KR20150102085A

KR20150102085A - 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물 및 그러한 변환기용 경화성 실리콘 조성물의 응용

Info

Publication number: KR20150102085A
Application number: KR1020157020132A
Authority: KR
Inventors: 하루히코 후루카와; 피터 체셔 허필드; 김홍섭; 에이지 기타우라; 켄트 알. 라슨; 와타루 니시우미; 다쿠야 오가와; 고우이치 오자키; 손 탄 판; 게이지 와키타
Original assignee: 다우 코닝 코포레이션; 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-09-04
Also published as: EP2938679B1; TWI629315B; JP2016503108A; US9879126B2; CN104981518A; WO2014105959A1; CN104981518B; US20150344671A1; EP2938679A1; JP6415450B2; TW201434984A; KR101868780B1

Abstract

본 발명은 변환기로서 사용될 수 있고 탁월한 기계적 특성 및/또는 전기적 특성이 제공된 경화된 물품을 생성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 경화성 유기폴리실록산 조성물 및 고도 유전성 작용기를 갖는 화합물을 포함하는 변환기용의 신규한 경화성 유기폴리실록산 조성물에 관한 것이다.

Description

변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물 및 그러한 변환기용 경화성 실리콘 조성물의 응용{CURABLE ORGANOPOLYSILOXANE COMPOSITION FOR TRANSDUCERS AND APPLICATIONS OF SUCH CURABLE SILICONE COMPOSITION FOR TRANSDUCERS}

본 발명은 변환기용으로 유리하게 사용 가능한 경화성 유기폴리실록산 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 경화에 의해 형성된 유기폴리실록산 경화 물품을 변환기의 유전체 층 또는 전극 층으로 사용 가능한 전기적 활성 실리콘 탄성중합체 재료로서 사용되는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 제공한다. 특히 본 발명은 유전 재료로서 사용되는 재료에 적합한, 그리고 추가로, 특히 변환기의 유전체 층으로서 사용하기에 적합한 전기적 특성 및 기계적 특성을 갖는 경화성 유기폴리실록산 조성물에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 경화성 유기폴리실록산 조성물을 사용하여 형성된 전기적 활성 중합체 재료의 제조 방법, 및 이러한 전기적 활성 중합체 재료를 함유하는 변환기의 구성요소에 관한 것이다.

에이. 지. 벤자나리우(A. G. Benjanariu) 등은 유전성 중합체가 인공 근육용의 잠재적인 재료임을 나타냈다 (문헌[A. G. Benjanariu, et. al., "New elastomeric silicone based networks applicable as electroactive systems," Proc. of SPIE vol. 7976 79762V-1 to 79762V-8 (2011)]). 여기서, 그들은 부가-경화성 실리콘 고무에 의해 형성된 단일 모드(unimodal) 또는 이중 모드(bimodal) 네트워크를 갖는 재료의 물리적 특성을 나타냈다. 이러한 실리콘 고무를 형성하기 위하여, 비닐 기를 갖는 선형 사슬 폴리(다이메틸실록산) (PDMS) 중합체는 가교결합제로서 4개의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 단쇄 유기하이드로겐실록산을 사용하여 가교결합된다. 게다가, 문헌[B. Kussmaul et al., Actuator 2012, 13th International Conference on New Actuators, Bremen, Germany, 18-20 June 2012, pp. 374 to 378]에서, 전기 쌍극자로서의 기능을 하는 기에 의해 화학적으로 개질된 유기폴리다이메틸실록산인 유전성 탄성중합체 재료를 전극들 사이에 개재시키는 액추에이터(actuator)에 대한 언급이 있으며, 이러한 개질은 가교결합제를 사용하여 상기 기를 폴리다이메틸실록산에 결합시킴으로써 수행된다.

그러나, 전술한 참고 문헌들 중 어느 것에도 경화성 유기폴리실록산 조성물에 대한 특정한 조성은 개시되어 있지 않으며, 더욱이, 실제로, 경화성 유기폴리실록산 조성물의 물리적 특성은 다양한 유형의 변환기에서의 공업적 사용을 위한 재료로 불충분하다. 따라서, 다양한 유형의 변환기를 위한 재료로서의 실제 사용에서 만족스러울 수 있는 기계적 특성과 전기적 특성이 조합된 전기적 활성 중합체 재료가 필요하다. 특히, 경화되어 탁월한 물리적 특성을 갖는 전기적 활성 중합체를 제공하는 경화성 유기폴리실록산 조성물에 대한 강한 필요성이 있다.

비특허 문헌 1: 문헌["New elastomeric silicone based networks applicable as electroactive systems," Proc. of SPIE vol. 7976 79762V-1 to 79762V-8 (2011)] 비특허 문헌 2: 문헌[Actuator 2012, 13th International Conference on New Actuators, Bremen, Germany, 18-20 June 2012, pp. 374 to 378]

본 발명의 목적은 변환기로서 사용될 수 있고 탁월한 기계적 특성 및/또는 전기적 특성이 제공된 경화된 물품을 생성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탁월한 기계적 특성 및/또는 전기적 특성, 그리고 특히 높은 비유전율, 높은 절연 파괴 강도(dielectric breakdown strength) 및 낮은 영률(Young's modulus)을 제공함으로써 높은 에너지 밀도를 실현할 수 있고; 변환기의 유전체 층으로서 사용되는 경우에 탁월한 기계적 강도 (즉, 인장 강도, 인열 강도, 신율 등)으로 인하여 내구성 및 실제 변위량을 성취할 수 있고; 변환기에서 사용하기 위한 재료로서 사용될 수 있는 경화된 물품을 생성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 제공하는 것이다. 더욱이, 원하는 전기적 특성을 획득하기 위하여 다양한 유형의 충전제 (표면 처리된 충전제를 포함함)를 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물과 블렌딩할 수 있으며, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 얇은 시트로 성형될 때 파단을 방지하기 위하여 금형 이형 첨가제(mold release additive)를 포함할 수 있으며, 절연 파괴 특성(insulation breakdown characteristic)의 개선을 위한 첨가제를 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 경화성 유기폴리실록산 조성물의 제조 방법을 제공하고, 변환기에서 사용하기 위한 전기적 활성 중합체 재료로서 사용될 수 있는 경화성 실리콘 탄성중합체 재료를 제공하고, 그러한 경화성 실리콘 탄성중합체 재료의 제조 방법을 제공하고, 이 경화성 실리콘 탄성중합체 재료를 이용하여 다양한 유형의 변환기를 제공하는 것이다.

본 발명은 하기에 기재된 수단에 의해 본 발명이 전술한 문제를 해결할 수 있다는 본 발명자의 발견에 의해 달성되었다.

전술한 문제는 하기에 의해 해결된다:

[1] 고도 유전성 작용기를 갖는 규소 화합물 (Z) 및 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

[2] 하나 이상의 경화성 작용기 및 고도 유전성 작용기를 갖는 유기 화합물 (Z1) 및 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

[3] 고도 유전성 작용기를 갖는 유기 화합물 (Z2) 및 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하며, 상기 화합물 (Z2)은 상기 조성물 (A+B)과 혼화성인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

[4] 축합 경화 반응, 부가 경화 반응, 과산화물 경화 반응, 광경화 반응 또는 용매 제거에 의한 건조에 의해 경화가능한, [1] 내지 [3] 중 어느 하나의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

[5] 상기 고도 유전성 작용기가 공유 결합을 통하여 규소 원자에 결합된 구조를 갖는 경화체(cured body)를 제공하는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

[6] 또는 [7] 상기 고도 유전성 작용기의 함량은 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물의 전체 실록산 성분에 대하여 1 내지 80 질량%의 범위 (바람직하게는 10 내지 50 질량%의 범위)인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

[8] 상기 고도 유전성 작용기는 a) 할로겐 원자 및 할로겐 원자-함유 기, b) 질소 원자-함유 기, c) 산소 원자-함유 기, d) 복소환식 기, e) 붕소-함유 기, f) 인-함유 기, 및 g) 황-함유 기로부터 선택되는 하나 이상인, [1] 내지 [7] 중 어느 하나의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.

본 발명의 구성 요건을 하기에서 상세하게 설명할 것이다.

경화 시스템에 대하여 특별한 제한이 주어지지 않으며, 처음에 미경화된 원료, 특히 유동성 원료가 경화된 생성체(cured production body)로 형성될 수 있는 한 임의의 경화 반응 시스템이 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물에 이용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 축합 경화 시스템 또는 부가 경화 시스템에 의해 경화된다. 그러나, 과산화물 경화 (라디칼-유도된 경화) 시스템 또는 고에너지선(high energy ray)(예를 들어, 자외선) 경화 시스템이 이용될 수 있으며, 이는 본 조성물의 경화 시스템에 이용가능하다. 더욱이, 용액 상태에서의 가교결합 구조의 형성 및 용매 제거에 의한 건조에 의해 경화체를 형성하는 방법이 이용될 수 있다.

바람직하게는, 본 경화성 유기폴리실록산 조성물은 반응성 유기폴리실록산을 포함하며, 본 조성물은 [특성 1] 내지 [특성 3]과, 선택적인 [특성 4] 및 [특성 5]를 충족시킨다.

[반응성 유기폴리실록산]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 일반 화학식 M_aM^R _bD_cD^R _dT_eT^R _fQ_g로 표시되는 반응성 유기폴리실록산을 포함한다. 전술한 일반 화학식에서, M은 트라이오르가노실록시 기를 나타내며, D는 다이오르가노실록시 기를 나타내고, T는 모노오르가노실록시 기를 나타내며, Q는 SiO_4/2로 표시되는 실록시 단위이다. M^R, D^R, 및 T^R은 각각 M, D 및 T로 표시되는 실록시 단위의 R 치환기 중 하나가 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응, 또는 광반응에서 경화 반응이 가능한 치환기이지만; 이 기는 바람직하게는 부가 반응이 가능한 기인 실록시 단위이다. 이들 기 중, 높은 반응 속도 및 낮은 부반응을 고려하면, 경화 반응이 가능한 치환기는 바람직하게는 하이드로실릴화 반응에서 활성인 기, 즉, 규소 원자-결합된 수소 원자 또는 지방족 불포화 결합-함유 기 (예를 들어, 탄소 원자수 2 내지 20의 알케닐 기 등)이다. 게다가, 전술한 반응성 유기폴리실록산의 비-R 치환기는 바람직하게는 부가 반응에 참여하지 않거나 또는 고도 유전성 작용기인 기이며, 이는 알킬 기, 예를 들어 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기 등; 아릴 기, 예를 들어 페닐 기, o-톨릴 기, p-톨릴 기, 나프틸 기, 할로겐화 페닐 기 등; 알콕시 기 등으로 예시되는 바와 같다. 그러한 기 중, 메틸 기가 경제학적 견지에서 바람직하다. 반응성 유기폴리실록산의 구체예에는 트라이메틸실록시 기-이중 분자쇄 말단화(terminated) 다이메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 트라이메틸실록시 기-이중 분자쇄 말단화 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 다이메틸하이드로겐실록시 기-이중 분자쇄 말단화 다이메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 다이메틸비닐실록시 기-이중 분자쇄 말단화 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 메틸실록산-다이메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 메틸실록산-다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 다이메틸하이드로겐 작용화된 MQ 수지, 다이메틸비닐 작용화된 MQ 수지 등이 포함된다.

전술한 반응성 유기폴리실록산의 수평균 분자량 (Mw)은 300 내지 10,000의 범위이다. 게다가, 20 mm 직경의 원뿔 판(cone plate)을 갖춘 유량계(rheometer)를 사용하여 25℃에서 10 (s^-1) 전단율 조건 하에서 측정되는 점도에 대하여 특별한 제한이 주어지지 않지만, 이러한 점도는 바람직하게는 1 내지 10,000 mPa·s의 범위이며, 특히 바람직하게는 5 내지 5,000 mPa·s의 범위이다.

[특성 1]: 반응성 유기폴리실록산의 함량

경화성 유기폴리실록산 조성물 중 실록산 성분의 전체 양에 대한 전술한 반응성 유기폴리실록산 ((a + c)/(b + d + e + f + g)의 값이 3 미만이 되도록 형성됨)의 비율이 0.1 중량% 미만일 때, 폴리실록산 성분 중 가교결합점의 개수는 과도하게 낮으며, 따라서 경화 반응 후 기계적 강도 및 절연 파괴 강도는 불충분하다. 역으로, 25 중량%를 초과하는 비율은 부적당하며, 그 이유는 가교결합점의 개수가 과도하고, 따라서 경화 후 탄성이 높고, 파단신율이 낮기 때문이다. 이 비율은 바람직하게는 10 중량% 이하이다.

[특성 2]: 단지 분자의 양 말단에 경화 반응이 가능한 기를 갖는 반응성 유기폴리실록산

다음으로, 단지 분자쇄의 양 말단에 경화 반응이 가능한 기를 갖는 반응성 유기폴리실록산을 설명할 것이다. 여기서, "경화 반응 가능한 기"는 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응, 또는 광반응에서 기로서 사용이 가능한 기를 의미한다. 그러나, 상기에 기재된 것과 유사한 이유 때문에, 이 기는 바람직하게는 부가 반응이 가능하다. 그러한 부가 반응 가능 기 중에서, 상기 기는 바람직하게는 하이드로실릴화 반응에서 활성을 가지며, 즉, 규소 원자-결합된 수소 원자를 함유하는 기 또는 지방족 불포화 결합-함유 기 (예를 들어, 탄소 원자수 2 내지 20의 알케닐 기 등)이다. 반응성 유기폴리실록산의 구체예에는 다이메틸하이드로겐실록시 기―이중 분자쇄 말단화 폴리다이메틸실록산 및 다이메틸비닐실록시 기―이중 분자쇄 말단화 폴리다이메틸실록산이 포함된다. 물질 특성 (예를 들어, 기계적 특성, 유전 특성, 내열 특성 등)과 관련된 추가의 적합성에 있어서, 그러한 중합체의 메틸 기 중 일부는 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 또는 페닐 기에 의해 대체되는 것이 가능하다.

단지 분자쇄의 양 말단에 경화 반응 가능 기를 갖는 반응성 유기폴리실록산의 수평균 분자량 (Mw)은 300 내지 100,000의 범위이다. 게다가, 20 mm 직경의 원뿔 판을 갖춘 유량계를 사용하여 25℃에서 10 (s^―1) 전단율 조건 하에서 측정되는 점도에 대하여 특별한 제한이 주어지지 않지만, 이러한 점도는 바람직하게는 1 내지 100,000 mPa·s의 범위이며, 특히 바람직하게는 5 내지 10,000 mPa·s의 범위이다.

