KR102155277B1 - 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프 - Google Patents

분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프에 관한 것으로, 점착제 내에서 방열 입자의 양호한 분산성을 제공하여 방열성과 점착성을 함께 확보하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 분산제는 소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 다가 알코올 화합물이다. 본 발명에 따른 분산제를 사용하여 점착제 내에 방열 입자의 양호한 분산성을 확보함으로써, 점착제 내의 방열 입자의 비율을 높이더라도 방열 접착제의 점착력을 높게 유지할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 분산제를 사용하여 양호한 방열성과 점착성을 갖는 방열 점착제 및 방열 점착 테이프를 제공할 수 있다.

Description

분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프{Dispersant, heat spreading adhesive and heat spreading adhesive tape using the same}
본 발명은 방열 점착 테이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점착제 내에서 방열 입자의 양호한 분산성을 제공하는 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프에 관한 것이다.
일반적으로 전자 제품은 전자 제품에 포함되어 있는 전자 소자 내부에서 열이 발생하게 된다. 전자 제품의 내부에서 발생한 열을 최대한 신속하게 외부로 방출시키지 않는 경우, 열이 전자 소자에 영향을 미쳐 전자 소자가 제 기능을 수행하지 못하는 결과가 발생할 수 있다.
최근 전자 제품이 고성능화, 고기능화 및 경박단소화를 지향하고 있고, 이로 인해 전자 제품의 방열성이 제품의 성능에 핵심적인 요소로 인식되고 있다.
이러한 전자 제품의 전자 소자에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열 방식으로, 전자 소자에 방열 점착 테이프를 부착하여 방열하는 방식이 소개되고 있다.
일반적인 점착 테이프는 열전도율이 낮고 열저항이 높아서 방열 성능을 저해하는 요소로 작용한다. 따라서 점착 테이프의 점착제에 방열 입자를 첨가하여 열전도도를 개선한 것이 방열 점착 테이프이다.
그런데 기존의 방열 점착 테이프는 점착제 내에서의 방열 입자의 분산성이 떨어지기 때문에, 점착력이 떨어지는 문제점을 안고 있다. 이로 인해 전자 소자에서 방열 점착 테이프가 떨어질 경우, 해당 전자 소자에서 발생된 열이 방열 점착 테이프를 통해서 효과적으로 방열되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
등록특허공보 제10-1705229호 (2017.02.09. 공고)
따라서 본 발명의 목적은 점착제 내에서 방열 입자의 양호한 분산성을 제공하여 방열성과 점착성을 함께 확보할 수 있는 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 다가 알코올 화합물인 방열 점착 테이프용 분산제를 제공한다.
상기 다가 아민 화합물과 상기 글리세롤 1,2-카보네이트의 화학양론적 당량비는 1:1 내지 1:4 일 수 있다.
상기 다가 아민 화합물은 1차 또는 2차 아민 개수가 2 내지 4 일 수 있다.
상기 다가 아민 화합물은 분자량이 200 내지 10,000 일 수 있다.
본 발명은 또한, 점착제; 방열 입자; 및 상기 분산제를 포함하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제를 제공한다.
상기 분산제와 상기 방열 입자의 중량비는 1:0.001 내지 1:100 일 수 있다.
상기 방열 입자와 상기 점착제의 중량비는 1:0.1 내지 1: 10 일 수 있다.
상기 점착제는 아크릴 수지, 우레탄 수지 또는 실리콘 수지일 수 있다.
상기 방열 입자는 세라믹 입자, 금속 입자, 산화금속, 수산화금속, 질화금속, 탄화금속, 붕화금속 또는 탄소 입자를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명은 테이프; 상기 테이프의 일면에 상기 방열 점착제로 형성된 방열 점착층;을 포함하는 방열 점착 테이프를 제공한다.
