive polymer composite material is used, excellent thermal conductivity can be provided in spite of its light weight as compared with a conventional composite material, and it can be produced through a simple process such as hot pressing, And a polymer composite material capable of forming a heat transfer path in the polymer composite material.

Description

열전도성 고분자 복합소재 및 이의 제조방법{POLYMER COMPOSITE MATERIAL HAVING HIGH THERMAL CONDUCTIVITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thermally conductive polymer composite material, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a thermally conductive high-

본 발명은 열전도성 고분자 복합소재 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 금속 또는 비금속이 코팅된 고분자 입자를 이용하여 열전도도가 향상된 열전도성 고분자 복합소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermally conductive polymer composite material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thermally conductive polymer composite material having improved thermal conductivity using metal particles or non-metal-coated polymer particles and a method for manufacturing the same.

조명, 자동차, 전자 부품, 태양 전지 등과 관련된 거의 모든 산업 분야에서 열 관리의 중요성이 더욱 부각되고 있고, 열 관리를 통하여 기기 내에서의 열 손실을 최소화하고 기기가 소모하는 에너지의 총량을 절감할 수 있는 열전도성 복합재료는 다양한 산업 분야에 적용될 수 있을 것으로 각광받고 있다.Thermal management is becoming more and more important in almost all industries related to lighting, automobiles, electronic components, solar cells, etc., and thermal management can minimize heat losses in the equipment and reduce the total amount of energy consumed by the equipment. The thermally conductive composite material is expected to be applicable to various industrial fields.

조명 시장에 있어서 세계적으로 100 W 이상 급의 백열등의 사용 규제 움직임이 다양하게 나타나고 있으므로, LED 조명 시장은 향후 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 하지만, LED 광원은 입력된 에너지의 80 %를 열로 방출하는 반면에 LED 자체가 열에 대하여 취약한 특성을 가지고 있어서, LED의 외부로 방출되지 못하는 열에너지로 인하여 광효율의 저하뿐만 아니라 LED 자체의 수명도 급격히 감소하게 된다. 이러한 문제점을 해결하고자, 방열 소재로써 알루미늄과 같은 금속 제품을 사용하고 있으나, 그 무게가 무겁고 열팽창계수가 크다는 문제점을 지니고 있다.The LED lighting market is expected to grow steadily in the future as global lighting regulations for incandescent lamps of more than 100 W are being widely used in the lighting market. However, since the LED light source emits 80% of the input energy to heat, the LED itself has a characteristic of being weak against heat, so that not only the light efficiency is lowered due to the heat energy which is not emitted to the outside of the LED, . In order to solve these problems, a metal such as aluminum is used as a heat-radiating material, but it is heavy and has a large thermal expansion coefficient.

자동차 시장에 있어서, 현재 사용 중인 금속 소재들은 차체의 경량화에 기여할 수 없으며 설계 단계에서 자유도를 크게 저하시킨다. 또한, 모터부, 엔진부, 및 각종 전자제어부품들의 과열로 인한 제어 기능의 상실은 자동차 자체의 안전성에 대한 문제로 직결될 수 있기 때문에, 자동차에 적용되는 소재로 플라스틱 소재를 적용하는 경우에는, 열전도성 플라스틱 방열 소재의 채용은 필수적이다.In the automotive market, the metal materials currently in use can not contribute to the weight reduction of the vehicle body and greatly degrade the degree of freedom in the design phase. In addition, since the loss of the control function due to the overheating of the motor unit, the engine unit, and various electronic control parts can be directly related to the safety of the automobile itself, when a plastic material is applied to a vehicle, The use of thermally conductive plastic heat dissipation materials is essential.

패널과 같은 전자기기 시장, 특히 TV 시장에 있어서 발열 문제가 크게 다루어지기 때문에 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 방열팬이나 히트 싱크를 설치하는 방법을 사용하였다. 그러나, 방열팬의 경우 소음 및 진동에 의한 문제점이 나타나고, 금속 히트 싱크 (heat sink)의 경우에는 역시 무거운 중량의 문제점을 지닌다. 또한, TV 내 소자의 소형화나 고집적화로 인하여 시스템 내에 발생한 과도한 발열을 외부로 방출시키지 못하여 시스템 안정성을 저하시킬 수 있는 큰 우려를 내재하고 있다. 특히, 이러한 발열성능의 저하는 기기의 오작동 및 고장을 유발하거나 성능 및 수명의 저하에도 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.In the electronic device market such as a panel, especially in the TV market, a problem of heat generation is greatly treated. Therefore, in order to solve such a problem, a method of installing a heat dissipation fan or a heat sink has been used. However, in the case of a heat radiating fan, there is a problem due to noise and vibration, and in the case of a metal heat sink, there is also a problem of heavy weight. In addition, due to the miniaturization and high integration of the elements in the TV, excessive heat generated in the system can not be emitted to the outside, which may cause a decrease in system stability. Particularly, it is known that such deterioration of the heat generating performance causes malfunction and failure of the apparatus, and also has a great influence on the performance and the life span degradation.

이러한 낮은 열전도도, 큰 중량, 소음과 진동의 발생과 같은 문제점을 극복하기 위한 방안으로, 열전도도가 우수한 금속 또는 비금속 필러를 고분자 매트릭스 내에 분산하여 제조하는 열전도성 고분자 복합소재에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다. 그러나, 열전도도가 우수한 금속 또는 비금속 필러/고분자 복합소재에 대한 기존의 연구는, 필러의 함량이 체적의 반 이상을 차지하여 퍼코레이션 스레시홀드 (Percolation threshold)가 일어났을 때만이 복합소재의 열전도도를 확보할 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 열전도도가 우수한 금속 필러가 혼합된 고분자 복합소재는 금속의 높은 비중으로 인하여 복합소재의 무게가 증가되어 그 적용 범위가 한정되어있는 실정이다.A variety of studies have been conducted on thermally conductive polymer composites prepared by dispersing metallic or non-metallic fillers having excellent thermal conductivity in a polymer matrix to overcome problems such as low thermal conductivity, large weight, noise and vibration. . However, existing researches on metal or non-metal filler / polymer composites with excellent thermal conductivity have found that only when the content of the filler accounts for more than half of the volume and the percolation threshold occurs, There is a problem that it is possible to secure the degree of freedom. In addition, the polymer composite material mixed with the metal filler having excellent thermal conductivity has a limited range of application because of the weight of the composite material due to the high specific gravity of the metal.

한편, 열전도도가 우수한 비금속 필러는, 금속과 열의 전도 메카니즘이 다르기 때문에 열전도도가 상승하여도 전기적으로 절연의 성질을 유지할 수 있기 때문에 열전도성 고분자 복합소재를 위한 열전도성 필러로써 각광받고 있다. 그러나, 이러한 금속에 상응하는 열전도도가 우수한 비금속 필러는 대부분 매우 고가이기 때문에 아직 열전도성 고분자 복합소재에 대한 적용에는 한계를 지니고 있다. 또한, 몇몇 열전도도가 우수한 필러들은 이방성의 형태를 가지고 있고 면의 장축 방향에 대해서만 높은 열전도도를 지니고 있기 때문에, 필러의 방향을 제어하여 열전도도를 향상시키는 연구들이 수행되고 있다.On the other hand, the non-metallic filler having excellent thermal conductivity is regarded as a thermally conductive filler for a thermally conductive polymer composite material because the metal and heat conduction mechanism are different from each other and thus the electrical insulation property can be maintained even when the thermal conductivity is increased. However, since nonmetallic fillers having excellent thermal conductivity corresponding to these metals are mostly very expensive, application to thermoconductive polymer composite materials is still limited. In addition, since the fillers having excellent thermal conductivity have an anisotropic shape and have a high thermal conductivity only in the major axis direction of the surface, studies are being conducted to improve the thermal conductivity by controlling the direction of the filler.

즉, 현재의 기술로서는 열전도도가 우수한 금속 또는 비금속 필러/고분자 복합소재는 필러의 종류, 함량 및 형상에 따른 특성에 따라 그 적용 범위가 한정되어 있는 실정이다.That is, as the present technology, metal or non-metal filler / polymer composite material having excellent thermal conductivity has a limited range of application depending on characteristics of filler, content and shape.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 한국 공개특허 제1997-0074867호에서는 부피 분율이 60 % 이상인 플레이크 형태의 흑연 입자와 폴리머 결합제를 압축 하에서 중합시켜 고열전도성의 복합물을 만드는 제조 방법에 관한 내용을 개시하고 있고, 한국 공개특허 제2001-0099969호에서는 종횡비가 큰 열전도성이 우수한 필러를 60 vol%까지 포함한 액정 폴리머 복합소재 조성물에 대한 내용을 개시하고 있으며, 이에 따라 만들어진 복합소재는 약 22 W/mK 이상의 높은 열전도도를 나타냄을 개시하였다. 또한, 한국 공개특허 제2005-0104280호에서는 고분자 수지 내에 서로 다른 형상의 무기 입자를 충전하여 높은 열전도도와 낮은 열팽창 계수를 갖는 전자 패키징용 열 관리 재료에 대한 내용을 개시하고 있다.More specifically, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1997-0074867 discloses a production method for producing a composite having high thermal conductivity by polymerizing flake-type graphite particles having a volume fraction of 60% or more and a polymer binder under compression, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0099969 discloses a liquid crystal polymer composite material composition containing up to 60 vol% of a filler having a high aspect ratio and having a high aspect ratio. The composite material thus produced has a high thermal conductivity of about 22 W / mK or more FIG. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0104280 discloses a thermal management material for electronic packaging having high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient by filling inorganic particles having different shapes in a polymer resin.

