KR20210152079A - 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 출원은 수지 조성물 및 그 용도에 관한 것이다. 본 출원에서는 금속에 대한 부착력, 내열성 및 열전도성이 동시에 우수하고, 장기 보관 안정성도 탁월한 수지 조성물 및 그 용도를 제공할 수 있다.

Description

수지 조성물{RESIN COMPOSITION}

본 출원은, 수지 조성물 및 그 용도에 관한 것이다.

방열 소재는 다양한 분야에서 사용되고 있다. 차량을 예로 들면, 충방전이 가능한 전기자동차에 내장된 배터리 모듈 및 배터리를 충전하기 위한 차량 탑재형 충전기(OBC; On Board Charger)로부터 발생하는 열을 처리하기 위해 방열 소재를 사용할 수 있으며, LED 모듈 등 고 전력이 소모되고 열이 많이 발생되는 부품에도 방열 소재가 적용되어 LED 모듈의 수명을 향상시킬 수 있다.

실리콘계 수지 조성물은, 내열성이 우수하여 방열 소재로서 종종 사용될 수 있다. 그렇지만, 실리콘계 수지 조성물은 접착력이 약한 속성을 가지고 있다. 우수한 열전도 성능을 구현하기 위하여 실리콘계 수지 조성물에 열전도성을 가지는 필러가 높은 함량으로 충전되어야 하는데, 이러한 경우에 실리콘계 수지 조성물에 접착력을 확보하는 것은 더욱 곤란하다.

실리콘계 수지 조성물의 접착력을 향상시키기 위해서 접착력을 개선할 수 있는 첨가제를 추가하는 방법을 고려할 수 있지만, 이러한 경우에 수지 조성물의 물성 변화가 크게 일어나기 때문에, 보관 안정성 등이 저하되는 문제점이 있다.

본 출원은, 금속 소재 등에 대한 우수한 접착력과 높은 열전도성을 나타내면서도, 보관 과정에서 점도나 경도 등의 물성 변화가 없어서 보관 안정성이 우수한 실리콘계 수지 조성물을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 출원은 또한 상기 실리콘계 수지 조성물의 다양한 용도를 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 물성에 영향을 주는 물성은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상온에서 측정한 물성이다.

본 명세서에서 용어 「상온」은 가온 및 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15℃, 약 18℃, 약 20℃, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한 온도의 단위는 ℃이다.

본 명세서에서 용어 「알케닐기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 직쇄, 분지쇄, 또는 고리형 알케닐기를 의미할 수 있다. 대표적인 알케닐기로는 비닐기 또는 알릴기가 있다.

본 명세서에서 용어 「알킬기」 또는 「알콕시기」는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 분지쇄, 또는 고리형 알킬기 또는 알콕시기를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 용어 에폭시기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 3개의 고리 구성 원자를 가지는 고리형 에테르(cyclic ether) 또는 상기 고리형 에테르를 포함하는 화합물로부터 유도된 1가 잔기를 의미할 수 있다. 에폭시기로는 글리시딜기, 에폭시알킬기, 글리시독시알킬기 또는 지환식 에폭시기 등이 예시될 수 있다. 상기에서 지환식 에폭시기는, 지방족 탄화수소 고리 구조를 포함하고, 상기 지방족 탄화수소 고리를 형성하고 있는 2개의 탄소 원자가 또한 에폭시기를 형성하고 있는 구조를 포함하는 화합물로부터 유래되는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 지환식 에폭시기로는, 6개 내지 12개의 탄소를 가지는 지환식 에폭시기가 예시될 수 있고, 예를 들면, 3,4-에폭시시클로헥실에틸기 등이 예시될 수 있다.

본 명세서에서 용어 아릴기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 벤젠 구조를 포함하는 화합물, 2개 이상의 벤젠이 링커에 의해 연결되어 있는 구조를 포함하는 화합물 또는 2개의 벤젠이 각각 하나 또는 2개의 탄소 원자를 공유하면서 축합 또는 결합된 구조를 포함하는 화합물 또는 상기 언급된 화합물 중 어느 하나의 화합물의 유도체로부터 유래하는 1가 잔기를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 말하는 아릴기의 범위에는 통상적으로 아릴기로 호칭되는 관능기는 물론 소위 아르알킬기(aralkyl group) 또는 아릴알킬기 등도 포함될 수 있다. 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 25, 탄소수 6 내지 21, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있다. 아릴기로는, 페닐기, 디클로로페닐, 클로로페닐, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 벤질기, 톨릴기, 크실릴기(xylyl group) 또는 나프틸기 등이 예시될 수 있다.

상기 기술한 알케닐기, 알콕시기, 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기 등은 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다. 이 때 치환기로는, 염소 또는 불소 등의 할로겐, 글리시딜기, 에폭시알킬기, 글리시독시알킬기 또는 지환식 에폭시기 등의 에폭시기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 티올기 또는 1가 탄화수소기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에서 용어 M 단위는, 통상 (R₃SiO_{1 / 2})로 표시되는 경우가 있는 소위 일관능성 실록산 단위를 의미하고, 용어 D 단위는 통상 (R₂SiO_{2 / 2})로 표시되는 경우가 있는 소위 이관능성 실록산 단위를 의미하며, 용어 T 단위는 통상 (RSiO_{3 / 2})로 표시되는 경우가 있는 소위 삼관능성 실록산 단위를 의미하고, 용어 Q 단위는 통상 (SiO_4/2)로 표시되는 경우가 있는 소위 사관능성 실록산 단위를 의미할 수 있다. 상기 각 실록산 단위의 식에서 R은 각각 규소(Si)에 결합되어 있는 관능기이고, 예를 들면, 수소, 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 알콕시기 또는 에폭시기 등일 수 있다

본 출원의 수지 조성물은, 실리콘계 수지 조성물일 수 있고, 적어도 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산; 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산 및 알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 필러를 포함할 수 있다.

본 출원의 수지 조성물은 실리콘 바인더에 해당하는 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산과 경화제에 해당하는 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산 사이에 일어나는 부가 반응(hydrosilylation reaction product)을 통해 경화가 일어나는 실리콘 수지 조성물일 수 있다. 본 출원의 수지 조성물은 사용 전까지 상기 실리콘 바인더와 경화제가 접촉하지 않도록 물리적으로 분리되어 있는 이액형으로 조성될 수도 있고, 상기 실리콘 바인더와 경화제가 함께 존재하는 일액형으로 조성될 수도 있다.

