KR20180099832A - 전기-전도성 경화성 유기규소 고무 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소 섬유-함유 경화성 유기규소 조성물, 및 탄소 섬유-함유 유기규소 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 탄소 섬유-함유 유기규소 조성물의 경화에 의해 수득된 전기 전도성 고무 및 이의 용도에 관한 것이다. 경화성 유기규소 조성물은 하기 (A) 및 (B) 를 포함한다:
(A) 폴리실록산 베이스 조성물, 및
(B) 탄소 섬유 구성성분;
여기서, 탄소 섬유 구성성분은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 2 내지 300%, 바람직하게는 5 내지 250%, 더 바람직하게는 15 내지 150% 의, 평균 길이가 10 내지 5000㎛, 바람직하게는 30 내지 3500㎛, 더 바람직하게는 60 내지 3000 ㎛ 인 탄소 섬유를 포함하고, 단: (1) 탄소 섬유 구성성분이 200㎛ 이하의 길이를 갖는 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 25% 초과이고; (2) 탄소 섬유 구성성분이 2800㎛ 초과의 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 40% 이하임.

Description

전기-전도성 경화성 유기규소 고무
본 발명은 탄소 섬유-함유 경화성 유기규소 조성물, 및 탄소 섬유-함유 경화성 유기규소 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 탄소 섬유-함유 유기규소 조성물의 경화에 의해 수득된 전기 전도성 고무, 및 특히 전자기기, 자동차, 항공우주, 고속 철도, 커뮤니케이션, 전력, 의학 및 웨어러블 지능형 장치 (wearable intelligent device) 의 분야에서의 전기-전도성 구성요소로서의 이의 용도에 관한 것이다.
전기-전도성 고무는 고무 매트릭스에 전기-전도성 충전제를 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 이의 기계적 성능 및 전기 전도도는 큰 범위에서 조절될 수 있고, 이는 안정한 전도도, 양호한 가공성 및 우수한 기계적 성능과 같은 이점으로 인해 빠르게 발전하고 있다. 이러한 유형의 전기-전도성 고무는 전자기기, 커뮤니케이션, 전력, 의학, 항공우주, 자동차, 철로 등의 분야에서 널리 사용된다. 전자 산업의 빠른 발전 및 이의 적용 시장의 팽창에 따라, 전기-전도성 고무는 또한 지능형 웨어러블 장치, 센서, 전자기 차폐 등의 분야에 적용된다.
수많은 중합체 재료 중에서, 폴리실록산 매트릭스를 갖는 유기규소 고무는 이의 우수한 내후성, 온도 내성, 생체적합성, 전기적 성능으로 인해 전기-전도성 고무 매트릭스로서 널리 사용된다. 일반적으로, 유기규소 물질은 1010Ω·cm 보다 더 큰 용적 저항률 (volume resistivity) 를 갖고, 절연체 물질로서 주로 사용된다. 그러나, 이의 전기 전도도는 전기-전도성 충전제를 첨가함으로써 조절될 수 있다. 일반적으로, 복합 물질은 이의 용적 전도도 (volume conductivity) 가 107 내지 109 Ω·cm 인 경우 반도체로서, 이의 용적 전도도가 104 내지 107 Ω·cm 인 경우 대전방지 물질로서, 이의 용적 전도도가 10 내지 104 Ω·cm 인 경우 전기-전도성 물질로서, 이의 용적 전도도가 10-5 내지 100 Ω·cm 인 경우 높은 전도성 물질로서 칭해질 것이다. 전자기 차폐 분야에서 유용한 전기-전도성 규소 고무의 경우, 이의 용적 전도도는 일반적으로 1 Ω·cm 미만이도록 요구된다.
통상적인 전기-전도성 충전제는 금속성 충전제 및 탄소-기반 충전제를 포함한다. 금속성 충전제는 우수한 전도도를 갖고, 높은 전도성 규소 고무를 제조하는데 중요한 충전제이다. 통상적인 금속성 충전제는 알루미늄 분말, 철 분말, 니켈 분말, 구리 분말, 은 분말, 금 분말을 포함한다. 그러나, 알루미늄 분말, 철 분말 및 니켈 분말은 공기 중에서 산화되기 쉬워서, 불량한 안정성 및 전도도의 감소를 야기하는 한편, 금 분말 및 은 분말은 매우 비싸다. 탄소-기반 충전제는 주로 카본 블랙 및 흑연을 포함한다.
예를 들어, 중국 특허 CN102382616 B 는, 주요 충전제로서 다양한 유형의 금속성 분말 예컨대 구리 분말, 은 분말, 니켈 분말을 사용하여 제조된 높은 전도성 유기규소 복합 물질을 개시하고 있다. 그러나, 높은 전도도를 달성하기 위해 다량의 금속성 분말이 첨가되어야 하므로 그리고 또한 금속성 충전제의 높은 밀도로 인해, 수득된 전기-전도성 규소 고무는 일반적으로 높은 밀도를 갖는다. 따라서, 이는 휴대성을 원하는 일부 적용물에 적합하지 않다.
중국 특허 CN100999607B 는, 50-200 m2/g 의 BET 비표면적 및 120-280 ml/100 g 의 DBP 오일 흡수를 갖는 카본 블랙을 사용하는 압축 성형 방법에 의해 제조된 전기-전도성 규소 고무를 개시하고 있다. 카본 블랙은 비교적 저비용이고, 고무 매트릭스에 대해 보강 효과를 가져, 내후성 및 내마모성을 개선시킨다. 그러나, 카본 블랙의 첨가는 규소 고무 시스템의 점도의 급격한 증가를 야기하기 매우 쉽고, 이는 카본 블랙의 첨가량을 상당히 제한하고 작업성을 악화시킨다. 특히, 높은 전기 전도도가 요구되는 경우, 다량의 카본 블랙이 첨가되어야 할 수 있고, 이는 가공 기술 예컨대 압축 성형 등을 더 어렵게 만든다. 그 동안에, 카본 블랙을 갖는 규소 고무는 일반적으로 1 Ω·cm 미만으로 거의 감소될 수 없는 용적 저항률을 가져, 이것이 높은 전도도 분야에서 사용될 수 없게 만든다.
본 발명의 상세한 설명
따라서, 더 넓은 범위 (예를 들어 0.01 내지 100000 Ω·cm 범위의 용적 저항률) 에서 전기 전도도와 관련하여 조절될 수 있고, 양호한 가공성, 조절가능한 기계적 특성, 양호한 안정성, 낮은 밀도 등과 같은 이점을 갖고, 이에 따라 대전방지, 전기 전도성 및 전자기 차폐 등과 같은 적용 분야에서 사용될 수 있는, 보다 개선된 전도도를 갖는 유기규소 고무가 여전히 요구되고 있다.
