KR102430111B1

KR102430111B1 - Preparation method for composite material

Info

Publication number: KR102430111B1
Application number: KR1020190010377A
Authority: KR
Inventors: 박새봄; 유동우; 이진규
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2022-08-10
Also published as: KR20190091221A

Abstract

본 출원은 복합재의 제조 방법을 제공한다. 본 출원에서는, 내부에 이방 열전도성 필러에 의한 긴밀한 열전달 네트워크가 형성되어서 우수한 열전도 특성을 가지면서, 내충격성이나 가공성 등 다른 필요 물성도 우수한 복합재를 제공할 수 있다.The present application provides a method for manufacturing a composite material. In the present application, it is possible to provide a composite material having excellent thermal conductivity properties by forming a close heat transfer network by an anisotropic thermally conductive filler therein, and also having excellent other necessary physical properties such as impact resistance and workability.

Description

PREPARATION METHOD FOR COMPOSITE MATERIAL

본 출원은 복합재의 제조 방법에 대한 것이다.The present application relates to a method for manufacturing a composite material.

방열 소재는 다양한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들면, 배터리나 각종 전자 기기는 작동 과정에서 열이 발생하기 때문에, 이러한 열을 효과적으로 제어할 수 있는 소재가 요구된다.Heat dissipation materials can be used for a variety of purposes. For example, since a battery or various electronic devices generate heat during operation, a material capable of effectively controlling such heat is required.

방열 특성이 좋은 소재는 열전도도가 좋은 세라믹 소재 등이 알려져 있으나, 이러한 소재는 가공성이 떨어지기 때문에, 고분자 매트릭스 내에 상기 세라믹 필러 등을 배합하여 제조한 복합 소재가 사용될 수 있다.As a material having good heat dissipation properties, ceramic materials having good thermal conductivity are known, but since these materials have poor workability, a composite material prepared by mixing the ceramic filler and the like in a polymer matrix may be used.

그렇지만, 상기 방식에 의해서는 높은 열전도도를 확보하기 위해서 다량의 필러 성분이 적용되어야 하기 때문에, 다양한 문제가 발생한다.However, since a large amount of filler component must be applied to ensure high thermal conductivity by the above method, various problems occur.

본 출원은, 복합재의 제조 방법에 대한 것이고, 일 예시에서 열전도 특성이 우수하면서도, 내충격성이나 가공성 등 다른 물성도 우수하게 확보되는 복합재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present application relates to a method for manufacturing a composite material, and an object of the present application is to provide a method for manufacturing a composite material in which, in one example, thermal conductivity is excellent, and other physical properties such as impact resistance and workability are also secured.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 그 물성은 상온에서 측정한 것이다. 용어 상온은 가온 또는 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미할 수 있다.Among the physical properties mentioned in this specification, when the measurement temperature affects the physical properties, unless otherwise specified, the physical properties are measured at room temperature. The term room temperature is a natural temperature that is not heated or reduced, for example, any temperature within the range of about 10°C to 30°C, may mean a temperature of about 23°C or about 25°C.

또한, 본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 해당 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 그 물성은 상압, 즉 대기압(약 1기압 정도)에서 측정한 것이다.In addition, when the measured pressure affects the physical properties among the physical properties mentioned in the present specification, unless otherwise specified, the physical properties are measured at normal pressure, that is, atmospheric pressure (about 1 atm).

본 출원은 복합재의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서 용어 복합재는 적어도 고분자 성분(고분자 매트릭스) 및 열전도체를 포함하는 재료를 의미할 수 있다. 일 예시에서 상기 복합재는 필름 형태일 수 있다.The present application relates to a method for manufacturing a composite material. In the present application, the term composite material may mean a material including at least a polymer component (polymer matrix) and a heat conductor. In one example, the composite material may be in the form of a film.

본 출원에서 제조되는 복합재는, 적정량의 열전도체를 포함하면서도, 목적하는 방향으로 높은 열전도도가 확보될 수 있다. 기존 공지된 열전도성 복합재에서는, 전체적으로 높은 열전도도를 확보하는 것이 가능하여도 특정 목적하는 방향에서 높은 열전도도를 확보하는 것은 곤란하다. 또한, 전체적으로 높은 열전도도를 확보하는 과정에서도 과량의 열전도체가 요구되는데, 이러한 과량의 열전도체는 복합재의 가공성이나 내충격성 등을 악화시키는 요인이 된다.The composite material manufactured in the present application may secure high thermal conductivity in a desired direction while including an appropriate amount of the thermal conductor. In conventionally known thermally conductive composites, although it is possible to ensure high thermal conductivity as a whole, it is difficult to ensure high thermal conductivity in a specific desired direction. In addition, in the process of ensuring high thermal conductivity as a whole, an excessive amount of heat conductor is required, and such an excessive amount of heat conductor is a factor that deteriorates workability or impact resistance of the composite material.

예를 들어, 필름 형태의 복합재는 다양하게 알려져 있지만, 그 필름 형태의 두께 방향으로 원하는 열전도도를 확보하면서, 복합재의 가공성이나 내충격성 등의 다른 물성도 확보하는 것은 불가능하였다. 그렇지만, 본 출원의 복합재의 제조 방법에서는 적정량의 열전도체를 적용하면서도 두께 방향 등 원하는 방향으로 높은 열전도도를 확보할 수 있고, 그 과정에서 복합재의 내충격성이나 가공성 등도 희생시키지 않는다.For example, film-type composites are known in various ways, but it was impossible to secure other physical properties such as processability and impact resistance of the composite material while ensuring desired thermal conductivity in the thickness direction of the film shape. However, in the manufacturing method of the composite material of the present application, high thermal conductivity can be secured in a desired direction such as a thickness direction while applying an appropriate amount of a heat conductor, and in the process, impact resistance or workability of the composite material is not sacrificed.

복합재가 필름 형태인 경우 그 두께 등은, 목적하는 열전도도나 용도 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 필름의 두께는, 예를 들면, 약 10 μm 이상, 약 20 μm 이상, 약 30 μm 이상, 약 40 μm 이상, 약 50 μm 이상, 약 60 μm 이상, 약 70 μm 이상, 약 80 μm 이상, 약 90 μm 이상, 약 100 μm 이상, 110 μm 이상, 120 μm 이상, 130 μm 이상, 140 μm 이상, 150 μm 이상, 160 μm 이상, 170 μm 이상, 180 μm 이상, 190 μm 이상, 200 μm 이상, 300 μm 이상, 400 μm 이상, 500 μm 이상, 600 μm 이상, 700 μm 이상, 800 μm 이상, 900 μm 이상 또는 950 μm 이상일 수 있다. 상기 필름의 두께의 상한은 목적에 따라서 제어되는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 약 10,000 μm 이하, 약 9,000 μm 이하, 약 8.000 μm 이하, 약 7.000 μm 이하, 약 6.000 μm 이하, 약 5.000 μm 이하, 약 4.000 μm 이하, 약 3.000 μm 이하, 약 2.000 μm 이하 또는 약 1,500 μm 이하 정도일 수 있다.When the composite material is in the form of a film, its thickness may be adjusted in consideration of desired thermal conductivity or use. The thickness of the film is, for example, about 10 μm or more, about 20 μm or more, about 30 μm or more, about 40 μm or more, about 50 μm or more, about 60 μm or more, about 70 μm or more, about 80 μm or more, about 90 μm or more, about 100 μm or more, 110 μm or more, 120 μm or more, 130 μm or more, 140 μm or more, 150 μm or more, 160 μm or more, 170 μm or more, 180 μm or more, 190 μm or more, 200 μm or more, 300 μm or more, 400 μm or more, 500 μm or more, 600 μm or more, 700 μm or more, 800 μm or more, 900 μm or more, or 950 μm or more. The upper limit of the thickness of the film is not particularly limited as being controlled according to the purpose, but for example, about 10,000 μm or less, about 9,000 μm or less, about 8.000 μm or less, about 7.000 μm or less, about 6.000 μm or less, about 5.000 It may be on the order of μm or less, about 4.000 μm or less, about 3.000 μm or less, about 2.000 μm or less, or about 1,500 μm or less.

본 명세서에서 두께는 해당 대상의 두께가 일정하지 않은 경우에는, 그 대상의 최소 두께, 최대 두께 또는 평균 두께일 수 있다.In the present specification, when the thickness of the corresponding object is not constant, the thickness may be the minimum thickness, the maximum thickness, or the average thickness of the object.

