KR102216969B1 - 에폭시 수지 조성물, 그 용도 및 에폭시 수지 조성물용 충전재 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제에 의하면, 혼련에 의해서 용이하게 조제하는 것이 가능하며, 유동성이 개량되어서 성형성이 우수하고, 흡수성이 양호(저흡수성)한, 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공하는데 있다. 또, 바람직하게는 더욱 내연소성이 우수한 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공하는데 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 열전도성 밀봉재료, 열전도성 시트, 열전도성 접착제 및 경화물로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 에폭시 수지, 경화제, 그리고 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 산화마그네슘 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 에폭시 수지, 경화제, 그리고 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 산화마그네슘 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물이 제공된다.
Description
본 발명은, 산화마그네슘 분말을 함유하는 열전도성의 에폭시 수지 조성물, 및 그것으로 이루어진 열전도성 밀봉재, 열전도성 시트, 열전도성 접착제, 경화물, 그리고 산화마그네슘 분말을 함유하는 에폭시 수지 조성물용 충전재에 관한 것이다. 특히, 혼련에 의해서 용이하게 조제하는 것이 가능하며, 유동성이 개량되어서 성형성이 우수하고, 흡수성이 양호(저흡수성)하며, 바람직하게는 더욱 내연소성이 우수한 열전도성의 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
에폭시 수지 조성물은 많은 분야에서 각종 용도에 이용되고 있다.
특히 전자부품에서는, 기판 재료, 밀봉 재료, 열전도성 시트 재료, 접착제 등으로서 적합하게 사용되고 있다. 이 용도에서는, 소형화, 고집적화, 고용량화, 고속화 등의 진전과 함께, 전자부품으로부터의 발열량이 증가하는 경향이 있다. 발열량이 증가하면 온도나 습도의 영향에 의해서 전자부품의 신뢰성이 저하한다. 이 때문에, 에폭시 수지 조성물에 대해서, 내열성이나 저흡수성(내습성)에 부가해서, 방열성을 향상하기 위하여 열전도성을 부여하는 것이 요구되고 있다.
또한, 접착제나 코팅재의 경우에는 반드시 난연성이 요구되지 않지만, 반도체 밀봉재와 같은 발열원을 직접 밀봉하는 바와 같은 경우에는, 안전성을 고려해서 전자부품용으로서의 고도한 내연소성이 요구되고 있다.
에폭시 수지 조성물에 열전도성을 부여하기 위하여, 산화마그네슘을 배합하는 것이 이미 제안되어 있다. 산화마그네슘에 의해서 열전도성은 향상된다. 그러나, 배합량이 증대하면 유동성이 저하하여 성형성이 충분하지 않게 되므로, 특히 소형화(박막화, 미세화, 복잡화)한 전자부품에서는 성형성에 문제가 생긴다.
특허문헌 1에는, 내습성 및 열전도성이 우수한 산화마그네슘 분말을 함유하는 수지 조성물이 제안되어 있다. 여기에서는, 산화마그네슘을 실란 등의 무기계 커플링제에 의해 표면처리하면, 수지와의 혼련 작업 공정에서 표면처리한 처리제가 산화마그네슘의 표면으로부터 박리하기 쉬워, 기계적 강도가 결여되고, 표면이 수화반응해서 수산화마그네슘으로 변화되어서 백화 현상이 생기므로 실용화에 이르지 못한다는 취지의 기재가 있다. 여기에서는, 표면에 규소와 마그네슘의 복산화물 및/또는 알루미늄과 마그네슘의 복산화물을 함유하는 피복층을 지니는 피복 산화마그네슘이 이용되고 있다.
특허문헌 2에는, 산화마그네슘 분말과 이산화 규소분말을 특정 용적비로 배합한 열전도성(방열성)을 개량한 에폭시 수지 조성물이 제안되어 있다. 여기에는, 산화마그네슘의 표면을 실란 커플링제로 처리하는 것이 기재되고, 실시예에서는, 올리고머 형태의 반응성 실록산에 의해서 처리된 산화마그네슘이 이용되고 있다. 그러나, 통상의 (화합물 타입의) 실란 커플링제에 대해서는 반드시 상세한 검토가 이루어져 있지 않았다.