경화성 유기폴리실록산 조성물 중 전체 실록산 성분에 대한, 단지 분자쇄의 양 말단에 경화 반응 가능 기를 갖는 이러한 반응성 유기폴리실록산의 비율이 75 중량% 미만인 것은 높은 파단신율이 성취되지 않을 수 있다는 점에서 부적절하다. 역으로, 이 값이 99.9 중량%를 초과할 때, 가교결합 반응에 관련된 분자의 비율은 낮아지게 되며, 경화 후 기계적 강도 및 절연 파괴 강도는 불충분하다. 따라서, 99.9 중량% 초과의 비율은 부적절하다.

[특성 3]: 2가지 유형의 반응성 유기폴리실록산 (S) 및 (L)의 용도

경화 반응이 가능한 이들 2개의 기 사이의 평균 분자량은, 단일 분자 내에 2개 이상의 경화 반응 가능 기를 갖는 반응성 유기폴리실록산이며 본 발명에서 사용되는 반응성 유기폴리실록산 (S)의 경우 10,000 미만이다. 경화 반응이 가능한 이들 2개의 기 사이의 평균 분자량은 단일 분자 내에 2개 이상의 경화 반응 가능 기를 갖는 반응성 유기폴리실록산이며 본 발명에서 사용되는 반응성 유기폴리실록산 (L)의 경우 10,000 이상, 그리고 150,000 이하이다. 이들 반응성 유기폴리실록산은 각각 단쇄 비-반응성 중합체 부분 및 장쇄 비-반응성 중합체 부분으로서 분자 내에 함유된다. 여기서, 단지 분자쇄의 양 말단에 반응성 작용기를 갖는 사슬형 유기폴리실록산의 경우, 가교결합 반응이 가능한 이들 2개의 기 사이의 분자량은 비-반응성 폴리실록산 부분 (양 말단에 실록시 단위를 포함하지 않음)의 분자량으로 정의된다. 다수의 가교결합 반응 가능 기 사이의 분자량의 경우, 이것은 가장 긴 부분의 분자량이다.

성분 (S) 및 성분 (L)이 반응성 유기폴리실록산 원료로서 1:99 내지 40:60의 범위로 함께 사용될 때, 경화 반응에 의해 수득되는 실리콘 탄성중합체를 구성하는 실리콘 사슬 부분 내에 상이한 사슬 길이의 부분을 도입하는 것이 가능하다. 이는, 수득된 실리콘 중합체의 영구 변형률을 감소시키는 것이 가능하고 기계 에너지 변환 손실률을 감소시키는 것이 가능함을 의미한다. 특히, 본 발명의 실리콘 탄성중합체가 변환기의 유전체 층에서 사용될 때, 성분 (S)와 성분 (L)의 이러한 병용은 에너지 변환 효율을 증가시키는 실질적인 이점을 갖는다.

이전에 언급된 바와 같이, 이들 성분의 경화 반응 가능 기로서 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응, 또는 광반응이 가능한 기를 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 이것은 바람직하게는 부가 반응 가능 기이다. 부가 반응 가능 기 중에서, 상기 기는 바람직하게는 하이드로실릴화 반응에서 활성인 기이며, 즉, 규소 원자-결합된 수소 원자 또는 지방족 불포화 결합-함유 기 (예를 들어, 탄소 원자수 2 내지 20의 알케닐 기 등)이다. 반응성 유기폴리실록산 (S) 및 (L)의 구체예로는 M_aM^R _bD_cD^R _dT_eT^R _fQ_g로 표시되는 전술한 반응성 유기폴리실록산으로서 인용된 예, 및 단지 분자쇄의 양 말단에 경화 반응 가능 기를 갖는 전술한 반응성 유기폴리실록산으로서 인용된 예가 있다. 상기에 기재된 것과 동일한 이유 때문에, 메틸 기의 일부는 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 또는 페닐 기로 대체될 수 있다.

1:99 내지 40:60의 범위에서 벗어나는 성분 (S):하기에 기재된 성분 (L)의 블렌드비 (중량 기준 함량비) S:L의 값은 수득된 경화된 물품의 하나 이상의 유형의 특성을 충족시키지 못하는 것으로 인하여 부적절한데, 이들 특성은 높은 파단신율, 높은 기계적 강도, 높은 절연 파괴 강도 및 낮은 탄성 계수를 포함한다.

폴리실록산 중 규소 원자-결합된 불포화 탄화수소 기 (Vi)에 대한 규소 원자-결합된 수소 원자의 블렌드비 (몰비)는 바람직하게는 0.5 내지 3.0의 범위이다. 이러한 블렌드비가 전술한 범위에서 벗어날 때, 하이드로실릴화 반응으로 인한 경화 후 잔존하는 잔여 작용기는 경화된 물품의 물질의 물리적 특성에 악영향을 줄 수 있다.

[특성 4] 경화 반응 후 단위 중량당 가교결합점의 개수

더욱이, 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은 하기에 기재된 (A) 및 (B)를 포함한다. 반응성 폴리실록산의 경화 반응 후 단위 중량당 가교결합점의 개수는 (A) 성분 및 (B) 성분의 각각의 성분의 수평균 분자량, 하기에 기재된 일반 화학식에서 a_i 내지 g_i 및 a_j 내지 g_j의 값, 및 조성물 중 상기 성분 각각의 함량을 기반으로 하여 하기에 열거된 계산식에 의해 정의된다. 반응성 폴리실록산의 경화 반응 후 단위 중량당 가교결합점의 이러한 개수는 바람직하게는 0.5 내지 20 μmol/g의 범위이며, 더 바람직하게는 0.5 내지 10 μmol/g의 범위이다.

(A) 하나 또는 다수의 성분을 포함하고, 일반 화학식 M_aiM^H _biD_ciD^H _diT_eiT^H _fiQ_gi로 표시되며, 300 내지 15,000의 범위의 수평균 분자량 (Mw)을 갖고, 단일 분자 내에 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기하이드로겐폴리실록산,

(B) 하나 또는 다수의 성분을 포함하고, 일반 화학식 M_ajM^Vi _biD_ciD^Vi _djT_ejT^Vi _fjQ_gj로 표시되며, 300 내지 100,000의 범위의 수평균 분자량 (Mw)을 갖고, 단일 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산.

전술한 일반 화학식 내에서, M은 R₃SiO_1/2을 나타내며; D는 R₂SiO_2/2를 나타내고; T는 RSiO_3/2을 나타내며; Q는 SiO_4/2로 표시되는 실록산 단위이고; R은 지방족 탄소-탄소 이중 결합을 갖지 않는 1가 유기 기이며; M^H, D^H, 및 T^H는 M, D 및 T로 각각 표시되는 상기 실록산 단위의 상기 R 기 중 하나가 규소 원자-결합된 수소 원자로 대체된 실록산 단위이고; M^Vi, D^Vi 및 T^Vi는 M, D 및 T로 각각 표시되는 상기 실록산 단위의 상기 R 기 중 하나가 탄소 원자수 2 내지 20의 알케닐 기로 대체된 실록산 단위이며; a는 단일 분자당 평균 개수이고; b는 단일 분자당 평균 개수이며; c는 단일 분자당 평균 개수이고; d는 단일 분자당 평균 개수이며; e는 단일 분자당 평균 개수이고; f는 단일 분자당 평균 개수이며; g는 단일 분자당 평균 개수이고; i는 상기 성분 (A) 중 제i 성분을 나타내며; j는 상기 성분 (B) 중 제j 성분을 나타낸다.

단위 중량당 가교결합점의 전술한 개수는 (i) 말단기간 반응(inter terminal group reaction)의 확률 지수, (ii) 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수, (iii) 반응 조성물 중 원료 몰 카운트(mole count) 지수 및 (iv) 반응 조성물의 분자량 지수에 대하여 각각의 하기 식으로 정의된 지수들의 하기에 열거된 값을 이용하여 계산된다:

여기서, 각각의 전술한 지수를 정의하는 식은 하기에 열거되어 있다:

(i) 말단기간 반응의 확률 지수는 하기 식으로 표시된다:

(ii) 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수는 말단기간 반응의 전술한 확률 지수를 기반으로 하면 하기 식으로 표시된다:

그러나, 상기 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수의 계산에서, 상기 분자쇄 중 반응기들 사이의 유기실록산 단위의 평균 개수를 나타내는 (a + c)/ (b + d + e + f + g)의 값이 3 미만인 성분이 단일 가교결합점으로서 작용하는 것으로 처리되고, 그러한 성분에 있어서 상기 계산은 (b + d) = 0, 및 (e + f + g) = 1에 의해 수행된다.

(iii) 상기 반응 조성물 중 원료 몰 카운트 지수는 하기 식으로 표시된다:

(iv) 상기 반응 조성물의 분자량 지수는 하기 식으로 표시된다:

여기서, α_i는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 블렌딩 양 α^w _i (중량을 기준으로 한 양)를 상기 성분 (A) 중에 함유된 규소-결합된 수소 원자의 수 H (몰)와 상기 성분 (B) 중에 함유된 알케닐 기의 수 V (몰)의 비 (γ = H(몰)/V(몰))로 나눈 값, 즉 α_i = α^w _i/ γ이고; β_j는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 상기 블렌딩 양 (중량을 기준으로 한 양)을 나타내며; M_wi는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 수평균 분자량을 나타내고; M_wj는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 수평균 분자량을 나타낸다.

[특성 5] 경화 반응 후 가교결합점들 사이의 분자량

더욱이, 상기 경화 반응 후의 상기 반응성 폴리실록산의 가교결합점들 사이의 분자량은 상기 (A) 성분 및 상기 (B) 성분의 성분들 각각의 상기 수평균 분자량, 하기 일반 화학식의 a_i 내지 g_i의 값 및 a_j 내지 g_j의 값, 및 상기 조성물 중 각각의 성분의 양을 기반으로 하여 하기의 식으로 정의되며, 여기서, 경화 반응 후 반응성 폴리실록산의 가교결합점들 사이의 이러한 분자량은 바람직하게는 100,000 내지 2,000,000의 범위이고, 더 바람직하게는 200,000 내지 2,000,000의 범위이다.

(A)는 하나 또는 다수의 성분을 포함하고, 일반 화학식 M_aiM^H _biD_ciD^H _diT_eiT^H _fiQ_gi로 표시되며, 300 내지 15,000의 범위의 수평균 분자량 (Mw)을 갖고, 단일 분자 내에 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기하이드로겐폴리실록산이다.

(B)는 하나 또는 다수의 성분을 포함하고, 일반 화학식 M_ajM^Vi _biD_ciD^Vi _djT_ejT^Vi _fjQ_gj로 표시되며, 300 내지 100,000의 범위의 수평균 분자량 (Mw)을 갖고, 단일 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산이다.

(C)는 전술한 성분 (A)와 성분 (B) 사이의 부가 반응을 위한 촉매이다.

가교결합점들 사이의 전술한 분자량은 (i) 말단기간 반응의 확률 지수, (ii') 반응 조성물의 유기실록산 사슬 카운트 지수, (iii) 반응 조성물 중 원료 몰 카운트 지수 및 (iv) 반응 조성물의 분자량 지수에 대하여 하기의 표시된 계산식을 기반으로 하여 계산된 지수 값들을 기반으로 한다:

(i) 말단기간 반응의 확률 지수는 하기 식으로 표시된다:

(ii') 상기 반응 조성물의 유기실록산 사슬 카운트 지수는 하기 식으로 표시된다:

그러나, 상기 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수의 계산에서, 상기 분자쇄 중 반응기들 사이의 유기실록산 단위의 평균 개수를 나타내는 (a + c)/ (b + d + e + f + g)의 값이 3 미만인 성분이 단일 가교결합점으로서 작용하도록 취해지고, 그러한 성분의 계산은 (d+2e+2f+3g+1) =0인 것으로 추정한다.

전술한 식에서, α_i는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 블렌딩 양 α^w _i (중량을 기준으로 한 양)를 상기 성분 (A) 중에 함유된 규소-결합된 수소 원자의 수 H (몰)와 상기 성분 (B) 중에 함유된 알케닐 기의 수 V (몰)의 비 (γ = H(몰)/V(몰))로 나눈 값, 즉 α_i = α^w _i/ γ이고; β_j는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 상기 블렌딩 양 (중량을 기준으로 한 양)을 나타내며; M_wi는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 수평균 분자량을 나타내고; M_wj는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 수평균 분자량을 나타낸다. 전술한 수평균 분자량 (Mw)은 핵 자기 공명 (NMR)에 의한 측정에 의해 결정된 값이다.

분자적 설계에 의하면, 본 특허 명세서에 기재된 식을 기반으로 하여 유기폴리실록산의 경화 후 가교결합점들 사이의 분자량 및 단위 중량당 가교결합점의 수를 소정의 범위 내로 조정하기 위하여, 수득된 실리콘 탄성중합체 경화 물품이 변환기의 부재에 적합한 전기적 특성 및 기계적 특성을 갖도록 조정을 수행하는 것이 가능하다. 그러한 분자적 설계에 의해, 탁월한 특성을 갖는 유전 재료, 변환기 부재용 유전 재료, 특히 유전성 탄성중합체, 그리고 더 특히는 변환기용 부재로서 사용하기 위한 재료로서 적합한 실리콘 탄성중합체 및 실리콘 탄성중합체 경화 물품의 생성을 위한 부가-경화성 유기폴리실록산 조성물을 수득하는 것이 가능하다.

[경화제 (C)]

본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은 필요 성분으로서 경화제 (C)를 포함한다.

성분 (C)는 바람직하게는 일반적으로 공지된 하이드로실릴화 반응 촉매이다. 성분 (C)가 하이드로실릴화 반응을 촉진할 수 있는 물질이기만 하다면, 본 발명에서 사용되는 성분 (C)에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않는다. 이러한 성분 (C)는 백금계 촉매, 로듐계 촉매, 및 팔라듐계 촉매로 예시된다. 높은 촉매 활성으로 인하여, 특히 백금족 원소 촉매 및 백금족 원소 화합물 촉매가 성분 (C)로서 인용된다. 특별한 제한 없이, 백금계 촉매는 백금 미세 분말, 백금 블랙, 염화백금산, 알코올-개질된 염화백금산; 올레핀-백금 착물, 백금-카르보닐 착물, 예를 들어 백금 비스-아세토아세테이트), 백금 비스(아세틸아세테이트) 등; 염화백금산―알케닐 실록산 착물, 예를 들어 염화백금산―다이비닐테트라메틸다이실록산 착물, 염화백금산―비닐테트라메틸사이클로테트라실록산 착물 등; 백금―알케닐실록산 착물, 예를 들어 백금―다이비닐테트라메틸다이실록산 착물, 백금―테트라비닐테트라메틸사이클로테트라실록산 착물 등; 및 염화백금산과 아세틸렌 알코올 사이의 착물로 예시된다. 하이드로실릴화 반응과 관련된 높은 촉매 활성으로 인하여, 성분 (C)의 권고된 예로는 백금―알케닐실록산 착물, 그리고 특히 백금 1,3―다이비닐―1,1,3,3―테트라메틸다이실록산 착물이 있다.

