KR20140080473A

KR20140080473A - Heat releasing composite and manufacturing method for the same

Info

Publication number: KR20140080473A
Application number: KR1020140067770A
Authority: KR
Inventors: 고정호; 신관우
Original assignee: 지앤씨테크(주)
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2034-06-03
Also published as: KR101532026B1; WO2015186959A1

Abstract

The present invention relates to a heat-radiation metal organic composite material and a manufacturing method thereof, which provides a composite material of metal-polymer having increased binding force by including a step of manufacturing a metal material; a step of manufacturing reactive polymer; and a metal material-reactive polymer mixing step of mixing the metal material and the reactive polymer to make the metal material and the reactive polymer have a mutual covalent bond or an ion bond structure on an interface where the metal material is in contact with the reactive polymer.

Description

TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite material and a manufacturing method thereof,

본 발명은 복합소재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속과 폴리머가 상호 공유결합 또는 이온결합된 구조를 갖는 복합소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite material and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a composite material having a structure in which a metal and a polymer are covalently bonded or ion-bonded to each other, and a manufacturing method thereof.

일반적으로 전자기기 작동 시에 각종 전자 부품은 소재 자체의 특성과 전기적 저항으로 인하여 발열을 수반하며, 전자 부품의 발열은 전자 부품의 성능을 저하시키고, 전자 기기의 오작동을 야기한다. 따라서, 전자기기의 발열 문제에 대한 해결책으로 전자기기 외부로 열을 방출하기 위하여 전자 제품에 방열체(Heat-Sink)를 도입하고 있다. Generally, in operation of an electronic device, various electronic parts are accompanied by heat generation due to the characteristics of the material itself and electrical resistance, and the heat generation of the electronic parts deteriorates the performance of the electronic parts and causes malfunction of the electronic devices. Therefore, as a solution to the heat generation problem of the electronic device, a heat-sink is introduced into the electronic device in order to release heat to the outside of the electronic device.

방열체는 주로 열전도도가 높은 금속으로, 예컨대, 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속을 사용하여 시트 또는 판의 형태로 제작하며, 이를 전자기기로부터 열이 방출되는 부분에 배치하여 전자 부품으로부터 방출되는 열을 외부로 전달하여 방출시키는 역할을 수행한다. The heat dissipator is mainly made of a metal having high thermal conductivity, for example, a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu), and is manufactured in the form of a sheet or a plate. And transmits heat discharged from the component to the outside to discharge the heat.

그러나, 상기와 같은 단일 금속으로 제작된 방열체는 열이 방출되는 표면적이 상대적으로 적어 방열체를 제작하여 배치하는 것은 용이하나, 가로등이나 터널등에 사용되는 전자 소자에 대해 상대적으로 큰 크기를 갖는 전자 기기의 경우 발열량이 크기 때문에 Al 금속으로 방열체의 제작이 이루어지는 경우 그 크기가 증가되어 최종적인 방열체의 무게가 증가되며, 원하는 크기에 따라 다이캐스팅에 필요한 금형이 구비되어야 하기 때문에 제작의 용이성이 감소되어 제작에 소요되는 비용이 증가하는 문제를 야기한다. However, it is easy to fabricate and dispose a heat radiator because the surface area of the heat dissipator made of the single metal is relatively small. However, the heat dissipator has a relatively large size for electronic devices used for street lamps and tunnels, In the case of a device, since the amount of heat generated is large, the size of the heat sink is increased when the heat sink is made of Al metal, the weight of the final heat sink is increased, and the mold required for die casting is required according to the desired size. Thereby causing a problem in that the manufacturing cost is increased.

이에, 종래에는 열전도성은 유지한 상태에서 무게는 감소시키기 위한 방열체의 제작 방법으로, 플라스틱과 같은 폴리머로 구성된 기지(base) 내에 금속입자(metal powder)를 분산시키거나, 탄소나노튜브(CNT)를 분산시켜 열전달이 증가된 혼합물을 사출하여 열전달 플라스틱을 제작하여 방열체로서 사용하였다. Conventionally, a method of fabricating a heat sink for reducing the weight in a state of maintaining thermal conductivity includes the steps of dispersing metal powder in a base made of a polymer such as plastic, or dispersing metal nanotube (CNT) The heat transfer plastic was prepared by injecting a mixture with increased heat transfer and used as a heat sink.

하지만, 이와 같은 열전달 플라스틱은 열전달을 증가시키기 위해 기지 내에 분산되는 열전달 재료(금속 입자, 탄소나노튜브 등)의 투입량을 증가시켜야 하는데, 열전달 재료의 투입량이 증가됨으로써 열전달성을 증가될 수 있으나, 플라스틱과 열전달 재료의 결합력으로 인해 강도가 감소되어 쉽게 부서지는 문제가 야기된다. However, such a heat transfer plastic has to increase the amount of heat transfer materials (metal particles, carbon nanotubes, etc.) dispersed in the base in order to increase the heat transfer. However, since the amount of heat transfer material is increased, And the strength of the heat transfer material is reduced due to the bonding force between the heat transfer material and the heat transfer material.

또한, 열전달 특성을 증가시키기 위해 열전달 재료의 투입량을 증가시킴으로써, 종래의 방열체에 대해 상대적으로 무게는 감소시킬 수 있으나, 비용측면에서는 감소효과가 미비하게 된다. Further, by increasing the amount of the heat transfer material to increase the heat transfer characteristic, the weight can be reduced relative to the conventional heat radiator, but the effect of reducing the cost is insufficient.

KRKR 2013-01169922013-0116992 A1A1

본 발명은 금속제와 폴리머의 분자들이 상호 공유결합 또는 이온결합된 구조를 갖는 복합소재 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a composite material in which molecules of a metal and a polymer are covalently bonded or ion-bonded to each other, and a method of manufacturing the composite material.

본 발명은 방열체의 열전도성을 유지시키며 비중을 감소시킬 수 있는 복합소재 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a composite material capable of maintaining thermal conductivity of a heat discharger and capable of reducing specific gravity, and a method for manufacturing the composite material.

본 발명은 다양한 분야에 적용될 수 있는 방열체를 제작할 수 있는 복합소재 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a composite material and a method of manufacturing the same that can be applied to various fields.

본 발명의 실시 형태에 따른 복합소재는 금속제와 반응성 폴리머가 상호 혼입되고, 상기 혼입된 금속제와 상기 반응성 폴리머가 상호 접하는 계면은 상기 금속제와 상기 반응성 폴리머 분자가 상호 공유결합 또는 이온결합된 구조를 갖는다.In the composite material according to the embodiment of the present invention, the metal and the reactive polymer are mixed with each other, and the interface between the mixed metal and the reactive polymer has a structure in which the metal and the reactive polymer molecule are mutually covalently bonded or ionically bonded .

상기 금속제는 금속 원자들간의 에너지 준위가 감소되도록 금속 전처리제에 의해 표면 개질된 것을 특징으로 할 수 있다. The metal may be surface-modified by a metal pretreatment agent so that the energy level between the metal atoms is reduced.

상기 금속제는 미립화된 입자의 평균직경이 서로 상이한 제1 금속제 및 제2 금속제를 포함하고, 상기 제1 금속제의 평균직경(r₁)은 상기 제2 금속제의 평균직경(r₂) 보다 클 수 있다. The metal may include a first metal and a second metal having different average diameters of the atomized particles, and the average diameter (r ₁ ) of the first metal may be larger than the average diameter (r ₂ ) of the second metal .

상기 제1 금속제의 평균직경(r₁)은 50 ㎚ 내지 50 ㎛ 일 수 있다. The average diameter (r ₁ ) of the first metal may be 50 nm to 50 탆.

상기 금속제는 알루미늄 또는 알루미늄 계열의 합금(알루미늄 중량비 70% 이상의 철, 탄화실리콘, 망간, 마그네슘 등과의 합금), 구리 또는 구리합금 계열, 마그네슘 또는 마그네슘 합금 계열, 철 또는 철의 합금 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용하거나, 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Iron oxide), 금속성분을 함유한 광물분말(Na,Al,Si₂O₆), 알루미늄실리케이트(mica, 운모석), 수산화 알루미늄(Al(OH)₃), 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂), 칼슘 카보네이트(CaCO₃), 바륨설페이트, 산화마그네슘(MgO), Mg3(Si₄O₁₀)(OH)₂를 포함하는 금속성분을 함유한 세라믹 혹은 금속염 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용할 수 있다. The metal may be one or more of an aluminum or aluminum alloy (an alloy of iron, silicon carbide, manganese, magnesium or the like with an aluminum weight ratio of 70% or more), a copper or copper alloy series, a magnesium or magnesium alloy series, (Al ₂ O ₃ ), iron oxide, mineral powders containing a metal component (Na, Al, Si ₂ O ₆ ), aluminum silicate (mica, mica stone), aluminum hydroxide Al (OH) _3), the metal component comprising a magnesium hydroxide (Mg (OH) _2), calcium carbonate (CaCO _3), barium sulfate, magnesium oxide _{(MgO), Mg3 (Si 4} O 10) (OH) 2 One or more of ceramic or metal salts may be selected and used.

상기 반응성 폴리머는 탄소사슬을 주사슬 구조로 하며, 상기 주사슬 또는 측쇄사슬에 극성기가 도입 가능한 기재 폴리머와, 치환기를 갖는 개질 폴리머가 그라프트 공중합되고, 상기 금속제와의 계면결합이 촉진되도록 폴리머 전처리제에 의해 표면 개질된 것일 수 있다. Wherein the reactive polymer has a carbon chain as a main chain structure and a base polymer capable of introducing a polar group into the main chain or side chain chain and a modified polymer having a substituent group are graft copolymerized and polymer- Or may be surface-modified by a < / RTI >

상기 반응성 폴리머는 폴리머용 열전도성 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. The reactive polymer may further comprise a thermally conductive additive for the polymer.

상기 반응성 폴리머는 상기 복합소재의 전체 중량에 대하여 3 내지 30 wt% 투입될 수 있다. The reactive polymer may be added in an amount of 3 to 30 wt% based on the total weight of the composite material.

상기 개질 폴리머는 상기 기재 폴리머의 전체 투입량에 대하여 0.1 내지 20 wt% 포함될 수 있다. The modified polymer may be contained in an amount of 0.1 to 20 wt% based on the total amount of the base polymer.

상기 금속제의 분자와 상기 반응성 폴리머의 분자가 상호 공유결합 또는 이온결합되는 구조는 상기 금속제 및 상기 반응성 폴리머의 계면에서의 반응성을 증가시키고, 상분리를 방지하여 균일 혼합을 유도하기 위한 혼합 전처리제에 의해 촉진될 수 있다. The structure in which the molecules of the metal and the molecules of the reactive polymer are mutually covalently bonded or ion-bonded is increased by the mixing pretreatment agent for increasing the reactivity at the interface between the metal and the reactive polymer, Can be promoted.

상기 금속제들 사이의 공극에 혼합용 열전도성 첨가제를 더 포함할 수 있다. And a thermally conductive additive for mixing in the gap between the metal materials.

상기 혼합용 열전도성 첨가제는 상기 반응성 폴리머의 총 투입량을 기준으로 55 wt% 이하로 투입될 수 있다. The thermally conductive additive for mixing may be added in an amount of 55 wt% or less based on the total amount of the reactive polymer.

상기 열전도성 첨가제는 금, 은, 동 및 동의 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 계열, 마그네슘 및 마그네슘 합금, 철과 철 산화물 또는 철을 주재로한 합금, 금속성분을 포함한 수산화 마그네슘 또는 수산화 알루미늄, 알루미나(Al₂O₃), 메릴리아(BeO₂), 질화붕소(Boron nitride), 마그네슘 휘스커, 탄화규소, 질화규소, 질화 알루미늄, MgO를 포함하는 금속염 계열, 그래핀, 그래파이트, 탄소미세 분말 또는 CNT 계열, 금속성분을 포함한 광물질 분들 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용될 수 있다. The thermally conductive additive may be selected from the group consisting of gold, silver, copper and copper alloys, aluminum and aluminum alloy series, magnesium and magnesium alloys, iron and iron oxide or iron based alloys, magnesium hydroxide or aluminum hydroxide containing metals, Metal oxides, graphene, graphite, carbon fine powder or CNT based metals such as Al ₂ O ₃ , BeO ₂ , boron nitride, magnesium whisker, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, One or more of the mineral components including the component may be selected and used.

상기 열전도성 첨가제의 표면은 석유계 솔벤트, 지방산 오일, 화이트 오일, 미네랄 오일, 실리콘 오일, 올레핀 계열 왁스, DTBT, 글리콜계 중에서 하나 또는 둘 이상이 선택되어 코팅될 수 있다.
The surface of the thermally conductive additive may be coated with one or more selected from petroleum solvent, fatty acid oil, white oil, mineral oil, silicone oil, olefin wax, DTBT and glycol.

