KR101899631B1

KR101899631B1 - 열 전도 개량제

Info

Publication number: KR101899631B1
Application number: KR1020147019865A
Authority: KR
Inventors: 히토시 마나베; 다이스케 구도; 고헤이 오오호리; 시게오 미야타
Original assignee: 교와 가가꾸고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 카이스우 카가쿠 켄쿠쇼
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2018-09-17
Also published as: RU2598621C2; TWI583779B; SG11201404256UA; AU2013210289A1; EP2806006B1; JP6038049B2; CN104053742A; EP2806006A1; MX2014008754A; CL2014001868A1; CA2860971C; JPWO2013108937A1; KR20140116110A; CA2860971A1; RU2014134046A; AU2013210289B2; TW201335351A; US20150000887A1; WO2013108937A1; EP2806006A4

Abstract

본 발명의 목적은 수지에 높은 열 전도성을 부여할 수 있는 열 전도성 개량제를 제공하는 것에 있다. 본 발명은 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상인 수산화마그네슘 입자를 유효 성분으로 하는 열 전도성 개량제이다.

Description

열 전도 개량제{THERMAL CONDUCTION ENHANCER}

본 발명은 열 전도 개량제, 그것을 배합한 수지 조성물 및 그 성형품에 관한 것이다. 또, 본 발명은 수지 조성물의 열 전도성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

합성 수지, 고무류, 세라믹 등의 열 전도성 개량제로서, 지금까지 산화마그네슘, 산화알루미늄, 실리카 등이 사용되어 왔다 (특허문헌 1). 실리카는 열 전도성이 낮다. 산화알루미늄은 열 전도성은 높지만, 경도가 높기 때문에 성형시에 성형기나 금형을 마모시키는 결점이 있다. 그 때문에, 경도가 낮고, 열 전도율이 알루미나의 약 3 배인 산화마그네슘이 열 전도성 개량제로서 주목받았다. 그러나, 산화마그네슘은 물 혹은 수증기에 의해 서서히 침해되어 수산화마그네슘으로 변화하여, 물리적 성질이 없어진다는 결점이 있어, 보다 높은 열 전도율을 목표로 하여 여러 가지의 개량이 행해져 왔다. 예를 들어, 산화마그네슘의 표면에 규소 및/또는 알루미늄과 마그네슘의 복산화물의 피복층을 갖게 한 것 (특허문헌 2), 인 화합물에 의해 표면 피복된 산화마그네슘 (특허문헌 3) 을 들 수 있다. 또, 수산화마그네슘을 열 전도 개량제로 하는 기술도 제안되었다 (특허문헌 4). 그러나, 모두 만족할 수 있는 결과는 아니었다.

일본 공개특허공보 평7-324146호 일본 공개특허공보 2004-27177호 일본 공개특허공보 2006-282783호 일본 공개특허공보 평9-176368호

본 발명의 목적은 수지의 열 전도성을 개량시킬 수 있는 열 전도 개량제를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 목적은 인장 강도, 신장률 등의 기계 강도가 우수하고, 높은 열 전도성을 갖는 수지 조성물 및 그들의 성형품을 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명은 수지 조성물의 열 전도성을 향상시키는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는 수산화마그네슘 입자를 유효 성분으로 하는 열 전도 개량제를 개량시키는 연구를 진행시켰다. 그 결과, 높은 애스펙트비를 갖는 수산화마그네슘 입자가 열 전도성 개량제로서 우수한 효과를 나타내는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상인 수산화마그네슘 입자를 유효 성분으로 하는 열 전도성 개량제이다.

또, 본 발명은 (ⅰ) 100 중량부의 수지 및 (ⅱ) 20 ∼ 300 중량부의 열 전도성 개량제를 함유하는 수지 조성물로서, 열 전도성 개량제는 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상의 수산화마그네슘 입자인 상기 수지 조성물이다.

또, 본 발명은 상기 수지 조성물로 이루어지는 성형품이다.