게다가, 백금―알케닐실록산 착물의 안정성의 추가의 향상을 위하여, 이들 백금―알케닐실록산 착물은 유기실록산 올리고머, 예를 들어 1,3―다이비닐―1,1,3,3―테트라메틸다이실록산, 1,3―다이알릴―1,1,3,3―테트라메틸다이실록산, 1,3―다이비닐―1,3―다이메틸―1,3―다이페닐다이실록산, 1,3―다이비닐―1,1,3,3―테트라페닐다이실록산, 1,3,5,7―테트라메틸―1,3,5,7―테트라비닐사이클로테트라실록산 등의 알케닐실록산 올리고머; 또는 다이메틸실록산 올리고머 등에 용해될 수 있다. 특히, 알케닐실록산 올리고머에 용해된 백금―알케닐실록산 착물의 사용이 바람직하다.

성분 (C)의 이용량은 특별한 제한 없이, 본 발명의 조성물의 폴리실록산 성분의 부가 반응을 촉진할 수 있는 임의의 양일 수 있다. 폴리실록산 성분의 전체 중량에 대하여, 성분 (C)에 함유된 백금족 금속 원소 (예를 들어, 백금)의 농도는 보통 0.01 내지 500 ppm의 범위이며, 바람직하게는 0.1 내지 100 ppm의 범위이며, 더 바람직하게는 0.1 내지 50 ppm의 범위이다.

[유전성 무기 미세 입자 (D)]

본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은, 필요 성분으로서, 전술한 특성을 갖는 경화성 유기폴리실록산 조성물, 경화제, 및 (D) 실온에서 1 ㎑에서의 비유전율이 10 이상인 유전성 입자를 함유하는 것을 특징으로 한다. 전술한 경화성 유기폴리실록산을 포함하는 경화된 물품 중에 유전성 무기 미세 입자를 지지함으로써, 변환기에 필요한 물리적 특성 및 전기적 특성 둘 모두가 충족된다.

유전성 무기 미세 입자는 예를 들어 하기에 열거된 화학식 D1로 표시되는 금속 산화물 (D1) (때때로, 이하에서 "금속 산화물 (D1)"로 약칭됨) 중에서 선택될 수 있다:

[화학식 D1]

M^a _naM^b _nbO_nc

(상기 식 중,

M^a는 주기율표의 2족 금속이며;

M^b는 주기율표의 4족 금속이고;

na는 0.9 내지 1.1의 범위의 수이며;

nb는 0.9 내지 1.1의 범위의 수이고;

nc는 2.8 내지 3.2의 범위의 수임).

금속 산화물 (D1) 중의 주기율표의 2족 금속 M^a의 바람직한 예에는 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 및 바륨 (Ba)이 포함된다. 티타늄 (Ti)은 원소 주기율표의 4족 금속 M^b의 바람직한 예로서 인용된다. 화학식 X1로 표시되는 금속 산화물 입자에서, M^a 및 M^b 각각은 단일 원소일 수 있거나 또는 2가지 이상의 원소일 수 있다.

금속 산화물 (D1)의 구체예에는 티탄산바륨, 티탄산칼슘 및 티탄산스트론튬이 포함된다.

게다가, 예를 들어 유전성 무기 미세 입자는 하기 화학식 D2로 표시되는 금속 산화물 (이하, "금속 산화물 (D2)"로 칭해질 수 있음) 중에서 선택될 수 있다:

[화학식 D2]

M^a _naM^b' _nb'O_nc

(상기 식 중,

M^a는 주기율표의 2족 금속이며;

M^b'는 주기율표의 5족 금속이고;

na는 0.9 내지 1.1의 범위의 수이며;

nb'는 0.9 내지 1.1의 범위의 수이고;

nc는 2.8 내지 3.2의 범위의 수임).

금속 산화물 (D2) 중의 주기율표의 2족 금속 M^a의 바람직한 예에는 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 및 바륨 (Ba)이 포함된다. 주기율표의 5족 금속 원소 M^b'의 바람직한 예에는 주석 (Sn), 안티몬 (Sb), 지르코늄 (Zr), 및 인듐 (In)이 포함된다. 화학식 X2로 표시되는 금속 산화물 입자에서, M^a 및 M^b' 각각은 단일 유형의 원소일 수 있거나 또는 2가지 이상의 원소일 수 있다.

금속 산화물 (D2)의 구체예에는 주석산마그네슘, 주석산칼슘, 주석산스트론튬, 주석산바륨, 안티몬산마그네슘, 안티몬산칼슘, 안티몬산스트론튬, 안티몬산바륨, 지르콘산마그네슘, 지르콘산칼슘, 지르콘산스트론튬, 지르콘산바륨, 마그네슘 인데이트, 칼슘 인데이트, 스트론튬 인데이트, 바륨 인데이트 등이 포함된다.

또한, 그러한 금속 산화물 입자와 배합하여, 납 티타네이트 지르코네이트, 티탄산아연, 티탄산납, 산화티타늄 등 (특히, 이전에 열거된 것 이외의 산화티타늄 복합 산화물)과 같은 다른 금속 산화물의 입자를 사용하는 것이 허용가능하다. 게다가, 이들 예와는 상이한 금속 원소를 포함하는 고용체를 유전성 무기 미세 입자 (D)로 사용할 수 있다. 이 경우, 다른 금속 원소는 La (란타늄), Bi (비스무트), Nd (네오디뮴), Pr (프라세오디뮴) 등으로 예시된다.

그러한 무기 미세 입자 중에서, 유전성 무기 미세 입자 (D)의 바람직한 예에는 산화티타늄, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 납 티타네이트 지르코네이트 및 티탄산바륨, 및 티탄산바륨의 바륨 및 티타늄 위치가 칼슘 또는 스트론튬 등의 알칼리 토금속; 지르코늄; 또는 희토류 금속, 예를 들어 이트륨, 네오디뮴, 사마륨 또는 디스프로슘으로 부분 대체된 복합 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 무기 미세 입자가 포함된다. 산화티타늄, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬과, 티탄산바륨 및 지르콘산바륨의 바륨 위치가 칼슘으로 부분 대체된 복합 금속 산화물이 더 바람직하며, 산화티타늄 및 티탄산바륨이 가장 바람직하다.

유전성 무기 미세 입자 (D)의 형태에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 구형, 판상, 침상, 섬유상 등과 같은 임의의 형태가 이용될 수 있다. 무기 미세 입자의 입자 직경에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 예를 들어 구형 미세 입자가 레이저 회절법으로 측정될 경우 체적 평균 입자 직경은 예를 들어 0.01 내지 1.0 μm의 범위일 수 있다. 성형-가공 능력 및 필름 형성 능력의 견지에서, 상기 평균 입자 직경은 바람직하게는 0.1 내지 5 μm의 범위이다. 무기 미세 입자가 이방성 미세 입자로서 그 형태가 판상, 침상, 섬유상 등인 것일 경우, 그러한 미세 입자의 종횡비에 대하여 제한이 주어지는 것은 아니지만, 상기 종횡비는 보통 5 이상일 수 있다.

유전성 무기 미세 입자의 입자 크기 분포에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 유전성 무기 미세 입자는 단분산될 수 있거나, 또는 대안적으로, 미세 입자들 사이의 공극 분율을 저하시킴으로써 더 높은 밀도로 충전하여 기계적 강도를 향상시키도록 입자 직경 분포를 생성하는 것이 가능하다. 입자 직경 분포의 척도로서, 레이저광 회절법에 의해 측정되는 누적 입자 직경 분포 곡선의 10% 누적 면적에서의 입자 직경 (D₁₀)에 비하여 90% 누적 면적에서의 입자 직경 (D₉₀)의 비 (D₉₀/D₁₀)는 바람직하게는 2 이상이다. 게다가, 입자 직경 분포 형상 (입자 직경과 입자 농도 사이의 관계)에 대하여 제한이 주어지지 않는다. 소위 평탄역 형상의 분포, 또는 다중 모드, 즉 이중 모드 (즉, 2개의 언덕형 분포(hill―shaped distribution)를 가짐), 삼중 모드 등인 입자 직경 분포를 갖는 것이 가능하다.

본 발명에서 사용되는 유전성 무기 미세 입자에 대하여 상기에 기재된 것과 같은 입자 크기 분포를 만들기 위하여, 예를 들어 상이한 평균 직경 또는 입자 크기 분포를 갖는 2가지 이상의 유형의 미세 입자의 병용, 원하는 입자 크기 분포를 생성하도록 체질 등에 의해 수득된 입자 직경 분율의 입자들을 블렌딩하는 것 등과 같은 방법이 채용될 수 있다.

더욱이, 이들 유전성 무기 미세 입자는 다양한 유형의 하기에 기재된 표면 처리제를 사용하여 처리될 수 있다.

수득된 경화된 물품의 기계적 특성 및 유전 특성을 고려하면, 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물 중 유전성 무기 미세 입자의 블렌딩되는 양 (로딩 분율)은, 상기 조성물의 전체 체적에 대하여, 10% 이상일 수 있으며, 바람직하게는 15% 이상이고, 더 바람직하게는 20% 이상이다. 게다가, 본 조성물의 총 체적에 대한 이러한 블렌딩되는 양은 바람직하게는 80% 이하이며, 더 바람직하게는 70% 이하이다.

본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 바람직한 실시 형태로서, 필요 성분으로서 하기를 포함하는 조성물이 인용된다: (A1) 분자의 양 말단에 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖고, 0.01 내지 1.0 중량%의 수소 원자 중량 함량을 갖는 하나 이상의 유형의 유기하이드로겐폴리실록산; (A2) 단일 분자 내에 3개 이상의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖고, 0.03 내지 2.0 중량%의 수소 원자 중량 함량을 갖는 하나 이상의 유형의 유기하이드로겐폴리실록산; (B) 단일 분자 내에 2개 이상의 알케닐 기를 갖고, 0.05 내지 0.5 중량%의 알케닐 기 중량 함량을 갖는 하나 이상의 유형의 유기폴리실록산; (C1) 하이드로실릴화 반응 촉매; 및 (D) 실온에서 1 ㎑에서의 비유전율이 10 이상인 유전성 무기 미세 입자.

여기서, (A1)은 바람직하게는 다이메틸하이드로겐실록시 기―이중 분자쇄 말단화 폴리다이메틸실록산이다. (A2)의 바람직한 예에는 트라이메틸실록시 기―이중 분자쇄 말단화 다이메틸실록산―메틸하이드로겐실록산 공중합체 및 다이메틸하이드로겐실록시 기―이중 분자쇄 말단화 다이메틸실록산―메틸하이드로겐실록산 공중합체가 포함된다. 반면에, (B) 성분은 다이메틸비닐실록시 기―이중 분자쇄 말단화 폴리다이메틸실록산으로 예시된다. 변환기 재료 특성, 예를 들어 기계적 특성, 유전 특성, 내열성 등을 추가로 최적화하기 위하여, 중합체의 메틸 기의 일부는 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 헥실 기, 또는 페닐 기로 대체될 수 있다.

(A1), (A2), 및 (B)의 분자량에 대해서는, 수소 원자의 중량 함량 및 알케닐 기의 중량 함량이 전술한 범위 내에 있기만 하다면, 특별한 제한이 주어지지 않는다. 그러나, 실록산 단위의 개수는 바람직하게는 5 내지 1,500개이다.

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 변환기용으로 사용되는 경화성 유기폴리실록산 조성물이며, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물에는 하기에 기재된 특성이 추가로 제공될 수 있다.

[기타 무기 입자 (E)]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 전기 전도성 무기 입자, 절연성 무기 입자 및 보강용 무기 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 무기 입자 (E)를 추가로 포함할 수 있다.

전기 전도성 무기 입자가 전기 전도성을 제공하기만 한다면 이용되는 전기 전도성 무기 입자에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 입자형, 박편형 및 섬유상 (휘스커를 포함함)과 같은 임의의 형태를 이용하는 것이 가능하다. 전기 전도성 무기 입자의 구체예에는 전기 전도성 카본, 예를 들어 전기 전도성 카본 블랙, 흑연, 단층 탄소 나노튜브, 이중층 탄소 나노튜브, 다층 탄소 나노튜브, 풀러렌, 풀러렌―봉지된 금속, 탄소 나노섬유, 가스상-성장 단일-길이 카본(gas phase―grown mono―length carbon; VGCF), 카본 마이크로코일(carbon micro―coil) 등; 및 금속 분말, 예를 들어 백금, 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 아연, 철, 알루미늄 등의 분말과; 코팅된 안료, 예를 들어, 안티몬-도핑된 산화주석, 인-도핑된 산화주석, 주석/안티몬 산화물, 산화주석, 산화인듐, 산화안티몬, 안티몬산아연, 카본 및 흑연을 이용하여 표면 처리된 침상 산화티타늄, 또는 산화주석으로 표면 처리된 카본 휘스커 등; 하나 이상의 유형의 전기 전도성 산화물로 코팅된 안료, 예를 들어, 주석-도핑된 인듐 산화물 (ITO), 불소-도핑된 주석 산화물 (FTO), 인-도핑된 주석 산화물 및 인-도핑된 니켈 산화물; 전기 전도성을 갖고 산화티타늄 입자의 표면에 산화주석 및 인을 함유하는 안료가 포함되며; 이들 전기 전도성 무기 입자는 다양한 유형의 하기에 기재된 표면 처리제를 이용하여 선택적으로 표면 처리된다. 그러한 전기 전도성 무기 입자는 하나의 유형으로서 또는 2가지 이상의 유형의 배합물로서 사용될 수 있다.

더욱이, 전기 전도성 무기 미세 입자는 섬유, 예를 들어 유리 섬유, 실리카 알루미나 섬유, 알루미나 섬유, 탄소 섬유 등, 또는 침상 보강 재료, 예를 들어 붕산알루미늄 휘스커, 티탄산칼륨 휘스커 등; 또는 금속 등과 같은 전기 전도성 물질로 표면 코팅된 무기 충전재, 예를 들어 유리 비드, 활석, 운모, 흑연, 규회석, 백운석 등일 수 있다.

전기 전도성 무기 입자를 조성물 내로 블렌딩함으로써, 폴리실록산 경화 물품의 비유전율을 증가시키는 것이 가능하다. 경화성 유기폴리실록산 조성물에 대한 그러한 전기 전도성 무기 입자의 블렌딩되는 양은 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%의 범위이며, 더 바람직하게는 0.05 내지 5 중량%의 범위이다. 상기 블렌딩되는 양이 전술한 바람직한 범위에서 벗어날 때, 블렌딩의 효과는 수득되지 않거나, 또는 경화된 물품의 절연 파괴 강도의 저하가 있을 수 있다.