본 발명은 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 다가 알코올을 방열 점착 테이프용 분산제로 사용함으로써, 점착제 내에서 방열 입자의 양호한 분산성을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 분산제는 비이온성 분산제로서, 소수성 체인을 포함한 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트가 반응하여 아민 한 개 당 2개의 친수성 알코올 그룹이 생성된다. 분산제는 소수성 체인과 친수성 알코올 그룹을 포함하기 때문에, 친수성 알코올 그룹이 방열 입자 표면에 극성-극성 상호작용을 통해 방열 입자를 흡착한다. 이렇게 분산제에 방열 입자가 흡착되면, 분산제의 소수성 체인에 의해 방열 입자가 소수성 특성을 나타내기 때문에, 방열 입자가 점착제 내에서 안정적인 분산성을 나타내게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 방열 점착제는 분산제를 사용하여 점착제 내에 방열 입자의 양호한 분산성을 확보함으로써, 점착제 내의 방열 입자의 비율을 높이더라도 방열 접착제의 점착력을 높게 유지할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 분산제를 사용하여 양호한 방열성과 점착성을 갖는 방열 점착제 및 방열 점착 테이프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분산제를 함유하는 방열 점착제를 이용한 방열 점착 테이프를 보여주는 단면도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 분산제를 함유하는 방열 점착제를 이용한 방열 점착 테이프를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방열 점착 테이프(100)는 방열 점착층(10)과, 방열 점착층(10)의 하부면에 하부 테이프(20)가 부착되고, 방열 점착층(10)의 상부면에 상부 테이프(30)가 부착된 구조를 갖는다.
하부 테이프(20)와 상부 테이프(30)는 방열 점착층(10)의 형상을 유지하고 방열 점착층(10)을 보호하기 위해서 구비되는 것으로, 방열 점착층(10)에 내충격성을 부여하는 기능을 수행할 수 있다. 하부 테이프(20)와 상부 테이프(30)의 소재로는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PI(폴리이미드), PC(폴리카보네이트), PEN(폴에에틸렌나프탈레이트), PES(폴리에테르설폰) 등의 고분자 필름이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
한편 방열 점착층(10)의 양면에 하부 테이프(20) 및 상부 테이프(30)가 부착된 예를 개시하였지만, 방열 점착층(10)의 일면에만 테이프를 부착할 수도 있다.
그리고 방열 점착층(10)은 본 발명에 따른 방열 점착제로 형성된다.
방열 점착제는 점착제, 방열 입자 및 분산제를 포함한다.
분산제와 방열 입자의 중량비는 1:0.001 내지 1:100 이다. 방열 입자의 비율이 0.001 미만인 경우 방열 성능이 떨어진다. 방열 입자의 비율이 100을 초과하는 경우, 방열 입자의 비율이 너무 높아 분산성이 떨어진다.
방열 입자와 점착제의 중량비는 1:0.1 내지 1: 10 이다. 방열 입자의 비율이 0.1 미만인 경우 방열 성능이 떨어진다. 방열 입자의 비율이 10을 초과하는 경우, 방열 입자의 비율이 너무 높아 점착성이 떨어진다.
점착제로는 아크릴 수지, 우레탄 수지 또는 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
방열 입자로는 세라믹 입자, 금속 입자, 산화금속, 수산화금속, 질화금속, 탄화금속, 붕화금속, 탄소 입자 등을 포함한다. 예컨대 방열 입자는 산화알루미늄(알루미나), 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화규소 등을 포함할 수 있다. 탄소 입자는 SiC, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 그라파이트, 카본블랙, 카본파이버, 플러렌(fullerene) 등을 포함할 수 있다.
분산제는 점착제 내에서 방열 입자를 균일하게 분산시킨다. 이러한 분산제는 비이온성 분산제로서, 소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 다가 알코올을 사용한다.
먼저 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시키면, 화학식 1에 나타낸 바와 같이, 아민 한 개 당 2개의 친수성 알코올 그룹이 생성된다.
Figure 112018088744150-pat00001
본 발명과 같이 소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시키면, 화학식 2에 도시된 바와 같이, 소수성 체인을 중심으로 양쪽에 한 쌍의 친수성 알코올 그룹이 생성된다.