또한, 본 발명은 수지 및 수산화마그네슘 입자를 함유하는 수지 조성물의 열 전도성을 향상시키는 방법으로서, 수지 100 중량부에 대해, 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상인 수산화마그네슘 입자를 20 ∼ 300 중량부 배합시키는 것을 특징으로 하는 상기 방법이다.

＜열 전도성 개량제＞

본 발명의 열 전도성 개량제는 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상인 수산화마그네슘 입자를 유효 성분으로 한다.

수산화마그네슘 입자의 두께는, SEM 법에 의한 측정으로 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛, 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 0.15 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 0.08 ㎛ 이다. 수산화마그네슘 입자 두께의 하한은 20 ㎚ 여도 된다. 수산화마그네슘 입자의 두께는, SEM 사진 (20,000 배율) 중 임의의 10 개의 결정자 두께의 측정값의 산술 평균이다 (평균 두께).

수산화마그네슘 입자의 애스펙트비 (장경/두께) 는 10 이상, 바람직하게는 15 이상, 보다 바람직하게는 10 ∼ 100, 더욱 바람직하게는 50 ∼ 200 이다. 수산화마그네슘 입자의 애스펙트비는, SEM 사진 (20,000 배율) 중 임의의 10 개의 결정자 장경의 측정값의 산술 평균으로부터 구한 평균 장경을 평균 두께로 나눈 값이다.

수산화마그네슘 입자의 BET 법 비표면적은, 바람직하게는 5 ∼ 30 ㎡/g, 보다 바람직하게는 10 ∼ 30 ㎡/g, 보다 바람직하게는 10 ∼ 25 ㎡/g, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 20 ㎡/g 이다.

수산화마그네슘 입자는 CaO 함유량이 0.01 중량％ 이하, Cl 함유량이 0.05 중량％ 이하, Na 함유량이 0.01 중량％ 이하, 또한 철 화합물, 망간 화합물, 코발트 화합물, 크롬 화합물, 구리 화합물, 바나듐 화합물 및 니켈 화합물의 합계 함유량이, 금속으로 환산하여 0.02 중량％ 이하인 것이 바람직하다.

수산화마그네슘 입자는, Mg(OH)₂ 함유량이, 바람직하게는 99.0 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 99.5 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 99.8 중량％ 이상이다.

(수산화마그네슘 입자의 제조 방법)

수산화마그네슘 입자는 수용성 마그네슘염에 알칼리를 첨가하여 공침시킨 슬러리를 수열 처리하여 수산화마그네슘 입자를 제조할 때에 1 가 유기산을 존재시키면, 애스펙트비가 높은 본 발명의 수산화마그네슘이 얻어진다.

수용성 마그네슘염으로서, 염화마그네슘, 질산마그네슘, 아세트산마그네슘, 황산마그네슘 등을 들 수 있다. 알칼리로서 가성 소다, 수산화칼슘, 수산화칼륨, 암모니아수 등을 들 수 있다. 1 가의 유기산으로서, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 포름산을 들 수 있다. 또, 그들의 나트륨염, 칼륨염, 마그네슘염, 칼슘염 등을 들 수 있다.

알칼리의 사용량은 수용성 마그네슘염 1 몰에 대해, 바람직하게는 20 ∼ 200 몰, 보다 바람직하게는 30 ∼ 100 몰, 더욱 바람직하게는 40 ∼ 90 몰이다. 1 가 유기산의 사용량은, 수용성 마그네슘염 1 몰에 대해 바람직하게는 0.001 ∼ 10 몰, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 5.0 몰, 더욱 바람직하게는 0.05 ∼ 3.0 몰이다.

수열 처리의 온도는 바람직하게는 100 ∼ 300 ℃, 보다 바람직하게는 110 ∼ 250 ℃, 더욱 바람직하게는 130 ∼ 200 ℃ 이다.