놀랍게도, 상기 기술적 과제는 전도성 충전제로서 특정 길이를 갖는 특정량의 탄소 섬유를 경화성 유기규소 조성물에 첨가함으로써 해결될 수 있음이 밝혀졌다. 흑연 및 카본 블랙에 비해, 본 발명에 따른 경화성 유기규소 조성물에의 탄소 섬유의 첨가는 더욱 우수하고 조절가능한 전도도를 야기할 수 있다. 또한, 카본 블랙에 비하여, 탄소 섬유는 폴리실록산 매트릭스의 점도의 급격한 증가를 일으키지 않아, 복합물의 작업성 및 기계적 특성에 유익할 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 양상은 하기를 포함하는 경화성 유기규소 조성물에 관한 것이다:
(A) 폴리실록산 베이스 조성물, 및
(B) 탄소 섬유 구성성분;
여기서 탄소 섬유 구성성분은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 2 내지 300%, 바람직하게는 5 내지 250%, 더 바람직하게는 15 내지 150% 의, 평균 길이가 10 내지 5000㎛, 바람직하게는 30 내지 3500㎛ 인 탄소 섬유, 더 바람직하게는 평균 길이가 60 내지 3000㎛ 인 탄소 섬유를 포함하고, 단: (1) 탄소 섬유 구성성분이 200㎛ 이하의 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 25% 초과, 바람직하게는 30% 초과이고; (2) 탄소 섬유 구성성분이 2800㎛ 초과의 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 40% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 더 바람직하게는 15% 이하이다.
유리하게는, 경화성 유기규소 조성물에서, 탄소 섬유 구성성분은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 150% 의, 평균 길이가 10 내지 2500 ㎛ 인 탄소 섬유를 포함한다.
본 발명의 제 2 양상은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물 및 (B) 탄소 섬유 구성성분을 균일하게 혼합하는 단계를 포함하는, 상기 기재된 바와 같은 경화성 유기규소 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 3 양상은 상기 기재된 바와 같은 경화성 유기규소 조성물을 경화시켜 수득된 경화 유기규소 고무에 관한 것이다.
본 발명의 제 4 양상은, 특히 전자기기, 자동차, 항공우주, 고속 철도, 커뮤니케이션, 전력, 의학 및 웨어러블 지능형 장치의 분야에서 전기 전도성 구성요소로서의, 경화 유기규소 고무의 용도에 관한 것이다.
(A) 폴리실록산 베이스 조성물
폴리실록산 베이스 조성물은 유기규소 고무의 매트릭스를 구성한다. 본 발명에서, 폴리실록산 베이스 조성물은 이것이 경화되어 상응하는 규소 고무 물질을 형성할 수 있는 한, 특별히 제한되지는 않는다. 경화 메커니즘에 따라, 폴리실록산 베이스 조성물은 부가 경화성 (addition curable), 축합 중합 경화성 또는 유기 과산화물 경화성일 수 있다.
특정 구현예에서, 폴리실록산 베이스 조성물은 부가 경화성일 수 있는데, 즉, 이는 예를 들어 플라티늄 족 금속 촉매의 존재 하에 알케닐-함유 폴리실록산 및 수소-함유 폴리실록산을 가교하여 경화될 수 있다.
예시적인 부가-경화성 폴리실록산 베이스 조성물은 하기를 포함한다:
(a1) 규소 원자에 결합된 알케닐 기를 분자 당 둘 이상 함유하는 하나 이상의 폴리실록산,
(b1) 동일 또는 상이한 규소 원자에 결합된 수소 원자를 분자 당 하나 이상 갖는 하나 이상의 수소-함유 폴리실록산, 단 이러한 구성성분은 동일 또는 상이한 규소 원자에 결합된 수소 원자를 총 둘 이상 가짐,
(c1) 하나 이상의 플라티늄 족 금속 촉매.
(a1) 알케닐-함유 폴리실록산과 관련하여, 알케닐 기는 예를 들어 분자 사슬의 말단 또는 중간에 또는 둘 모두에, 폴리실록산의 주쇄의 임의의 위치에 있을 수 있다.
바람직하게는, 알케닐-함유 폴리실록산 (a1) 은 하기를 포함한다:
(i) 둘 이상의 하기 화학식 (I-1) 의 실록시 단위:
R1 aZbSiO[4-(a+b)]/2 (I-1)
[식 중,
R1 은 C2-12, 바람직하게는 C2-6 알케닐 기, 가장 바람직하게는 비닐 또는 알릴을 나타내고,
Z 는 동일 또는 상이하게, 바람직하게는 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환된 알킬기를 포함하는 C1-8 알킬 기로부터, 및 아릴 기, 특히 C6-20 아릴 기로부터 선택되는, 탄소수 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 12 의 1가 히드로카르빌 기를 나타내고,
a 는 1 또는 2 이고, b 는 0, 1 또는 2 이고, a 및 b 의 합계는 1, 2 또는 3 임],
임의로는 (ii) 하기 화학식 (I-2) 의 다른 실록시 단위:
Figure pct00001
[식 중,
Z 는 상기 나타낸 바와 같은 의미를 갖고, c 는 0, 1, 2 또는 3 임].
바람직한 구현예에서, Z 는 메틸, 에틸, 프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필, 페닐, 자일릴 및 톨릴 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 기 Z 의 적어도 60 mol% (또는 수로 표현됨) 는 메틸이다.
알케닐-함유 폴리실록산 (a1) 은 점도가 적어도 50 mPa.s, 바람직하게는 2,000,000 mPa.s 미만일 수 있다. 이는 또한 더 큰 점도를 갖는 겔일 수 있다. 본 출원에서, 모든 점도는 동적 점도 (dynamic viscosity) 값에 관한 것이고, 예를 들어 20 ℃ 에서 브룩필드 점도계 (Brookfield viscometer) 를 사용하여 공지된 방식으로 측정될 수 있다. 점도가 브룩필드 기기에 의해 측정되기에 너무 높은 경우, 이는 바늘 침투 방법에 의해 측정될 수 있다.
알케닐-함유 폴리실록산 (a1) 은 화학식 (I-1) 의 단위만으로 형성될 수 있거나, 화학식 (I-2) 의 단위를 추가로 함유할 수 있다. 알케닐-함유 폴리실록산 (a1) 은 선형, 분지형 또는 시클릭일 수 있다. 본 발명의 목적을 손상시키지 않으면서, 분자 사슬은 분지형 실록시 단위를 추가로 함유할 수 있으나, 비율에 있어서 알케닐-함유 폴리실록산 (a1) 중에서 바람직하게는 10% 를 초과하지 않고, 더 바람직하게는 5% 를 초과하지 않는다.
