KR20230008088A - 열 전도성 충전제를 함유하는 조성물 - Google Patents

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로레인 수
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Abstract

친전자성 작용기를 포함하는 분자, 선택적으로 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 및 열 전도성 충전제 패키지를 포함하는 조성물이 개시된다. 충전제 패키지는 적어도 5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨) 및 적어도 10 Ω . m(ASTM D257, C611, 또는 B193에 따라 측정됨)의 체적 저항률을 가질 수 있으며, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재할 수 있는 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자를 포함할 수 있다. 열 전도성 충전제 패키지는 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 10 부피%의 양으로 존재할 수 있다. 본 발명은 또한 기재의 처리 방법 및 본원에 개시된 조성물로부터 형성된 층을 포함하는 기재에 관한 것이다.

Description

열 전도성 충전제를 함유하는 조성물
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2020년 4월 15일자로 출원되며, 발명의 명칭이 "열 전도성 충전제를 함유하는 조성물"인 미국 임시 출원 제63/010,508호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.
본 발명은 열 전도성 충전제 성분, 예를 들어 실런트, 접착제, 퍼티(putty), 및 코팅 조성물을 함유하는 조성물에 관한 것이다.
실런트 및 접착제를 포함하는 코팅 조성물은 광범위하게 다양한 적용 분야에 이용되어 다양한 기재를 처리하거나 2개 이상의 기재 물질을 함께 결합시킨다.
본 발명은 열 전도성 충전제를 함유하는 일성분형 및 이성분형 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 친전자성 작용기를 포함하는 분자; 및 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자를 포함하는 열 전도성 충전제 패키지로서, 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자가 적어도 5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨) 및 적어도 1 Ω . m(ASTM D257에 따라 측정됨)의 체적 저항률을 갖는 갖는 열 전도성 충전제 패키지를 포함하되, 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자가 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는, 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 기재의 표면 중 적어도 일부를 본 발명의 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하며; 조성물은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 코팅을 형성하는, 기재의 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 기재의 표면 상에 형성된 코팅에 관한 것이며; 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 다음 특성을 갖는다:
(a) C-Therm Technologies Ltd.로부터의 TCi 열 전도도 분석기로, 변형된 일시적 평면원(MTPS: modified transient plane source) 방법(ASTM D7984에 따름)을 사용하여 측정된 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도;
(b) 16008B 저항 셀에 연결된 Keysight B2987A 전위계/고저항 미터(high resistance meter) 상에서의 적어도 1 Х 109 Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257, C611, 또는 B193에 따라 측정됨);
(c) 1 인치의 직경을 갖는 2개의 구리 전극에 연결된 유전체 미터(dielectric meter)(Sefelec RMG12AC-DC) 상에서 ASTM D149에 따라 측정된 적어도 1kV/mm의 절연 내력;
(d) 실온에서 유형 A 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 A 경도;
(e) 실온에서 유형 D 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 D 경도;
(f) 유형 OO 경도계(Model AD-100-OO, Checkline)로 ASTM D2240에 따라 측정된 90 미만의 쇼어 OO 경도;
(g) 분당 1 mm의 인상 속도(pull rate)를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D412에 따라 결정된 0.01 MPa 내지 1,000 MPa의 인장 강도;
(h) 1% 내지 300%의 신율;
(i) 적어도 0.01 MPa의 중첩 전단 강도(lap shear strength)(분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D1002-10에 따라 측정됨);
(j) 0.001 N/mm2 내지 500 N/mm2의 맞대기 이음 시험 강도(butt joint test strength)(ASTM D2095에 따라 측정됨);
(k) Oberst 시험 방법을 사용하여 20℃ 및 200 Hz, 4 kg/m2에서 적어도 0.1의 소음 감쇠 손실 계수(sound damping loss factor);
(l) 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재(bare substrate)의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지함;
(m) 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공함;
(n) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않음; 및/또는
(o) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 가시적 균열 또는 층간 박리를 나타내지 않음.
본 발명은 또한 기재의 표면 상에 형성된 코팅에 관한 것이며, 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖고, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지한다.
본 발명은 또한 배터리 셀; 및 본 발명의 조성물로부터 배터리 셀의 표면 상에 형성된 코팅을 포함하는 배터리 조립체에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명의 조성물로부터 형성된 층으로 적어도 부분적으로 코팅된 표면을 포함하는 기재에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명의 조성물을 압출하는 단계를 포함하는 물품의 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 코팅을 제조하기 위한 본 발명의 조성물의 용도에 관한 것이며, 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)을 갖고, 0.5 mA/mm2 미만의 누설 전류(IEC 60243에 따라 측정됨)를 갖고, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고/하거나 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않는다.
본 발명은 또한 열 및 화재 방지를 갖는 기재를 제공하기 위한 본 발명의 조성물로부터 형성된 코팅의 용도에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 배터리 팩에 이용되는 열 전도성 부재를 도시하는 도식적 투시도이다.
도 3은 실시예의 화재 방지 시험에 사용된 설정을 나타내는 도식도이다.
도 4는 베어(코팅되지 않은) 기재와 비교된 실시예 54의 조성물로부터 형성된 코팅을 갖는 기재의 화재 성능을 도시하는 그래프이다. 실시예 54의 코팅은 시험이 시작된 후 즉시 불이 붙고, 용융되었으며, 그 지점에서 시험은 종료되었다.
도 5는 열 불안정성, 열 전도성 충전제 입자와 비교된 열 안정성, 열 전도성 충전제 입자의 열중량 분석을 도시하는 그래프이다.
도 6은 베어(코팅되지 않은) 기재와 비교된 실시예 55, 실시예56, 및 실시예62 내지 실시예 64의 조성물로부터 형성된 코팅을 갖는 기재의 화재 성능에 대한 ATH의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 7은 베어(코팅되지 않은) 기재와 비교된 실시예 56 내지 실시예 58의 조성물로부터 형성된 코팅을 갖는 기재의 화재 성능에 대한 코팅 두께의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 8은 (a) 베어(코팅되지 않은) 기재와 비교된 실시예 59 및 실시예 60, 및 베어(코팅) 기재와 비교된 실시예 56 및 실시예 61의 조성물로부터 형성된 코팅을 갖는 기재의 화재 성능에 대한 충전제 로딩량의 영향을 도시하는 그래프이다.
도 9는 베어(코팅되지 않은) 기재와 비교된 실시예 55, 실시예 56, 및 실시예 65-67의 조성물로부터 형성된 코팅을 갖는 기재의 화재 성능에 대한 충전제 유형의 영향을 도시하는 그래프이다.
본 상세한 설명의 목적을 위해, 본 발명은 달리 명확하게 명시된 경우를 제외하고, 대안적 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 임의의 작동예에서나 달리 명시된 경우 이외에, 예를 들어 본 명세서 및 청구범위에 사용된 재료의 양을 표현하는 수는 용어 모든 예에서 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 다음 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 수득되는 소기의 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한 그리고 청구범위의 범주에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하려는 시도로서가 아닌, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수의 관점에서 그리고 일반적 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다.
본 발명의 광범위한 범주를 제시하는 수치 범위 및 파라미터는 근사치이지만, 특정 예에서 제시되는 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 그들의 각각의 시험 측정값에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 기인하는 특정 오차를 보유한다.
또한, 본원에 열거된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된 것임을 이해하여야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 열거된 1의 최소값 및 열거된 10의 최대 값 사이(그리고 이들을 포함), 즉, 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위범위를 포함하도록 의도된다.
본원에 사용된 "포함하는(including)" 및 "함유하는(containing)" 등은 본 출원의 맥락에서 "포함하는(comprising)"과 동의어로 이해되며, 따라서 개방 종결형이고, 추가의 미기재되거나 미열거된 요소, 물질, 재료, 또는 방법 단계의 존재를 제외하지 않는다. 본원에 사용된 "~로 구성된(consisting of)"은 본 출원의 맥락에서 임의의 명시되지 않은 요소, 재료, 또는 방법 단계의 존재를 제외하는 것으로 이해된다. 본원에 사용된 "로 필수적으로 구성된(consisting essentially of)"은 본 출원의 맥락에서 명시된 요소, 물질, 재료, 또는 방법 단계, "및 기재되는 것의 기본 및 신규 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들"을 포함하는 것으로 이해된다. 본원에 사용된 개방 종결형 용어는 폐쇄형 용어, 예컨대 "~로 본질적으로 구성된" 및 "로 구성된"을 포함한다.
본 출원에서, 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 단수의 사용은 복수를 포함하며, 복수는 단수를 포함한다. 예를 들어, 본원에서 "하나"의 친전자성 작용기, "하나"의 친핵성 작용기, "하나"의 촉매, "하나"의 충전제 물질에 대한 언급이 이루어지더라도, 이들 성분의 조합(즉, 복수)이 사용될 수 있다.
또한, 본 출원에서, "및/또는"은 특정 예에서 명시적으로 사용될 수 있지만, 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, "또는"의 사용은 "및/또는"을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "상에(on)", "상으로(onto)", "상에 적용된", "상으로 적용된", "상에 형성된", "상에 침착된", "상으로 침착된" 등은 반드시 기재와 접촉되는 것이 아니라, 기재 상에 오버레이, 침착, 또는 제공된 것을 의미한다. 예를 들어, 기재 표면 "상으로 적용된" 조성물은 조성물과 기재의 표면 상에 위치한 동일하거나 상이한 조성물의 하나 이상의 다른 개재 코팅 층 또는 필름의 존재를 배재하지 않는다.
본원에 사용된 "코팅 조성물"은 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태로 기재의 표면 중 적어도 일부 상에 필름, 층 등을 생성할 수 있는 조성물, 예를 들어 용액, 혼합물, 또는 분산액을 지칭한다.
본원에 사용된 "실런트 조성물"은 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태로 대기 상태, 예컨대 온도 및 수분 변화, 및 특정 물질, 예컨대 수분 및 온도를 견디며, 적어도 부분적으로 미립자, 물, 연료, 및 기타 액체와 기체와 같은 물질의 전파를 차단하는 능력을 갖는 코팅 조성물, 예를 들어 용액, 혼합물, 또는 분산액을 지칭한다.
본원에 사용된 "틈 충전제 조성물"은 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태로 틈을 채우며, 적어도 0.001 N/mm2의 맞대기 이음 강도(ASTM D2095에 따라 측정됨)를 갖는 코팅 조성물, 예를 들어 용액, 혼합물, 또는 분산액을 지칭한다.
본원에 사용된 "접착제 조성물"은 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태로 하중 지지 조인트(load-bearing joint), 예컨대 분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D1002-10에 따라 결정된 적어도 0.05 MPa의 중첩 전단 강도를 갖는 하중 지지 조인트를 생성하는 코팅 조성물, 예를 들어 용액, 혼합물, 또는 분산액을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "일성분형" 또는 "1K"는 모든 재료가 사전 혼합 및 저장되는 조성물을 지칭하며, 반응성 성분은 주위 또는 약간 열적 조건에서 쉽게 반응하지 않고, 혼합 후에 적어도 10일 동안 "사용 가능한" 상태로 유지하되, 대신에 오직 압력 하의 그리고/또는 고전단력 하의 외부 에너지 공급원에 의한 활성화에 의해서 반응한다. 경화를 촉진하는 데 사용될 수 있는 외부 에너지 공급원은 예를 들어 방사(즉, 자외선과 같은 광선 방사) 및/또는 가열을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "사용 가능한"은 조성물의 점도가 재료를 혼합한 후 적어도 10일 동안 2배 이상이 되지 않는 것을 의미한다.
추가로 본원에 정의된 주위 조건은 일반적으로 실온(예를 들어, 23℃) 및 습도 조건, 또는 조성물이 기재에 적용되는 영역에서 전형적으로 발견되는 온도 및 습도 조건, 예를 들어 약 10℃ 내지 40℃ 및 5% 내지 80%의 상대 습도를 지칭하며, 약간의 열적 조건은 일반적으로 조성물에 대한 경화 온도 미만이되, 주위 온도보다는 약간 초과인 온도이다(즉, 바꾸어 말하면, 반응성 성분이 용이하게 반응 및 경화할 온도 및 습도 조건 미만의 온도 및 습도 조건, 예를 들어 20% 내지 80%의 상대 습도에서의 40℃ 초과 및 220℃ 미만).
본원에 사용된 용어 "이성분형" 또는 "2K"는 반응성 성분 중 적어도 일부가 용이하게 회합하여 상호 작용을 형성하거나, 반응하여 (물리적으로 또는 화학적으로) 결합을 형성하며, 혼합될 때, 주위 또는 약간 열적 조건에서와 같은 외부 에너지 공급원으로부터의 활성화 없이 적어도 부분적으로 경화되는 조성물을 지칭한다. 당업자는 조성물의 두 가지 성분이 서로 별도로 저장되며, 조성물의 적용 직전에 혼합되는 것을 이해한다. 이성분형 조성물은 선택적으로 하기 기재되는 바와 같이 가열되거나 베이킹(bake)될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "경화하다" 또는 "경화하는"은 조성물을 형성하는 성분이 가교되어 필름, 층, 또는 결합을 형성하는 것을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "적어도 부분적으로 경화된"은 조성물을 형성하는 성분 중 적어도 일부가 상호 작용, 반응, 및/또는 가교되어 필름, 층, 또는 결합을 형성하는 것을 의미한다. 1K 조성물의 경우, 조성물은 조성물의 성분들의 반응성 작용기의 반응을 야기하는 경화 조건에 적용될 때, 적어도 부분적으로 경화되거나 경화된다. 2K 조성물의 경우, 조성물은 조성물의 성분들이 혼합되어 조성물의 성분들의 반응성 작용기가 반응될 때, 적어도 부분적으로 경화되거나 경화된다.