전술한 선행 기술 대부분은 복합소재의 열전도도를 향상시키기 위하여 입자의 개념을 가지는 열전도도가 우수한 1종 내지 2종의 필러를 경우에 따라 고함량으로 고분자 매트릭스 내에 분산시킴으로써 열전도도가 향상된 복합소재를 제조하는 방법을 개시한다. 그러나, 이러한 방식은 필러의 함량이 일정 수준 이상에 도달하였을 때에 열전도도를 급격하게 향상시킬 수 있는 퍼코레이션 스레시홀드(Percolation threshold)를 위하여 제공되는 것이며, 고함량의 필러가 혼합됨으로써 최종적으로 사출 등의 과정을 통하여 제품을 만들어낼 때에 원활한 가공이 이루어지지 않는다는 문제가 있다. 또한, 열전도도가 우수한 금속 필러를 고함량 혼합할 경우에는 제품이 큰 무게를 갖는다는 문제점도 발생한다.Most of the above-mentioned prior arts have proposed a method of improving the thermal conductivity of a composite material by dispersing one or two kinds of fillers having a good thermal conductivity, which have the concept of particles, into a polymer matrix in a high- A method for producing the same is disclosed. However, this method is provided for the percolation threshold which can drastically improve the thermal conductivity when the content of the filler reaches a certain level or more. By mixing the high-content filler, There is a problem that smooth processing can not be performed when a product is produced through such processes as the above. In addition, when a metal filler having a high thermal conductivity is mixed in a high amount, there arises a problem that the product has a large weight.

따라서, 선행된 기술들에 대한 문제를 해결하기 위하여, 상대적으로 적은 필러 함량 하에서 열전도성이 우수한 복합소재를 제조할 수 있는 연구들이 수행되기도 하였다. 한국 공개특허 제2009-0041081호에서는 낮은 필러 함량에서도 열전도도가 우수한 복합소재의 제조 방법을 개시하였으며, 이를 위해서는 섬유상의 금속 필러와 판상의 금속 필러와 저융점 금속을 혼합 필러로써 사용하여 저융점 금속의 용융점 이상에서 가공함으로써 용융된 저융점 금속이 다른 필러 간 접촉을 극대화하고 음자 산란 (phonon scattering)을 최소화한다는 개념을 지니고 있다.Therefore, in order to solve the problems with the prior art, studies have been conducted to fabricate a composite material having excellent thermal conductivity under a relatively small filler content. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0041081 discloses a method for manufacturing a composite material having a high thermal conductivity even at a low filler content. To this end, a fibrous metal filler, a plate-like metal filler, and a low melting point metal are used as a mixed filler, Melting point of the molten low melting metal maximizes contact between the other fillers and minimizes phonon scattering.

또한, 필러 간 계면에서의 접촉 열 저항을 낮추기 위하여 한국 공개특허 제2011-0075245호에서는 고분자 매트릭스 내에 구형의 Ag입자와 카본나노튜브를 복합적으로 함침하여 전도성 입자 간 계면 접촉 저항성을 낮추고, 상기의 필러 간 연결체를 만들어 최대 13.9 W/mK의 높은 열전도도를 갖는 복합소재의 제조 방법을 개시하였다.In order to lower the contact thermal resistance at the interface between the pillars, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0075245 discloses a method of impregnating spherical Ag particles and carbon nanotubes in a polymer matrix in a complex manner to lower the interface contact resistance between conductive particles, Thereby producing a composite material having a high thermal conductivity of up to 13.9 W / mK.

본 발명의 목적은 종래의 열전도성이 향상된 복합소재와 비교하였을 때 가벼운 중량에도 불구하고 우수한 열전도도를 제공할 수 있는 열전도성 고분자 복합소재를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 열전도성층이 형성된 고분자 입자의 단위체를 열간가압성형하여 간단하게 복합소재 내에 열전달 통로를 형성하고, 이를 이용하여 열전도도가 향상된 고분자 복합소재를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a thermally conductive polymer composite material which can provide excellent thermal conductivity in spite of its light weight as compared with conventional composite materials having improved thermal conductivity. It is another object of the present invention to provide a polymer composite material in which a heat transfer path is formed in a composite material by hot press forming a unit body of a polymer particle having a thermally conductive layer formed thereon and thermal conductivity is improved using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 고분자 복합소재는 제1고분자입자와, 상기 제1고분자입자의 표면을 감싸고 상기 제1고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 열전도성층을 포함하는 단위체를 복수개로 포함하고, 상기 단위체의 열전도성층이 서로 연결되어 열전달 통로를 구성한다.In order to achieve the above object, a thermally conductive polymer composite material according to an embodiment of the present invention includes a first polymer particle and a second polymer particle surrounding the surface of the first polymer particle and having a thermal conductivity higher than that of the first polymer particle. A plurality of unit bodies including a thermally conductive layer are included, and the thermally conductive layers of the unit bodies are connected to each other to constitute a heat transfer path.

상기 열전도성 고분자 복합소재는 제2고분자입자를 더 포함할 수 있다.The thermally conductive polymer composite material may further include second polymer particles.

상기 제2고분자입자는 상기 단위체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10000 중량부로 포함하는 것일 수 있다.The second polymer particles may be contained in an amount of 0 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of the unit.

상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자는 열가소성 고분자를 포함하는 것일 수 있다.Any one of the polymer particles selected from the group consisting of the first polymer particles, the second polymer particles, and combinations thereof may include a thermoplastic polymer.

상기 열전도성층은 금속, 비금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The thermally conductive layer may comprise any one selected from the group consisting of metal, non-metal, and combinations thereof.

상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자는 직경이 1 nm 내지 10 mm인 것일 수 있다.Any one polymer particle selected from the group consisting of the first polymer particle, the second polymer particle, and a combination thereof may have a diameter of 1 nm to 10 mm.

상기 열전도성층의 두께는 1 nm 내지 1 mm인 것일 수 있다.The thickness of the thermally conductive layer may be 1 nm to 1 mm.

상기 열전달 통로의 두께는 1 nm 내지 2 mm인 것일 수 있다.The thickness of the heat transfer passage may be 1 nm to 2 mm.

상기 금속은 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the metal comprises any one selected from the group consisting of Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, Lt; / RTI >

상기 비금속은 CuO, Cu2O, SiO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, B2O3, B2O, B6O, Al2O3, BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 다이아몬드(diamond), 풀러린(fullerene), 카본블랙(carbon black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the base metal is selected from the group consisting of CuO, Cu 2 O, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CaO, B 2 O 3 , B 2 O, B 6 O, Al 2 O 3 , BeO, ZnO, MgO, , SiN, BN, BCN, Carbon Nanotube (CNT), graphite, graphene, diamond, fullerene, carbon black and combinations thereof And < / RTI >

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법은 제1고분자입자와, 상기 제1고분자입자의 표면을 감싸고 상기 제1고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 가지는 열전도성층을 포함하는 단위체를 제조하는 단위체제조단계, 그리고 상기 단위체 복수개를 금형 내에서 열간가압하여 열전달 통로가 형성된 열전도성 고분자 복합소재를 제조하는 복합소재성형단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thermally conductive polymer composite material, including: preparing a first polymer particle, a thermally conductive layer surrounding the surface of the first polymer particle and having a higher thermal conductivity than the first polymer particle, And a composite material forming step of manufacturing a thermally conductive polymer composite material having a heat transfer path formed by hot pressing a plurality of the unit pieces in a mold.

상기 열전도성 고분자 복합소재는 제2고분자입자를 더 포함할 수 있다.The thermally conductive polymer composite material may further include second polymer particles.

상기 복합소재성형단계는 상기 단위체 복수개와 함께 상기 제2고분자입자를 상기 단위체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10000 중량부로 포함하여 열전도성 고분자 복합소재를 제조하는 것일 수 있다.In the composite material forming step, the second polymer particles may be included in a proportion of 0 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of the unit body together with a plurality of the unit bodies to produce the thermoconductive polymer composite material.

상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자는 열가소성 고분자를 포함하는 것일 수 있다.Any one of the polymer particles selected from the group consisting of the first polymer particles, the second polymer particles, and combinations thereof may include a thermoplastic polymer.

상기 열전도성층은 금속, 비금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The thermally conductive layer may comprise any one selected from the group consisting of metal, non-metal, and combinations thereof.