즉, 본 출원의 수지 조성물은 후술하는 성분들이 사용 전까지 모두 물리적으로 하나의 공간에 존재하는 일액형이거나, 적절한 성분들끼리 분할되어 물리적으로 2개 이상의 공간에 존재하는 이액형 이상의 조성물일 수 있다.

상기 수지 조성물에서 필러로 열전도성 필러가 적용되는 경우에 수지 조성물 또는 그 경화물의 방열성 또는 열전도성을 확보할 수 있다.

실리콘 바인더에 해당하는 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산으로는 특별한 제한 없이 공지의 폴리오가노실록산을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 폴리오가노실록산으로는 직쇄형 폴리올가노실록산이 사용될 수 있다.

직쇄형 폴리오가노실록산은, 공지된 바와 같이 D 단위로 이루어진 사슬 구조의 양 말단이 M 단위에 의해 봉쇄된 구조의 폴리오가노실록산이다.

상기 구조에서 D 단위로는 다양한 종류의 단위가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 D 단위로는, 소위 디알킬실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 이관능성 실록산 단위), 디아릴실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 아릴기인 이관능성 실록산 단위), 디알케닐실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 알케닐기인 이관능성 실록산 단위), 알킬아릴실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 아릴기인 이관능성 실록산 단위), 알킬알케닐실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 알케닐기인 이관능성 실록산 단위) 및 아릴알케닐 실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알케닐기이고, 다른 R이 아릴기인 이관능성 실록산 단위)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단위가 적용될 수 있다.

적절한 D 단위로는, 상기 중에서 디알킬실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 이관능성 실록산 단위) 및/또는 알킬알케닐실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 알케닐기인 이관능성 실록산 단위)가 예시될 수 있다.

직쇄형 폴리오가노실록산의 구조에서 D 단위로 이루어진 사슬 구조의 양 말단의 M M단위로는, 예를 들면, 알케닐디알킬실록산 단위(R₃SiO_{1 /2} 구조에서 R 중 하나가 알케닐기이고, 나머지 2개가 알킬기인 일관능성 실록산 단위) 및/또는 트리알킬실록산 단위(R₃SiO_{1 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 일관능성 실록산 단위) 등이 예시될 수 있다. 예를 들어, 양 말단이 알케닐기로 종결된 구조의 경우에 상기 M 단위로서, 알케닐디알킬 실록산 단위가 사용될 수 있다.

하나의 예시에서 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산으로는, 직쇄형 폴리오가노실록산의 주쇄 구조의 D 단위가 디알킬실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 이관능성 실록산 단위) 및/또는 알킬알케닐실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 알케닐기인 이관능성 실록산 단위)이고, 양 말단의 M단위가 알케닐디알킬실록산 단위(R₃SiO_{1 /2} 구조에서 R 중 하나가 알케닐기이고, 나머지 2개가 알킬기인 일관능성 실록산 단위)인 폴리오가노실록산이 사용될 수 있다.

상기에서 주쇄의 D 단위로서 이종 이상의 D 단위가 사용되는 경우에 그 주쇄의 형태는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 구배 공중합체의 주쇄 형태일 수 있다.

이와 같은 폴리오가노실록산은, 예를 들면, 화학식 1로 표현될 수 있다. 하기 화학식 1에서는 디알킬실록산 단위(R₁₈R₂₃SiO_{2 /2}) 및 알케닐알킬실록산 단위(R₁₉R₂₅SiO_2/2)가 동시에 존재하는 경우에 양 단위가 블록 공중합체와 같은 형태로 존재하는 것으로 되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제 폴리오가노실록산에서는 상기 2개의 단위는, 동시에 존재하는 경우에 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 구배 공중합체의 주쇄 형태로 존재할 수 있다.

[화학식 1]

화학식 1에서 R₁₆ 및 R₂₁은 알케닐기일 수 있고, R₁₇, R₂₄, R₂₀, R₂₂, R₁₈, R₂₃ 및 R₁₉는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기일 수 있으며, R₂₅는 알케닐기일 수 있다. 화학식 1에서 a 및 b는 각각 0 이상의 수이지만, a+b는 1 내지 1000의 범위 내일 수 있다. 상기 a+b는 다른 예시에서 5 이상, 10 이상, 15 이상, 20 이상, 25 이상 또는 30 이상이거나, 950 이하, 900 이하, 850 이하, 800 이하, 750 이하, 700 이하, 650 이하, 600 이하, 550 이하, 500 이하, 450 이하, 400 이하, 350 이하, 300 이하, 250 이하, 200 이하, 150 이하, 100 이하, 95 이하, 90 이하, 85 이하, 80 이하, 75 이하, 70 이하, 65 이하, 60 이하, 55 이하, 50 이하, 45 이하 또는 40 이하 정도일 수 있다.

상기 화학식 1의 정의에서의 알케닐기, 아릴기, 알킬기, 에폭시기 등의 구체적인 종류는, 본 명세서의 과제의 해결 수단의 서두에서 기술한 것과 같다.

위와 같은 구조의 폴리오가노실록산에서 전체 규소 원자의 몰수(Si)를 기준으로 한 전체 알케닐기의 몰수(Ak)의 비율(Ak/Si)은, 예를 들면, 0.01 내지 1.5의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(Ak/Si)은 다른 예시에서 0.05 이상, 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 0.25 이상, 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상, 0.45 이상, 0.5 이상, 0.55 이상, 0.6 이상 또는 0.65 이상이거나, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1.0 이하, 0.9 이하 또는 0.8 이하 정도일 수도 있다.

또한, 상기 폴리오가노실록산 내에 디알킬실록산 단위 및 알킬알케닐실록산 단위가 동시에 존재하는 경우에, 상기 디알킬실록산 단위의 몰수(A, 화학식 1에서는 a)를 기준으로 한 알킬알케닐실록산 단위의 몰수(B, 화학식 1에서는 b)의 비율(B/A, 화학식 1에서는 b/a)은 약 1 내지 10의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(B/A)은 다른 예시에서 1.5 이상 또는 2 이상이거나, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하 또는 3 이하 정도일 수도 있다.

위와 같은 형태의 실리콘 바인더가 후술하는 경화제 및 필러와 조합되면, 본 출원의 목적을 만족하는 수지 조성물을 보다 효과적으로 제조할 수 있다.

본 출원의 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산은 상온 점도가 1,000 cP 이하일 수 있다.