(표면 처리제)

수산화마그네슘 입자는 표면 처리제로 표면 처리를 하는 것이 바람직하다. 표면 처리제로는 고급 지방산류, 아니온계 계면 활성제, 인산에스테르류, 커플링제 (실란계, 티타네이트계, 알루미늄계) 및 다가 알코올과 지방산의 에스테르류, 아크릴 폴리머 및 실리콘 처리제 등으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종을 들 수 있다.

고급 지방산류로서, 스테아르산, 에루크산, 팔미트산, 라우르산, 베헨산 등의 탄소수 10 이상의 고급 지방산류, 이들 고급 지방산의 알칼리 금속염을 들 수 있다.

아니온계 계면 활성제로서, 스테아릴알코올이나 올레일알코올 등의 고급 알코올의 황산에스테르염, 폴리에틸렌글리콜에테르의 황산에스테르염, 아미드 결합 황산에스테르염, 에스테르 결합 황산에스테르염, 에스테르 결합 술포네이트, 아미드 결합 술폰산염, 에테르 결합 술폰산염, 에테르 결합 알킬아릴술폰산염, 에스테르 결합 알킬아릴술폰산염, 아미드 결합 알킬아릴술폰산염 등을 들 수 있다.

인산에스테르류로서, 오르토산과 올레일알코올, 스테아릴알코올 등의 모노 또는 디에스테르 또는 양자의 혼합물로서, 그들의 산형 또는 알칼리 금속염 또는 아민염 등을 들 수 있다.

커플링제로서, 비닐에톡시실란, 비닐-트리스(2-메톡시-에톡시)실란, 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 베타(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-메르캅토프로필트리메톡시실란 등의 실란 커플링제류 ; 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸파이로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트, 이소프로필트리데실벤젠술포닐티타네이트 등의 티타네이트계 커플링제류 ; 아세토알콕시알루미늄디이소프로필레이트 등의 알루미늄계 커플링제류 등을 들 수 있다.

다가 알코올과 지방산의 에스테르류로서, 글리세린모노스테아레이트, 글리세린모노올레에이트 등을 들 수 있다.

표면 처리제를 사용하여 수산화마그네슘 입자의 표면 코팅 처리를 하려면, 그 자체 공지된 습식 또는 건식법에 의해 실시할 수 있다. 예를 들어, 습식법으로는, 수산화마그네슘의 슬러리에 그 표면 처리제를 액상 또는 에멀션상으로 첨가하고, 약 100 ℃ 까지의 온도에서 기계적으로 충분히 혼합하면 된다. 건식법으로는, 수산화마그네슘의 분말을 헨셸 믹서 등의 혼합기에 의해 충분히 교반하에서 표면 처리제를 액상, 에멀션상, 고형상으로 첨가하고, 가열 또는 비가열하에 충분히 혼합하면 된다. 표면 처리제의 첨가량은, 수산화마그네슘 입자의 중량에 기초하여 바람직하게는 10 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 1.0 ∼ 8.0 중량％, 보다 바람직하게는 1.0 ∼ 3.0 중량％ 이다.

표면 처리를 한 수산화마그네슘 입자는, 필요에 따라 예를 들어 수세, 탈수, 조립 (造粒), 건조, 분쇄, 분급 등의 수단을 적절히 선택하여 실시하여 최종 제품 형태로 할 수 있다.

(피복층)

수산화마그네슘 입자의 내산성을 높이기 위해, 수산화마그네슘 입자의 표면을 내산성을 갖는 피복제에 의해 표면 피복할 수 있다. 피복제로는, 예를 들어 규소, 알루미늄, 티탄, 지르코니아, 아연 및 붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소의, 산화물 또는 수산화물이다. 규산 및 그 가용성 염류를 작용시켜 형성된 규소의 산화물 또는 수산화물로 이루어지는 피복층을 갖는 것이 바람직하다.

피복제의 사용량은 수산화마그네슘 입자에 대해 바람직하게는 2 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1.5 중량％, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1.0 중량％ 이다.

피복층 상을 추가로 고급 지방산류, 아니온계 계면 활성제, 인산에스테르류, 커플링제 및 다가 알코올과 지방산의 에스테르류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 표면 처리제로 표면 처리할 수 있다.

