KR102548758B1 - Lcp 분말을 포함하는 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법 - Google Patents

Lcp 분말을 포함하는 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 LCP(액정 고분자) 분말을 포함하는 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리이미드 분말 및 액정 고분자 분말을 포함하고, 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.1 중량% 초과인 폴리이미드 복합 분말와 a) 다이안하이드라이드 및 다이아민을 포함하여 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및 b) 상기 단계 a)의 폴리아믹산에 액정 고분자를 첨가하고 이미드화하는 단계를 포함하는 폴리이미드 복합 분말의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 LCP 분말을 특정 비율로 사용하고, 수계중합 사용함으로써, 기계적 특성을 저하시키지 않으면서 성형성이 개선가능하다.

Description

LCP 분말을 포함하는 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법 {Polyimide composite powder containing LCP powder and manufacturing method thereof}
본 발명은 LCP(액정 고분자) 분말을 포함하는 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LCP 분말을 특정 비율로 혼합하고, 수계중합을 통해 폴리이미드 복합 분말을 제조함으로써, 기계적 특성을 저하시키지 않으면서 성형성이 개선된 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
고분자 성형은 플라스틱, 고무 등의 고분자 재료 물질로부터 성형품을 제조하는 물리적 처리에 관한 것으로, 고분자 재료에 열, 압력 등의 조건을 가하여 소정의 형상으로 부형하는 조작, 및 액상형태를 이용하여 열이나 압력을 이용하지 않고 부형하는 조작 모두를 포함하는 일련의 과정을 의미한다. 고분자 재료의 성형가공은 단계적으로는 1차성형(사출, 압출, 중공성형 등), 2차성형(열성형, 접합 등) 등으로 구분되고, 방법적으로는 압축성형, 압연성형, 사출성형, 진공성형, 중공성형, 발포성형, 섬유방사 등으로 구분된다. 고분자 성형은 일정한 품질의 제품을 가격경쟁력이 있도록 설계가 필요하며, 고분자의 성질이 알려져 있더라도 성형과정 중의 열, 압력 등의 조건에 의해 다양한 변화가 나타나고, 그에 따라 원하는 성질의 성형품을 곧바로 제조하는 것에 어려움이 있다.
폴리이미드는 일반적으로 테트라카르복실산 또는 그 유도체와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 축중합 후, 이미드화하여 제조되는 고내열성 고분자를 일컫는다. 또한, 폴리이미드는 용매에 용해되지 않는 불용성과 가열에 의해 용융하지 않는 불융성을 가지며, 사용되는 단량체의 종류에 따라 여러 가지의 분자구조를 가질 수 있다. 일반적으로, 방향족 테트라카르복실산 유도체 성분으로서는 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 또는 비페닐테트라카르복시산 이무수물(BPDA)을 사용하고 있고, 방향족 디아민 성분으로서는 옥시디아닐린(ODA) 또는 p-페닐렌 디아민(p-PDA)을 사용하여 축중합시켜 제조하고 있다.
폴리이미드는 고내열성 및 고강도를 가지고 있어, 자동차, 우수, 항공, 전기, 전자 부품의 용도로 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폴리이미드는 반복 단위 내의 이미드 고리에 의해 불용성과 불융성을 가져, 전구체인 폴리아믹산 상태에서 가공하는 것이 일반적이며, 1962년 Du Pont사의 전방향족 폴리이미드 수지를 시작으로, 내열성, 내알칼리성, 치수안정성, 저흡수성 등을 변형 또는 개량한 폴리이미드, 예를 들면 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리에테르이미드 등이 공개되었다.
폴리이미드 수지는 폴리이미드 단량체의 기계적 교반, 열적 이미드화 등의 비교적 간단한 방법에 의해 제조될 수 있다. 다만, 폴리이미드 성형품을 제조하기 위한 성형과정에서, 폴리이미드 수지는 성형성 및 가공성이 매우 떨어져 일반적인 고분자용 가공기기를 통해 성형품을 제조하는 데 어려움이 있다. 성형성 및 가공성을 극복하기 위한 노력의 일환으로, 폴리이미드 분말을 통해 성형품을 제조하기 위한 시도가 이루어지고 있다.