구체적으로, 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산은 약 950 cP 이하, 900 cP 이하, 850 cP 이하, 800 cP 이하, 750 cP 이하, 700 cP 이하, 650 cP 이하, 600 cP 이하, 550 cP 이하, 500 cP 이하, 450 cP 이하, 400 cP 이하, 350 cP 이하, 300 cP 이하, 250 cP 이하, 200 cP 이하, 150 cP 이하, 100 cP 이하, 90 cP 이하, 80 cP 이하, 70 cP 이하 또는 60 cP 이하의 점도를 가질 수 있다. 특별히 제한되지는 않으나, 상기 점도는, 약 1 cP 이상, 5 cP 이상, 10 cP 이상, 15 cP 이상, 20 cP 이상, 25 cP 이상, 30 cP 이상, 35 cP 이상, 40 cP 이상 또는 50 cP 이상일 수 있다. 점도가 낮은 경우 공정성 측면에서는 유리할 수 있지만, 조성물 성분의 휘발 가능성이 높아질 수 있다. 또한, 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산의 점도가 1,000 cP를 초과하는 경우, 흐름성과 공정성이 좋지 못한 문제가 있을 수 있다. 특히, 아래 설명되는 것과 같이 과량의 필러가 사용되는 경우에는, 조성물의 점도가 급격히 증가할 수 있기 때문에 점도를 상기 범위로 조절하는 것은 유리하다. 상기 점도는 예를 들어, 공지된 brookfield 점도계 또는 유변물성 측정기(ARES)를 사용하여 측정될 수 있고, 전단 속도 2.5/s에서 측정한 값일 수 있다.

하나의 예시에서 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산은 수평균분자량(Mn)이 10 g/mol 내지 20,000 g/mol 범위 내의 것일 수 있다. 이러한 범위에서 흐름성과 공정성을 확보할 수 있다. 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산의 수평균분자량(Mn)은 다른 예시에서, 20 g/mol 이상, 30 g/mol 이상, 40 g/mol 이상, 50 g/mol 이상, 60 g/mol 이상, 70 g/mol 이상, 80 g/mol 이상, 90 g/mol 이상, 100 g/mol 이상, 200 g/mol 이상, 300 g/mol 이상, 400 g/mol 이상, 500 g/mol 이상, 600 g/mol 이상, 700 g/mol 이상, 800 g/mol 이상, 900 g/mol 이상, 1,000 g/mol 이상, 1,100 g/mol 이상, 1,200 g/mol 이상, 1,300 g/mol 이상, 1,400 g/mol 이상, 1,500 g/mol 이상, 1,600 g/mol 이상, 1,700 g/mol 이상, 1,800 g/mol 이상 또는 1,900 g/mol 이상이거나, 15,000 g/mol 이하, 10,000 g/mol 이하, 9,000 g/mol 이하, 8,000 g/mol 이하, 7,000 g/mol 이하, 6,000 g/mol 이하, 5,000 g/mol 이하, 4,000 g/mol 이하, 3,000 g/mol 이하 또는 2,500 g/mol 이하일 수 있다.

경화제로는 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산을 사용할 수 있다. 이 때 사용되는 상기 폴리오가노실록산도 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리오가노실록산으로도 직쇄형 폴리오가노실록산, 즉 D 단위로 이루어진 사슬 구조의 양 말단이 M 단위에 의해 봉쇄된 구조의 폴리오가노실록산이 사용될 수 있다.

상기 구조에서 D 단위로는 다양한 종류의 단위가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 D 단위로는, 소위 디알킬실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 이관능성 실록산 단위), 디아릴실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 아릴기인 이관능성 실록산 단위), 디하이드로젠실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 수소인 이관능성 실록산 단위), 알킬아릴실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 아릴기인 이관능성 실록산 단위), 알킬하이드로젠실록산 단위(R₂SiO_2/2 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 수소인 이관능성 실록산 단위) 및 아릴하이드로젠 실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 수소이고, 다른 R이 아릴기인 이관능성 실록산 단위)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단위가 적용될 수 있다.

적절한 D 단위로는, 상기 중에서 디알킬실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 이관능성 실록산 단위) 및/또는 알킬수소실록산 단위(R₂SiO_{2 /2} 구조에서 하나의 R이 알킬기이고, 다른 R이 수소인 이관능성 실록산 단위)가 예시될 수 있다.

직쇄형 폴리오가노실록산의 구조에서 D 단위로 이루어진 사슬 구조의 양 말단의 M 단위로는, 예를 들면, 하이드로젠디알킬실록산 단위(R₃SiO_{1 /2} 구조에서 R 중 하나가 수소이고, 나머지 2개가 알킬기인 일관능성 실록산 단위) 및/또는 트리알킬실록산 단위(R₃SiO_{1 /2} 구조에서 R이 모두 알킬기인 일관능성 실록산 단위) 등이 예시될 수 있다. 예를 들어, 양 말단이 규소 원자 결합 수소로 종결된 구조의 경우에 상기 M 단위로서, 하이드로젠디알킬 실록산 단위가 사용될 수 있다.

예를 들면, 상기 경화제인 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산으로는 하기 화학식 2 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물군에서 선택되는 1 종 이상의 화합물을 사용할 수 있다. 즉, 경화제로서 하기 화학식 2의 화합물 단독, 하기 화학식 3의 화합물 단독 또는 하기 화학식 2 및 3의 화합물의 혼합물이 적용될 수 있다.

하기 화학식 2로 표시되는 하이드로겐 폴리오가노실록산은 측쇄에 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산이다. 하기 화학식 2에서는 디알킬실록산 단위(R₃R₈SiO_{2 /2}) 및 하이드로젠알킬실록산 단위(R₄HSiO_{2 / 2})가 동시에 존재하는 경우에 양 단위가 블록 공중합체와 같은 형태로 존재하는 것으로 되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제 폴리오가노실록산에서는 상기 2개의 단위는, 동시에 존재하는 경우에 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 구배 공중합체의 주쇄 형태로 존재할 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서, R₁ 내지 R₉는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기이고, m은 0 이상의 수이며, n은 0 초과의 수이고, m+n은 1 내지 200의 범위 내의 수일 수 있다. 상기 m+n은 다른 예시에서 5 이상, 10 이상, 15 이상, 20 이상, 25 이상, 30 이상, 35 이상 또는 40 이상이거나, 190 이하, 180 이하, 170 이하, 160 이하, 150 이하, 140 이하, 130 이하, 120 이하, 110 이하, 100 이하, 90 이하, 80 이하, 70 이하, 60 이하, 50 이하 또는 45 이하 정도일 수도 있다.