＜수지 조성물＞

본 발명의 수지 조성물은 (ⅰ) 100 중량부의 수지 및 (ⅱ) 20 ∼ 300 중량부의 열 전도성 개량제를 함유하는 수지 조성물로서, 열 전도성 개량제는 20 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상의 수산화마그네슘 입자인 상기 수지 조성물이다.

본 발명의 수지 조성물은 반도체나 저항체나 콘덴서 등의 발열 부분의 밀봉 재료, 기반, 하우징, 열 교환기, 베어링 등의 방열성이 요구되는 부품의 재료로서 사용할 수 있다.

수지는 통상적으로, 성형품으로서 사용되는 것이면 된다. 그 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리부텐, 폴리ㆍ4-메틸펜텐-1 등과 같은 C₂ ∼ C₈ 올레핀 (α-올레핀) 의 중합체 혹은 공중합체, 이들 올레핀과 디엔의 공중합체류, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 폴리스티렌, ABS 수지, AAS 수지, AS 수지, MBS 수지, 에틸렌/염화비닐 공중합 수지, 에틸렌아세트산비닐 코폴리머 수지, 에틸렌-염화비닐-아세트산비닐 그래프트 중합 수지, 염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 염화비닐프로피렌 공중합체, 아세트산비닐 수지, 페녹시 수지, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 메타크릴 수지 등의 열 가소성 수지를 예시할 수 있다.

열 가소성 수지의 바람직한 예로는, 폴리올레핀 또는 그 공중합체를 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리프로필렌 호모폴리머, 에틸렌프로필렌 공중합체와 같은 폴리프로필렌계 수지, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, EVA (에틸렌비닐아세테이트 수지), EEA (에틸렌에틸아크릴레이트 수지), EMA (에틸렌아크릴산메틸 공중합 수지), EAA (에틸렌아크릴산 공중합 수지), 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌계 수지, 및 폴리부텐, 폴리4-메틸펜텐-1 등의 C₂ ∼ C₆ 의 올레핀 (α-에틸렌) 의 중합체 혹은 공중합체를 들 수 있다.

또한, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 우레아 수지 등의 열 경화성 수지 및 EPDM, 부틸 고무, 이소프렌 고무, SBR, NBR, 클로로술폰화 폴리에틸렌, NIR, 우레탄 고무, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등의 합성 고무를 예시할 수 있다.

수지 조성물 중의 수산화마그네슘 입자의 함유량은, 100 중량부의 수지에 대해 바람직하게는 10 ∼ 300 중량부, 보다 바람직하게는 25 ∼ 200 중량이다.

본 발명의 수지 조성물은 열 전도성 개량 보조제를 함유하고 있어도 된다. 열 전도성 개량 보조제로는, 섬유형 또는 사슬형의 무기 물질이 사용되고, 이들은 천연품이어도 되고 합성품이어도 된다. 이들 보조제의 구체예를 나타내면, 섬유형의 무기 물질로는, 예를 들어, 염기성 황산마그네슘, 탄소 섬유, 월라스토나이토, 붕산알루미늄, 티탄산칼륨, 세피올라이트, 조노틀라이트가 예시되고, 또 사슬형의 무기 물질로는, 예를 들어 아세틸렌블랙이 예시된다. 수지 조성물 중의 열 전도성 개량 보조제의 함유량은, 100 중량부의 수지에 대해 바람직하게는 200 중량부 이하, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 150 중량, 더욱 바람직하게는 0.1 ∼ 100 중량이다.

본 발명의 수지 조성물에는 각종 첨가제, 보강재, 충전제 등을 첨가할 수 있고, 이들을 예시하면 가황제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 난연제, 광 안정제, 금속 불활성화제, 가교제, 착색제, 경화제, 활제, 조핵제, 발포제, 탈취제, 리토폰, 클레이, 목편, 유리 섬유, 페라이트, 카본 블랙, 탤크, 마이카, 탄산칼슘, 적린, 주석 및 그 무기염류, 금속 섬유, 금속 분말 등의 첨가제, 보강재, 충전제를 들 수 있다.