본 출원의 제조 방법에서는 특정 방식으로 상기 열전도체를 배향시켜서, 열전도 경로를 형성한다. 이에 따라서 본 출원에서는 가공성이나 내충격성 등 복합재에서 요구되는 물성을 유지 혹은 개선하면서도 우수한 열전도 특성을 목적하는 방향으로 확보할 수 있다. 또한, 상기 배향 시에 배향 방향의 제어를 통해서 열전도 경로를 제어할 수 있다.In the manufacturing method of the present application, the heat conductor is oriented in a specific manner to form a heat conduction path. Accordingly, in the present application, it is possible to secure excellent thermal conductivity properties in a desired direction while maintaining or improving physical properties required for the composite material, such as workability and impact resistance. In addition, the heat conduction path may be controlled by controlling the orientation direction during the orientation.

본 출원의 제조 방법은, 적어도 상기 복합재를 형성할 재료에 자기장을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present application may include at least applying a magnetic field to the material to be formed of the composite material.

상기에서 복합재를 형성하는 재료는, 고분자 또는 그의 전구체; 자성 이방성 열전도성 필러를 적어도 포함하는 열전도체 및 용매를 포함할 수 있다.The material forming the composite material in the above, a polymer or a precursor thereof; A thermal conductor including at least a magnetic anisotropic thermally conductive filler and a solvent may be included.

상기 단계에서는 상기 재료에 자기장을 인가하여 상기 자성 이방성 열전도성 필러를 배향시키면서 상기 용매를 제거할 수 있다.In the above step, the solvent may be removed while orienting the magnetic anisotropic thermally conductive filler by applying a magnetic field to the material.

본 출원에서 적용하는 고분자 또는 그 전구체의 종류는 특별하게 제한되는 것은 아니다. 상기에서 고분자는 전술한 복합재의 고분자 매트릭스를 형성하는 재료이고, 예를 들면, 바인더로서 기존 세라믹 필러 등과 배합되여 방열 필름 등을 형성하던 재료가 동일하게 사용될 수 있다. 또한, 상기에서 고분자의 전구체는, 경화 공정 등을 거쳐서 상기 고분자 매트릭스를 형성할 수 있는 재료이다. 업계에서는 이와 같은 재료가 다양하게 알려져 있으며, 본 출원에서는 이러한 재료가 제한 없이 모두 사용될 수 있다. The type of the polymer or its precursor applied in the present application is not particularly limited. In the above, the polymer is a material for forming the polymer matrix of the above-described composite material, and for example, a material used as a binder to form a heat dissipation film by mixing with an existing ceramic filler and the like may be used in the same manner. In addition, in the above, the polymer precursor is a material capable of forming the polymer matrix through a curing process or the like. Various such materials are known in the industry, and all of these materials may be used without limitation in the present application.

예를 들면, 상기 재료로는, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아미노 수지, 폴리에스테르, 올레핀 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자는 경화 과정 등을 통해 상기 고분자를 형성할 수 있는 전구체 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.For example, as the material, one or more polymers selected from the group consisting of acrylic resins, silicone resins, epoxy resins, urethane resins, amino resins, polyesters, olefin resins and phenol resins form the polymer through a curing process, etc. Precursors and the like that can be exemplified may be exemplified, but are not limited thereto.

본 출원에서는, 상기 고분자 또는 그 전구체로서 고점도의 재료, 예를 들면, 25℃ 또는 23℃에서 점도가 400 cP 이상인 재료도 적용할 수 있다. 통상 고분자 또는 그 전구체의 점도가 높으면, 그 재료 내에 존재하는 열전도체의 유동성 내지는 배향성도 떨어지기 때문에, 용도에 따라서 고점도의 재료가 요구되는 경우에도 해당 재료를 통해 목적하는 열전달 경로를 형성하는 것이 쉽지 않은 문제점이 있지만, 본 출원에서는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있어서, 재료의 자유도를 크게 높일 수 있다.In the present application, as the polymer or a precursor thereof, a material having a high viscosity, for example, a material having a viscosity of 400 cP or more at 25°C or 23°C may also be applied. In general, when the viscosity of the polymer or its precursor is high, the fluidity or orientation of the heat conductor present in the material is also poor. However, in the present application, the above problems can be solved, so that the degree of freedom of the material can be greatly increased.

상기 고분자 또는 그 전구체의 점도는 다른 예시에서 약 500 cP 이상, 600 cP 이상, 700 cP 이상, 800 cP 이상, 900 cP 이상, 1000 cP 이상, 1500 cP 이상, 2000 cP 이상, 2500 cP 이상, 3000 cP 이상, 3500 cP 이상, 4000 cP 이상, 4500 cP 이상, 5000 cP 이상, 5500 cP 이상, 6000 cP 이상, 6500 cP 이상, 7000 cP 이상, 7500 cP 이상, 8000 cP 이상, 8500 cP 이상, 9000 cP 이상, 9500 cP 이상, 10000 cP 이상, 15000 cP 이상, 20000 cP 이상, 25000 cP 이상, 30000 cP 이상, 35000 cP 이상, 40000 cP 이상, 45000 cP 이상, 50000 cP 이상, 55000 cP 이상, 60000 cP 이상, 65000 cP 이상, 70000 cP 이상, 75000 cP 이상, 80000 cP 이상, 85000 cP 이상, 90000 cP 이상 또는 95000 cP 이상이거나, 100,000cP 이하, 950000 cP 이하, 90000 cP 이하, 85000 cP 이하, 80000 cP 이하, 75000 cP 이하, 70000 cP 이하, 65000 cP 이하, 60000 cP 이하, 55000 cP 이하, 50000 cP 이하, 45000 cP 이하, 40000 cP 이하, 35000 cP 이하, 30000 cP 이하, 25000 cP 이하, 20000 cP 이하, 15000 cP 이하, 10000 cP 이하, 9500 cP 이하, 9000 cP 이하, 8500 cP 이하, 8000 cP 이하, 7500 cP 이하, 7000 cP 이하, 6500 cP 이하, 6000 cP 이하, 5500 cP 이하, 5000 cP 이하, 4500 cP 이하, 4000 cP 이하, 3500 cP 이하, 3000 cP 이하, 2500 cP 이하, 2000 cP 이하, 1500 cP 이하 또는 1000 cP 이하 정도일 수도 있다.In another example, the viscosity of the polymer or its precursor is about 500 cP or more, 600 cP or more, 700 cP or more, 800 cP or more, 900 cP or more, 1000 cP or more, 1500 cP or more, 2000 cP or more, 2500 cP or more, 3000 cP or more. or higher, 3500 cP or higher, 4000 cP or higher, 4500 cP or higher, 5000 cP or higher, 5500 cP or higher, 6000 cP or higher, 6500 cP or higher, 7000 cP or higher, 7500 cP or higher, 8000 cP or higher, 8500 cP or higher, 9000 cP or higher, 9500 cP or higher, 10000 cP or higher, 15000 cP or higher, 20000 cP or higher, 25000 cP or higher, 30000 cP or higher, 35000 cP or higher, 40000 cP or higher, 45000 cP or higher, 50000 cP or higher, 55000 cP or higher, 60000 cP or higher, 65000 cP or higher or higher, 70000 cP or higher, 75000 cP or higher, 80000 cP or higher, 85000 cP or higher, 90000 cP or higher, or 95000 cP or higher, or 100,000 cP or lower, 950000 cP or lower, 90000 cP or lower, 85000 cP or lower, 80000 cP or lower, 75000 cP or lower , 70000 cP or less, 65000 cP or less, 60000 cP or less, 55000 cP or less, 50000 cP or less, 45000 cP or less, 40000 cP or less, 35000 cP or less, 30000 cP or less, 25000 cP or less, 20000 cP or less, 15000 cP or less, 10000 or less cP or less, 9500 cP or less, 9000 cP or less, 8500 cP or less, 8000 cP or less, 7500 cP or less, 7000 cP or less, 6500 cP or less, 6000 cP or less, 5500 cP or less, 5000 cP or less, 4500 cP or less, 4000 cP or less , 3500 cP or less, 3000 cP or less, 2500 cP or less, 2000 cP or less, 1500 cP or less, or 1000 It may be less than cP.

상기 점도는 고분자 소재의 점도를 측정하는 일반적인 방식에 따라 측정될 수 있다. 상기 점도는 예를 들면, shear ratio 100s^-1 조건에서 측정할 수 있다.The viscosity may be measured according to a general method for measuring the viscosity of a polymer material. The viscosity may be measured, for example, under shear ratio 100s ^-1 conditions.