상기 단위체제조단계에서 상기 열전도성층은 도금, 용사 코팅, 화학적증기증착법 (CVD), 원자층증착법 (ALD), 스퍼터링법, 증착법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다.The thermally conductive layer may be formed by any one method selected from the group consisting of plating, spray coating, chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), sputtering, have.

상기 금속은 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the metal comprises any one selected from the group consisting of Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, Lt; / RTI >

상기 비금속은 CuO, Cu2O, SiO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, B2O3, B2O, B6O, Al2O3, BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 다이아몬드(diamond), 풀러린(fullerene), 카본블랙(carbon black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.Wherein the base metal is selected from the group consisting of CuO, Cu 2 O, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CaO, B 2 O 3 , B 2 O, B 6 O, Al 2 O 3 , BeO, ZnO, MgO, , SiN, BN, BCN, Carbon Nanotube (CNT), graphite, graphene, diamond, fullerene, carbon black and combinations thereof And < / RTI >

상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자는 직경이 1 nm 내지 10 mm인 것일 수 있다.Any one polymer particle selected from the group consisting of the first polymer particle, the second polymer particle, and a combination thereof may have a diameter of 1 nm to 10 mm.

상기 열전도성층의 두께는 1 nm 내지 1 mm인 것일 수 있다.The thickness of the thermally conductive layer may be 1 nm to 1 mm.

상기 열전달 통로의 두께는 1 nm 내지 2 mm인 것일 수 있다.The thickness of the heat transfer passage may be 1 nm to 2 mm.

상기 열간가압은 직접열간가압일 수 있다.The hot pressing may be direct hot pressing.

상기 열간가압의 온도는 상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자에 포함되는 고분자의 유리전이 온도 또는 용융 온도 이상인 것일 수 있다.
The temperature of the hot pressing may be higher than or equal to the glass transition temperature or the melting temperature of the polymer contained in any one of polymer particles selected from the group consisting of the first polymer particles, the second polymer particles, and a combination thereof.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서, 제1 또는 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용되며 이에 의하여 상기 구성요소들이 상기 용어에 의하여 한정되지 않는다. 즉, 서수를 포함하는 구성요소는 구성요소들 사이에 혼동을 피하기 위한 목적 외에는 서수를 포함하지 않은 구성요소와 동일한 의미로 사용되며, 구성요소의 의미가 달라지거나 축소되지 않는다. 예를 들어, 제1고분자와 제2고분자는 서로 구별되지만, 고분자로써의 의미가 한정되거나 축소되지 않는다.In the present invention, terms including an ordinal number such as a first or a second are used only for the purpose of distinguishing one element from another, so that the elements are not limited by the term. That is, a component including an ordinal number is used in the same meaning as a component that does not include an ordinal number except for the purpose of avoiding confusion among the components, and the meaning of the component is not changed or reduced. For example, although the first polymer and the second polymer are distinguished from each other, the meaning of the polymer is not limited or reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 고분자 복합소재는 제1고분자입자와 열전도성층을 포함하는 단위체와, 상기 단위체들이 서로 연결되어 구성하는 열전달 통로를 포함하는 열전도성이 향상된 고분자 복합소재이다.The thermally conductive polymer composite material according to an embodiment of the present invention is a polymer composite material having improved thermal conductivity including a unit body including first polymer particles and a thermally conductive layer, and a heat transfer passage formed by connecting the unit bodies.

상기 열전도성 고분자 복합소재는 상기 단위체들로만 이루어진 것일 수 있고, 상기 단위체와 함께 제2고분자입자를 더 포함할 수 있다. 상기 열전도성 고분자 복합소재가 제2고분자입자를 더 포함하는 경우에는, 상기 고분자 복합소재에 상기 단위체들과 제2고분자입자가 혼재하여 존재할 수 있다.The thermally conductive polymer composite material may be composed only of the unit pieces, and may further include second polymer particles together with the unit pieces. When the thermally conductive polymer composite material further comprises second polymer particles, the unit complexes and the second polymer particles may exist in the polymer composite material.

상기 고분자 복합소재는 상기 제2고분자입자를, 상기 단위체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10000 중량부로 포함할 수 있고, 0.1 내지 10000 중량부로 포함할 수 있다.The polymer composite material may include the second polymer particles in an amount of 0 to 10,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer unit, and may include 0.1 to 10,000 parts by weight of the second polymer particles.

상기 고분자입자(이하, 고분자입자는 제1고분자입자 및/또는 제2고분자입자를 의미한다)는 열가소성 고분자를 포함하는 것일 수 있고, 열가소성 고분자로 이루어진 것일 수 있다. 상기 고분자입자가 용융 온도를 가지는 열가소성 고분자를 포함하는 경우에는 고분자입자의 열가소성에 의하여 복합소재의 성형 시 열간가압 성형이 가능하고, 복합소재를 성형 과정이 용이해질 수 있다.The polymer particle (hereinafter, the polymer particle means the first polymer particle and / or the second polymer particle) may include a thermoplastic polymer, or may be made of a thermoplastic polymer. When the polymer particles include a thermoplastic polymer having a melting temperature, the thermoplasticity of the polymer particles enables the hot press forming during the molding of the composite material, and the molding process of the composite material can be facilitated.

상기 고분자입자는 직경이 1 nm 내지 10 mm인 것일 수 있다. The polymer particles may have a diameter of 1 nm to 10 mm.

상기 고분자입자의 형상은 구상(球狀), 판상(板狀), 침상(針狀), 봉상(棒狀), 무정상(無定狀), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 형상일 수 있다.The shape of the polymer particle may be any one selected from the group consisting of a spherical shape, a plate shape, a needle shape, a rod shape, an amorphous shape, Lt; / RTI >

상기 열전도성층은 상기 고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 물질을 이용하여 상기 제1고분자입자 표면의 전부 또는 일부를 감싸는 형태로 형성된 것일 수 있다.The thermally conductive layer may be formed to cover all or a part of the surface of the first polymer particle using a material having a higher thermal conductivity than the thermal conductivity of the polymer particle.

상기 열전도성층은 금속, 비금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 금속, 세라믹, 탄소계 열전도성물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The thermally conductive layer may include any one selected from the group consisting of a metal, a non-metal, and a combination thereof, and may include any one selected from the group consisting of a metal, a ceramic, a carbon-based thermally conductive material, have.

상기 금속은 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 세라믹은 CuO, Cu2O, SiO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, B2O3, B2O, B6O, Al2O3, BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 상기 탄소계 열전도성물질은 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 다이아몬드(diamond), 풀러린(fullerene), 카본블랙(carbon black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The metal may be any one selected from the group consisting of Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, Wherein the ceramic is selected from the group consisting of CuO, Cu 2 O, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CaO, B 2 O 3 , B 2 O, B 6 O, Al 2 O 3 , BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, and combinations thereof. The carbon-based thermally conductive material may be selected from the group consisting of carbon nanotubes (CNT), graphite, graphene, For example, diamond, fullerene, carbon black, and combinations thereof.

상기 열전도성층은 상기 단위체를 이용하여 상기 열전도성 고분자 복합소재를 형성할 때에, 열전달 통로를 구성하는 것으로, 상기 열전도성 고분자 복합소재 내에서 상기 고분자 입자에 의하여 단절되지 않고 서로 연결되어 열전달의 통로로써의 역할을 할 수 있다.The thermally conductive layer constitutes a heat transfer passage when the thermally conductive polymer composite material is formed using the unit body. The thermally conductive layer composes a heat transfer path in the thermally conductive polymer composite material without being disconnected by the polymer particles, Can play a role.

상기 열전도성층을 구성하는 상기 금속 또는 비금속은 상기 고분자 입자를 구성하는 고분자보다 열전도성이 우수한 것이 바람직하며, 복합소재의 구체적인 용도나 이에 따라서 요구되는 성능에 따라서 선택적으로 적용될 수 있다. 바람직하게 상기 열전도성층을 구성하는 물질로는 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W 및 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있고, 가장 바람직하게 상기 열전도성층은 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, In 및 이들의 조합으로 이루어진 것일 수 있다.The metal or base metal constituting the thermally conductive layer is preferably superior in thermal conductivity to the polymer constituting the polymer particles and can be selectively applied according to the specific application of the composite material and the performance required thereby. The material of the thermally conductive layer preferably includes Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, And most preferably, the thermally conductive layer may be made of Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, In, or a combination thereof.

상기 단위체는 상기 제1고분자입자와 상기 제1고분자 입자의 표면을 감싸는 열전도성층을 포함하는 것으로, 이러한 단위체들이 복수개로 성형되어 본 발명의 열전도성 고분자 복합소재를 구성한다. 또한, 상기 열전도성 고분자 복합소재에는 각각의 단위체에 포함된 열전도성층이 서로 연결되어서 열전달 통로가 형성되며, 이러한 열전달 통로를 통해서 기존의 통상적인 방법과 비교하여 소량의 금속 또는 비금속을 이용하여도 우수한 열전도성을 가진 고분자를 얻을 수 있다.The unit body includes the first polymer particles and a thermally conductive layer surrounding the surfaces of the first polymer particles, and the unit bodies are formed into a plurality of units to constitute the thermally conductive polymer composite material of the present invention. In addition, the thermally conductive polymer composite material has thermally conductive layers included in the respective unit bodies connected to each other to form a heat conduction path. Through the heat conduction pathway, a small amount of metal or nonmetal can be used A polymer having thermal conductivity can be obtained.