본 발명에서 이용되는 절연성 무기 입자는 임의의 일반적으로 공지된 절연성 무기 재료일 수 있다. 즉, 10¹⁰ 내지 10¹⁹ Ohm·cm의 체적 저항 값을 갖는 임의의 무기 재료의 입자가 제한 없이 사용될 수 있으며, 미립자형, 박편형 및 섬유상 (휘스커를 포함함)과 같은 임의의 형태가 사용될 수 있다. 바람직한 구체예에는 세라믹의 섬유, 판상 입자 및 구형 입자; 알루미나, 운모 및 활석 등과 같은 금속 규산염의 입자; 및 석영, 유리 등이 포함된다. 게다가, 그러한 절연성 무기 입자는 다양한 유형의 하기에 기재된 표면 처리제를 사용하여 표면 처리될 수 있다. 그러한 전기 전도성 무기 입자는 하나의 유형으로서 또는 2가지 이상의 유형의 배합물로서 사용될 수 있다.

절연성 무기 입자를 조성물 내로 블렌딩함으로써, 폴리실록산 경화 물품의 기계적 강도 및 절연 파괴 강도를 증가시키는 것이 가능해지며, 비유전율은 때때로 증가하는 것으로 관찰될 수 있다. 경화성 유기폴리실록산 조성물에 대한 이들 절연성 무기 입자의 블렌딩되는 양은 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%의 범위이며, 더 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%의 범위이다. 절연성 무기 입자의 블렌딩되는 양이 전술한 바람직한 범위에서 벗어날 때, 블렌딩의 효과는 수득되지 않거나, 또는 경화된 물품의 기계적 강도의 저하가 있을 수 있다.

본 발명에서 사용되는 보강용 무기 입자는 건식 실리카(fumed silica), 습식 실리카(wet type silica), 분쇄 실리카, 탄산칼슘, 규조토, 미분화된 석영, 다양한 유형의 비-알루미나 금속 산화물 분말, 유리 섬유, 탄소 섬유 등으로 예시된다. 게다가, 그러한 보강용 무기 입자는 하기에 기재된 다양한 유형의 표면 처리제를 이용하여 처리한 후 사용될 수 있다. 여기서, 보강용 무기 입자의 입자 직경에 대하여 어떠한 제한도 주어지지 않지만, 기계적 강도의 개선의 견지에서 비표면적은 바람직하게는 50 m²/g 이상, 그리고 300 m²/g 이하이며, 건식 실리카가 특히 바람직하다. 또한, 분산성의 개선의 견지에서, 건식 실리카는 바람직하게는 하기에 기재된 실리카 커플링제를 사용하여 표면 처리된다. 그러나, (A) 경화성 유기폴리실록산 조성물이 부가-경화성 유형의 유기폴리실록산 조성물일 때, 실라잔을 이용하여 표면 처리된 건식 실리카는 보강용 무기 입자로서 사용되지 않는다. 이들 보강용 무기 입자는 단일한 유형으로서 사용될 수 있거나, 또는 2가지 이상의 유형의 배합물로서 사용될 수 있다.

보강용 무기 입자를 조성물 내로 블렌딩함으로써 폴리실록산 경화 물품의 기계적 강도 및 절연 파괴 강도를 증가시키는 것이 가능해진다. 경화성 유기폴리실록산 조성물에 대한 이들 보강용 무기 입자의 블렌딩되는 양은 바람직하게는 0.1 내지 30 중량%의 범위이며, 더 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%의 범위이다. 상기 블렌딩되는 양이 전술한 바람직한 범위에서 벗어날 때, 블렌딩 효과 및 무기 입자는 수득되지 않거나 또는 경화성 유기폴리실록산 조성물의 성형 가공성은 감소될 수 있다.

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 열전도성 무기 입자를 추가로 포함할 수 있다. 열전도성 무기 입자는 금속 산화물 입자, 예를 들어 산화마그네슘, 산화아연, 산화니켈, 산화바나듐, 산화구리, 산화철, 산화은 등; 및 무기 화합물 입자, 예를 들어 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄, 다이아몬드, 다이아몬드-유사 카본 등으로 예시된다. 산화아연, 질화붕소, 탄화규소 및 질화규소가 바람직하다. 이들 열전도성 무기 입자를 조성물 내로 블렌딩함으로써, 폴리실록산 경화 물품의 열전도율을 증가시키는 것이 가능해진다. 경화성 유기폴리실록산 조성물에 대하여, 이들 보강용 무기 입자의 블렌딩되는 양은 바람직하게는 0.1 내지 30 중량%의 범위이다.

[무기 입자 등의 표면 처리]

그러나, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물에서 사용되는, 일부의 또는 전체 양의 전술한 유전성 무기 미세 입자 (D) 및 하나 이상의 유형의 무기 입자 (E)는 하나 이상의 유형의 표면 처리제의 사용에 의한 표면 처리를 겪을 수 있다. 표면 처리의 유형에 대해서는 어떠한 제한도 주어지지 않으며, 그러한 표면 처리는 친수화 처리 및 소수화 처리로 예시된다. 소수화 처리가 바람직하다. 소수화 처리를 겪은 무기 입자가 사용될 때, 유기폴리실록산 조성물 중 무기 입자의 로딩 정도를 증가시키는 것이 가능하다. 게다가, 조성물의 점도 증가가 억제되며, 성형 가공성이 개선된다.

전술한 표면 처리제는 표면 처리제를 이용한 무기 입자의 처리 (또는 코팅 처리)에 의해 수행될 수 있다. 소수화에 사용되는 표면 처리제는 유기 티타늄 화합물, 유기 규소 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 알루미늄 화합물, 및 유기 인 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 표면 처리제로 예시된다. 표면 처리제는 단일한 유형으로서 사용될 수 있거나 또는 2가지 이상의 유형의 배합물로서 사용될 수 있다.

유기 티타늄 화합물은 커플링제, 예를 들어 알콕시 티타늄, 티타늄 킬레이트, 아크릴산티타늄 등으로 예시된다. 그러한 화합물 중에서 바람직한 커플링제는 알콕시 티타늄 화합물, 예를 들어 테트라아이소프로필 티타네이트 등, 및 티타늄 킬레이트, 예를 들어 테트라아이소프로필 비스(다이옥틸포스페이트)티타네이트 등으로 예시된다.

유기 규소 화합물은 저분자량 유기 규소 화합물, 예를 들어 실란, 실라잔, 실록산 등; 및 유기 규소 중합체 또는 올리고머, 예를 들어 폴리실록산, 폴리카르보실록산 등으로 예시된다. 바람직한 실란은 소위 실란 커플링제로 예시된다. 그러한 실란 커플링제의 대표적인 예에는 알킬트라이알콕시실란 (예를 들어 메틸트라이메톡시실란, 비닐트라이메톡시실란, 헥실트라이메톡시실란, 옥틸트라이메톡시실란 등), 유기 작용기―함유 트라이알콕시실란 (예를 들어 글리시독시프로필트라이메톡시실란, 에폭시사이클로헥실에틸트라이메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 아미노프로필트라이메톡시실란 등)이 포함된다. 바람직한 실록산 및 폴리실록산은 헥사메틸다이실록산, 1,3―다이헥실―테트라메틸다이실록산, 트라이알콕시실릴 단일-말단화 폴리다이메틸실록산, 트라이알콕시실릴 단일-말단화 다이메틸비닐 단일-말단화 폴리다이메틸실록산, 트라이알콕시실릴 단일-말단화 유기 작용기 단일-말단화 폴리다이메틸실록산, 트라이알콕시실릴 이중-말단화 폴리다이메틸실록산, 유기 작용기 이중-말단화 폴리다이메틸실록산 등을 포함한다. 실록산이 사용될 때, 실록산 결합의 개수 n은 바람직하게는 2 내지 150개의 범위이다. 바람직한 실라잔은 헥사메틸다이실라잔, 1,3―다이헥실―테트라메틸다이실라잔 등으로 예시된다. 바람직한 폴리카르보실록산은 중합체 주쇄 내에 Si―C―C―Si 결합을 갖는 중합체로 예시된다.

유기 지르코늄 화합물은 알콕시 지르코늄 화합물, 예를 들어 테트라아이소프로폭시 지르코늄 등 및 지르코늄 킬레이트로 예시된다.

유기 알루미늄 화합물은 알콕시 알루미늄 및 알루미늄 킬레이트로 예시된다.

유기 인 화합물은 포스파이트 에스테르, 포스페이트 에스테르 및 아인산 킬레이트로 예시된다.

이들 표면 처리제 중에서, 유기 규소 화합물이 바람직하다. 그러한 유기 규소 화합물 중에서, 실란, 실록산, 및 폴리실록산이 바람직하다. 이전에 기재된 바와 같이, 알킬트라이알콕시실란 및 트라이알콕시실릴 단일-말단화 폴리다이메틸실록산의 사용이 가장 바람직하다.

전술한 무기 입자의 총 양에 대한 표면 처리제의 비는 바람직하게는 0.1 중량% 이상, 그리고 10 중량% 이하의 범위이며, 이 범위는 더 바람직하게는 0.3 중량% 이상, 그리고 5 중량% 이하이다. 더욱이, 상기 처리제 농도는 공급된 처리제에 대한 공급된 무기 입자의 비 (중량비)이며, 여분의 처리제는 처리 후 바람직하게는 제거된다.

[첨가제 (F)]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 금형 이형성 또는 절연 파괴 특성의 개선을 위한 첨가제 (F)를 추가로 포함할 수 있다. 얇은 시트로서 이러한 폴리실록산 조성물의 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체 시트는 변환기를 구성하는 전기적 활성 필름 (유전체 층 또는 전극 층)으로서 유리하게 사용될 수 있다. 그러나, 상기 실리콘 탄성중합체 시트의 금형 이형성이 얇은 필름의 성형 동안 불량할 때, 그리고 특히 유전성 필름이 고속으로 생성될 때, 유전성 필름은 탈형(demolding)으로 인하여 손상될 수 있다. 그러나, 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은 탁월한 탈형 특성을 가지며, 따라서, 본 경화성 유기폴리실록산 조성물은 필름을 손상시키지 않고서도 필름의 제조 속도를 향상시키는 것이 가능하다는 점에서 유리하다. 이러한 첨가제는 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물의 이들 특징을 추가로 개선시키고, 이러한 첨가제는 단일 유형으로서 또는 2가지 이상의 유형의 배합물로서 사용될 수 있다. 반면에, 절연 파괴 특성의 개선을 위한 첨가제는, 그 첨가제의 이름에 따라, 실리콘 탄성중합체 시트의 절연 파괴 강도의 개선에 사용된다.

사용 가능한 탈형 개선용 첨가제 (즉, 금형 이형제)는 카르복실산계 탈형제, 에스테르계 탈형제, 에테르계 탈형제, 케톤계 탈형제, 알코올계 탈형제 등으로 예시된다. 그러한 탈형제는 단일 유형으로서 단독으로 사용될 수 있거나 또는 2가지 이상의 유형의 배합물로서 사용될 수 있다. 게다가, 전술한 탈형제는 규소 원자를 함유하지 않지만, 규소 원자를 함유하는 탈형제를 사용하는 것이 또한 가능하거나, 또는 그러한 탈형제들의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.

규소 원자를 함유하지 않는 탈형제는 예를 들어 포화 또는 불포화 지방 카르복실산, 예를 들어 팔미트산, 스테아르산 등; 그러한 지방 카르복실산의 알칼리 금속 염 (예를 들어, 스테아르산나트륨, 스테아르산마그네슘, 스테아르산칼슘 등); 지방 카르복실산 및 알코올의 에스테르 (예를 들어 2―에틸헥실 스테아레이트, 글리세린 트라이스테아레이트, 펜타에리트리톨 모노스테아레이트 등), 지방족 탄화수소 (액체 파라핀, 파라핀 왁스 등), 에테르 (다이스테아릴 에테르 등), 케톤 (다이스테아릴 케톤 등), 고급 알코올 (2-헥사데실옥타데칸올 등), 및 그러한 화합물들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

규소 원자-함유 탈형제는 바람직하게는 비-경화성 실리콘계 탈형제이다. 그러한 실리콘계 탈형제의 구체예에는 비-유기 개질 실리콘 오일, 예를 들어 폴리다이메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리(다이메틸실록산―메틸페닐실록산) 공중합체, 폴리(다이메틸실록산―메틸(3,3,3―트라이플루오로프로필)실록산 공중합체 등; 및 개질된 실리콘 오일, 예를 들어 아미노-개질된 실리콘, 아미노 폴리에테르-개질된 실리콘, 에폭시-개질된 실리콘, 카르복실-개질된 실리콘, 폴리옥시알킬렌-개질된 실리콘 등이 포함된다. 그러한 규소 원자-함유 탈형제는 임의의 구조, 예를 들어, 선형, 부분 분지형 선형 또는 고리형을 가질 수 있다. 게다가, 그러한 실리콘 오일의 25℃에서의 점도에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않는다. 이 점도는 바람직하게는 10 내지 100,000 mPa·s의 범위이며, 더 바람직하게는 50 내지 10,000 mPa·s의 범위이다.

경화성 유기폴리실록산의 총 양에 대한 탈형 개선용 첨가제의 블렌딩되는 양에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않지만, 이 양은 바람직하게는 0.1 중량% 이상, 그리고 30 중량% 이하의 범위이다.

반면에, 절연 파괴 특성 개선제는 바람직하게는 전기적 절연 개선제이다. 절연 파괴 특성 개선제는 알루미늄 또는 마그네슘 수산화물 또는 염, 점토 광물 및 그러한 것의 혼합물로 예시된다. 구체적으로, 절연 파괴 특성 개선제는 규산알루미늄, 황산알루미늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 하소된 점토, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 하이드로탈사이트(hydrotalcite), 활석, 및 그러한 제제(agent)의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 게다가, 요구될 수 있는 바와 같이, 이러한 절연 개선제는 전술한 표면 처리 방법에 의해 표면 처리될 수 있다.

이러한 절연 개선제의 블렌딩되는 양에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않는다. 경화성 유기폴리실록산의 총 양에 대하여 이러한 블렌딩되는 양은 바람직하게는 0.1 중량% 이상, 그리고 30 중량% 이하의 범위이다.

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 유전성 작용기를 갖는 전술한 반응성 유기폴리실록산과는 상이한 다른 유기폴리실록산을 포함할 수 있다.

[경화 메커니즘]

동일한 방식으로, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 분자 내에 고도 유전성 작용기와, 축합 경화 반응, 부가 경화 반응, 과산화물 경화 반응, 또는 광경화 반응에 의해 반응 가능한 하나 이상의 기를 갖는 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 고도 유전성 작용기는 전술한 경화 반응에 의해, 수득된 경화 물품 (즉, 전기적 활성 실리콘 탄성중합체)에 도입된다.