상기 재료에 포함되는 열전도체는 적어도 자성 이방성 열전도성 필러를 포함한다. The thermal conductor included in the material includes at least a magnetic anisotropic thermally conductive filler.

본 명세서에서 용어 이방성 필러는, 예를 들면, 섬유 형태의 필러와 같이 1을 초과하는 종횡비를 가지는 형태의 필러를 의미할 수 있다. 상기에서 용어 종횡비는, 해당 필러의 치수(dimension) 중에서 가장 작은 치수(S)를 기준으로 한 가장 큰 치수(L)의 비율(L/S)를 의미할 수 있다. 예를 들면, 섬유 형태의 필러에서는 그 길이(L)의 그 단면(상기 길이 방향에 수직한 방향으로의 단면) 직경(D)에 대한 비율(L/D)이 상기 종횡비일 수 있다.As used herein, the term anisotropic filler may refer to a filler having an aspect ratio greater than 1, such as, for example, a fibrous filler. In the above, the term aspect ratio may mean a ratio (L/S) of the largest dimension (L) based on the smallest dimension (S) among the dimensions of the corresponding filler. For example, in the fibrous filler, the ratio (L/D) of the length (L) to the diameter (D) of the cross-section (the cross-section in the direction perpendicular to the longitudinal direction) may be the aspect ratio.

일 예시에서 본 출원에서 적용되는 필러는 종횡비가 약 5 이상, 10, 15, 20, 약 25, 약 30 또는 약 35 이상일 수 있다. 상기 종횡비(L/D)는 다른 예시에서 약 100 이하, 약 95 이하, 약 90 이하, 약 85 이하, 약 80 이하, 약 75 이하, 약 70 이하, 약 65 이하, 약 60 이하, 약 55 이하 또는 약 50 이하일 수 있다. In one example, the filler applied in the present application may have an aspect ratio of about 5 or more, 10, 15, 20, about 25, about 30, or about 35 or more. In another example, the aspect ratio (L/D) is about 100 or less, about 95 or less, about 90 or less, about 85 or less, about 80 or less, about 75 or less, about 70 or less, about 65 or less, about 60 or less, about 55 or less. or about 50 or less.

상기와 같은 종횡비 하에서 적절한 열전달 네트워크의 형성이 기대될 수 있다.Formation of an appropriate heat transfer network under the aspect ratio as described above can be expected.

하나의 예시에서 본 출원에서 적용되는 이방성 필러는, 섬유 형태의 필러로서, 상기 언급된 범위의 종횡비를 가지면서, 단면의 길이, 즉 섬유 형태의 길이 방향에 수직한 방향으로의 단면의 평균 직경(D)이 약 1㎛ 내지 100㎛의 범위 내에 있는 필러일 수 있다. 이러한 범위 하에서 상기 필러는 우수한 열전달 경로를 형성할 수 있다. 상기 단면의 길이는, 다른 예시에서 약 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상 또는 10㎛ 이상이거나, 약 95㎛ 이하, 90㎛ 이하, 85㎛ 이하, 80㎛ 이하, 75㎛ 이하, 70㎛ 이하, 65㎛ 이하, 60㎛ 이하, 55㎛ 이하, 50㎛ 이하, 45㎛ 이하, 40㎛ 이하, 35㎛ 이하, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하 또는 15㎛ 이하일 수 있다.In one example, the anisotropic filler applied in the present application is a fibrous filler, having an aspect ratio in the above-mentioned range, and having an average diameter ( D) may be a filler in the range of about 1 μm to 100 μm. In this range, the filler can form an excellent heat transfer path. The length of the cross-section is, in another example, about 2 μm or more, 3 μm or more, 4 μm or more, 5 μm or more, 6 μm or more, 7 μm or more, 8 μm or more, 9 μm or more, or 10 μm or more, or about 95 μm or less, 90 µm or less, 85 µm or less, 80 µm or less, 75 µm or less, 70 µm or less, 65 µm or less, 60 µm or less, 55 µm or less, 50 µm or less, 45 µm or less, 40 µm or less, 35 µm or less, 30 μm or less, 25 μm or less, 20 μm or less, or 15 μm or less.

본 명세서에서 용어 자성 필러는, 외부에서 자계를 인가하면, 정렬하는 성질을 나타낼 정도의 비투자율을 나타내는 필러를 의미할 수 있다. 예를 들면, 적어도 상자성체(paramagnetic) 또는 강자성체(ferromagnetic) 정도의 비투자율을 나타내는 필러를 자성 필러로 호칭할 수 있다.As used herein, the term magnetic filler may refer to a filler exhibiting a relative magnetic permeability sufficient to exhibit an alignment property when a magnetic field is applied from the outside. For example, a filler exhibiting a relative magnetic permeability of at least a paramagnetic or ferromagnetic degree may be referred to as a magnetic filler.

본 명세서에서는, 예를 들면, 비 투자율(μ_r)(투자율(μ)과 진공 하 투자율(μ₀)의 비율(μ/μ₀))이 1 이상인 필러는 자성 필러로 호칭되고, 1 미만인 필러는 비자성 필러로 호칭될 수 있다. 상기 자성 필러의 비투자율은, 다른 예시에서 약 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 20 이상, 30 이상, 40 이상, 50 이상, 60 이상, 70 이상, 80 이상, 90 이상, 95 이상, 100 이상, 110 이상, 120 이상, 130 이상, 140 이상, 150 이상, 160 이상, 170 이상, 180 이상, 190 이상, 200 이상, 210 이상, 220 이상, 230 이상, 240 이상, 250 이상, 260 이상, 270 이상, 280 이상, 290 이상, 300 이상, 310 이상, 320 이상, 330 이상, 340 이상, 350 이상, 360 이상, 370 이상, 380 이상, 390 이상, 400 이상, 410 이상, 420 이상, 430 이상, 440 이상, 450 이상, 460 이상, 470 이상, 480 이상, 490 이상, 500 이상, 510 이상, 520 이상, 530 이상, 540 이상, 550 이상, 560 이상, 570 이상, 580 이상 또는 590 이상일 수 있다. 비투자율이 높을 수록 필러의 배향 과정에서 적절한 배향성이 확보되기 때문에 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 비투자율의 상한은 예를 들면, 약 300,000 이하일 수 있다.In the present specification, for example, a filler having a specific magnetic permeability (μ _r ) (ratio of magnetic permeability (μ) and permeability under vacuum (μ ₀ ) (μ/μ ₀ )) of 1 or more is called a magnetic filler, and a filler less than 1 may be referred to as a non-magnetic filler. In another example, the relative magnetic permeability of the magnetic filler is about 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, 6 or more, 7 or more, 8 or more, 9 or more, 10 or more, 20 or more, 30 or more, 40 or more, 50 or more. , 60 or more, 70 or more, 80 or more, 90 or more, 95 or more, 100 or more, 110 or more, 120 or more, 130 or more, 140 or more, 150 or more, 160 or more, 170 or more, 180 or more, 190 or more, 200 or more, 210 or more, 220 or more, 230 or more, 240 or more, 250 or more, 260 or more, 270 or more, 280 or more, 290 or more, 300 or more, 310 or more, 320 or more, 330 or more, 340 or more, 350 or more, 360 or more, 370 or more, 380 or more, 390 or more, 400 or more, 410 or more, 420 or more, 430 or more, 440 or more, 450 or more, 460 or more, 470 or more, 480 or more, 490 or more, 500 or more, 510 or more, 520 or more, 530 or more, 540 or more , 550 or more, 560 or more, 570 or more, 580 or more, or 590 or more. The upper limit is not particularly limited because the higher the relative magnetic permeability, the more appropriate orientation is ensured in the alignment process of the filler. In one example, the upper limit of the relative permeability may be, for example, about 300,000 or less.

본 출원에서 용어 열전도성 필러는, 복합재가 적절한 열전도성을 나타낼 수 있도록 하는 모든 종류의 필러를 의미한다. In the present application, the term thermally conductive filler means all kinds of fillers that allow the composite material to exhibit appropriate thermal conductivity.