본 발명의 목적은, 혼련에 의해서 용이하게 조제하는 것이 가능하며, 유동성이 개량되어서 성형성이 우수하고, 흡수성이 양호(저흡수성)한, 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 목적은, 바람직하게는 더욱 내연소성이 우수한 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 열전도성 밀봉재, 열전도성 시트, 열전도성 접착제 및 경화물로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명은, 이하의 사항에 관한 것이다.
1. 에폭시 수지, 경화제, 그리고 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 산화마그네슘 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
2. 상기 알콕시실란이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 1항에 기재된 에폭시 수지 조성물:
[화학식 1]
화학식 1에 있어서, l은 1 내지 3의 정수이고, R은 각각 동일 또는 상이해도 되는 알킬기이며, R'는 각각 동일 또는 상이해도 되는 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 함유하는 1가의 기이다.
3. 상기 경화제가 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 상기 1항 또는 2항에 기재된 에폭시 수지 조성물.
4. 상기 페놀 수지가 페닐아르알킬형 페놀 수지 및 바이페닐아르알킬형 페놀 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 상기 3항에 기재된 에폭시 수지 조성물.
5. 상기 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물로 이루어진 열전도성 밀봉재.
6. 상기 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물로 이루어진 열전도성 시트.
7. 상기 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물로 이루어진 열전도성 접착제.
8. 상기 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 경화시킨 경화물.
9. 에폭시 수지, 페닐아르알킬형 페놀 수지 및 바이페닐아르알킬형 페놀 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 페놀 수지로 이루어진 경화제, 및 산화마그네슘 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
10. 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 산화마그네슘 분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물용 충전재.
본 발명에 따르면, 혼련에 의해서 용이하게 조제하는 것이 가능하며, 유동성이 개량되어서 성형성이 우수하고, 흡수성이 양호(저흡수성)한, 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해, 바람직하게는 더욱 내연소성이 우수한 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 열전도성 밀봉재, 열전도성 시트, 열전도성 접착제 및 경화물로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명은, 에폭시 수지, 경화제, 그리고 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 산화마그네슘 분말을 함유하는 것을 특징 으로 하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물의 에폭시 수지는, 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 것이면 되고, 특별히 한정은 없지만, 예를 들어, 비스페놀형, 페놀노볼락형, 크레졸노볼락형, 바이페닐형, 트라이페닐메탄형, 다이사이클로펜타다이엔형, 나프톨형 등의 에폭시 수지를 적합하게 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 단독으로 이용해도, 복수종을 혼합해서 이용해도 상관없다. 이들 에폭시 수지 중에서는, 특히 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지가 적절하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화제는, 에폭시 수지와 반응해서 경화물을 얻을 수 있는 것이면 특별히 한정은 없고, 에폭시 수지의 경화제로서 통상 이용되는 아민 화합물, 산무수물, 페놀 수지 등을 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화제는, 바람직하게는 페놀 수지이다. 페놀 수지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 페놀 노볼락형, 크레졸노볼락형, 페닐아르알킬형, 바이페닐아르알킬형, 트라이페닐메탄형, 다이사이클로펜타다이엔형, 나프톨형 등의 노볼락형 페놀 수지를 적합하게 들 수 있지만, 그들 중에서는, 특히 페닐아르알킬형 페놀 수지 및 바이페닐아르알킬형 페놀 수지가, 흡수성이 낮고, 더욱 내연소성(난연성)을 향상시킬 수 있는 점으로부터 특히 적합하게 사용할 수 있다.
페닐아르알킬형 페놀 수지 및 바이페닐아르알킬형 페놀 수지는, 페놀류를, 대표적으로는 -CH2-Bz-CH2- 혹은 -CH2-Bz-Bz-CH2-(Bz: 벤젠고리)와 같은 페닐렌 골격 혹은 바이페닐렌 골격을 기 중에 함유하는 2가의 가교기(페닐아르알킬기 혹은 바이페닐아르알킬기)로 결합한 화학구조를 지니는 노볼락형 페놀 수지이며, 바람직하게는 하기 화학식 2 내지 5, 보다 바람직하게는 하기 화학식 4 내지 5의 화학구조를 지닌다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, n은 1 이상의 정수(바람직하게는 1 내지 20의 정수)이고, R1은 탄소수가 1 내지 6인 알킬기 또는 수산기 중 어느 한쪽이며, p는 0 내지 2의 정수이다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서, m은 1 이상의 정수(바람직하게는 1 내지 20의 정수)이고, n은 1 이상의 정수(바람직하게는 1 내지 20의 정수)이며, R1은 탄소수가 1 내지 6인 알킬기 또는 수산기 중 어느 한쪽이고, p는 0 내지 2의 정수이다.