폴리이미드 분말은 폴리이미드 수지와 형태의 차이를 나타내, 일반적으로 알려진 가열, 용융 등의 성형 방법을 적용하기 어렵다. 또한, 분말을 통한 성형품 제조는 분말의 비표면적, 이미드화도, 결정화도, 분자량, 입자크기 등의 다양한 요인에 의해 영향을 받으며, 각 조건의 조화가 필수적이다. 따라서, 일반적으로는 폴리이미드 수지를 통해 성형품을 제조하고 있으며, 폴리이미드 분말을 통해 성형품을 제조하기 위해서는 별도의 연구가 필요하다.
이와 관련하여, 미국 등록특허 제9,469,048호에서 3,3′4,4′-비페닐테트라카르복실산 이무수물 및 피로멜리트산 이무수물의 혼합물과 p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 및 4,4’-디아미노디페닐에테르의 혼합물을 통해 제조된 폴리이미드 분말 및 폴리이미드 성형체가 개시된 바 있고, 미국등록특허 7,758,781호에서 지방족 디아민과 테트라카르복실산의 중합에 의해 형성되는 폴리이미드 미립자와 이를 건식 블렌딩하고 압축 성형하여 제조된 성형품이 개시된 바 있다. 또한, 대한민국등록특허 제1,987,511호에서 지방족 디아민 및 방향족 테트라카르복실산을 통해 제조되며 반결정질, 반방향족인 열가소성 폴리이미드 분말이 개시된바 있다. 다만, 이러한 노력에도 불구하고 폴리이미드 분말은 유전 특성이 낮아 소재 부품으로의 적용이 어려운 점이 있고, 분산성이 낮아 성형 및 가공이 어렵다는 문제와 성형 및 가공 문제를 해결하기 위한 과정에서 기계적 특성이 하락된다는 문제도 여전히 남아 있다.
이에 본 발명자는 폴리이미드 분말을 제조하는 과정에서 LCP 분말을 포함하여 폴리이미드 복합 분말을 제조한 결과, 폴리이미드 성형품이 우수한 기계적 강도를 가지면서, 성형성이 개선되었다는 점을 밝혀 본 발명을 완성하였다.
미국특허등록 제9,469,048호 (2015.06.18) 미국등록특허 7,758,781호 (2005.07.07.) 대한민국등록특허 제1,987,511호 (2013.03.28.)
본 발명은 기존의 폴리이미드 분말은 분산성이 낮아 성형품의 제조가 어렵다는 문제가 있고, 이를 개선하기 위하여 타 필러 사용하는 경우 분산성이 개선되지 않거나 기계적 특성이 유지되지 않는다는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명은 폴리이미드 분말 및 액정 고분자 분말을 포함하고, 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.1 중량% 초과인, 폴리이미드 복합 분말을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.1 중량% 초과, 40 중량% 미만일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 10 중량% 내지 30 중량%일 수 있다.
또한, 본 발명은 a) 다이안하이드라이드 및 다이아민을 포함하여 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및 b) 상기 단계 a)의 폴리아믹산에 액정 고분자를 첨가하고 이미드화하는 단계;를 포함하는 폴리이미드 복합 분말의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 폴리이미드 복합 분말을 소결하는 단계를 포함하여 제조된 폴리이미드 성형품을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)는 증류수를 용매로 하여 폴리아믹산을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)는 0 내지 150 ℃의 온도조건 및 0.1 내지 10 bar의 압력조건에서 5분 내지 4 시간 교반하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)에서 다이안하이드라이드는 하기 화학식 1의 다이안하이드라이드일 수 있다.
Figure 112020129309516-pat00001
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 R1은 아래의 화학구조
Figure 112022135187687-pat00034

Figure 112022135187687-pat00035
Figure 112022135187687-pat00036
로 이루어지는 군에서 선택된다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)에서 다이아민은 하기 화학식 2의 다이아민일 수 있다.
Figure 112020129309516-pat00005
<화학식 2>
상기 화학식 2에서 R2는 아래의 화학구조
Figure 112022135187687-pat00037