예를 들면, 상기 필러의 존재로 인해서 상기 복합재가 약 0.3 W/mk 이상, 약 0.4 W/mK 이상, 0.45 W/mK 이상, 0.5 W/mK 이상, 0.55 W/mK 이상, 0.6 W/mK 이상, 0.65 W/mK 이상, 0.7 W/mK 이상, 0.75 W/mK 이상, 0.8 W/mK 이상, 0.85 W/mK 이상, 0.9 W/mK 이상, 0.95 W/mK 이상, 1 W/mK 이상, 1.5 W/mK 이상, 2, W/mK 이상 2.5 W/mK 이상, 3 W/mK 이상, 3.5 W/mK 이상, 4 W/mK 이상, 4.5 W/mK 이상 또는 5 W/mK 이상의 열전도도를 나타낸다면, 해당 필러는 열전도성 필러일 수 있다. 상기 복합재의 열전도도의 상한은 목적에 따라 조절되는 것으로서 특별히 제한되지 않으며, 일 예시에서 약 100 W/mK 이하, 90 W/mK 이하, 80 W/mK 이하, 70 W/mK 이하, 60 W/mK 이하, 50 W/mK 이하, 40 W/mK 이하, 30 W/mK 이하, 20 W/mK 이하 또는 10 W/mK 이하일 수 있다. 상기 열전도도는, 후술하는 실시예에서 기재된 방식으로 측정할 수 있다.For example, the presence of the filler causes the composite to be at least about 0.3 W/mk, at least about 0.4 W/mK, at least 0.45 W/mK, at least 0.5 W/mK, at least 0.55 W/mK, at least 0.6 W/mK , 0.65 W/mK or more, 0.7 W/mK or more, 0.75 W/mK or more, 0.8 W/mK or more, 0.85 W/mK or more, 0.9 W/mK or more, 0.95 W/mK or more, 1 W/mK or more, 1.5 W/mK or more, 2, W/mK or more 2.5 W/mK or more, 3 W/mK or more, 3.5 W/mK or more, 4 W/mK or more, 4.5 W/mK or more, or 5 W/mK or more thermal conductivity Cotton, the filler may be a thermally conductive filler. The upper limit of the thermal conductivity of the composite material is not particularly limited as it is controlled according to the purpose, and in one example, about 100 W/mK or less, 90 W/mK or less, 80 W/mK or less, 70 W/mK or less, 60 W/ mK or less, 50 W/mK or less, 40 W/mK or less, 30 W/mK or less, 20 W/mK or less, or 10 W/mK or less. The thermal conductivity may be measured in the manner described in Examples to be described later.

상기 열전도도는 복합재의 형태에 따라서 해당 복합재에서 가장 높은 열전도도를 나타내는 방향에서의 열전도도, 해당 복합재에서 가장 낮은 열전도도를 나타내는 방향에서의 열전도도 또는 상기 가장 높은 열전도도와 가장 낮은 열전도도의 평균값(산술 평균)일 수 있다. The thermal conductivity is the thermal conductivity in the direction showing the highest thermal conductivity in the composite material according to the shape of the composite material, the thermal conductivity in the direction showing the lowest thermal conductivity in the composite material, or the average value of the highest thermal conductivity and the lowest thermal conductivity (arithmetic mean).

또한, 일 예시에서 복합재가 전술한 필름 형태인 경우에 상기 열전도도는 수직 방향(Z축 방향=두께 방향)에서의 열전도도일 수 있다.In addition, in one example, when the composite material is in the form of the above-described film, the thermal conductivity may be thermal conductivity in a vertical direction (Z-axis direction = thickness direction).

본 출원의 제조 방법에 의해 제조된 복합재 내에서 상기 자성 이방성 열전도성 필러는, 소정 방향으로 배향되어 열전달 경로를 형성하고 있을 수 있다. 즉, 본 출원의 제조 방법의 상기 자기장의 인가 과정에서 상기 필러가 자성을 가지고, 또한 이방성을 가지고 있기 때문에, 상기 인가된 자기장의 방향에 따라서 배향되어 열전달 경로를 형성한 상태에서 고분자 매트릭스 내에 고정될 수 있다. In the composite manufactured by the manufacturing method of the present application, the magnetic anisotropic thermally conductive filler may be oriented in a predetermined direction to form a heat transfer path. That is, in the process of applying the magnetic field of the manufacturing method of the present application, since the filler has magnetism and anisotropy, it is oriented according to the direction of the applied magnetic field to form a heat transfer path to be fixed in the polymer matrix. can

본 출원에서는 상기와 같이 자성 이방성 열전도성 필러를 사용하여 열전달 네트워크를 긴밀하게 형성함으로써, 복합재의 내충격성이나 가공성을 손상시키지 않을 정도의 양의 필러를 사용하면서도 목적하는 방향으로 우수한 열전도 특성을 확보할 수 있다. In the present application, by using the magnetic anisotropic thermally conductive filler to form a close heat transfer network as described above, excellent thermal conductivity properties can be secured in the desired direction while using an amount of filler that does not impair the impact resistance or workability of the composite material. can

본 출원에서 적용되는 상기 이방성 필러의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 이방성 필러로는, 열전도도가 약 1 W/mK 이상, 약 5 W/mK 이상, 약 10 W/mK 이상 또는 약 15 W/mK 이상이거나, 약 400 W/mK 이하, 약 350 W/mK 이하 또는 약 300 W/mK 이하 정도인 것으로 알려져 있는 이방성 필러를 사용할 수 있다. 예를 들면, 열전도성 필러로는, 세라믹 필러 또는 탄소계 필러 등을 적용할 수 있고, 이러한 필러로는, 알루미나, AlN(aluminum nitride), BN(boron nitride), 질화 규소(silicon nitride), SiC 또는 BeO 등이나, 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그래핀(graphene), 그래핀 산화물(graphene oxide)나 그래파이트 등과 같은 필러가 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The type of the anisotropic filler applied in the present application is not particularly limited. For example, the anisotropic filler has a thermal conductivity of about 1 W/mK or more, about 5 W/mK or more, about 10 W/mK or more, or about 15 W/mK or more, or about 400 W/mK or less, about Anisotropic fillers known to be about 350 W/mK or less or about 300 W/mK or less may be used. For example, as the thermally conductive filler, a ceramic filler or a carbon-based filler may be applied, and as such a filler, alumina, aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), silicon nitride, SiC, etc. Alternatively, fillers such as BeO, carbon nanotubes, carbon black, graphene, graphene oxide or graphite may be exemplified, but the present invention is not limited thereto.

자성 이방성 열전도성 필러로는, 상기 언급된 이방성 필러 중에서 전술한 범위의 비투자율을 나타내는 재료가 사용될 수도 있고, 필요한 경우에 상기 이방성 필러를 자성체와 복합화하여 전체적으로 목적하는 비투자율을 나타내도록 제조된 필러를 사용할 수도 있다.As the magnetic anisotropic thermally conductive filler, a material exhibiting the relative permeability in the above-mentioned range among the above-mentioned anisotropic fillers may be used, and if necessary, the anisotropic filler is compounded with a magnetic material to exhibit the desired specific permeability as a whole. can also be used.

이 때 이방 열전도성 필러와 복합화되는 자성체의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 자성체로는, Fe₂O₃나 Fe₃O₄와 같은 산화철, 페라이트(MOFe₂O₄, M은 Mn, Zn, Mg, Fe, Cu, Co 등) 또는 FePt, CoPt, Ni-Zn, Mn-Zn 등과 같은 합금 나노입자 등이 예시될 수 있다. At this time, the type of the magnetic material to be complexed with the anisotropic thermally conductive filler is not particularly limited. For example, as the magnetic material, iron oxide such as Fe ₂ O ₃ or Fe ₃ O ₄ , ferrite (MOFe ₂ O ₄ , M is Mn, Zn, Mg, Fe, Cu, Co, etc.) or FePt, CoPt, Ni- Alloy nanoparticles such as Zn, Mn-Zn, etc. may be exemplified.

상기와 같은 자성체의 크기는 목적에 따라 조절되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 자성체로는 입자 형태의 자성체를 적용할 수 있고, 그 평균 입경은 약 10 nm 내지 1,000㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 평균 입경은 다른 예시에서 약 20 nm 이상, 30 nm 이상, 40 nm 이상, 50 nm 이상, 60 nm 이상, 70 nm 이상, 80 nm 이상, 90 nm 이상 또는 100 nm 이상일 수 있으며, 또한 900 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 700 ㎛ 이하, 600 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이하 또는 0.5 ㎛ 이하 정도일 수 있다.The size of the magnetic material as described above is not particularly limited as being controlled according to the purpose. In one example, a magnetic material in the form of particles may be applied as the magnetic material, and the average particle diameter may be in the range of about 10 nm to 1,000 μm. In another example, the average particle diameter may be about 20 nm or more, 30 nm or more, 40 nm or more, 50 nm or more, 60 nm or more, 70 nm or more, 80 nm or more, 90 nm or more, or 100 nm or more, and also 900 μm or less. , 800 μm or less, 700 μm or less, 600 μm or less, 500 μm or less, 400 μm or less, 300 μm or less, 200 μm or less, 100 μm or less, 90 μm or less, 80 μm or less, 70 μm or less, 60 μm or less, 50 It may be about μm or less, 40 μm or less, 30 μm or less, 20 μm or less, 10 μm or less, 1 μm or less, or 0.5 μm or less.

