KR101542442B1 - 절연성 및 열전도성이 향상된 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물은 향상된 절연성 및 열전도성 특성을 가지면서도 충격강도 및 강성 등의 기계적 물성 또한 향상된 장점이 있으며, 용융 유동성을 증가시켜 성형 가공성이 향상되어, 성형 제품의 외관 또는 마감 완전성 및 향상된 생산성을 갖는 특성이 있다.

Description

절연성 및 열전도성이 향상된 수지 조성물{The resin composition of improved insulating nature and thermal conduction}
본 발명은 절연성, 열전도성 및 기계적 물성이 향상된 수지 조성물에 관한 것이다.
전자기기의 소형화, 고성능화에 따라 적용되는 부품 또한 초소형 또는 고밀도화가 요구되고 있다. 때문에 출력 및 특성 등의 성능 대비 부품의 크기가 소형화되어 부품 간의 공간이 협소해 지고 밀착됨으로서, 열 부하에 의한 기기의 고장 또는 오류가 빈번히 발생하여 전자부품 소재의 방열특성이 새로운 문제로 대두되고 있다.
재료의 방열 특성은 열전도성에 의해 결정되며, 금속은 우수한 방열특성을 갖고 있어 전자기기에 방열성을 부여하기 위해 사용되었다. 그러나 금속 재료를 사용함에 따른 제조비용 부담, 중량 증가 및 가공성 저하 등의 문제가 발생되기 때문에, 수지 재료가 상기 금속 재료를 대체하고 있다.
수지 재료는 기존의 금속 재료에 비하여 열전도도가 낮고, 전자제품의 소형화 및 집적화 등으로 인해 발열에 대한 내열성 및 열전도도가 높은 특성이 요구되고 있다. 이를 위해 수지에 열전도성이 높은 재료를 첨가하여 성형 제품에 대한 내열성 및 열전도성 특성을 향상시키는 방향으로 구현되고 있다.
종래 방열특성이 부여된 열전도성 수지는 주로 높은 열전도도를 갖는 충전재의 선택에 중점을 두고 개발되었다. 구체적으로, 열전도성을 부여하기 위해 첨가되는 열전도성 재료로 흑연과 같은 탄소 계열 또는 산화알루미늄, 산화마그네슘, 질화알루미늄 등의 세라믹 계열를 포함하는 충전재, 이들 충전재들의 적절한 조합, 특정 범위의 열전도도를 갖는 충전재 선택 또는 특정 입자 사이즈를 갖는 충전재를 선택하는 정도이다.
그러나 이와 같이 수지에 열전도도 향상을 위해 열전도도가 높은 충전재를 단순히 높은 중량 비율로 첨가하는 경우, 열전도성 충전재의 증대로 인하여 수지 조성물의 용융 유동성이 나빠져 성형 제품 제조를 위한 생산성 저하를 유발한다. 이를 해결하기 위해 사출속도를 증가시키는 경우에는 소형 제품의 사출 가공성을 악화시키는 것은 물론, 대형 제품의 경우 높은 충전재 비율로 인해 발생되는 제품의 미성형 결함 또는 외관의 품질 저하를 초래한다. 또한 이렇게 얻어진 성형 제품은 전도성 충전재를 다량 함유하여 강도 등의 기계적 물성 저하를 초래할 수 있다.
마찬가지로 절연 재료 또한 단순히 높은 중량 비율로 첨가하는 경우, 수지 조성물의 용융 유동성이 나빠져 성형 제품의 제조를 위한 생산성 저하를 유발한다. 일반적으로 절연 재료의 특성이 전기기기 전체의 설계를 결정하는 중요한 요인이 될 수 있는데, 전기기기에 사용하는 재료 단위체의 물성만으로는 절연재료로서 적용될 수 없을뿐더러, 충전재(무기입자) 또는 유리 섬유질 등과의 원활한 복합화에 의한 절연 재료의 고성능화가 필요하다.