본원에 사용된 "에폭시 당량 중량"은 에폭시 화합물의 측정된 Mw를 에폭시 화합물 중에 존재하는 에폭사이드 기의 평균 수로 나눠서 결정된다.
본원에 사용된 "Mw"는 중량 평균 분자량, 예를 들어 Waters 410 시차 굴절계(RI 검출기)를 갖는 Waters 2695 분리 모듈 및 폴리스티렌 표준물, 1 ml 분-1의 유량에서 용출물로서 사용되는 테트라하이드로푸란(THF), 및 분리를 위해 사용되는 2개의 PL 겔 혼합 C 컬럼을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정된 이론값을 지칭한다.
본원에 사용된 "폴리티올 당량 중량"은 예를 들어 용매로서의 피리딘 및 공용매로서의 THF, 이소프로필, 알코올, 아테톤, 글리콜 에테르, 또는 탄화수소를 사용하여 샘플을 알코올계 질산은으로 적정하여 결정될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "친전자성"은 안티-결합 σ 또는 안티-결합 π 오비탈을 포함하는 빈 오비탈을 갖는 원자 또는 분자 상의 작용기를 지칭한다. 친전자성 작용기를 함유하는 원자 또는 분자는 "촉매"있 수 있거나, 즉, 그 자체는 임의의 영구적 화학 변화를 겪지 않거나, 반응물의 부분적 내지 완전한 반응의 임의의 반응 수준을 포함하여 제2 작용기를 갖는 반응물과 화학적으로 반응할 수 있으며, 여기서, 제2 작용기(즉, 친핵성 작용기)는 반응성 작용기와 상이할 수 있거나, 반응성 작용기와 동일한 작용기로부터 유도될 수 있다.
본원에 사용된 "친핵성"은 전자를 친전자성 작용기, 예컨대 고립 전자쌍, σ 결합, 또는 π 결합으로부터의 전자를 함유하는 원자 또는 분자의 빈 오비탈에 공여할 수 있는 전자쌍 또는 적어도 하나의 π 결합을 갖는 원자 또는 분자 상의 작용기를 지칭한다. 친핵성 작용기를 함유하는 원자 또는 분자는 "촉매"일 수 있거나, 즉, 그 자체는 임의의 영구적 화학 반응을 겪지 않거나, 반응물의 부분적 내지 완전한 반응의 임의의 반응 수준을 포함하여 제2 작용기를 갖는 반응물과 화학적으로 반응할 수 있으며, 여기서, 제2 작용기(즉, 친전자성 작용기)는 반응성 작용기와 상이할 수 있거나, 반응성 작용기와 동일한 작용기로부터 유도될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "단일작용성"은 오직 하나의 친전자성 또는 친핵성 작용기를 함유하는 원자 또는 분자를 지칭하며, 상기 작용기가 오직 반응하여 하나의 신규 결합을 형성한다.
본원에 사용된 용어 "다작용성"은 친전자성 또는 친핵성 작용기를 함유하는 원자 또는 분자를 지칭하며, 상기 작용기가 반응하여 동일한 원자를 통해(예를 들어, 1차 아민, 알킨 등) 그리고/또는 분자 내의 원자의 다수의 단일 반응을 통해 한 차례 초과의 하나 초과의 신규 결합을 형성한다. 명확성을 위해, 다작용성은 이작용성을 포함하며, "이작용성"은 상이한 분자 내의 원자와 2개의 신규 결합을 형성하는 한 분자 내에 신규 결합 또는 하나의 작용기를 형성하는 2개의 작용기를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "잠재적" 또는 "차단된" 또는 "캡슐화"는 친전자성 또는 친핵성 작용기와 관련하여 사용될 때, 경우에 따라 반응(즉, 가교)하거나 촉매 효과를 갖기 전에 외부 에너지 공급원에 의해 활성화되는 분자 또는 화합물을 의미한다. 예를 들어, 친전자성 작용기를 포함하는 분자 또는 친핵성 작용기를 포함하는 분자는 실온에서 고체 형태일 수 있으며, 가열되거나 용융되기 전까지는 촉매 효과 또는 반응성을 갖지 않거나, 친핵성 작용기를 포함하는 잠재적 분자 또는 친전자성 작용기를 갖는 상기 분자는 가역적 반응이 열의 적용에 의해 역전되거나 제2 화합물이 제거될 때까지 임의의 촉매 효과를 방지하는 제2 화합물과 가역적으로 반응하여 친핵성 작용기를 포함하는 분자 또는 친전자성 작용기를 갖는 분자가 반응을 자유롭게 촉매화하도록 할 수 있다.
본원에 사용된 "중합체"는 올리고머, 동종중합체, 및 공중합체를 지칭한다.
본원에 사용된 "소분자"는 1200 g/mol 미만의 Mw를 가지며, 중합체가 아닌 분자(즉, 반복하는 단량체 단위로 구성되지 않음)를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "열 안정성"은 (ASTM E1131에 따른) 공기 하의 TGA 시험을 사용하여 시험될 때, 600℃ 전에 발생하는 안료, 충전제, 또는 분말의 5 중량% 이하의 총 중량 손실을 갖는 안료, 충전제, 또는 무기 분말을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 "열 불안정성"은 (ASTM E1131에 따른) 공기 하의 TGA 시험을 사용하여 시험될 때, 600℃ 전에 발생하는 5 중량% 초과의 안료의 총 중량 손실을 갖는 안료, 충전제, 또는 무기 분말을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "열 전도성 충전제" 또는 "TC" 충전제는 (ASTM D7984에 따라 측정된) 25℃에서 적어도 5 W/m.K의 열 전도도를 갖는 안료, 충전제, 또는 무기 분말을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "비-열 전도성 충전제" 또는 "NTC 충전제"는 (ASTM D7984에 따라 측정된) 25℃에서 5 W/m.K 미만의 열 전도도를 갖는 안료, 충전제, 또는 무기 분말을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "전기 절연성 충전제" 또는 "EI 충전제"는 (ASTM D257에 따라 측정된) 적어도 1 Ω . m의 체적 저항률을 갖는 안료, 충전제, 또는 무기 분말을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "전기 전도성 충전제" 또는 "EC 충전제"는 (ASTM D257에 따라 측정된) 1 Ω . m 미만의 체적 저항률을 갖는 안료, 충전제, 또는 무기 분말을 의미한다.
본원에 사용된, 용어 "연기"는 물질이 연소를 겪을 때 방출되는 육안으로 보이는 공중 입자 및/또는 가스의 현탁물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "연소"는 열 또는 화염에 대한 노출로 인한 물질의 급격한 산화를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "용매"는 ASTIM E1782에 따라 시차 주사 열량측정법에 의해 결정된 25℃에서의 2 mmHg 초과와 같은 높은 증기압을 가지며, 수지의 점도를 낮추는 데 사용하되, 조성물 중의 분자 또는 화합물 상의 작용기(들)와 반응할 수 있는 반응성 작용기를 갖지는 않는 분자 또는 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "반응성 희석제"는 ASTIM E1782에 따라 시차 주사 열량측정법에 의해 결정된 25℃에서의 2 mmHg 이하와 같은 낮은 증기압을 가지며, 수지의 점도를 낮추는 데 사용하되, 조성물 중의 분자 또는 화합물 상의 작용기(들)와 반응할 수 있는 적어도 하나의 작용기를 갖는 분자 또는 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "가소제"는 조성물 중의 분자 또는 화합물 상의 작용기(들)와 반응할 수 있는 작용기를 갖지 않으며, 조성물에 첨가되어 점도를 감소시키고, 유리 전이 온도(Tg)를 감소시키고, 가요성을 부여하는 분자 또는 화합물을 지칭한다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "실질적으로 없는"은 특정 물질이 고의로 혼합물 또는 조성물에 각각 첨가되지 않으며, 각각 혼합물 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 미량의 불순물로서만 존재하는 것을 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "본질적으로 없는"은 특정 물질이 각각 혼합물 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량% 미만의 양으로만 존재하는 것을 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "완전히 없는"은 혼합물 또는 조성물이 각각 특정 물질을 포함하지 않으며, 즉, 혼합물 또는 조성물이 이러한 물질을 0 중량%로 포함하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 각각의 재료의 부피%는 하기 방정식을 사용하여 계산된다:
Figure pct00001
친전자성 기를 포함하는 분자; 및 적어도 5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨) 및 적어도 1 Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257에 따라 측정됨)을 갖는 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 열 전도성 충전제 패키지를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성된거나, 이로 구성된 조성물이 본원에 개시된다. 하기 보다 상세하게 기재되는 바와 같이, 조성물은 선택적으로 친핵성 기를 포함하는 분자를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 조성물은 다른 성분의 최대량이 조성물의 총 부피를 기준으로 5 부피% 이하일 때, 친전자성 기를 포함하는 중합체; 및 열 전도성 충전제 패키지로 "본질적으로 구성된다".
TC/EI 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재할 수 있다. 하기 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 조성물은 25 mm의 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 800 Pa의 전단 응력에서의 10 cP 내지 108 cP의 점도를 가질 수 있다. 조성물은 열경화성 조성물일 수 있으며, 코팅 조성물, 예컨대 실런트 조성물, 접착제 조성물, 틈 충전 조성물, 퍼티, 몰딩 화합물, 3D 프린팅 가능 조성물일 수 있거나, 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태로 사용되어 필름, 층 등, 또는 부품, 예컨대 캐스팅, 몰딩, 사출, 기계가공 부품을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 "열경화성"은 연질 고체, 또는 점성질 액체 전구중합체 또는 수지로부터 경화되어 비가역적으로 경화되는 중합체를 지칭한다.
친전자성 작용기를 포함하는 분자
상기 명시된 바와 같이, 조성물은 제2 분자(하기 기재됨)의 친핵성 작용기(들)와 반응할 수 있는 친전자성 작용기(들)를 포함하는 분자를 포함한다. 분자는 단일작용성 또는 다작용성일 수 있다. 분자는 단량체, 소분자, 또는 중합체일 수 있다. 적합한 친전자성 작용기는 에폭사이드 작용기, 카보네이트 작용기, 이소시아네이트 작용기, 케토 작용기, 아지리딘 작용기, 티이란 작용기, 고리형 락톤 작용기, 및 카보디이미드 작용기를 포함한다. 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 친전자성 작용기를 포함하는 적합한 분자는 에폭시-함유 화합물, 카보네이트-함유 화합물, 이소시아네이트-함유 화합물, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 조성물에 사용될 수 있는 적합한 에폭시-함유 화합물은 모노에폭사이드, 디에폭사이드, 및/또는 폴리에폭사이드를 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 적합한 모노에폭사이드는 알코올 및 페놀의 모노글리시딜 에테르, 예컨대 페닐 글리시딜 에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 이소프로필 글리시딜 에테르, 글리시딜 베르사테이트, 예를 들어 Shell Chemical Co.로부터 입수 가능한 CARDURA E, 및 모노카복실산의 글리시딜 에스테르, 예컨대 글리시딜 네오데카노에이트, Evonik로부터 입수 가능한 Epodil 741, Evonik로부터 입수 가능한 Epodil 746, CVC Thermoset Specialties로부터 입수 가능한 ERISYS® GE-7, 및 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물을 포함한다.
적합한 폴리에폭사이드는 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에테르, 예컨대 Epon® 828 및 1001 에폭시 수지, 및 비스페놀 F 디에폭사이드, 예컨대 Hexion Specialty Chemicals, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Epon® 862를 포함한다. 다른 적합한 폴리에폭사이드는 다가 알코올의 폴리글리시딜 에테르, 폴리카복실산의 폴리글리시딜 에스테르, 올레핀계 불포화 지환식 화합물의 에폭시화로부터 유도된 폴리에폭사이드, 올레핀계 불포화 비-방향족 고리형 화합물의 에폭시화로부터 유도된 폴리에폭사이드, 에폭시 분자 내에 옥시알킬렌기를 함유하는 폴리에폭사이드, 및 에폭시 노볼락 수지를 포함한다. 또 다른 적합한 에폭시-함유 화합물은 에폭시화 비스페놀 A 노볼락, 에폭시화 페놀계 노볼락, 에폭시화 크레실계 노볼락, 및 트리글리시딜 p-아미노페놀 비스말레이미드를 포함한다. 에폭시-함유 화합물은 또한 에폭시-이량체 산 부가체를 포함할 수 있다. 에폭시-이량체 산 부가체는 디에폭사이드 화합물(예컨대, 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에테르) 및 이량체 산(예컨대, C36 이량체 산)을 포함하는 반응물의 반응 생성물로서 형성될 수 있다. 에폭시-함유 화합물은 또한 카복실-종결된 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체 개질된 에폭시-함유 화합물을 포함할 수 있다. 에폭시-함유 화합물은 또한 에폭시화 피마자유를 포함할 수 있다. 에폭시-함유 화합물은 또한 에폭시-함유 아크릴계, 예컨대 글리시딜 메타크릴레이트를 포함할 수 있다. 에폭시-함유 화합물은 또한 에폭시-함유 중합체, 예컨대 에폭시-함유 폴리아크릴레이트를 포함할 수 있다.