본 출원에서 상기와 같은 이방성 필러와 자성체를 복합화하여 자성 필러를 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 이 분야에서는 필러와 자성체의 재질을 고려하여 상기 양자를 복합화하는 다양한 방식이 알려져 있고, 이러한 방식은 모두 본 출원에서 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 필러를 염산 등과 같은 산 처리에 적용하여 표면 관능기를 활성화시킨 상태에서 자성체와 혼합하여 복합화 처리하는 방식 등이 사용될 수 있다.In the present application, the method of forming the magnetic filler by compounding the anisotropic filler and the magnetic material as described above is not particularly limited. In this field, various methods for compounding both are known in consideration of the materials of the filler and the magnetic material, and all of these methods may be applied to the present application. For example, a method in which the filler is subjected to acid treatment such as hydrochloric acid and mixed with a magnetic material in a state in which the surface functional group is activated, and the like is used for complexation treatment.

이와 같은 방식으로 복합화된 자성체 복합 필러, 즉 자성 이방성 열전도성 필러 내에서는, 이방 열전도성 필러 100 중량부 대비 10 내지 200 중량부의 자성체가 포함되어 있을 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 20 중량부 이상, 30 중량부 이상, 40 중량부 이상 또는 50 중량부 이상이거나, 약 190 중량부 이하, 약 180 중량부 이하, 약 170 중량부 이하, 약 160 중량부 이하, 약 150 중량부 이하, 약 140 중량부 이하, 약 130 중량부 이하, 약 120 중량부 이하, 약 110 중량부 이하, 약 100 중량부 이하, 약 90 중량부 이하, 약 80 중량부 이하 또는 약 70 중량부 이하일 수 있다. 그렇지만, 이 비율은 자성체의 종류나 후술하는 제조 방법에서의 인가되는 자기장의 세기 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.In the magnetic composite filler composited in this way, that is, the magnetic anisotropic thermally conductive filler, 10 to 200 parts by weight of the magnetic material may be included with respect to 100 parts by weight of the anisotropic thermally conductive filler. In another example, the ratio is about 20 parts by weight or more, 30 parts by weight or more, 40 parts by weight or more, or 50 parts by weight or more, or about 190 parts by weight or less, about 180 parts by weight or less, about 170 parts by weight or less, about 160 parts by weight or less. or less, about 150 parts by weight or less, about 140 parts by weight or less, about 130 parts by weight or less, about 120 parts by weight or less, about 110 parts by weight or less, about 100 parts by weight or less, about 90 parts by weight or less, about 80 parts by weight or less; It may be about 70 parts by weight or less. However, this ratio may be appropriately selected in consideration of the type of magnetic material or the strength of a magnetic field applied in a manufacturing method to be described later.

본 출원의 재료에 포함되는 열전도체는 상기 자성 이방성 열전도성 필러와 함께 비자성 이방성 열전도성 필러도 포함할 수 있다. The thermal conductor included in the material of the present application may include a non-magnetic anisotropic thermally conductive filler together with the magnetic anisotropic thermally conductive filler.

이와 같은 2종의 필러의 사용을 통해서 긴밀한 열전도 경로를 효과적으로 형성할 수 있다. Through the use of these two types of fillers, a close heat conduction path can be effectively formed.

즉, 상기 비자성 필러는, 복합재 제조 과정에서 인가되는 자기장의 영향을 받지 않고, 따라서 상기 자성 필러에 의해 형성된 열전달 경로간을 또 연결하여 최종적으로 서로 긴밀하게 연결된 열전달 경로가 형성될 수 있다. 이러한 구조의 예시는 도 2에 나타나 있다.That is, the non-magnetic filler is not affected by a magnetic field applied during the manufacturing process of the composite material, and thus heat transfer paths formed by the magnetic filler are further connected to finally form a heat transfer path closely connected to each other. An example of such a structure is shown in FIG. 2 .

도 2의 구조는, 실시예에서 제조된 필름 형태의 복합재의 사진이고, 자성 필러가 대략 수직 방향(Z축 방향), 즉 상기 필름 형태의 두께 방향을 따라서 배향되어 열전달 경로를 형성하고 있는 형태이다. 도 2에 예시적으로 나타난 것과 같이 비자성 필러는, 상기 자성 필러에 의해 형성된 두께 방향을 따른 열전달 경로간을 연결하여 네트워크 형태를 형성한다. 상기에서 비자성 필러는 대략 두께 방향에 수직한 방향, 즉 수평 방향으로 존재하면서 상기 자성 필러에 의한 열전달 경로를 연결하고 있다. The structure of FIG. 2 is a photograph of the composite material in the form of a film prepared in Example, and the magnetic filler is oriented in an approximately vertical direction (Z-axis direction), that is, along the thickness direction of the film form to form a heat transfer path. . As exemplarily shown in FIG. 2 , the non-magnetic filler forms a network shape by connecting heat transfer paths along the thickness direction formed by the magnetic filler. In the above, the non-magnetic filler is present in a direction substantially perpendicular to the thickness direction, that is, in a horizontal direction, and connects the heat transfer path by the magnetic filler.

이와 같은 열전달 경로의 형성을 통해서 두께 방향으로도 높은 열전도도가 확보되는 필름 형태의 복합재의 제조가 가능할 수 있다.Through the formation of such a heat transfer path, it may be possible to manufacture a film-type composite material in which high thermal conductivity is secured even in the thickness direction.

상기 복합재의 제조 방법에 적용되는 재료는, 상기 열전도체를 60 부피% 이하의 부피 비율로 포함할 수 있다. 상기 부피 비율은, 재료에 포함되는 고분자 또는 그 전구체와 열전도체의 전제 부피를 기준으로 한 상기 열전도체의 부피 비율이다. 이러한 비율 하에서도 목적하는 방향으로 적절한 열전도도를 효과적으로 확보할 수 있다. 상기 부피 비율은, 적용된 재료에서 상기 고분자 또는 그 전구체와 열전도체의 밀도와 중량을 통해 환산한 수치이다. 상기 부피 비율은 다른 예시에서 약 59부피% 이하, 58부피% 이하, 57부피% 이하, 56부피% 이하, 55부피% 이하, 54부피% 이하, 53부피% 이하, 52부피% 이하, 51부피% 이하 또는 50부피% 이하일 수 있고, 또한 약 10부피% 이상, 15 부피% 이상, 20 부피% 이상, 25 부피% 이상, 30 부피% 이상, 35 부피% 이상, 40 부피% 이상, 41 부피% 이상, 42 부피% 이상, 43 부피% 이상, 44 부피% 이상, 45 부피% 이상, 46 부피% 이상, 47 부피% 이상, 48 부피% 이상, 49 부피% 이상 또는 50 부피% 이상일 수 있다. 상기 부피 비율을 초과하여 열전도체가 적용되는 경우에, 크랙(crack) 등 부적절한 결함(defect)이 발생할 수 있다. 또한, 자성 필러와 비자성 필러가 함께 적용되는 경우에 상기 열전도체 전체 내에 상기 자성 및 비자성 필러의 합계 부피의 비율은 일 예시에서 약 80 부피% 이상, 약 85 부피% 이상, 약 90 부피% 이상 또는 약 95 부피% 이상이거나, 약 100부피%일 수 있다. 즉, 본 출원의 복합재 내의 열전도체는 모두 상기 자성 및/또는 비자성 필러이거나, 혹은 상기 자성 및/또는 비자성 필러 외에 다른 필러가 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 목적하는 열전도도나 방향 등을 고려하여 상기 비율은 조절될 수 있다.The material applied to the manufacturing method of the composite material may include the heat conductor in a volume ratio of 60% by volume or less. The volume ratio is a volume ratio of the heat conductor based on the total volume of the polymer or its precursor and the heat conductor included in the material. Even under such a ratio, it is possible to effectively ensure adequate thermal conductivity in a desired direction. The volume ratio is a numerical value converted through the density and weight of the polymer or its precursor and the heat conductor in the applied material. In another example, the volume ratio is about 59 vol% or less, 58 vol% or less, 57 vol% or less, 56 vol% or less, 55 vol% or less, 54 vol% or less, 53 vol% or less, 52 vol% or less, 51 vol% or less. % or less or 50 vol % or less, and also about 10 vol % or more, 15 vol % or more, 20 vol % or more, 25 vol % or more, 30 vol % or more, 35 vol % or more, 40 vol % or more, 41 vol % or more. or more, 42% by volume or more, 43% by volume or more, 44% by volume or more, 45% by volume or more, 46% by volume or more, 47% by volume or more, 48% by volume or more, 49% by volume or more, or 50% by volume or more. When the heat conductor is applied in excess of the volume ratio, inappropriate defects such as cracks may occur. In addition, when the magnetic filler and the non-magnetic filler are applied together, the ratio of the total volume of the magnetic and non-magnetic filler in the entire heat conductor is about 80% by volume or more, about 85% by volume or more, about 90% by volume in one example. or more, or about 95% by volume or more, or about 100% by volume. That is, all of the heat conductors in the composite material of the present application may include the magnetic and/or non-magnetic fillers, or other fillers in addition to the magnetic and/or non-magnetic fillers. In addition, the ratio may be adjusted in consideration of the desired thermal conductivity or direction.