상기 단위체에서 상기 열전도성층의 두께는 1 nm 내지 1 mm인 것일 수 있다. 상기 단위체의 열전도성층이 상기 두께의 범위를 가질 때에 효과적으로 열전도성 향상 효과를 얻을 수 있다.The thickness of the thermally conductive layer in the unit body may be 1 nm to 1 mm. When the thermally conductive layer of the unit body has the thickness range, the thermally conductive property improving effect can be effectively obtained.

상기 열전도성 고분자 복합소재에서 상기 열전달 통로의 두께는 1 nm 내지 2 mm인 것일 수 있다.In the thermally conductive polymer composite material, the thickness of the heat transfer passage may be 1 nm to 2 mm.

본 발명의 열전도성 고분자 복합소재는 단위체를 구성한 후에 복합소재를 제조하는 방법으로 인하여 열전도성 고분자 복합소재 내에 열전도성층이 서로 연결되어 있는 열전달 통로를 구성할 수 있어서, 열전도성층을 구성하는 물질의 양을 최소화하면서도 열전도성을 극대화시킬 수 있다. 이러한 열전도성 고분자 복합소재를 이용하면 비교적 무게를 줄이면서도 열전도성을 극대화시킨 고분자 복합소재를 제공할 수 있다.
The thermally conductive polymer composite material of the present invention can constitute a heat transfer path in which the thermally conductive layer is connected to each other in the thermally conductive polymer composite material by the method of manufacturing the composite material after forming the unit body, Can be minimized while maximizing the thermal conductivity. When such a thermally conductive polymer composite material is used, it is possible to provide a polymer composite material which has a relatively small weight and maximizes thermal conductivity.

본 발명의 다른 일 실시예에 다른 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법은 단위체제조단계, 그리고 복합소재성형단계를 포함한다.Another method of manufacturing a thermally conductive polymer composite material according to another embodiment of the present invention includes a step of preparing a monomer and a step of forming a composite material.

상기 단위체제조단계는 제1고분자입자와, 상기 제1고분자입자의 표면을 감싸고 상기 제1고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 가지는 열전도성층을 포함하는 단위체를 제조하는 과정을 포함한다.The step of preparing the unit body may include the steps of preparing a first polymer particle and a thermally conductive layer surrounding the surface of the first polymer particle and having a higher thermal conductivity than that of the first polymer particle.

상기 열전도성 고분자 복합소재는 제2고분자입자를 더 포함하여 제조될 수 있다.The thermally conductive polymer composite material may further include second polymer particles.

상기 복합소재성형단계는 상기 단위체 복수개와 함께 상기 제2고분자입자를 상기 단위체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10000 중량부로 포함하여 열전도성 고분자 복합소재를 제조하는 것일 수 있다.In the composite material forming step, the second polymer particles may be included in a proportion of 0 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of the unit body together with a plurality of the unit bodies to produce the thermoconductive polymer composite material.

상기 제1고분자입자, 제2고분자입자, 상기 열전도성층 및 상기 단위체에 대한 구성, 함량, 크기 등을 포함하는 구체적인 설명은 상기 본 발명의 일 실시예인 열전도성 고분자 복합소재에서 설명한 것과 중복되므로 그 기재를 생략한다.The detailed description of the first polymer particles, the second polymer particles, the thermally conductive layer, and the composition, content, size, and the like for the unit body is the same as that described in the thermally conductive polymer composite material of one embodiment of the present invention, .

상기 단위체를 제조하는 과정은, 상기 제1고분자입자의 표면에 상기 열전도성층을 형성하는 방법이라면 적용될 수 있고, 구체적으로 열전도성층을 형성하는 물질을 용액화 또는 미립자화하여 상기 제1고분자입자에 코팅하는 방법, 도금용액을 제조하여 상기 제1고분자입자에 도금하는 방법 등이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 상기 단위체제조단계에서 상기 열전도성층은 도금, 용사 코팅, 화학적증기증착법 (CVD), 원자층증착법 (ALD), 스퍼터링법, 증착법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다.The process for producing the unit body may be applied to a method for forming the thermally conductive layer on the surface of the first polymer particles. Specifically, the material for forming the thermally conductive layer may be made into a solution or a fine particle to coat the first polymer particles A method of preparing a plating solution, and plating the first polymer particles, but the present invention is not limited thereto. Preferably, the thermally conductive layer is formed by any one method selected from the group consisting of plating, spray coating, chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), sputtering, Lt; / RTI >

상기 복합소재성형단계는 상기 단위체 복수개를 금형 내에서 열간가압하여 열전달 통로가 형성된 열전도성 고분자 복합소재를 제조하는 과정을 포함한다.The composite material forming step includes a step of hot-pressing a plurality of the unit pieces in a mold to produce a thermally conductive polymer composite material having a heat transfer path.

상기 열간가압은 직접열간가압일 수 있고, 상기 열간가압의 온도는 고분자입자에 포함되는 고분자의 유리전이 온도 또는 용융 온도 이상인 것일 수 있다. 상기 열간가압의 온도가 상기 고분자입자에 포함되는 고분자의 유리전이온도 도는 용융온도 이상인 경우에는 상기 열간가압과정에서 상기 고분자입자의 변형을 유도할 수 있고, 복합소재의 성형이 용이하게 이루어질 수 있다.The hot pressing may be direct hot pressing, and the hot pressing temperature may be higher than the glass transition temperature or melting temperature of the polymer contained in the polymer particles. When the temperature of the hot pressurization is higher than the glass transition temperature of the polymer contained in the polymer particles, the deformation of the polymer particles can be induced during the hot pressing process, and the composite material can be easily molded.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법의 개념도이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 열전도성 고분자 복합소재는 제1고분자입자 부분과 상기 제1고분자입자를 감싸는 열전도성층을 포함하는 단위체를 복수개로 포함하고, 상기의 단위체가 열간가압하는 복합소재성형단계으로부터 단위체들 사이에 빈 공간으로 점차 이동하여 복합소재를 제조할 수 있다. 특히 상기 제1고분자입자가 구형인 경우에는 복합소재성형단계에서 열간가압하는 과정에 의하여 단위체에 포함된 제1고분자입자가 점차 6각형 형태 (벌집 형태, honeycomb shape)로 변화하게 되고, 상기 제1고분자입자를 감싸는 열전도성층의 형태도 이를 따라 점차 변화하고 서로 연결되어 효율적으로 열전달 할 수 있는 열전달 통로를 제공할 수 있다.1 is a conceptual view of a method of manufacturing a thermally conductive polymer composite material according to an embodiment of the present invention. 1, the thermally conductive polymer composite material of the present invention comprises a plurality of unit bodies including a first polymer particle portion and a thermally conductive layer surrounding the first polymer particle, and the unit body is formed of a composite material The composite material can be manufactured by gradually moving from the molding step to the void space between the unit pieces. Particularly, when the first polymer particles are spherical, the first polymer particles included in the unit gradually change into a hexagonal shape (honeycomb shape) by the hot pressing process in the composite material forming step, The shape of the thermally conductive layer surrounding the polymer particles can also provide a heat transfer path that is gradually changed and connected to each other to efficiently transfer heat.

상기 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법은 가벼운 중량과 우수한 열전도도를 동시에 가지는 고분자 복합소재를 간단한 공정으로 제조하여 제공할 수 있다.The method for producing a thermally conductive polymer composite material can be produced by a simple process using a polymer composite material having both a light weight and an excellent thermal conductivity.