화학식 (I-1) 의 실록시 단위의 예는 비닐 디메틸 실록시, 비닐 페닐 메틸 실록시, 비닐 메틸 실록시 및 비닐 실록시 단위이다.
화학식 (I-2) 의 실록시 단위의 예는 SiO4/2 단위, 디메틸 실록시, 메틸 페닐 실록시, 디페닐 실록시, 메틸 실록시 및 페닐 실록시이다.
알케닐-함유 폴리실록산의 예는 선형 또는 시클릭 화합물을 포함하고, 예를 들어 디메틸 비닐 실록시 말단 기를 갖는 디메틸 폴리실록산, 트리메틸 실록시 말단 기를 갖는 (메틸 비닐)(디메틸)폴리실록산 공중합체, 디메틸 비닐 실록시 말단 기를 갖는 (메틸 비닐)(디메틸)폴리실록산 공중합체, 및 시클릭 메틸 비닐 폴리실록산이다.
본 발명의 폴리실록산 베이스 조성물에서, 수소-함유 폴리실록산 구성성분 (b1) 은 구성성분 (a1) 의 알케닐-함유 폴리실록산과의 가교 반응을 수행하도록 동일 또는 상이한 규소 원자(들) 에 결합된 둘 이상의 수소 원자를 가져야 한다. 따라서, 수소-함유 폴리실록산 구성성분 (b1) 으로서, 동일 또는 상이한 규소 원자(들) 에 결합된 수소 원자를 분자 당 둘 이상 갖는 하나 이상의 수소-함유 폴리실록산, 또는 동일 또는 상이한 규소 원자에 결합된 수소 원자를 분자 당 둘 이상 갖는 둘 이상의 수소-함유 폴리실록산의 혼합물이 사용될 수 있다.
구성성분 (b1) 또는 수소-함유 폴리실록산 또는 본 발명에 따른 수소-함유 폴리실록산의 혼합물에서, SiH 기는 폴리실록산의 주쇄의 임의의 위치에, 예를 들어 분자 사슬의 말단 또는 중간에 또는 둘 모두에 있을 수 있다.
SiH 기를 갖는 수소-함유 폴리실록산은, 구성성분 (a1) 과 가교될 수 있는데, 즉 이러한 구성성분의 SiH 기와 구성성분 (a1) 의 알케닐 기를 반응시켜 경화 생성물을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 구성성분 (b1) 로서, 분자 당 2 개, 3 개 또는 그 이상의 SiH 기를 갖는 하나 이상의 수소-함유 폴리실록산이 이용된다.
바람직한 구현예에서, 수소-함유 폴리실록산은 하기를 포함한다:
(i) 하기 화학식 (I-3) 의 둘 이상의 실록시 단위:
HdR2 eSiO[4-(d+e)]/2 (I-3)
[식 중,
R2 는 동일 또는 상이하게, 바람직하게는 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환된 알킬 기를 포함하는 C1-8 알킬 기로부터, 및 아릴 기, 특히 C6-20 아릴 기로부터 선택되는 1가 히드로카르빌을 나타내고,
d 는 1 또는 2 이고, e 는 0, 1 또는 2 이고, d 및 e 의 합계는 1, 2 또는 3 임],
및 임의로는 (ii) 하나 이상의 하기 화학식 (I-4) 의 다른 단위:
R2 fSiO(4-f)/2 (I-4)
[식 중,
R2 은 상기 나타낸 바와 같은 의미를 갖고, f 는 0, 1, 2 또는 3 임].
더 바람직한 구현예에서, R2 는 메틸, 에틸, 프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필, 페닐, 자일릴 및 톨릴로부터 선택될 수 있다.
구성성분 (b1) 또는 수소-함유 폴리실록산 또는 이의 혼합물은, 동적 점도가 적어도 1 mPa.s, 바람직하게는 3 내지 1000 mPa.s, 더 바람직하게는 5-100 mPa.s 이다.
수소-함유 폴리실록산은, 화학식 (I-3) 의 단위만으로부터 형성될 수 있거나, 화학식 (I-4) 의 단위를 추가로 함유할 수 있다. 수소-함유 폴리실록산은 선형, 분지형 또는 시클릭 구조일 수 있다. 본 발명의 목적을 손상시키지 않으면서, 분자 사슬은 분지형 실록시 단위를 추가로 함유할 수 있으나, 비율에 있어서 수소-함유 폴리실록산 구성성분 중에서 바람직하게는 10 % 를 초과하지 않고, 더 바람직하게는 5 % 를 초과하지 않는다.
화학식 (II-1) 의 단위의 예는 H(CH3)2SiO1/2, HCH3SiO2/2 및 H(C6H5)SiO2/2 이다.
화학식 (II-2) 의 단위의 예는 화학식 (I-2) 의 단위에 대해 상기 주어진 예와 동일한 것일 수 있다.
수소-함유 폴리실록산의 실현가능한 예는, 선형 또는 시클릭 화합물, 예를 들어 수소화 디메틸 실록시 말단 기를 갖는 디메틸 폴리실록산, 트리메틸 실록시 말단 기를 갖는 (디메틸)(히드로겐메틸) 폴리실록산 단위를 갖는 공중합체, 수소화 디메틸 실록시 말단 기를 갖는 (디메틸)(히드로겐메틸) 폴리실록산 단위를 갖는 공중합체, 트리메틸실록시 말단 기를 갖는 수소화 메틸 폴리실록산, 및 시클릭 수소화 메틸 폴리실록산을 포함한다.
한 구현예에서, 수소-함유 폴리실록산은 수소화 디메틸실릴 말단 기를 포함하는 디메틸 폴리실록산 및 적어도 3 개의 수소화 실릴 기를 포함하는 오르가노폴리실록산의 혼합물일 수 있다.
플라티늄 족 금속 촉매는 하나 이상의 플라티늄 족 금속 또는 화합물로 구성될 수 있다. 이의 양은, 구성성분 (a1) 의 비닐과 구성성분 (b1) 의 SiH 의 부가 반응을 촉진시켜, 경화시키기에 충분해야 한다. 유리한 구현예에서, 촉매의 양은 금속 중량에 의해 표현되어, 0.1-1,000 ppm, 바람직하게는 1-50 ppm 범위일 수 있다.
플라티늄 금속 촉매는 유기규소 분야에서 익히 공지되어 있고, 상업적으로 입수가능하다. 플라티늄 이외에, 플라티늄 족 금속은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐을 추가로 포함할 수 있다. 촉매는 하기 구성성분으로 구성될 수 있다: 플라티늄 족 금속 또는 이의 화합물 또는 이들의 조합. 상기 촉매의 예는 하기를 비제한적으로 포함한다: 플라티늄 블랙, 클로로플라틴산, 플라티늄 디클로라이드, 클로로플라틴산과 1가 알코올의 반응 생성물. 바람직하게는, 플라티늄 및 로듐의 화합물이 사용된다. 일반적으로, 바람직한 촉매는 플라티늄이다.