에폭시-함유 화합물은 에폭시-부가체를 포함할 수 있다. 조성물은 하나 이상의 에폭시-부가체를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "에폭시-부가체"는 적어도 이작용성이며 적어도 하나의 에폭사이드 작용기를 포함하는 하나의 화합물과 에폭사이드 작용기를 포함하지 않는 적어도 하나의 다른 화합물의 반응 생성물을 지칭한다. 예를 들어, 에폭시-부가체는 (1) 에폭시 화합물, 폴리올, 및 무수물; (2) 에폭시 화합물, 폴리올, 및 이산(diacid); 또는 (3) 에폭시 화합물, 폴리올, 무수물, 및 이산을 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함할 수 있다.
에폭시-부가체를 형성하는 데 사용되는 에폭시 화합물은 조성물 중에 포함될 수 있는 상기 열거된 임의의 에폭시-함유 화합물을 포함할 수 있다.
에폭시-부가체를 형성하는 데 사용되는 폴리올은 디올, 트리올, 테트라올, 및 보다 높은 작용성 폴리올, 즉, 분자당 5개 이상의 하이드록실기를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 폴리올의 조합이 또한 사용될 수 있다. 폴리올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜 등뿐만 아니라 이의 혼합물로부터 유도된 폴리에테르 사슬을 기반으로 할 수 있다. 폴리올은 또한 카프로락톤의 개환 중합으로부터 유도된 폴리에스테르 사슬(이하, 폴리카프로락톤 기반 폴리올로 지칭됨)을 기반으로 할 수 있다. 적합한 폴리올은 또한 폴리에테르 폴리올, 폴리우레탄 올리올, 폴리우레아 폴리올, 아크릴계 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 수소화 폴리부타디엔 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리실록산 폴리올, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 폴리올에 상응하는 폴리아민이 또한 사용될 수 있으며, 이러한 경우, 카복실계 에스테르 대신에 아미드가 이산 및 무수물을 사용하여 형성될 수 있다.
폴리올은 폴리카프로락톤 기반 폴리올을 포함할 수 있다. 폴리카프로락톤 기반 폴리올은 1차 하이드록실기로 종결된 디올, 트리올, 또는 테트라올을 포함할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 폴리카프로락톤 기반 폴리올은 예를 들어 Capa 2054, Capa 2077A, Capa 2085, Capa 2205, Capa 3031, Capa 3050, Capa 3091, 및 Capa 4101과 같은 Perstorp Group으로부터 상표명 Capa™으로 판매되는 것들을 포함한다.
폴리올은 폴리테트라하이드로푸란 기반 폴리올을 포함할 수 있다. 폴리테트라하이드로푸란 기반 폴리올은 1차 하이드록실기로 종결된 디올, 트리올, 또는 테트라올을 포함할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 폴리테트라하이드로푸란 기반 폴리올은 Invista로부터 입수 가능한, 하이드록실기가 반복되는 테트라메틸 에테르기에 의해 분리되는 선형 디올의 배합물인, 상표명 Terathane®으로 판매되는 것들, 예컨대 Terathane® PTMEG 250 및 Terathane® PTMEG 650을 포함한다. 또한, Cognis Corporation으로부터 입수 가능한 상표명 Pripol®, Solvermol™, 및 Empol®로 판매되는 이량체 디올 기반 폴리올, 또는 BioBased Technologies로부터 입수 가능한 4작용성 폴리올 Agrol 4.0이 또한 이용될 수 있다.
에폭시-부가체를 형성하는 데 사용될 수 있는 무수물은 당업계에 알려진 임의의 적합한 산 무수물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무수물은 헥사하이드로프탈산 무수물 및 이의 유도체(예를 들어, 메틸 헥사하이드로프탈산 무수물); 프탈산 무수물 및 이의 유도체(예를 들어, 메틸 프탈산 무수물); 말레산 무수물; 숙신산 무수물; 트리멜리트산 무수물; 피로멜트산 이무수물(PMDA); 3,2',4,4'-옥시디프탈산 이무수물(ODPA); 3,3',4,4'-벤조페론 테트라카복실산 이무수물(BTDA); 및 4,4'-디프탈산(헥사플루오로이소프로필리덴) 무수물(6FDA)을 포함할 수 있다.
에폭시-부가체를 형성하는 데 사용되는 이산은 당업계에 알려진 임의의 적합한 이산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이산은 프탈산 및 이의 유도체(예를 들어, 메틸 프탈산), 헥사하이드로프탈산 및 이의 유도체(예를 들어, 메틸 헥사하이드로프탈산), 말레산, 숙신산, 아디프산 등을 포함할 수 있다.
에폭시-부가체는 디올, 일무수물 또는 이산, 및 디에폭시 화합물을 포함할 수 있으며, 에폭시-부가체 내의 디올, 일무수물(또는 이산), 및 디에폭시 화합물의 몰비는 0.5:0.8:1.0 내지 0.5:1.0:6.0로 달라질 수 있다.
에폭시-부가체는 트리올, 일무수물 또는 이산, 및 디에폭시 화합물을 포함할 수 있으며, 에폭시-부가체 내의 트리올, 일무수물(또는 이산), 및 디에폭시 화합물의 몰비는 0.5:0.8:1.0 내지 0.5:1.0:6.0로 달라질 수 있다.
에폭시-부가체는 테트라올, 일무수물 또는 이산, 및 디에폭시 화합물을 포함할 수 있으며, 에폭시-부가체 내의 테트라올, 일무수물(또는 이산), 및 디에폭시 화합물의 몰비는 0.5:0.8:1.0 내지 0.5:1.0:6.0로 달라질 수 있다.
에폭시 화합물은 적어도 90 g/당량, 예컨대 적어도 140 g/당량, 예컨대 적어도 188 g/당량의 에폭시 당량 중량을 가질 수 있으며, 2,000 g/당량 이하, 예컨대 1,000 g/당량 이하, 예컨대 500 g/당량 이하의 에폭시 당량 중량을 가질 수 있다. 에폭시 화합물은 90 g/당량 내지 2,000 g/당량, 예컨대 140 g/당량 내지 1,000 g/당량, 예컨대 188 g/당량 내지 500 g/당량의 에폭시 당량 중량을 가질 수 있다.
에폭시 화합물은 에폭사이드 작용기(들)와 상이한 적어도 하나의 작용기를 가질 수 있다.
다른 예에서, 조성물의 에폭시-함유 화합물은 엘라스토머성 입자를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "엘라스토머성 입자"는 시차 주사 열량측정법(DSC) 또는 동적 기계 분석(DMA)에 의해 측정된 -70℃ 내지 0℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 입자를 지칭한다. 엘라스토머성 입자는 코팅 조성물 내로의 도입을 위해 에폭시 담체 수지 중에 포함될 수 있다. 엘라스토머성 입자는 에폭시-함유 화합물 내에서 에폭시로부터 상분리될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "상분리된"은 에폭시-함유 화합물의 매트릭스 내부에 별개의 도메인을 형성하는 것을 의미한다.
엘라스토머 입자는 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 적합한 코어-쉘 엘라스토머성 입자는 아크릴계 쉘 및 엘라스토머성 코어로 구성될 수 있다. 코어는 천연 또는 합성 고무, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔, 폴리이소프렌, 클로로프렌, 아크릴로니트릴 부타디엔, 부틸 고무, 폴리실록산, 폴리설파이드, 에틸렌-비닐 아세테이트, 플루오로엘라스토머, 폴리올레핀, 하이드로네이트화 스티렌-부타디엔, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 엘라스토머성 입자의 유형 및 이의 농도는, 입자 크기가 하기 예시된 바와 같은 명시된 범위 내에 속하는 한, 제한되지 않는다.
엘라스토머성 입자의 평균 입자 크기는 당업계에서 알려진 표준 기술에 의해 측정된, 예를 들어 0.02 마이크론 내지 5 마이크론(20 nm 내지 5,000 nm), 예컨대 20 nm 내지 500 nm, 예컨대 50 nm 내지 250 nm일 수 있으며, 보고된 입자 크기는 Kaneka Texas Corporation에 의해 제공된 것이다. 본원에 개시된 입자 크기의 적합한 측정 방법은 예를 들어 투과 전자 현미경법(TEM)에 의해 측정된 바와 같다. TEM에 의한 입자 크기의 적합한 측정 방법은 엘라스토머성 입자를 입자가 팽융되지 않도록 선택된 용매 중에 현탁시킨 다음, TEM 그리드(grid) 상으로 현탁액을 드롭 캐스팅(drop-casting)하여, 주위 조건 하에서 건조되도록 하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 코어-쉘 엘라스토머성 입자를 함유하는 에폭시 수지는 드롭 캐스팅을 위해 부틸 아세테이트 중에 희석될 수 있으며, 측정값은 200 kV에서 작동되는 Tecnai T20 TEM으로부터 획득된 이미지로부터 수득되고, ImageJ 소프트웨어를 사용하여 분석될 수 있거나, 동등한 용매, 기기, 및 소프트웨어로부터 그러할 수 있다.
일 예에서, 50 nm 내지 250 nm 범위의 평균 입자 크기를 갖는 적합한 미세 분산된 코어-쉘 엘라스토머성 입자는 친전자성 작용기를 포함하는 분자, 예컨대 에폭시 수지, 예컨대 방향족 에폭사이드, 페놀계 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A 및/또는 비스페놀 F 디에폭사이드, 및/또는 사이클로-지방족 에폭사이드를 포함하는 지방족 에폭사이드 중에 고무 분산액의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 40 중량%, 예컨대 20% 내지 35% 범위의 고무 입자의 농도로 사전 혼합 또는 사전 분산될 수 있다. 적합한 에폭시 수지는 또한 에폭시 수지의 혼합물을 포함할 수 있다. 이용될 때, 에폭시 담체 수지는 에폭시-함유 성분일 수 있어서 조성물 중에 존재하는 에폭시-함유 성분의 중량이 에폭시 담체 수지의 중량을 포함하도록 한다.
조성물 중에 이용될 수 있는 폴리(부타디엔) 고무 입자를 사용한 예시적인 비제한적, 상업적 코어-쉘 엘라스토머성 입자 제품은 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분말(Dow Chemical로부터 PARALOID™ EXL 2650A로 상업적으로 입수 가능), 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 136으로 상업적으로 입수 가능), Epon® 828 중의 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액(33 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 153으로 상업적으로 입수 가능), Epiclon® EXA-835LV 중의 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액(33 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 139로 상업적으로 입수 가능), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액(37 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 257로 상업적으로 입수 가능), 및 Epon® 863 중의 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액(37 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 267로 상업적으로 입수 가능), 및 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 폴리(부타디엔) 고무 분산액(40 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 150으로 상업적으로 입수 가능) - 각각은 Kaneka Texas Corporation으로부터 입수 가능함, 및 아크릴계 고무 분산액을 포함한다.
조성물에 이용될 수 있는 스티렌-부타디엔 고무 입자를 사용한 예시적인 비제한적, 상업적 코어-쉘 엘라스토머성 입자 제품은 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분말(Arkema로부터 CLEARSTRENGTH® XT100으로 상업적으로 입수 가능), 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분말(PARALOID™ EXL 2650J로 상업적으로 입수 가능), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(33 중량%의 코어-쉘 고무)(Olin™으로부터 Fortegra™ 352로 상업적으로 입수 가능), 저점도 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(33 중량%의 고무)(Kane Ace MX 113으로 상업적으로 입수 가능), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 125로 상업적으로 입수 가능), 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 135로 상업적으로 입수 가능), D.E.N.TM-438 페놀계 노볼락 에폭시 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 215로 상업적으로 입수 가능), Araldite® MY-721 다작용성 에폭시 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 416으로 상업적으로 입수 가능), MY-0510 다작용성 에폭시 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 451로 상업적으로 입수 가능), Synasia로부터의 Syna 에폭시 21 사이클로-지방족 에폭시 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 551로 상업적으로 입수 가능), 및 폴리프로필렌 글리콜(MW 400) 중의 코어-쉘 스티렌-부타디엔 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 715로 상업적으로 입수 가능)을 포함하며, 각각은 Kaneka Texas Corporation으로부터 입수 가능하다. 다른 상업적으로 입수 가능한 코어-쉘 고무 입자 분산액은 Olin Corporation으로부터 입수 가능한 Fortegra 352(비스페놀 A 액체 에폭시 수지 중의 33 중량%의 코어-쉘 고무 입자)를 포함한다. 다른 상업적으로 입수 가능한 코어-쉘 고무 입자 분산액은 Dow로부터 상업적으로 입수 가능한 ParaloidTM EXL 2650A(코어-쉘 폴리(부타디엔)을 포함한다.