본 발명의 열전도성 고분자 복합소재는 종래의 열전도성이 향상된 복합소재와 비교하였을 때 가벼운 중량에도 불구하고 우수한 열전도도를 제공할 수 있고, 이를 단위체의 제조 및 이러한 단위체를 열간가압성형하는 간단한 공정을 통하여 제조할 수 있어서, 복합소재 내에서 효율적인 열전달이 가능한 고분자 복합소재를 제공할 수 있다.The thermally conductive polymer composite material of the present invention can provide excellent thermal conductivity in spite of its light weight as compared with a conventional composite material having improved thermal conductivity and can be produced by a simple process of manufacturing a unit body and hot pressing the unit body So that it is possible to provide a polymer composite material capable of efficient heat transfer in a composite material.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법의 개념도이다.
도 2는 본 실시예 1에 의해 제조된 구리/폴리스타이렌 단위체의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본 실시예 1에 의해 제조된 구리/폴리스타이렌 복합소재의 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 실시예 1에 의해 제조된 구리/폴리스타이렌 복합소재의 에너지 분산형 X-선 분광기로부터 얻은 사진이다.
1 is a conceptual view of a method of manufacturing a thermally conductive polymer composite material according to an embodiment of the present invention.
2 is a scanning electron microscope (SEM) image of the copper / polystyrene unit produced according to the first embodiment.
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of the copper / polystyrene composite material prepared in Example 1. FIG.
4 is a photograph obtained from an energy dispersive X-ray spectroscope of a copper / polystyrene composite material manufactured in Example 1. Fig.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

<< 실시예Example 1: 구리와  1: Copper and 폴리스타이렌으로With polystyrene 이루어진  Made 열전도성Thermal conductivity 고분자 복합소재의 제조> Production of polymer composite material>

1. 구리/1. Copper / 폴리스타이렌Polystyrene (( 열전도성층Thermally conductive layer /제1고분자입자) 단위체의 제조/ First polymer particle) &lt; / RTI &gt;

마이크로비드 (Microbead) 사의 폴리스타이렌 입자 (Dynoseeds® TS 40, 직경 38 내지 42 ㎛) 1 g을 산처리하여 표면의 불순물을 제거하여 제1고분자입자를 준비하였다.1 g of polystyrene particles (Dynoseeds® TS 40, diameter 38 to 42 μm) manufactured by Microbead was acid-treated to remove impurities on the surface to prepare first polymer particles.

구리염인 황산구리 수용액 (CuSO4·5H2O) 7 ml, 환원제인 포름알데히드 (HCHO) 0.7 ml 및 착화제인 에틸렌다이아민테트라아세트산 (C10H16N2O8) 2.8 g을 포함하는 조성의 무전해 구리 용액을 제조하고, 상기 제1고분자 입자를 상기 무전해 구리 용액에 120 분 간 침지 및 교반하여 구리로 이루어진 열전도성층이 형성된 폴리스타이렌 입자 (코어/쉘 구조, 구리/폴리스타리엔)를 제조하였고, 위 과정을 반복 수행하여 코팅된 구리의 두께를 증가시켜서 구리로 이루어진 열전도성층의 두께가 2 ㎛인 단위체를 제조하였다.7 ml of a copper sulfate aqueous solution of copper sulfate (CuSO 4 .5H 2 O), 0.7 ml of a reducing agent, formaldehyde (HCHO) and 2.8 g of complexing agent ethylenediaminetetraacetic acid (C 10 H 16 N 2 O 8 ) Preparing an electroless copper solution, and immersing and stirring the first polymer particles in the electroless copper solution for 120 minutes to prepare a polystyrene particle (core / shell structure, copper / polystyrene) having a thermally conductive layer formed of copper And the thickness of the coated copper was increased by repeating the above process to prepare a thermally conductive layer having a thickness of 2 μm.

2. 구리/2. Copper / 폴리스타이렌Polystyrene 복합소재 제조 Composite material manufacturing

상기 구리/폴리스타이렌 단위체를, 몸체와 하단과 상단의 피스톤으로 구성된 Φ12.6의 몰드에 장입한 후, 300 ℃의 온도에서 약 5.6 ㎏f/㎠의 압력으로 열간 가압성형하여 구리/폴리스타이렌 복합소재를 제조하여 실시예 1의 복합소재를 제조하였다.The copper / polystyrene monomer was charged into a mold of Φ 12.6 composed of the body and the piston at the lower and upper ends, and hot press-molded at a temperature of 300 ° C. at a pressure of about 5.6 kgf / ㎠ to form a copper / polystyrene composite material And the composite material of Example 1 was prepared.

도 2는 실시예 1에 의해 제조된 구리/폴리스타이렌 단위체의 주사전자현미경 사진이고, 도 3은 상기 단위체를 이용하여 제조한 구리/폴리스타이렌 복합소재의 주사전자현미경 사진이며, 도 4는 상기 구리/폴리스타이렌 복합소재의 에너지 분산형 X-선 분광기로부터 얻은 사진이다.2 is a scanning electron microscope (SEM) image of the copper / polystyrene monomer prepared in Example 1, FIG. 3 is a scanning electron micrograph of a copper / polystyrene composite material prepared using the monomer, and FIG. This is a photograph obtained from an energy dispersive X-ray spectroscope of a composite material.

상기 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 실시예 1의 단위체는 구형의 입자이나, 도 3 및 도 4의 열간가압성형이 이루어진 복합소재의 경우에는 단위체들 간의 빈 공간이 보이지 않는 6각형 형태가 반복 형성되어 있는 벌집 형태의 구조를 나타내고 있으며, 6각형 형태의 고분자의 경계 면에는 서로 연결된 구리층이 형성되어서, 열전도성층이 서로 연결되어 구성되는 열전달 통로가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
Referring to FIGS. 2 to 4, in the case of the composite material having the spherical particles of the first embodiment and the hot press molding of FIGS. 3 and 4, the hexagonal shape in which the void spaces between the unit pieces are not visible And a copper layer connected to each other is formed at the interface between the hexagonal polymer and the heat conduction path formed by connecting the thermally conductive layers to each other.

<< 실시예Example 2: 구리와  2: Copper and 폴리페닐렌설파이드로With polyphenylene sulfide 이루어진  Made 열전도성Thermal conductivity 고분자 복합소재의 제조> Production of polymer composite material>

1. 구리/ 1. Copper / 폴리페닐렌설파이드Polyphenylene sulfide (( 열전도성층Thermally conductive layer /제1고분자입자) 단위체의 제조/ First polymer particle) &lt; / RTI &gt;

아시아 플라스틱 (Asia plastic) 사의 폴리페닐렌설파이드 입자 (직경 100㎛) 1 g을 산처리하여 표면의 불순물을 제거하여 제1고분자입자를 준비하였다.1 g of polyphenylene sulfide particles (100 탆 in diameter) of Asia plastic Co. was treated with an acid to remove impurities on the surface to prepare first polymer particles.

구리염인 황산구리 수용액 (CuSO4·5H2O) 7 ml, 환원제인 포름알데히드 (HCHO) 0.7 ml 및 착화제인 에틸렌다이아민테트라아세트산 (C10H16N2O8) 2.8 g을 포함하는 조성의 무전해 구리 용액을 제조하고, 상기 제1고분자입자를 상기 무전해 구리 용액에 120 분 간 침지 및 교반하여 구리로 이루어진 열전도성층이 형성된 폴리페닐렌설파이드 입자 (코어/쉘 구조, 구리/폴리페닐렌설파이드)를 제조하였고, 위 과정을 반복 수행하여 구리로 이루어진 열전도성층의 두께가 2 ㎛인 단위체를 제조하였다. 7 ml of a copper sulfate aqueous solution of copper sulfate (CuSO 4 .5H 2 O), 0.7 ml of a reducing agent, formaldehyde (HCHO) and 2.8 g of complexing agent ethylenediaminetetraacetic acid (C 10 H 16 N 2 O 8 ) The first polymer particles were immersed in the electroless copper solution for 120 minutes and stirred to form a thermally conductive layer of polyphenylene sulfide particles (core / shell structure, copper / polyphenylene Sulfide) was prepared and the above procedure was repeated to produce a thermally conductive layer of copper having a thickness of 2 탆.

2. 구리/2. Copper / 폴리페닐렌설파이드Polyphenylene sulfide 복합소재 제조 Composite material manufacturing

상기 구리/폴리페닐렌설파이드 단위체를, 몸체와 하단과 상단의 피스톤으로 구성된 Φ12.6의 몰드에 장입한 후, 340 ℃의 온도에서 약 5.6 ㎏f/㎠의 압력으로 열간 가압성형하여 실시예 2의 복합소재로 하였다.
The copper / polyphenylene sulfide unit was charged into a mold of? 12.6 composed of a body and a piston at the lower and upper ends, and hot press molded at a temperature of 340 占 폚 at a pressure of about 5.6 kgf / .

<< 실시예Example 3: 니켈과  3: Nickel and 폴리스타이렌으로With polystyrene 이루어진  Made 열전도성Thermal conductivity 고분자 복합소재의 제조> Production of polymer composite material>

1. 니켈/1. Nickel / 폴리스타이렌Polystyrene (( 열전도성층Thermally conductive layer /제1고분자입자) 단위체의 제조/ First polymer particle) &lt; / RTI &gt;

마이크로비드 (Microbead) 사의 폴리스타이렌 입자 (Dynoseeds® TS 40, 직경 38 내지 42 ㎛) 1 g을 산처리하여 표면의 불순물을 제거하여 제1고분자입자를 준비하였다.1 g of polystyrene particles (Dynoseeds® TS 40, diameter 38 to 42 μm) manufactured by Microbead was acid-treated to remove impurities on the surface to prepare first polymer particles.