때문에 이러한 절연성 및 열전도성 특성을 향상시키기 위한 여러 특성을 갖는 물질들을 첨가하면서도 기계적 물성 또한 향상된 수지 조성물의 연구가 필요하다.
한국공개특허 제10-2005-007215호
다양한 특성을 부여하면서도 향상된 기계적 물성을 얻기 위해, 본 발명의 목적은 향상된 절연성 및 열전도성 특성을 가지면서도 충격강도 및 강성 등의 기계적 물성 또한 향상된 절연 열전도성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 용융 유동성을 증가시켜 성형 가공성이 향상되어, 성형 제품의 외관 또는 마감 완전성 및 향상된 생산성 특성을 갖는 절연 열전도성 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 동일한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은 절연 열전도성 수지 조성물 전체 중량에 대하여, (a) 메타자일렌디아민과 아디프아미드의 공중합체 5 내지 30 중량%, (b) 폴리아미드계 수지 5 내지 60 중량%, (c) 산무수물기, 카르복실산기 또는 이의 염, 및 에폭시기 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 중합체 1 내지 10 중량% 및 (d) 알루미나 30 내지 80 중량%를 포함하는 절연 열전도성 수지 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명에서 상기 (b) 폴리아미드계 수지는 상기 (a) 메타자일렌디아민과 아디프아미드의 공중합체를 제외한 폴리아미드계 수지를 의미한다.
본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물은 향상된 절연성 및 열전도성 특성을 가지면서도 충격강도 및 강성 등의 기계적 물성 또한 향상된 장점이 있다.
또한 본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물은 용융 유동성을 증가시켜 성형 가공성이 향상되어, 성형 제품의 외관 또는 마감 완전성 및 향상된 생산성 특성을 갖는 효과가 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 절연성 및 열전도성이 향상된 수지 조성물을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 중량을 의미한다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
본 발명은 우수한 기계적 물성과 함께 높은 절연성 및 높은 열전도성은 물론, 이와 동시에 수지 조성물의 용융 유동성을 향상시켜 성형 가공성이 향상된 절연 열전도성 수지 조성물을 제공하는 것에 그 의의가 있다.
구체적으로, 본 발명은 다양한 물질 또는 조성비를 조절하여 분자 크기 관점에서 분산상의 균일한 형태학적 특성으로 인해 성형 가공성이 보다 우수할 수 있으며, 다양한 물질들의 첨가에도 절연성, 열전도성 또는 기계적 물성의 저하가 없으면서 성형 가공성까지 우수한 절연 열전도성 수지 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 절연 열전도성 수지 조성물 전체 중량에 대하여, (a) 메타자일렌디아민과 아디프아미드의 공중합체 5 내지 30 중량%, (b) 폴리아미드계 수지 5 내지 60 중량%, (c) 산무수물기, 카르복실산기 또는 이의 염, 및 에폭시기 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 중합체 1 내지 10 중량% 및 (d) 알루미나 30 내지 80 중량%를 포함하는 절연 열전도성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 보다 바람직하게는 상기 (a) 메타자일렌디아민과 아디프아미드의 공중합체 7 내지 25 중량%, (b) 폴리아미드계 수지 10 내지 50 중량%, (c) 산무수물기, 카르복실산기 또는 이의 염, 및 에폭시기 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 중합체 2 내지 8 중량% 및 (d) 알루미나 35 내지 70 중량%를 포함하는 것이 좋다. 이러한 조성비를 갖는 경우, 용융 유동성(MI; Melt index)을 보다 확보할 수 있어, 성형 가공성의 극대화가 가능하다. 또한 온도 및 압력이 높을 경우 미성형, 광택성 저하 등의 외관불량, 특히 사출 시 성형 가공성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 가스 발생 또는 웰드 라인 형성 등과 같은 문제 또한 방지할 수 있고, 제조 시 성형품의 결정화 속도 향상도 가능하다.