플라티늄의 일부 적합한 착물 및 화합물은 예를 들어, 특허 US3159601A, US3159602A, US3220972A, EP0057459A, EP0188978A 및 EP0190530A 에 개시되어 있고, 특히 예를 들어, 특허 US3419593A, US3715334A, US3377432A 및 US3814730A 에 개시된 플라티늄 및 비닐 오르가노실록산의 착물이 사용될 수 있다. 모든 이들 문서는 본 명세서에서 그 전문이 참조 인용된다.
상기 언급된 구성성분 (a1) 내지 (c1) 이외에, 폴리실록산 베이스 조성물은 중합 저해제를 추가로 포함할 수 있다.
부가-유형 폴리실록산 시스템에 통상 사용된 저해제는 알킨올-유형 저해제 또는 비닐-유형 저해제, 또는 특정 비율로의 이러한 두 유형의 저해제의 혼합물일 수 있다. 이러한 저해제는 예를 들어 하기 특허에 개시되어 있다: EP0794217A1, US20140004359, CN102277128A, CN103554924A 및 CN103655212A. 여기서, 이러한 특허의 전체 내용은 본 명세서에서 참조 인용된다.
비닐-유형 저해제의 예는 테트라메틸 디비닐 실란, 폴리비닐 규소 오일, 테트라메틸 테트라비닐 시클로테트라실록산이다.
알킨올-유형 저해제의 예는 3-부틴-2-올, 1-펜틴-3-올, 1-헥신-3-올, 1-헵틴-3-올, 5-메틸-1-헥신-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐-1-시클로펜탄올, 1-에티닐-1-시클로헥산올, 1-에티닐-1-시클로헵탄올, 3-에틸-1-헥신-3-올, 3-에틸-1-헵틴-3-올, 3-이소부틸-5-메틸-1-헥신-3-올, 3,4,4-트리메틸-1-펜틴-3-올, 3-에틸-5-메틸-1-헵틴-3-올, 4-에틸-1-옥틴-3-올, 3,7,11-트리메틸-1-도데신-3-올, 1-에티닐-1-시클로옥탄올, 3-메틸-1-부틴-3-올, 3-메틸-1-펜틴-3-올, 3-메틸-1-헥신-3-올, 3-메틸-1-헵틴-3-올, 3-메틸-1-옥틴-3-올, 3-메틸-1-노닐-3-올, 3-메틸-1-데신-3-올, 3-메틸-1-도데신-3-올, 3-에틸-1-펜틴-3-올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올이다. 본 발명의 목적의 관점에서, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올이 바람직하다.
부가 경화성 폴리실록산 베이스 조성물에 관해 말하자면, 이러한 저해제는, 저해제가 없는 경우에서 제작, 수송 및 저장에 대한 요건을 이미 만족시킨다면, 첨가되지 않는다.
구성성분 (a1) 및 (b1) 의 양은 알케닐 기에 대한 SiH 기의 몰비에 가변적이다. 유리한 구현예에 있어서, 폴리실록산 베이스 조성물의 구성성분 (a1) 및 (b1) 는 알케닐 기에 대한 SiH 기의 몰비가 0.5-5, 바람직하게는 0.8-4, 및 더 바람직하게는 1-3 범위인 양으로 사용된다.
또다른 특정 구현예에서, 폴리실록산 베이스 조성물은 축합 중합 경화성일 수 있다. 이는 축합성 또는 가수분해성 기 또는 히드록시 기를 갖는 반응성 폴리실록산이 임의적 축합 촉매의 존재 하에 임의적 경화제로 경화될 수 있음을 의미한다.
예시적인 축합 중합 경화성 폴리실록산 베이스 조성물은 하기를 포함한다:
(a2) OH 이외에 가수분해성 기 또는 축합성 기 둘 이상을 각각의 사슬 말단에 갖거나 오로지 히드록시 기만을 갖는, 하나 이상의 반응성 선형 폴리실록산,
(b2) 임의로는, 축합성 또는 가수분해성 기 또는 히드록시 기 없는 하나 이상의 비반응성 선형 폴리실록산,
(c2) 임의로는 하나 이상의 가교제.
OH 이외에 가수분해성 기 또는 축합성 기 둘 이상을 각각의 사슬 말단에 갖거나 오로지 히드록시 기만을 갖는 반응성 선형 폴리실록산에서, 축합성 기는 아미노, 아미도, 아미노-옥시, 케티민-옥시, 이미노-옥시, 에녹시, 알콕시, 알콕시-에녹시, 아실옥시 및 포스페이트 기를 포함하고, 축합성 기는 수소 원자 및 할로겐 원자를 포함하고, 이는 폴리실록산의 주쇄의 임의의 위치에, 즉 2 개의 말단에 또는 중간에 또는 둘 모두에 위치될 수 있다.
특정 구현예에서, 반응성 선형 폴리실록산은 하기 화학식의 것일 수 있다:
XgR4 3-g SiO-(SiR4-O-)hSiR4 3-gXg (1)
[식 중,
R4 는 동일 또는 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환 히드로카르빌, 탄소수 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 12 의 1가 히드로카르빌을 나타내고, 더 바람직하게는 C1-8 알킬 또는 아릴, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 헥실 및 옥틸 뿐만 아니라 페닐로부터 선택됨. 기 R4 는 예를 들어 할로겐 또는 시아노 기에 의해 임의로 치환될 수 있음. 치환된 R4 의 예로서, 3,3,3-트리플루오로프로필, 클로로페닐 및 β-시아노에틸이 언급될 수 있음.
X 는 동일 또는 상이하게, 가수분해성 또는 축합성 기 (OH 이외에) 또는 히드록시 기를 나타냄.
h 는 반응성 선형 폴리실록산이 1000 내지 2000000 mPa·s, 바람직하게는 5000 내지 80000 mPa·s 의 25 ℃ 에서의 동적 점도를 갖게 하기에 충분한 값을 가짐. 예를 들어, h 는 30 - 3000 의 정수임.
g 는 1, 2 또는 3 임. X 가 히드록시를 나타내는 경우, g 는 1 임].
단위 SiR4O 의 예로서, (CH3)2SiO, CH3(C6H5)SiO, (C6H5)2SiO, CF3CH2CH2(CH3)SiO, NC-CH2CH2(CH3)SiO 가 열거될 수 있다.