＜성형품＞

본 발명은 상기 수지 조성물로 이루어지는 성형품을 포함한다. 성형품으로서 방열 시트, 방열판, 방열 케이스, 방열 커버 등을 들 수 있다.

＜수지 조성물의 열 전도성을 향상시키는 방법＞

본 발명은 수지 및 수산화마그네슘 입자를 함유하는 수지 조성물의 열 전도성을 향상시키는 방법으로서, 수지 100 중량부에 대해 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고, 또한 SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 10 이상인 수산화마그네슘 입자를 20 ∼ 300 중량부 배합시키는 것을 특징으로 하는 상기 방법을 포함한다. 수지 및 수산화마그네슘 입자는 전술한 바와 같다.

실시예

수산화마그네슘 입자, 수지 조성물의 특성은, 이하의 방법으로 측정하였다.

(a) 열 전도율 : ISO/CD 22007-2 에 의한다. 장치 : 핫 디스크법 열 물성 측정 장치 TPA-501 (쿄토 전자 공업 제조) 7 ㎜φ 센서 RTK-7 을 사용.

(b) BET 법 비표면적 :「촉매」(Vol.2, No.4 473 페이지, 1960 년 타카기 토쿠지) 에 기재된 방법에 따라 측정하였다.

(c) 애스펙트비 :

SEM 법 : 수산화마그네슘 입자의 SEM 사진 (20000 배율) 중, 임의의 10 개의 결정자 장경, 두께의 측정값의 산술 평균으로부터 구한다.

원자간력 현미경법 : OLYMPUS 사 제조의 OLS3500 타입에 의해 측정.

(d) CaO, Cl, Na : 형광 X 선법 (베이스 : 원자 흡광법)

(e) Fe, Mn, Cu, V, Co, Ni, Cr 의 분석 : ICP-MS 법 (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)

(f) Mg(OH)₂ : 킬레이트 적정법

(g) 인장 간도 : JIS K 6301 (가황 고무 물리 시험 방법)

(h) 신장률 : JIS K 6301 (가황 고무 물리 시험 방법)

(ⅰ) 경도 : JIS K 6253 (스프링식 타입 A)

실시예 1

염화마그네슘과 아세트산소다의 혼합 수용액 (Mg ＝ 1.0 몰/ℓ, 아세트산소다 ＝ 1.5 몰/ℓ, 30 ℃) 400 ℓ 에, 3.0 몰/ℓ 의 수산화나트륨 수용액 (30 ℃) 213 ℓ 를 교반하에 첨가하여 공침 반응시켰다. 이 반응물 전체량을 1.0KL 오토클레이브에 의해 160 ℃ 에서 5 시간 수열 처리를 실시하였다. 100 ℃ 이하로 냉각 후, 오토클레이브로부터 꺼내어 여과, 수세, 건조, 분쇄하였다.

얻어진 수산화마그네슘을 SEM 으로 관찰하고, 사진을 찍어, 10 개의 결정자 장경과 두께를 측정하여 평균하였다. 그 결과, 장경은 2.6 ㎛, 두께는 0.12 ㎛, 따라서 애스펙트비가 21 이었다. 원자간력 현미경으로 측정한 애스펙트비는 46 이었다.

실시예 2

시약 1 급의 염화마그네슘과 아세트산소다의 혼합 수용액 (Mg ＝ 2.0 몰/ℓ, 아세트산소다 ＝ 2.0 몰/ℓ, 30 ℃) 4 ℓ 에, 8 몰/ℓ 의 암모니아 수용액 (30 ℃) 1.8 ℓ 를 교반하에 첨가하여 공침 반응시켰다. 이 반응물 1 ℓ 를 취하여 오토클레이브에 넣고, 250 ℃ 에서 3 시간 수열 처리를 실시하였다. 100 ℃ 이하로 냉각 후, 오토클레이브로부터 꺼내어 여과, 수세, 건조, 분쇄하였다.