본 발명의 실시 예에 따른 방열성 금속유기 복합소재 제조 방법은 금속제를 제조하는 단계와, 반응성 폴리머를 제조하는 단계 및 상기 금속제와 상기 반응성 폴리머를 혼입하여 계면에 공유결합 또는 이온결합을 발생시키는 금속제-반응성 폴리머 혼입 단계를 포함한다. The method for manufacturing a heat dissipating metal organic composite material according to an embodiment of the present invention includes the steps of: preparing a metal; preparing a reactive polymer; mixing the metal and the reactive polymer to form a metal- And a reactive polymer incorporation step.

상기 금속제-반응성 폴리머 혼입 단계는 상기 금속제의 분자와 상기 반응성 폴리머의 분자가 상호 공유결합 또는 이온결합되는 계면의 반응성을 증가시키고, 상분리를 방지하여 균일 혼합을 유도하기 위한 혼합 전처리제를 투입하여 혼합하는 혼합 전처리과정;을 추가로 포함할 수 있다. The metal-reactive polymer incorporation step increases the reactivity of the interface between the molecules of the metal and the molecules of the reactive polymer by mutual covalent bonding or ionic bonding, thereby preventing phase separation and introducing a mixing pretreatment agent for inducing uniform mixing, A mixing pretreatment step of performing a preliminary mixing process.

상기 금속제를 제조하는 단계는 단일 또는 2종 이상의 금속을 선택하고 미립화하는 과정 및 상기 선택된 금속의 금속원자들의 에너지 준위가 감소되도록 표면을 개질하는 표면 개질 과정을 포함할 수 있다. The step of preparing the metal may include a process of selecting and atomizing a single metal or two or more metals, and a surface modification process of modifying the surface of the selected metal to reduce energy levels of the metal atoms.

상기 반응성 폴리머를 제조하는 단계는 분자량이 높은 기재 폴리머와 치환기를 갖는 개질 폴리머를 그라프트 공중합하는 과정, 상기 공중합된 폴리머를 미립화하는 과정 및 상기 금속제와의 계면 결합을 촉진하기 위해 상기 미립화된 폴리머를 폴리머 전처리제로 표면 개질하는 과정을 포함할 수 있다. The step of preparing the reactive polymer includes graft copolymerizing a base polymer having a high molecular weight and a modified polymer having a substituent, a process of atomizing the copolymerized polymer, and a process of atomizing the polymerized polymer to facilitate interfacial bonding with the metal And a surface modification with a polymer pretreatment agent.

상기 반응성 폴리머를 제조하는 단계는 폴리머용 열전도성 첨가제를 혼입하는 과정을 추가로 포함할 수 있다. The step of preparing the reactive polymer may further include a step of incorporating the thermally conductive additive for the polymer.

상기 금속제-반응성 폴리머 혼입 단계는 혼합용 열전도성 첨가제를 혼입하는 과정을 추가로 포함할 수 있다. The metal-reactive polymer incorporation step may further include incorporating a thermally conductive additive for mixing.

본 발명의 복합소재 및 이의 제조 방법에 의하면, 서로 다른 재료들의 분자간 공유결합 또는 이온결합을 통해 결합력이 증가된 금속-폴리머의 복합소재를 제공할 수 있다. According to the composite material of the present invention and the manufacturing method thereof, it is possible to provide a metal-polymer composite material having increased bonding force through intermolecular covalent bonding or ionic bonding of different materials.

즉, 미세 분말화된 금속제에 극성기 및 치환기를 갖는 반응성 폴리머를 혼합하여, 계면결합 과정에서 산·염기 치환 반응을 유도하여 치환 공유결합된 모폴로지를 형성한다. 이때, 금속제는 금속 원자들간의 에너지 준위가 감소되도록 금속 전처리제에 의해 표면 개질되고, 반응성 폴리머는 금속제와의 계면결합이 촉진되도록 표면 개질됨으로써, 금속제와 반응성 폴리머가 용이하게 상호 공유결합 또는 이온결합 할 수 있다. That is, the microparticles are mixed with a reactive polymer having a polar group and a substituent to induce an acid-base substitution reaction in the interfacial bonding process to form a substituted covalently bonded morphology. At this time, the metal is surface-modified by the metal pretreatment agent so that the energy level between the metal atoms is reduced, and the reactive polymer is surface-modified to promote interfacial bonding with the metal, so that the metal and the reactive polymer can be easily covalently bonded or ion- can do.

따라서, 종래에 금속과 폴리머의 단순혼합에 의해 제조된 복합소재보다 금속제와 폴리머간의 공유결합 또는 이온결합에 의한 강한 결합력을 나타낼 수 있어, 열전도성은 유지된 상태로 비중이 낮고 강도가 증가된 방열체를 제작할 수 있다. Accordingly, it is possible to exhibit a strong bonding force between a metal and a polymer or a strong bond due to ionic bonding, compared to a composite material produced by simple mixing of a metal and a polymer in the prior art. As a result, .

이에, 금속으로만 방열체를 제작할 때에 비해 감소된 제작비용으로 방열체를 제작할 수 있으며, 금속제와 반응성 폴리머의 함량비율 또는 종류를 선택하여 제조할 수 있어 다양한 방열 요구 분야에 적용되어 사용될 수 있다. Accordingly, a heat dissipator can be manufactured at a reduced manufacturing cost compared with the case where a heat dissipator is made of only a metal, and the ratio or kind of the metal and the reactive polymer can be selected and used.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 반응 전 구성을 나타내는 모형도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속제의 결정체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 소재 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 복합소재의 구성 간 결합력에 따른 복합소재 매트릭스의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 금속제의 전처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 금속제 계면과 반응성 폴리머의 공유치환결합 과정을 나타내는 도식화이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재를 이용하여 제작된 방열체 시편 상태를 나타내는 사진이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a model diagram showing a pre-reaction configuration of a composite material according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a view for explaining a crystal of a metal according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a schematic view showing the structure of a composite material matrix according to the bonding strength between composites.
5 is a view for explaining the pre-treatment process of the metal of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the covalent substitution bonding process of a metal interface and a reactive polymer according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 and 8 are photographs showing a heat dissipating body specimen manufactured using a composite material according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를“포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재 및 이의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재의 반응 전 구성을 나타내는 모형도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속제의 결정체를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 소재 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 복합소재의 구성 간 결합력에 따른 복합소재 매트릭스의 구조를 나타내는 모식도이다. 여기서, 도 4의 (a)는 이상적인 모폴로지를 나타내는 복합 소재 매트릭스의 구조를 나타내며, 도 4의 (b)는 결합력 불균일 모폴로지를 갖는 복합소재 매트릭스의 구조를 나타내는 모식도이다. 도 5는 본 발명의 금속제의 전처리 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 금속제 계면과 반응성 폴리머의 공유치환결합 과정을 나타내는 도식화이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 복합소재를 이용하여 제작된 방열체 시편 상태를 나타내는 사진이다.
Hereinafter, a composite material and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a model diagram showing a pre-reaction configuration of a composite material according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining a crystal of a metal according to an embodiment of the present invention. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention. Fig. 4 is a schematic view showing the structure of a composite material matrix according to the bonding strength between composites. 4 (a) shows a structure of a composite material matrix showing an ideal morphology, and FIG. 4 (b) is a schematic diagram showing a structure of a composite material matrix having a binding force non-uniform morphology. 5 is a view for explaining the pre-treatment process of the metal of the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating the covalent substitution bonding process of a metal interface and a reactive polymer according to an embodiment of the present invention. FIGS. 7 and 8 are photographs showing a heat dissipating body specimen manufactured using a composite material according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 복합소재(1)는 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)가 상호 혼입되고, 혼입된 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)가 상호 접하는 계면은 금속제(100)와 반응성 폴리머(200) 분자가 상호 공유결합 또는 이온결합된 구조를 가짐으로써, 이종 재료 간의 결합력이 증가된 열전도성 매트릭스를 제공한다. 즉, 복합소재(1)는 금속제(100)와 금속제(100)의 반응 엔탈피를 감소시키며 산·염기 치환 반응을 유도하는 반응성 폴리머(200)와 같은 서로 다른 재료 간에서 공유결합과 이온결합과 같은 강결합구조(strong chemical interactio)로 구성하여, 금속의 고강성, 고강도 및 기계적 강도성을 가짐과 동시에 폴리머로 얻을 수 있는 화학적 특성인 전기절연성, 내화학성, 내약품성, 내후성, 내염해성 등이 동시에 실현될 수 있다.
In the composite material 1 according to the embodiment of the present invention, the metal 100 and the reactive polymer 200 are mixed with each other, and the interface between the metal 100 and the reactive polymer 200, The reactive polymer (200) molecules have mutually covalent or ionically bonded structures, thereby providing a thermally conductive matrix having increased bonding strength between dissimilar materials. In other words, the composite material 1 reduces the reaction enthalpy of the metal 100 and the metal 100, and forms a covalent bond and an ionic bond between different materials such as the reactive polymer 200 that induces an acid- It has strong rigidity, high strength and mechanical strength of metal, and chemical properties such as electrical insulation, chemical resistance, chemical resistance, weatherability, flame resistance and so on, which are composed of strong chemical interactio Can be realized.

금속제(100)는 복합소재(1)에 방열성을 제공하기 위한 구성요소로 금속 원자들간의 에너지 준위가 감소되도록 금속 전처리제에 의해 표면 개질된 것이다. 금속제(100)는 미립화된 입자의 평균직경이 서로 상이한 제1 금속제(110) 및 제2 금속제(130)으로 구성될 수 있다. The metal material (100) is a component for providing heat dissipation to the composite material (1) and is surface-modified by a metal pretreatment agent so that the energy level between the metal atoms is reduced. The metal 100 may be composed of a first metal 110 and a second metal 130 having different average diameters of the atomized particles.

제1 금속제(110)는 복합소재(1)의 주요 기초 모폴로지(mopology)를 구성하기 위한 것으로서, 복합소재(1)로 제작되는 성형품의 경제성을 고려하여 입자 크기를 결정하되, 결정된 입자 크기는 매트릭스 내의 제1 금속제(110) 그레인(grain) 간의 상호 균일한 스트레스(폴리머와 결합한 뒤의 균일한 분자상호간 인력)가 적용될 수 있도록, 평균입자 크기의 편차가 작은 동일하거나 유사한 입자 크기가 선택되어 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 금속제(110)의 평균직경(r₁)은 50 ㎚ 내지 50 ㎛ 의 평균직경을 갖는 입자가 사용될 수 있다. 이때, 평균직경(r₁)의 값이 작아질수록 제1 금속제(110)에 의해 형성되는 모폴로지의 결정성이 보다 치밀해질 수 있으나, 평균직경(r1)이 작을수록 비용이 증가하게 되어 최종적인 복합소재(1) 제조에 소모되는 비용이 증가되어 상용성이 감소될 수 있다. 한편, 평균직경(r₁) 이 커질수록 제1 금속제(110)들 사이의 공간(즉, 제1 금속제들간의 공극)이 증가됨으로써 금속제들간의 자유전자가 용이하게 이동하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 제1 금속제(110)의 평균직경(r₁)은 상기 범위 내에서, 복합소재(1)의 제조에 소모되는 비용을 고려하여 입자 크기가 선택될 수 있으며, 후술하는 제2 금속제(130)의 투입 유무에 따라 평균직경(r₁)이 결정될 수 있다. 즉, 제1 금속제(110)의 크기는 복합소재(1)가 적용되는 분야 및 복합소재(1)로 제작되는 방열기구의 원하는 강도에 따라 선택되어 사용될 수 있다. 한편, 제1 금속제(110)는 구형, 선형 또는 벌크 타입 중 선택된 형태로 사용될 수 있으며, 제1 금속제(110)가 구형의 형태로 선택되어 사용되는 경우 불규칙한 표면을 갖는 형태의 금속제(100)를 사용할 경우보다 계면 결합이 용이하게 이루어질 수 있다. The first metal 110 is for constituting a main basic morphology of the composite material 1 and is determined in consideration of economical efficiency of a molded product made of the composite material 1, The same or similar particle size with a small average grain size variation can be selected and used so that mutual stresses (uniform intermolecular attraction after bonding with the polymer) between the first metal 110 grain in the first metal 110 can be applied have. More specifically, particles having an average diameter of 50 nm to 50 占 퐉 may be used as the average diameter (r ₁ ) of the first metal 110. As the average diameter r ₁ decreases, the crystallinity of the morphology formed by the first metal 110 may become more dense. However, as the average diameter r 1 decreases, the cost increases, The cost of manufacturing the composite material 1 may be increased and the compatibility may be reduced. On the other hand, as the average diameter r ₁ increases, the space between the first metal members 110 (that is, the gap between the first metal members) increases, so that it is not easy for the free electrons between the metal members to easily move. Accordingly, the average diameter (r ₁ ) of the first metal 110 can be selected within the above range in consideration of a cost consumed in manufacturing the composite material 1, and the second metal 130 The average diameter r ₁ can be determined depending on the presence or absence of the injection of the gas. That is, the size of the first metal 110 may be selected according to the field to which the composite material 1 is applied and the desired strength of the ventilation hole made of the composite material 1. The first metal 110 may be selected from the group consisting of spherical, linear, and bulk types. When the first metal 110 is selected and used as a spherical shape, the metal 100 having an irregular surface may be used. The interfacial bonding can be facilitated more than when used.