조성물에 이용될 수 있는 폴리실록산 고무 입자를 사용한 예시적인 비제한적, 상업적 코어-쉘 엘라스토머성 입자 제품은 코어-쉘 폴리실록산 고무 분말(Wacker로부터 GENIOPERL® P52로 상업적으로 입수 가능), 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중의 코어-쉘 폴리실록산 고무 분산액(40 중량%의 코어-쉘 고무)(Evonick로부터 ALBIDUR® EP2240A로 상업적으로 입수 가능), jER™828 중의 코어-쉘 폴리실록산 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)(Kane Ace MX 960으로 상업적으로 입수 가능), Epon® 863 중의 코어-쉘 폴리실록산 고무 분산액(25 중량%의 코어-쉘 고무)을 포함하며, 각각은 Kaneka Texas Corporation으로부터 입수 가능하다.
엘라스토머성 입자는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 2 중량%, 예컨대 적어도 3 중량%, 예컨대 적어도 10 중량%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이하, 예컨대 35 중량% 이하, 예컨대 24 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 엘라스토머성 입자는 조성물의 총 중량을 기준으로 2 중량% 내지 40 중량%, 예컨대 3 중량% 내지 35 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 24 중량%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 본원에 사용되는 엘라스토머성 입자는 하기 기재되는 NTC/EI 충전제 입자의 일부로서는 포함되지 않는다.
상기 논의된 바와 같이, 친전자성 작용기(들)를 포함하는 분자는 또한 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 이소시아네이트는 하나 이상의 이소시아네이트 작용기(-N=C=O)를 함유하는 단량체성, 소분자, 또는 중합체성일 수 있다.
적합한 단량체성 이소시아네이트-함유 화합물은 p-톨릴 이소시아네이트, 헥실 이소시아네이트, 페닐 이소시아네이트, 이소시아네이트 에틸 아릴레이트, 메타크릴오일옥시에틸 이소시아네이트, 3-(트리에톡시실릴)프로필 이소시아네이트를 포함한다.
본원에 기재된 조성물에 사용될 수 있는 적합한 이소시아네이트-함유 화합물은 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리이소시아네이트는 C2-C20 선형, 분지형, 고리형, 지방족, 및/또는 방향족 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다.
지방족 폴리이소시아네이트는 (i) 알킬렌 이소시아네이트, 예컨대: 트리메틸렌 디이소시아네이트; 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트; 펜타메틸렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 및 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트; Demodur XP 2617(Covestro)로 상업적으로 입수 가능한 헥사메틸렌 디이소시아네이트("HDI"), 예컨대 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 및 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸렌헥사메틸렌 디이소시아네이트, 또는 이의 혼합물; 헵타메틸렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,7-헵타메틸렌 디이소시아네이트; 프로필렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,2-프로필렌 디이소시아네이트; 부틸렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,2-부틸렌 디이소시아네이트, 2,3-부틸렌 디이소시아네이트, 1,3-부틸렌 디이소시아네이트, 및 1,4-부틸렌 디이소시아네이트; 에틸렌 디이소시아네이트; 데카메틸렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,10-데카메틸렌 디이소시아네이트; 에틸리덴 디이소시아네이트; 및 부틸리덴 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 지방족 폴리이소시아네트는 또한 (ii) 사이클로알킬렌 이소시아네이트, 예컨대: 사이클로펜탄 디이소시아네이트, 예컨대 1.3-사이클로펜탄 디이소시아네이트; 사이클로헥산 디이소시아네이트, 예컨대 1,4-사이클로헥산 디이소시아네이트, 1,2-사이클로헥산 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트("IPDI"), 메틸렌 비스(4-사이클로헥실이소시아네이트)("HMDI"); 및 혼합된 아르알킬 디이소시아네이트, 예컨대 테트라메틸자일릴 디이소시아네이트, 예컨대 메타-테트라메틸자일릴렌 디이소시아네이트(Allnex SA로부터 TMXDI®로 상업적으로 입수 가능)를 포함할 수 있다. 상기 언급된 폴리이소시아네이트의 이량체, 삼량체, 올리고머, 및 중합체가 또한 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트의 사이클로삼량체(HDI의 이소시아네이트 삼량체로도 알려짐, Desmodur N3300(Covestro)로 상업적으로 입수 가능)로 사용될 수 있다.
방향족 폴리이소시아네이트는 (i) 아릴렌 이소시아네이트, 예컨대: 페닐렌 디이소시아네이트, 예컨대 m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 및 클로로페닐렌 2,4-디이소시아네이트; 나프탈렌 디이소시아네이트, 예컨대 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 및 1,4-나프탈렌 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 방향족 폴리이소시아네이트는 또한 (ii) 알카릴렌 이소시아네이트, 예컨대: 메틸렌-중단(interrupted) 방향족 디이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디페닐렌 메탄 디이소시아네이트("MDI"), 및 알킬화 유사체, 예컨대 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 중합체성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트; 톨루엔 디이소시아네이트("TDI"), 예컨대 2,4-톨릴렌 또는 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 또는 이의 혼합물, 바이톨루엔 디이소시아네이트; 및 4,4-톨루이딘 디이소시아네이트; 자일릴렌 디이소시아네이트; 디아니시딘 디이소시아네이트; 자일릴렌 디이소시아네이트; 및 기타 알킬화 벤젠 디이소시아네이트를 포함할 수 있다.
폴리이소시아네이트는 또한 트리이소시아네이트, 예컨대 트리페닐 메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트, 1,3,5-트리이소시아나토 벤젠, 및 2,4,6-트리이소시아나토 톨루엔; 테트라이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디페닐디메틸 메탄-2,2',5,5'-테트라이소시아네이트; 및 중합화 폴리이소시아네이트, 예컨대 톨릴렌 디이소시아네이트 이량체 및 삼량체 등을 포함할 수 있다.
이소시아네이트 화합물은 이소시아네이트 작용기(들)와 상이한 적어도 하나의 작용기를 가질 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 친전자성 작용기(들)를 포함하는 분자는 또한 카보네이트-함유 화합물을 포함할 수 있다. 카보네이트-함유 화합물은 하나 이상의 카보네이트 작용기(
Figure pct00002
)를 함유하는 중합체성일 수 있다.
본원에 기재된 조성물에 사용될 수 있는 적합한 단일작용성 카보네이트-함유 화합물은 프로필렌 카보네이트, 글리세롤 카보네이트, 글리세롤 카보네이트 메타크릴레이트, 알릴 글리세롤 카보네이트, 프로필 카보네이트 트리에톡시실란, 페녹시카보닐옥시메틸 에틸렌 카보네이트, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
친전자성 작용기를 포함하는 다른 적합한 분자는 4차 아민을 포함한다. 4차 아민은 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 및 벤질트리메틸암모늄 브로마이드를 포함할 수 있다.
친전자성 작용기를 포함하는 적합한 분자의 추가 예는 루이스 산 촉매, 예컨대 비스무스(King Industries로부터 상업적으로 입수 가능한 K-Kat 348), 아연(King Industries로부터 상업적으로 입수 가능한 K-Kat XK-635 및 XK-672), 및 주석(Songwon으로부터 디부틸주석 디라우레이트 또는 Kaneka로부터 입수 가능한 디부틸주석 디아세틸아세토네이트)을 포함한다.
친전자성 작용기를 포함하는 분자는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 1 부피%, 예컨대 적어도 3 부피%, 예컨대 적어도 5 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 부피를 기준으로 90 부피% 이하, 예컨대 89.9 부피% 이하, 예컨대 85 부피% 이하, 예컨대 80 부피% 이하의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 친전자성 작용기를 포함하는 단량체는 조성물의 총 부피를 기준으로 1 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 89.9 부피%, 예컨대 3 부피% 내지 85 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 80 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
친핵성 작용기를 포함하는 분자
선택적으로, 조성물은 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자를 추가로 포함할 수 있다. 제2 분자는 단일작용성 또는 다작용성일 수 있다. 제2 분자는 단량체, 소분자, 또는 중합체일 수 있다. 적합한 친핵성 작용기는 아민 작용기, 하이드록시 작용기, 티올 작용기, 카복시 작용기, 무수물 작용기, 아세토아세테이트(ACAC) 작용기, 및 이의 조합을 포함하는 활성 수소 작용기를 포함한다. 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 친핵성 작용기를 포함하는 적합한 분자는 아민, 티올, 알코올, 폴리올, 카복실산, 무수물, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 친핵성 작용기는 차단되거나, 차단되지 않거나, 캡슐화되거나, 캡슐화되지 않을 수 있다.
본원에 개시된 조성물에 사용하기에 적합한 아민은 광범위하게 다양한 알려진 아민, 예컨대 1차 및 2차 아민, 및 이의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 아민은 모노아민, 또는 적어도 2개의 작용기를 갖는 폴리아민, 예컨대 디-, 트리-, 또는 보다 높은 작용성 아민; 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 아민은 방향족 또는 지방족, 예컨대 지환식, 또는 이의 혼합물일 수 있다. 적합한 아민의 비제한적 예는 지방족 폴리아민, 예컨대 비제한적으로 에틸아민, 이성질체성 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 사이클로헥실아민, 에틸렌 디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,3-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 2-메틸-1,5-펜탄 디아민, 2,5-디아미노-2,5-디메틸헥산, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸-1,6-디아미노-헥산, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸, 1,3- 및/또는 1,4-사이클로헥산 디아민, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸-사이클로헥산, 2,4- 및/또는 2,6-헥사하이드로톨루오일렌 디아민, 2,4'- 및/또는 4,4'-디아미노-디사이클로헥실 메탄 및 3,3'-디알킬-4,4'-디아미노-디사이클로헥실 메탄(예컨대, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노-디사이클로헥실 메탄 및 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노-디사이클로헥실 메탄), 2,4- 및/또는 2,6-디아미노톨루엔 및 2,4'- 및/또는 4,4'-디아미노디페닐 메탄, 피페라진 또는 이의 부가체 또는 유도체, 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다.
2차 아민의 비제한적 예는 모노- 및 폴리-아크릴레이트 및 메타크릴레이트 개질된 아민; 말레산, 푸마르산 에스테르, 지방족 폴리아민 등과 같은 화합물의 유도체를 포함할 수 있는 폴리아스파르트산 에스테르; 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 2차 아민은 지환식 디아민과 같은 지방족 아민을 포함할 수 있다. 이러한 아민은 JEFFLINK 754와 같은 JEFFLINK의 명칭으로 Huntsman Corporation(텍사스주 휴스턴 소재)으로부터, Baxxoder PC136으로 BASF로부터 상업적으로 입수 가능한다.
아민은 아민 작용성 수지를 포함할 수 있다. 적합한 아민-작용성 수지는 당 업계에 알려진 광범위하게 다양한 것으로부터 선택될 수 있으며, 1 cps 내지 10,000 cps(하기 논의되는 바와 같이 측정됨)와 같은 상대적으로 저점도를 갖는 것들을 포함할 수 있다. 아민 작용성 수지는 유기산의 에스테르, 예를 들어 이소시아네이트와 상용성인 아스파르트산 에스테르 기반 아민 작용성, 반응성 수지일 수 있다. 이소시아네이트는 용매가 없을 수 있고/있거나 1 이하:1의 아민 작용성 대 에스테르의 몰비를 가져서 반응 시 과잉의 1차 아민이 남지 않도록 한다. 이러한 폴리아스파르트산 에스테르의 비제한적 예는 Covestro로부터 상표명 DESMOPHEN NH1220으로 상업적으로 입수 가능한 디에틸 말레에이트 및 1,5-디아미노-2-메틸펜탄의 유도체, 및 Desmophen NH1420(Covestro)으로 상업적으로 입수 가능한 디에틸 말레에이트 및 4,4'-메틸렌비스 (사이클로헥산-1-아민)의 유도체를 포함할 수 있다. 아스파르테이트 기를 함유하는 다른 적합한 화합물이 또한 이용될 수 있다.
아민은 고분자량의 1차 아민, 예컨대 비제한적으로 폴리옥시알킬렌아민을 포함할 수 있다. 적합한 폴리옥시알킬렌아민은 예를 들어 프로필렌 옥사이드, 에틸렌 옥사이드, 또는 이의 혼합물로부터 유도된 골격에 부착된 2개 이상의 1차 아미노기를 함유할 수 있다. 이러한 아민의 비제한적 예는 Huntsman Corporation으로부터의 명칭 JEFFAMINE으로 입수 가능한 것들을 포함할 수 있다. 이러한 아민은 비제한적으로 JEFFAMINE D-230, D-400, D-2000, T-403, T-5000, XJS-616, 및 ED600과 같이 200 내지 7500 범위의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 다른 적합한 아민은 지방족 및 지환식 폴리아민, 예컨대 Evonik으로부터 입수 가능한 Ancamine® 시리즈를 포함한다.
친핵성 작용기(들)를 포함하는 제2 분자는 모노티올 또는 폴리티올 화합물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "모노티올 화합물"은 분자당 하나의 티올 작용기(-SH)를 갖는 화학적 화합물을 지칭하며, "폴리티올 화합물"은 분자당 적어도 2개의 티올 작용기(-SH)를 갖는 화학적 화합물을 지칭하고, 친전자성 작용기를 포함하는 분자와 반응하여 중합체성 매트릭스를 형성함으로써 본 발명의 화합물을 "경화"하는 데 사용될 수 있다.