화학식 2에서 n/(m+n)은 약 0.01 내지 1의 범위 내일 수 있다. 상기 n/(n+m)은 다른 예시에서 약 0.03 이상, 0.05 이상, 0.07 이상, 0.09 이상, 0.1 이상, 0.11 이상, 0.12 이상, 0.13 이상, 0.14 이상 또는 0.15 이상이거나, 약 0.9 이하, 0.8 이하, 0.7 이하, 0.6 이하, 0.5 이하, 0.4 이하, 0.3 이하 또는 0.2 이하 정도일 수도 있다.

하기 화학식 3의 하이드로겐 폴리오가노실록산은 양 말단에 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산이다. 화학식 3의 화합물은 사슬 연장제(chain extender)로 기능할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서 R₁₀ 내지 R₁₅는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기이고, L은 2 내지 1,5000 범위 내의 수이다.

하나의 예시에서, 상기 L은 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상 또는 9 이상이거나, 1,000 이하, 900 이하, 800 이하, 700 이하, 600 이하, 500 이하, 400 이하, 300 이하, 200 이하, 100 이하, 90 이하, 80 이하, 70 이하, 60 이하, 50 이하, 40 이하, 30 이하, 20 이하 또는 10 이하 정도일 수 있다.

상기 화학식 2 및 3의 정의에서의 알케닐기, 아릴기, 알킬기, 에폭시기 등의 구체적인 종류는, 본 명세서의 과제의 해결 수단의 서두에서 기술한 것과 같다.

위와 같은 경화제를 사용함으로써, 수지 조성물의 점도를 적정 수준으로 유지할 수 있으며, 경화 반응(부가 반응)도 적정 수준으로 제어하여 충분한 경화 후 목적하는 경도를 확보하는 것에 유리하다.

위와 같은 구조의 경화제에서 전체 규소 원자의 몰수(Si)를 기준으로 한 전체 수소의 몰수(H)의 비율(H/Si)은, 예를 들면, 0.01 내지 3의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(H/Si)은 다른 예시에서 0.05 이상, 0.1 이상, 0.15 이상, 0.2 이상, 0.25 이상, 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상, 0.45 이상, 0.5 이상, 0.55 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상, 1.0 이상, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 1.5 이상, 1.6 이상, 1.7 이상 또는 1.8 이상이거나, 2.8 이하, 2.6 이하, 2.4 이하, 2.2 이하, 2.0 이하, 1.8 이하 또는 1.6 이하 정도일 수도 있다. 예를 들어, 상기 화학식 2 및 3의 화합물 각각이 상기 범위 내에서 H/Si 비율을 만족할 수 있다.

예를 들어, 경화제가 상기 화학식 2 및 3의 화합물을 모두 포함하는 경우에 화학식 3에 존재하는 규소 결합 수소 원자의 몰수(H3)를 기준으로 한 화학식 2에 존재하는 규소 결합 수소 원자의 몰수(H2)의 비율(H2/H3)은 약 1 내지 10의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(H2/H3)은 다른 예시에서 1.5 이상, 2 이상, 2.5 이상, 3 이상 또는 3.5 이상이거나, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하 또는 4 이하 정도일 수 있다.

경화제는 전술한 실리콘 바인더 100 중량부 대비 약 10 내지 300 중량부의 비율로 사용될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 20 중량부 이상, 30 중량부 이상, 40 중량부 이상, 50 중량부 이상, 60 중량부 이상, 70 중량부 이상, 80 중량부 이상 또는 90 중량부 이상이거나, 290 중량부 이하, 280 중량부 이하, 270 중량부 이하, 260 중량부 이하, 250 중량부 이하, 240 중량부 이하, 230 중량부 이하, 220 중량부 이하, 210 중량부 이하, 200 중량부 이하, 190 중량부 이하, 180 중량부 이하, 170 중량부 이하, 160 중량부 이하, 150 중량부 이하, 140 중량부 이하, 130 중량부 이하, 120 중량부 이하 또는 110 중량부 이하 정도일 수도 있다.

경화제로서, 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물이 동시에 적용되는 경우에 그들간의 중량 비율(화학식 2/화학식 3)은, 예를 들면, 약 1 내지 10 정도일 수 있다. 상기 비율(화학식 2/화학식 3)은 다른 예시에서 1.5 이상, 2 이상, 2.5 이상, 3 이상 또는 3.5 이상이거나, 9 이하 정도, 8 이하 정도, 7 이하 정도, 6 이하 정도, 5 이하 정도 또는 5.5 이하 정도일 수도 있다.

본 출원의 수지 조성물은 방열 또는 열전도성 특성을 확보를 위해 필러를 포함한다. 이 때 필러로는 알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 필러를 적어도 포함하는 필러가 사용될 수 있다.

본 명세서에서 말하는 알케닐 실란 화합물이란, 적어도 하나의 알케닐기를 가지는 실란 화합물을 의미한다.

이러한 필러를 적용함으로써, 접착력, 특히 금속에 대한 접착력이 우수하고, 수분에 저항성이 있으며, 적정 점도를 가지고, 장기간 보관 시에도 물성에 경시변화가 없는 수지 조성물을 제공할 수 있다.

본 출원에서 상기 필러로는, 열전도성 필러가 적용될 수 있다. 용어 열전도성 필러는, 열전도도가 약 1 W/mK 이상, 약 5 W/mK 이상, 약 10 W/mK 이상 또는 약 15 W/mK 이상인 소재를 의미한다. 상기 열전도성 필러의 열전도도는 약 400 W/mK 이하, 약 350 W/mK 이하 또는 약 300 W/mK 이하일 수 있다. 열전도성 필러의 종류는 특별히 제한되지 않고, 알루미나, AlN(aluminum nitride), BN(boron nitride), 질화 규소(silicon nitride), SiC, ZnO 또는 BeO 등과 같은 세라믹 입자, 그래파이트(graphite) 등의 탄소 필러 등이 적용될 수 있다.

본 출원의 하나의 예시에서, 상기 필러는 수산화 알루미늄(Al(OH)₃), 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂), 수산화 칼슘(Ca(OH)₂) 및 하이드로 마그네사이트(Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 이러한 필러들은 열전도성이 우수하며, 비중이 낮아 경량화에도 유리하고, 표면에 -OH기를 포함하여 알케닐 실란 화합물에 의한 표면 처리도 용이하다.

적용될 수 있는 필러의 형태는 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 구형의 필러나, 침상이나 판상 등과 같은 형태의 필러 또는 기타 무정형의 필러도 사용될 수 있다.