기 X 는 바람직하게는 하기 가수분해성 또는 축합성 기로부터 선택될 수 있다: n-부틸 아미노, sec-부틸 아미노 및 시클로헥실 아미노, 벤조일 아미노, 디메틸 아미노옥시, 디에틸 아미노옥시, 디옥틸 아미노옥시, 디페닐 아미노옥시, 아세토페논 옥심, 아세톤 옥심, 벤조페논 옥심, 메틸에틸케톤 옥심, 디이소프로필케톤 옥심 및 클로로시클로헥사논 옥심으로부터 유래된 이미노 옥시 및 케티민옥시, 탄소수 1 내지 8 의 알콕시 예컨대 메톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 헥실옥시 및 옥틸옥시, 메톡시-비닐옥시, 탄소수 1 내지 8 의 아실옥시 예컨대 포르밀옥시, 아세톡시, 프로피오닐옥시 및 2-에틸헥사노일옥시, 디메틸 포스페이트, 디에틸 포스페이트 및 디부틸 포스페이트로부터 유래된 포스페이트 기, 및 할로겐 예컨대 염소.
가장 바람직하게는, 기 X 는 히드록시 기 또는 탄소수 1 내지 8 의 알콕시 기 예컨대 메톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 헥실옥시 및 옥틸옥시로부터 선택된다.
바람직한 반응성 선형 폴리실록산은, 화학식 (1) 의 α,ω-디히드록시화 디-오르가노폴리실록산이고, 여기서 X = OH 및 g = 1 이고, h 는 반응성 선형 폴리실록산이 1000 내지 2000000 mPa·s, 바람직하게는 5000 내지 80000 mPa·s 의 25 ℃ 에서의 동적 점도를 갖게 하기에 충분한 값을 갖는다.
축합성 또는 가수분해성 기 또는 히드록시 기 없는 비반응성 선형 폴리실록산과 관련하여, 하기 화학식 (2) 의 규소 오일이 사용될 수 있다:
R4 3 SiO-(SiR4-O-)h'SiR4 3 (2)
[식 중, R4 는 동일 또는 상이하고, 화학식 (1) 에 주어진 정의를 갖고, h' 는 비반응성 폴리실록산이 10 내지 10000 mPa·s, 바람직하게는 30 내지 2000 mPa·s 의 25 ℃ 에서의 동적 점도를 갖게 하기에 충분한 값을 가짐].
본 발명의 범위 내에서, 화학식 (1) 의 유용한 히드록시화 반응성 폴리실록산은, 규소 원자에 연결된 치환기의 성질 및/또는 점도 값의 관점에서, 서로 상이한 몇 개의 히드록시화 중합체를 포함하는 혼합물일 수 있다. 화학식 (1) 의 히드록시화 중합체는 화학식 SiR2O 의 D 단위 이외에, 임의로는 SiR3/2 및/또는 SiR4/2 의 단위를 최대 10% 의 비율 (100 개의 규소 원자 당 T 단위 및/또는 Q 단위의 수에 비하여) 로 추가로 포함할 수 있음이 또한 이해되어야 한다. 동일한 설명이 또한 화학식 (2) 의 비반응성 폴리실록산에 사용될 수 있다.
또한, 축합 중합 경화성 폴리실록산 베이스 조성물은, 임의로는 가교제 (c2) 로서 하기 화학식의 하나 이상의 실란 또는 이의 부분 가수분해된 생성물을 추가로 포함할 수 있다:
R4 4-zSiXz (3)
[식 중, 기 R4 및 X 는 화학식 (1) 에 정의된 바와 같고, 지수 z 는 3 또는 4 를 나타냄].
반응성 폴리실록산이 α,ω-디히드록시화 디-오르가노 폴리실록산인 경우 가교제가 필요한 한편, 반응성 폴리실록산이 각각의 사슬 말단에 축합성 기 또는 가수분해성 기를 갖는 경우 가교제는 필요하지 않을 수 있다.
한 구현예에서, 가교제는 예를 들어 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란, 3-(글리시딜옥시) 프로필 에톡시 실란이다.
또한, 축합 중합 경화성 폴리실록산 베이스 조성물은 임의로는 하나 이상의 축합 촉매 (d2) 를 추가로 포함할 수 있다.
축합 촉매 (d2) 는 유기주석 또는 유기티타늄 화합물, 예를 들어, 제1주석 옥토에이트, 디부틸틴, 디부틸틴 디아세테이트, 디부틸틴 디라우레이트, 디부틸틴 디(2-에틸헥사노에이트), 디부틸틴 디이소옥틸말레에이트, 제1주석 네오데카노에이트, n-부틸 티타네이트, 이소프로필 티타네이트, 이소부틸 티타네이트, 1,3-프로판디옥시티타늄 비스(에틸 아세토아세테이트) 로부터 선택될 수 있다.
다른 축합 촉매는 예를 들어 WO2009/118307 및 WO2010/060877 특허 출원에 개시된 구아니딘 화합물 또는 예를 들어 WO 2009/106718, WO2014/096566 및 WO2014/096567 특허 출원에 개시된 Zn 화합물로서 사용될 수 있다.
추가 특정 구현예에서, 폴리실록산 베이스 조성물은 과산화물 경화성일 수 있다.
예시적인 유용한 과산화물 경화성 폴리실록산 베이스 조성물은 하기를 포함한다:
(a3) 0-4 wt%, 바람직하게는 0.01-3 wt% 의 알케닐 기를 포함하는, 하나 이상의 오르가노폴리실록산 중합체, 및
(b3) 하나 이상의 유기 과산화물.
이러한 오르가노폴리실록산 중합체는 오일 (예를 들어 25℃ 에서 50000-1000000 mPa·s 의 점도를 가짐) 또는 겔 (예를 들어 1000000 mPa·s 보다 높은 점도를 가짐), 또는 오일과 겔의 혼합물일 수 있다. 이는 당업계에 공지된 방법에 따라 제조되거나 상업적으로 입수가능할 수 있다.
오르가노폴리실록산 중합체는 선형 디오르가노폴리실록산일 수 있고, 이의 주쇄는 주로 R5 2SiO 단위로 구성된다. 이러한 사슬은 각각의 말단에서 R5 3Si0.5 단위 및/또는 OR6 기로 말단화된다.
상기 화학식에서, 기 R5 은 동일 또는 상이하게, C1-C18, 바람직하게는 C1-C12 히드로카르빌 또는 할로겐화 히드로카르빌을 나타낸다. 히드로카르빌은 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 알킬아릴, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시아노알킬을 포함한다. 바람직하게는, 기 R5 은 메틸, 에틸, 프로필, 옥틸, 옥타데실, 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 페닐에틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로헥세닐, 비닐, 알릴, 시아노에틸, 클로로메틸, 3,3,3-트리플루오로프로필, 클로로페닐, 디브로모페닐, 트리플루오로메틸 페닐을 포함한다.