모노티올 화합물은 t-도데칸 티올, n-도데실 메르캅탄, p-톨루엔티올, 퀴놀린 티올, 1-티오글리세롤, 메르캅토숙신산, 티오살리실산, 2-아미노에탄티올, 2-티오시토신, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
폴리티올 화합물은 적어도 2개의 티올 작용기를 포함하는 화합물을 포함한다. 폴리티올 화합물은 디티올, 트리티올, 테트라티올, 펜타티올, 헥사티올, 또는 보다 높은 작용성 폴리티올 화합물을 포함할 수 있다. 폴리티올 화합물은 디티올 화합물, 예컨대 3,6-디옥사-1,8-옥탄디티올(DMDO), 3-옥사-1,5-펜탄디티올, 1,2-에탄디티올, 1,3-프로판디티올, 1,2-프로판디티올, 1,4-부탄디티올, 1,3-부탄디티올, 2,3-부탄디티올, 1,5-펜탄디티올, 1,3-펜탄디티올, 1,6-헥산디티올, 1,3-디티오-3-메틸부탄, 에틸사이클로헥실디티올(ECHDT), 메틸사이클로헥실디티올, 메틸-치환된 디메르캅토디에틸 설파이드, 디메틸-치환된 디메르캅토디에틸 설파이드, 2,3-디메르캅토-1-프로판올, 비스-(4-메르캅토메틸페닐) 에테르, 2,2'-티오디에탄티올, 및 글리콜 디메캅토아세테이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® GDMA로 상업적으로 입수 가능)를 포함할 수 있다. 폴리티올 화합물은 트리티올 화합물, 예컨대 트리메틸올프로판 트리메트캅토아세테이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® TMPMA로 상업적으로 입수 가능), 트리메틸오프로판 트리스-3-메르캅토프로피오네이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® TMPMP로 상업적으로 입수 가능), 에톡실화 트리메틸프로판 트리스-3-메르캅토프로피오네이트 중합체(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® ETTMP로 입수 가능), 트리스[2-(3-메르캅토프로피오닐옥시)에틸]이소시아누레이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® TEMPIC으로 상업적으로 입수 가능)를 포함할 수 있다. 폴리티올 화합물은 테트라티올 화합물, 예컨대 펜타에리스리톨 테트라메르캅토아세테이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® PETMA로 상업적으로 입수 가능), 펜타에리스리톨 테트라-3-메르캅토프로피오네이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® PETMP로 상업적으로), 및 폴리카프로락톤 테트라(3-메르캅토프로피오네이트)(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® PCL4MP 1350으로 상업적으로 입수 가능)를 포함할 수 있다. 보다 높은 작용성 폴리티올 화합물은 디펜타에리스리톨 헥사-3-메르캅토프로피오네이트(BRUNO BOCK Chemische Fabrik GmbH & Co. KG로부터 THIOCURE® DiPETMP로 상업적으로 입수 가능)를 포함할 수 있다. 폴리티올 화합물의 조합이 또한 사용될 수 있다.
폴리티올 화합물은 메르캅탄 종결된 폴리설파이드를 포함할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 메르캅탄 종결된 폴리설파이드는 비제한적으로 LP-3, LP-33, LP-23, LP-980, LP-2, LP-32, LP-12, LP-31, LP-55, 및 LP-56을 포함하는 Toray Fine Chemicals Co., Ltd.로부터 상표명 THIOKOL® LP로 판매되는 것들을 포함한다. THIOKOL LP 메르캅탄 종결된 폴리설파이드는 일반 구조 HS-(C2H4-O-CH2-O-C2H4-S-S)nC2H4-O-CH2-O-C2H4-SH를 가지며, 여기서, n은 5 내지 50의 정수이다. 상업적으로 입수 가능한 다른 메르캅탄 종결된 폴리설파이드는 비제한적으로 G 10, G 112, G 131, G 1, G 12, G 21, G 22, G 44, 및 G 4를 포함하는 Akzo Nobel Chemicals International B.V.로부터 상표명 THIOPLAST® G™로 판매되는 것들을 포함한다. THIOPLAST G 메르캅탄 종결된 폴리설파이드는 구조 HS-(R-S-S)n-R-SH(여기서, n은 7 내지 38의 정수임)를 갖는 이작용성 단위와 구조 HS-(R-S-S)a-CH2-CH((S-S-R)c-SH)-CH2-(S-S-R)b-SH(여기서, a + b + c = n이고, n은 7 내지 38의 정수임)를 갖는 삼작용성 단위를 갖는 이작용성 및 삼작용성 메르캅탄 작용성 폴리설파이드의 배합물이다.
폴리티올 화합물은 메르캅탄 종결된 폴리에테르를 포함할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 메르캅탄 종결된 폴리에테르는 Toray Fine Chemicals Co., Ltd.로부터 입수 가능한 POLYTHIOL QE-340M을 포함한다.
폴리티올 화합물은 적어도 80 g/당량, 예컨대 적어도 100 g/당량, 예컨대 적어도 125 g/당량, 예컨대 적어도 400 g/당량의 티올 당량 중량을 가질 수 있으며, 4,000 g/당량 이하, 예컨대 2,500 g/당량 이하, 예컨대 2,00 g/당량 이하, 예컨대 1,650 g/당량 이하의 티올 당량 중량을 가질 수 있다. 폴리티올 화합물을 80 g/당량 내지 4,000 g/당량, 예컨대 100 g/당량 내지 2,500 g/당량, 예컨대 125 g/당량 내지 2,000 g/당량, 예컨대 400 g/당량 내지 1,650 g/당량의 티올 당량 중량을 가질 수 있다.
본 발명에 유용한 적합한 폴리에테르는 화학식 (I)에 따른 구조를 갖는 이들 폴리티오에테르를 포함한다:
―R1[―S―(CH2)2―O―[R2―O]m―(CH2)2―S―R1]n― (화학식 I)
상기 식에서,
R1은 C2-6　n-알킬렌, C3-6 분지형 알킬렌, C6-8 사이클로알킬렌, 또는 C6-10 알킬사이클로알킬렌기, ―[(CH2)p―X―]q(CH2)r―, 또는 ―[(CH2)p―X―]q(CH2)r―을 나타내고(여기서, 적어도 하나의 CH2 단위는 메틸기로 치환됨),
R2는 C2-6　n-알킬렌, C2-6　분지형 알킬렌, C6-8　사이클로알킬렌, 또는 C6-10 알킬사이클로알킬렌, 또는 ―[(―CH2―)p―X―]q―(―CH2―)r―을 나타내고,
X는 O, S, 또는 NR6으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 나타내고,
R6은 H 또는 메틸을 나타내고,
m은 0 내지 10의 유리수이고,
n은 1 내지 60의 정수이고,
p는 2 내지 6의 정수이고,
q는 1 내지 5의 정수이고,
r은 2 내지 10의 정수이다.
본원에 개시된 조성물에 유용한 폴리티오에테르 중합체는 -50℃ 이하, 예컨대 -55℃, 예컨대 -60℃ 이하인 유리 전이 온도 Tg를 가질 수 있다. 낮은 Tg는 우수한 저온 가요성을 나타내며, 이는 알려진 방법에 의해, 예를 들어 AMS(미국 우주 재료 규격) 3267 §4.5.4.7, MIL-S(국방 규격)-8802E §3.3.12, 및 MIL-S-29574에 의해 그리고 ASTM(미국 재료 시험 협회) D522-88에 기재된 것들과 유사한 방법에 의해 결정될 수 있다.
본원에 개시된 조성물에 유용한 폴리티오에테르는 적어도 500, 예컨대 적어도 1,000, 예컨대 적어도 2,000의 수평균 분자량을 가질 수 있으며, 20,000 이하, 예컨대 10,000 이하, 예컨대 5,000 이하의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 본원에 개시된 조성물에 유용한 폴리티오에테르는 THF 용매 중의 폴리스티렌 표준물 및 waters Styragel 컬럼을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정된 500 내지 20,000, 예컨대 1,000 내지 10,000, 예컨대 2,000 내지 5,000의 수평균 분자량을 가질 수 있다.
본원에 개시된 조성물에 유용한 폴리티오에테르 중합체는 이작용성, 즉, 2개의 말단기를 갖는 선형 중합체 또는 다작용성, 즉, 3개 이상의 말단기를 갖는 분지형 중합체일 수 있다. 상기 중합체를 제조하는 데 사용되는 디티올(들) 및 디비닐 에테르(들)의 상대적 양에 따라, 상기 중합체는 말단 티올기(-SH) 또는 말단 비닐기(CH=CH2)를 가질 수 있다. 또한, 상기 중합체는 캡핑되지 않을 수 있거나, 즉, 추가로 반응되지 않는 티올 또는 비닐 말단기를 포함하거나, 캡핑될 수 있으며, 즉, 다른 화합물과 추가로 반응되는 티올 또는 비닐기를 포함한다. 폴리티오에테르를 캡핑하는 것은 추가의 말단 작용성, 예를 들어 하이드록실 또는 아민기를 중합체에 도입하거나, 대안적으로 말단 알킬기와 같은 추가의 반응에 저항하는 말단기를 도입하도록 할 수 있다.
예를 들어, 폴리티오에테르는 화학식 (II)을 가질 수 있다:
A―([R3]y―R4)2 (화학식 II)
상기 식에서,
A는 화학식 I을 갖는 구조를 나타내고,
y는 0 또는 1이고,
R3은 y=0일 때, 단일 결합을 나타내고, y=1일 때, ―S―(CH2)2―[O―R2]m―O―를 나타내고,
R4는 y=0일 때, ―SH 또는 ―S―(CH2)2+s―O―R5를 나타내고, y=1일 때, ―CH2-CH2　또는 ―(CH2)2―S―R5를 나타내고,
s는 0 내지 10의 정수이고,
R5는 치환되지 않거나 적어도 하나의 ―OH 또는 ―NHR7　기로 치환된 C1-6　n-알킬기를 나타내고,
R7은 H 또는 C1-6　n-알킬기를 나타낸다.
따라서, 화학식 II의 폴리티오에테르는 캡핑되지 않거나 캡핑된 선형 이작용성 중합체이다. y=0일 때, 상기 중합체는 말단 티올기 또는 캡핑된 이의 유도체를 포함한다. y=1일 때, 상기 중합체는 말단 비닐기 또는 캡핑된 이의 유도체를 포함한다.
예를 들어, 폴리티오에테르는 이작용성 티올-종결된(캡핑되지 않음) 폴리티오에테르일 수 있다. 즉, 화학식 II에서, y=0이고, R4는 ―SH이다. 따라서, 폴리티오에테르는 다음 구조를 갖는다:
HS―R1[―S―(CH2)2―O―[R2―O―]m(CH2)2―S―R1]n―SH.
전술한 중합체는 하기 상세하게 논의되는 바와 같이 예를 들어 디비닐 에테르 또는 이의 혼합물을 과량의 디티올 또는 이의 혼합물과 반응시킴으로써 제조된다.
전술한 폴리티오에테르의 다른 예에서, 화학식 II에서, m=1이고, R2=n-부틸렌일 때, R1은 에틸렌 또는 n-프로필렌이 아니다. 예를 들어, m=1, p=2, q=2, r=2, R2=에틸렌일 때, X는 O가 아니다.
다른 예에서, 폴리티오에테르는 캡핑된 중합체일 수 있으며, 전술한 말단 -SH 기는 ―S ―(CH2)2+s―O―R5로 대체된다. 이러한 캡은 하기 상세하는 논의되는 바와 같이 예를 들어 반응 혼합물 중에 캡핑제 또는 이의 혼합물을 포함함으로써 말단 티오기와 알킬 ω-알케닐 에테르, 예컨대 모노비닐 에테르의 반응에 의해 제조된다.
전술에서, R5는 치환되지 않거나 치환된 알킬기, 예컨대 치환되지 않거나 적어도 하나의 ―OH 또는 ―NHR7　기(R7은 H 또는 C1-6　n-알킬을 나타냄)로 치환된 C1-6　n-알킬기를 나타낸다. 예시적인 유용한 R5 기는 알킬기, 예컨대 에틸, 프로필, 및 부틸; 하이드록실-치환된 기, 예컨대 4-하이드록시부틸; 아민-치환된 기, 예컨대 3-아미노프로필 등을 포함한다.
폴리티오에테르는 또한 이작용성 비닐-종결된(캡핑되지 않음) 폴리티오에테르를 포함한다. 즉, 화학식 II에서, y=1이고, R4는 ―CH-CH2이다. 이들 중합체는 하기 상세하게 논의되는 바와 같이 예를 들어 디티올 또는 이의 혼합물을 과량의 비닐 에테르 또는 이의 혼합물과 반응시킴으로써 제조된다. 유사성의 캡핑된 폴리티오에테르는 말단 ―(CH2)2―S―R5를 포함한다.