Figure 112022135187687-pat00038

Figure 112022135187687-pat00039

Figure 112022135187687-pat00040

Figure 112022135187687-pat00041
Figure 112022135187687-pat00042
로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)의 액정 고분자는 분말 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)의 액정 고분자는 폴리아믹산 및 액정 고분자 총합 중량 대하여 0.1 중량% 초과, 40 중량% 미만일 수 있다.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)의 액정 고분자는 폴리아믹산 및 액정 고분자 총합 중량 대하여 10 내지 30 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)에서 이미드화는 150 내지 400 ℃의 온도조건 및 10 내지 300 bar의 압력조건에서 5분 내지 10 시간 교반하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 제조방법에 의해 제조된 폴리이미드 복합 분말을 제공하고, 상기 폴리이미드 복합 분말은 100 ℃ 내지 550 ℃의 온도조건에서, 1시간 내지 5시간 소결하는 단계를 포함하여 성형품의 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리이미드 복합 분말은 50 Mpa 이상의 인장강도를 갖는 성형품의 제조가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리이미드 복합 분말 및 이의 제조방법은 LCP(액정 고분자) 분말을 사용하여, 종래 필러와 달리 폴리이미드 분말의 분산성이 개선되면서도 우수한 기계적 특성이 유지된다는 이점이 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
폴리이미드 분말 및 액정 고분자 분말을 포함하고, 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.1 중량% 초과인, 폴리이미드 복합 분말에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 a) 다이안하이드라이드 및 다이아민을 포함하여 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및 b) 상기 단계 a)의 폴리아믹산에 액정 고분자를 첨가하고 이미드화하는 단계;를 포함하는 폴리이미드 복합 분말의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 폴리이미드 복합 분말을 소결하는 단계를 포함하여 제조된 폴리이미드 성형품에 관한 것이다.
본 발명에서, 액정 고분자는 용융 시 액정성을 보이는 열가소성 플라스틱을 의미하는 것으로, 이에 한정되는 것은 아니나 폴리에스테르계 액정, 폴리에스테르아미드계 액정 등을 포함한다. 본 발명에서, 상기 액정 고분자는 전방향족 폴리에스테르계 액정일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.1 중량% 초과, 40 중량% 미만일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 상기 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.5 내지 38 중량%, 1 내지 33 중량%, 2 내지 38 중량%, 3 내지 37 중량%, 4 내지 36 중량%, 5 내지 35 중량%, 5.5 내지 34.5 중량%, 6 내지 34 중량%, 6.5 내지 33.5 중량%, 7 내지 33 중량%, 7.5 내지 32.5 중량%, 8 내지 32 중량%, 8.5 내지 31.5 중량%, 9 내지 31 중량%, 9.5 내지 30.5 중량%, 10 내지 30 중량%일 수 있다.
본 발명에서, 액정 고분자 분말의 함량이 상기 중량부 범위에 해당하는 경우, 폴리이미드의 우수한 기계적 강도를 유지하면서 성형성이 개선된 효과를 가진다. 이에 따라 성형 시, 파단되지 않고 소성변형이 용이하다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 폴리이미드 복합 분말은 전 방향족 폴리이미드, 부분 지환족 폴리이미드, 또는 전지환족 폴리이미드일 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 폴리이미드 복합 분말은 전 방향족인 경우에도 기계적 특성을 유지하며 성형성이 개선된 우수한 효과가 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리이미드 복합 분말은 100 ℃ 내지 550 ℃의 온도조건에서, 1시간 내지 5시간 소결하는 단계를 포함하여 성형품의 제조가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리이미드 복합 분말은 50 Mpa이상의 인장강도를 갖는 성형품의 제조가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)는 증류수를 용매로 하여 폴리아믹산을 제조하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 증류수를 용매로 하여 액정 고분자의 용해가 용이하며, 폴리이미드 복합 분말을 제조한 후에는 폐기용매가 발생하지 않아 잔류용매 제거 후에도 기계적 특성의 저하가 발생하지 않는다.