[화학식 4]
상기 화학식 4에 있어서, n은 1 이상의 정수(바람직하게는 1 내지 20의 정수)이고, R1은 탄소수가 1 내지 6인 알킬기 또는 수산기 중 어느 한쪽이며, p는 0 내지 2의 정수이다.
[화학식 5]
상기 화학식 5에 있어서, m은 1 이상의 정수(바람직하게는 1 내지 20의 정수)이고, n은 1 이상의 정수(바람직하게는 1 내지 20의 정수)이며, R1은 탄소수가 1 내지 6인 알킬기 또는 수산기 중 어느 한쪽이고, p는 0 내지 2의 정수이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지와 경화제의 배합 비율은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에폭시 수지의 배합량을 100질량부로 했을 때, 경화제는 50 내지 120질량부의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에서 이용되는 산화마그네슘 분말은, 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 것이다.
산화마그네슘 분말은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 수산화마그네슘을 약 14000℃ 이상 내지 약 2800℃(용융 온도) 미만으로 가열 처리함으로써 적합하게 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서는, 바람직하게는 1600℃ 이상 내지 2600℃ 미만, 보다 바람직하게는 2000 내지 2400℃의 온도에서 소성해서 얻어진 산화마그네슘 분말을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 산화마그네슘 분말은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 평균 입자 직경이, 바람직하게는 O.5 내지 100㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 80㎛의 범위에 있고, 순도가, 바람직하게는 94.0질량% 이상, 보다 바람직하게는 96.0 내지 99.7질량%의 범위인 것이다.
본 발명에서 사용하는 산화마그네슘의 표면처리에 사용하는 알콕시실란은, 분자 내에 적어도 페닐기 및 아미노기 중 어느 것인가를 포함하는 화학구조를 지니는 알콕시실란(화합물에 있어서, 올리고머는 아님)이며, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 알콕시실란이다. 특히, 알콕시실란은, 유동성의 관점에서는 페닐기를 함유하는 것이 바람직하다.
[화학식 1]
화학식 1에 있어서, 1은 1 내지 3의 정수이고, R은 각각 동일 또는 상이해도 되는 알킬기(바람직하게는 탄소수가 1 내지 6인 알킬기, 보다 바람직하게는 메틸기 또는 에틸기)이며, R'는 각각 동일 또는 상이해도 되는 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 함유하는 1가의 기이다.
이러한 알콕시실란의 구체예로서는, 하기 화학식 6으로 표시되는 각 화합물을 적합하게 들 수 있다:
[화학식 6]
또, 알콕시실란의 처리량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 산화마그네슘 분말에 대해서, 바람직하게는 O.01 내지 10질량%, 보다 바람직하게는 O.05 내지 5질량%의 비율이다.
본 발명에 있어서는, 표면을 페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 처리한 산화마그네슘을 이용함으로써, 혼련에 의해서 용이하게 조제하는 것이 가능하여, 성형 시의 유동성(나선형 흐름)이 개량되어서 성형성이 우수하고, 또한 저흡수성의, 열전도성 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다.
산화마그네슘 분말의 표면 처리 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 건식 반응법이나 습식 반응법 등을 이용해서 표면처리할 수 있다. 건식 반응법은, 헨셸 믹서 등의 고속 교반 가능한 장치에 산화마그네슘 분말을 주입하고, 교반하면서 알콕시실란 또는 알콕시실란의 가수분해액을 첨가하는 방법이다. 그 첨가 방법으로서는, 균일하게 알콕시실란을 반응시키는 것이 가능한 방법이 바람직하고, 공지의 방법, 예를 들어, 서서히 적하하는 방법, 연무 상태로 분무하는 방법 및 기체 상태의 실란을 도입하는 방법 등을 이용할 수 있다. 습식 반응법은, 산화마그네슘 분말을 알콕시실란의 용액에 분산시킨 상태에서 반응시키고, 필요에 따라서 그 후 건조시키는 방법이다. 사용하는 용제로서는, 물, 알코올 또는 그들의 혼합물이 바람직하다.