또한 상기 (a) 메타자일렌디아민(Meta-xylene diamine)과 아디프아미드(Adipamide)의 공중합체(MXD6)를 본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물에 사용할 경우, 수지 자체의 흐름성이 우수하여 사출 또는 압출 시 가공성이 뛰어나고 유리와 동등 수준의 표면 외관을 부여할 수 있다. 따라서 상기 MXD6를 포함하는 수지 조성물은 외관 또는 마감 완전성이 우수한 성형 제품의 제조가 가능하도록 한다. 구체적으로, Mitsubishi Gas사의 상품명 MXD6 6000을 예시할 수 있지만, 이는 바람직한 일 예로, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (b) 폴리아미드계 수지는 지방족 폴리아미드계 수지 또는 방향족 폴리아미드계 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물에 방향족 폴리아미드계 수지를 사용할 경우, 녹는점이 높아 결정핵 생성에 유리한 핵제로 작용하여 (a) 상기 공중합체(MXD6)와 함께 사용되어 결정화 속도가 증대될 수 있다. 따라서 생산 속도가 향상될 수 있으며, 동시에 결정화에 필요한 금형의 온도를 낮출 수 있어 생산성 또한 우수하다.
구체적으로, (b) 상기 폴리아미드계 수지 종류로는 Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, Nylon 610 및 Nylon 612를 예시할 수 있지만 이 외에도 폴리아미드계 수지라면 크게 제한되지 않는다. 그러나 상기 (b) 폴리아미드계 수지는 상기 (a) 메타자일렌디아민과 아디프아미드의 공중합체를 제외한 폴리아미드계 수지를 의미한다. 예컨대 상기 Nylon 66의 종류로서 Solvay사의 상품명 24AE1K를 예시할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물은 (c) 산무수물기, 카르복실산기 또는 이의 염, 및 에폭시기 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 중합체를 포함할 수 있다. 전체 중량에 대하여, 상기 (c) 중합체가 1 중량% 미만일 경우 가교 결합에 의한 가공성 향상으로 인한 물성 또는 성형 가공성 향상을 기대할 수 없으며, 20 중량%를 초과할 경우 이온 특유의 특성이 발현되거나, 분자 사슬 내 이온결합 또는 결합으로 인해 오히려 물성 또는 성형 가공성의 저하가 발생할 수 있다.
또한 상기 (c) 중합체는 카르복실산기를 갖는 단량체, 말레산(Maleic acid) 및 푸말산(Fumaric acid) 등의 단량체를 공중합하거나 그라프트중합(Graft polymerization)한 것을 이용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 카르복실산염기를 갖는 중합체는 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온 및 전이금속 이온 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 중합체의 예로서는 DuPont사의 상품명 Surlyn1601, Surlyn1601-2, Surlyn1601-2LM, Surlyn9020, Surlyn9650 및 Surlyn9950을 예시할 수 있다.
상기 (c) 중합체는 말레산 무수물이 그라프트된 올레핀계 중합체, 카르복실산염기를 가지는 에틸렌 중합체, 말레산무수물이 그라프트된 에틸렌프로필렌디엔 중합체 및 글리시딜메타크릴레이트가 그라프트된 중합체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, DuPont사의 상품명 Fusabond N416, Fusabond N416D, Fusabond 493D, Fusabond N493, Elvaloy PTW 및 Elvaloy AC 3427를 구체적으로 예시할 수 있다.
특히 상기 성분 중 에폭시기를 갖는 중합체를 사용할 경우(예컨대 Fusabond 493D), 놀랍게도 충격강도, 상온낙추, 스트랜드 강성의 특성이 더욱 향상된 효과를 얻을 수 있다.
또한 상기 중합체가 포함된 수지 조성물은 비극성 사슬 내에 존재하는 이온에 의해 친수성이 증가하여 가수분해성이 향상될 수 있다. 따라서 생체 적합성에 대한 우려를 최소화할 수 있고, 향상된 생분해성 특성을 가질 수 있다. 아울러 상기 중합체는 80 내지 120℃의 융점을 가질 수 있다.