니켈염인 황산니켈 수용액 (NiSO4·6H2O) 7 ml, 환원제인 포름알데히드 (HCHO) 0.7 ml 및 착화제인 에틸렌다이아민테트라아세트산 (C10H16N2O8) 2.8 g을 포함하는 조성의 무전해 니켈 용액을 제조하고, 상기 제1고분자 입자를 상기 무전해 니켈 용액에 120 분간 침지 및 교반하여 니켈로 이루어진 열전도성층이 형성된 폴리스타이렌 입자 (코어/쉘 구조, 니켈/폴리스타리엔)를 제조하였고, 위 과정을 반복 수행하여 코팅된 니켈의 두께를 증가시켜서 니켈로 이루어진 열전도성층의 두께가 2 ㎛인 단위체를 제조하였다.A composition comprising 7 ml of a nickel sulfate aqueous solution of nickel sulfate (NiSO 4 .6H 2 O), 0.7 ml of a reducing agent, formaldehyde (HCHO) and 2.8 g of complexing agent ethylene diamine tetraacetic acid (C 10 H 16 N 2 O 8 ) And the first polymer particles were immersed in the electroless nickel solution for 120 minutes and stirred to prepare a polystyrene particle (core / shell structure, nickel / polystyrene) having a thermally conductive layer formed of nickel The above procedure was repeated to increase the thickness of the coated nickel to produce a unit having a thickness of 2 탆 of the thermally conductive layer made of nickel.

2. 니켈/2. Nickel / 폴리스타이렌Polystyrene 복합소재 제조 Composite material manufacturing

실시예 1의 2. 구리/폴리스타리엔 복합소재 제조와 동일하게 니켈/폴리스타이렌 복합소재를 제조하여 실시예 3의 복합소재로 하였다.
A nickel / polystyrene composite material was produced in the same manner as in the 2. copper / polystyrene composite material of Example 1 to obtain a composite material of Example 3.

<< 실시예Example 4: 알루미나와  4: Alumina and 폴리스타이렌으로With polystyrene 이루어진  Made 열전도성Thermal conductivity 고분자 복합소재의 제조> Production of polymer composite material>

1. 알루미나/1. Alumina / 폴리스타이렌Polystyrene (( 열전도성층Thermally conductive layer /제1고분자입자) 단위체의 제조/ First polymer particle) &lt; / RTI &gt;

마이크로비드 (Microbead) 사의 폴리스타이렌 입자 (Dynoseeds® TS 40, 직경 38 내지 42 ㎛) 1 g을 산처리하여 표면의 불순물을 제거하여 제1고분자입자를 준비하였다.1 g of polystyrene particles (Dynoseeds® TS 40, diameter 38 to 42 μm) manufactured by Microbead was acid-treated to remove impurities on the surface to prepare first polymer particles.

교반 장치 내에 상기의 폴리스타이렌 입자와 스테아린 산이 코팅되어 있는 알루미나 입자 0.5 g을 투입한 후 교반시켜 알루미나로 이루어진 열전도성층이 형성된 폴리스타이렌 입자(코어/쉘 구조, 알루미나/폴리스타리엔)인 단위체를 제조하였고, 상기 단위체에서 열전도성층의 두께는 400 nm였다.0.5 g of alumina particles coated with the above polystyrene particles and stearic acid were charged into a stirring apparatus and stirred to prepare a monolithic particle (core / shell structure, alumina / polystyrene) having thermally conductive layers formed of alumina. The thickness of the thermally conductive layer in the unit body was 400 nm.

2. 알루미나/2. Alumina / 폴리스타이렌Polystyrene 복합소재 제조 Composite material manufacturing

실시예 1의 2. 구리/폴리스타이렌 복합소재 제조와 동일하게 제조하되, 단위체만을 상기 실시예 4의 알루미나/폴리스타이렌 단위체를 이용하여 알루미나/폴리스타이렌 복합소재를 제조하였고, 이를 실시예 4의 복합소재로 하였다.
The alumina / polystyrene composite material was prepared in the same manner as in the production of the copper / polystyrene composite material of Example 1 except that the alumina / polystyrene monomer material of Example 4 was used as the monolithic material alone. The composite material of Example 4 was used .

<< 실시예Example 5: 구리층을 포함하는  5: Containing a copper layer 폴리스타이렌Polystyrene 입자(단위체)와  Particles (monomers) and 폴리스타이렌Polystyrene 입자(제2고분자입자)로 이루어진  Composed of particles (second polymer particles) 열전도성Thermal conductivity 고분자 복합소재의 제조> Production of polymer composite material>

실시예 1의 1. 구리/폴리스타이렌 (열전도성층/제1고분자입자) 단위체의 제조와 동일하게 제조된 구리/폴리스타이렌 입자 2 g 과 마이크로비드 (Microbead) 사의 폴리스타이렌 입자 (Dynoseeds® TS 40, 직경 38 내지 42 ㎛) 0.6 g을 혼합한 후, 몰드 내에 장입하여 300 ℃의 온도에서 약 5.6 ㎏f/㎠의 압력으로 열간 가압성형하여 실시예 5의 복합소재를 제조하였다.
2 g of the copper / polystyrene particles prepared in the same manner as in the production of the copper / polystyrene (thermally conductive layer / first polymer particle) unit of Example 1 and 2 g of polystyrene particles (Dynoseeds ® TS 40, Microbead, 42 탆) were mixed and then charged into a mold and hot press-molded at a temperature of 300 캜 at a pressure of about 5.6 kgf / cm 2 to prepare a composite material of Example 5.

<< 비교예Comparative Example 1: 구리입자와  1: Copper particles and 폴리스타이렌Polystyrene 입자의 복합소재 제조> Composite Fabrication of Particles>

시그마 알드리치 사의 구리 입자 (99 %, spheroidal shape, 직경 10 ㎛) 1 g와 마이크로비드(Microbead) 사의 폴리스타이렌 입자(Dynoseeds® TS 40, 직경 38 내지 42 ㎛) 0.72 g을 혼합한 후, 몰드 내에 장입하여 300 ℃의 온도에서 약 5.6 ㎏f/㎠의 압력으로 열간 가압성형하여 비교예 1의 복합소재를 제조하였다.
1 g of copper particles (99%, spheroidal shape, diameter 10 탆) of Sigma Aldrich Co. and 0.72 g of polystyrene particles (Dynoseeds 占 TS 40, diameter 38 to 42 탆) of Microbead Co. were mixed and charged into a mold The composite material of Comparative Example 1 was produced by hot pressing at a temperature of 300 캜 at a pressure of about 5.6 kgf / cm 2.

<< 비교예Comparative Example 2: 구리입자와  2: Copper particles and 폴리페닐렌설파이드Polyphenylene sulfide 입자의 복합소재 제조> Composite Fabrication of Particles>

시그마 알드리치 사의 구리 입자 (99 %, spheroidal shape, 직경 10 ㎛) 1 g과 아시아 플라스틱 (Asia plastic) 사의 폴리페닐렌설파이드 입자 (직경 100 ㎛) 0.64 g를 혼합한 후, 몰드 내에 장입하여 300 ℃의 온도에서 약 5.6 ㎏f/㎠의 압력으로 열간가압성형하여 비교예 2의 복합소재를 제조하였다.
1 g of copper particles (99%, spheroidal shape, diameter 10 탆) of Sigma-Aldrich Co. and 0.64 g of polyphenylene sulfide particles (100 탆 in diameter) of Asia plastic were charged into a mold, The composite material of Comparative Example 2 was prepared by hot pressing at a temperature of about 5.6 kgf / cm 2.

<< 비교예Comparative Example 3: 알루미나입자와  3: Alumina particles and 폴리스타이렌Polystyrene 입자의 복합소재 제조> Composite Fabrication of Particles>

시그마 알드리치 사의 알루미나 입자 (99.5 %, 직경 ≤10 ㎛)과 마이크로비드 (Microbead) 사의 폴리스타이렌 입자 (Dynoseeds® TS 40, 직경 38 내지 42 ㎛) 1 g을 혼합한 후, 몰드 내에 장입하여 300 ℃의 온도에서 약 5.6 ㎏f/㎠의 압력으로 열간 가압성형하여 비교예 3의 복합소재를 제조하였다.
(99.5%, diameter &amp;le; 10 mu m) of Sigma Aldrich Co. and 1 g of polystyrene particles (Dynoseeds® TS 40, diameter: 38 to 42 μm) of Microbead Co. were charged into a mold, At a pressure of about 5.6 kgf / cm &lt; 2 &gt; to produce a composite material of Comparative Example 3.