[고도 유전성 작용기의 도입]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 고도 유전성 작용기를 갖는 규소 화합물 (Z), 하나 이상의 경화성 작용기 및 고도 유전성 작용기를 갖는 유기 화합물 (Z1), 또는 경화성 유기폴리실록산 조성물과 혼화성이며 고도 유전성 작용기를 갖는 유기 화합물 (Z2)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 본 경화성 유기폴리실록산 조성물은 상기 고도 유전성 작용기가 공유 결합을 통하여 규소 원자에 결합된 구조를 갖는 경화체를 제공한다. 더욱이, 일부의 또는 전체의 전술한 반응성 유기폴리실록산은 고도 유전성 작용기를 추가로 갖는 반응성 유기폴리실록산일 수 있다.

본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체가 유전체 층에 사용될 경우, 상기 유전체 층의 비유전율은 바람직하게는 높으며, 고도 유전성 작용기가 상기 탄성중합체의 비유전율의 향상을 위하여 도입될 수 있다. 고도 유전성 작용기의 함량에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않지만, 상기 함량은 경화성 유기폴리실록산 조성물의 전체 실록산 성분에 대하여 1 내지 80 질량%, 바람직하게는 10 내지 50 질량%의 범위이다.

구체적으로, 높은 유전 특성을 주기 위한 성분을 경화성 유기폴리실록산 조성물에 첨가하는 것과 같은 방법, 고도 유전성 기를 경화성 유기폴리실록산 조성물을 구성하는 유기폴리실록산 성분에 도입하는 방법 또는 그러한 방법들의 조합에 의해 경화성 유기폴리실록산 조성물을 경화시킴으로써 수득된 경화된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체 및 경화성 유기폴리실록산 조성물에 있어서 유전 특성이 증가될 수 있다. 그러한 특정 실시 형태 및 도입 가능한 고도 유전성 작용기가 하기에 설명될 것이다.

제1 실시 형태에서, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은 고도 유전성 기를 갖는 유기 규소 화합물을 포함하는 경화성 유기폴리실록산 조성물로부터 형성된다. 이러한 경화성 조성물에서, 경화성 조성물에 함유된 일부 또는 전체 반응성 유기폴리실록산은 고도 유전성 작용기를 추가로 갖는 반응성 유기폴리실록산이며, 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체의 비유전율은 증가된다.

제2 실시 형태에서, 고도 유전성 기를 갖는 유기 규소 화합물이 경화성 유기폴리실록산 조성물에 첨가되며, 상기 혼합물은 증가된 비유전율을 갖는 전기적 활성 실리콘 탄성중합체를 수득하도록 경화된다. 고도 유전성 기를 갖는 유기 규소 화합물은 이러한 경화성 조성물 중 경화에 사용되는 성분과는 별도로 첨가될 수 있다.

제3 실시 형태에서, 고도 유전성 기 및 경화성 조성물에 함유된 반응성 유기폴리실록산과 반응성인 작용기를 갖는 유기 화합물을 경화성 유기폴리실록산 조성물에 첨가함으로써, 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체의 비유전율을 증가시킨다. 이러한 경화성 조성물 중 반응성 유기폴리실록산과 반응성인 유기 화합물의 작용기로 인한 유기 화합물과 유기폴리실록산 사이의 결합의 형성의 결과로서, 고도 유전성 기가 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체 내로 도입된다.

본 발명의 제4 실시 형태에서, 경화성 유기폴리실록산 조성물과 혼화성인 그리고 고도 유전성 기를 갖는 유기 화합물이 경화성 유기폴리실록산 조성물에 첨가되며, 따라서 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체의 비유전율이 증가된다. 이러한 경화성 조성물 중 유기 화합물과 유기폴리실록산 사이의 혼화성으로 인하여, 이들 고도 유전성 기를 갖는 유기 화합물은 경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체의 매트릭스 내에 혼입된다.

본 발명에서 고도 유전성 기에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 고도 유전성 기는 상기 기가 함유되지 않을 때의 유전 특성과 비교하여, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화에 의해 수득되는, 수득된 경화 물품의 유전 특성을 증가시킬 수 있는 임의의 기일 수 있다. 제한 없이, 본 발명에서 사용되는 고도 유전성 기의 예가 하기에 열거되어 있다.

a) 할로겐 원자 및 할로겐 원자-함유 기

할로겐 원자에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 할로겐 원자는 불소 원자 및 염소 원자로 예시된다. 할로겐 원자-함유 기는 불소 원자 및 염소 원자로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 하나 이상의 원자를 갖는 유기 기로서 선택될 수 있으며, 이는 할로겐화 알킬 기, 할로겐화 아릴 기, 및 할로겐화 아릴 알킬 기로 예시되는 바와 같다. 할로겐-함유 유기 기의 구체예에는 제한 없이 클로로메틸 기, 3―클로로프로필 기, 3,3,3―트라이플루오로프로필 기, 및 퍼플루오로알킬 기가 포함된다. 그러한 기의 도입에 의해, 본 조성물로부터 수득된 경화된 물품 및 본 발명의 경화된 물품의 탈형 능력의 개선을 또한 예상하는 것이 가능하다.

b) 질소 원자-함유 기

질소 원자-함유 기는 니트로 기, 시아노 기 (예를 들어 시아노프로필 기 및 시아노에틸 기), 아미도 기, 이미도 기, 우레이도 기, 티오우레이도 기, 및 아이소시아네이트 기로 예시된다.

c) 산소 원자-함유 기

산소 원자-함유 기는 에테르 기, 카르보닐 기, 및 에스테르 기로 예시된다.

d) 복소환식 기

복소환식 기는 이미다졸 기, 피리딘 기, 푸란 기, 피란 기, 티오펜 기, 프탈로시아닌 기 및 그러한 것의 착물로 예시된다.

e) 붕소-함유 기

붕소-함유 기는 보레이트 에스테르 기 및 붕산 염 기로 예시된다.

f) 인-함유 기

인-함유 기는 포스핀 기, 포스핀 옥사이드 기, 포스포네이트 에스테르 기, 포스파이트 에스테르 기, 및 포스페이트 에스테르 기로 예시된다.

g) 황-함유 기

황-함유 기는 티올 기, 티오에테르 기, 설폭사이드 기, 설폰 기, 티오케톤 기, 설포네이트 에스테르 기 및 설폰아미드 기로 예시된다.

[기타 선택 성분: 경화 지연제 등]

본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은 유기폴리실록산 조성물 중에 보통 블렌딩되는 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 목적이 손상되지 않는 한, 임의의 첨가제, 예를 들어 경화 지연제 (경화 억제제), 난연제, 내열성 개선제, 착색제, 용매 등을 블렌딩하는 것이 가능하다. 경화성 유기폴리실록산 조성물이 부가 반응 경화성 유형의 유기폴리실록산 조성물인 경우, 경화 지연제 (경화 억제제)는 제한 없이 알킨 알코올, 예를 들어 2―메틸―3―부틴―2-올, 3,5―다이메틸―1―헥신―3-올, 2―페닐―3―부틴―2-올 등; 엔인 화합물, 예를 들어 3―메틸―3―펜텐―1―인, 3,5―다이메틸―3―헥센―1―인 등; 및 벤조트라이아졸로 예시된다. 전체 조성물에 대한 경화 지연제 (경화 억제제)의 이용량 (중량 기준)은 바람직하게는 1 내지 50,000 ppm의 범위이다.

[하이브리드(Hybrid)형]

본 발명의 목적이 손상되지 않는 한, 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물을 상기 유기폴리실록산 이외의 중합체와 배합함으로써 하이브리드화(hybridization)가 가능하다. 유기폴리실록산의 유전율보다 더 높은 유전율을 갖는 중합체와 유기폴리실록산을 하이브리드화함으로써, 본 발명의 조성물 및 이 조성물로부터 수득된 경화된 물품의 유전율을 증가시키는 것이 가능할 수 있다. 하이브리드화는 유기폴리실록산과 비-유기폴리실록산 중합체의 소위 중합체 블렌딩, 및 유기폴리실록산과 다른 중합체를 함께 결합시킴으로써 (즉, 소위 공중합에 의해) 융합된 중합체를 형성하는 것을 포함한다.

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 축합 경화성, 부가 경화성, 과산화물 경화성, 또는 광경화성일 수 있지만, 부가 경화성 유기폴리실록산 조성물이 바람직하다. 이러한 경화성 시스템에, 전술한 유전성 작용기를 아크릴 기, 메타크릴 기, 에폭시 기 또는 티올 기에 부가하는 방법에 의해 유기폴리실록산 분자쇄를 도입하는 것이 추가로 포함될 수 있다. 부가 경화 반응에 더하여, 이러한 광경화성 부분 또는 전자 빔 경화성 부분의 사용에 의해, 광경화 반응 또는 전자 빔 경화 반응을 또한 이용하는 것이 가능하다. 그러한 조합된 반응이 이용될 경우, 광 또는 전자 빔에 의해 경화 가능한 단량체 및/또는 올리고머로 공지된 화합물 (예를 들어, (메트)아크릴레이트 에스테르 및 다작용성 (메트)아크릴레이트 화합물)을 전술한 경화성 조성물에 추가로 첨가할 수 있다. 게다가, 소위 감광제가 첨가될 수 있다.

[기계적 특성]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화에 의해 수득되는 변환기용의 이러한 부재인 유전성 실리콘 탄성중합체가 2.0 mm 두께의 시트로 열성형된다면, JIS K 6249를 기반으로 하여 측정할 때 하기에 열거된 기계적 특성을 갖는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 유전성 실리콘 탄성중합체의 응용 및 다른 요구되는 전기적 특성에 따라, 이들 기계적 특성 범위 밖의 기계적 특성을 갖는 유전성 실리콘 탄성중합체를 사용하는 것이 가능하다.

(1) 실온에서의 영률 (MPa)은 0.1 내지 10 MPa의 범위에서 설정될 수 있으며, 특히 바람직한 범위는 0.1 내지 2.5 MPa이다.

(2) 실온에서의 인열 강도 (N/mm)는 1 N/mm 이상으로 설정될 수 있으며, 특히 2 N/mm 이상의 범위이다.

(3) 실온에서의 인열 강도 (MPa)는 1 MPa 이상으로 설정될 수 있으며, 특히 바람직하게는 2 MPa 이상의 범위이다.

(4) 파단신율 (%)은 100% 이상으로 설정될 수 있으며, 변환기의 변위량 견지에서, 특히 바람직하게는 200 내지 1,000%의 범위이다.

[유전 특성]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화에 의해 수득되는 변환기용의 이러한 부재인 유전성 실리콘 탄성중합체는 하기에 열거된 유전 특성을 갖는다. 특히, 본 발명의 하나의 중요한 특성은, 본 발명의 조성물에 의해 상기에 기재된 것과 같은 기계적 특성을 획득하는 것에 더하여, 본 조성물이 저 주파수 영역에서 탁월한 비유전율을 나타낸다는 것이다.

(1) 경화성 유기폴리실록산 조성물이 0.07 mm 두께의 시트로 열성형될 때, 절연 파괴 강도 (V/μm)는 20 V/μm 이상으로 설정될 수 있다. 바람직한 절연 파괴 강도는 변환기의 응용에 따라 달라질 것이지만, 절연 파괴 강도는 특히 바람직하게는 30 V/μm 이상의 범위이다.

(2) 경화성 유기폴리실록산 조성물이 1 mm 두께의 시트로 열성형될 때, 1 ㎒의 측정 주파수 및 23℃의 측정 온도에서 측정되는 비유전율은 3.0 이상으로 설정될 수 있다. 바람직한 비유전율은 유전체 층의 요구되는 형태 및 변환기의 유형에 따라 변화할 것이지만, 전술한 측정 조건 하에서의 비유전율의 특히 바람직한 범위는 5.0 이상이다.

[제조 방법]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 경화성 유기폴리실록산 성분, 경화 촉매, 실온에서 1 ㎑에서의 비유전율이 10 이상인 유전성 무기 미세 입자, 및 선택적으로 하나 이상의 유형의 무기 입자 및 다른 첨가제를 압출기 또는 혼련기 (예를 들어, 이축 압출기, 이축 혼련기 및 단일 블레이드형 압출기(single blade type extruder)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 기계적 수단)에 첨가하고, 그 후 상기 혼합물을 혼련함으로써 제조될 수 있다. 특히, 자유 체적이 5,000 (L/h) 이상인 이축 압출기를 사용하여 반응성 유기폴리실록산 성분, 유전성 무기 미세 입자, 및 표면 처리제를 혼련함으로써, 본 발명은 높은 농도 (예를 들어 80 중량% 이상)의 충전제를 포함하는 실리콘 고무 복합재 (마스터 배치(master batch))를 형성할 수 있다. 그 후, 바람직하게는 다른 반응성 유기폴리실록산 성분, 경화 촉매, 및 기타 성분을 첨가하고 혼련하여 경화성 유기폴리실록산 조성물을 생성한다.

유전성 무기 미세 입자는 전술한 제조 방법에 의해 수득된 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화성 유기폴리실록산 조성물에 잘 그리고 높은 밀도로 분산되며, 따라서 우수한 전기적 특성 및 기계적 특성을 갖는 변환기용 부재를 제조하는 것이 가능하다. 게다가, 변환기용 부재의 제조 동안 균일한 필름-유사 경화 물품을 수득하는 것이 가능하며, 수득된 필름-유사 경화 물품의 전기적 특성 및 기계적 특성은 탁월하고, 라미네이션 등에 있어서의 취급 능력이 탁월하다.

전술한 혼련 공정에서, 가류제(vulcanization agent) (경화 촉매)를 함유하지 않는 실리콘 고무 화합물 (마스터 배치)의 형성 동안의 상기 온도에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않는다. 그러나, 이러한 온도는 40℃ 내지 200℃의 범위에서 설정되며, 100℃ 내지 180℃의 범위에서 설정될 수 있다. 이축 압출기 등을 이용한 연속 공정에서, 처리 동안의 체류 시간은 약 30초 내지 5분으로 설정될 수 있다.

[본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 용도]

본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화 또는 반경화에 의해 수득된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체의 유전 특성 및 기계적 특성으로 인하여, 인공 근육, 액추에이터, 센서 및 전기 발생 요소로 이루어진 군으로부터 선택되는 변환기용 부재로서 특히 유리하게 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로, 경화성 유기폴리실록산 조성물을 시트-유사 또는 필름-유사 형상으로 성형한 후, 부재는 일반적으로 가열, 고 에너지 빔에 의한 조사 등에 의해 경화될 수 있다. 경화성 유기폴리실록산 조성물을 필름-유사 형상으로 성형하는 방법에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않지만, 이 방법은 이전에 널리 알려진 코팅 방법을 이용하여 기재 상에 경화성 유기폴리실록산 조성물을 코팅함으로써 코팅 필름을 형성하는 방법, 경화성 유기폴리실록산 조성물을 원하는 형상의 슬롯을 갖춘 압출기에 통과시킴으로써 성형하는 방법 등으로 예시된다.