Figure 112018088744150-pat00002
이와 같이 본 발명에 따른 분산제는 소수성 체인과 친수성 알코올 그룹을 포함하기 때문에, 친수성 알코올 그룹이 방열 입자 표면에 극성-극성 상호작용을 통해 방열 입자를 흡착한다. 이렇게 분산제에 방열 입자가 흡착되면, 분산제의 소수성 체인에 의해 방열 입자가 소수성 특성을 나타내기 때문에, 방열 입자가 점착제 내에서 안정적인 분산성을 나타내게 된다.
이러한 분산제는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트의 화학양론적 당량비는 1:1 내지 1:4이다. 여기서 다가 아민 화합물로는 1차 또는 2차 아민 개수가 2 내지 4인 것을 사용한다. 다가 아민 화합물의 분자량은 200 내지 10,000 이다. 다가 아민 화합물로는 폴리에테르아민(Polyetheramine)이 사용될 수 있다.
이러한 분산제는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 혼합 후 60 내지 150℃에서 2 내지 20시간 반응시킨 후 상온으로 온도를 내려 제조할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 분산제의 점착력을 확인하기 위해서, 아래와 같이 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따른 분산제, 방열 점착제 및 방열 점착 테이프를 제조하였다.
[실시예 1에 따른 분산제 제조]
플라스크에 다가 아민 화합물로 Jaffamine T5000 1당량과 글리세롤 1,2-카보네이트 3당량을 넣고, 120℃에서 12시간 반응시킨 후 상온으로 내려 본 실시예에 따른 분산제를 제조하였다.
비교예 1 내지 5에서는 분산제로 사용 제품 예컨대, Pluronic F127, SPAN80(Sorbitan monoleate), BYK102(BYK-chemie), SPAN20(Sorbitan monoleate), Koremul P40을 사용하였다.
[방열 점착제 및 방열 점착 테이프 제조]
점착제로 UV 경화 시럽 100phr에 알루미나 200phr와 분산제 10phr을 넣고 혼합하여 방열 점착제를 제조하였다.
제조한 방열 점착제를 PET 필름에 코팅하여 100㎛ 두께의 방열 점착층이 형성된 방열 점착 테이프를 제조하였다.
실시예 1, 비교예 1 내지 5에 따른 방열 점착 테이프의 점착력은 180°peel 테스트로 측정하였다. 점착력 측정 결과는 표 1과 같다. 표 1에서 실시예 1에 따른 분산제는 "분산제-1"로 표기 하였다.
분산제 점착력
실시예 1 분산제-1 3010 gf/in
비교예 1 F127 260 gf/in
비교예 2 SPAN80 680 gf/in
비교예 3 BYK102 485 gf/in
비교예 4 SPAN20 280 gf/in
비교예 5 P40 1470 gf/in
표 1을 참조하면, 실시예 1에 따른 분산제를 사용한 방열 점착 테이프가 비교예 1 내지 5에 따른 분산제를 사용한 방열 점착 테이프에 비해서 양호한 점착력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 다가 알코올을 방열 점착 테이프용 분산제로 사용함으로써, 점착제 내에서 방열 입자의 양호한 분산성을 제공할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 분산제는 비이온성 분산제로서, 소수성 체인을 포함한 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트가 반응하여 아민 한 개 당 2개의 친수성 알코올 그룹이 생성된다. 분산제는 소수성 체인과 친수성 알코올 그룹을 포함하기 때문에, 친수성 알코올 그룹이 방열 입자 표면에 극성-극성 상호작용을 통해 방열 입자를 흡착한다. 이렇게 분산제에 방열 입자가 흡착되면, 분산제의 소수성 체인에 의해 방열 입자가 소수성 특성을 나타내기 때문에, 방열 입자가 점착제 내에서 안정적인 분산성을 나타내게 된다.