<< 측정예Measurement example : : 실시예Example  And 비교예의Comparative example 열전도도 비교 결과> Thermal conductivity comparison results>

상기 실시예 1 내지 5에서 제조한 복합소재와, 비교예 1 내지 3에서 제조한 복합소재의 열전도도를 비교하였다. 상기의 실시예 및 비교예의 복합소재들은 두께 2 ㎜로 가공되었고, ASTM E 1461-92의 방법에 근거하여 열확산도를 측정한 후, 밀도와 비열과의 곱을 통하여 열전도도로 환산하였고, 환산한 열전도도의 값을 표 1에 나타내었다.The thermal conductivities of the composite materials prepared in Examples 1 to 5 and the composite materials prepared in Comparative Examples 1 to 3 were compared. The composite materials of the above examples and comparative examples were processed to a thickness of 2 mm and the thermal diffusivity was measured based on the method of ASTM E 1461-92. The thermal conductivity was then calculated by multiplying the density by the specific heat, Are shown in Table 1.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 열전도도
(W/mK)
Thermal conductivity
(W / mK)
26.1426.14 29.3829.38 12.512.5 3.123.12 14.8914.89 0.370.37 0.540.54 0.180.18

표 1를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 구리/폴리스타이렌 복합소재의 열전도도는 구리로 이루어진 열전달 통로에 의한 효율적인 열 전달효과로 인하여 동일하게 구리와 폴릭스타이렌을 적용한 비교예 1과 비교하여 현저하게 우수한 열전도도를 나타낸다는 점을 확인하였다.As shown in Table 1, the thermal conductivity of the copper / polystyrene composite material prepared in Example 1 of the present invention was the same as that of Comparative Example 1 in which copper and polystyrenes were applied in the same manner due to an efficient heat- It was confirmed that it exhibits remarkably excellent thermal conductivity.

반면에, 비교예 1과 비교예 2에서 제조한 종래의 방식으로 제조한 구리/고분자 복합소재는 상대적으로 매우 낮은 열전도도를 나타내는 것을 확인하였고, 이는 비교예 1 및 비교에 2의 복합소재 내에 고립되어 존재하는 구리들의 열 전달이, 낮은 열전도도를 가지는 고분자에 의하여 감소되기 때문에 상대적으로 매우 낮은 열전도도를 나타내는 것으로 판단된다. 또한, 비교예 3에서 제조한 알루미나/고분자 복합소재는, 구리에 비하여 낮은 열전도도를 가지는 알루미나에 의하여 복합소재의 열전도도는 감소되는 것을 알 수 있다.On the other hand, it was confirmed that the copper / polymer composite material prepared by the conventional method prepared in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 exhibited a relatively low thermal conductivity, It is considered that the heat transfer of the copper present is relatively low because the heat transfer is reduced by the low thermal conductivity polymer. Also, it can be seen that the alumina / polymer composite material prepared in Comparative Example 3 has reduced thermal conductivity of the composite material due to alumina having lower thermal conductivity than copper.

또한, 실시예 2에서 제조한 구리 코팅된 폴리페닐렌설파이드 복합소재의 열전도도는 실시예 1로부터 제공되는 구리 코팅된 폴리스타이렌 복합소재의 열전도도와 비교하여, 높은 열전도도를 나타내었고, 이는 폴리스타이렌에 비하여 높은 열전도도를 가지는 폴리페닐렌설파이드 입자에 의하여 복합소재 자체도 더 높은 열전도도를 가지는 것으로 생각된다.In addition, the thermal conductivity of the copper-coated polyphenylene sulfide composite material prepared in Example 2 showed a higher thermal conductivity than that of the copper-coated polystyrene composite material provided in Example 1, which was higher than that of polystyrene It is considered that the composite material itself has higher thermal conductivity due to polyphenylene sulfide particles having high thermal conductivity.

나아가, 실시예 3에서 제조한 니켈 코팅된 폴리스타이렌 복합소재의 열전도도는 실시예 1로부터 제공되는 구리 코팅된 폴리스타이렌 복합소재의 열전도도와 비교하여 떨어지는 결과를 나타내었고, 이는 구리에 비하여 낮은 열전도도를 가지는 니켈을 적용하였기 때문으로 생각된다.Further, the thermal conductivity of the nickel-coated polystyrene composite material prepared in Example 3 was lower than that of the copper-coated polystyrene composite material provided in Example 1, which was lower than that of copper It is thought that nickel is applied.

실시예 4에서 제조한 알루미나 코팅된 폴리스타이렌 복합소재의 열전도도는 실시예 1로부터 제공되는 구리 코팅된 폴리스타이렌 복합소재의 열전도도와 비교하여 떨어지는 결과를 나타내고 있으며, 이는 구리에 비하여 낮은 열전도도를 가지는 알루미나를 적용하였기 때문으로 생각된다. 그러나, 동일한 재료로 비교예를 구성한 비교예 3과 대비하면 월등하게 우수한 열전도도를 나타내었다.The thermal conductivity of the alumina-coated polystyrene composite material prepared in Example 4 is inferior to that of the copper-coated polystyrene composite material provided in Example 1, which is lower than that of alumina having a lower thermal conductivity than copper This is because it is applied. However, when compared with the comparative example 3 constituted by the same material as the comparative example, the thermal conductivity was remarkably excellent.

실시예 5에서 제조한 구리 코팅된 폴리스타이렌 입자(단위체)/폴리스타이렌 입자(제2고분자입자) 복합소재의 열전도도는 실시예 1로부터 제공되는 구리 코팅된 폴리스타이렌 복합소재의 열전도도와 비교하여 떨어지는 결과를 나타내었고, 이는 복합소재 내 구리에 의한 열 전달이 구리가 코팅되지 않은 폴리스타이렌 입자에 의하여 감소되기 때문으로 생각된다. 그러나, 종래의 방식으로 제조된 비교예 1의 열전도도와 대비하면 월등하게 우수한 열전도도를 나타내었다.The thermal conductivity of the copper-coated polystyrene particle (unit body) / polystyrene particle (second polymer particle) composite material prepared in Example 5 was lower than that of the copper-coated polystyrene composite material provided in Example 1 This is probably due to the fact that the heat transfer by copper in the composite material is reduced by the polystyrene particles not coated with copper. However, compared with the thermal conductivity of Comparative Example 1 manufactured by the conventional method, the thermal conductivity was remarkably excellent.

상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 금속 코팅된 고분자 입자 복합소재의 열전도도는 입자 표면에 형성된 열전도성층에 의하여 효율적인 열전달 통로를 제공함으로써 향상된 열전도도를 나타내었다. 이에 비하여, 비교예에서 종래의 방식으로 제조한 금속과 고분자의 복합재료는 상대적으로 낮은 열전도도를 나타내는 것을 알 수 있었다.Referring to Table 1, the thermal conductivity of the metal coated polymer composite material prepared according to the present invention showed an improved thermal conductivity by providing an efficient heat transfer path by the thermally conductive layer formed on the surface of the particles. On the other hand, in the comparative example, it was found that the composite material of the metal and the polymer produced by the conventional method shows a relatively low thermal conductivity.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

1: 제1고분자입자 2: 열전도성층
3. 열전달 통로 10: 단위체
20: 열전도성 고분자 복합소재
1: first polymer particle 2: thermally conductive layer
3. Heat transfer passage 10: Unit
20: Thermoconductive polymer composite material

Claims (17)