[탄성중합체 필름 및 라미네이션]

이러한 유형의 필름-유사 경화성 유기폴리실록산 조성물의 두께는 예를 들어 0.1 μm 내지 5,000 μm의 범위에서 설정될 수 있다. 전술한 코팅 방법 및 휘발성 용매의 부재 또는 존재에 따라, 수득된 경화된 물품의 두께는 조성물의 도포 시의 두께보다 더 얇게 만들어질 수 있다.

전술한 방법에 의한 필름-유사 경화성 유기폴리실록산 조성물의 제조 후, 유전성 무기 미세 입자에 있어서 목표 배향 방향으로 전기장 또는 자기장을 선택적으로 인가하면서, 또는 고정된 시간 동안 자기장 또는 전기장의 인가에 의한 충전제의 배향 후, 열경화, 실온 경화 또는 고 에너지 빔 조사에 의한 경화가 수행될 수 있다. 각각의 경화 작업 또는 각각의 경화 작업 동안의 조건에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않지만, 경화성 유기폴리실록산 조성물이 부가형 경화성 유기폴리실록산 조성물일 경우, 경화는 바람직하게는 90℃ 내지 180℃의 온도 범위에서, 이 온도 범위에서의 30초 내지 30분 동안의 체류에 의해 수행된다.

변환기용 실리콘 탄성중합체에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 이 두께는 예를 들어 1 내지 2,000 μm일 수 있다. 본 발명의 변환기용 실리콘 탄성중합체는 하나의 층으로 또는 2개 이상의 층으로 적층될 수 있다. 더욱이, 전극 층이 유전성 탄성중합체 층의 양 단부에 제공될 수 있으며, 변환기 그 자체가 다수의 적층된 전극 층 및 유전성 탄성중합체 층으로 구성된 구성이 이용될 수 있다. 그러한 구성에 있어서 단일 층당 변환기용 실리콘 탄성중합체의 두께는 0.1 μm 내지 1,000 μm일 수 있다. 그러한 층이 2개 이상의 층으로 적층될 경우, 단일 층당 두께는 0.2 μm 내지 2,000 μm일 수 있다.

전술한 방식으로 적층된 상기 2개 이상의 실리콘 탄성중합체 경화 층의 성형 방법에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않지만, 하기와 같은 방법이 이용될 수 있다: (1) 기재 상에 경화성 유기폴리실록산 조성물을 코팅하고, 코팅 동안, 경화된 실리콘 탄성중합체 층을 수득하고, 그 후, 상기 경화된 층 상에 경화성 유기폴리실록산 조성물을 추가로 도포하여 층들을 반복적으로 코팅 및 경화시켜 적층시키는 방법; (2) 경화성 유기폴리실록산 조성물을 기재 상에 비경화 또는 반경화 상태로 적층 방식으로 코팅하고, 적층 방식으로 코팅된 전체 경화성 유기폴리실록산 조성물을 경화시키는 방법; 또는 (1)의 방법과 (2)의 방법을 조합한 방법.

예를 들어, 경화성 유기폴리실록산 조성물은 다이 코팅(die coating)에 의해 기재 상에 도포될 수 있고, 경화될 수 있고, 2개 이상의 그러한 실리콘 탄성중합체 경화 층이 적층에 의해 형성될 수 있고, 실리콘 탄성중합체 경화 층은 본 발명에서 제조하기 위한 전극 층에 부착될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 상기 2개 이상의 적층된 실리콘 탄성중합체 경화 층은 바람직하게는 유전체 층이며, 전극은 바람직하게는 전기 전도성 층이다.

고속 코팅은 다이 코팅에 의해 가능하며, 이 코팅 방법은 고도로 생산적이다. 본 유기폴리실록산 조성물을 함유하는 단일 층의 코팅 후, 본 발명의 다층형 구성을 갖는 변환기는 상이한 유기폴리실록산 조성물을 포함하는 층의 코팅에 의해 제조될 수 있다. 게다가, 각각의 유기폴리실록산 조성물을 함유하는 다수의 층을 동시에 코팅함에 의한 제조가 가능하다.

기재 상에 전술한 경화성 유기폴리실록산 조성물을 코팅하고, 그 후 실온에서 그리고 가열에 의해, 또는 고 에너지 빔 조사, 예를 들어 자외 방사선 등을 이용한 경화에 의해 상기 조립체를 경화시킴으로써 변환기용 부재인 박막-유사 실리콘 탄성중합체가 수득될 수 있다. 게다가, 박막-유사 유전성 실리콘 탄성중합체가 적층될 때, 비경화된 경화성 유기폴리실록산 조성물이 경화된 층 상에 도포되고, 그 후 순차적으로 경화될 수 있거나, 또는 비경화된 경화성 유기폴리실록산 조성물이 층 형태로 적층될 수 있고, 그 후 상기 층들이 동시에 경화될 수 있다.

전술한 박막-유사 실리콘 탄성중합체가 변환기용 유전체 층으로서 특히 유용하다. 박막-유사 실리콘 탄성중합체의 양 단부에서의 전극 층의 배치에 의해 변환기를 형성하는 것이 가능하다. 더욱이, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물 내로의 전기 전도성 무기 입자의 블렌딩에 의해 전극 층으로서의 기능성을 제공하는 것이 가능하다. 더욱이, 본 발명의 특허 명세서에서 "전극 층"은 때때로 단순히 "전극"으로 칭해진다.

변환기용의 전술한 부재의 일 실시 형태로는 시트-유사 또는 필름-유사 부재가 있다. 일반적으로 필름 두께는 1 μm 내지 2,000 μm이며, 필름은 단일 층, 2개 이상의 층, 또는 추가의 개수의 적층된 층인 구조를 가질 수 있다. 게다가, 요구될 수 있는 바와 같이, 적층된 전기적 활성 실리콘 탄성중합체 층은, 유전체 층으로서 사용될 때, 5 μm 내지 10,000 μm의 필름 두께로 사용될 수 있거나, 또는 그러한 층은 더 큰 두께를 수득하도록 적층될 수 있다.

변환기용의 이러한 부재인 박막-유사 실리콘 탄성중합체는 상기 박막-유사 실리콘 탄성중합체를 적층함으로써 형성될 수 있거나, 또는 2가지 이상의 상이한 물리적 특성의 박막-유사 실리콘 탄성중합체 또는 사전 경화 조성물은 변환기용의 이러한 부재를 형성하도록 적층될 수 있다. 게다가, 박막-유사 실리콘 탄성중합체 층의 기능은 유전체 층 또는 전극 층일 수 있다. 특히, 변환기용의 바람직한 부재에서, 유전체 층의 두께는 1 내지 1,000 μm이며, 전극 층의 두께는 0.05 μm 내지 100 μm이다.

본 발명의 변환기는 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화에 의해 생성된 변환기용의 이러한 부재를 갖는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 변환기는 특히 고도로 적층된 층 구조 (즉, 2개 이상의 유전체 층)를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 변환기는 3개 이상의 유전체 층을 포함하는 구조를 추가로 가질 수 있다. 이러한 유형의 고도로 적층된 구조를 갖는 변환기는 다수의 층을 포함함으로써 더 큰 힘을 발생시킬 수 있다. 게다가, 층의 적층에 의해, 단일 층을 사용함으로써 수득되는 것보다 더 큰 변위를 수득하는 것이 가능하다.

전극은 본 발명의 변환기에 있어서 유전체 층의 양 단부에 포함될 수 있다. 이용되는 전극 물질은 금, 백금, 은, 팔라듐, 구리, 니켈, 알루미늄, 티타늄, 아연, 지르코늄, 철, 코발트, 주석, 납, 인듐, 크로뮴, 몰리브덴, 망간 등과 같은 금속 및 금속의 합금; 금속 산화물, 예를 들어 인듐-주석 복합 산화물 (ITO), 안티몬-주석 복합 산화물 (ATO), 산화루테늄, 산화티타늄, 산화아연, 산화주석 등; 탄소 재료, 예를 들어 탄소 나노튜브, 탄소 나노혼(nano―horn), 탄소 나노시트, 탄소 섬유, 카본 블랙 등; 및 전기 전도성 수지, 예를 들어 폴리(에틸렌―3,4―다이옥시티오펜) (PEDOT), 폴리아닐린, 폴리피롤 등으로 예시된다. 전기 전도성 수지로서, 상기 수지 중에 전기 전도성 충전제가 분산된, 전기 전도성 수지 및 전기 전도성 탄성중합체가 사용될 수 있다.

전극은 전술한 전기 전도성 물질 중의 하나의 물질을 단독으로 포함할 수 있거나, 또는 2가지 이상의 그러한 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 전극이 2가지 이상의 유형의 전기 전도성 물질을 포함할 경우, 상기 전기 전도성 물질들 중 하나는 활성 물질로서의 기능을 할 수 있으며, 나머지 전기 전도성 물질은 전극의 저항을 저하시키기 위한 전도성 재료로서의 기능을 할 수 있다.

본 발명의 변환기를 위한 유전체 층의 총 두께는 10 μm 내지 2,000 μm (2 mm)의 범위에서 설정될 수 있지만, 이러한 총 두께는 특히 200 μm 이상의 값으로 설정될 수 있다. 특히, 유전체 층을 형성하는 유전성 실리콘 탄성중합체 층의 단일 층당 두께는 바람직하게는 0.1 내지 500 μm이며, 이 두께는 특히 바람직하게는 0.1 내지 200 μm이다. 이러한 얇은 실리콘 탄성중합체 층의 2개 이상의 층을 적층함으로써, 단일 층의 사용과 비교하여 절연 파괴 전압, 유전율 및 변위량과 같은 특성을 개선시키는 것이 가능하다.

본 발명에서 "변환기"라는 용어는 특정한 유형의 에너지를 별개의 유형의 에너지로 변환시키기 위한 요소, 기계 또는 장치를 의미하도록 취해진다. 이러한 변환기는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키기 위한 인공 근육 및 액추에이터; 기계 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 센서 및 전기 발생 요소; 전기 에너지를 음 에너지로 변환시키기 위한 스피커, 마이크로폰 및 헤드폰; 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 연료 전지; 및 전기 에너지를 광 에너지로 변환시키기 위한 발광 다이오드로 예시된다.

본 발명의 변환기는 본 발명의 변환기의 유전 특성 및 기계적 특성으로 인하여 특히 인공 근육, 액추에이터, 센서 또는 전기 발생 요소로서 사용 가능하다. 인공 근육은 로봇, 간호 장비, 재활 훈련 장비 등과 같은 응용에 사용될 것으로 예상된다. 액추에이터로서의 실시 형태는 본 발명의 예로서 하기에 설명될 것이다.

[도 1 내지 4]

도 1은 유전체 층이 적층된 본 발명의 실시 형태의 액추에이터(1)의 단면도를 도시한다. 이 실시 형태에서, 유전체 층은 예를 들어 2개의 유전체 층으로 구성된다. 액추에이터(1)에는 유전체 층(10a, 10b), 전극 층(11a, 11b), 와이어(wire; 12), 및 전원(13)이 갖추어져 있다. 전극 층(11a, 11b)은 유전체 층의 각각의 접촉 표면을 덮으며, 상기 층들은 각각의 와이어(12)를 통하여 전원(13)에 접속된다.

액추에이터(1)는 전극 층(11)과 전극 층(11b) 사이에 전압을 인가함으로써 구동될 수 있다. 전압의 인가에 의해, 유전체 층(10a, 10b)은 유전 특성으로 인하여 더 얇아지게 되며, 이는 전극 층(11a, 11b)의 면에 평행한 신장으로 이어진다. 즉, 전기 에너지를 운동 또는 변위의 힘 또는 기계 에너지로 변환시키는 것이 가능하다.

도 2는 유전체 층 및 전극 층이 적층된 본 발명의 실시 형태의 액추에이터(2)의 단면도를 도시한다. 본 발명의 실시 형태에 따르면, 예를 들어 유전체 층은 3개의 층으로 구성되며, 전극 층은 4개의 층으로 구성된다. 액추에이터(2)에는 유전체 층(20a, 20b, 20c), 전극 층(21a, 21b, 21c, 21d); 와이어(22); 및 전원(23)이 갖추어져 있다. 전극 층(21a, 21b, 21c, 21d) 각각은 유전체 층의 각각의 접촉 표면을 덮으며, 상기 전극 층들은 각각의 와이어(22)를 통하여 전원(23)에 접속된다. 전극 층은 상이한 전압의 측면들에 번갈아가며 접속되며, 전극 층(21a, 21c)은 전극 층(21b, 21d)과는 상이한 측면에 접속된다.

전극 층(21a)과 전극 층(21b) 사이에서의 전압의 인가, 전극 층(21b)과 전극 층(21c) 사이에서의 전압의 인가 및 전극 층(21c)과 전극 층(21d) 사이에서의 전압의 인가에 의해, 액추에이터(2)를 구동시키는 것이 가능하다. 전압의 인가에 의해, 유전체 층(20a, 20b, 20c)은 유전 특성으로 인하여 더 얇아지게 되며, 이는 전극 층(21a, 21b, 21c, 21d)의 면에 평행한 신장으로 이어진다. 즉, 전기 에너지를 운동 또는 변위의 힘 또는 기계 에너지로 변환시키는 것이 가능하다.

액추에이터의 실시 형태가 본 발명의 변환기의 예로서 기재되었지만, 기계 에너지 (예를 들어, 압력 등)가 외부로부터 본 발명의 변환기에 인가될 때, 상호 절연된 전극 층들 사이에서 전기 에너지로서 전위차를 발생시키는 것이 가능하다. 즉, 기계 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 센서로서의 사용이 가능하다. 이러한 센서의 실시 형태는 하기에 기재될 것이다.

도 3은 본 발명의 센서(3)의 구조를 도시한다. 센서(3)는 매트릭스-유사 패턴으로 배치된 상부 전극 층(31a, 31b, 31c)과 하부 전극 층(32a, 32b, 32c) 사이에 유전체 층(30)이 배치된 구조를 갖는다. 본 발명의 실시 형태에 따르면, 예를 들어, 상기 전극 층들은 수직 방향 및 수평 방향으로 각각 3개의 열을 갖는 매트릭스 패턴으로 배치된다. 유전체 층(30)과 접촉하지 않는 각각의 전극 층의 면은 절연 층에 의해 보호될 수 있다. 게다가, 유전체 층(30)은 유기폴리실록산을 포함하는 상기 유전체 층의 2개 이상의 층을 포함할 수 있다.

외력이 이러한 센서(3)의 표면에 인가될 때, 상부 전극 층과 하부 전극 층 사이의 유전체 층(30)의 두께는 눌러진 위치(pressed location)에서 변화되며, 이러한 변화로 인하여 상기 전극 층들 사이에서의 정전 용량(static capacitance)의 변화가 있게 된다. 이들 전극 층들 사이에서의 정전 용량의 이러한 변화로 인한 상기 전극 층들 사이의 전위차의 측정에 의해, 외력을 탐지하는 것이 가능하다. 즉, 이 실시 형태는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 센서로서 사용될 수 있다.