본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물은 보다 향상된 열전도성 특성을 부여하기 위해 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 예컨대 Denka spherical alumina(DENKA)를 예시할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미나의 표면적(Specific surface area)은 0.1 내지 0.7 m2/g일 수 있고, 평균 입자 크기는 3 내지 70 ㎛일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 열전도성 수지 조성물은 섬유 보강재 또는 기타 충전재를 더 포함할 수 있다. 예컨대 (a) 상기 공중합체 100 중량부에 대하여, 섬유 보강재 5 내지 100 중량부 및 열전도성 충전재 50 내지 150 중량부를 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 섬유 보강재 또는 열전도성 충전재를 더 포함시킴으로서, 절연성, 열전도성 또는 성형 가공성을 향상시킬 수 있다.
특히 상기 섬유 보강재 5 내지 100 중량부 또는 상기 열전도성 충전재 50 내지 150 중량부를 사용하여 수지 조성물을 제조하는 경우, 성형 제품에 대한 충분한 열전도성을 부여할 수 있으며, 미성형, 광택성 또는 외관 완성도 등이 향상될 수 있다.
상기 섬유 보강재는 유리섬유(Glass fiber), 금속 섬유(Metal fiber), 천연 섬유(Natural fiber), 아라미드 섬유(Aramid fiber), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN) 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 섬유 보강재는 유리섬유, 위스카 및 탄소섬유 등을 예시할 수 있으며, 유리섬유로는 촙트 파이버 및 단섬유화하여 분체로 한 파이버를 예시할 수 있고, 위스카로는는 결정성질의 섬유로 티탄산 칼륨 위스카, 메타칼슘 위스카 및 붕산 알루미늄 위스카 등을 예시 할 수 있다. 또한 섬유 보강재로서, 실란, 티타네이트, 알루미늄, 크로뮴, 지르코늄 및 보란 등과 같은 형태의 커플링제로 사용하거나, 산처리 등의 표면 개질을 실시할 수 있으며, 감마-아미노프로필트리톡시실란 등의 실란계 커플링제, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란 등의 에폭시계 커플링제 또는 비닐트리클로로실란 등의 비닐실란계 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 열전도성 충전재는 실리콘 카바이드, 보론 나이트라이드, 다이아몬드, 베릴륨 옥사이드, 보론 포스파이드, 알루미늄 나이트라이드, 베릴륨 설파이드, 보론 아제나이드, 실리콘, 갈륨 나이트라이드, 알루미늄 포스파이드 및 갈륨 포스파이드 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 충전재를 포함할 수 있다. 상기 충전재로 한정되는 것은 아니며, 또한 분말상, 섬유상 또는 플레이크상으로 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이들 이외에 필요에 따라 통상적으로 사용되는 분산제, 착색제, 열안정제, 자외선 흡수제, 힌더드 아민계 광안정제, 활제, 산화방지제, 대전방지제, 난연제, 광택제, 슬립제, 이형제 및 레벨링제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한 기계적 물성, 외관 특성 및 변형 특성 등이 급격히 저하하지 않는 범위 내에서 사용 가능하다면 크게 제한되지 않는다.
비 제한적인 일 예로서, 상기 절연 열전도성 수지 조성물은 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 더 포함할 수 있다. 상기 스티렌-부타디엔 블록 공중합체는 보다 향상된 내마모성 및 고 투명성 등의 기능성을 유지하면서, 높은 복원력과 우수한 내충격성 및 가공 안정성을 부여할 수 있다. 특히 (a) 상기 공중합체 100 중량부에 대하여, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.3 내지 4 중량부 및 보다 바람직하게는 0.5 내지 3 중량부인 것이 표면과의 밀착력 또는 접착력을 보다 향상시킬 수 있어 외관의 완전성 및 마감 신뢰성의 향상을 부여할 수 있다.