본 발명에서 상기 증류수는 문언적 의미의 증류수만을 의미하는 것이 아니라, 증류수 이외에도, 탈이온수, 수돗물 등의 어떠한 상태의 물을 사용하더라도 무관하다. 또한, 증류수의 양은 다이안하이드라이드 및 다이아민의 양에 따라 적절히 조절될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)에서 다이안하이드라이드 화합물을 기준으로 하여, 다이안하이드라이드 화합물 100 중량부, 다이아민 80 내지 120 중량부 및 혼합용매 1000 내지 1200 중량부를 사용하여 폴리아믹산을 제조할 수 있다. 해당 중량부 범위에서 증류수를 용매로 하여 단량체 염을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)는 0 내지 150 ℃의 온도조건 및 0.1 내지 10 bar의 압력조건에서 5분 내지 4 시간 교반하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 단계 a)에서 온도는 30 내지 130 ℃, 50 내지 120 ℃, 60 내지 100 ℃일 수 있다. 또한, 상기 단계 a)에서 압력은 0.2 내지 8 bar, 0.3 내지 6 bar, 0.5 내지 5 bar일 수 있다. 또한, 상기 단계 a)에서 시간은 10분 내지 3.5시간, 30분 내지 3시간 일 수 있다. 상기 온도, 압력 및 시간 조건에서 이미드화가 곧바로 이뤄지지 않아 폴리아믹산 염을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)에서 다이안하이드라이드는 하기 화학식 1의 다이안하이드라이드일 수 있다.
Figure 112020129309516-pat00012
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 R1은 아래의 화학구조
Figure 112020129309516-pat00013
Figure 112020129309516-pat00014
Figure 112020129309516-pat00015
로 이루어지는 군에서 선택된다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 a)에서 다이아민은 하기 화학식 2의 다이아민일 수 있다.
Figure 112020129309516-pat00016
<화학식 2>
상기 화학식 2에서 R2는 아래의 화학구조
Figure 112020129309516-pat00017
Figure 112020129309516-pat00018
Figure 112020129309516-pat00019
Figure 112020129309516-pat00020
Figure 112020129309516-pat00021
Figure 112020129309516-pat00022
로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)의 액정 고분자는 분말 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)의 액정 고분자는 폴리아믹산 및 액정 고분자 총합 중량 대하여 0.1 중량% 초과, 40 중량% 미만일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 상기 액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 0.5 내지 38 중량%, 1 내지 33 중량%, 2 내지 38 중량%, 3 내지 37 중량%, 4 내지 36 중량%, 5 내지 35 중량%, 5.5 내지 34.5 중량%, 6 내지 34 중량%, 6.5 내지 33.5 중량%, 7 내지 33 중량%, 7.5 내지 32.5 중량%, 8 내지 32 중량%, 8.5 내지 31.5 중량%, 9 내지 31 중량%, 9.5 내지 30.5 중량%, 10 내지 30 중량%일 수 있다.
본 발명에서 액정 고분자는 강직한 고분자 구조를 가지며, 폴리아믹산 염 상태에서 액정 고분자와 조합됨에 따라 고분자의 구조를 변화시켜 폴리이미드 분말의 성형성이 개선될 수 있다. 구체적으로, 액정 고분자는 전방향족 타입의 액정 고분자로 인해 폴리이미드 구조와 결합하여 고분자 구조를 변화시키면서 일정한 인장강도를 유지할 수 있고, 액정 고분자의 낮은 성형 수축률, 선팽창률로 인해 폴리이미드 분말의 성형성을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 b)에서 이미드화는 150 내지 400 ℃의 온도조건 및 10 내지 300 bar의 압력조건에서 5분 내지 10 시간 교반하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 단계 b)에서 온도는 160 내지 250 ℃, 170 내지 240 ℃, 180 내지 220 ℃일 수 있다. 반응온도가 150℃ 미만이면 반응속도가 지나치게 저하될 수 있고, 반응온도가 400℃를 초과하게 되면 단량체 또는 고분자의 열 분해가 진행될 수 있다.
또한, 상기 단계 b)에서 압력은 10 내지 300 bar, 10 내지 100 bar, 10 내지 80 bar일 수 있다. 반응압력이 10 bar 미만이면 반응성을 제어하기 어렵고, 반응압력이 300 bar을 초과하게 되면 고분자량의 폴리이미드 복합 분말을 얻기 어려울 수 있다.