더욱이, 유전체 층을 개재시키는 대향 전극 층들이 본 발명의 실시 형태의 센서(3)에서 3쌍으로 형성되었지만, 전극의 개수, 크기, 배치 등은 응용에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

전기 발생 요소는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 변환기이다. 이러한 전기 발생 요소는, 자연 에너지, 예를 들어 파력(wave power), 수력, 수력 등에 의한 전기 발생과 또한 진동, 충격, 압력 변화 등으로 인한 전기의 발생에서 시작하는, 전기를 발생시키는 장치에 사용될 수 있다. 이러한 전기 발생 요소의 실시 형태는 하기에 기재될 것이다.

도 4는 유전체 층이 적층된 본 발명의 실시 형태의 전기 발생 요소(4)의 단면도를 도시한다. 이 실시 형태에서, 유전체 층은 예를 들어 2개의 유전체 층으로 구성된다. 전기 발생 요소(4)는 유전체 층(40a, 40b) 및 전극 층(41a, 41b)으로 구성된다. 전극 층(41a, 41b)은 각각의 접촉된 유전체 층의 하나의 면을 덮도록 배치된다.

전극 층(41a, 41b)은 예시되지 않은 부하에 전기적으로 접속된다. 이러한 전기 발생 요소(4)는 전극 층들(41a, 41b) 사이의 거리의 변화에 의한 정전 용량의 변화에 의해 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 즉, 유전체 층(40a, 40b)에 의해 형성된 정전기장으로 인한 정전하-유도된 상태의 전극 층들(41a, 41b) 사이의 상기 요소의 형상의 변화로 인하여, 상기 전하의 분포가 바이어스되게 되고, 그러한 바이어스로 인하여 전극 층 사이의 정전 용량이 변화되고, 상기 전극 층들 사이에 전위차가 발생한다.

본 발명의 실시 형태에서, 도 4에 도시된 전기 발생 요소(4)의 전극 층(41a, 41b)의 면에 평행한 방향으로 압축력이 가해진 상태 (상부 도면)로부터 상기 도 4에 도시된 바와 같이 압축력이 가해지지 않은 상태 (하부 도면)로의 변화로 인하여, 전극 층들(41a, 41b) 사이에 전위차가 발생하며, 이러한 전위차 변화의 산출에 의한 전기 발생 요소의 기능을 전력으로서 실현하는 것이 가능하다. 즉, 기계 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것이 가능하다. 게다가, 다수의 요소가 기재 상에 배치될 수 있고, 그러한 다수의 요소의 직렬 또는 병렬 접속에 의해 더 많은 양의 전기를 발생시키는 전기 발생 장치를 제작하는 것이 가능하다.

본 발명의 변환기는 공기, 물, 진공 또는 유기 용매 중에서 작동할 수 있다. 게다가, 본 발명의 변환기는 변환기의 사용 환경에 따라 적절하게 밀봉될 수 있다. 밀봉 방법에 대하여 특별한 제한은 주어지지 않으며, 이러한 밀봉 방법은 수지 재료 등을 이용한 밀봉으로 예시된다.

산업상 이용가능성

본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은 변환기의 제조에 적절하게 사용될 수 있다. 본 발명의 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물은, 단순히 비경화된 경화성 조성물이라기보다는 오히려, 반응성 유기폴리실록산이 부분 반응하고, 경화가 불안정한 상태의 소위 B 스테이지(B stage) 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 B 스테이지 물질은 겔-유사 상태이거나 또는 유동성을 갖는 상태의 물질로 예시된다. 따라서, 본 발명의 실시 형태는 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화 반응이 부분적으로 진행된 상태의 부재를 또한 포함하며, 여기서, 상기 변환기용 부재는 겔-유사 상태 또는 유체인 상태로 있다. 게다가, 이러한 유형의 반경화 상태의 변환기용 부재는 박막-유사 실리콘 탄성중합체의 단일 층 또는 적층된 층으로 구성될 수 있다.

실시예

본 발명을 구현하기 위하여, 이제 실시예를 제공할 것이다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 범주를 한정하지 않음을 이해해야 한다. 더욱이, 하기의 "%"는 중량%를 나타낸다.

실시예 1

25℃ 에서 점도가 50,000 mPa·s이고 양 말단이 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된(capped) 폴리-트라이플루오로프로필, 메틸실록산 (A₂₁) (0.14%의 비닐 함량), 1.0 μm의 평균 입자 직경의 구형 티탄산바륨 (후지 티타늄 인더스트리 컴퍼니, 리미티드(Fuji Titanium Industry Co., Ltd.)에 의해 제조됨, HPBT―1B)과, 반응 조절제로서 테트라메틸테트라비닐사이클로테트라실록산을 2000 rpm의 속도에서 30초 동안 회전 오비탈 혼합기(rotation orbital mixer)로 혼합하였다. 그 후, 표 1에 나타낸 제형비에 따라, 트리스(다이메틸하이드로겐실록시) 트라이플루오로프로필실란(A₁₁, SiH 함량 = 0.55%)을 첨가하고, 2000 rpm의 속도에서 30초 동안 혼합하였다. 더욱이, 다이메틸비닐실록시 기 이중 말단화 메틸폴리실록산에 용해된 1,3―다이에테닐―1,1,3,3―테트라메틸다이실록산 복합체의 백금 착물 0.67% (백금으로서)를 첨가하고, 2000 rpm의 속도에서 15초 동안 혼합하여 실리콘 탄성중합체 조성물을 수득하였다. 여기서, 이 실리콘 탄성중합체 조성물 중 모든 비닐 기에 대한 모든 SiH 작용기의 몰비 (SiH 기/비닐 기)는 1.3이었다.

여기서, 반응성 유기폴리실록산이 M_aM^R _bD_cD^R _dT_eT^R _fQ_g로 표시될 때, (a + c)/(b + d + e + f + g)의 값을 갖는 유기폴리실록산의 중량 분율 (X)은 경화성 유기폴리실록산 조성물 중 전체 실록산 성분에 대하여 3 미만이다 (즉, X = 1.7%). 경화성 유기폴리실록산 조성물 중 실록산 성분의 전체 양에 대한 이중 분자쇄 말단화 반응성 유기폴리실록산의 중량 분율 (Y)은 98.3%이다. 단일 분자 내에 2개 이상의 경화 반응 가능 기를 갖고 경화 반응이 가능한 2개의 기들 사이의 평균 분자량이 10,000 미만인 반응성 유기폴리실록산 (S) 대 단일 분자 내에 2개 이상의 경화 반응 가능 기를 갖고 경화 반응이 가능한 2개의 기들 사이의 평균 분자량이 10,000 이상, 그리고 150,000 이하인 반응성 유기폴리실록산 (L)의 블렌드비 (중량비 S/L)는 1.7/98.3이다.

반면에, 전술한 폴리오르가노실록산 원료의 화학 구조, 규소-결합된 수소 원자의 함량, 알케닐 기의 함량, 및 수평균 분자량을 기반으로 하면, 단위 중량당 가교결합점 개수 (J 값)는 21.0 μmol/g인 것으로 계산되었으며, 가교결합점들 사이의 상기 분자량 (K 값)은 약 220,000인 것으로 계산되었다.

이 실리콘 탄성중합체 조성물을 190℃에서 15분 동안 프레스 경화(press cure)시키고, 그 후 190℃에서 60분 동안 오븐에서 후-경화시켰다. JIS K 6249를 기반으로 하여, 영률, 인장 강도, 파단신율 및 인열 강도를 수득된 경화 물품에 대하여 측정하였다. 기계적 강도를 측정하기 위하여, 2 mm 두께의 시트를 제조하였다. 6 mm 두께의 시트의 경도계(Durometer) A 경도를 JIS K 6253을 기반으로 하여 측정하였다.

게다가, 이 실리콘 탄성중합체 조성물을 190℃에서 15분 동안 프레스 경화하여 0.07 mm 두께의 시트를 생성하였으며, 전기 절연 파괴 전압 오일 시험기, 즉, 소켄 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드(Soken Electric Co., Ltd.)에 의해 제조된 포타테스트(PORTATEST) 100A―2를 이용하여 절연 파괴 강도를 측정하였다. 동일한 방식으로, 실리콘 탄성중합체 조성물을 190℃에서 15분 동안 프레스 경화시켜 1 mm 두께의 시트를 생성하였다. 안도 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드(Ando Electric Co., Ltd.)에 의해 제조된 TR―1100 유전율-탄젠트 측정 장치를 이용하여 23℃의 온도 및 1 ㎒의 측정 주파수의 조건 하에서 비유전율을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 2 내지 실시예 8 및 비교예 1 내지 비교예 3

첨가량과, 가교결합제 A₁ 및 중합체 A₂의 화학 구조를 변화시킨 것을 제외하고는, 또는 요구되었을 수 있는 바와 같이, 표 1에 열거된 미세 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1의 절차와 동일한 절차를 수행하여 실리콘 고무 조성물을 수득하였다. 본 명세서에서, 실시예 2에서, 1,3―다이에테닐―1,1,3,3―테트라메틸다이실록산 복합체의 백금 착물의 성분을 제외한 모든 성분을 한꺼번에 첨가하고, 혼합하였다.

전술한 X, Y, S/L, J, 및 K 값을 동일한 방식으로 계산하였다. 수득된 조성물을 상기 방식으로 가열 및 경화시키고, 기계적 강도 및 전기적 특성을 평가하였다. 이들 결과를 표 1에 나타낸다. 더욱이, 실시예 7에서, 사전에 티탄산바륨의 미세 입자의 표면을 95:5의 체적비의 에탄올과 물의 용매 혼합물에서 78℃에서 상기 미세 입자의 전체 표면을 덮는 데 필요한 양의 3배만큼 많은 양에 해당하는 양의 펜타플루오로페닐 기를 갖는 인산으로 처리하였다. 그 후, 여분의 표면 처리제 부분을 전술한 에탄올 수성 용액으로 세척 제거하였다. 수득된 미세 입자를 진공 하에 85℃에서 추가로 처리하여 표면-처리된 미세 입자를 제공하였다.

게다가, 표에서, 상기에 기재되지 않은 가교결합제 및 중합체의 화학 구조는 하기와 같다.

A₂₁: 25℃에서 점도가 2,000 mPa·s이고, 양 말단이 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된 폴리-트라이플루오로프로필, 메틸실록산

A₂₂: 양 말단이 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된 폴리-트라이플루오로프로필, 메틸실록산-다이메틸실록산 공중합체

A₂₃: 양 말단이 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된 폴리-시아노프로필, 메틸실록산-다이메틸실록산 공중합체

A_24, A_25,A₂₆: 양 말단이 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된 폴리다이메틸실록산

A₁₁: 트리스(다이메틸하이드로겐실록시) 트라이플루오로프로필실란

A₁₂: 트리스(다이메틸하이드로겐실록시) 시아노에틸실란

A₁₃: 트라이메틸실릴 이중 말단화 다이메틸메틸하이드로겐실록산 공중합체

A₁₄: 다이메틸하이드로겐 작용화된 MQ 수지

(F) 반응 조절제: 테트라메틸테트라비닐사이클로테트라실록산

(C) Pt 촉매: 백금 1,3―다이비닐―1,1,3,3―테트라메틸다이실록산 착물

"경화된 실리콘 탄성중합체 박막의 전기기계적 시험"

(실시예 1 대 비교예 4)

본 발명을 기반으로 한 경화된 박막 (실시예 1)은 코팅되었는데, 브러시에 의해 카본 블랙 및 실리콘 오일로 구성된 전극 페이스트 ([애즈베리(Asbury) 전도성 카본 등급 5303]/[다우 코닝(Dow Corning) FS1265 플루오실리콘 오일(Fluosilicone Oil)] = 1/7 (w/w))를 도포하였다. 활성 EAP 영역을 한정하는 전극 적용부 (원)의 직경은 10 mm 내지 20 mm의 범위였다. 전기기계적 시험을 행하여, 에스알아이 인터내셔널 인크.(SRI international Inc.)에 의해 제작된 다우 코닝 전기기계적 시험기를 이용하여 전기장과 두께 변형률 사이의 관계를 분석하였다. 측정 조건은 하기와 같다.

1) 온도 및 습도: 21 내지 23℃ 및 35 내지 52%의 상대 습도

2) 초기 필름 두께: 105 μm

3) 이축 사전 신장률: 25%

4) 이축 신장 후 필름 두께: 67 μm

5) 전압 패턴은 0.5 ㎐ 구형파 유형이었다. 시험 전압 조건에 대한 '0' 볼트에서의 전극 원 직경의 변화는 가동 반경 방향 변형률(actuation radial strain)을 한정한다. 두께 변형률은 실리콘 샘플들의 비압축성으로 인하여 반경 방향 변형률과 관련된다. 전기장은 시험 전압을 '최종' 필름 두께 (재신장 및 가동 후 필름 두께)로 나눈 것으로 정의된다.

전기장 (V/μm)의 함수로서의 두께 변형률 (%)은 대조 재료 (비교예 4)로서 실가드(Sylgard) 186에 대한 것과 함께 도 5에 도시되어 있다.

도 5는 실시예 1 및 비교예 4에 있어서 전기장 (V/μm)의 함수로서의 두께 변형률 (%).

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

[표 1-4]

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 고도 유전성 작용기를 갖는 화합물의 성분을 가졌으며, 따라서, 탁월한 기계적 특성 (파단신율로 표시되는 바와 같음) 및 유전 특성 (비유전율로 표시되는 바와 같음)을 갖는 실리콘 탄성중합체가 제공되었다. 게다가, 가교결합 구조 및 무기 미세 입자를 최적화함으로써, 원하는 변환기 응용에 따라 재료를 설계하는 것이 가능하다.

특히, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물로부터 수득된 실리콘 탄성중합체는 심지어 낮은 전압 영역에서도 높은 유전 특성을 획득한다.

반면에, 최적화된 가교결합 구조를 갖지 않는 경화성 유기폴리실록산 조성물로부터 수득된 실리콘 탄성중합체는 높은 영률을 가졌으며, 파단신율이 낮았다. 따라서 이러한 실리콘 탄성중합체는 변환기에서 사용하기 위한 재료로서 부적당하다.