상기 스티렌-부타디엔 블록 공중합체의 제조 방법은 당업자에게 널리 공지되어 있으므로 크게 제한되지 않으며, 예컨대 STYROLUTION사의 상품명 Styrolux 3G46, 3G55, 656C, 684D, 693D, BATCHES, S, T 및 Styroflex 2G66을 예시할 수 있다. 하지만 상기 예시한 스티렌-부타디엔 블록 공중합체의 스티렌과 부타디엔의 배합 비율 또는 분자량 등이 상이하거나 이외의 성분이 더 첨가되었을 지라도, 동일하거나 비슷한 효과를 갖는다면 본 발명의 범주에 속할 것이다.
이하, 상기 절연 열전도성 수지 조성물을 함유하는 성형 제품의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 성형 제품은 상기 수지 조성물을 220 내지 300℃에서 사출 성형하여 제조될 수 있다.
또한 상기 성형 제품은 (a) 메타자일렌디아민과 아디프아미드의 공중합체, (b) 폴리아미드계 수지, (c) 산무수물기, 카르복실산기 또는 이의 염, 및 에폭시기 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 중합체 및 (d) 알루미나를 포함하는 수지 조성물에 섬유 보강재 또는 열전도성 충전재 등의 첨가제를 혼합하고, 이를 용융 혼련하여 제조될 수 있다. 상기 용융 혼련은 공지의 방법에 의해 수행할 수 있는 것으로서, 헨셀 믹서, 슈퍼믹서, 또는 텀블러 등으로 드라이 블렌딩한 후, 단축 또는 2축 혼련 압출기 등에 공급하여 용융 혼련하여 열전도성 수지조성물의 펠렛으로 제조되는 것을 예시할 수 있다.
또한 상기 얻어진 펠렛을 용융한 후 사출성형 등의 방법으로 성형 제품을 제조할 수 있으며, 상기 사출성형을 포함하여 압출성형 또는 압축성형 등의 공지된 성형법을 다양하게 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 보다 바람직하게, 상기 성형 제품은 사출 성형법에 의해 제조될 수 있으며, 구체적으로 상기 펠렛을 용융하여 금형에 붓고, 압력을 가함으로써 제조될 수 있다. 이때, 필요에 따라 펠렛의 수분율이 0.3% 이상인 경우 상기 펠렛을 용융하기 전에 예비 건조를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 상기의 경우에는 성형 제품의 표면 또는 표면 근처에 수지의 흐름 방향으로 발생되는 매우 가는 선의 다발을 생성시키는 실버스트리크(Silver streak) 문제를 야기할 우려가 있어 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 수분 제거는 본 기술 분야에서 수행되는 통상적인 방법이 적용될 수 있으며, 예컨대 열풍건조기, 제습건조기 또는 진공건조기를 통한 수분 제거를 예시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 펠렛의 용융 단계에서 수지의 열분해가 발생할 수 있으므로, 수지 조성물의 용융온도 이상인 220 내지 300℃에서 수행하는 것이 바람직하다.
또한 사출 성형을 수행하는 금형은 광택이 있고 표면이 우수한 성형 제품을 얻기 위해서 90℃ 내지 150℃의 금형온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 금형 온도가 90℃ 미만일 경우 성형 제품이 급냉되어 표면 불량을 초래하거나 수지 조성물에 첨가된 유리 섬유 등의 충전재가 돌출하여 외관 불량을 야기할 수 있으며, 기계적 강도의 저하가 발생할 우려가 있다. 또한 저온 금형 성형 제품은 고온 금형 성형 제품에 비하여 비정형 영역이 많고, 유리전이온도(Tg) 저하를 초래하여 수분 흡습이 크며, 후수축에 의한 변형의 위험성이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사출 공정시 엔지니어링 플라스틱에서 사용되는 사출성형기 및 사출조건은 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 수행되는 조건하에서 수행할 수 있으며, 사출압력은 500 내지 1500 ㎏f/cm2로 수행될 수 있다. 한편 사출속도는 수지 유동성 및 제품 디자인을 고려하여 설정될 수 있으며, 보다 미려한 외관을 위한 고속 사출이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형 제품은 표면조도 및 광택성이 우수할 뿐만 아니라 사출 성형을 포함한 성형 가공성이 뛰어나 성형 제품의 외관이 우수한 이점이 있다.