하나의 예시에서 상기 필러는 평균 입경이 0.001 μm 내지 100 μm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 평균 입경은 후술하는 실시예에 기재된 방식으로 측정한 D50 입경이다. 상기 필러의 평균 입경은 다른 예시에서 0.005 μm 이상, 0.01μm 이상, 0.05μm 이상, 0.1μm 이상, 0.5μm 이상, 0.8μm 이상, 1μm 이상, 5μm 이상, 10μm 이상, 15μm 이상, 20μm 이상, 25μm 이상, 30μm 이상, 35μm 이상, 40μm 이상 또는 45μm 이상 이거나, 95μm 이하, 90μm 이하, 85μm 이하, 80μm 이하, 75μm 이하, 70μm 이하, 65μm 이하, 60μm 이하, 55μm 이하, 50μm 이하, 45μm 이하, 40μm 이하, 35μm 이하, 30μm 이하, 25μm 이하, 20μm 이하, 15μm 이하, 10μm 이하 또는 5μm 이하 정도일 수도 있다.

적절한 충진성의 확보 및 목적 물성의 확보를 위해서 상기 필러로서 적어도 평균 입경이 서로 다른 2종 이상의 필러의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 필러로서, 전술한 범위 내에서 평균 입경이 20 μm 이상이 제 1 필러 및 평균 입경이 20 μm 미만인 제 2 필러가 사용될 수도 있다.

상기 제 1 필러의 평균 입경은 다른 예시에서, 25 μm 이상, 30 μm 이상, 35 μm 이상, 40 μm 이상 또는 45 μm 이상이거나, 100 μm 이하, 95μm 이하, 90μm 이하, 85μm 이하, 80μm 이하, 75μm 이하, 70μm 이하, 65μm 이하, 60μm 이하, 55μm 이하 정도일 수 있다.

또한, 상기 제 2 필러의 평균 입경은 다른 예시에서, 0.001 μm 이상, 0.005 μm 이상, 0.01μm 이상, 0.05μm 이상, 0.1μm 이상, 0.5μm 이상 또는 0.8μm 이상이거나, 18μm 이하, 15μm 이하, 10μm 이하, 5μm 이하 또는 3 μm 이하 정도일 수도 있다.

상기 제 1 및 제 2 필러가 동시에 적용되는 경우에, 상기 제 1 필러의 평균 입경(D1)의 상기 제 2 필러의 평균 입경(D2)을 기준으로 한 비율(D1/D2)은, 2 내지 100의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(D1/D2)은 다른 예시에서 5 이상, 10 이상, 15 이상, 20 이상, 25 이상, 30 이상, 35 이상, 40 이상 또는 45 이상이거나, 95 이하, 90 이하, 85 이하, 80 이하, 75 이하, 70 이하, 65 이하, 60 이하 또는 55 이하 정도일 수도 있다.

상기 제 1 및 제 2 필러가 동시에 적용되는 경우에, 상기 제 1 필러의 사용 중량(W1)의 상기 제 2 필러의 사용 중량(W2)을 기준으로 한 비율(W1/W2)은, 0.5 내지 100의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(W1/W2)은 다른 예시에서 1 이상, 1.5 이상 또는2 이상이거나, 95 이하, 90 이하, 85 이하, 80 이하, 75 이하, 70 이하, 65 이하, 60 이하, 55, 50 이하, 45 이하, 40 이하, 35 이하, 30 이하, 25 이하, 20 이하, 15 이하, 10 이하 또는 5 이하 정도일 수도 있다.

상기 필러를 알케닐 실란 화합물로 표면 처리하는 방법은 공지된 방법이라면 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 필러를 상기 알케닐 실란 화합물과 적정 조건에서 접촉시켜서, 상기 알케닐 실란 화합물 및 필러간의 반응을 유도하여 표면 처리를 수행할 수 있다.

예를 들어, 상기 필러 100 중량부에 대하여, 상기 알케닐 실란 화합물 0.1내지 5 중량부와 용매 99.5 내지 95 중량부를 혼합하여 알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 필러를 제조할 수 있다. 이 때 알케닐 실란 화합물의 함량이 필러 100 중량부 대비 0.1 중량부 미만인 경우는 충분한 표면처리가 되지 않는 문제가 있고, 필러 100 중량부 대비 5 중량부를 초과하는 경우는 표면 처리 후 세척 과정에서 미반응물이 충분히 제거되지 않을 가능성이 있다.

상기 알케닐 실란 화합물로는 적어도 하나의 알케닐기(예를 들면, 비닐기 또는 알릴기 등)를 포함하는 실란 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 알케닐 실란 화합물로는, 알케닐실란, 알케닐트리알콕시실란, 알케닐알킬디알콕시실란, 알케닐아릴디알콕시실란 및 알케닐디알킬모노알콕시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 알케닐 실란 화합물에 포함되는 알케닐기, 아릴기, 알킬기, 알콕시기 등의 구체적인 종류는, 본 명세서의 과제의 해결 수단의 서두에서 기술한 것과 같다.

표면 처리된 필러 내에서 상기 알케닐 실란 화합물의 비율에는 특별한 제한은 없으나, 상기 표면 처리된 필러의 전체 중량 내에서 상기 알케닐 실란 화합물이 차지하는 비율이 약 0.1 내지 10 중량% 정도일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 0.3 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.7 중량% 이상 또는 0.9 중량% 이상이거나, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1.5 중량% 이하 정도일 수 있다.

필러가 수지 조성물에 포함되는 형태나 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 필러는 실리콘 바인더인 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산 및 경화제인 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산에 각각 포함될 수 있다. 구체적으로 필러는 실리콘 바인더 및/또는 경화제에 미리 포함될 수 있고, 실리콘 바인더와 경화제를 혼합하는 과정에서 별도로 준비된 필러가 함께 혼합되는 방식으로 사용될 수도 있다.

우수한 방열 성능을 얻기 위하여, 상기 필러가 고함량 사용되는 것이 고려될 수 있다. 하나의 예시에서, 알케닐 실란 화합물로 표면 처리되는 필러는 수지 조성물의 전체 부피를 기준으로 약 30 vol% 이상으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 필러는 35 vol% 이상, 40 vol% 이상, 45 vol% 이상 또는 50 vol% 이상으로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 95 vol% 이하, 90 vol% 이하, 85 vol% 이하, 80 vol% 이하, 75 vol% 이하, 70 vol% 이하, 65 vol% 이하, 60 vol% 이하 또는 55 vol% 이하 정도일 수도 있다.

상기 부피 비율은, 수지 조성물에 포함되는 각 성분의 질량 비율과 그들의 밀도를 고려하여 계산할 수 있으며, 최종 수지 조성물의 경화물에는 포함되지 않는 성분(예를 들면, 휘발성 성분이나 용매 등)은 상기 계산에서 고려되지 않는다.