기 R6 은 수소 원자, C1-C4 알킬 또는 β-메톡시에틸을 나타낸다.
바람직하게는, 기 R5 의 적어도 60 % 는 메틸을 나타낸다. 그러나, 디오르가노폴리실록산 사슬을 따라, 소량의 R5 2SiO 와 상이한 단위, 예를 들어 R5Si1.5 단위 및/또는 SiO2 단위가 2 % 이하의 비율 (% 값은 100 개의 규소 원자 당 T 및/또는 Q 단위의 수를 나타냄) 로 존재할 수 있다.
상기 언급된 단위 R5SiO, R5 3SiO0.5 및 화학식 OR6 의 기의 예는 (CH3)2SiO, CH3(CH2=CH)SiO, CH3(C6H5)SiO, (C6H5)2SiO, CH3(C2H5)SiO, (CH3CH2CH2)CH3SiO, CH3(n-C3H7)SiO, (CH3)3SiO0.5, (CH3)2(CH2=CH)SiO0.5, CH3(C6H5)SiO0.5, CH3(C6H5)(CH2=CH)SiO0.5, OH, -OCH3, -OC2H5, -O-n-C3H7, -O-이소-C3H7, -O-n-C4H9 및 -OCH2CH2OCH3 를 포함한다.
이러한 구현예에서 사용된 유기 과산화물 구성성분 (b3) 은, 이것이 분해되어 자유 산소 라디칼을 생성할 수 있는 한, 특별히 제한되지는 않는다. 이는 순수한 상태로, 또는 유기 용매 또는 규소 오일에 용해된 형태로 사용될 수 있다 유기 과산화물 구성성분은 예를 들어 디-tert-부틸 퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디-tert-부틸 퍼옥시헥산, 벤조일 퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥시드, 모노클로로벤조일 퍼옥시드, tert-부틸 퍼아세테이트, 디큐밀 퍼옥시드, 및 2,5-디메틸 헥산-2,5-디퍼벤조에이트로부터 선택되는 하나 이상의 과산화물로 이루어진다.
유기 과산화물 구성성분의 양은 100 중량부의 구성성분 (a3) 에 대해 0.05-15 중량부, 바람직하게는 0.2-8 중량부이다.
(B) 탄소 섬유 구성성분
본 발명에 따른 경화성 유기규소 조성물은 탄소 섬유 구성성분을 추가로 포함한다. 탄소 섬유 구성성분은 하나 이상의 상이한 탄소 섬유로 구성된다.
본 발명의 범위 내에서, "탄소 섬유" 는 높은 강도 및 높은 모듈러스 (modulus) 를 갖고 일반적으로 90 % 이상의 탄소 함량을 갖는 섬유 물질을 나타낸다. 예를 들어, 이는 섬유의 축 방향으로 섬유 예컨대 인상 (flaky) 흑연 미세결정을 적층 (stacking) 하여 형성될 수 있고, 이는 탄화 및 흑연화를 통해 수득된 미세결정질 흑연 물질일 수 있다. 이는 상업적으로 입수가능한 제품일 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 탄소 섬유는 1:1 초과, 일반적으로 5:1, 유리하게는 10:1 또는 20:1 또는 그 이상의 형상비 (aspect ratio) 를 갖는다.
탄소 섬유 구성성분은 평균 길이가 10㎛ 내지 5000㎛, 바람직하게는 30-3500㎛, 더 바람직하게는 60-3000㎛ 인 탄소 섬유를, (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 2 내지 300%, 바람직하게는 5 내지 250%, 더 바람직하게는 15 내지 150% 의 양으로 포함하고, 단: (1) 탄소 섬유 구성성분이 평균 길이가 이하 200㎛ 이하인 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 25% 초과, 바람직하게는 30% 초과이고; (2) 탄소 섬유 구성성분이 평균 길이가 2800㎛ 초과인 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 40% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 더 바람직하게는 15% 이하이다.
유리하게는, 탄소 섬유 구성성분은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로, 평균 길이가 10 내지 2500㎛ 인 탄소 섬유를 10 내지 150 % 포함한다.
비교적 높은 전기 전도도가 보장된다는 전제 하에, 비교적 짧은 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 사용하는 경우, 더 많은 양이 필요하다. 또한, 비교적 긴 길이를 갖는 탄소 섬유를 사용하는 경우, 비교적 높은 전기 전도도가 비교적 낮은 양으로 달성될 수 있을 것이다. 그러나, 과도한 상기 비교적 긴 탄소 섬유를 사용하는 경우, 가공성 및 기계적 특성이 악화될 수 있다. 따라서, 우수한 전기 전도도 및 조절가능한 기계적 성능은, 긴 섬유 및 짧은 섬유를 탄소 섬유의 경제적인 첨가량으로 조합하여 달성될 수 있을 것이다. 적합한 가공 기술을 사용하여 그리고 일부 특정 적용 요건을 만족시키기 위하여, 본 발명에 따르면, 균일한 길이의 탄소 섬유는 단독으로 사용될 수 있거나, 대안적으로는 상이한 평균 길이를 갖는 두 가지 유형의 탄소 섬유의 조합물이 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에서, 평균 길이가 10 내지 5000 ㎛ 인 탄소 섬유 2 내지 300 % 를 포함하는 것이 요구되어야 하고, 특히 단: (1) 탄소 섬유 구성성분이 평균 길이가 200 ㎛ 이하인 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량이 25 % 초과여야 하고; (2) 탄소 섬유 구성성분이 평균 길이가 2800 ㎛ 초과인 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 40 % 이하이다. 그렇지 않으면, 조절가능한 전도도 및 기계적 특성 (경화 이후) 을 갖는 유기규소 조성물을 수득하는 것이 어려울 것이다.
더 바람직한 구현예에서, 탄소 섬유 구성성분이 평균 길이가 300 ㎛ 이하인 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 25% 초과, 바람직하게는 35% 초과이다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 탄소 섬유 구성성분은, 평균 길이가 10㎛ - 600㎛ 인 하나 이상의 탄소 섬유, 및 평균 길이가 >600㎛ - 5000㎛, 바람직하게는 >800㎛ - 3500㎛ 및 더 바람직하게는 >800㎛ - 2500 ㎛ 인 하나 이상의 탄소 섬유를 포함한다.