제2 금속제(130)는 제1 금속제(110)들 간의 공극에 충진되기 위해 구비되며, 제1 금속제(110)들 간의 공극에 충진되기 위해 제1 금속제(110)의 평균직경(r₁)보다 작은 평균직경(r₂)을 가지도록 선택되어 사용될 수 있다. 이때, 제2 금속제(130)는 제1 금속제(110)로 선택된 금속과 동일하거나 상이한 재료가 선택되어 사용될 수 있고, 제1 금속제(110)와 마찬가지로 구형 형태의 재료가 사용될 경우 결합 계면의 표면적이 증가되어 기계적 결합강도가 증가될 수 있다. 또한, 제2 금속제(130)는 그레인(grain) 간의 상호 균일한 스트레스(폴리머와 결합한 뒤의 균일한 분자상호간 인력)가 적용될 수 있도록, 평균입자 크기의 편차가 작은 동일하거나 유사한 입자 크기가 선택되어 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 금속제(130)는 제1 금속제(110) 간에 형성된 공극을 채우기 위해 제1 금속제(110)보다 작은 직경의 입자가 하나 또는 둘 이상이 서로 다른 크기의 입자 크기를 가지고 투입될 수 있다. 그리고, 제2 금속제(130)는 적어도 한 종류 이상의 평균직경(r₂)을 갖는 금속이 투입될 수 있으며, 복수의 평균직경 값을 갖고 투입되는 제2 금속제(130) 간의 입자 크기 관계는, 모두 제1 금속제(110)들보다는 작은 평균 직경을 갖고, 상호 평균직경의 관계는 크거나 작은 관계가 될 수 있다. 예컨대, 제2 금속제(130)의 평균직경(r₂)은 50 ㎚ 내지 20 ㎛의 평균직경(r₂)을 갖는 입자가 사용되거나, 제1 금속제(110)에서 선택된 입자 크기의 r₁/10 내지 r₁/3의 크기의 입자가 선택되어 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 제2 금속제(130)는 제1 금속제(110)로 선택된 평균직경(r₁)의 r₁/6 내지 r₁/4의 크기의 입자가 선택되어 사용될 수 있다. 이때, 제2 금속제(130)의 평균직경(r₂)이 상기 범위를 초과하는 입자 크기를 갖는 경우에는, 제1 금속제(110)들 입자 사이의 공극을 메우는 것이 용이하지 않으며, 상기 범위 미만의 입자 크기를 갖는 경우에는 매트릭스 내의 불균일을 야기할 수 있다. 따라서, 제2 금속제(130)는 상기 범위 내에서 제1 금속제(110)의 선택에 따라 고려되어 선택될 수 있다. The second metal material 130 is provided to fill the gap between the first metal materials 110 and the second metal material 130 is formed so as to be larger than the average diameter r ₁ of the first metal material 110 in order to fill the gap between the first metal materials 110. Can be selected and used to have a small average diameter (r ₂ ). In this case, the second metal 130 may be selected from the same or different materials as the metal selected as the first metal 110, and when a spherical material is used as in the first metal 110, And the mechanical bonding strength can be increased. Also, the second metal 130 is selected to have the same or similar particle size with a small average grain size variation so that mutual stresses (uniform intermolecular attraction after bonding with the polymer) between the grains can be applied Can be used. More specifically, the second metal 130 may have a diameter smaller than that of the first metal 110 to fill voids formed between the first metal 110 and one or more particles having different particle sizes . The second metal 130 may be charged with a metal having an average diameter r ₂ of at least one kind and the particle size relationship between the second metal 130 having a plurality of average diameter values may be all Have a smaller average diameter than the first metal (110), and the relationship of the mutual average diameters may be larger or smaller. For example, the second average diameter of the metal (130) (r ₂₎ is 50 ㎚ to 20 ㎛ average diameter (r ₂₎ the particle is used or having the first particle size selected from a metal (110) r _1/10 To r &_lt; 1/3 > can be selected and used. More specifically, the second metal 130 can be the size of the particles of r ₁ / r 6 to _1/4 of an average diameter (r ₁₎ is selected as the first metal 110 is selected. At this time, when the average diameter r ₂ of the second metal 130 has a particle size exceeding the range, it is not easy to fill the gap between the particles of the first metal 110, In the case of having a particle size, it may cause unevenness in the matrix. Accordingly, the second metal 130 may be selected and considered according to the selection of the first metal 110 within the above range.

한편, 제2 금속제(130)는 선택된 제1 금속제(110)의 평균직경(r₁)이 1㎛ 이하인 경우에 금속 또는 금속염계열의 나노 입자 중 1종 또는 2종 이상이 선택되어 사용되거나, 투입되지 않을 수도 있다.On the other hand, when the average diameter (r ₁ ) of the selected first metal 110 is 1 μm or less, the second metal 130 may be selected from one or more metal or metal salt nanoparticles, .

일례로, 이와 같은 금속제(100)의 조합에 대해 설명하면, 제1 금속제(110)가 200㎛의 평균직경(r₁)의 입자가 선택된 경우, 선택된 제1 금속제(110) 간의 형성된 공극(예컨대, 형성 공극 크기 50㎛)을 채우기 위해 공극의 크기와 유사하거나 동일한 크기로 제2 금속제(130)가 50 ㎛의 평균직경(r₂)을 갖도록 선택될 수 있다. 그리고 제2 금속제(130)가 복수의 입자 크기를 갖고 투입되는 경우에, 다른 하나의 제2 금속제(130)는 1㎛ 이하의 입자 크기가 선택될 수 있다. 이에, 총 3가지의 입자 크기를 갖는 금속 입자들이 계면결합하도록 할 수 있다. For example, when the first metal 110 is selected as a particle having an average diameter r ₁ of 200 μm, a gap formed between the selected first metal 110 (for example, to fill the formation pore size 50㎛) has a second metal (130 a similar or the same size as the size of the air gap) may be selected to have an average diameter (r ₂₎ of 50 ㎛. When the second metal 130 is charged with a plurality of particle sizes, the second metal 130 may be selected to have a particle size of 1 μm or less. Thus, metal particles having a total of three particle sizes can be interfaced.

이와 같은 금속제(100)는 복합소재(1)를 사용하고자 하는 분야에 따라 상이한 금속재료 및 입자 크기를 갖고 선택될 수 있다. 즉, 금속제(100)는 방열성 복합소재(1)를 구성함에 있어 열전도성 및 내구성을 제공하기 위한 것으로서, 전도성 금속 중 후술하는 반응성 폴리머(200)와의 공유결합성이 용이한 알루미늄, 알루미늄계열의 합금(알루미늄 중량비 70% 이상과 철, 탄화실리콘, 망간, 마그네슘 등과의 합금), 구리 또는 구리계열의 합금, 마그네슘 또는 마그네슘계열의 합금, 철 또는 철의 합금 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용하거나, 금속 성분을 함유한 세라믹 혹은 금속염 중에서 반응성 폴리머(200)와의 공유치환 결합을 통하여 계면 결합이 가능한 알루미나(Al₂O₃), 산화철(Iron oxide), 금속성분을 함유한 광물분말(Na, Al, Si₂O₆), 알루미늄 실리케이트(mica, 운모석), 수산화 알루미늄(Al(OH)₃), 수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 규회석(CaSiO3, Wollastonite), 칼슘카보네이트(CaCo₃), 바륨설파이드, 산화마그네슘(MgO), 활석(Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂, Talc) 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Such a metal material 100 may be selected with different metal materials and particle sizes depending on the field in which the composite material 1 is to be used. That is, the metallic material 100 is to provide thermal conductivity and durability in constituting the heat-dissipating composite material 1. The metal material 100 may be an aluminum or aluminum alloy alloy that is easily covalently bonded to the reactive polymer 200, (Al alloy having a weight ratio of aluminum of 70% or more and iron, silicon carbide, manganese, magnesium, etc.), copper or copper alloy, magnesium or magnesium alloy, iron or iron alloy (Al ₂ O ₃ ), iron oxide, or a mineral powder containing a metal component (Na, CaO, or the like) capable of interfacial bonding through covalent substitution bonds with the reactive polymer (200) Al, Si ₂ O ₆ ), aluminum silicate (mica), aluminum hydroxide (Al (OH) ₃ ), magnesium hydroxide (Mg (OH) ₂ ), wollastonite (CaSiO ₃ , Wollastonite), calcium carbonate , Bar Sulfide, magnesium oxide (MgO), talc _{_{_{(Mg 3 (Si 4 O 10}}} ) (OH) 2, Talc) can be selected individually or in combination of two or more of.

전술한 바와 같이 선택된 금속제(100)는 금속 전처리제에 의해 전처리 된 후, 후술하는 반응성 폴리머(200)와의 합성에 투입될 수 있다. The metal 100 selected as described above can be pretreated with a metal pretreatment agent and then introduced into a synthesis with a reactive polymer 200 described later.

금속 전처리제는 계면에서 형성되는 공유 분자구조가 안정적이지 못하거나 반응성이 낮아 몰당 결합율이 낮거나, 금속제(100)의 분자 및 반응성 폴리머(200)의 분자가 척력에 의해서 공극등이 형성되어 전체적으로 형성되는 매트릭스가 취약한 구조로 형성되는 것을 억제하거나 방지하기 위해 표면을 개질하기 위해 투입되는 것으로서, 금속제(100)에서는 결정의 확장을 유도하기 위해 투입될 수 있다. 즉, 금속 전처리제는 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)가 우선적으로 반응할 수 있는 방향성을 유도하기 위해 투입될 수 있다. 이때, 금속제(100)이 금속 전처리제에 의해 표면 개질 되지 않고 투입되어 반응성 폴리머(200)와의 반응성이 감소되면, 계면결합하지 못한 금속제(100)가 바스러지거나 단순히 반응성 폴리머(200) 내에 함침되어 믹싱된 상태가 됨으로써, 일반적인 열전달 플라스틱의 기능만 수행하게 되며, 본 발명의 금속제(100)와 반응성 폴리머(200) 간의 공유결합 계면을 갖는 기능을 실현하는 것이 용이하지 않다. 또한, 금속제(100)의 전처리 없이 반응성 폴리머(200)의 과 투입으로 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)를 혼합시키면, 반응성 폴리머(200) 중 금속제(100)와 반응하지 않고 남는 잔류 모노머(250)로 인해 매크로 형태의 불균일을 초래하거나, 매크로 주위로 첨가제가 쏠려 스트레스가 발생하여 매트릭스의 불균일을 초래하게 된다.The metal pretreatment agent has a low bonding rate per mole because the structure of the covalent molecular structure formed at the interface is not stable or low in reactivity, or the molecules of the metal 100 and the molecules of the reactive polymer 200 are formed by repulsive force, The metal 100 may be introduced to induce expansion of the crystal, which is introduced to modify the surface to inhibit or prevent the formed matrix from being formed into a fragile structure. That is, the metal pretreatment agent may be added to induce a directionality in which the metal 100 and the reactive polymer 200 can react preferentially. If the metal 100 is not surface-modified by the metal pretreatment agent and the reactivity with the reactive polymer 200 is reduced, the metal 100 that is not interfaced with the metal 100 may be crushed or simply impregnated into the reactive polymer 200, It is not easy to realize the function of the covalent bond interface between the metal 100 and the reactive polymer 200 of the present invention. If the metal 100 and the reactive polymer 200 are mixed with the reactive polymer 200 without pre-treatment of the metal 100, the residual monomer remaining in the reactive polymer 200 without reacting with the metal 100 250), it causes non-uniformity of macroscopic shape, or the additive is concentrated around macroscopically, and stress is generated, resulting in unevenness of the matrix.

이와 같은 금속 전처리제는 금속제(100)의 계면과 같은 재료의 성분을 함유하고 있거나 산염기 치환 반응에 보조될 수 있는 금속염 계열의 라디칼기 또는 산화기를 보유한 금속염계열이 사용될 수 있으며, 금속 전처리제는 고체로 금속제(100)와 혼합되어 금속제(100)를 표면 개질 시키거나, 용액상태로 금속제(100)와 섞여 금속제(100)의 표면을 개질시킬 수 있다.
Such a metal pretreatment agent may be a metal salt series containing a component of the same material as the interface of the metal 100 or having a radical group or an oxidizing group of a metal salt series that can be assisted in the acid base substitution reaction, The surface of the metal 100 may be modified by surface modification of the metal 100 by mixing with the metal 100 in a solid state or by mixing with the metal 100 in a solution state.