상기 범위를 만족하는 경우 우수한 방열 특성을 확보하는 것과 동시에, 금속과 수지 조성물의 부착력을 향상시키고 수지 조성물의 장기 보관 안정성을 확보할 수 있다.

하나의 예시에서, 본 출원의 수지 조성물은 알케닐 실란 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 알케닐 실란 첨가제는 상기 필러를 표면처리하고 있지 않은 알케닐 실란 화합물을 의미하고, 이 때 알케닐 실란 화합물의 정의는 상술한 필러를 표면 처리하는 경우 사용되는 알케닐 실란 화합물과 같다. 상기 첨가제는 수지 조성물의 금속에 대한 접착력을 증가시킬 수 있다. 상기 첨가제로는 알케닐기를 포함하는 알케닐트리알콕시실란 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 비닐트리알콕시실란 화합물은 비닐트리메톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 비닐트리프로폭시 실란, 비닐트리이소프로폭시 실란, 비닐트리부톡시 실란, 비닐트리펜톡시 실란, 비닐트리페녹시 실란, 비닐트리아세톡시 실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시) 실란 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기 알케닐 실란 첨가제는 상기 실리콘 바인더 100 중량부를 기준으로 대략 0.5 내지 20 중량부의 비율로 사용될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 0.7 중량부 이상, 0.9 중량부 이상, 1 중량부 이상, 1.1 중량부 이상, 1.3 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 1.7 중량부 이상 또는 1.9 중량부 이상이거나, 18 중량부 이하, 16 중량부 이하, 14 중량부 이하, 12 중량부 이하, 10 중량부 이하, 8 중량부 이하, 6 중량부 이하, 4 중량부 이하 또는 3 중량부 이하 정도일 수도 있다.

하나의 예시에서, 본 출원의 수지 조성물은 촉매를 더 포함할 수 있다. 촉매는 알케닐기를 갖는 폴리오가노실록산과 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산 간의 부가 반응을 활성화하는데 관여할 수 있다. 촉매의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 백금계 촉매가 사용될 수 있고, 백금계 촉매로는 공지 또는 시판된 것이 사용될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산 100 중량부 대비 10 중량부 이하로 상기 촉매를 포함할 수 있다. 특별히 제한되지는 않으나, 상기 촉매의 함량 하한은 예를 들어, 0.01 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 또는 1 중량부 이상일 수 있고, 그 상한은 예를 들어, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하 또는 1 중량부 이하일 수 있다.

하나의 예시에서는 상기 촉매는 수지 성분 내에 백금 또는 백금 함유 화합물이 분산되어 있는 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매는 폴리실록산 성분 중에 백금계 화합물이 분산되어 있는 형태일 수 있다. 이 경우, 상기 촉매 중 백금 또는 백금 함유 화합물의 금속 함량은 0.001 내지 1 중량% 일 수 있다.

하나의 예시에서, 수지 조성물이 갖는 점도 값은 약 1,000,000 cP 이하일 수 있다. 그 하한은 예를 들어, 약 2,000 cP 이상일 수 있다. 일 예로 수지 조성물이 갖는 점도 값은 약 950,000 cP 이하, 900,000 cP 이하 또는 약 850,000 cP 이하일 수 있고, 약 3,000 cP 이상, 4,000 cP 이상 또는 약 5,000 cP 이상 일 수 있다. 해당 범위를 만족하는 경우 수지 조성물의 장기 보관 안정성이 확보되며, 적절한 공정성도 확보할 수 있다.

본 출원의 수지 조성물은 경화 후에 하기 설명되는 용도에 적합한 물성을 가질 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 수지 조성물은 경화 후 상온에서 소정의 접착력을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 수지 조성물은 ASTM D1002 규격으로 측정한 알루미늄에 대한 접착력이 3.8 kgf/cm² 이상, 4.0 kgf/cm² 이상, 4.2 kgf/cm² 이상, 4.4 kgf/cm² 이상, 4.6 kgf/cm² 이상, 4.8 kgf/cm² 이상, 5.0 kgf/cm² 이상, 5.5 kgf/cm² 이상, 6.0 kgf/cm² 이상 또는 6.5 kgf/cm² 이상일 수 있다. 상기 접착력 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 10.0 kgf/cm² 이하, 9.0 kgf/cm² 이하 또는 8.0 kgf/cm² 이하일 수 있다. 위와 같이 금속에 대해서 우수한 접착력이 나타내는 실리콘계 수지 조성물은 방열 소재가 필요한 다양한 용도에서 효과적으로 사용될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 수지 조성물은 경화 후 상온에서 소정의 경도를 가질 수 있다. 이 때 상기 수지 조성물의 경화층은 적절한 경도를 나타내는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어 경화층의 경도가 지나치게 높으면, 경화층이 브리틀(brittle) 한 특성을 갖기 때문에 신뢰성에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 이러한 점을 고려할 때 경화층 경도를 조절하여 내충격성, 내진동성을 확보하고, 제품의 내구성을 확보할 수 있다. 경화층은 예를 들어, 쇼어(shore) OO 타입에서의 경도가 50 이상, 55 이상, 60 이상, 65 이상 또는 70 이상일 수 있으며, 90 이하, 85 이하, 80이하 또는 75 이하일 수 있다. 상기 범위의 경도는 수지 조성물 내의 필러 및 경화제의 함량으로 조절할 수 있다.

본 출원의 상기 실리콘 수지 조성물은 방열 소재가 요구되는 다양한 용도에 적용될 수 있으며, 그 용도의 범위는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 배터리 관련 기술로서, 상기 실리콘 수지 조성물은, 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등의 방열 소재나 차량용 OBC(On Board Charger)의 방열 소재로서 적용될 수 있다. 따라서, 본 출원은 또한, 상기 수지 조성물 또는 그 경화물을 방열 소재로 포함하는 배터리 모듈, 배터리 팩 또는 온보드충전기(OBC)에 대한 것이다. 상기 배터리 모듈, 배터리 팩 또는 온보드 충전기에서 상기 수지 조성물 또는 경화물의 적용 위치나 적용 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 방식이 적용될 수 있다. 또한, 본 출원의 수지 조성물은 상기 용도에 제한되지 않고, 우수한 방열 특성, 보관 안정성 및 접착력이 요구되는 다양한 용도에 효과적으로 적용될 수 있다.

본 출원에 관한 다른 일례에서, 본 출원은 상기 수지 조성물의 경화물을 갖는 전자 장비 또는 장치에 관한 것일 수 있다.