또한, 유리하게는, 평균 길이가 10㎛ - 600㎛ 인 탄소 섬유 및 평균 길이가 >600㎛ - 5000㎛, 바람직하게는 >800㎛ - 3500㎛ 및 더 바람직하게는 >800㎛ - 2500 ㎛ 인 탄소 섬유의 중량비는, 2/1 - 100/1, 바람직하게는 3/1 - 50/1, 더 바람직하게는 3/1 - 20/1 및 보다 더 바람직하게는 10/1- 15/1 이다.
바람직하게는, 탄소 섬유 구성성분으로서 2 개의 상이한 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 조합하여 사용하는 경우, 평균 길이가 10㎛ - 600㎛ 인 탄소 섬유와 평균 길이가 >600㎛ - 5000㎛, 바람직하게는 >800㎛ - 3500㎛ 및 더 바람직하게는 >800㎛ - 2500 ㎛ 인 탄소 섬유 사이의 길이 차이는, 100 - 4000㎛, 바람직하게는 150-3000㎛, 더 바람직하게는 300-2500㎛ 및 보다 더 바람직하게는 500-2000㎛ 범위이다.
본 발명의 전기-전도성 경화성 유기규소 조성물은, 정전기방지제, 방사선 차폐제, 자유 라디칼 저해제, 접착성 개질제, 난연제 첨가제, 계면활성제, 저장 안정성 개질제, 오존 분해 저해제, 광안정제, 점도 빌더, 가소화제, 틱소트로픽제, 산화방지제 및 열 안정화제로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 그 동안, 다른 폴리오르가노실록산, 실록산 수지, 폴리오르가노실세스퀴옥산 및 규소 고무 분말이 또한 사용될 수 있다.
탄소 섬유 구성성분 이외에, 본 발명의 전기-전도성 경화성 유기규소 조성물은 충전제, 예컨대 침전된 실리카, 발연 실리카, 디아토마이트, 및 또한 알루미나, 산화철, 산화아연, 산화티타늄, 산화세륨, 알루미늄 분말, 철 분말, 니켈 분말, 구리 분말, 은 분말, 금 분말, 흑연, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그래핀 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 열거된 임의적 첨가제 및 다른 충전제는, 첨가량이 경화 속도, 전기 전도도, 기계적 특성 등에 있어서 폴리실록산 베이스 조성물을 악화시키지 않는다면, 첨가될 수 있다. 일반적으로, 상기 기재된 이러한 임의적 첨가제의 양은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 150% 이하, 바람직하게는 100% 이하, 더 바람직하게는 50% 이하, 보다 더 바람직하게는 30% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이하이다. 또한 이러한 임의적 첨가제가 첨가되지 않는 것이 실현가능하다.
바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 경화성 유기규소 조성물은 탄소 섬유 이외의 추가 충전제 예컨대 금속 분말 충전제를, (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 150% 이하, 바람직하게는 100% 이하, 더 바람직하게는 50% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이하의 양으로 포함한다. 유리한 구현예에서, 충전제는 단지 본 발명에 따른 탄소 섬유 구성성분으로 이루어진다.
본 발명의 제 2 양상은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물 및 (B) 탄소 섬유 구성성분을 균일하게 혼합하는 것을 포함하는, 상기 기재된 바와 같은 경화성 유기규소 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 균일한 혼합은, 실제 요건에 따라 열처리를 동시에 동반하여, 혼합 설비 예컨대 유성형 교반기 (planetary stirrer), 혼련기, 압출기 등에 의해 달성될 수 있다. 이후, 경화성 유기규소 조성물은 풀칠 (gluing), 디스펜싱 (dispensing), 코팅, 스크린 인쇄, 정제화, 성형, 압출 등에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 제 3 양상은, 상기 기재된 바와 같은 경화성 유기규소 조성물을 경화시켜 수득된 경화 유기규소 고무에 관한 것이다. 경화 조건은 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 3-200 분 동안 60-200℃ 에서 유지된다. 2 차 가황 (vulcanization) 이 바람직하게는 120-250 ℃ 에서 1-24 시간 동안, 성형 이후 임의로 수행될 수 있다.
유리하게는, 경화 유기규소 고무는 0.01 내지 100000 Ω·cm 의 용적 저항률을 갖는다.
본 발명의 제 4 양상은 특히 전자기기, 자동차, 항공우주, 고속 철도, 커뮤니케이션, 전력, 의학 및 웨어러블 지능형 장치의 분야에서의 전기-전도성 구성요소로서의 경화 유기규소 고무의 용도에 관한 것이다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에 제한되지는 않는다. 또한, 본 출원의 명세서에서의 백분율, 몫 (share) 및 비율 데이터는 달리 나타내지 않는 한, 모두 중량으로 표현된다.
사용된 원료 물질:
Figure pct00002
Figure pct00003
특성의 평가
본 발명에 따르면, 전기-전도성 규소 고무가 제조된 이후, 각각의 생성물을 하기 방법에 의해 평가하고, 그 결과를 표 2 에 나타냈다.
용적 저항률: GB/T 2439-2001 (ISO1853: 1998 와 동등함) 에 따라 측정되었음. 시험 시편은 길이 10cm, 두께 2-3mm 및 폭 1cm 임.
인장 강도 및 파단시 신장율: 인장 강도는 ASTM D412 에 따라 측정되었음. 경화 조건: 150℃ 에서 90 분 동안.
인열 강도: 인열 강도는 ASTM D412 에 따라 측정되었음. 경화 조건: 150℃ 에서, 90 분 동안.
경도: 경도는 ASTM D2240 에 따라 측정되었음. 경화 조건: 150℃ 에서, 90 분 동안.
충돌 탄성 (rebound resilience): 전기-전도성 규소 고무의 충돌 탄성은 ISO4662 에 따라 측정되었음. 경화 조건: 150℃ 에서, 90 분 동안.
밀도: 전기-전도성 규소 고무의 밀도는 ISOR1183 에 따라 측정되었음. 경화 조건: 150 ℃ 에서, 90 분 동안.
실시예 1 (Ex1)
표 1 에서 나타낸 바와 같이, 0.07 중량부의 히드로실릴화 저해제 TMDDO 를, 55.6 중량부의 621V1500 및 44.4 중량부의 51BASE LSR 의 혼합물에 첨가하고, 혼합하고, 이후 0.84 중량부의 수소-함유 폴리실록산 620H2, 0.93 중량부의 수소-함유 폴리실록산 626V25H7 및 0.88 중량부의 수소-함유 폴리실록산 626V30H2.5 를 첨가했다. 균일하게 추가 혼합한 이후, 배치에 길이가 2000㎛ 인 탄소 섬유 CF5 를 5 중량부 및 길이가 500㎛ 인 탄소 섬유 CF4 를 63 중량부 첨가하고, 유성형 혼합기에 의해 완전히 교반하였다. 이후, 1 중량부의 틱소트로픽제 PE400ML 를 첨가하고, 진공 하에 완전히 교반하였다. 마지막으로, 100ppm 의 플라티늄 촉매를 첨가하고, 완전히 혼합하였다. 90 분 동안 150 ℃ 에서 경화하였다. 이에 따라, 경화 전기-전도성 유기규소 고무를 수득하였다.