또한, 상기 단계 a)에서 시간은 10분 내지 10시간, 10분 내지 5시간 일 수 있다. 반응시간이 5분 미만이면 반응이 잘 진행되지 않으며, 반응시간이 10시간을 초과하게 되면 고분자의 가수분해가 일어날 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 단계 b) 이후 여과 및 건조하는 단계를 더 포함하여 폴리이미드 복합 분말을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 폴리이미드 복합 분말은 상기 소결하는 단계를 포함하여 압축성형, 사출성형, 슬러시 성형, 중공성형, 압출성형 또는 방적 방법을 통한 성형품의 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 폴리이미드 복합 분말은 성형성 및 인장강도가 개선되어 우주, 항공, 전기/전자, 반도체, 투명/유연 디스플레이, 액정 배향막, 자동차, 정밀기기, 패키징, 의료용 소재, 분리막, 연료전지 및 2차전지 등 광범위한 산업분야에 이용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 폴리이미드 복합 분말의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 폴리이미드 복합 분말의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다. 다만 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 전 방향족 폴리이미드 복합 분말의 제조
증류수 255 g을 5구 비커형 반응조에 넣고 계량한 뒤, 피로멜리틱 디안하이드라이드(pyromellitic dianhydride, PMDA) 23.46 g를 첨가하고 고속교반기를 통해 교반하여 용해시켜 테트라카르복실산(tetracarboxylic acid) 형태로 변환시켰다(70 ℃, 1시간). 이 후, 4,4′-옥시디아닐린(4,4′-oxydianiline, ODA) 21.54 g을 첨가하여 70 ℃에서 2시간동안 반응시켜, 단량체 염을 합성하였다. 이 때 단량체 염의 농도는 15 중량 %였고, 고형분은 ~15 중량%였다.
형성된 단량체 염의 혼합물에 분말 상태의 액정 고분자(Liquid Crystal Polymer, LCP) 5.00 g을 첨가하고, 고온·고압 반응기의 압력을 12-15 bar으로 설정하고, 온도 190 ℃로 6 시간동안 교반하였다. 이 후, 폴리이미드 복합 분말 현탁액을 증류수로 세척해주면서 감압여과를 실시하여, 폴리이미드 복합 분말을 수득하였다.
<실시예 2> 전 방향족 폴리이미드 복합 분말의 제조
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 액정 고분자를 11.25 g 사용하여 폴리이미드 복합 분말을 제조하였다.
<실시예 3> 전 방향족 폴리이미드 복합 분말의 제조
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 액정 고분자를 19.29 g 사용하여 폴리이미드 복합 분말을 제조하였다.
<비교예 1> 액정 고분자를 포함하지 않은 폴리이미드 분말 제조
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 액정 고분자를 포함하지 않고, 폴리이미드 분말을 제조하였다.
<비교예 2> 액정 고분자 분말 함량을 달리한 폴리이미드 복합 분말 제조
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 액정 고분자를 0.045 g 사용하여 폴리이미드 복합 분말을 제조하였다.
<비교예 3> 액정 고분자 분말 함량을 달리한 폴리이미드 복합 분말 제조
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 액정 고분자를 30.00 g 사용하여 폴리이미드 복합 분말을 제조하였다.
<평가>
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3을 통해 제조된 폴리이미드 복합 분말 또는 폴리이미드 분말을 각각 2 g씩 ASTM D1708 규격시편 몰드를 이용하여 96000 psi 압력하에서, 압축성형한 후 질소분위기 하에서 100 ℃에서 1시간, 250 ℃에서 1시간, 450 ℃에서 1시간 가열 및 소결하여 시편 10개를 제조하였다.
상기 과정을 통해 제조된 시편의 인장강도를 측정하여 하기 표 1을 통해 나타냈다. 시편의 인장강도는 인스론사 5564 UTM을 이용하여 ASTM D1708 규격에 따라 측정하였다.
구분 LCP 분말
(중량%)		 성형성 인장강도
(Mpa)
실시예 1 10 O 64
실시예 2 20 O 59
실시예 3 30 O 52
비교예 1 0 X 74
비교예 2 0.1 X 70
비교예 3 40 O 41
(성형성 O: 복합분말을 100 mm × 100 mm × 10 mm 몰드를 이용하여 압축성형하였을 때, 성형이 되는 경우에 성형성을 O로 평가하였다.
성형성 X: 상기 압축성형과 동일하게 진행하여, 성형이 되지 않는 경우에 성형성을 X로 평가하였다.)
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 폴리이미드 복합 분말은 성형성이 우수하며, 이를 통해 제조된 성형품은 인장강도가 우수한 것으로 나타났다.
LCP 분말을 포함하지 않은 비교예 1, LCP 분말을 0.1 중량%로 포함한 비교예 2의 경우 성형성이 현저하게 낮아 성형품이 제조되지 않는 것을 확인하였고, LCP 분말을 40 중량% 포함한 비교예 3의 경우 인장강도가 현저히 낮아지는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리이미드 복합 분말의 제조방법은, LCP 분말을 폴리이미드 복합 분말 제조단계의 중간단계인 단량체 염의 상태에서 첨가함에 따라 폴리이미드 분말의 분산성이 개선된 우수한 효과를 가진다. 또한, LCP 분말의 투입량을 조절함에 따라 우수한 기계적 강도를 유지하면서 성형성이 개선된 우수한 특성을 가진다. 또한, 반응온도가 낮고 반응시간이 짧아 제조공정 상의 효율성이 높고, 반응 용매로 물을 사용하여 친환경적이며, 비용절감의 효과를 가진다.