산화마그네슘 분말은 단독으로 이용해도, 다른 무기 충전재와 병용해도 무방하다. 산화마그네슘 분말을 함유하는 무기 충전재의 배합 비율은, 전체 에폭시 수지 조성물에 대해서, 용량%로, 10 내지 95%, 바람직하게는 30 내지 90%, 보다 바람직하게는 60 내지 75%의 범위이다. 병용하는 산화마그네슘 분말 이외의 다른 무기충전재로서는, 이산화규소, 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 탄산칼슘, 탤크, 운모, 황산바륨 등을 들 수 있고, 그 중에서도 이산화규소 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 산화마그네슘 분말과 병용하는 다른 무기 충전재와의 배합 비율은, 용량비[산화마그네슘 분말:병용하는 다른 무기 충전재]로, 바람직하게는 100:0 내지 5:95, 보다 바람직하게는 60:40 내지 5:95, 더욱 바람직하게는 40:60 내지 25:75의 범위다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서는, 에폭시 수지, 경화제, 산화마그네슘 분말을 포함하는 무기 충전재 이외에, 용도에 따라서 통상의 에폭시 수지 조성물에서 이용되는 각종 성분을 배합할 수 있다.
예를 들어, 경화 촉진제도 적합하게 이용할 수 있다. 경화 촉진제로서는, 통상의 에폭시 수지 조성물에서 이용되는 경화 촉진제를 이용할 수 있지만, 경화제에 페놀 수지를 이용한 경우에는, 페놀 수지의 수산기를 활성화하는 화합물인 것이 바람직하다. 경화 촉진제의 예로서는, 벤질다이메틸아민, 트라이에탄올아민, 다이메틸아미노에탄올 등의 아민 화합물, 트라이뷰틸포스핀, 메틸다이페닐포스핀, 트라이페닐포스핀, 다이페닐포스핀 등의 유기 인화합물을 적합하게 들 수 있다. 경화 촉진제의 배합량은, 에폭시 수지의 배합량을 100질량부에 대해서, 바람직하게는 O.1 내지 10질량부, 보다 바람직하게는 1 내지 7질량부의 범위이다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서는, 용도에 따라서, 그 밖의 각종 첨가제를 이용할 수 있다. 예를 들어, 열전도성 밀봉재 용도에서는, 이형제, 착색제, 난연제, 저응력제 등을 이용할 수 있고, 열전도성 시트 용도에서는, 점착부여제, 노화 방지제, 연화제(예를 들어, 나프텐계 오일, 파라핀계 오일 등), 요변제(thixotropic agent)(예를 들어, 몬모릴로나이트 등), 활제(예를 들어 스테아르산 등), 안료, 스코치 방지제(antiscorching agent), 안정제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 착색제, 방곰팡이제, 발포제 등을 이용하는 것이 가능하고, 열전도성 접착제 용도에서는, 안료, 자외선 흡수제 등을 이용할 수 있다.
즉, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 열전도성 밀봉재, 열전도성 시트, 열전도성 접착제로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 가열 처리함으로써 경화 반응을 일으켜, 경화물을 형성하는 것이 가능하다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 경화시키는 조건은, 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 50 내지 300℃, 바람직하게는 130 내지 250℃에서, O.01 내지 20시간, 바람직하게는 O.1 내지 10시간, 가열 처리함으로써 경화물을 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
에폭시 수지 조성물을 조제할 때의 혼련공정에 대해서 다음 방법으로 평가하였다.
(1) 혼련성
소정량의 에폭시 수지와 경화제의 페놀 수지와 충전재의 산화마그네슘 분말 및 이산화 규소분말을 2축 혼련기를 이용해서 소정의 온도에서 혼련을 행하고, 2축 혼련기의 토출구로부터 토출된 혼련물을 육안에 의해서 평가하였다. 평가 기준으로서, ○: 문제 없이 혼련 가능, △: 혼련할 수 있지만 혼련물이 불균일, ×: 혼련할 수 없음으로 하였다.
또, 에폭시 수지 조성물에 대해서 다음 방법으로 평가하였다. 또한, 평가는, 에폭시 수지 조성물 분말을 정제(tablet)로 성형하고, 그 정제를 시료로서 행하였다. 정제는, 핸드 프레스를 이용해서 압력 450㎫로 1분간 가압해서 성형하였다.