실시예 2-8 (Ex2 - Ex8)
표 1 에 나타낸 바와 같은 원료 물질의 상이한 양 및 제조 조건이 사용된 것을 제외하고는, 실시예 1 과 유사하게 실시예 2-8 을 수행하였다.
실시예 9 (Ex9)
표 2 에 나타낸 바와 같이, 0.61 중량부의 RP 120 PA 를 60 중량부의 EMPATAGE 1334 및 35 중량부의 HUILE 48V14000 의 혼합물에 첨가하였다. 완전히 혼합된 이후, 배치에 길이가 2000㎛ 인 탄소 섬유 CF5 를 5.1 중량부 및 길이가 500 ㎛ 인 탄소 섬유 CF4 를 30 중량부 첨가하고, 유성형 혼합기에 의해 완전히 교반하였다. 이후, 0.27 중량부의 탈염수를 첨가하고, 진공 하에 완전히 교반하였다. 이후, 1 중량부의 틱소트로픽제 PE400ML 를 첨가하고, 진공 하에 완전히 교반하였다. 마지막으로, 2.3 중량부의 SILANE 51005 및 0.33 중량부의 DABCO T-12 를 첨가하고, 완전히 혼합하였다. 150 ℃ 에서 90 분 동안 경화시킨 이후, 전기-전도성 규소 고무 조성물을 수득하였다.
비교예 1-4 (C1-C4)
표 1 에 나타낸 바와 같은 원료 물질의 상이한 양 및 제조 조건이 사용된 것을 제외하고는, 실시예 1 과 유사하게 비교예 1-4 를 수행하였다.
상기 측정 방법에 따라, 실시예 1-9 및 비교예 1-4 에서 수득된 경화 전기-전도성 규소 고무의 특성을 평가하고, 그 결과를 표 3 에 나타냈다. 표의 데이터로부터, 비교예 1-4 의 경화 전기-전도성 규소 고무는, 특히 전도도 및 기계적 특성 및 가공성에 관하여, 본 발명의 요건, 심지어 실제적인 적용의 요건을 거의 만족시킬 수 없었음을 알 수 있다.
표 1
Figure pct00004
표 2
Figure pct00005
표 3
Figure pct00006

Claims (15)

  1. 하기 (A) 및 (B) 를 포함하는, 경화성 유기규소 조성물:
    (A) 폴리실록산 베이스 조성물, 및
    (B) 탄소 섬유 구성성분;
    여기서, 탄소 섬유 구성성분은 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 2 내지 300%, 바람직하게는 5 내지 250%, 더 바람직하게는 15 내지 150% 의, 평균 길이가 10㎛ 내지 5000㎛, 바람직하게는 30-3500㎛ 인 탄소 섬유, 더 바람직하게는 평균 길이가 60 내지 3000㎛ 인 탄소 섬유를 포함하고, 단: (1) 탄소 섬유 구성성분이 200㎛ 이하의 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 25% 초과, 바람직하게는 30% 초과이고; (2) 탄소 섬유 구성성분이 2800㎛ 초과의 평균 길이를 갖는 탄소 섬유를 배타적으로 포함하는 경우, 이의 함량은 40% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 더 바람직하게는 15% 이하임.
  2. 제 1 항에 있어서, 탄소 섬유 구성성분이 (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 10 내지 150% 의, 평균 길이가 10 내지 2500 ㎛ 인 탄소 섬유를 포함하는, 경화성 유기규소 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구성성분 (A) 폴리실록산 베이스 조성물이 부가 경화성 (addition curable) 인 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구성성분 (A) 폴리실록산 베이스 조성물이 축합 중합 경화성인 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구성성분 (A) 폴리실록산 베이스 조성물이 유기 과산화물 경화성인 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소 섬유 구성성분이 오로지 평균 길이가 300 ㎛ 이하인 탄소 섬유만을 포함하는 경우, 이의 함량이 25 % 초과인 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소 섬유 구성성분이 평균 길이가 10㎛ - 600㎛ 인 하나 이상의 탄소 섬유 및 평균 길이가 >600㎛ - 5000㎛, 바람직하게는 >800㎛ - 3500㎛ 및 더 바람직하게는 >800㎛ - 2500㎛ 인 하나 이상의 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 평균 길이가 10㎛ - 600㎛ 인 탄소 섬유 대 평균 길이가 >600㎛ - 5000㎛, 바람직하게는 >800㎛ - 3500㎛ 및 더 바람직하게는 >800㎛ - 2500㎛ 인 탄소 섬유의 중량비가 2/1 - 100/1, 바람직하게는 3/1 - 50/1, 더 바람직하게는 3/1 - 20/1, 및 보다 더 바람직하게는 10/1 - 15/1 인 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서, 평균 길이가 10㎛ - 600㎛ 인 탄소 섬유와 평균 길이가 >600㎛ - 5000㎛, 바람직하게는 >800㎛ - 3500㎛ 및 더 바람직하게는 >800㎛ - 2500㎛ 인 탄소 섬유 사이의 길이 차이가 100 - 4000㎛, 바람직하게는 150-3000㎛, 더 바람직하게는 300-2500㎛ 및 보다 더 바람직하게는 500-2000㎛ 인 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기규소 조성물이 탄소 섬유 이외의 추가 충전제 예컨대 금속 분말 충전제를, (A) 폴리실록산 베이스 조성물의 중량을 기준으로 150% 이하, 바람직하게는 100% 이하, 더 바람직하게는 50% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이하의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제가 제 1 항에 따른 탄소 섬유 구성성분으로 배타적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 경화성 유기규소 조성물.
  12. 상기 (A) 폴리실록산 베이스 조성물 및 (B) 탄소 섬유 구성성분을 균일하게 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 경화성 유기규소 조성물의 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 경화성 유기규소 조성물의 경화에 의해 수득되는, 경화 유기규소 고무.
  14. 제 13 항에 있어서, 유기규소 고무의 용적 저항률 (volume resistivity) 이 0.01 내지 100000 Ω·cm 인 것을 특징으로 하는, 경화 유기규소 고무.
  15. 전자기기, 자동차, 항공우주, 고속 철도, 커뮤니케이션, 전력, 의학 및 웨어러블 지능형 장치 (wearable intelligent device) 의 분야에서 전기-전도성 구성요소로서의, 제 13 항에 따른 경화 유기규소 고무의 용도.
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