Claims (15)

  1. 폴리이미드 분말 및 액정 고분자 분말을 포함하고,
    액정 고분자 분말 함량은 총 중량대비 10 중량% 내지 30 중량%이며,
    50 Mpa 이상의 인장강도를 갖는 성형품의 제조가 가능한 것을 특징으로 하며,
    상기 폴리이미드는 하기 화학식 1의 다이안하이드라이드 100 중량부와 하기 화학식 2의 다이아민 80 내지 120 중량부를 반응시켜 제조된 것이고,
    [화학식 1]
    Figure 112022135187687-pat00043

    상기 화학식 1에서 R1은 아래의 화학구조
    Figure 112022135187687-pat00044

    로 이루어지는 군에서 선택되고,
    [화학식 2]
    Figure 112022135187687-pat00045

    상기 화학식 2에서 R2는 아래의 화학구조
    Figure 112022135187687-pat00046

    로 이루어지는 군에서 선택되는,
    폴리이미드 복합 분말.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리이미드 복합 분말은 100 ℃ 내지 550 ℃의 온도조건에서, 1시간 내지 5시간 소결하는 단계를 포함하여 성형품의 제조가 가능한 것을 특징으로 하는, 폴리이미드 복합 분말.
  5. 삭제
  6. a) 다이안하이드라이드 100 중량부, 다이아민 80 내지 120 중량부 및 증류수 1000 내지 1200 중량부를 사용하여 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 단계 a)의 폴리아믹산에 액정 고분자 분말을 첨가하고 이미드화하는 단계;를 포함하고,
    단계 a)는 60 내지 100 ℃의 온도 조건, 0.5 내지 5 bar의 압력 조건에서 30분 내지 3시간 동안 수행되고,
    단계 b)에서 180 내지 220 ℃의 온도 조건, 10 내지 80 bar의 압력 조건에서 10분 내지 6시간 동안 수행되며,
    단계 b)에서 액정 고분자는 폴리아믹산 및 액정 고분자 총합 중량에 대하여 10 내지 30 중량%인,
    폴리이미드 복합 분말의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 다이안하이드라이드는 하기 화학식 1의 다이안하이드라이드인, 폴리이미드 복합 분말의 제조방법:
    Figure 112022135187687-pat00023

    <화학식 1>
    상기 화학식 1에서 R1은 아래의 화학구조
    Figure 112022135187687-pat00047

    Figure 112022135187687-pat00048

    Figure 112022135187687-pat00049

    로 이루어지는 군에서 선택된다.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 다이아민은 하기 화학식 2의 다이아민인, 폴리이미드 복합 분말의 제조방법:
    Figure 112022135187687-pat00027

    <화학식 2>
    상기 화학식 2에서 R2는 아래의 화학구조
    Figure 112022135187687-pat00050

    Figure 112022135187687-pat00051

    Figure 112022135187687-pat00052

    Figure 112022135187687-pat00053

    Figure 112022135187687-pat00054

    Figure 112022135187687-pat00055

    로 이루어진 군에서 선택된다.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항 또는 제4항에 따른 폴리이미드 복합 분말을 소결하는 단계를 포함하여 제조된 폴리이미드 성형품.
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