전술한 폴리티오에테르는 2의 작용성을 갖는 선형 중합체이다(이의 합계에서 알킬 및 다른 비-반응성 캡을 고려함). 보다 높은 작용성을 갖는 폴리티오에테르가 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 이러한 중합체는 하기 상세하게 논의되는 바와 같이 다작용화제(polyfunctionalizing agent)를 사용하여 제조된다. 본원에 이용된 용어 "다작용화제"는 말단 ―SH 및/또는―CH-CH2　기와 반응성인 2개 초과의 모이어티를 갖는 화합물을 나타낸다. 다작용화제는 3 내지 6개의 이러한 모이어티를 포함할 수 있으며, 따라서 "z-가" 다작용화제로 표시되고, 여기서, z는 상기 제제에 포함된 이러한 모이어티의 수(예컨대, 3 내지 6개), 그리고 따라서 다작용성 폴리티오에테르가 포함하는 개별 분지수이다. 다작용화제는 다음 화학식으로 표시될 수 있다
B―(R8)z
상기 식에서, R8은 말단 ―SH 또는 ―CH-CH2와 반응성인 모이어티를 나타내며, 동일하거나 상이할 수 있고, B는 다작용화제의 z-가 잔기, 즉, 반응성 모이어티 R8 이외의 상기 제제의 일부이다.
따라서, 본 발명에 따른 다작용성 폴리티오에테르는 화학식 (III)을 가질 수 있다:
B―(A―[R3]y―R4)z 화학식 III
상기 식에서,
A는 화학식 I을 갖는 구조를 나타내고,
y는 0 또는 1이고,
R3은 y=0일 때, 단일 결합을 나타내며, y=1일 때, ―S―(CH2)2[―O―R2]m―O―를 나타내고,
R4는 y=0일 때, ―SH 또는 ―S―(CH2)2+s―O―R5를 나타내며, y=1일 때, ―CH2-CH2　또는 ―(CH2)2―S―R5를 나타내고,
R5는 치환되지 않거나 적어도 하나의 ―OH 또는 ―NHR7　기로 치환된 C1-6　n-알킬을 나타내고,
R7은 H 또는 C1-6　n-알킬기를 나타내고,
z는 3 내지 6의 정수이고,
B는 다작용화제의 z-가 잔기를 나타낸다.
이전의 이작용성 폴리티오에티르와 같이, 전술한 다작용성 폴리티오에테르는 말단 ―SH 또는 ―CH=CH2 기를 포함할 수 있거나, 캡핑될 수 있으며, 따라서 말단 ―S―(CH2)2+s―O―R5　또는 ―(CH2)2―S―R5　기를 포함한다. 부분적으로 캡핑된 다작용성 중합체, 즉, 전체가 아닌 일부 분지가 캡핑된 중합체가 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
특정 다작용화제는 삼작용화제, 즉, z=3을 갖는 화합물을 포함한다. 적합한 삼작용화제는 화학식 II의 화합물과 반응성인 트리알릴시아누레이트(TAC)(R8=알릴) 및 화학식 III의 화합물과 반응성인 1,2,3-프로판트리티올(R8=―SH)을 포함한다. 혼합된 작용성을 갖는 제제, 즉, 티올 및 비닐기 모두와 반응하는 모이어티(전형적으로 별개의 모이어티)를 포함하는 제제가 또한 이용될 수 있다.
기타 유용한 다작용화제는 미국 특허 제4,366,307호, 미국 특허 제4,609,762호, 및 미국 특허 제5,225,472호에 기재된 폴리티올 및 트리메틸올프로판 트리비닐 에테르를 포함하며, 이들 각각의 개시내용은 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다. 다작용화제의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
3개 초과의 반응성 모이어티(즉, z>3)를 갖는 다작용화제는 "별" 형상의 폴리티오에테르 및 과분지형 폴리티오에테르를 제공한다. 예를 들어, 2 몰의 TAC는 1 몰의 디티올과 반응하여 평균 4의 작용성을 갖는 물질을 제공할 수 있다. 이어서, 이 물질은 디비닐 에테르 및 디티올과 반응되어 중합체를 수득한 다음 삼작용화제와 혼합되어 3 내지 4의 평균 작용성을 갖는 중합체 배합물을 제공할 수 있다.
상기 기재된 폴리티오에테르는 광범위한 범위의 평균 작용성을 갖는다. 예를 들어, 삼작용화제는 2.05 내지 3.0, 예컨대 2.1 내지 2.6의 평균 작용성을 제공한다. 광범위한 범위의 평균 작용성은 4작용성 이상의 다작용화제를 사용하여 획득될 수 있다. 작용성은 또한 당업자에게 알려진 바와 같은 화학량론과 같은 인자에 의해 영향을 받을 것이다.
전술한 다작용성 폴리티오에테르의 제조 방법은 미국 특허 제6,172,179호, 8:62-12:22에 상세하게 논의되며, 이는 본원에 인용되어 포함된다.
적합한 폴리올의 비제한적 예는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리 비닐 알코올, 하이드록시 작용성 아크릴레이트 함유 중합체, 하이드록시 작용성 메타크릴레이트 함유 중합체, 알릴 알코올 함유 중합체, 하이드록실 작용성 폴리부타디엔, 및 이의 혼합물을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
친핵성 작용기(들)를 포함하는 제2 분자는 적어도 하나의 카복실레이트 작용기를 함유하는 카복실산을 포함할 수 있다. 적합한 카복실산은 프탈산, 헥사하이드로프탈산, 말레산, 숙신산, 아디프산, 또는 산기를 함유하는 임의의 중합체를 포함할 수 있다.
친핵성 작용기(들)를 포함하는 제2 분자는 적어도 하나의 무수물 작용기를 함유하는 무수물을 포함할 수 있다. 적합한 무수물 함유 화합물은 헥사하이드로프탈산 무수물, 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 숙신산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-옥시디프탈산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페론 테트라카복실산 이무수물, 4,4' 디프탈산 무수물, 또는 무수물 기를 함유하는 임의의 중합체를 포함한다.
친핵성 작용기를 포함하는 분자는 3차 아민, 고리형 3차 아민, 또는 실온에서 에폭시-함유 화합물의 에폭사이드 기와 반응하여 3차 또는 4차 아민을 형성하는 2차 아민, 또는 폴리티올의 티올기와 반응하여 티올레이트 이온을 형성하며 에폭시-함유 화합물의 에폭사이드 기와 추가로 반응하여 3차 아민을 형성할 수 있는 2차 아민을 포함할 수 있다. 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자는 알칸올아민을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "알칸올아민"은 1차, 2차, 또는 3차 하이드록실기를 포함하는 알킬기를 포함하는 적어도 하나의 알칼올 치환기에 결합된 질소 원자를 포함하는 화합물을 지칭한다. 알칸올아민은 일반 구조 R1 nN(R2-OH)3-n을 가질 수 있으며, 여기서, R1은 수소 또는 알킬기를 포함하고, R2는 알칸디일기를 포함하고, n = 0, 1, 또는 2이다. n = 2일 때, 2개의 R1 기가 존재할 것이며, 이들 기는 동일하거나 상이할 수 있다. n = 0 또는 1, 2, 또는 3일 때, R2-OH 기가 존재할 것이며, 이들 기는 동일하거나 상이할 수 있다. 알킬기는 치환되지 않거나 예를 들어 에테르기로 치환된 지방족 선형 또는 분지형 탄소 사슬을 포함한다. 적합한 알칸올아민은 모노알칸올아민, 예컨대 에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 1-아미노-2-프로판올 등, 디알칸올아민, 예컨대 디에탄올아민, 디이소프로판올아민 등, 및 트리알칸올아민, 예컨대 트리메탄올아민, 트리에탄올아민, 트리프로판올아민, 트리부탄올아민, 트리펜탄올아민, 트리헥산올아민, 트리이소프로판올아민 등을 포함한다. 예로서, 고리형 3차 아민은 1,4-디아자바이사이클로[2.2.2]옥탄("DABCO"), 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔("DBU"), 1,5-디아자바이사이클로[4.3.0]논-5-엔("DBN"), 1,5,7-트리아자바이사이클로[4.4.0]데크-5-엔("TBD"), 및 이의 조합을 포함할 수 있다.
차단되지 않은 친핵성 작용기를 포함하는 적합한 분자의 추가 예는 피리딘, 이미다졸, 디메틸아미노피리딘, 1-메틸이미다졸, N,N'-카보닐디이미다졸, [2,2]바이피리딘, 2,4,6-트리스(디메틸아미노 메틸)페놀, 3,5-디메틸피라졸, 및 이의 조합을 포함한다.
사용될 수 있는 다른 적합한 분자는 구아니딘, 치환된 구아니딘, 치환된 우레아, 멜라민 수지, 구아나민 유도체, 열 활성화 고리형 3차 이만, 방향족 아민, 및/또는 이의 혼합물을 포함한다. 치환된 구아니딘의 예는 메틸구아니딘, 디메틸구아니딘, 트리메틸구아니딘, 테트라메틸구아니딘, 메틸이소바이구아니딘, 디메틸이소바이구아니딘, 테트라메틸이소바이구아니딘, 헥사메틸이소바이구아니딘, 헵타메틸이소바이구아니딘, 및 보다 특히 시아노구아니딘(디시안디아미드)이다. 언급될 수 있는 적합한 대표 구아나민 유도체는 알킬화 벤조구아나민 수지, 벤조구아나민 수지, 또는 메톡시메틸에톡시메틸벤조구아나민이다. 또한, 촉매적으로 활성의 치환된 우레아가 또한 사용될 수 있다. 적합한 촉매적으로 활성의 치환된 우레아는 p-클로로페닐-N,N-디메틸우레아, 4,4'-메틸렌비스(페닐디메틸 우레아), 1,2-디메틸우레아, N-3-(디메틸아미노)카보닐아미노메틸-3,5,5-트리메틸사이클로헥실-N,N-디메틸우레아, [1,1'-(4-메틸-m-페닐렌)비스(3,3-디메틸우레아), 3-페닐-1,1-디메틸우레아(페누론), 또는 3,4-디클로로페닐-N,N-디메틸우레아(디우론으로도 알려짐)를 포함한다.
친핵성 작용기를 포함하는 분자는 차단될 수 있거나, 잠재적 촉매일 수 있다. 친핵성 작용기를 포함하는 잠재적 분자는 (i) 에폭시 화합물 및 (ii) 아민 및/또는 알카로이드를 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, (b) 열 활성화된 잠재적 친핵성 작용기 함유 분자는 (i) 에폭시 화합물 및 (ii) 아민을 포함하는 반응물의 반응 생성물, 또는 (i) 에폭시 화합물 및 (ii) 알카로이드를 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 이러한 열 활성화된 잠재적 분자는 미국 특허출원공개 US 2014/0150970호의 단락 [0098] 내지 [0110]에 기재되며, 이의 인용 부분이 본원에 인용되어 포함된다. 비제한적인 상업적으로 입수 가능한 친핵성 작용기 함유 분자의 예는 (i) 에폭시 화합물, 및 (ii) 아민 및/또는 알카로이드를 포함하는 반응물의 반응 생성물을 포함하는 이들 분자를 포함하며, Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.로부터 입수 가능한 Ajicure PN-23, Ajicure PN-H, Ajicure PN-31, Ajicure PN-40, Ajicure PN-50, Ajicure PN-23J, Ajicure PN-31J, Ajicure PN-40J, Ajicure MY-24, 및 Ajicure MY-2를 포함하는 상표명 Ajicure로 판매되는 제품을 포함한다.
친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 0.1 부피%, 예컨대 적어도 3 부피%, 예컨대 적어도 5 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 부피를 기준으로 89 부피% 이하, 예컨대 85 부피% 이하, 예컨대 80 부피% 이하의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 89 부피%, 예컨대 3 부피% 내지 85 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 80 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
반응성 희석제
선택적으로, 조성물은 반응성 희석제를 포함할 수 있다. 반응성 희석제는 단량체, 소분자, 또는 중합체일 수 있으며, 단일작용성, 이작용성, 또는 다작용성일 수 있다. 일부 예에서, 친전자성 작용기를 포함하는 분자 및/또는 친핵성 작용기를 포함하는 분자가 또한 반응성 희석제로서 작용할 수 있다. 다른 예에서, 반응성 희석제는 접착 촉진제 또는 표면 활성제일 수 있다. 반응성 희석제의 적합한 예는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르(Hexion으로부터 Heloxy modifier BD로 입수 가능), 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 단일작용성 지방족 희석제(Aditya Birla로부터 입수 가능한 Epotec RD 108, RD 109, RD 188), 및 단일작용성 방향족 반응성 희석제(Aditya Birla로부터 입수 가능한 Epotec RD 104, RD 105, 및 RD 136)를 포함한다. 반응성 희석제의 다른 적합한 예는 포화 에폭시화 오일, 불포화 오일, 예컨대 다중 불포화 지방산의 글리세라이드, 예컨대 캐슈넛 오일, 해바라기 오일, 홍화유, 대두유, 아마인유, 피마자유, 오렌지 오일, 유채씨유, 톨유, 식물성 가공유, 동유, 가황 식물성 오일, 고 올레산 해바라기 오일, 및 이의 조합을 예로서 포함하는 견과류 오일 또는 종자 오일을 포함한다. 본 발명의 반응성 희석제는 또한 1,2-부타디엔 또는 1,4-부타디엔의 동종중합체, 또는 이의 조합, 부타디엔과 아크릴계 또는 올레핀 단량체의 공중합체, 또는 이의 조합일 수 있다.