전자 장비 또는 장치의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 차량용 AVN(audio video navigation)이나 전기자동차용 OBC(On Board Charger) 모듈, LED 모듈 또는 IC 칩과 이를 포함하는 컴퓨터나 모바일 기기를 예로 들 수 있다.

상기 수지 조성물의 경화물은 상기 장비 또는 장치 내에서 열을 발산하고, 충격에 대한 내구성, 및 절연성 등을 부여할 수 있다.

본 출원에서는 금속에 대한 부착력, 내열성 및 열전도성이 동시에 우수하고, 장기 보관 안정성도 탁월한 수지 조성물 및 그 용도를 제공할 수 있다.

이하 본 출원에 따르는 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

제조예 1: 알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 수산화 알루미늄(Al(OH) ₃ ) 필러의 제조

알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 필러는, 실란 화합물로서 비닐트리에톡시실란을 사용하고, 필러로서 수산화 알루미늄(Al(OH)₃)을 사용하여 제조하였다. 상기 수산화 알루미늄 필러로는 D50 입경이 50 μm 정도인 수산화 알루미늄(AH1) 및 D50 입경이 1μm 정도인 수산화 알루미늄(AH2)을 7:3의 중량 비율(AH1:AH2)로 혼합한 필러를 사용하였다.

상기에서 D50 입경은 입도 분포의 체적 기준 누적 50%에서의 입자 지름(메디안 직경)으로서, 체적 기준으로 입도 분포를 구하고, 전 체적을 100%로 한 누적 곡선에서 누적치가 50%가 되는 지점의 입자 지름을 의미한다. 상기 D50 입경은 레이저 회절법(laser diffraction) 방식으로 측정할 수 있다.

구체적으로 필러의 D50 입경은 ISO-13320에 준거하여 Marven 사의 MASTERSIZER 3000 장비를 이용하여 측정하였다. 측정 시 용매로는 Ethanol을 사용하였다. D50 입경 측정 원리는 다음과 같다. 용매 내 분산된 입자에 의해 입사된 레이저가 산란되는데, 이 때 산란된 레이저의 강도와 방향성 값은 입자의 크기에 따라 달라진다. 이 값을 Mie 이론을 이용하여 분석하여 분산된 입자와 동일한 부피를 가진 구의 직경으로 환산하여 분포도를 구하고, 분포도의 중간값이 D50 값을 구하여 입경을 평가할 수 있다.

상기 알케닐 실란 화합물로의 표면 처리는 상기 알케닐 실란 화합물과 상기 필러를 1:99의 중량 비율(알케닐 실란 화합물:필러)로 용매인 에탄올에 혼합한 후에 혼합물의 온도를 60℃ 정도로 유지한 상태에서, 1 시간 동안 반응시켜 제조하였다.

실시예 1

실리콘 바인더로는 점도가 50 cP 정도이며, 수평균분자량(Mn)이 약 2000g/mol 정도인 실리콘 바인더로서, 양 말단이 비닐디메틸실록시기로 봉쇄된 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체(하기 화학식 A의 공중합체)(제조사: AB specialty, 상품명: Andisil vs50)를 사용하였다. 실리콘 바인더의 점도는 하기 기재된 수지 조성물의 점도 측정 방법에 따라 측정한 전단 속도 2.5/s에서의 값이고, 수평균분자량은, 겔투과크로마토그래피 분석(GPC)에 의해 측정한 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이다.

경화제로는, Si-H기를 포함하는 하이드로겐 폴리오가노실록산 경화제로서, 하기 화학식 B로 표시되는 경화제(제조사: AB specialty, 상품명: CE4)와 화학식 C로 표시되는 경화제(제조사: AB specialty, 상품명: XL11)를 사용하였다.

상기 실리콘 바인더, 화학식 B의 경화제 및 화학식 C의 경화제를 1:0.8:0.2의 중량 비율(실리콘 바인더:화학식 B의 경화제:화학식 C의 경화제)로 혼합하고, 상기 혼합물과 제조예 1의 표면 처리된 필러를 혼합하되, 상기 혼합물과 필러의 부피 비율이 46:54 (혼합물:필러) 정도가 되도록 혼합하였다.

이어서 적용된 실리콘 바인더 100 중량부에 대해서 약 2 중량부의 비닐트리에톡시실란(VTEO)을 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다.

[화학식 A]

상기 화학식 A에서 R₁₆ 및 R₂₁은 비닐기이고, R₁₇, R₂₄, R₂₀, R₂₂, R₁₈, R₂₃, 및 R₁₉은 메틸기이며, R₂₅는 비닐기이고, a는 약 10 정도의 수이며, b는 약 25 정도의 수이다.

[화학식B]

화학식 B에서, R₁ 내지 R₉ 은 각각 메틸기이고, m은 약 40 정도의 수이며, n은 약 7.4 정도의 수이다.

[화학식 C]

화학식 C에서 R₁₀ 내지 R₁₅은 각각 메틸기이고, L은 약 9 정도의 수이다.

실시예 2

비닐트리에톡시실란(VTEO) 첨가제 대신 비닐트리메톡시실란(VTMO) 첨가제를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 1

제조예 1의 표면 처리된 수산화 알루미늄(Al(OH)₃) 필러를 사용하지 않고, 그 대신 표면 처리되지 않은 수산화 알루미늄을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 조성물을 제조하였다.

비교예 2

제조예 1의 표면 처리된 수산화 알루미늄(Al(OH)₃) 필러를 사용하지 않고, 트리에톡시실릴 데칸(triethoxysilyl decane)으로 표면 처리된 수산화 알루미늄(Al(OH)₃) 필러를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 조성물을 제조하였다.

1. 점도

실시예 및 비교예에서 제조된 수지 조성물의 점도는, 유변물성측정기(ARES)를 사용하여 0.01 내지 10.0/s까지의 전단 속도(shear rate) 조건으로 상온에서 측정하였다. 하기 기재된 점도는 전단 속도 0.1/s에서의 값이다.

2. 경도

수지 조성물을 100℃의 온도에서 15 분 정도 유지하여 경화시키고, 경도를 ASTM D 2240 규격에 따라 측정하였다. ASKER Durometer 기기를 사용하여 경도를 측정하였다. 평평한 상태의 샘플의 표면에 1kg 이상의 하중(약 1.5kg)을 가하여 초기 경도를 측정하고, 15초 후에 안정화된 측정값으로 확인하여 경도를 평가하였다. Shore OO 경도를 측정하였다. 수지 조성물 제조 직후의 경도 및 수지 조성물을 1 주일 유지한 후의 경도를 측정하여 물성의 경시변화 정도를 확인하였다.