얻어진 수산화마그네슘을 SEM 으로 관찰하고, 사진을 찍어, 10 개의 결정자의 가로폭과 두께를 측정하여 평균하였다. 그 결과, 가로폭은 4.5 ㎛, 두께는 0.06 ㎛, 따라서 애스펙트비가 75 였다. 원자간력 현미경으로 측정한 애스펙트비는 130 이었다.

실시예 3

시약 1 급의 질산마그네슘과 프로피온산소다의 혼합 수용액 (Mg ＝ 1.5 몰/ℓ, 프로피온산소다 ＝ 1.0 몰/ℓ, 35 ℃) 5 ℓ 에 8 몰/ℓ 의 가성 소다 (35 ℃) 1.6 ℓ 를 교반하에 첨가하여 공침 반응시켰다. 이 반응물 1 ℓ 를 취하여 오토클레이브에 의해 180 ℃ 에서 4 시간 수열 처리를 실시한 후, 실시예 1 과 마찬가지로 처리하였다.

얻어진 수산화마그네슘을 SEM 으로 측정한 결과, 결정의 가로폭은 3.8 ㎛, 두께는 0.09 ㎛, 애스펙트비는 42 였다. 원자간력 현미경으로 측정한 애스펙트비는 73 이었다.

실시예 4

질산마그네슘과 아세트산암모늄의 혼합 수용액 (Mg ＝ 1.5 몰/ℓ, 아세트산암모늄 ＝ 1.5 몰/ℓ, 35 ℃) 400 ℓ 에 4 몰/ℓ 의 암모니아수 (35 ℃) 240 ℓ 를 교반하에 첨가하여 공침 반응시켰다. 이 반응물 전체량을 1.0KL 오토클레이브에 의해 200 ℃ 에서 4 시간 수열 처리를 실시한 후, 실시예 1 과 마찬가지로 하여 실시하였다. 얻어진 수산화마그네슘을 SEM 으로 관찰하고, 사진을 찍어 측정한 결과, 결정자 장경은 3.5 ㎛, 두께는 0.11 ㎛, 애스펙트비는 31 이었다. 원자간력 현미경으로 측정한 애스펙트비는 78 이었다.

실시예 5 (표면 처리)

실시예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자 500 g 을 헨셸 믹서에 넣고, 고속 교반하에 수산화마그네슘 입자의 중량에 대해, 1 중량％ 에 상당하는 5 g 의 비닐실란을 50 ㎖ 의 에탄올에 희석 후, 첨가하여 표면 처리하였다. 이것을 120 ℃ 에서 건조시켰다.

비교예 1

실시예 1 에 있어서, 아세트산소다를 사용하지 않는 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 실시하였다. 얻어진 수산화마그네슘 입자의 결정자 장경은 0.77 ㎛, 두께는 0.14 ㎛, 애스펙트비가 5.5 였다. 원자간력 현미경으로 측정한 애스펙트비는 10 이었다.

실시예 1 ∼ 4, 비교예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.

실시예 6

디메틸비닐실리콘 고무 (TSE201 모멘티브ㆍ퍼포먼스ㆍ마테리알즈ㆍ재팬 합동 회사 제조) 100 중량부와, 열 전도성 충전제로서 실시예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자 100 중량부를 니더에 주입하고, 혼련을 실시하였다. 충분히 혼련된 디메틸비닐실리콘 고무 컴파운드를 꺼내, 이것에 가교제, 2.5-디메틸-2,5-t-부틸퍼옥시헥산 (TC-8, 모멘티브ㆍ퍼포먼스ㆍ마테리알즈ㆍ재팬 합동 회사 제조) 1.0 중량부를 균일하게 혼합하여 조성물을 조제하였다.