반응성 폴리머(200)는 화학적인 반응 에너지를 도입하여 금속제(100)들의 반응에너지(반응 엔탈피)를 낮추어 그레인 형태의 결정 확장 계면에서의 반응을 유도하는 것으로서, 탄소사슬을 주사슬 구조로 하며, 주사슬 또는 측쇄사슬에 극성기가 도입 가능한 기재 폴리머(200a)와, 기재 폴리머(200a)와 혼합되며 치환기를 갖는 개질 폴리머(200b)가 그라프트 공중합되고, 금속제(100)와의 계면결합이 촉진되도록 폴리머 전처리제에 의해 표면 개질될 수 있다. 반응성 폴리머(200)는 복합소재(1)의 전체 중량을 기준으로 3 내지 30 wt% 투입될 수 있는데, 반응성 폴리머(200)가 3 wt% 미만으로 투입될 경우 복합 소재의 제조 과정에서 몰당 결합 반응 비율이 존재하지 않게 되므로 실질적인 비결합 계면이 다수 분포하게 되며, 30 wt% 를 초과하여 투입되는 경우 강도, 경제성 및 열전도가 감소되는 구비와 혼합 구성비를 나타냄으로써 복합소재(1)의 전체적인 열전도도 및 금속제(100)와의 결합력이 감소되는 문제가 발생할 수 있어 반응성 폴리머(200)는 상기 범위로 투입될 수 있다. 즉, 반응성 폴리머(200)가 몰당 반응 비율 이상으로 투입되었을 경우, 계면결합 반응 후 남은 잔류 폴리머가 발생한다. 이때, 잔류 폴리머는 매트릭스 내에서 매트릭스를 구성하는 분자상호간 인력 등의 비균일 스트레스, 응력 등으로 작용하여, 강도 및 결합력 등에 국부적으로 취약하여 내부 균열을 발생하여 복합소재(1)로 제작된 방열체의 내구성을 감소시키는 요인으로 작용할 수 있다. 더욱이 폴리머 자체의 공극으로 인해 잔류 폴리머가 증가할 수록 복합소재(1)의 열전달 전도성 등에 공극의 구조적 저항성을 나타내는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 복합소재(1)는 상기 범위 내로 투입되어 잔류폴리머의 발생량을 감소시켜 공극을 감소시키는 것이 좋다. The reactive polymer 200 introduces chemical reaction energy to lower the reaction energy (reaction enthalpy) of the metal powders 100 to induce a reaction at the crystal expansion interface in the form of grains. The reactive polymer 200 has a carbon chain as a main chain structure, A base polymer 200a capable of introducing a polar group into a chain or a side chain and a modified polymer 200b mixed with the base polymer 200a and having a substituent are graft copolymerized and a polymer preprocessing The surface modification can be performed by the agent. The reactive polymer 200 may be added in an amount of 3 to 30 wt% based on the total weight of the composite material 1. When the reactive polymer 200 is added in an amount of less than 3 wt% The ratio of the composite non-bonding interface to the total non-bonding interface of the composite material (1) can be increased by increasing the strength, The bonding force between the reactive polymer 200 and the metal 100 may be reduced, and the reactive polymer 200 may be injected into the above range. That is, when the reactive polymer (200) is added at a rate higher than the reaction ratio, residual polymer remaining after the interfacial bonding reaction is generated. At this time, the residual polymer acts as a non-uniform stress such as an attractive force between the molecules constituting the matrix in the matrix, stress and the like, and is locally weak because of strength and bonding force, It is possible to reduce the durability of the battery. Furthermore, as the residual polymer increases due to the pores of the polymer itself, there may arise a problem of structural resistance of the pores due to heat conduction and the like of the composite material (1). Therefore, it is preferable that the composite material (1) is poured into the above range to reduce the amount of generated residual polymer to reduce voids.

기재 폴리머(200a)는 탄소사슬(carbon chain, =C=, -CH2-) 등을 주축으로하는 유기 고분자 사슬을 주 사슬구조로 사용하는 폴리머 중에서 폴리머의 주사슬 혹은 측쇄사슬에 극성기가 도입될 수 있는 HDPE(high density polyethylene), LDPE(low density polyethylene), LLDPE(liner-), EVA(ethylene vinylacetate 계열) 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용될 수 있다. The base polymer 200a may be a polymer in which a polar group is introduced into the main chain or side chain of the polymer in an organic polymer chain having a carbon chain (= C =, -CH2-) One or more of HDPE (high density polyethylene), LDPE (low density polyethylene), LLDPE (liner-) and EVA (ethylene vinylacetate series) may be selected and used.

개질 폴리머(200b)는 치환기를 갖는 Propylene grycol, Propylene grycol methyl ether, Peroxide, Carboxil acid, Acetic anhydride, Acetic acid, Nitric acid, Ammonium nitrate, Maleic acid, Maleic anhydeide, sulfuric acid, sulfur trioxide, phosphoric acid, Hydrochloric acid 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 폴리머와 믹싱하여 압출하여 개질한다. 반응성 폴리머(200)를 제조하기 위한 기재 폴리머(200a)와 개질 폴리머(200b)의 혼합비율은 선택된 기재 폴리머(200a)의 주사슬과 측쇄사슬의 몰당 반응 비율에 따라 변경될 수 있으나, 기재 폴리머(200a)의 총 투입량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%의 개질 폴리머(200b)가 혼합되어 제조될 수 있다. 이때, 개질 폴리머(200b)와 기재 폴리머(200a)의 혼합 비율에 따라서 치환 반응 비율이 증가하나, 개질 폴리머(200b)의 투입량이 20 wt%을 초과하는 경우 기재 폴리머(200a)가 열화되거나 분해되는 문제가 발생하기 때문에 개질 폴리머(200b)는 상기 범위 내로 혼합될 수 있다. The modified polymer 200b may be selected from the group consisting of propylene glycol, propylene glycol methyl ether, peroxide, carboxy acid, acetic anhydride, nitric acid, ammonium nitrate, maleic acid, maleic anhydride, sulfuric acid, sulfur trioxide, acid is mixed with the polymer and extruded to modify it. The mixing ratio of the base polymer 200a and the reforming polymer 200b for preparing the reactive polymer 200 may vary depending on the reaction ratio of the main chain and side chain of the selected base polymer 200a to the base polymer, The modified polymer 200b may be mixed with 0.1 to 20% by weight based on the total amount of the modified polymer 200a. At this time, the substitution reaction rate is increased according to the mixing ratio of the modified polymer 200b and the base polymer 200a, but when the amount of the modified polymer 200b is more than 20 wt%, the base polymer 200a is deteriorated or decomposed The problem arises that the modified polymer 200b can be mixed within the above range.

여기서, 기재 폴리머(200a)와 개질 폴리머(200b)의 혼합에 의해 생성된 극성기와 치환기를 포함하는 반응성 폴리머(200)를 금속제(100)의 주재료가 선택되었을 때의 상용성을 고려하여 ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer), HIPS (High impact polystyrene), GPPS (General polystylene), PMMA(Polymethylmetha acrylic), SBS (Stylene butadiene stylene copolymer), BR (Butadiene rubber), MBR(Modified-), SBR (Stylene butadiene rubber), EMPP (Modified polypropylene rubber), EPDM (Ethylene propylene rubber), SEBS(Stylene ethylene butadiene stylene), Polyamide, Polyimide, PTFE (Polytetrafluoroethylene), PPE (Polyphenylene ether), mPPO (Polyphenylene oxide), INGAGE, EEA (Ethylene ethyl acrylate), TPU, Alpha-olefine copolymer 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 2차로 저온 그라프팅중합을 한다. 이처럼 두번의 압출 컴파운딩 공정을 수행함으로써 한번에 컴파운딩할 경우 겔(gel)이 발생하고 고분자 열화 현상에 의해 실질적인 반응 활성화기의 효율이 감소하는 문제를 해결할 수 있다. 이때, 반응성 폴리머(200)의 개질 시에는 1차 산화 방지제로 1010, stearate 계분산제, Ca/Zn 등을 0.005 ~ 0.15 PHRS (PHARS : 100에 대한 투입량) 투입하며, 2차 산화방지제로 MgO 등의 금속 산화염 계열이 투입될 수 있다. Considering the compatibility when the main material of the metal 100 is selected, the reactive polymer 200 containing a polar group and a substituent group generated by mixing the base polymer 200a and the modified polymer 200b is mixed with an acrylonitrile (butadiene styrene copolymer), HIPS (high impact polystyrene), GPPS (general polystyrene), PMMA (polymethylmetha acrylic), styrene butadiene styrene copolymer (SBS), butadiene rubber (BR), modified (MBR) , EMPP (Modified polypropylene rubber), EPDM (Ethylene propylene rubber), SEBS (Styrene ethylene butadiene styrene), Polyamide, Polyimide, PTFE, PPE, mPPO, INGAGE, EEA acrylate), TPU, and Alpha-olefin copolymers are selected and subjected to a second low-temperature graft polymerization. By performing the extrusion compounding process twice, compounding at one time can solve the problem that the gel is generated and the efficiency of the reaction activator is substantially reduced due to the degradation of the polymer. During the modification of the reactive polymer 200, 1010, a stearate-based dispersant, Ca / Zn, and the like were charged in an amount of 0.005 to 0.15 PHRS (PHARS: 100) as a primary antioxidant. A metal oxide series may be added.

한편, 2차 압출 공정까지 거친 반응성 폴리머(200)는 입자 계면의 활성을 증가시키기 위해 분말화 되어 구비될 수 있다. 이때, 반응성 폴리머(200)를 분말화 하기 위한 방법은 화학적 방법 및 기계적 방법으로 구분될 수 있으며, 화학적 분말화 공정에 있어서의 화학적 반응 특성에 영향을 받는 것을 방지하기 위해 저온 질소 냉각 방법을 사용한 기계적(물리적) 분쇄 방법을 사용하여 분말화 될 수 있다. 이와 같은 분말화 공정을 통해 반응성 폴리머(200)의 평균직경은 50 내지 100㎛일 수 있다. Meanwhile, the coarse reactive polymer (200) may be powdered to increase the activity of the particle interface until the secondary extrusion process. At this time, the method for pulverizing the reactive polymer 200 may be classified into a chemical method and a mechanical method. In order to prevent the reactive polymer 200 from being affected by the chemical reaction characteristics in the chemical pulverization process, (Physical) milling method. Through such a pulverization process, the average diameter of the reactive polymer 200 may be 50 to 100 占 퐉.

이와 같은 반응성 폴리머(200)는 두 단계로 분류되어 제조되는 공정이 수행된다. 이는 위에서 언급된 폴리머 중 일부는 쉽게 열화되는 특성을 가짐으로써 한꺼번에 투입할 경우 발생할 수 있는 폭발, 화재 등의 공정사고를 억제하거나 방지하기 위함이다. The reactive polymer 200 is divided into two stages and is manufactured. This is because some of the polymers mentioned above have a characteristic of being easily deteriorated to suppress or prevent a process accident such as an explosion or a fire which may occur when the polymer is put in at a time.

한편, 상기 금속제(100)와 마찬가지로 반응성 폴리머(200)는 금속제(100)와의 혼합 이전에 금속제(100)와의 결합을 용이하게 하기 위한 폴리머 전처리제로 표면개질될 수 있으며, 폴리머 전처리제는 전술한 금속 전처리제와 동일하거나 유사한 재료(예컨대, 알루미늄, 지르코늄, 철 등이 결합 함유된 카르복실기, 알킬기, 아민기 등이 조합된 금속염계열)이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리머 전처리제는 반응성 폴리머(200)의 기재 폴리머에 속한 라디칼기를 공유한 금속염 계열이 사용될 수 있으며, 고상의 폴리머 전처리제가 사용될 경우, 용융점이 반응성 폴리머(200)의 용융점보다 낮은 것을 선택하여 사용할 수 있다.
The reactive polymer 200 may be surface-modified with a polymer pretreatment agent to facilitate bonding with the metal 100 prior to mixing with the metal 100, as in the case of the metal 100, (For example, a metal salt series in which a combination of a carboxyl group, an alkyl group, an amine group and the like containing an aluminum, zirconium, iron or the like is combined) may be used as the pretreatment agent. More specifically, the polymer pretreatment agent may be a metal salt series in which a radical group belonging to the base polymer of the reactive polymer 200 is shared. When a solid polymer preprocessing agent is used, it is selected that the melting point is lower than the melting point of the reactive polymer 200 Can be used.

도 2를 참조하면, 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 공유결합을 이룬 계면은 금속제(100)의 결정성이 확장된 반응성 계면으로 라디칼 치환이 이루어지는 계면이다. 즉, 결합계면(S)은 혼합상태에서의 라디칼이 활성화되어 있는 상태로 전자 에너지의 관점에서의 여기 상태이며, 이는 복합소재(1)를 이용한 냉각시에 결정화 과정을 거치면서 매트릭스를 구성한다. 여기서, 표면 개질된 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 계면에서의 반응성을 증가시키고 금속제(100) 및 반응성 폴리머(200)의 상 분리를 방지하여 균일 혼합을 유도하기 위한 혼합 전처리제를 투입할 수 있다. 이때, 혼합 전처리제는 액상 금속염 계열이 사용될 수 있으며, 액상 금속염은 금속제(100) 및 반응성 폴리머(200)의 산·염기 치환 반응에 보조될 수 있는 금속염 계열의 라디칼기 또는 산화기를 갖는 금속염을 사용할 수 있다. Referring to FIG. 2, the interface between the metal 100 and the reactive polymer 200 at which the covalent bond is formed is an interface at which the metal 100 is radical-displaced to the extended reactive interface. That is, the bonding interface S is an excited state from the viewpoint of electron energy in a state in which radicals in the mixed state are activated, and forms a matrix while undergoing a crystallization process during cooling using the composite material (1). Here, a mixing pretreatment agent for increasing the reactivity at the interface between the surface-modified metal (100) and the reactive polymer (200) and preventing phase separation of the metal (100) and the reactive polymer (200) can do. At this time, the liquid pretreatment agent may be a liquid metal salt series, and the liquid metal salt may be a metal salt having a radical group or an oxide group, which can be assisted in the acid-base substitution reaction of the metal 100 and the reactive polymer 200 .