반응성 희석제는 예를 들어 1 기압(atm)에서 100℃ 초과, 예컨대 130℃ 초과, 예컨대 150 ℃ 초과의 비등점을 가질 수 있으며, 반응성 희석제는 예를 들어 1 기압에서 425℃ 미만, 예컨대 390℃ 미만, 예컨대 360℃ 미만의 비등점을 가질 수 있다.
반응성 희석제는 혼합물의 점도를 낮출 수 있다. 본 발명에 따르면, 반응성 희석제는 ASTM D789에 따른 298°K 및 1 기압에서 1 mPa·s 내지 4,000 Pa·s, 예를 들어 1 mPa·s 내지 3,000 mPa·s, 1 mPa·s 내지 2,000 mPa·s, 1 mPa·s 내지 1,000 mPa·s, 1 mPa·s 내지 100 mPa·s, 또는 2 mPa·s 내지 30 mPa·s와 같은 점도를 가질 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지
본원에 개시된 조성물은 또한 열 전도성, 전기 절연성 충전제 물질(본원에서 "TC/EI 충전제 물질"로 지칭되며, 하기 보다 상세하게 기재됨)의 입자를 포함하는 열 전도성 충전제 패키지를 포함한다. TC/EI 충전제 물질은 유기 또는 무기 물질을 포함할 수 있으며, 단일 유형의 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있거나, 2개 이상의 유형의 TC/EI 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있다. 즉, 열 전도성 충전제 패키지는 제1 TC/EI 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있으며, 제1 TC/EI 충전제 물질과 상이한 적어도 제2(즉, 제2, 제3, 제4 등) TC/EI 충전제 물질의 입자를 추가로 포함한다. 일 예에서, 제1 TC/EI 물질의 입자는 제2 TC/EI 충전제 물질의 입자의 평균 입자 크기보다 적어도 한 자릿수가 더 큰, 예컨대 적어도 두 자릿수가 더 큰, 예컨대 적어도 세 자릿수가 더 큰 평균 입자 크기를 가질 수 있으며, 입자 크기는 예를 들어 주사 전자 현미경법(SEM)을 사용하는 당업자에게 알려진 방법에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 분말은 알루미늄 스터브(aluminum stub)에 부착된 탄소 테이프 조각 상에 분산되며, 20초 동안 Au/Pd로 코팅될 수 있다. 이어서, 샘플은 고진공 하의 Quanta 250 FEG SEM(가속 전압 10kV 및 스팟 크기 3.0)에서 분석될 수 있으며, 3개의 상이한 영역으로부터의 30개의 입자를 측정하여 각각의 샘플에 대한 평균 입자 크기를 제공한다. 당업자는 이러한 절차에서 현미경을 이용한 영상화 및 대표 크기의 평균화의 필수적 요소는 유지하는 변형이 있을 수 있음을 인식할 것이며, 충전제 물질의 유형과 관련하여 본원에 사용된 "제1", "제2" 등에 대한 언급은 단지 편의를 위한 것이며, 충전제 패키지에 대한 첨가 순서 등을 지칭하지는 않는다.
선택적으로, 하기 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 충전제 패키지는 또한 열 전도성, 전기 전도성 충전제 물질(본원에서 "TC/EC" 충전제 물질로 지칭됨)의 입자 및/또는 비-열 전도성, 전기 절연성 충전제 물질(본원에서 "NTC/EI" 충전제 물질로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 충전제 물질은 유기 또는 무기일 수 있다.
TC/EC 충전제 물질은 단일 유형의 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있거나, 2개 이상의 유형의 열 전도성, 전기 전도성 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있다. 즉, 열 전도성 충전제 패키지는 제1 TC/EC 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있으며, 제1 TC/EC 충전제 물질과 상이한 적어도 제2(즉, 제2, 제3, 제4 등) TC/EC 충전제 물질의 입자를 추가로 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 TC/EC 충전제 물질의 입자는 제2 TC/EC 충전제 물질의 입자의 평균 입자 크기보다 적어도 한 자릿수 더 큰, 예컨대 적어도 두 자릿수 더 큰, 예컨대 적어도 세 자릿수 더 큰 평균 입자 크기를 가질 수 있으며, 입자 크기는 예를 들어 상기 기재된 SEM을 사용하여 측정될 수 있다.
마찬가지로, NTC/EI 충전제 물질은 단일 유형의 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있거나, 2개 이상의 유형의 NTC/EI 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있다. 즉, 열 전도성 충전제 패키지는 제1 NTC/EI 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있으며, 제1 NTC/EI 충전제 물질과 상이한 적어도 제2(즉, 제2, 제3, 제4 등) NTC/EI 충전제 물질의 입자를 추가로 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 NTC/EI 충전제 물질의 입자는 제2 NTC/EI 충전제 물질의 입자의 평균 입자 크기보다 적어도 한 자릿수 더 큰, 예컨대 적어도 두 자릿수 더 큰, 예컨대 적어도 세 자릿수 더 큰 평균 입자 크기를 가질 수 있으며, 입자 크기는 예를 들어 상기 기재된 SEM을 사용하여 측정될 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 입자는 ASTM D2240에 따라 측정된 (모스 경도 등급을 기준으로) 적어도 1, 예컨대 적어도 2, 예컨대 적어도 3의 보고된 모스 경도를 가질 수 있으며, 10 이하, 예컨대 8 이하, 예컨대 7 이하의 보고된 모스 경도를 가질 수 있다. 열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제의 입자는 1 내지 10, 예컨대 2 내지 8, 예컨대 3 내지 7의 보고된 모스 경도를 가질 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 물질의 입자는 제조업체에 의해 보고된 적어도 0.01 μm, 예컨대 적어도 2 μm, 예컨대 적어도 10 μm의 적어도 하나의 치수의 보고된 평균 입자 크기를 가질 수 있으며, 제조업체에 의해 보고된 500 μm 이하, 예컨대 400 μm 이하, 예컨대 300 μm 이하, 예컨대 100 μm 이하의 적어도 하나의 치수의 보고된 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 물질의 입자는 제조업체에 의해 보고된 0.01 μm 내지 500 μm, 예컨대 0.1 μm 내지 400 μm, 예컨대 2 μm 내지 300 μm, 예컨대 10 μm 내지 100 μm의 적어도 하나의 치수의 보고된 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 평균 입자 크기를 측정하는 적합한 방법은 Quanta 250 FEG SEM과 같은 기기 또는 동등한 기기를 사용한 측정을 포함한다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 물질의 입자는 복수의 입자를 포함할 수 있으며, 각각은 예를 들어 판상, 구형, 또는 침형 형상, 및 이의 응집체를 갖는다. 본원에 사용된 "판상"은 최장 치수의 25% 미만인 한 방향에서의 두께를 갖는 실질적으로 편평한 표면을 갖는 2차원 물질을 지칭한다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용된 충전제 물질의 입자는 열 전도성일 수 있다. 열 전도성 충전제 물질의 입자는 25℃에서 적어도 5 W/m.K, 예컨대 적어도 18 W/m.K, 예컨대 적어도 55 W/m.K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 가질 수 있으며, 25℃에서 3,000 W/m.K 이하, 예컨대 1,400 W/m.K 이하, 예컨대 450 W/m.K 이하의 열 전도도를 가질 수 있다. 열 전도성 충전제 물질의 입자는 25℃에서 5 W/m.K 내지 3,000 W/m.K, 예컨대 18 W/m.K 내지 1,400 W/m.K, 예컨대 55 W/m.K 내지 450 W/m.K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 가질 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 물질의 입자는 비-열 전도성일 수 있다. 비-열 전도성 충전제 물질의 입자는 25℃에서 5 W/m.K 미만, 예컨대 3 W/m.K 미만, 예컨대 1 W/m.K 미만, 예컨대 0.1 W/m.K 미만, 예컨대 0.05 W/m.K 미만, 예컨대 25℃에서 0.02 W/m.K 내지 25℃에서 5 W/m.K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 가질 수 있다. 열 전도도는 상기 기재된 바와 같이 측정될 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 물질의 입자는 전기 절연성일 수 있다. 전기 절연성 충전제 물질의 입자는 적어도 1 Ω . m, 예컨대 적어도 10 Ω . m, 예컨대 적어도 100 Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257에 따라 측정됨)을 가질 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지에 사용되는 충전제 물질의 입자는 전기 전도성일 수 있다. 전기 전도성 충전제 물질의 입자는 1 Ω . m 미만, 예컨대 적어도 0.1 Ω . m 미만의 체적 저항률(ASTM D257에 따라 측정됨)을 가질 수 있다.
열 전도성 충전제 패키지는 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 10 부피%, 예컨대 적어도 30 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 부피를 기준으로 98 부피% 이하, 예컨대 75 부피% 이하의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 열 전도성 충전제 패키지는 조성물의 총 부피를 기준으로 10 부피% 내지 98 부피%, 예컨대 30 부피% 내지 75 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 열 전도성 충전제 패키지는 TC/EI 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있다.
적합한 TC/EI 충전제 물질은 질화붕소(예를 들어, Saint-Gobain으로부터 CarboTherm으로, Momentive으로부터 CoolFlow 및 PolarTherm으로, 그리고 Panadyne으로부터 육각형 질화붕소로 상업적으로 입수 가능), 질화규소, 또는 질화알루미늄(예를 들어, Micron Metals Inc.로부터 입수 가능한 질화알루미늄 분말로 그리고 Toyal로부터 Toyalnite로 상업적으로 입수 가능), 산화금속, 예컨대 산화알루미늄(예를 들어, Micro Abrasives로부터 Microgrit으로, Nabaltec으로부터 Nabalox로, Evonik로부터 Aeroxide로, 그리고 Imerys로부터 Alodur로 상업적으로 입수 가능), 산화마그네슘, 산화베릴륨, 이산화규소, 산화티타늄, 산화아연, 산화니켈, 산화구리, 또는 산화주석, 수산화금속, 예컨대 알루미늄 삼수화물, 수산화알루미늄, 또는 수산화마그네슘, 비소화물, 예컨대 붕소 비소화물, 카바이드, 예컨대 규소 카바이드, 무기질, 예컨대 마노(agate) 및 금강사(emery), 세라믹, 예컨대 세라믹 미세구(예를 들어, Zeeospheres Ceramics 또는 3M으로부터 입수 가능), 규소 카바이드, 및 다이아몬드를 포함한다. 이들 충전제는 또한 Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.로부터 입수 가능한 PYROKISUMA 5301K와 같이 표면 개질될 수 있다. 이들 열 전도성 충전제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
TC/EI 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 50 부피%, 예컨대 적어도 60 부피%, 예컨대 적어도 70 부피%, 예컨대 적어도 80 부피%, 예컨대 적어도 90 부피%의 양으로 존재할 수 있으며, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 100 부피% 이하, 예컨대 90 부피% 이하, 예컨대 80 부피% 이하의 양으로 존재할 수 있다. TC/EI 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 50 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 60 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 70 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 80 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 90 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 50 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 60 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 70 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 80 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 50 부피% 내지 80 부피%, 예컨대 60 부피% 내지 80 부피%, 예컨대 70 부피% 내지 80 부피%, 예컨대 50 부피% 내지 70 부피%, 예컨대 50 부피% 내지 60 부피%, 예컨대 60 부피% 내지 70 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
충전제 패키지는 열 안정성 충전제 물질을 포함할 수 있다. 일 예에서, TC/EI 충전제 입자 중 적어도 일부는 열 안정성일 수 있다. 예를 들어, 적어도 0.1 부피%, 예컨대 적어도 1 부피%, 예컨대 적어도 10 부피%, 예컨대 적어도 15 부피%, 예컨대 적어도 20 부피%, 예컨대 적어도 25 부피%, 예컨대 적어도 30 부피%, 예컨대 적어도 35 부피%, 예컨대 적어도 40 부피%, 예컨대 적어도 45 부피%, 예컨대 적어도 50 부피%, 예컨대 적어도 55 부피%, 예컨대 적어도 60 부피%, 예컨대 적어도 65 부피%, 예컨대 적어도 70 부피%, 예컨대 적어도 75 부피%, 예컨대 적어도 80 부피%, 예컨대 적어도 85 부피%, 예컨대 적어도 90 부피%, 예컨대 적어도 91 부피%, 예컨대 적어도 92 부피%, 예컨대 적어도 93 부피%, 예컨대 적어도 94 부피%, 예컨대 적어도 95 부피%, 예컨대 적어도 96 부피%, 예컨대 적어도 97 부피%, 예컨대 적어도 98 부피%, 예컨대 적어도 99 부피%, 예컨대 100 부피%의 TC/EI 충전제 입자가 열 전도성 충전제 패키지에 존재하는 TC/EI 충전제의 총 부피를 기준으로 열 안정성일 수 있다. 예를 들어 0.1 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 10 부피% 내지 80 부피%, 예컨대 20 부피% 내지 70 부피%, 예컨대 30 부피% 내지 60 부피%, 예컨대 90 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 93 부피% 내지 98 부피%, 예컨대 90 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 93 부피% 내지 98 부피%의 TC/EI 충전제 입자가 열 전도성 충전제 패키지에 존재하는 TC/EI 충전제의 총 부피를 기준으로 열 안정성일 수 있다.