그리고 본 발명에 따른 방열 점착제는 분산제를 사용하여 점착제 내에 방열 입자의 양호한 분산성을 확보함으로써, 점착제 내의 방열 입자의 비율을 높이더라도 방열 접착제의 점착력을 높게 유지할 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 분산제를 사용하여 양호한 방열성과 점착성을 갖는 방열 점착제 및 방열 점착 테이프를 제공할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 방열 점착층
20 : 하부 테이프
30 : 상부 테이프
100 : 방열 점착 테이프

Claims (12)

  1. 점착제, 방열 입자 및 분산제를 포함하는 방열 점착 테이프용 분산제에 있어서,
    소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 소수성 체인을 중심으로 양쪽에 한 쌍의 친수성 알코올 그룹이 생성된 다가 알코올 화합물인 방열 점착 테이프용 분산제로서,
    상기 분산제는 상기 친수성 알코올 그룹이 상기 방열 점착 테이프에 포함된 상기 방열 입자 표면에 극성-극성 상호작용을 통해 상기 방열 입자를 흡착하고, 상기 방열 입자가 흡착되면 상기 소수성 체인에 의해 상기 방열 입자가 소수성 특성을 나타내어, 상기 방열 입자가 상기 방열 점착 테이프에 포함된 상기 점착제 내에서 안정적인 분산성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 분산제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다가 아민 화합물과 상기 글리세롤 1,2-카보네이트의 화학양론적 당량비는 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 분산제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다가 아민 화합물은 1차 또는 2차 아민 개수가 2 내지 4인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 분산제.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다가 아민 화합물은 분자량이 200 내지 10,000 인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 분산제.
  5. 점착제;
    방열 입자; 및
    소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 소수성 체인을 중심으로 양쪽에 한 쌍의 친수성 알코올 그룹이 생성된 다가 알코올 화합물인 분산제;를 포함하고,
    상기 분산제는 상기 친수성 알코올 그룹이 상기 방열 입자 표면에 극성-극성 상호작용을 통해 상기 방열 입자를 흡착하고, 상기 방열 입자가 흡착되면 상기 소수성 체인에 의해 상기 방열 입자가 소수성 특성을 나타내어, 상기 방열 입자가 상기 점착제 내에서 안정적인 분산성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분산제는 상기 다가 아민 화합물과 상기 글리세롤 1,2-카보네이트의 화학양론적 당량비가 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분산제와 상기 방열 입자의 중량비는 1:0.001 내지 1:100 인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방열 입자와 상기 점착제의 중량비는 1:0.1 내지 1: 10 인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 점착제는 아크릴 수지, 우레탄 수지 또는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 방열 입자는 세라믹 입자, 금속 입자, 산화금속, 수산화금속, 질화금속, 탄화금속, 붕화금속 또는 탄소 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프용 방열 점착제.
  11. 테이프;
    상기 테이프의 일면에 방열 점착제로 형성된 방열 점착층;을 포함하고,
    상기 방열 점착제는,
    점착제;
    방열 입자; 및
    소수성 체인을 포함하는 다가 아민 화합물과 글리세롤 1,2-카보네이트를 반응시켜 제조한 소수성 체인을 중심으로 양쪽에 한 쌍의 친수성 알코올 그룹이 생성된 다가 알코올 화합물인 분산제;를 포함하고,
    상기 분산제는 상기 친수성 알코올 그룹이 상기 방열 입자 표면에 극성-극성 상호작용을 통해 상기 방열 입자를 흡착하고, 상기 방열 입자가 흡착되면 상기 소수성 체인에 의해 상기 방열 입자가 소수성 특성을 나타내어, 상기 방열 입자가 상기 점착제 내에서 안정적인 분산성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분산제는 상기 다가 아민 화합물과 상기 글리세롤 1,2-카보네이트의 화학양론적 당량비가 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 방열 점착 테이프.
KR1020180106526A 2018-09-06 2018-09-06 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프 KR102155277B1 (ko)

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