제1고분자입자와, 상기 제1고분자입자의 표면을 감싸고 상기 제1고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 열전도성층을 포함하는 단위체를 복수개로 포함하고,
상기 단위체의 열전도성층이 서로 연결되어 열전달 통로를 구성하는 것인 열전도성 고분자 복합소재로서
상기 제1고분자 입자는 열가소성 고분자를 포함하는 것이고,
상기 열전도성층은 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 금속; CuO, Cu2O, SiO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, B2O3, B2O, B6O, Al2O3, BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 다이아몬드(diamond), 풀러린(fullerene), 카본블랙(carbon black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 비금속; 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 열전도성 고분자 복합소재.
A plurality of unit pieces including a first polymer particle and a thermally conductive layer surrounding the surface of the first polymer particle and having a higher thermal conductivity than the thermal conductivity of the first polymer particle,
Wherein the thermally conductive layers of the unit body are connected to each other to form a heat transfer passage
Wherein the first polymer particle comprises a thermoplastic polymer,
The thermally conductive layer may include any one selected from the group consisting of Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Metal; Al 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CaO, B 2 O 3 , B 2 O, B 6 O, Al 2 O 3 , BeO, ZnO, MgO, SiC, (BN), BCN, carbon nanotubes (CNT), graphite, graphene, diamond, fullerene, carbon black, and combinations thereof. A nonmetal comprising any one; And a combination thereof. The thermally conductive polymer composite material according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 열전도성 고분자 복합소재는 열가소성 고분자를 포함하는 것인 제2고분자입자를 더 포함하고,
상기 제2고분자입자는 상기 단위체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10000 중량부로 포함하는 것인 열전도성 고분자 복합소재.
The method according to claim 1,
Wherein the thermally conductive polymer composite material further comprises a second polymer particle comprising a thermoplastic polymer,
Wherein the second polymer particles are contained in an amount of 0 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of the unit.
삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자는 직경이 1 nm 내지 10 mm인 것인 열전도성 고분자 복합소재.
3. The method of claim 2,
Wherein one of the polymer particles selected from the group consisting of the first polymer particles, the second polymer particles, and combinations thereof has a diameter of 1 nm to 10 mm.
제1항에 있어서,
상기 열전도성층의 두께는 1 nm 내지 1 mm인 것인 열전도성 고분자 복합소재.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the thermally conductive layer is 1 nm to 1 mm.
제1항에 있어서,
상기 열전달 통로의 두께는 1 nm 내지 2 mm인 것인 열전도성 고분자 복합소재.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the heat transfer passage is 1 nm to 2 mm.
삭제delete 제1고분자입자와, 상기 제1고분자입자의 표면을 감싸고 상기 제1고분자입자의 열전도도보다 높은 열전도도를 가지는 열전도성층을 포함하는 단위체를 제조하는 단위체제조단계, 그리고
상기 단위체 복수개를 금형 내에서 열간가압하여 열전달 통로가 형성된 열전도성 고분자 복합소재를 제조하는 복합소재성형단계
를 포함하는 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법으로서,
상기 제1고분자 입자는 열가소성 고분자를 포함하는 것이고,
상기 열전도성층은 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 금속; CuO, Cu2O, SiO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, B2O3, B2O, B6O, Al2O3, BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 다이아몬드(diamond), 풀러린(fullerene), 카본블랙(carbon black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 비금속; 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
A step of preparing a unit body comprising a first polymer particle and a thermally conductive layer surrounding the surface of the first polymer particle and having a higher thermal conductivity than that of the first polymer particle, and
Forming a thermally conductive polymer composite material in which a plurality of the unit pieces are hot-pressed in a mold to form a heat transfer passage;
A method for producing a thermally conductive polymer composite material,
Wherein the first polymer particle comprises a thermoplastic polymer,
The thermally conductive layer may include any one selected from the group consisting of Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Metal; Al 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CaO, B 2 O 3 , B 2 O, B 6 O, Al 2 O 3 , BeO, ZnO, MgO, SiC, (BN), BCN, carbon nanotubes (CNT), graphite, graphene, diamond, fullerene, carbon black, and combinations thereof. A nonmetal comprising any one; And a combination thereof. The method of producing a thermally conductive polymer composite material according to claim 1,
제9항에 있어서,
상기 열전도성 고분자 복합소재는 열가소성 고분자를 포함하는 것인 제2고분자입자를 더 포함하고,
상기 복합소재성형단계는 상기 단위체 복수개와 함께 상기 제2고분자입자를 상기 단위체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10000 중량부로 포함하여 열전도성 고분자 복합소재를 제조하는 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the thermally conductive polymer composite material further comprises a second polymer particle comprising a thermoplastic polymer,
Wherein the composite material forming step includes a step of preparing a thermally conductive polymer composite material including a plurality of the unit bodies and the second polymer particles in an amount of 0 to 10000 parts by weight based on 100 parts by weight of the unit material.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 단위체제조단계에서 상기 열전도성층은 도금, 용사 코팅, 화학적증기증착법(CVD), 원자층증착법(ALD), 스퍼터링법, 증착법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The thermally conductive layer is formed by any one method selected from the group consisting of plating, spray coating, chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), sputtering, (Method for manufacturing thermally conductive polymer composite material).
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자는 직경이 1 nm 내지 10 mm인 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein one of the polymer particles selected from the group consisting of the first polymer particles, the second polymer particles, and combinations thereof has a diameter of 1 nm to 10 mm.
제9항에 있어서,
상기 열전도성층의 두께는 1 nm 내지 1 mm인 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the thickness of the thermally conductive layer is 1 nm to 1 mm.
제9항에 있어서,
상기 열전달 통로의 두께는 1 nm 내지 2 mm인 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the thickness of the heat transfer passage is 1 nm to 2 mm.
제10항에 있어서,
상기 열간가압은 직접열간가압이고,
상기 열간가압의 온도는 상기 제1고분자입자, 제2고분자입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 고분자입자에 포함되는 고분자의 유리전이 온도 또는 용융 온도 이상인 것인 열전도성 고분자 복합소재의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The hot press is direct hot press,
Wherein the temperature of the hot pressing is not lower than a glass transition temperature or a melting temperature of the polymer contained in any one of polymer particles selected from the group consisting of the first polymer particles, the second polymer particles, and a combination thereof. Gt;
KR1020120099520A 2012-09-07 2012-09-07 Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof KR101416910B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120099520A KR101416910B1 (en) 2012-09-07 2012-09-07 Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120099520A KR101416910B1 (en) 2012-09-07 2012-09-07 Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140032793A KR20140032793A (en) 2014-03-17
KR101416910B1 true KR101416910B1 (en) 2014-07-08

Family

ID=50644203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120099520A KR101416910B1 (en) 2012-09-07 2012-09-07 Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101416910B1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101632371B1 (en) * 2015-01-15 2016-06-21 한국과학기술원 Composite ceramic structure, method for producing same
CN109930022B (en) * 2017-12-19 2020-12-18 有研工程技术研究院有限公司 Graphene/diamond mixed reinforced copper-based composite material and preparation method thereof
CN111484832B (en) * 2019-01-25 2021-06-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Graphene/silicon carbide nanowire composite structure thermal interface material
CN111234730A (en) * 2020-03-14 2020-06-05 广东力王新材料有限公司 Phase-change powder secondary adsorption method based on metal oxide
KR102545578B1 (en) * 2020-10-20 2023-06-21 한국과학기술연구원 A polyphenylene sulfide/porogen composite, a porous separator for lithium secondary battery comprising the same, method for manufacturing the polyphenylene sulfide/porogen composite and method for manufacturing the porous separator for lithium secondary battery
CN113145153B (en) * 2021-02-09 2023-07-25 江苏科技大学 Hydrophobic bimetallic nano-catalyst and preparation method and application thereof
CN114891456A (en) * 2022-06-20 2022-08-12 江苏科技大学 anti-PID white heat-conducting adhesive film and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008147625A (en) * 2006-10-13 2008-06-26 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc Homogeneous thermoelectric nanocomposite material using core-shell nanoparticles
KR20120017845A (en) * 2010-08-20 2012-02-29 동현전자 주식회사 Composition for complex sheet, complex sheet comprising the same, and preparation method of the complex sheet
KR20120051282A (en) * 2010-11-12 2012-05-22 한국과학기술연구원 Multifuctional thermal spreading particles and array thereof, and the fabrication method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008147625A (en) * 2006-10-13 2008-06-26 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc Homogeneous thermoelectric nanocomposite material using core-shell nanoparticles
KR20120017845A (en) * 2010-08-20 2012-02-29 동현전자 주식회사 Composition for complex sheet, complex sheet comprising the same, and preparation method of the complex sheet
KR20120051282A (en) * 2010-11-12 2012-05-22 한국과학기술연구원 Multifuctional thermal spreading particles and array thereof, and the fabrication method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140032793A (en) 2014-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101416910B1 (en) Polymer composite material having high thermal conductivity and manufacturing method thereof
Sundaram et al. Copper/carbon nanotube composites: Research trends and outlook
US20130240261A1 (en) Composite material for shielding electromagnetic wave
EP2287244B1 (en) Highly thermally-conductive moldable thermoplastic composites and compositions
JP6313766B2 (en) Boron nitride-resin composite circuit board, boron nitride-resin composite heat sink integrated circuit board
EP1477467B1 (en) Composite material having high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient, and heat-dissipating substrate
US11339055B2 (en) Graphite/graphene composite material, heat collector, a heat conductor, a heat dissipator, a heat-dissipation system, and a method of producing the graphite/graphene composite material
JP6262522B2 (en) Resin-impregnated boron nitride sintered body and use thereof
Singh et al. Recent developments on epoxy-based thermally conductive adhesives (TCA): a review
JP2006001232A (en) Composite having high heat conduction/low heat expansion and manufacturing process of the same
Zhang et al. Low-melting-point alloy continuous network construction in a polymer matrix for thermal conductivity and electromagnetic shielding enhancement
JP4758195B2 (en) Thermally conductive resin composition, structure thereof and use thereof
JP6285155B2 (en) Heat dissipation member and its use
CN100569698C (en) A kind of graphite-metal compound heat dispersion material and preparation method thereof
KR101473708B1 (en) Method of manufacturing heat sink plate having excellent thermal conductivity in thickness direction and heat sink plate manufactured by the same
JP4812391B2 (en) Thermally conductive resin composition, structure thereof and use thereof
KR102384105B1 (en) heat dissipation composite material and method of fabricating of the same
KR101742973B1 (en) Polymer composite with electromagnetic absorbing ability and high thermal conductivity and manufacturing method of the same
KR101742974B1 (en) Polymer composite with electromagnetic shielding and absorbing ability and manufacturing method of the same
JP2022145088A (en) Thermal conducting material and production method of the same
KR102159078B1 (en) Method for Manufacturing of Heat-radiating Structure
KR20130102447A (en) Method for manufacturing thermally conductive composites using metal-coated fiberous filler
KR101361406B1 (en) Composite housing for electromagnetic wave shielding and radiation
KR20210084007A (en) Core-shell hybrid structured heat dissipating particles, and composites comprising the same
JP7394500B1 (en) Aluminum composite material containing metal and/or ceramics and graphite, and method for producing aluminum composite material containing metal and/or ceramics and graphite

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180703

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 6