(2) 성형성
시료를, 트랜스퍼 성형기에서, 금형온도는 175℃, 주입 압력은 6.9㎫로 해서, 30초간 가압한 후, 3.0㎫로 70초간 가압하는 조건에서 성형체를 성형하였다. 성형성의 평가의 기준으로서, ○: 문제 없이 성형 가능, ×: 성형할 수 없음으로 하였다.
(3) 유동성(나선형 흐름)
시료의 나선형 흐름값을, 트랜스퍼 성형기, 나선형 흐름 측정용 금형(EMMI-1-66로 준거)을 이용해서 측정하였다. 또, 금형 온도는 175℃, 주입 압력은 6.9㎫로 해서, 60초간 가압한 후, 40초간 보유하는 조건에서 유동성을 평가하였다.
또한, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 대해서, 다음 방법으로 평가하였다.
(4) 흡수성(흡수량)
시료를 트랜스퍼 성형기에서 두께 3㎜×직경 50㎜의 원반 형상으로 성형하고, 이어서 180℃에서 8시간 경화시켜서 시험편(경화물)을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해서, 질량(W1)을 측정하고, 95℃의 온도로 가열한 순수 중에서 24시간 보유하고, 이어서 순수 중에서 꺼내서 수분을 닦아낸 후, 그 질량(W2)을 측정하였다. 흡수량은 하기의 식으로부터 산출하였다.
흡수량(g/㎤) = {W2(g) - W1(g)}/시험편의 체적(㎤)
(5) 난연성(내연소성)
시료를 트랜스퍼 성형기에서 두께 1㎜ × 폭 13㎜ × 길이 127㎜의 형상으로 성형하고, 이어서 180℃에서 8시간 경화시켜서 시험편(경화물)을 얻었다. 얻어진 시험편에 대해서, UL-94 시험법에 따라서 난연성을 평가하였다.
(6) 열전도율
시료를 트랜스퍼 성형기에서 두께 4㎜ × 폭 50㎜ × 길이 100㎜의 형상으로 성형하고, 이어서 180℃에서 8시간 경화시켜서 경화물을 얻었다. 얻어진 경화물을 두께 4㎜ × 폭 25㎜ × 길이 25㎜의 형상으로 절삭가공해서 시험편으로 하였다. 시험편의 열전도율을, 알박(주)(ULVAC, Inc) 제품인 열전도율 측정 장치 GH-1을 이용해서 측정하였다.
이하의 예에서 이용한 재료는 다음과 같다.
(a) 에폭시 수지
바이페닐형 에폭시 수지 YX-4000(미츠비시카가쿠(주) 제품), 에폭시 당량 186g/eq, 점도: O.2 P/150℃, 융점: 105℃(DSC법)
(b) 경화제
(b1) 경화제 1
하기 화학식 7로 표시되는 페놀폼알데하이드형 페놀 수지, 수산기 당량: 107g/eq, 점도: 2.O P/15O℃, 연화점: 84℃
[화학식 7]
상기 화학식 7에 있어서, n은 1 이상의 정수이다.
(b2) 경화제 2
하기 화학식 8로 표시되는 바이페닐아르알킬형 페놀 수지, 수산기 당량: 201g/eq, 점도: O.8 P/150℃, 연화점: 67℃
[화학식 8]
상기 화학식 8에 있어서, n은 1 이상의 정수이다.
(b3) 경화제 3
하기 화학식 9로 표시되는 바이페닐아르알킬형 페놀 수지, 수산기 당량: 166g/eq, 점도: 0.5 P/150℃, 연화점: 62℃
[화학식 9]
상기 화학식 9에 있어서, m은 1 이상의 정수이고, n은 1 이상의 정수이다.
(c) 경화 촉진제
트라이페닐포스핀(혹코카가쿠(北興化學)(주) 제품)
(d) 산화마그네슘 분말
산화마그네슘 분말은, 수산화마그네슘을 로터리 킬른(Rotary kiln)에 의해 2000℃에서 소성한 후에, 분쇄, 분급함으로써 제조하였다. 알콕시실란에 의한 표면처리는, 고속유동교반기를 이용해서 산화마그네슘에 대해서 O.5질량% 첨가하고, 120℃에서 10분간 가열 교반함으로써 행하였다.