금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 혼합시에 사용되는 전처리제에 의한 메커니즘의 일례를 설명하면, 금속제(100)로 알루미늄 계열이 사용되고, 반응성 폴리머(200)가 올레핀 계열이거나, CH3와 같은 라디칼 기를 함유한 경우, 혼합 전처리제는 Al-O-CH₃ 또는 Zr-O-CH₃를 사용할 수 있다. 여기서, 공유결합은 반응성 폴리머(200)의 산·염기 치환 반응의 가공온도에 도달하게 될 때 공유치환 결합이 일어난다. 따라서, 전처리제는 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)가 혼합 설비 내에서 일정 온도에 도달하여 혼련되기 시작하면 균일한 방향성을 가지고 모폴로지를 형성할 수 있도록 정전기적 유도를 하여 이종 분자간의 반발력을 감소시켜, 치환반응이 순조롭게 이루어지도록 할 수 있다.
An example of the mechanism by the pretreatment agent used when mixing the metal 100 and the reactive polymer 200 is as follows. When the aluminum 100 is used as the metal 100 and the reactive polymer 200 is olefin-based, When a radical group is contained, Al-O-CH ₃ or Zr-O-CH ₃ can be used as the pre-mixture preparation agent. Here, a covalent bond occurs when the covalent bond reaches the processing temperature of the acid-base substitution reaction of the reactive polymer (200). Therefore, when the metal (100) and the reactive polymer (200) start to be kneaded by reaching a certain temperature in the mixing plant, the pretreatment agent is electrostatically induced so as to form a morphology with a uniform orientation, , So that the substitution reaction can be smoothly performed.

한편, 복합소재(1)를 구성하는 금속제(100) 및 반응성 폴리머(200)에 의해 형성되는 공극에 투입되어 복합소재(1)의 열전도도를 증가시키기 위한 열전도성 첨가제(500)가 추가로 투입될 수 있다. On the other hand, a thermally conductive additive (500) for injecting into the void formed by the metal (100) and the reactive polymer (200) constituting the composite material (1) and increasing the thermal conductivity of the composite material .

열전도성 첨가제(500)는 복합소재(1)의 열전도를 보상하기 위해 투입되는 것으로서, 반응성 폴리머(200)의 제조시에 투입되는 폴리머용 열전도성 첨가제(500a)와 금속제(100) 및 반응성 폴리머(200)의 혼입시에 투입되는 혼합용 열전도성 첨가제(500b)를 포함할 수 있다. 열전도성 첨가제(500)는 화학적 반응을 통해 금속제(100)와의 계면 치환 결합(자유전자의 공유)를 일으키는 반응성 폴리머(200)의 모폴로지가 형성된 부분의 열전도를 보상하기 위해 투입되는 것으로서, 반응성 폴리머(200)의 중량비가 소량일지라도 모폴로지의 열전도가 0.2 내지 0.5㎉/m·h·℃을 나타내기 때문에 공극에 메워진 반응성 폴리머(200)의 열전도도를 증가시키기 위해 투입된다. The thermally conductive additive 500 is added to compensate the thermal conductivity of the composite material 1 and includes a thermally conductive additive 500a for the polymer and a metal 100 and a reactive polymer 200) may be included in the mixed thermal conductive additive (500b). The thermally conductive additive 500 is added to compensate for the thermal conductivity of the portion of the reactive polymer 200 that generates the interfacial substitution bond (free electron sharing) with the metal 100 through the chemical reaction, in which the morphology is formed. 200) is small, the thermal conductivity of the morphology is in the range of 0.2 to 0.5 kPa / m · h · ° C. Therefore, it is added to increase the thermal conductivity of the reactive polymer (200) filled in the void.

폴리머용 열전도성 첨가제(500a)는 반응성 폴리머(200) 자체가 갖는 공극과 금속제(100) 간의 반응 중에 자리를 잡고 결합한 후 남는 공극 및 반응성 폴리머(200) 중 반응 후 잔류하는 잔류 모노머와 분해 가스에 인해 반응이 종료될 때쯤 발생하는‘2차 폴리머성탄화’로 인한 공극을 메우기 위해서 열전도성 첨가제(500)를 투입할 수 있다. 여기서, 일반적인 폴리머 공정에서는 2차 폴리머성 탄화는 산화방지제, 내외부 활성제 등을 처방하나, 본원의 반응성 폴리머(200)는 결합을 방해할 수 있어 투입하지 않는 것이 좋다. 상기에서 제시된 공극을 메우기 위해서, 반응성 폴리머(200)를 제조할 때 첨가하여, 반응성 폴리머(200) 자체의 공극안에 열전도성 첨가제(500a)가 심어지도록 할 수 있다. The thermally conductive additive 500a for a polymer is prepared by adding the remaining monomer remaining after the reaction among the voids remaining after bonding and bonding the polymer 100 to the gap between the voids of the reactive polymer 200 itself and the metal 100, The thermoconductive additive 500 may be added to fill the pores due to the 'secondary polymer firing' occurring at the end of the reaction. Here, in the general polymer process, the secondary polymeric carbonation prescribes an antioxidant, an internal / external activator, etc. However, it is preferable that the reactive polymer 200 of the present invention does not allow the reactive polymer 200 to interfere with the bonding. In order to fill the voids presented above, the reactive polymer 200 may be added at the time of its manufacture to allow the thermally conductive additive 500a to be planted in the pores of the reactive polymer 200 itself.

혼합용 열전도성 첨가제(500b)는 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 혼합시에, 각 구성들과 공극 사이의 계면 및 공극에 메워지는 반응성 폴리머(200)의 열전도를 증가시키기 위해 투입될 수 있으며, 이는 결과적으로 금속제(100)들이 형성하는 공극 사이에 투입되어, 복합소재(1)가 구성하는 매트릭스의 전반적인 영역의 열전도도를 증가시킬 수 있다. The thermally conductive additive 500b for mixing is added to increase the thermal conductivity of the reactive polymer 200 that is filled in the interface between the respective structures and the pores and in the pores when the metal 100 and the reactive polymer 200 are mixed Which can be inserted between the voids formed by the metal members 100, thereby increasing the thermal conductivity of the overall area of the matrix constituting the composite material 1. [

이와 같은 열전도성 첨가제(500)의 재료는 반응성 폴리머(200)보다 높은 전도도를 갖는 재료가 선택될 수 있다. 또한, 반응성 폴리머(200)와 반응하여 분해되지 않은 재료가 선택될 수 있다. 그리고, 열전도성 첨가제(500)의 입자 크기는 폴리머 모폴로지의 공극 사이에 채워질 수 있는 크기를 갖고 구형의 형상을 가지는 재료가 선택될 수 있다. 이는, 구형을 갖는 재료가 선택되는 경우, 복합소재(1) 매트릭스의 분자 상호간 응력(stress)가 균일하거나 동등해질 수 있기 때문이다. 그리고 열전도성 첨가제(500)의 투입량은 투입되어지는 전체 반응성 폴리머(200) 대비 중량비 55wt% 까지 투입될 수 있다. 보다 바람직하게는 제2 금속제(130)가 최종 주재료이고, 반응성 폴리머(200)의 투입량이 7%일 경우, 열전도성 첨가제(500)는 30%까지 기계적 결합강도를 방해하지 않는 한도 내에서 투입될 수 있다. As the material of the thermally conductive additive 500, a material having a higher conductivity than the reactive polymer 200 may be selected. Further, a material which has not reacted with the reactive polymer 200 and has not been decomposed can be selected. The particle size of the thermally conductive additive 500 may be selected to have a spherical shape having a size that can be filled between the pores of the polymer morphology. This is because, when a material having a spherical shape is selected, the intermolecular stresses of the matrix of the composite material (1) can be uniform or equivalent. The amount of the thermally conductive additive 500 to be added may be up to 55 wt% with respect to the total amount of the reactive polymer 200 to be added. More preferably, when the second metallic material 130 is the final main material and the amount of the reactive polymer 200 is 7%, the thermally conductive additive 500 is added to the extent that the mechanical bonding strength is not hindered up to 30% .

열전도성 첨가제(500)의 재료로는 금, 은, 동 및 동의 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금 계열, 마그네슘 및 마그네슘 합금, 철과 철 산화물 또는 철을 주재로 한 합금, 금속성분을 포함한 수산화 마그네슘 혹은 수산화 알루미늄, 알루미나(Al₂O₃), 베릴리아(BeO₂), 질화붕소(Boron nitride), 마그네슘 휘스커, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, MgO 등과 같은 금속염 계열, 그래핀, 그래파이트(graphite), 탄소미세분말(High carbon black) 또는 CNT계열, Talc, CaCO₃, SiO₂ 또는 금속성분을 포함한 광물질 분말 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용될 수 있다. 이때, 복합소재(1)를 사용한 생산공정의 종류, 즉, 압출, 사출, 프레스, 다이캐스팅 등의 공정에 따라서, 석유계 솔벤트(Benzene naphtha solvent), 지방산 오일(올리브 오일 또는 팜 오일), 화이트 오일, 미네랄 오일, 실리콘 오일, 페록시드 오일, 올레핀 계열 왁스, DTBT(Di-tetra butyl-peroxide), 알루미네이트 커플링제(Zirco-aluminate coupling agent), 글리콜계(Ethylene Glycol, Propylene Glycol, Dipropylene Glycol, Diethylene Glycol) 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 고속 믹싱기 또는 분말 혼합기를 이용하여 표면을 코팅 도포한 후에 투입한다.
Materials for the thermally conductive additive (500) include gold, silver, copper and copper alloys, aluminum and aluminum alloys, magnesium and magnesium alloys, alloys based on iron and iron oxides or iron, magnesium hydroxide Metal salts such as aluminum, alumina (Al ₂ O ₃ ), beryllia (BeO ₂ ), boron nitride, magnesium whisker, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride and MgO, graphene, graphite, carbon A high carbon black or a CNT series, Talc, CaCO ₃ , SiO ₂ or a mineral powder containing a metal component may be selected and used. At this time, depending on the kind of the production process using the composite material 1, that is, the process such as extrusion, injection, press, die casting, etc., a petroleum solvent (benzene naphtha solvent), fatty acid oil (olive oil or palm oil) , Mineral oil, silicone oil, peroxydic oil, olefin wax, Di-tetra butyl-peroxide, Zirco-aluminate coupling agent, ethylene glycol, Glycol) is selected and applied onto the surface by using a high-speed mixer or a powder mixer.

전술한 바와 같이 구성되는 복합소재(1)는 금속제(100)와 반응성 폴리머(200) 사이의 계면결합으로 구성됨으로써, 금속제(100)와 반응성 폴리머(200) 사이의 강한 결합으로 인해 새로운 분자구조를 가짐으로써, 종래의 금속제(100) 및 폴리머의 결합소재보다 증가된 강도 및 결합력에 의해 다양한 크기로 제작되어도 부서지거나 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 금속으로만 구성되는 방열체에 비해 복합소재(1)로 제작되는 방열체의 무게가 감소될 수 있어 감소된 하중으로 제작되어 사용되어하는 분야에 적용되어 사용될 수 있다.
The composite material 1 constituted as described above is constituted by interfacial bonding between the metal 100 and the reactive polymer 200 so that a new molecular structure is obtained due to strong bonding between the metal 100 and the reactive polymer 200 It is possible to prevent breakage or trouble even if it is manufactured in various sizes due to the increased strength and bonding force of the metal material 100 and the bonding material of the polymer, The weight of the heat discharging body made of the heat sink 1 can be reduced, and can be applied to a field where a reduced load is used and used.

이하에서는 전술한 복합소재(1)를 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방열성 금속유기 복합소재의 제조 방법은 금속제(100)를 제조하는 단계와, 반응성 폴리머(200)를 제조하는 단계 및 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)를 혼입하여 계면에 공유결합 또는 이온결합을 발생시키는 금속제-반응성 폴리머 혼입 단계를 포함한다. Hereinafter, a method for manufacturing the above-described composite material 1 will be described. Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a heat dissipating metal organic composite material according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a metal material 100, preparing a reactive polymer material 200, 200) is incorporated to cause a covalent bond or an ionic bond at the interface.