얻어진 조성물을 두께 2 ㎜ 의 시트로 하고, 160 ℃ × 10 분의 조건으로 프레스 가황을 실시한 후, 200 ℃ × 4 시간에 2 차 가황을 실시하였다. 그 후, 상온으로 되돌려 24 시간 경과 후에, 시트의 경도, 인장 강도, 신장률을 JIS-K 6301 (가황 고무 물리 시험 방법) 에 따라 측정하였다. 또한, 열 전도율을 ISO/CC22007-2 에 따라 핫 디스크법 열 물성 측정 장치 TPA-501 (쿄토 전자 공업 제조) 을 사용하여 측정하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 7

실시예 6 에 있어서 실시예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자를, 실시예 2 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자로 치환한 것 이외에는, 실시예 6 과 마찬가지로 시트를 조제하고, 열 전도율을 측정하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 8

실시예 6 에 있어서 실시예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자를, 실시예 3 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자로 치환한 것 이외에는, 실시예 6 과 마찬가지로 시트를 조제하고, 열 전도율을 측정하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 9

실시예 6 에 있어서 실시예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자를, 실시예 4 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자로 치환한 것 이외에는, 실시예 6 과 마찬가지로 시트를 조제하고, 열 전도율을 측정하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

비교예 2

실시예 6 에 있어서 실시예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자를, 비교예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자로 치환한 것 이외에는, 실시예 6 과 마찬가지로 시트를 조제하고, 열 전도율을 측정하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

실시예 10-1 (방열 시트의 제작)

디메틸비닐실리콘 고무 (TSE201 모멘티브ㆍ퍼포먼스ㆍ마테리알즈ㆍ재팬 합동 회사 제조) 100 중량부와, 실시예 4 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자 25 중량부를 2 축 오픈 롤로 혼련하였다. 이 경우의 롤 폭 10 눈금에서 생 (生) 디메틸비닐실리콘 고무를 롤에 감고, 고애스펙트비 수산화마그네슘 입자를 서서히 투입. 롤 폭 13 눈금에서 10 회 되돌려, 가황제 2.5-디메틸-2,5-t-부틸퍼옥시헥산 (TC-8, 모멘티브ㆍ퍼포먼스ㆍ마테리알즈ㆍ재팬 합동 회사 제조) 을 첨가하고, 다시 10 회 되돌려 혼련한다. 취출은 롤 폭 15 눈금에서 10 회 되돌린 후, 실리콘 고무 컴파운드를 채취하였다.

이 실리콘 고무 컴파운드를 두께 2 ㎜ 의 시트로 하고, 160 ℃ × 10 분의 조건에서 프레스 가황을 실시한 후, 200 ℃ × 4 시간에 2 차 가황을 실시하여 방열 시트를 조제하였다. 그 후, 상온으로 되돌려 24 시간 경과 후에, 시트의 인장 강도, 신장률, 경도 및 열 전도율을 측정하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 10-2 ∼ 실시예 10-4 (방열 시트의 제작)

실시예 4 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자의 배합량을 표 3 에 나타내는 양으로 하는 것 이외에는, 실시예 10-1 과 마찬가지로 방열 시트를 조제하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 10-5

실시예 2 에서 얻어진 수산화마그네슘 300 g 을 분쇄하고, 이소프로필알코올에 교반기를 사용하여 분산시킨 후, 메틸하이드로겐실리콘 (신에츠 화학 제조, KF-9901) 을 9 g 첨가하여 표면 처리하였다. 이 후, 여과, 건조, 분쇄하였다. 이 분말을 디메틸비닐실리콘 고무 100 중량부에 대해 100 중량부, 및 가교제 (퍼옥사이드) 를 첨가하여 오픈 롤로 혼합 후, 프레스 성형기를 사용하여 160 ℃ 에서 10 분 가교시켜 직경 50 ㎜, 두께 3.0 ㎜ 로 가압 성형하였다. 이 시료를 사용하여 정상 (定常) 열류법 (ASTM E1530 에 준거) 으로 열 전도율을 측정하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 10-6