(d1) 산화마그네슘 분말 1
표면이 페닐트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말, 평균 입자 직경: 5.5㎛
(d2) 산화마그네슘 분말 2
표면이 N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말, 평균 입자 직경: 6.1㎛
(d3) 산화마그네슘 분말 3
표면이 3-글라이시독시프로필트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말, 평균 입자 직경: 6.8㎛
(d4) 산화마그네슘 분말 4
표면이 비닐트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘, 평균 입자 직경: 6.2㎛
(d5) 산화마그네슘 분말 5
표면이 처리되어 있지 않은 산화마그네슘 분말, 평균 입자 직경: 6.5㎛
(e) 이산화규소 분말
MSR-2212((주)타츠모리 제품, 평균 입자 직경: 25㎛
[실시예 1]
표 1에 표시된 바와 같이, 에폭시 수지의 YX-4000 100g(100질량부), 경화제인 경화제 1(페놀폼알데하이드형 페놀 수지) 57g(57질량부), 경화 촉진제인 트라이페닐포스핀 2.7g(2.7질량부), 충전재인 이산화규소 분말(MSR-2212) 532g(532질량부)과, 표면이 페닐트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말 1 424g(424질량부)을, 2축 혼련기를 이용해서 표 1에 표시된 온도 조건에서 혼련하여, 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 그 때의 혼련공정을 관찰하였다.
얻어진 혼련물을 실온까지 냉각시킨 후, 분쇄기를 이용해서 분쇄하여, 분말화하였다. 이 분말을 소정의 금형에서 가압 성형해서 에폭시 수지 조성물로 이루어진 정제를 성형하였다. 이 정제를 시료로 해서, 유동성(나선형 흐름)을 평가하였다. 또한 시료를 트랜스퍼 성형기에 의해 소정의 치수로 성형하고, 180℃에서 8시간 경화시켜서 소정 치수의 시험편(경화물)을 제작하였다.
[실시예 2]
표 1에 표시된 바와 같이, 경화제인 경화제 1(페놀폼알데하이드형 페놀 수지) 대신에, 경화제 2(바이페닐아르알킬형페놀 수지)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또, 그 평가를 행하였다.
[실시예 3]
표 1에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1 대신에, 표면이 N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말 2를 사용하여, 실시예 2와 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
[실시예 4]
표 1에 표시된 바와 같이, 경화제의 경화제 1(페놀폼알데하이드형 페놀 수지) 대신에, 경화제 3(바이페닐아르알킬형 페놀 수지)을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
[비교예 1]
표 1에 표시된 바와 같이, 이산화규소 분말만을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
[비교예 2]
표 1에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1 대신에, 표면이 3-글라이시독시프로필 트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말 3을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
[비교예 3]
표 1에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1 대신에, 표면이 비닐트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말 4를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
[비교예 4]
표 1에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1 대신에, 표면이 처리되어 있지 않은 산화마그네슘 분말 5를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻고자 시도하였지만, 얻는 것이 가능하지 않았다.
[참고예 1]
표 1에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1 대신에, 표면이 비닐트라이메톡시실란으로 처리된 산화마그네슘 분말 4를 사용하여, 실시예 2와 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
[참고예 2]
표 1에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1 대신에, 표면이 처리되어 있지 않은 산화마그네슘 분말 5를 사용하여, 실시예 2와 마찬가지로 해서 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 얻었다. 또한, 그 평가를 행하였다.
표 1에 실시예 및 비교예의 조성이나 평가 결과 등을 나타내었다.