먼저, 금속제(100)를 복합소재(1)가 원하는 방열성을 나타내고 원하는 기계적 특성을 구현할 수 있는 재료를 선택한다(S100). 이때, 금속제(100)는 제련 정련등을 통하여 금속 계열의 합금을 만들고자 할 때와 별다른 차이점은 없으나, 이후의 단계에서 발생할 화학적 산·염기 반응과 표면에 결합시킬 고분자와 공유할 활성화 라디칼을 결합시킬 표면의 금속염 개질, 결합할 금속계면의 처리 등이 고려되어 선택될 수 있다. 즉, 금속제(100)는 단일종의 금속 분말 혹은 2종 이상의 금속분말 중에 라디칼기와 반응성이 좋은 금속을 선택하여 복합소재(1)의 물리화학적 특성을 고려하여(예컨대, 만들고자 하는 방열체의 특성이 고강성, 고경도, 고강성/열전도성, 고경도/전기전도성 또는 고강성/고경도/열전도성/전기전도성 등) 이를 구현할 수 있도록 선택한다(S110). 이는 앞서 서술한 금속제(100) 중 단일 종의 금속 분말 혹은 2종 이상의 금속분말을 선택하며, 화학적 반응(산염기 반응, 가수분해 반응)에 대해서 선택된 금속제(100)의 반응 성격이 유사하거나 화학 반응 시에 활성화된 라디칼에 공격 받을 시에 쉽게 전자를 내주는 금속이 선택될 수 있다. 이렇게 선택되는 금속제(100)는 모폴로지를 가진 매트릭스를 구성하는 중요한 변수 중 하나이다. First, the metal 100 is selected as a material that exhibits desired heat dissipation characteristics of the composite material 1 and can achieve desired mechanical properties (S100). In this case, the metal (100) is not different from a metal-based alloy through smelting refining or the like, but it can be combined with a chemical acid-base reaction to occur at a later stage and an activating radical to be shared with a polymer Metal surface modification of the surface, treatment of the metal interface to be bonded, and the like can be selected. That is, the metal 100 may be selected from a single kind of metal powder or a metal having a good reactivity with a radical group among two or more kinds of metal powders, considering the physicochemical properties of the composite material 1 (for example, Hardness, high hardness, high stiffness / thermal conductivity, high hardness / electric conductivity or high stiffness / high hardness / thermal conductivity / electric conductivity) (S110). This is because a single metal powder or two or more kinds of metal powders are selected from among the metal powders 100 described above and the metal powders 100 selected for the chemical reaction (acid base reaction, hydrolysis reaction) A metal can be chosen that easily releases electrons when attacked by activated radicals. The metal 100 thus selected is one of the important parameters constituting the matrix having the morphology.

또한, 금속제(100)의 입자의 크기와 형태를 조절하는 과정을 수행한다(S120). 즉, 원자 또는 분자간의 계면에서의 결합의 균질성으로 인한 척력(Fr)을 감소시키고, 결정화 원자 또는 분자간 인력(Fc)을 증가시키며 매트릭스를 구성하기 위해서다. 여기서, 제1 금속제(110)와 제2 금속제(130)의 입자 크기를 결정하기 위해서는 금속 결정간의 공극을 적용하여 제1 금속제(110)와 제2 금속제(130) 간의 공극률이 감소될 수 있는 재료 및 입자크기를 결정할 수 있다. In addition, the size and shape of the particles of the metal 100 are controlled (S120). That is, to reduce the repulsive force Fr due to the homogeneity of the bond at the interface between atoms or molecules, to increase the crystallization atom or intermolecular attraction force Fc, and to construct the matrix. In order to determine the particle size of the first metal material 110 and the second metal material 130, a gap between the first metal material 110 and the second metal material 130 may be reduced by applying a gap between the metal materials, And particle size can be determined.

금속제(100)의 종류, 입자 크기 및 형태가 선택된 후에는 반응성 폴리머(200)와의 합성에 바로 투입하기 전에 미립화 하는 과정과 금속제(100) 들의 금속원자들의 에너지 준위가 감소되도록 표면을 개질하는 표면 개질 과정(전처리 과정)을 수행한다(S130). 즉, 금속제(100) 계면에서 형성되는 공유분자구조가 안정적이지 못하거나 반응성이 낮아 몰당 결합율이 낮거나, 쌍방 분자가 척력에 의해서 공극이 형성되어 전체 매트릭스가 취약한 구조로 형성될 수 있기 때문에 표면적을 증가시켜 반응성을 높이고 결합력이 증가된 공유결합을 유지하기 위해, 금속제(100)의 표면을 개질하기 위한 전처리 과정을 수행할 수 있다. 도 5를 참조하면, 전처리 과정을 통해 금속제(100)의 결합력을 증가시키기 위하여 사전에 활성화 반응기가 용이하게 작용할 수 있도록 하는 측면으로 라디칼기의 반발력, 척력 등이 일어나지 않고, 도 5의 (b)와 같이 계면(SA, SB)에서 결합하고자 하는 반응성 폴리머(200)의 측쇄사슬의 라디칼기와 안정적인 그라프팅 결합을 하여 안정적인 전이층을 형성할 수 있도록 한다. 이에, 전처리제에 사용되어지는 금속염 계열의 용제 혹은 분말형의 전처리제는 금속제(100)와 반응성 폴리머(200) 간의 상용력을 고려하여 예컨대, 알루미늄, 지르코늄, 철 등이 결합 함유된 카르복실기, 알킬기, 아민기 등이 조합되어 사용될 수 있다. After the type, particle size, and shape of the metal (100) are selected, the surface of the metal (100) is modified so that the energy level of the metal atoms of the metal (100) (Preprocessing process) is performed (S130). That is, since the covalent molecular structure formed at the metal (100) interface is not stable or the reactivity is low, the bonding ratio per mole is low, or both molecules are formed by the repulsive force to form pores, A pretreatment process for modifying the surface of the metal 100 may be performed in order to increase the reactivity and maintain the covalent bond with increased bonding force. Referring to FIG. 5, in order to increase the binding force of the metal 100 through the pretreatment process, the reaction force of the radical group, the repulsive force, A stable transition layer can be formed by stably grafting with the radical groups of the side chain of the reactive polymer 200 to be bonded at the interfaces SA and SB as shown in FIG. Thus, the metal salt-based solvent or powder type pretreatment agent used in the pretreatment agent may be selected from the group consisting of a carboxyl group to which aluminum, zirconium, iron, or the like is bound, an alkyl group , An amine group and the like can be used in combination.

이후, 금속제(100)와 계면결합을 위한 화학반응을 유도하는 반응성 폴리머(200)를 제조한다(S200). 즉, 앞서 서술한 바와 같이 탄소 사슬을 주 사슬 구조로 하는 기재 폴리머와, 치환기를 갖는 개질 폴리머(200b)를 그라프팅 공중합 시키고(S210) 이를 미세 분말화하여 미립화 하는 과정을 수행한다(S220). 그리고 금속제(100)의 전처리 과정과 마찬가지로 금속재(100)와의 계면 결합을 촉진하기 위해 반응성 폴리머(200)의 표면을 개질하기 위한 전처리 과정을 수행한다(S230). 반응성 폴리머(200)의 전처리 과정은 선택된 금속제(100)의 계면을 화학적 반응을 통하여 활성화된 금속기를 RO, ROO, ROOH 등으로 라디칼을 포착하는 과정이 수행된다. 반응성 폴리머(200)의 전처리 과정은 기재 폴리머(200a)를 말단 극성기를 보유한 개질 폴리머(200b)로 개질할 때, 금속염/반응성이 높은 금속분말을 첨가한 후 분말화 공정을 거치거나, 또는 반응성 폴리머(200)로 제조된 뒤 분말화되어 금속제(100)와 합성 직전에 표면에 전처리하는 방법이 있다. 전자는 폴리머 개질 시에 복잡한 처방과 이중의 그라프팅의 공정을 거쳐야 하는 비용 상승 측면이 있으나, 후자는 간단하나 전처리 후의 BLEED OUT 현상으로 오래 보관하기 힘들며, 액상의 뭉침현상으로 반응공정 전에 장시간 혼합해야 하는 단점이 있다. Thereafter, a reactive polymer 200 for inducing a chemical reaction for interfacial bonding with the metal 100 is prepared (S200). That is, as described above, a base polymer having a main chain structure of a carbon chain and a modified polymer (200b) having a substituent group are graft-copolymerized (S210), and then finely pulverized and atomized (S220). As in the pretreatment process of the metal 100, a pretreatment process is performed to modify the surface of the reactive polymer 200 to facilitate interfacial bonding with the metal 100 (S230). In the pretreatment process of the reactive polymer 200, a process of capturing radicals by activating a metal group through RO, ROO, ROOH, etc. through a chemical reaction at the interface of the selected metal 100 is performed. In the pretreatment of the reactive polymer 200, when the base polymer 200a is modified with the modified polymer 200b having a terminal polar group, a metal salt / metal powder having high reactivity is added, (200), powdered and then pretreated on the surface immediately before the synthesis with the metal (100). The former has a cost increase aspect that requires a complicated prescription and double grafting process in polymer modification, but the latter is simple, but it is difficult to store for a long time due to bleeding out phenomenon after pretreatment. .

한편, 반응성 폴리머(200) 제조하는 단계는 폴리머용 열전도성 첨가제(500a)를 혼입하는 과정이 추가로 수행된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 반응성 폴리머(200) 자체가 형성하는 공극을 채우기 위해 반응성 폴리머(200)를 제조할 때 폴리머용 열전도성 첨가제(500a)를 투입하여 반응성 폴리머(200)의 공극을 메우며 열전도성을 증가시킬 수 있다. Meanwhile, in the step of preparing the reactive polymer 200, a process of incorporating the thermally conductive additive 500a for the polymer is further performed. That is, as described above, when the reactive polymer 200 is prepared to fill the voids formed by the reactive polymer 200 itself, the thermally conductive additive 500a for the polymer is added to fill the voids of the reactive polymer 200, It is possible to increase the conductivity.

금속제(100)와 반응성 폴리머(200)를 제조하여 마련한 뒤, 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)를 혼합(S300)하여 그라프팅 중합을 실시하여(S400) 복합소재(1)의 제조를 완료한다(S500). 이때, 앞서 서술한 바와 같이 복합소재(1)의 열전도성을 증가시키기 위해 추가로 혼합물에 혼합용 열전도성 첨가제가 투입될 수 있다. 도 6을 참조하면 반응성 폴리머(200)와 금속제(100) 계면의 공유치환 결합을 설명하기 위한 도면이 제시되어 있다. 이처럼, 전처리된 반응성 폴리머(200)는 금속제(100)의 화학적 공유결합 반응시에 몰당 반응 비율을 높이기 위한, 즉, 반응성을 증가시키기 위한 보조 수단으로 사용되게 된다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 전처리제에 의한 표면개질과, 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 혼합시의 전처리 과정에 의한 반응에 의해 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)가 용이하게 반응할 수 있도록 할 수 있다. After the metal 100 and the reactive polymer 200 are prepared and mixed, the metal 100 and the reactive polymer 200 are mixed (S300) and subjected to graft polymerization (S400) to complete the manufacture of the composite material 1 (S500). At this time, as described above, the thermally conductive additive for mixing may be further added to the mixture in order to increase the thermal conductivity of the composite material (1). Referring to FIG. 6, there is shown a diagram for explaining the covalent substitution bonding between the reactive polymer 200 and the metal (100) interface. As described above, the pretreated reactive polymer 200 is used as an auxiliary means for increasing the reaction ratio per mole during the chemical covalent bonding reaction of the metal 100, that is, increasing the reactivity. This is because the surface modification by the pretreatment agent of the metal 100 and the reactive polymer 200 and the reaction by the pretreatment at the time of mixing the metal 100 and the reactive polymer 200, So that the reactive polymer 200 can be easily reacted.

이처럼, 혼합 전처리제로 사용하는 액상 금속염을 금속제(100)에 투입한 뒤, 혼합한 뒤, 반응성 폴리머(200)를 분쇄한 분말을 넣고 혼합하여 고속회전시킴으로써 전처리 과정과 동시에 금속제(100)와 반응성 폴리머(200)의 혼합과정이 수행된다.
As described above, the liquid metal salt used as the mixing pretreatment agent is added to the metal 100 and then mixed. Then, the powder obtained by pulverizing the reactive polymer 200 is mixed, and the mixture is rotated at a high speed so that the metal 100 and the reactive polymer (200) is performed.

이하에서는 본 발명의 복합소재(1)를 적용하여 제작한 성형품의 열전도도 및 기타 기계적 물성 측정을 나타낸다. Hereinafter, thermal conductivity and other mechanical properties of a molded product manufactured by applying the composite material (1) of the present invention are shown.