실시예 3 에서 얻어진 수산화마그네슘을 분쇄하고, 실시예 5 와 동일하게 하여 실리콘으로 표면 처리한 후, 디메틸비닐실리콘 고무 100 중량부에 대해 100 중량부 배합한 후, 혼련, 성형하여 시험편을 제작하였다. 이 시험편의 열 전도성의 측정 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 3

실시예 10-1 에 있어서 실시예 4 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자 25 중량부 대신에, 키스마 8 (쿄와 화학 공업 주식회사 제조의 수산화마그네슘, SEM 법에 의한 애스펙트비 4.8) 을 100 중량부 사용하는 것 이외에는, 실시예 10-1 과 마찬가지로 방열 시트를 조제하여 열 전도율을 측정하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

발명의 효과

본 발명의 열 전도성 개량제는 높은 애스펙트비를 갖는 수산화마그네슘 입자를 유효 성분으로 하기 때문에, 수지에 높은 열 전도성을 부여할 수 있다. 본 발명의 열 전도성 개량제를 함유하는 수지 조성물은, 높은 열 전도성을 갖는다. 본 발명의 열 전도성을 향상시키는 방법에 의하면, 수지 조성물의 물성을 저하시키는 일 없이 수지 조성물의 열 전도성을 향상시킬 수 있다.

Claims

(a) 10 ㎚ ∼ 0.2 ㎛ 의 두께를 갖고,
(b) SEM 법에 의한 애스펙트비 (장경/두께) 가 15 이상이고,
(c) BET 법 비표면적이 5 ∼ 30 ㎡/g 이고,
(d) CaO 함유량이 0.01 중량％ 이하, Cl 함유량이 0.05 중량％ 이하, Na 함유량이 0.01 중량％ 이하이고,
또한 철 화합물, 망간 화합물, 코발트 화합물, 크롬 화합물, 구리 화합물, 바나듐 화합물 및 니켈 화합물의 합계 함유량이, 금속으로 환산하여 0.02 중량％ 이하이고,
Mg(OH)₂ 함유량이 99.5 중량％ 이상인 수산화마그네슘 입자를 유효 성분으로 하는 열 전도성 개량제.
제 1 항에 있어서,
수산화마그네슘 입자의 BET 법 비표면적이 10 ∼ 30 ㎡/g 인 열 전도성 개량제.
제 1 항에 있어서,
고급 지방산류, 아니온계 계면 활성제, 인산에스테르류, 커플링제 및 다가 알코올과 지방산의 에스테르류, 실리콘 오일로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 표면 처리제에 의해 표면 처리되어 있는 열 전도성 개량제.
제 1 항에 있어서,
규소, 알루미늄, 티탄, 지르코니아, 아연 및 붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소의, 산화물 또는 수산화물로 이루어지는 피복층을 갖는 열 전도성 개량제.
제 1 항에 있어서,
규산 및 그 가용성 염류를 작용시켜 형성된 규소의 산화물 또는 수산화물로 이루어지는 피복층을 갖는 열 전도성 개량제.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
피복층 위가 추가로, 고급 지방산류, 아니온계 계면 활성제, 인산에스테르류, 커플링제 및 다가 알코올과 지방산의 에스테르류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 표면 처리제에 의해 표면 처리되어 있는 열 전도성 개량제.
(ⅰ) 100 중량부의 수지 및 (ⅱ) 20 ∼ 300 중량부의 제 1 항에 기재된 열 전도성 개량제를 함유하는 수지 조성물.
제 7 항에 있어서,
수지가 실리콘 고무인 수지 조성물.
제 7 항에 기재된 수지 조성물로 이루어지는 성형품.
제 7 항에 기재된 수지 조성물로 이루어지는 방열 시트.
수지 및 수산화마그네슘 입자를 함유하는 수지 조성물의 열 전도성을 향상시키는 방법으로서, 수지 100 중량부에 대해, 제 1 항에 기재된 수산화마그네슘 입자를 20 ∼ 300 중량부 배합시키는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
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