이하, 실시예, 실험적으로 입증하기 위한 측정 및 결과에 대하여 자세히 설명한다.
(실시예 1)
전체 중량에 대하여, MXD6(MXD6 6000, Mitsubishi Gas) 10 중량%, Nylon 66(Solvay, 24AE1K) 15 중량%, 말레산무수물이 그라프트된 올레핀계 중합체(MAH-g-EO)(Fusabond 493D, 듀퐁사) 5 중량% 및 평균입경이 45 ㎛인 알루미나 70 중량%를 헨셀 믹서를 사용하여 25℃에서 30 분 동안 혼합한 후, 2축 혼련 압출기를 통해 용융 혼련하여 펠렛을 제조하였다. 상기 펠렛을 사출 성형기에 공급하여, 사출온도 270℃, 금형온도 120℃, 사출압력 1000 kgf/cm2 및 사출속도 30 mm/s의 조건으로 사출 성형한 후, 시편을 제작하였다. 그리고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 2)
Nylon 66 15 중량% 대신 20 중량% 및 알루미나 70 중량% 대신 65 중량%인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 3)
Nylon 66 15 중량% 대신 25 중량% 및 알루미나 70 중량% 대신 60 중량%인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 4)
Nylon 66 15 중량% 대신 35 중량% 및 알루미나 70 중량% 대신 50 중량%인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 5)
Nylon 66 15 중량% 대신 45 중량% 및 알루미나 70 중량% 대신 40 중량%인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 6)
말레산무수물이 그라프트된 올레핀계 중합체 대신 카르복실산염기를 가지는 에틸렌 중합체(Zn Ionomer)(Surlyn9020, 듀퐁사)를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 7)
카르복실산염기를 가지는 에틸렌 중합체 대신 말레산무수물이 그라프트된 에틸렌프로필렌디엔 중합체(MAH-g-EPDM)(Fusabond N416, 듀퐁사)를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 8)
카르복실산염기를 가지는 에틸렌 중합체 대신 글리시딜메타크릴레이트가 그라프트된 중합체(GMA modified)(Elvaloy PTW, 듀퐁사)를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 9)
카르복실산염기를 가지는 에틸렌 중합체 대신 에틸렌뷰틸아크릴레이트 중합체(Copolymer of ethylene butyl acrylate)(Elvaloy AC 3427, 듀퐁사)를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 10)
MXD6 100 중량부에 대하여, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 3 중량부 더 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(비교예 1)
말레산무수물이 그라프트된 올레핀계 중합체를 혼합하지 않고 Nylon66 15 중량% 대신 30 중량%를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(비교예 2)
알루미나를 사용하지 않고, MXD6 10 중량% 대신 30 중량%, Nylon 66 15 중량% 대신 60 중량% 및 말레산무수물이 그라프트된 올레핀계 중합체 5 중량% 대신 10 중량%를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[측정 방법]
1. 스트랜드 강성
만능재료시험기(Universal testing machine, UTM)을 이용하여 ISO 527 평가법으로 압출 가공 시 제조된 스트랜드를 이용하여 5 mm/s의 속도로 측정하였다.
2. 상온낙추(Ball drop test)
두께 3 mm, 지름 100 mm의 원판으로 제조된 시편에 500g의 추를 떨어뜨려 높이의 변수에 따라 상기 시편이 파손되는 높이(cm)를 측정하였다.