복합소재(1)를 구성하는 금속제(100)의 제1 금속제(110)는 알루미늄 분말 20㎛을 선택하여 사용하고 제2 금속제(130)는 알루미늄 분말 5㎛를 선택하여 사용하였다. 반응성 폴리머(200)는 전술한 기재 폴리머(200a) 및 개질 폴리머(200b) 중 하나를 선택하여 반응성 폴리머(200)로 개질하였으며, 반응성 폴리머(200)의 2차 압출 공정 중에 열전도성 첨가제(500)를 혼합 투입하여 그라프팅 중합 개질하였다. 이후, 금속제와 반응성 폴리머(200)를 혼합하기 전에 믹서기에 액상 금속염으로 표면을 전처리하여 개질한 뒤, 금속제와 반응성 폴리머(200)를 100℃에서 1시간 건조 및 혼합 후 예열된 상태에서 10톤 유압프레스에서 두께 60mm로 압축 가열하였다. 이후, 250℃로 예열된 프레스 금형에서 5분 동안 가열하면서 300℃ 도달과 동시에 냉각하여 성형품을 완성하였다. 이때, 완성된 성형품의 비중은 2.05, 비열은 1.89㎈/g·℃ 로 낮아진 것을 확인할 수 있다. 한편, 사출로 성형할 경우에는 사출 다이의 온도가 300℃이며, 피딩 존은 180℃, 혼합영역은 250℃ 및 아웃밴트는 280℃에서 가공하였으며, 혼합비가 프레스 성형할 경우와 동일한 혼합물일 경우, 비중이 5% 정도 낮아짐을 확인할 수 있었다. The first metallic material 110 of the metal material 100 composing the composite material 1 was selected from aluminum powder 20 m and the second metallic material 130 was selected from aluminum powder 5 m. The reactive polymer 200 is selected from the above-described base polymer 200a and the modified polymer 200b to be modified with the reactive polymer 200 and the thermally conductive additive 500 is added during the second extrusion process of the reactive polymer 200. [ Were graft-polymerized and reformed. Thereafter, before mixing the metal and the reactive polymer (200), the surface of the metal and the reactive polymer (200) were preliminarily treated with a liquid metal salt by a mixer, and the metal and the reactive polymer (200) were dried and mixed at 100 ° C for 1 hour. And pressed and heated in a press to a thickness of 60 mm. Thereafter, the mold was preheated to 250 캜 and heated at the temperature of 300 캜 while being heated for 5 minutes to complete a molded product. At this time, it can be seen that the specific gravity of the finished molded article was 2.05, and the specific heat was reduced to 1.89 ㎈ / g 占 폚. On the other hand, when molding by injection molding, the temperature of the injection die was 300 ° C, the feeding zone was 180 ° C, the mixing region was 250 ° C and the outbot was 280 ° C. When the mixing ratio was the same as that in press molding, And the specific gravity was decreased by 5%.

<열전도성 비교 실험>&Lt; Heat conduction comparative experiment &

이하의 [표1]은 종래의 알루미늄 금속 방열판과 상기의 배합을 갖는 복합소재(1)로 제작된 방열판의 열전도성 비교 실험 결과를 나타낸다. 이때, 각각의 방열판은 40W의 LED에 적용된 실험 결과를 나타낸다. Table 1 below shows the results of a comparison of thermal conductivity between a conventional aluminum metal heat sink and a heat sink made of a composite material (1) having the above combination. At this time, each heat sink shows experimental results applied to 40W LED.

Time (min)Time (min) 종래Conventional 실시예Example onon 17.717.7 18.218.2 22 19.919.9 2121 44 2323 24.824.8 66 24.524.5 2929 88 26.826.8 3333 1010 27.827.8 1212 28.228.2 1414 29.129.1 1616 29.829.8 1818 3030 2020 30.330.3

상기 표1을 보면, 종래 및 실시예의 방열판은 30 내지 35℃의 온도에서 열원(40W LED)으로부터 공급되는 온도가 방열과 평형을 이룬다. 따라서, 30℃에 먼저 도달하는 시간에 따라 방열성능을 확인할 수 있다. 여기서, 실시예의 복합소재(1)로 제작된 방열판은 방열이 평형을 이루는 30℃에 8분만에 도달하는 반면, 종래의 방열판은 16분이 소요되는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본원의 복합소재(1)로 제작된 방열판은 종래의 방열판에 대해 폴리머가 포함되어 비중이 낮아지더라도 증가된 열전도성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는, 반응성 폴리머(200)가 금속제(100)의 반응 엔탈피를 낮춰 강한 계면결합을 유도함으로써 복합소재(1) 간의 강한 결합에 의해 열전달 특성이 증가됨으로써 실현된 것이다. Referring to Table 1, the heat sinks of the conventional and the embodiments are equilibrated with the heat radiation from the heat source (40W LED) at a temperature of 30 to 35 ° C. Therefore, it is possible to confirm the heat radiation performance according to the time to reach 30 ° C first. Here, it can be seen that the heat radiating plate made of the composite material (1) of the embodiment reaches 8 minutes at 30 占 폚 where the heat radiating equilibrium, while the conventional heat radiating plate takes 16 minutes. As a result, it can be confirmed that the heat sink made of the composite material (1) of the present invention exhibits increased thermal conductivity even when the specific gravity is reduced due to the polymer included in the conventional heat sink. This is realized by the fact that the reactive polymer 200 induces strong interfacial bonding by lowering the reaction enthalpy of the metal 100, thereby increasing the heat transfer characteristic by strong bonding between the composite materials 1.

<복합소재 열전도도 측정 실험><Measurement of composite material thermal conductivity>

이하에서는 복합소재(1)의 열전도성의 측정 및 이를 이용한 복합소재(1) 시료들의 열전도도 수치 결과에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, the measurement of the thermal conductivity of the composite material (1) and the numerical results of the thermal conductivity of the composite material (1) using the same will be described.

전술한 바와 같이 복합소재(1)는 금속제(100)의 크기에 따라서, 반응성 폴리머(200)의 중량비 투입량에 따라서, 반응성 폴리머(200)의 개질 여부에 따라서 열전도성이 변화될 수 있다. 이는 복합소재(1)를 구성하기 위한 메카니즘이 계면에서의 금속유기 치환에 의한 공유결합을 형성하여 열전달의 3가지 형태(대류, 복사, 자유전자의 이동) 중 하기의 [식 1]과 같이 자유전자에 의한 열전달에 의해 발생하기 때문이다. As described above, the thermal conductivity of the composite material 1 may be changed depending on the size of the metal 100, depending on whether the reactive polymer 200 is modified or not, depending on the weight ratio of the reactive polymer 200. [ This is because the mechanism for constituting the composite material 1 forms a covalent bond by the metal organic substitution at the interface, and the three types of heat transfer (convection, radiation, movement of free electrons) This is caused by heat transfer by electrons.

[식 1][Formula 1]

Fourier 식 (자유전자에 의한 열전달 구조 상관식)Fourier equation (heat transfer structure correlation by free electrons)

그러므로, 하기의 식과 같이 각 계면에서의 일반적인 열전달의 차이는 전기저항과 같이 전도에 저항하는 것으로 유추할 수 있다. Therefore, it can be deduced that the difference in heat transfer at each interface as shown in the following equation resists conduction like electric resistance.

또한, 전기이론으로부터 직렬로 연결된 전기회로에서 다음의 관계식을 얻을 수 있다. In addition, the following relation can be obtained in an electric circuit connected in series from the electric theory.

여기서, 열의 흐름과 전기흐름은 유사하며 서로 대응되는 양은 다음과 같다. Here, the heat flow and the electric flow are similar, and the corresponding amounts are as follows.

,

또는

,

or

따라서, 전도체에서의 열전달 저항은 이러한 수식의 형태가 되며, 열전도도 k는 하기와 같이 정리될 수 있다. 이때, 실험의 방법이 평판의 형태로 진행되므로 ki는 하기의 [식 2]와 같다. 이때, 각각의 변수는 수평 열전도율 측정기를 통해 측정할 수 있다. Therefore, the heat transfer resistance in the conductor becomes such a form of the equation, and the thermal conductivity k can be summarized as follows. At this time, since the method of the experiment proceeds in the form of a plate, ki is expressed by Equation 2 below. At this time, each parameter can be measured by a horizontal thermal conductivity meter.

[식 2][Formula 2]

L : 두 온도 센서 사이의 거리L: Distance between two temperature sensors

ρ : 시편의 밀도ρ: Density of the specimen

T1, T2 : 센서지점의 온도T1, T2: Temperature of sensor point

C : 비열C: Specific heat

△t : 열전달 시간차
Δt: Heat transfer time difference

하기에서는 전술한 평판 열전도도 측정 방법을 통한 본 발명의 복합소재(1)(실시예1 내지 실시예5)에 대한 비교 물성의 측정 결과를 나타낸다. In the following, measurement results of comparative properties for the composite material (1) (Examples 1 to 5) of the present invention by the above-mentioned method of measuring the flatness thermal conductivity are shown.

(실시예1)(Example 1)

제1 금속제 : 알루미늄 200㎛의 구형(球形; sphere type)입자 70 wt%, 제2 금속제 : 알루미늄 20㎛의 구형입자 중량비 23 wt%, 반응성 폴리머로 2차 개질 시에 열전도성 첨가제 30 Phrs.를 첨가하여 개질한 것 : 7wt%, 혼합시에 금속제와 반응성 폴리머의 표면 전처리제로서 언급된 산화지르코알루미늄 액상 염 0.005Phrs. 를 열전도성 첨가제와 7 : 3으로 혼합한 것 (가공 : 핫 프레스)First metal: 70 wt% of spherical particles of 200 탆 of aluminum, spherical particle weight ratio of 23 wt% of second metal: aluminum 20 탆, 30 pts of thermally conductive additive at the second modification with reactive polymer Modified by adding: 7wt%, zirconia aluminum liquid salt mentioned as surface pretreatment agent of metal and reactive polymer at the time of mixing 0.005Phrs. Mixed with a thermally conductive additive in a ratio of 7: 3 (working: hot press)

(실시예2)(Example 2)

제1 금속제 : 알루미늄 200㎛의 구형입자 65 wt%, 제2 금속제 : 알루미늄 20㎛의 구형입자 중량비 23 wt%, 반응성 폴리머로 2차 개질 시에 열전도성 첨가제 30 Phrs.를 첨가하여 개질한 것 : 12wt%, 혼합시에 금속제와 반응성 폴리머의 표면 전처리제로서 언급된 산화지르코알루미늄 액상 염 0.005Phrs. 를 열전도성 첨가제와 7 : 3으로 혼합한 것 (가공 : 핫 프레스)First metal: spherical particles of 200 탆 aluminum of 65 wt%, spherical particles of second metal: aluminum of 20 탆, weight ratio of 23 wt%, modified by addition of 30 Phrs. Of thermally conductive additive at the time of secondary modification with reactive polymer, 12wt%, zirconia aluminum liquid phase salt referred to as surface pretreatment agent of metal and reactive polymer at mixing 0.005Phrs. Mixed with a thermally conductive additive in a ratio of 7: 3 (working: hot press)

(실시예3)(Example 3)

제1 금속제 : 알루미늄 25㎛의 구형입자 중량비 90wt%, 제2 금속제 : 전술한 재료 중 1종을 선택하되 5㎛의 구형입자 중량비 5 wt%, 반응성 폴리머로 2차 개질 시에 열전도성 첨가제 30 Phrs.를 첨가하여 개질한 것 : 5wt%, 혼합시에 금속제와 반응성 폴리머의 표면 전처리제로서 언급된 산화지르코알루미늄 액상 염 0.005Phrs. 를 열전도성 첨가제와 7 : 3으로 혼합한 것 (가공 : 핫 프레스) A second metal: one of the above-mentioned materials, with a spherical particle weight ratio of 5 占 퐉 being 5 wt%; a thermally conductive additive 30 Phrs : 5 wt% of the zirconia aluminum liquid salt mentioned as the surface pretreatment agent of the metal and the reactive polymer at the time of mixing 0.005Phrs. Mixed with a thermally conductive additive in a ratio of 7: 3 (working: hot press)

(실시예4)(Example 4)

제1 금속제 : 알루미늄 25㎛의 구형입자 중량비 80wt%, 제2 금속제 : 전술한 재료 중 1종을 선택하되 5㎛의 구형입자 중량비 5 wt%, 반응성 폴리머로 2차 개질 시에 열전도성 첨가제 30 Phrs.를 첨가하여 개질한 것 : 15wt%, 혼합시에 금속제와 반응성 폴리머의 표면 전처리제로서 언급된 산화지르코알루미늄 액상 염 0.005Phrs. 를 열전도성 첨가제와 7 : 3으로 혼합한 것 (가공 : 핫 프레스)
A second metal: one of the above-mentioned materials was selected, but a spherical particle weight ratio of 5 탆 was selected to be 5 wt%, and a thermally conductive additive 30 Phrs The modified zirconia aluminum liquid salt referred to as the surface pretreatment agent of the metal and the reactive polymer at the time of mixing 0.005Phrs. Mixed with a thermally conductive additive in a ratio of 7: 3 (working: hot press)

(실시예1) ~ (실시예4)의 조건에 따른 재료 입자간 크기를 상이하게 한 계면 결합에서의 전도도 특성과 반응성 폴리머(200)의 투입량에 따라서 각 열전도도가 달라지는 결과를 하기의 표 2를 통해 확인할 수 있다. The results of varying the respective thermal conductivities according to the conductivity characteristics in interfacial bonding and the amount of the reactive polymer 200 in which the sizes of the material particles according to the conditions of Examples 1 to 4 are different are shown in Table 2 .