상기와 같은 비율 하에서 자성 필러의 부피(V1)와 비자성 필러의 부피(V2)의 비(V1/V2)는, 약 3 이하일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 2.5 이하, 약 2 이하, 약 1.5 이하, 약 1 이하, 약 0.5 이하 또는 약 0.3 이하일 수 있고, 또한, 약 0.01 이상, 약 0.05 이상, 약 0.1 이상, 약 0.15 이상 또는 약 0.2 이상일 수 있다. 이러한 비율 하에서 목적하는 방향으로 원하는 열전도도를 확보할 수 있는 열전달 경로를 형성하면서, 표면 크렉 등의 결점이 없는 복합재를 형성할 수 있다.Under the above ratio, the ratio (V1/V2) of the volume (V1) of the magnetic filler to the volume (V2) of the non-magnetic filler may be about 3 or less. In another example, the ratio may be about 2.5 or less, about 2 or less, about 1.5 or less, about 1 or less, about 0.5 or less, or about 0.3 or less, and also about 0.01 or more, about 0.05 or more, about 0.1 or more, about 0.15 or more, or about 0.2 or greater. Under such a ratio, it is possible to form a composite material without defects such as surface cracks while forming a heat transfer path capable of securing desired thermal conductivity in a desired direction.

상기 재료는 상기 고분자(또는 그 전구체) 및 열전도체에 추가로 용매를 포함한다. 용매의 적용을 통해 자기장 인가 단계에서의 재료의 적절한 유동성을 확보할 수 있고, 그에 따라 긴밀한 열전달 경로를 효과적으로 형성할 수 있다.The material includes a solvent in addition to the polymer (or its precursor) and the thermal conductor. Through the application of the solvent, it is possible to ensure adequate fluidity of the material in the step of applying the magnetic field, thereby effectively forming a tight heat transfer path.

본 출원에서 적용될 수 있는 용매의 종류는 상기 고분자 또는 그 전구체 및 열전도체와 적합한 상용성을 나타내는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 모든 종류의 용매가 사용될 수 있다.The kind of solvent that can be applied in the present application is not particularly limited as long as it shows suitable compatibility with the polymer or its precursor and heat conductor, and all kinds of solvents may be used.

용매로는, 예를 들면, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 도데칸 또는 테트라데칸 등의 지방족 탄화수소 용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 또는 큐멘 등의 방향족 탄화수소 용매; THF(tetrahydrofuran) 등의 헤테로고리 화합물 용매, 에탄올 등의 알코올계 용매 등 또는 물 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane, decane, dodecane, or tetradecane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene or cumene; A heterocyclic compound solvent such as THF (tetrahydrofuran), an alcohol-based solvent such as ethanol, or water may be exemplified, but the present invention is not limited thereto.

재료 내에서 상기 용매의 비율은 특별히 제한되지 않고, 재료 내에서 자성 필러가 인가된 자기장에 의해 적절하게 배향될 수 있는 유동성이 확보될 수 있는 수준에서 조절될 수 있다. The proportion of the solvent in the material is not particularly limited, and may be adjusted at a level at which fluidity in which the magnetic filler can be properly oriented by an applied magnetic field in the material can be secured.

일 예시에서 상기 재료는 상기 고분자 또는 그 전구체와 열전도체의 합계 100 중량부 기준으로 약 10 중량부 이상, 20 중량부 이상, 30 중량부 이상, 40 중량부 이상, 50 중량부 이상, 60 중량부 이상, 70 중량부 이상, 80 중량부 이상 또는 90 중량부 이상의 상기 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매의 비율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 3,000 중량부 이하, 약 2,500 중량부 이하, 약 2,000 중량부 이하, 약 1,500 중량부 이하, 약 1,000 중량부 이하, 약 900 중량부 이하, 약 800 중량부 이하, 약 700 중량부 이하, 약 600 중량부 이하, 약 500 중량부 이하, 약 400 중량부 이하, 약 300 중량부 이하 또는 약 250 중량부 이하일 수 있다.In one example, the material is about 10 parts by weight or more, 20 parts by weight or more, 30 parts by weight or more, 40 parts by weight or more, 50 parts by weight or more, 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the polymer or its precursor and the heat conductor. or more, 70 parts by weight or more, 80 parts by weight or more, or 90 parts by weight or more of the solvent may be included. The upper limit of the proportion of the solvent is not particularly limited, and for example, about 3,000 parts by weight or less, about 2,500 parts by weight or less, about 2,000 parts by weight or less, about 1,500 parts by weight or less, about 1,000 parts by weight or less, about 900 parts by weight or less or less, about 800 parts by weight or less, about 700 parts by weight or less, about 600 parts by weight or less, about 500 parts by weight or less, about 400 parts by weight or less, about 300 parts by weight or less, or about 250 parts by weight or less.

본 출원의 복합재의 제조 방법에 적용되는 상기 재료는 상기 언급한 고분자 또는 그 전구체, 열전도체 및 용매에 추가로 필요한 다른 공지의 첨가제를 추가로 포함하고 있을 수 있다.The material applied to the manufacturing method of the composite material of the present application may further contain other known additives required in addition to the above-mentioned polymer or its precursor, heat conductor, and solvent.

본 출원에서는 상기와 같은 재료에 자기장을 인가하면서 용매를 제거하는 단계를 수행한다. In the present application, the step of removing the solvent while applying a magnetic field to the material as described above is performed.

자기장을 인가하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 재료를 목적하는 형태로 성형한 상태에서 공지의 자석 등을 사용하여 원하는 방향으로 자기장을 인가할 수 있다. 이 때 인가되는 자기장의 세기는 특별히 제한되지 않고, 재료 내에 포함되어 있는 자성 필러의 배향이 가능할 정도로 제어될 수 있으며, 예를 들면, 약 500 Gauss 내지 4000 Gauss 정도의 세기의 자기장을 인가할 수 있다. 상기 자기장의 세기는 다른 예시에서 600 Gauss 이상, 700 Gauss 이상, 800 Gauss 이상, 900 Gauss 이상, 1000 Gauss 이상, 1500 Gauss 이상, 2000 Gauss 이상, 2500 Gauss 이상 또는 2700이거나, 3500 Gauss 이하 정도일 수도 있다.A method of applying the magnetic field is not particularly limited and may be performed in a known manner. For example, a magnetic field may be applied in a desired direction using a known magnet or the like in a state in which the material is molded into a desired shape. At this time, the strength of the applied magnetic field is not particularly limited, and the orientation of the magnetic filler included in the material may be controlled to the extent possible, for example, a magnetic field of about 500 Gauss to 4000 Gauss may be applied. . In another example, the strength of the magnetic field may be 600 Gauss or more, 700 Gauss or more, 800 Gauss or more, 900 Gauss or more, 1000 Gauss or more, 1500 Gauss or more, 2000 Gauss or more, 2500 Gauss or more, or 2700, or 3500 Gauss or less.