3. 충격강도
샤르피 노치 충격강도(Charpy notched impact strength)에 근거하여 ISO 179 평가법으로 충격 강도(kJ/m2)를 측정하였다.
4. 절연성
ASTM D149 평가법에 근거하여 내전압(kV/mm)을 측정하였다.
5. 열전도성
ASTM E1461 평가법에 근거하여 열전도도(W/mK)를 측정하였다.
6. 성형 가공성
거시적으로 관찰되는 정도를 분석하여, 종합적인 결과를 1 내지 6의 자연수로 표기하였다.(6에 근접할수록 좋음, 1에 근접할수록 나쁨)
하기 표 1은 실시예 1 내지 실시예 10, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 스트랜드 강성, 펠렛타이저 속도, 상온낙추, 충격강도, 절연성, 열전도성 및 성형 가공성 특성을 나타낸 표이다.
Figure 112015009248137-pat00001
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 절연 열전도성 수지 조성물은 전체적으로 향상된 기계적 물성, 절연성 및 열전도도를 보였다.
특히 알루미나의 함량이 전체 중량에 대하여, 40 내지 70 중량% 범위 내일 경우 1.0 W/mK 이상의 향상된 열전도도를 보였으며, 상기 범위 내에서도 50 내지 60 중량%에서 보다 향상된 열전도도 및 기계적 물성(스트랜드 강성, 상온낙추 및 충격강도)을 보였다.
또한 상기 (c) 중합체를 사용하지 않은 비교예 1의 경우, 기계적 물성 및 대부분의 특성이 현저히 감소됨을 확인하였고, 알루미나를 사용하지 않은 비교예 2의 경우 열전도성이 상당히 저하됨을 확인하였다.
실시예 10에 따른 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 더 함유한 경우, 대부분의 물성이 향상되거나 유지되면서도 성형 가공성이 보다 향상됨을 확인하였다.
절연성 특성에 있어서는, 실시예에 따른 수지 모두 19 kV/mm 이상의 높은 내전압으로, 향상된 절연성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 절연 열전도성 수지 조성물 전체 중량에 대하여, (a) MXD6 중합체 5 내지 30 중량%, (b) Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, Nylon 610 및 Nylon 612 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 폴리아미드계 수지 5 내지 60 중량%, (c) 산무수물기, 카르복실산기 또는 이의 염, 및 에폭시기 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 기능기를 포함하는 중합체 1 내지 10 중량% 및 (d) 알루미나 30 내지 80 중량%를 포함하며, 상기 MXD6 중합체 100 중량부에 대하여, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 절연 열전도성 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 중합체는 말레산 무수물이 그라프트된 올레핀계 중합체, 카르복실산염기를 가지는 에틸렌 중합체, 말레산무수물이 그라프트된 에틸렌프로필렌디엔 중합체 및 글리시딜메타크릴레이트가 그라프트된 중합체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인 절연 열전도성 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 절연 열전도성 수지 조성물은 상기 MXD6 중합체 100 중량부에 대하여, 섬유 보강재 5 내지 100 중량부 및 열전도성 충전재 50 내지 150 중량부를 포함하는 첨가제를 더 포함하는 절연 열전도성 수지 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는 유리섬유, 금속 섬유, 천연 섬유, 아라미드 섬유, 폴리아크릴로니트릴 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인 절연 열전도성 수지 조성물.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 열전도성 충전재는 실리콘 카바이드, 보론 나이트라이드, 다이아몬드, 베릴륨 옥사이드, 보론 포스파이드, 알루미늄 나이트라이드, 베릴륨 설파이드, 보론 아제나이드, 실리콘, 갈륨 나이트라이드, 알루미늄 포스파이드 및 갈륨 포스파이드 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 충전재를 포함하는 것인 절연 열전도성 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항 내지 제 5항 중에서 선택된 어느 한 항에 따른 절연 열전도성 수지 조성물을 함유하는 성형 제품.
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