구분
데이터 (단위)division
Data (unit) 실시예1
Example 1
실시예2
Example 2
실시예3
Example 3
실시예4
Example 4
ρ (g/㎤)ρ (g / cm 3) 1.9362711.936271 1.9327471.932747 1.9059851.905985 1.7454261.745426 L (cm)L (cm) 99 99 99 99 c (㎈/g℃)c (㎈ / g ° C) 0.230.23 0.2440.244 0.2510.251 0.2270.227 d time (sec)d time (sec) 2020 2020 1010 1010 T1 (℃)T1 (° C) 6868 5858 69.269.2 6868 T2 (℃)T2 (占 폚) 2727 2424 24.424.4 23.123.1 ln[T1/T2] ln [T1 / T2] 0.9236710.923671 0.8823890.882389 1.0424181.042418 1.0796751.079675 Ki (W/mK)Ki (W / mK) 97.634297.6342 108.226108.226 185.869185.869 148.624148.624

이처럼, 재료의 입자간 크기를 달리한 계면 결합에서의 전도도특성과 반응성 폴리머(200) 투입량에 따른 열전도도 값이 달라지는 결과를 통해, 계면결합 반응 중에 완성된 계면과 잔류 폴리머 및 공극이 열전달 저항면을 형성하는 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 금속제의 크기가 나노전도체 혹은 서브미크론 이하의 미세한 입자를 가질 경우 열전도도는 급속히 증가하는 것을 확인할 수 있다.
As a result, the conductivity and the thermal conductivity value of the reactive polymer (200) vary depending on the interfacial bonding between the materials, and the resultant interface and residual polymer and voids during the interfacial bonding reaction are the heat transfer resistance As shown in Fig. However, it can be seen that the thermal conductivity rapidly increases when the size of the metal is nanoparticles or submicron fine particles.

(실시예5)(Example 5)

전술한 조건으로 제작된 실시예3의 시재에 부스터(환봉)을 추가한 시재를 나타내며, 전술한 실시예1 내지 실시예4와 마찬가지로 열전달 특성을 측정하였다. (Round bar) was added to the raw material of Example 3 manufactured under the above-described conditions, and the heat transfer characteristics were measured in the same manner as in Examples 1 to 4 described above.

구분
데이터 (단위)division
Data (unit) 실시예5Example 5 ρ (g/㎤)ρ (g / cm 3) 22 L (cm)L (cm) 99 c (㎈/g℃)c (㎈ / g ° C) 0.2510.251 d time (sec)d time (sec) 1010 T1 (℃)T1 (° C) 69.269.2 T2 (℃)T2 (占 폚) 30.830.8 ln[T1/T2] ln [T1 / T2] 0.8094860.809486 Ki (W/mK)Ki (W / mK) 239.353239.353

실시예 5는 부스터를 사용함으로써 열전달 초기 속도의 증가로, T2까지의 총괄 전도량이 실시예 3의 열 전도량에 대해 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. In Example 5, it can be seen that the overall conduction amount up to T2 increased greatly with the increase of the initial heat transfer rate by using the booster, compared to the thermal conductivity of Example 3. [

이하의 [표 4]는 종래의 방열판 재료로 사용되기 있는 재료의 물성치와 본 발명의 복합소재(1)의 물성치를 비교한 것을 나타낸다. The following Table 4 shows the comparison of the physical properties of the material used as the conventional heat sink material and the physical properties of the composite material (1) of the present invention.

열전도도 (W/mK)Thermal conductivity (W / mK) 비중importance 인장(㎏/㎠)Tensile (kg / cm2) 신율(%)Elongation (%) 알루미늄aluminum 220220 2.692.69 750750 2525 알루미늄 합금Aluminum alloy 147147 2.752.75 950950 22 구리Copper 388388 8.98.9 14001400 5050 실시예1Example 1 90~10090-100 1.931.93 350350 2.32.3 실시예2Example 2 200~110200 ~ 110 1.931.93 430430 44 실시예3Example 3 180~190180-190 1.91.9 430430 44 실시예4Example 4 140~150140-150 1.751.75 550550 55 실시예5Example 5 230~240230 ~ 240 2.052.05 430430 44

결과적으로, 본원의 복합소재(1)는 기존에 사용되는 방열체의 재료들에 비해 낮은 비중을 가짐과 동시에 기존에 사용되는 방열체의 열전달율과 동등하거나 유사한 열전도성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 반응성 폴리머(200)를 통한 금속제 간의 강한 결합을 통해 열전도성이 증가될 수 있으며, 본 발명의 복합재료가 반응성 폴리머(200)를 포함하여 형성됨으로써 종래에 금속으로 이루어진 기존의 방열재료가 외부 환경에 노출되어 변화하는 현상으로 인한 방열효과의 감소를 해결할 수 있다. 즉, 반응성 폴리머(200)가 금속제(100)의 표면을 평균 10nm의 층으로 감싸고 있기 때문에 본원의 복합소재(1)로 제작된 방열체는 내화학성, 내염해성, 내후성이 증가될 수 있다.
As a result, it can be seen that the composite material (1) of the present invention has a lower specific gravity than that of conventional heat dissipating materials, and exhibits heat conduction equal to or similar to that of a conventional heat dissipating material. Since the composite material of the present invention includes the reactive polymer 200, the conventional heat dissipation material made of metal has a relatively high thermal conductivity in the external environment It is possible to solve the reduction of the heat radiating effect due to the phenomenon that the heat is changed and exposed. That is, since the reactive polymer 200 surrounds the surface of the metal 100 with an average thickness of 10 nm, the heat dissipator made of the composite material 1 of the present invention may have increased chemical resistance, flame resistance, and weather resistance.

전술한 바와 같이 본 발명의 복합소재(1)는 금속제의 표면을 전도성 폴리머가 감싸는 형태를 나타내고 있어, 내화학성, 내염해성, 내후성이 증가된다. 또한, 반응성 폴리머(200)의 주사슬이 탄소로 이루어져 있어, 복합소재(1)를 사출 혹은 핫프레스 성형시에 금속 금형의 표면 위에서 탄소사슬의 측쇄에 붙어 있는 수소가 분해하여 전체적으로 폴리머가 안정적으로 안착할 수 있어 별도의 열전도성 도료 없이 미세한 코팅막을 형성할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 폴리머가 안정적으로 안착함으로써 금속제 상의 폴리머의 두께가 10 내지 50nm라도 우수한 내화학성 및 내염해성 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 복합소재(1)를 통해 제작된 도 7 및 도 8에 도시된 방열체는 비중이 낮으면서도 방열성능이 증가된 방열체를 얻을 수 있으며, 시편의 에지면을 관찰한 것과 같이 금속제와 폴리머의 혼합에도 균열이 발생하지 않은 조밀한 표면을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
As described above, the composite material (1) of the present invention shows a form in which the conductive polymer surrounds the surface of the metal, thereby increasing the chemical resistance, salt resistance and weather resistance. In addition, since the main chain of the reactive polymer 200 is made of carbon, the hydrogen attached to the side chain of the carbon chain on the surface of the metal mold during the injection or hot press molding of the composite material 1 is decomposed, So that a fine coating film can be formed without a separate thermal conductive paint. Therefore, even when the thickness of the polymer in a metallic form is 10 to 50 nm, excellent chemical resistance and salt resistance effect can be obtained by stably depositing the polymer as described above. 7 and 8 manufactured through such a composite material 1 can obtain a heat radiator with a reduced specific gravity and an increased heat dissipation performance. As seen from the edge face of the specimen, It can be confirmed that a dense surface in which cracks did not occur even in the case of mixing.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

100 : 금속제 110 : 제1 금속제
130 : 제2 금속제 200 : 반응성 폴리머
200a : 기재 폴리머 200b : 개질 폴리머
250 : 잔류 폴리머 300 : 전처리제
500a, 500b : 열전도성 첨가제 1 : 복합소재 매트릭스100: metal 110: first metal
130: Second metal 200: Reactive polymer
200a: base polymer 200b: modified polymer
250: Residual polymer 300: Pretreatment agent
500a, 500b: thermally conductive additive 1: composite matrix

Claims

Wherein the metal and the reactive polymer are intermixed with each other and the interface between the mixed metal and the reactive polymer has a structure in which the metal and the reactive polymer molecules are mutually covalently bonded or ionically bonded.

The method according to claim 1,
Wherein the metal is surface-modified with a metal pretreatment agent so that an energy level between metal atoms is reduced.

The method of claim 2,
Wherein the metal comprises a first metal and a second metal having different average diameters of the atomized particles, and the average diameter (r ₁ ) of the first metal is greater than the average diameter (r ₂ ) of the second metal. .

The method of claim 3,
Wherein the first metal has an average diameter (r ₁ ) of 50 nm to 50 탆.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The metal may be one or more of an aluminum or aluminum alloy (an alloy of iron, silicon carbide, manganese, magnesium or the like with an aluminum weight ratio of 70% or more), a copper or copper alloy series, a magnesium or magnesium alloy series, Or use it,
Alumina (Al ₂ O _3), iron oxide (Iron oxide), a mineral powder containing the metal element (Na, Al, Si ₂ O _6), aluminum silicate (mica, mica seats), aluminum hydroxide (Al (OH) ₃₎ , of the magnesium hydroxide (Mg (OH) _2), calcium carbonate (CaCO _3), barium sulfate, magnesium oxide _{(MgO), Mg3 (Si 4} O 10) a ceramic or a metal salt containing a metal component comprising a (OH) ₂ Composite materials that use one or more of them.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The reactive polymer
A base polymer having a carbon chain as a main chain structure and capable of introducing a polar group into the main chain or side chain, and a modified polymer having a substituent group are graft-
Wherein the surface of the composite material is modified by a polymer pretreatment agent so as to promote interfacial bonding with the metal.

The method of claim 6,
Wherein the reactive polymer further comprises a thermally conductive additive for the polymer.

The method of claim 6,
Wherein the reactive polymer is added in an amount of 3 to 30 wt% based on the total weight of the composite material.

The method of claim 8,
Wherein the modified polymer comprises 0.1 to 20 wt% based on the total amount of the base polymer.

The method according to any one of claims 1 to 4,
The structure in which the molecules of the metal and the molecules of the reactive polymer are mutually covalently bonded or ion-bonded is increased by the mixing pretreatment agent for increasing the reactivity at the interface between the metal and the reactive polymer, Wherein the composite material is accelerated.

The method of claim 6,
The structure in which the molecules of the metal and the molecules of the reactive polymer are mutually covalently bonded or ion-bonded is increased by the mixing pretreatment agent for increasing the reactivity at the interface between the metal and the reactive polymer, Wherein the composite material is accelerated.

The method of claim 7,
And a thermally conductive additive for mixing in a gap between the metal materials.

The method of claim 12,
Wherein the thermally conductive additive for mixing is fed to a content of 55 wt% or less based on the total amount of the reactive polymer.

14. The method of claim 13,
The thermally conductive additive may be selected from the group consisting of gold, silver, copper and copper alloys, aluminum and aluminum alloy series, magnesium and magnesium alloys, iron and iron oxide or iron based alloys, magnesium hydroxide or aluminum hydroxide containing metals, Metal oxides, graphene, graphite, carbon fine powder or CNT based metals such as Al ₂ O ₃ , BeO ₂ , boron nitride, magnesium whisker, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, Composite materials that use one or more of mineral components including components.

15. The method of claim 14,
Wherein the surface of the thermally conductive additive is coated with one or more selected from petroleum solvent, fatty acid oil, white oil, mineral oil, silicone oil, olefin wax, DTBT and glycol.

A method of manufacturing a heat dissipating metal organic composite material,
Preparing a metal;
Preparing a reactive polymer; And
And mixing the metal and the reactive polymer to form a covalent bond or an ionic bond at the interface.

18. The method of claim 16,
The step of incorporating the metal-
A mixing pretreatment step of increasing the reactivity of the interface between the metal molecules and the molecules of the reactive polymer to be mutually covalently bonded or ionically bound to prevent phase separation and thereby inducing uniform mixing, &Lt; / RTI >

The method according to claim 16 or 17,
The step of manufacturing the metal may include:
A process of selecting and atomizing a single metal or two or more metals; And
And a surface modification step of modifying the surface of the selected metal so that energy levels of metal atoms of the selected metal are reduced.

The method according to claim 16 or 17,
Wherein the step of preparing the reactive polymer comprises:
Graft-copolymerizing a base polymer having a high molecular weight and a modified polymer having a substituent;
A step of atomizing the copolymerized polymer; And
And a step of modifying the atomized polymer with a polymer pretreatment agent to promote interfacial bonding with the metal.

The method of claim 19,
Wherein the step of preparing the reactive polymer further comprises the step of incorporating a thermally conductive additive for the polymer.

The method of claim 20,
Wherein the metal-reactive polymer incorporation step further comprises incorporating a thermally conductive additive for mixing.