|
|
실시예 | 비교예 | 참고예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | ||
| 조 성 ( 질 량 부 ) |
에폭시 수지 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 경화제 1 | 57 | 57 | 57 | 57 | 57 | ||||||
| 경화제 2 | 108 | 108 | 108 | 108 | |||||||
| 경화제 3 | 90 | ||||||||||
| 경화촉진제 | 2.7 | 5.2 | 5.2 | 5.0 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | 5.2 | 5.2 | |
| 이산화규소분말 | 532 | 706 | 706 | 642 | 792 | 532 | 532 | 532 | 706 | 708 | |
| 산화마그네슘분말 1 | 424 | 564 | 513 | ||||||||
| 산화마그네슘 분말 2 | 564 | ||||||||||
| 산화마그네슘 분말 3 | 424 | ||||||||||
| 산화마그네슘 분말 4 | 424 | 564 | |||||||||
| 산화마그네슘 분말 5 | 424 | 564 | |||||||||
| 혼련조건(혼련온도 ℃) | 100 | 90 | 90 | 90 | 100 | 100 | 100 | 100 | 95 | 100 | |
| 평 가 결 과 |
혼련성 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ | × | △ | △ |
| 성형성 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | - | × | × | |
| 나선형 흐름(㎝) | 124 | 73 | 63 | 87 | - | 51 | 88 | - | 55 | 51 | |
| 흡수성(g/㎤) | 0.0030 | 0.0026 | 0.0027 | 0.0027 | - | 0.0036 | 0.0032 | - | 0.0032 | 0.0025 | |
| 난연성(판정) | 전부 연소 |
V-0 | V-0 | V-0 | V-1 | 전부 연소 |
- | - | - | - | |
| 난연성(잔염시간)(초) | - | 42 | 38 | 43 | 105 | - | - | - | - | - | |
| 열전도율(W/m·K) | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.4 | 0.8 | - | - | - | - | - | |
| 주) 「-」는 미측정이다. | |||||||||||
표 2에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1을 이용한 실시예 1은, 산화마그네슘 분말 3 내지 5를 이용한 비교예 2 내지 4와 비교해서 혼련성이 개선되고, 특히 유동성이 개선되어 성형성이 우수한 에폭시 수지 조성물이 얻어지는 것을 알 수 있다.
|
|
혼련성 | 성형성 | 나선형 흐름 |
| - | - | ㎝ | |
| 실시예 1 | ○ | ○ | 124 |
| 비교예 2 | △ | ○ | 51 |
| 비교예 3 | △ | × | 88 |
| 비교예 4 | × | × | 55 |
표 3에 표시된 바와 같이, 산화마그네슘 분말 1, 2를 이용한 실시예 2, 3은, 산화마그네슘 분말 4, 5를 이용한 참고예 1, 2와 비교해서 혼련성이 개선되고, 또한 유동성이 개선되어 성형성이 우수한 에폭시 수지 조성물이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이 효과는, 경화제 3에 있어서도 유효하다는 것을 실시예 4로부터 알 수 있다.
|
|
혼련성 | 성형성 | 나선형 흐름 |
| - | - | ㎝ | |
| 실시예 2 | ○ | ○ | 73 |
| 실시예 3 | ○ | ○ | 63 |
| 실시예 4 | ○ | ○ | 87 |
| 참고예 1 | △ | × | 55 |
| 참고예 2 | △ | × | 51 |
표 4에 표시된 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 있어서, 산화마그네슘을 이용하지 않은 비교예 1보다 열전도율이 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 난연성에 대해서는, 경화제 1을 이용한 실시예 1과 비교예 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 산화마그네슘 분말을 이용함으로써 난연성이 저하한다. 그렇지만, 경화제 2, 3을 이용함으로써 난연성이 개량되어서 V-0을 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.
|
|
열전도율 | 난연성 | |
| 판정 | 잔염시간 | ||
| W/m·K | - | 초 | |
| 실시예 1 | 1.3 | 완전 연소 | - |
| 실시예 2 | 1.3 | V-0 | 42 |
| 실시예 3 | 1.3 | V-0 | 38 |
| 실시예 4 | 1.4 | V-0 | 43 |
| 비교예 1 | 0.8 | V-1 | 105 |
본 발명에 의해, 혼련에 의해 용이하게 조제하는 것이 가능하며, 특히 유동성이 개량되어서 성형성이 우수하고, 흡수성이 양호(저흡수성)한, 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해, 바람직하게는 더욱 내연소성이 우수한 산화마그네슘 분말을 함유한 열전도성의 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 열전도성 밀봉재료, 열전도성 시트, 열전도성 접착제 및 경화물으로서 적합하게 사용할 수 있다.
Claims (10)
- 에폭시 수지;
바이페닐아르알킬형 페놀 수지로 이루어진 경화제; 및
페닐기 및 아미노기 중 적어도 한쪽을 지니는 알콕시실란으로 표면처리된 산화마그네슘 분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 산화마그네슘의 평균 입자 직경이 0.5 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화마그네슘의 순도가 94.0 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화제는, 에폭시 수지 100질량부에 대해서, 50 내지 120 질량부의 범위이고, 상기 산화마그네슘 분말을 함유하는 무기 충전제가 전체 에폭시 수지 조성물에 대해서, 10 내지 95 용량%의 범위인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물로 이루어진 열전도성 밀봉재료.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물로 이루어진 열전도성 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물로 이루어진 열전도성 접착제.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 경화시킨 경화물.
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