상기 제조 방법에서는 상기 자기장을 인가하는 과정에서 상기 재료 내의 용매를 제거하는 단계를 수행할 수 있다. 이 때 용매가 제거되면서 재료의 점도가 상승하고, 그에 따라서 이방성 필러의 배향이 고정화될 수 있다. 상기에서 용매를 제거하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 적용된 용매의 끓는점 등을 고려해서 적절한 열을 인가하면서 상기 자기장의 인가를 수행하면 된다.In the manufacturing method, the step of removing the solvent in the material may be performed in the process of applying the magnetic field. At this time, as the solvent is removed, the viscosity of the material increases, and accordingly, the orientation of the anisotropic filler may be fixed. The method of removing the solvent is not particularly limited, and for example, the magnetic field may be applied while applying appropriate heat in consideration of the boiling point of the applied solvent.

이 때 인가되는 열의 정도는 사용 용매의 종류나 사용량 등에 의해 결정되는 것으로서 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 상기 재료가 약 20℃ 내지 120℃ 정도의 온도 하에서 유지될 수 있을 정도로 열을 인가할 수 있다. 상기 온도는 다른 예시에서 약 25℃ 이상. 약 30℃ 이상. 약 35℃ 이상. 약 40℃ 이상. 약 45℃ 이상. 약 50℃ 이상 또는 약 55℃ 이상이거나, 약 110℃ 이하. 약 100℃ 이하. 약 90℃ 이하. 약 80℃ 이하. 약 70℃ 이하. 약 60℃ 이하. 약 50℃ 이하 또는 약 40℃ 이하 정도일 수도 있다.At this time, the degree of heat applied is not particularly limited as determined by the type or amount of solvent used, but for example, heat can be applied to the extent that the material can be maintained at a temperature of about 20°C to 120°C. have. The temperature is about 25° C. or higher in another example. About 30°C or higher. About 35°C or higher. About 40°C or higher. about 45°C or higher. at least about 50°C, or at least about 55°C, or at most about 110°C. about 100°C or less. about 90°C or less. about 80°C or less. about 70°C or less. about 60°C or less. It may be on the order of about 50° C. or less or about 40° C. or less.

상기 자기장의 인가와 열의 인가는 동시에 수행할 수도 있고, 일정 부분 시간차를 두고 수행할 수도 있다. 예를 들면, 우선 자기장을 먼저 인가한 후에 이방성 필러가 어느 수준으로 배향된 시점에서 열을 인가하는 방식 등이 사용될 수 있다.The application of the magnetic field and the application of heat may be performed at the same time or may be performed with a partial time difference. For example, a method in which a magnetic field is first applied and then heat is applied at a point in time when the anisotropic filler is oriented to a certain level may be used.

또한, 상기 자기장의 인가 및 용매 건조 시간도 특별히 제한되지 않고, 적절한 수준으로 용매가 제거되면서 이방성 필러의 배향이 확보될 수 있을 동안 진행할 수 있다.In addition, the application of the magnetic field and the drying time of the solvent are not particularly limited, and the solvent may be removed to an appropriate level while the orientation of the anisotropic filler can be secured.

일 예시에서는 상기 자기장의 인가 공정은 상기 재료를 목적하는 형태로 성형한 상태에서 수행할 수 있다. In one example, the process of applying the magnetic field may be performed in a state in which the material is molded into a desired shape.

예를 들면, 상기 자기장의 인가는 상기 재료를 필름 형태로 성형한 상태에서 수행할 수 있다. 이러한 경우에 상기 필름 형태는 전술한 두께를 가지는 필름이 될 수 있도록 조절될 수 있다. For example, the application of the magnetic field may be performed in a state in which the material is molded into a film shape. In this case, the film shape may be adjusted to be a film having the above-described thickness.

상기 제조 방법은, 상기 과정에 이어서 필요한 경우에 고분자 전구체를 경화시키는 과정을 추가로 수행할 수 있다. 이러한 고분자 전구체의 경화 과정은 자기장 및/또는 열을 인가하면서 수행할 수도 있고, 자기장 및/또는 열을 제거한 상태로 수행할 수도 있다.The manufacturing method may further perform a process of curing the polymer precursor, if necessary, following the process. The curing process of the polymer precursor may be performed while applying a magnetic field and/or heat, or may be performed while removing the magnetic field and/or heat.

또한, 경화 공정을 진행하는 방식도 특별히 제한되지 않으며, 적용된 고분자 전구체의 종류에 따라서 공지된 방식을 적용하면 된다. In addition, the method of performing the curing process is not particularly limited, and a known method may be applied depending on the type of the applied polymer precursor.

예를 들어, 고분자 전구체가 열경화성인 경우에 적절한 열의 인가하는 방식이나 광경화성 등 전자기파의 인가에 의해 경화하는 유형인 경우에는 전자기파를 조사하는 방식으로 상기 경화 공정을 수행할 수 있다.For example, the curing process may be performed by irradiating electromagnetic waves in the case where the polymer precursor is thermosetting by applying an appropriate heat or in the case of curing by the application of electromagnetic waves such as photocuring.

본 출원에서는, 내부에 이방 열전도성 필러에 의한 긴밀한 열전달 네트워크가 형성되어서 우수한 열전도 특성을 가지면서, 내충격성이나 가공성 등 다른 필요 물성도 우수한 복합재를 제조하는 방법을 제공공할 수 있다.In the present application, a method for manufacturing a composite material excellent in other necessary properties such as impact resistance and workability, while having excellent thermal conductivity properties by forming a close heat transfer network by an anisotropic thermally conductive filler therein can be provided.

도 1은 제조예 1에서 제조한 자성체 복합 필러의 사진이다.
도 2 및 3은, 실시예 1에서 제조한 복합재의 사진이다.
도 4는 비교예 1에서 제조한 복합재의 사진이다.1 is a photograph of the magnetic composite filler prepared in Preparation Example 1.
2 and 3 are photographs of the composite material prepared in Example 1.
4 is a photograph of the composite material prepared in Comparative Example 1.

이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present application will be described in detail through examples, but the scope of the present application is not limited to the following examples.

제조예 1. 자성 이방성 필러(A)의 제조Preparation Example 1. Preparation of Magnetic Anisotropic Filler (A)

이방 열전도성 필러로는 섬유 형태로서 종횡비가 약 40 정도이고, 길이 방향과 수직한 방향으로의 단면의 평균 입경이 약 10㎛ 정도인 질화 붕소를 사용하고, 자성체로는, 평균 입경이 약 100 nm 내지 200 nm 수준인 산화철(Fe₂O₃) 입자를 사용하여 복합 필러(자성 이방성 필러)를 형성하였다. 상기 산화철 입자를 상온에서 염산 용액에 침지시켜서 표면의 반응기를 활성화시켰다. 이어서 상기 표면 반응기가 활성화된 산화철 입자와 상기 질화 붕소를 10:6의 중량 비율(질화 붕소:산화철)로 수용액에 분산시키고, 120W의 초음파로 약 1 시간 동안 처리한 후 세척 및 건조하여 복합 필러를 제조하였다. 도 1은 상기 제조된 복합 필러의 사진이다.As the anisotropic thermally conductive filler, boron nitride having an aspect ratio of about 40 in the form of fibers and an average particle diameter of a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of about 10 μm is used, and as a magnetic material, an average particle diameter of about 100 nm A composite filler (magnetic anisotropic filler) was formed using iron oxide (Fe ₂ O ₃ ) particles having a level of to 200 nm. The surface reactor was activated by immersing the iron oxide particles in a hydrochloric acid solution at room temperature. Then, the surface reactor activated iron oxide particles and the boron nitride were dispersed in an aqueous solution in a weight ratio of 10:6 (boron nitride:iron oxide), treated with 120 W ultrasonic waves for about 1 hour, washed and dried to obtain a composite filler prepared. 1 is a photograph of the prepared composite filler.

실시예 1.Example 1.