부호의 설명

1,2 액추에이터

10a, 10b, 20a, 20b, 20c 유전체 층

11a, 11b, 21a, 21b, 21c, 21d 전극 층 (전기 전도성 층)

12, 22 와이어

13, 23 전원

3 센서

30 유전체 층

31a, 31b, 31c 상부 전극 층

32a, 32b, 32c 하부 전극 층

4 전기 발생 요소

40a, 40b 유전체 층

41a, 41b 전극 층

Claims

고도 유전성 작용기를 갖는 규소 화합물 (Z) 및 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
하나 이상의 경화성 작용기 및 고도 유전성 작용기를 갖는 유기 화합물 (Z1) 및 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
고도 유전성 작용기를 갖는 유기 화합물 (Z2) 및 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하며, 상기 화합물 (Z2)은 상기 조성물 (A+B)과 혼화성인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 축합 경화 반응, 부가 경화 반응, 과산화물 경화 반응, 광경화 반응 또는 용매 제거에 의한 건조에 의해 경화가능한, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고도 유전성 작용기가 공유 결합을 통하여 규소 원자에 결합된 구조를 갖는 경화체(cured body)를 제공하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고도 유전성 작용기의 함량은 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물의 전체 실록산 성분에 대하여 1 내지 80 질량%의 범위인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고도 유전성 작용기의 함량은 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물의 전체 실록산 성분에 대하여 10 내지 50 질량%의 범위인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고도 유전성 작용기는 a) 할로겐 원자 및 할로겐 원자-함유 기, b) 질소 원자-함유 기, c) 산소 원자-함유 기, d) 복소환식 기, e) 붕소-함유 기, f) 인-함유 기, 및 g) 황-함유 기로부터 선택되는 하나 이상인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 경화성 유기폴리실록산의 주쇄의 하나 이상의 부분은 붕소 원자 및 인 원자로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 [특성 1], [특성 2] 및 [특성 3]을 추가로 충족시키는 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물 (A+B)을 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물:
[특성 1] 일반 화학식 M_aM^R _bD_cD^R _dT_eT^R _fQ_g로 표시되는 반응성 유기폴리실록산으로서, (a + c)/(b + d + e + f + g)의 값이 3 미만인 유기폴리실록산을, 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물 중 상기 전체 유기폴리실록산 성분에 대하여 0.1 중량% 이상, 25 중량% 이하인 양의 범위로 함유함 (상기 일반 화학식에서, M은 트라이오르가노실록시 단위를 나타내며; D는 다이오르가노실록시 단위를 나타내고; T는 모노오르가노실록시 단위를 나타내며, Q는 SiO₄ _/2로 표시되는 실록시 단위를 나타내고; M^R, D^R, 및 T^R 각각은 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응 및 광반응으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 유형으로서 경화 반응이 가능한 치환기 R을 갖는 실록시 단위임);
[특성 2] 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물 중 전체 실록산 성분에 대하여, 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응 또는 광반응에서 경화 반응이 가능한 기를 단지 분자의 양 말단에 갖는 반응성 유기폴리실록산 75 중량% 이상, 99.9 중량% 이하를 함유함;
[특성 3]
(S) 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응 및 광반응으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 유형으로서 경화 반응이 가능한 2개 이상의 기를 단일 분자 내에 갖는 반응성 유기폴리실록산으로서, 상기 반응성 유기폴리실록산은 상기 경화 반응이 가능한 상기 2개의 기들 사이에서 10,000 미만의 평균 분자량을 갖는, 상기 반응성 유기폴리실록산;
(L) 축합 반응, 부가 반응, 과산화물 반응 및 광반응으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 유형으로서 경화 반응이 가능한 2개 이상의 기를 단일 분자 내에 갖는 반응성 유기폴리실록산으로서, 상기 반응성 유기폴리실록산은 상기 경화 반응이 가능한 상기 2개의 기들 사이에서 10,000 이상, 150,000 이하인 평균 분자량을 갖고, 상기 성분 (S) 대 상기 성분 (L)의 블렌드비 (중량비)는 1:99 내지 40:60의 범위인, 상기 반응성 유기폴리실록산;
(C) 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물용 경화제; 및
(D) 실온에서 1 ㎑에서의 비유전율(specific dielectric constant)이 10 이상인 유전성 무기 미세 입자를 포함함.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 반응이 가능한 기는 부가 반응이 가능한 기인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 반응은 하이드로실릴화 반응인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물 중 규소-결합된 수소 원자 대 규소-결합된 불포화 탄화수소 기의 블렌드비는 0.5:1.0 내지 3.0:1.0의 범위인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (A + B) 경화성 유기폴리실록산 조성물은
(A) 하나 또는 다수의 성분을 포함하고, 일반 화학식 M_aiM^H _biD_ciD^H _diT_eiT^H _fiQ_gi로 표시되며, 300 내지 15,000의 범위의 수평균 분자량 (Mw)을 갖고, 단일 분자 내에 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기하이드로겐폴리실록산; 및
(B) 하나 또는 다수의 성분을 포함하고, 일반 화학식 M_ajM^Vi _biD_ciD^Vi _djT_ejT^Vi _fjQ_gj로 표시되며, 300 내지 100,000의 범위의 수평균 분자량 (Mw)을 갖고, 단일 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖는 유기폴리실록산을 포함하며;
상기 경화성 유기폴리실록산은 하기 [특성 4]로 표시되는 단위 중량당 가교결합점 카운트(count)의 조건을 충족시키는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물:
[특성 4] 상기 (A) 성분 및 상기 (B) 성분 각각의 상기 평균 분자량을 기반으로 하여, 하기의 표시된 식으로 정의되는 상기 반응성 폴리실록산의 경화 반응 후 단위 중량당 가교결합점의 개수, 상기 일반 화학식 중 a_i 내지 g_i의 값 및 a_j 내지 g_j의 값, 및 상기 조성물 중 상기 성분 각각의 함량이 0.5 내지 20 μmol/g의 범위이고;
상기 일반 화학식에서,
M은 R₃SiO_1/2을 나타내며;
D는 R₂SiO_2/2를 나타내고;
T는 RSiO_3/2을 나타내며;
Q는 SiO_4/2로 표시되는 실록산 단위이고;
R은 지방족 탄소-탄소 이중 결합을 갖지 않는 1가 유기 기이며;
M^H, D^H, 및 T^H 각각은 M, D 및 T로 각각 표시되는 상기 실록산 단위의 상기 R 기 중 하나가 규소 원자-결합된 수소 원자로 대체된 실록산 단위이고; M^Vi, D^Vi 및 T^Vi 각각은 M, D 및 T로 각각 표시되는 상기 실록산 단위의 상기 R 기 중 하나가 탄소 원자수 2 내지 20의 알케닐 기로 대체된 실록산 단위이며;
a는 단일 분자당 평균 개수이고;
b는 단일 분자당 평균 개수이며;
c는 단일 분자당 평균 개수이고;
d는 단일 분자당 평균 개수이며;
e는 단일 분자당 평균 개수이고;
f는 단일 분자당 평균 개수이며;
g는 단일 분자당 평균 개수이고;
i는 상기 성분 (A) 중 제i 성분을 나타내며;
j는 상기 성분 (B) 중 제j 성분을 나타내고;
상기 단위 중량당 가교결합점의 상기 개수는 하기 식에 의해 계산된 값으로서, (i) 말단기간 반응(inter terminal group reaction)의 확률 지수, (ii) 상기 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수, (iii) 상기 반응 조성물 중 원료 몰 카운트(mole count) 지수, 및 (iv) 상기 반응 조성물의 분자량 지수 각각은 각각의 하기 식:

에서와 같이 정의되며; 상기 지수 각각을 정의하는 식은 하기와 같으며, 즉
(i) 말단기간 반응의 확률 지수는

로 표시되며;
(ii) 말단기간 반응의 확률 지수를 기반으로 하면, 상기 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수는

로 표시되되, 단, 상기 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수의 계산에서, 분자쇄 중 반응기들 사이의 유기실록산 단위의 평균 개수를 나타내는 (a + c)/(b + d + e + f + g)의 값이 3 미만인 성분이 단일 가교결합점으로서 작용하도록 취해지고, 그러한 성분의 계산은 (b + d) = 0이고 (e + f + g) = 1인 것으로 추정하며;
(iii) 상기 반응 조성물 중 원료 몰 카운트 지수는

로 표시되고;
(iv) 상기 반응 조성물의 분자량 지수는

로 표시되며, 상기 식에서,
α_i는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 블렌딩 양 α^w _i (중량을 기준으로 한 양)를 상기 성분 (A) 중에 포함된 규소-결합된 수소 원자의 수 H (몰)와 상기 성분 (B) 중에 포함된 알케닐 기의 수 V (몰)의 비 (γ = H(몰)/V(몰))로 나눈 값, 즉 α_i = α^w _i/ γ이고;
β_j는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 상기 블렌딩 양 (중량을 기준으로 한 양)을 나타내며;
M_wi는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 수평균 분자량을 나타내고;
M_wj는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 수평균 분자량을 나타냄.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물은 하기 [특성 5]로 표시되는 가교결합점들 사이의 분자량의 조건을 추가로 충족시키는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물:
[특성 5] 상기 (A) 성분 및 상기 (B) 성분의 성분들 각각의 상기 수평균 분자량을 기반으로 하여, 하기의 식으로 정의되는 상기 경화 반응 후의 상기 반응성 폴리실록산의 가교결합점들 사이의 분자량, 상기 일반 화학식 중 a_i 내지 g_i의 값 및 a_j 내지 g_j의 값, 및 상기 조성물 중 각각의 성분의 양이 100,000 내지 2,000,000의 범위이고;
상기 전술한 일반 화학식에서,
M은 R₃SiO_1/2을 나타내며;
D는 R₂SiO_2/2를 나타내고;
T는 RSiO_3/2을 나타내며;
Q는 SiO_4/2로 표시되는 실록산 단위이고;
R은 지방족 탄소-탄소 이중 결합을 갖지 않는 1가 유기 기이며;
M^H, D^H, 및 T^H 각각은 M, D 및 T로 각각 표시되는 상기 실록산 단위의 상기 R 기 중 하나가 규소 원자-결합된 수소 원자로 대체된 실록산 단위이고;
M^Vi, D^Vi 및 T^Vi 각각은 M, D 및 T로 각각 표시되는 상기 실록산 단위의 상기 R 기 중 하나가 탄소 원자수 2 내지 20의 알케닐 기로 대체된 실록산 단위이며;
a는 단일 분자당 평균 개수이고;
b는 단일 분자당 평균 개수이며;
c는 단일 분자당 평균 개수이고;
d는 단일 분자당 평균 개수이며;
e는 단일 분자당 평균 개수이고;
f는 단일 분자당 평균 개수이며;
g는 단일 분자당 평균 개수이고;
i는 상기 성분 (A) 중 제i 성분을 나타내며;
j는 상기 성분 (B) 중 제j 성분을 나타내고;
상기 단위 중량당 가교결합점의 상기 개수는 하기 식에 의해 계산된 값으로서, (i) 말단기간 반응의 확률 지수, (ii') 상기 반응 조성물의 유기실록산 사슬 카운트 지수, (iii) 상기 반응 조성물 중 원료 몰 카운트 지수, 및 (iv) 상기 반응 조성물의 분자량 지수 각각은 각각의 하기 식:

에서와 같이 정의되며; 상기 지수 각각을 정의하는 식은 하기와 같고, 즉
(i) 말단기간 반응의 확률 지수는

로 표시되며;
(ii') 상기 반응 조성물의 유기실록산 사슬 카운트 지수는

로 표시되되, 단, 상기 반응 조성물의 가교결합점의 개수 지수의 계산에서, 상기 분자쇄 중 반응기들 사이의 유기실록산 단위의 평균 개수를 나타내는 (a + c)/ (b + d + e + f + g)의 값이 3 미만인 성분이 단일 가교결합점으로서 작용하도록 취해지고, 그러한 성분의 계산은 (d+2e+2f+3g+1)=0인 것으로 추정하며;
(iii) 상기 반응 조성물 중 원료 몰 카운트 지수는

로 표시되고;
(iv) 상기 반응 조성물의 분자량 지수는 하기 식:

으로 표시되며; 상기 식에서,
α_i는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 블렌딩 양 α^w _i (중량을 기준으로 한 양)를 상기 성분 (A) 중에 함유된 규소-결합된 수소 원자의 수 H (몰)와 상기 성분 (B) 중에 함유된 알케닐 기의 수 V (몰)의 비 (γ = H(몰)/V(몰))로 나눈 값, 즉 α_i = α^w _i/ γ이고;
β_j는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 상기 블렌딩 양 (중량을 기준으로 한 양)을 나타내며;
M_wi는 상기 성분 (A)의 제i 성분의 수평균 분자량을 나타내고;
M_wj는 상기 성분 (B)의 제j 성분의 수평균 분자량을 나타냄.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화성 유기폴리실록산 조성물은 필요 성분으로서
(A1) 분자의 양 말단에 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 하나 이상의 유형의 유기하이드로겐폴리실록산으로서, 수소 원자의 중량 분율이 0.1 내지 1.0 중량%인, 상기 유기하이드로겐폴리실록산;
(A2) 단일 분자 내에 3개 이상의 규소 원자-결합된 수소 원자를 갖는 하나 이상의 유형의 유기하이드로겐폴리실록산으로서, 수소 원자의 중량 분율이 0.03 내지 2.0 중량%인, 상기 유기하이드로겐폴리실록산;
(B) 단일 분자 내에 2개 이상의 알케닐 기를 갖는 하나 이상의 유형의 유기폴리실록산으로서, 상기 알케닐 기의 중량 분율이 0.05 내지 0.5 중량%인, 상기 유기폴리실록산;
(C1) 하이드로실릴화 반응 촉매; 및
(D) 실온에서 1 ㎑에서의 비유전율이 10 이상인 유전성 무기 미세 입자를 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전성 무기 미세 입자 (D)는 산화티타늄, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 납 티타네이트 지르코네이트 및 티탄산바륨, 및 티탄산바륨의 바륨 및 티타늄 위치가 칼슘 또는 스트론튬 등의 알칼리 토금속; 지르코늄; 또는 이트륨, 네오디뮴, 사마륨 또는 디스프로슘 등의 희토류 금속으로 부분 대체된 복합 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 무기 미세 입자인, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
(E) 전기 전도성 무기 입자, 절연성 무기 입자 및 보강용 무기 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유형의 무기 입자를 추가로 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 일부분의 또는 전체 양의 상기 성분 (D) 및 상기 성분 (E)는 하나 이상의 유형의 표면 처리제로 표면 처리된, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
(F) 금형(mold) 이형성 또는 절연 파괴 특성의 개선을 위한 첨가제를 추가로 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 상기 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물을 적어도 부분 경화시킴으로써 형성된, 변환기용 부재.
한 쌍의 전극과;
상기 전극들 사이에 배치된 실리콘 탄성중합체 중간 층으로서, 상기 실리콘 탄성중합체 중간 층은 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 상기 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화 반응 또는 부분 경화 반응에 의해 형성된, 상기 실리콘 탄성중합체 중간 층을 포함하는, 변환기.
제22항에 있어서, 상기 실리콘 탄성중합체 층들 중 적어도 2개는 적층된, 변환기.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 상기 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 제조 방법으로서, 상기 방법은 이축 압출기, 이축 혼련기 및 단축 블레이드형 압출기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기계적 수단을 이용하여 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물을 구성하는 2가지 이상의 성분을 블렌딩하는 단계를 포함하는, 변환기용 경화성 유기폴리실록산 조성물의 제조 방법.