3. 접착력

실시예 및 비교예의 수지 조성물의 접착력은, ASTM D1002규격에 따라 측정하였다. 각각 사각형 형태인 두 개의 알루미늄 판(두께: 1.6 mm, 가로: 101.6 mm, 세로: 25.4 mm)을 약 0.03mL의 수지 조성물로 접착시켰다.

이후, 100℃의 온도에서 15분 동안 유지하여 수지 조성물을 경화시키고 상온에서 냉각한 후, Universal Test Machin 4204(Instron 社) 인장 시험기를 이용하여 접착력(박리강도)을 측정하였다.

접착력은 상온에서 측정하였고, 측정 과정에서 박리 속도는 약 0.2mm/s 정도로 하고, 박리 각도는 약 180도 정도로 하였다.

	알루미늄 접착력 (kgf/cm2)	점도 (Pa·s @ 0.1/s)	1주일 후의 점도 (Pa·s @ 0.1/s)	경도 (shore OO)	1주일 후의 경도 (Pa·s @ 0.1/s)
실시예 1	5.7	900	900	65	64
실시예 2	6.2	880	880	65	65
비교예 1	3.6	500	90	65	50
비교예 2	0	850	850	65	65

표 1을 참조하면, 실시예의 수지 조성물의 경화물이 비교예 1 및 2 대비 알루미늄 접착력이 우수하였다.

또한, 실시예의 수지 조성물은 제조 직후 및 1주일 유지 후의 점도 및 경도가 동일하게 유지된 반면, 비교예 1의 수지 조성물은, 제조 직후 대비 1주일 후의 점도 및 경도가 모두 큰 폭으로 감소하였다.

비교예 2의 수지 조성물은, 점도 및 경도의 변화는 없었으나, 알루미늄에 대한 접착력이 전혀 확보되지 않았다.

Claims (21)

1. 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산;
   규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산 및
   알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 필러를 포함하는 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산은, 하기 화학식 1로 표시되는 수지 조성물:
   [화학식 1]
   

   

   
   화학식 1에서 R₁₆ 및 R₂₁은 알케닐기이고, R₁₇, R₂₄, R₂₀, R₂₂, R₁₈, R₂₃ 및 R₁₉는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기이며, R₂₅는 알케닐기이고, a 및 b는 각각 0 이상의 수이되, a+b는 1 내지 1000의 범위 내의 수이다.
3. 제 1 항에 있어서, 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산의 전체 규소 원자의 몰수(Si)를 기준으로 한 전체 알케닐기의 몰수(Ak)의 비율(Ak/Si)은, 0.01 내지 1.5의 범위 내인 수지 조성물.
4. 제 2 항에 있어서, 화학식 1의 b와 a의 비율(b/a)이 1 내지 10의 범위 내인 수지 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산은 25℃ 점도가 1,000 cP 이하인 수지 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산은 화학식 2의 화합물 또는 화학식 3의 화합물을 포함하는 수지 조성물:
   [화학식 2]
   

   

   
   화학식 2에서, R₁ 내지 R₉는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기이고, m은 0 이상의 수이며, n은 0 초과의 수이고, m+n은 1 내지 200의 범위 내의 수다:
   [화학식 3]
   

   

   
   화학식 3에서 R₁₀ 내지 R₁₅는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 또는 에폭시기이고, L은 2 내지 1,5000 범위 내의 수이다.
7. 제 6 항에 있어서, 화학식 2에서 n/(m+n)은 0.01 내지 1의 범위 내의 수인 수지 조성물.
8. 제 1 항에 있어서, 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산의 전체 규소 원자의 몰수(Si)를 기준으로 한 전체 수소의 몰수(H)의 비율(H/Si)은, 0.01 내지 3의 범위 내인 수지 조성물.
9. 제 6 항에 있어서, 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산은 화학식 2의 화합물 및 화학식 3의 화합물을 모두 포함하고, 화학식 3의 화합물에 존재하는 규소 결합 수소 원자의 몰수(H3)를 기준으로 한 화학식 2의 화합물에 존재하는 규소 결합 수소 원자의 몰수(H2)의 비율(H2/H3)은 1 내지 10의 범위 내인 수지 조성물.
10. 제 6 항에 있어서, 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물간의 중량 비율(화학식 2/화학식 3)은, 1 내지 10의 범위 내인 수지 조성물.
11. 제 1 항에 있어서, 규소 원자 결합 수소를 가지는 하이드로겐 폴리오가노실록산은, 알케닐기를 가지는 폴리오가노실록산 100 중량부 대비 10 내지 300 중량부의 비율로 포함되는 수지 조성물.
12. 제 1 항에 있어서, 필러는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘 및 하이드로 마그네사이트로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 수지 조성물.
13. 제 1 항에 있어서, 알케닐 실란 화합물은 비닐실란, 비닐트리알콕시실란, 비닐알킬디알콕시실란, 비닐아릴디알콕시실란 및 비닐디알킬모노알콕시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 수지 조성물.
14. 제 1 항에 있어서, 필러는 평균 입경이 0.001 μm 내지 100 μm의 범위 내이고, 상기 필러는 상기 범위 내에서 평균 입경이 20 μm 이상이 제 1 필러 및 평균 입경이 20 μm 미만인 제 2 필러를 포함하는 수지 조성물.
15. 제 14 항에 있어서, 제 1 필러의 평균 입경(D1)의 제 2 필러의 평균 입경(D2)을 기준으로 한 비율(D1/D2)은, 2 내지 100의 범위 내인 수지 조성물.
16. 제 14 항에 있어서, 제 1 필러의 사용 중량(W1)의 제 2 필러의 사용 중량(W2)을 기준으로 한 비율(W1/W2)은, 0.5 내지 100의 범위 내인 수지 조성물.
17. 제 1 항에 있어서, 알케닐 실란 화합물로 표면 처리된 필러의 전체 중량 내에서 상기 알케닐 실란 화합물이 차지하는 비율이 약 0.1 내지 10 중량%의 범위 내인 수지 조성물.
18. 제 1 항에 있어서, 전체 부피를 기준으로 알케닐 실란 화합물로 표면 처리되는 필러의 비율이 30 vol% 이상인 수지 조성물.
19. 제 1 항에 있어서, 알케닐 실란 첨가제를 더 포함하는 수지 조성물.
20. 제 1 항의 수지 조성물 또는 그 경화물을 방열 소재로 포함하는 배터리 모듈.
21. 제 1 항의 수지 조성물 또는 그 경화물을 방열 소재로 포함하는 온보드충전기.