고분자 매트릭스의 경화성 전구체로서는, 열경화성 실리콘 조성물(다우코닝, Sylgard184, 점도(23℃): 3,500cP)을 사용하였다. 상기 경화성 전구체, 상기 제조예 2에서 제조한 자성 필러 및 비자성 이방성 열전도성 필러를 용매 내에서 혼합하여 재료를 제조하였다. 상기 비자성 필러로는 섬유 형태이고, 종횡비가 약 40 정도이며, 길이 방향과 수직한 방향으로의 단면의 평균 입경이 약 10㎛ 정도인 질화 붕소를 사용하였다. 상기 재료에 적용된 경화성 전구체, 자성 및 비자성 필러의 밀도와 적용 중량으로 계산한 부피 비율은 약 50:10:40(=경화성 전구체:자성 필러:비자성 필러) 정도였다. 또한, 용매로는 헥산을 사용하였고, 그 사용량은 상기 경화성 전구체, 자성 필러 및 비자성 필러 전체 합계 중량 100 중량부 대비 약 200 중량부가 되도록 하였다. 제조된 재료를 필름 형상의 테프론 몰드(두께: 약 1mm)에 붓고, 필름 형태의 상부 및 하부 방향으로 네오디뮴 자석으로 자기장을 약 3,000 Gauss의 세기로 인가하면서, 온도를 약 60℃ 정도로 유지하여 용매를 제거하였다. 상기 자기장의 인가와 용매의 제거는 약 30분 동안 수행하였다. 상기 공정 후에 재료를 상온에서 일정 기간 동안 건조한 후에 약 120℃의 온도에서 30 분 정도 유지하여 상기 전구체를 경화시켜서 필름 형태의 복합재를 형성하였다. 도 2 및 3은 상기와 같이 형성된 복합재의 단면 사진이다. 도면과 같이 복합 필러가 수직 방향(자기장 방향, 두께 방향)으로 배향하여 열전달 경로를 형성하면서, 대략 수평 방향으로 배향된 질화 붕소 필러가 상기 열전달 경로를 연결하는 네트워크가 형성되어 있다. 이러한 복합재의 Z축 방향(두께 방향)의 열전도도는 약 4.826 W/mK 정도였다.As the curable precursor of the polymer matrix, a thermosetting silicone composition (Dow Corning, Sylgard 184, viscosity (23° C.): 3,500 cP) was used. The material was prepared by mixing the curable precursor, the magnetic filler prepared in Preparation Example 2, and the non-magnetic anisotropic thermally conductive filler in a solvent. As the non-magnetic filler, boron nitride having a fiber form, an aspect ratio of about 40, and an average particle diameter of a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of about 10 μm was used. The volume ratio calculated from the density and the applied weight of the curable precursor, the magnetic and non-magnetic fillers applied to the material was about 50:10:40 (=curable precursor:magnetic filler:nonmagnetic filler). In addition, hexane was used as the solvent, and the amount used was about 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the curable precursor, the magnetic filler, and the non-magnetic filler. The prepared material is poured into a film-shaped Teflon mold (thickness: about 1 mm), and a magnetic field of about 3,000 Gauss is applied with a neodymium magnet in the upper and lower directions of the film form, while maintaining the temperature at about 60 ° C to remove the solvent. removed. The application of the magnetic field and the removal of the solvent were performed for about 30 minutes. After the process, the material was dried at room temperature for a certain period of time and then maintained at a temperature of about 120° C. for about 30 minutes to cure the precursor to form a film-type composite. 2 and 3 are cross-sectional photographs of the composite material formed as described above. As shown in the figure, while the composite filler is oriented in a vertical direction (magnetic field direction, thickness direction) to form a heat transfer path, a network is formed in which boron nitride fillers oriented in a substantially horizontal direction connect the heat transfer path. The thermal conductivity in the Z-axis direction (thickness direction) of this composite material was about 4.826 W/mK.

상기 열전도도는, 복합재의 열확산도(A), 비열(B) 및 밀도(C)를 구하여 열전도도=A×B×C의 수식으로 구하였고, 상기 열확산도(A)는, 레이저 플래쉬법(LFA 장비, 모델명: LFA467)을 이용하여 측정하였으며, 비열은 DSC(Differential Scanning Calorimeter) 장비를 통해 측정하였고, 밀도는 아르키메데스법을 이용하여 측정하였다.The thermal conductivity was obtained by the formula of thermal conductivity = A × B × C by obtaining the thermal diffusivity (A), specific heat (B) and density (C) of the composite material, and the thermal diffusivity (A) was obtained by the laser flash method ( LFA equipment, model name: LFA467) was measured, the specific heat was measured using a DSC (Differential Scanning Calorimeter) equipment, and the density was measured using the Archimedes method.

한편, 도 3은, 상기 제작된 복합재의 표면 사진이며, 표면에서의 결함(defect)이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다.Meanwhile, FIG. 3 is a photograph of the surface of the manufactured composite material, and it can be seen that defects do not appear on the surface.

실시예Example 2. 2.

열경화성 실리콘 조성물(다우코닝, Sylgard184, 점도(23℃): 3,500cP) 대신 고체 상태인 에틸 셀룰로오스를 적용하고, 용매로는 에탄올을 적용한 것을 적용한 것을 제외하고는 동일하게 복하재를 제조하였다. 이 복합재의 Z축 방향의 열전도도는 약 1.878W/mK 정도였다. In the same manner, except that ethyl cellulose in a solid state was applied instead of a thermosetting silicone composition (Dow Corning, Sylgard184, viscosity (23° C.): 3,500 cP), and ethanol was applied as a solvent, the same preparation was made. The thermal conductivity of this composite in the Z-axis direction was about 1.878 W/mK.

실시예Example 3. 3.

용매로서 톨루엔을 적용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 복합재를 제조하였다. 이 복합재의 Z축 방향의 열전도도는 약 3.253W/mK 정도였다. A composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that toluene was applied as a solvent. The thermal conductivity of this composite in the Z-axis direction was about 3.253 W/mK.

비교예 1.Comparative Example 1.

재료의 제조 시에 용매를 적용하지 않은 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 복합재를 제조하였다. 이와 같이 제조된 복합재의 Z축 방향(두께 방향)의 열전도도는 약 2.231 W/mK 정도였다. 도 4는 상기 제작된 복합재의 표면 사진이고, 도면과 같이 큰 결함(defect)이 확인되었다.A composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that no solvent was applied during the preparation of the material. The thermal conductivity of the composite material prepared as described above in the Z-axis direction (thickness direction) was about 2.231 W/mK. 4 is a photograph of the surface of the manufactured composite material, and a large defect was confirmed as shown in the drawing.

Claims

a polymer or a precursor thereof; Comprising the step of removing the solvent while orienting the magnetic anisotropic thermally conductive filler by applying a magnetic field to a material containing a thermal conductor and a solvent including a magnetic anisotropic thermally conductive filler,
The magnetic anisotropic thermally conductive filler is a paramagnetic material or a ferromagnetic material, or a filler in which anisotropic filler and a magnetic material are complexed,
The removal of the solvent is a method of manufacturing a composite material that is performed by applying heat while applying the magnetic field.

The method of claim 1, wherein the polymer or its precursor has a viscosity of 400 cP or more at 23°C or 25°C.

The method of claim 1 , wherein the material contains the heat conductor in a proportion of 60% by volume or less based on the total volume of the polymer or its precursor and the heat conductor.

The method of claim 1 , wherein the thermal conductor further comprises a non-magnetic anisotropic thermally conductive filler.

The method of claim 4, wherein the ratio (V1/V2) of the volume (V1) of the magnetic anisotropic thermally conductive filler to the volume (V2) of the nonmagnetic anisotropic thermally conductive filler is 3 or less.

The method of claim 1 , wherein the application of the magnetic field is performed while the material is maintained in the form of a film.

The method of claim 6, wherein the thickness of the film in the form of a composite material of 10 μm or more.

The method of claim 1, wherein the anisotropic thermally conductive filler has an aspect ratio of 5 or more.

The method for producing a composite material according to claim 8, wherein the average particle diameter of the cross-section of the anisotropic thermally conductive filler is in the range of 1 µm to 100 µm.

The method of claim 1, wherein the polymer or its precursor is at least one polymer selected from the group consisting of an acrylic resin, a silicone resin, an epoxy resin, a urethane resin, an amino resin, polyester, an olefin resin, and a phenol resin or a precursor thereof. .

According to claim 1, wherein the anisotropic thermally conductive filler is, alumina, aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), silicon nitride (silicon nitride), SiC, BeO, carbon black, graphene, graphene oxide, carbon nanotubes or a method for producing a composite comprising graphite.

The method of claim 11 , wherein the magnetic anisotropic thermally conductive filler further comprises iron oxide, ferrite or alloy nanoparticles.

The method of claim 12, wherein the magnetic material has an average particle diameter in the range of 10 nm to 1,000 μm.

The method of claim 1, wherein the solvent is hexane, heptane, octane, decane, dodecane, tetradecane, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, THF (tetrahydrofuran), ethanol, or water.

The method according to claim 1, wherein the material contains 10 parts by weight or more of a solvent based on 100 parts by weight of the total of the polymer or its precursor and the heat conductor,
The method of manufacturing a composite material, wherein the application of heat for removing the solvent is performed so that the material can be maintained at a temperature within the range of 20°C to 120°C.

The method of claim 1, further comprising curing the polymer precursor.