일 예에서, 조성물은 열 불안정성인 적어도 일부의 TC/EI 충전제 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 0.1 부피%, 예컨대 적어도 1 부피%, 예컨대 적어도 10 부피%, 예컨대 적어도 15 부피%, 예컨대 적어도 20 부피%, 예컨대 적어도 25 부피%, 예컨대 적어도 30 부피%, 예컨대 적어도 35 부피%, 예컨대 적어도 40 부피%, 예컨대 적어도 45 부피%, 예컨대 적어도 50 부피%, 예컨대 적어도 55 부피%, 예컨대 적어도 60 부피%, 예컨대 적어도 65 부피%, 예컨대 적어도 70 부피%, 예컨대 적어도 75 부피%, 예컨대 적어도 80 부피%, 예컨대 적어도 85 부피%, 예컨대 적어도 90 부피%, 예컨대 적어도 91 부피%, 예컨대 적어도 92 부피%, 예컨대 적어도 93 부피%, 예컨대 적어도 94 부피%, 예컨대 적어도 95 부피%, 예컨대 적어도 96 부피%, 예컨대 적어도 97 부피%, 예컨대 적어도 98 부피%, 예컨대 적어도 99 부피%, 예컨대 100 부피%의 TC/EI 충전제가 열 전도성 충전제 패키지에 존재하는 TC/EI 충전제의 총 부피를 기준으로 열 불안정성일 수 있다. 예를 들어, 0.1 부피% 내지 100 부피%. 예컨대 1 부피% 내지 90 부피%, 예컨대 10 부피% 내지 80 부피%, 예컨대 20 부피% 내지 70 부피%, 예컨대 30 부피% 내지 60 부피%, 예컨대 90 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 93 부피% 내지 97 부피%의 TC/EI 충전제 입자가 열 전도성 충전제 패키지에 존재하는 TC/EI 충전제의 총 부피를 기준으로 열 안정성일 수 있다. 다른 예에서, 10 부피% 이하, 예컨대 9 부피% 이하, 예컨대 8 부피% 이하, 예컨대 7 부피% 이하, 예컨대 6 부피% 이하, 예컨대 5 부피% 이하, 예컨대 4 부피% 이하, 예컨대 3 부피% 이하, 예컨대 2 부피% 이하, 예컨대 1 부피% 이하의 TC/EI 충전제가 열 전도성 충전제 패키지에 존재하는 TC/EI 충전제의 총 부피를 기준으로 열 불안정성일 수 있다. 예를 들어, 최대 10 부피%, 예컨대 2 부피% 내지 7 부피%의 TC/EI 충전제가 열 전도성 충전제 패키지에 존재하는 TC/EI 충전제의 총 부피를 기준으로 열 불안정성일 수 있다.
적합한 열 안정성 TC/EI 충전제는 질화붕소, 질화규소, 또는 질화알루미늄, 비소화물, 예컨대 붕소 비소화물, 산화금속, 예컨대 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화베릴륨, 이산화규소, 산화티타늄, 산화아연, 산화니켈, 산화구리, 또는 산화주석, 카바이드, 예컨대 규소 카바이드, 무기질, 예컨대 마노 및 금강사, 세라믹, 예컨대 세라믹 미세구, 및 다이아몬드를 포함한다. 실리카(SiO2)는 화염으로 처리되어 3차원 구조를 형성하였던 실리카를 포함하는 흄드 실리카를 포함할 수 있다. 흄드 실리카는 처리되지 않거나 예를 들어 폴리디메틸실록산과 같은 실록산으로 표면 처리될 수 있다. 예시적인 비제한적 상업적으로 입수 가능한 흄드 실리카는 Evonik Industries로부터 상업적으로 입수 가능한 상표명 AEROSIL®로 판매되는 제품, 예컨대 AEROSIL® R 104, AEROSIL® R 106, AEROSIL® R 202, AEROSIL® R 208, AEROSIL® R 972, 및 Wacker Chemie AG로부터 상업적으로 입수 가능한 상표명 HDK®으로 판매되는 제품, 예컨대 HDK® H17 및 HDK® H18를 포함한다. 이들 충전제는 또한 Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.로부터 입수 가능한 PYROKISUMA 5301K와 같이 표면 개질될 수 있다. 이들 열 안정성 TC/EI 충전제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
적합한 열 불안정성 TC/EI 충전제 물질은 수산화금속, 예컨대 알루미늄 삼수화물, 수산화알루미늄, 또는 수산화마그네슘을 포함한다. 이들 충전제는 또한 J.M. Huber Corporation으로부터 입수 가능한 Hymod®M9400 SF와 같이 표면 개질될 수 있다. 이들 열 불안정성 TC/EI 충전제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 열 전도성 충전제 패키지는 TC/EC 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있다.
적합한 TC/EC 충전제 물질은 금속, 예컨대 은, 아연, 구리, 금, 또는 금속 코팅된 중공 입자, 탄소 화합물, 예컨대 흑연(예컨대, Imerys로부터 입수 가능한 Timrex 또는 Asbury Carbons로부터 상업적으로 입수 가능한 ThermoCarb), 카본 블랙(예를 들어, Cabot Corporation으로부터 Vulcan으로 상업적으로 입수 가능), 탄소 섬유(예를 들어, Zoltek로부터 밀링된 탄소 섬유로 상업적으로 입수 가능), 그래핀 및 그래핀성 탄소 입자(예를 들어, XG Sciences로부터 상업적으로 입수 가능한 xGnP 그래핀 나노소판(graphene nanoplatelet) 및/또는 예를 들어 하기 기재되는 그래핀 입자), 카보닐 철, 구리(예컨대, Sigma Aldrich로부터 상업적으로 입수 가능한 회전 타원체 분말), 아연(예컨대, Purity Zinc Metals로부터 상업적으로 입수 가능한 Ultrapure 및 US Zinc로부터 입수 가능한 아연 분말 XL 및 XLP) 등을 포함한다. "그래핀성 탄소 입자"의 예는 허니컴 결정 격자에 밀집되게 채워진 sp-2 결합 탄소 원자의 일원자 두께의 평면 시트(one-atom-thick planar sheet)의 하나 이상의 층을 포함하는 구조를 갖는 탄소 입자를 포함한다. 적층된 층의 평균 수는 100 미만, 예를 들어 50 미만일 수 있다. 적층된 층의 평균 수는 30 이하, 예컨대 20 이하, 예컨대 10 이하, 예컨대 5 이하일 수 있다. 그래핀성 탄소 입자는 실질적으로 편평할 수 있지만; 평면 시트 중 적어도 일부는 실질적으로 만곡되거나, 말리거나, 주름지거나, 휘어질 수 있다. 입자는 전형적으로 회전 타원체 또는 등축 형태를 갖지 않는다. 적합한 그래핀성 탄소 입자는 미국 특허출원공개 US 2012/0129980호, 단락 [0059]-[0065]에 기재되며, 이의 인용 부분은 본원에 인용되어 포함된다. 본원에 사용된 용어 "실질적으로 편평한"은 평면을 의미하고; "만곡된(curved)" 또는 "말린(curled)" 물질은 0이 아닌 곡률을 가짐으로써 평면형도에서 벗어나고; "주름진(creased)" 또는 "휘어진(buckled)"은 영역의 적어도 일부가 하나의 시트보다 더 두꺼워서 평면이 두 배가 되거나 자체적으로 접힌 것을 나타낸다.
TC/EC 충전제 입자는, 적어도 존재하는 경우, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 50 부피% 이하, 예컨대 40 부피% 이하, 예컨대 30 부피% 이하, 예컨대 20 부피% 이하, 예컨대 10 부피% 이하의 양으로 존재할 수 있으며, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 0.1 부피%, 예컨대 적어도 0.5 부피%, 예컨대 적어도 1 부피%, 예컨대 적어도 5 부피%, 적어도 10 부피%의 양으로 존재할 수 있다. TC/EC 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 50 부피%, 예컨대 0.1 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 0.1 부피% 내지 30 부피%, 예컨대 0.1 부피% 내지 20 부피%, 예컨대 0.1 부피% 내지 10 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 50 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 30 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 20 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 10 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 50 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 30 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 20 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 10 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 50 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 30 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 20 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 10 부피%, 예컨대 10 부피% 내지 50 부피%, 예컨대 10 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 10 부피% 내지 30 부피%, 예컨대 10 부피% 내지 20 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 열 전도성 충전제 패키지는 NTC/EI 충전제 물질의 입자를 포함할 수 있다.
적합한 NTC/EI 충전제 물질은 운모, 규회석, 탄산칼슘, 유리 미세구, 점토, 또는 이의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.
본원에 사용된 용어 "운모"는 일반적으로 시트 실리케이트(필로실리케이트) 무기질을 지칭한다. 운모는 백운모를 포함할 수 있다. 백운모는 화학식 KAl2(AlSi3O10)(F,OH)2 또는 (KF)2(Al2O3)3(SiO2)6(H2O)를 갖는 알루미늄과 칼륨의 필로실리케이트 무기질을 포함한다. 예시적인 비제한적, 상업적으로 입수 가능한 백운모는 Pacer Minerals로부터 입수 가능한 상표명 DakotaPURE™으로 판매되는 제품, 예컨대 DakotaPURE™ 700, DakotaPURE™ 1500, DakotaPURE™ 2400, DakotaPURE™ 3000, DakotaPURE™ 3500, 및 DakotaPURE™ 4000을 포함한다. 규회석은 소량의 철, 알루미늄, 마그네슘, 망간, 티타늄, 및/또는 칼륨을 함유할 수 있는 칼슘 이노실리케이트 무기질(CaSiO3)을 포함한다. 규회석은 1.5 내지 2.1 m2/g, 예컨대 1.8 m2/g의 B.E.T. 표면적 및 6 마이크론 내지 10 마이크론, 예컨대 8 마이크론의 중위 입자 크기를 가질 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 규회석의 비제한적 예는 NYCO Minerals, Inc.로부터 입수 가능한 NYAD 400을 포함한다.
탄산칼슘(CaCO3)은 침강 탄산칼슘 또는 중질 탄산칼슘을 포함할 수 있다. 탄산칼슘은 스테아르산으로 처리되는 것과 같이 표면 처리될 수 있거나, 표면 처리되지 않을 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 침강 탄산칼슘의 비제한적 예는 Specialty Minerals로부터 입수 가능한 Ultra-Pflex®, Albafil®, 및 Albacar HO®, 및 Solvay로부터 입수 가능한 Winnofil® SPT를 포함한다. 상업적으로 입수 가능한 중질 탄산칼슘은 IMERYS로부터 입수 가능한 DuramiteTM 및 Specialty Minerals로부터 입수 가능한 Marblewhite®를 포함한다.
유용한 점토 무기질은 비-이온성 판상 충전제, 예컨대 탈크, 엽랍석, 녹니석, 질석, 또는 이의 조합을 포함한다.
유리 미세구는 중공 보로실리케이트 유리일 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 유리 미세구의 비제한적 예는 3M으로부터 입수 가능한 3M 유리 버블 유형 VS, K 시리즈, 및 S 시리즈를 포함한다.
NTC/EI 충전제 입자는, 적어도 존재하는 경우, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 10 부피% 이하, 예컨대 5 부피% 이하, 예컨대 1 부피% 이하의 양으로 존재할 수 있으며, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 0.1 부피%, 예컨대 적어도 0.5 부피%의 양으로 존재할 수 있다. NTC/EI 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 10 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 5 부피%, 예컨대 0.5 부피% 내지 1 부피%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조성물은 친전자성 작용기 또는 친핵성 작용기를 포함하는 잠재적 분자가 실질적으로 없거나, 본질적으로 없거나, 완전히 없을 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 조성물은, 잠재적 분자가 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 중량% 미만의 양으로 존재하는 경우, 이러한 잠재적 분자가 "실질적으로 없다". 본원에 사용된 바와 같이, 조성물은, 잠재적 분자가 조성물의 총 중량을 기준으로 0.0005 중량% 미만의 양으로 존재하는 경우, 이러한 잠재적 분자가 "본질적으로 없다". 본원에 사용된 바와 같이, 조성물은, 잠재적 분자가 조성물 중에 존재하지 않는 경우, 즉, 0.0000 중량%인 경우, 이러한 잠재적 분자가 "완전히 없다".
분산제
조성물은 선택적으로 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "분산제"는, 열 전도성 충전제 입자를 습윤시키고, 응집체를 분해함으로써 열 전도성 충전제 입자의 분리를 개선하도록 조성물에 첨가될 수 있는 물질을 지칭한다.
분산제는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 0.05 부피%, 예컨대 적어도 0.2 부피%, 예컨대 적어도 1 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 부피를 기준으로 20 부피% 이하, 예컨대 10 부피% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 분산제는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 0.05 부피% 내지 20 부피%, 예컨대 0.2 부피% 내지 10 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 10 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
조성물에 사용하기에 적합한 분산제는 지방산, 인산 에스테르, 폴리우레탄, 폴리아민, 폴리아크릴레이트, 폴리알콕실레이트, 설포네이트, 폴리에테르, 및 폴리에스테르, 또는 이의 임의의 조합을 포함한다. 상업적으로 입수 가능한 분산제의 비제한적 예는 BYK Company로부터 입수 가능한 ANTI-TERRA-U100, DISPERBYK-102, DISPERBYK-103, DISPERBYK-111, DISPERBYK-171, DISPERBYK-2151, DISPERBYK-2059, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-2117, 및 DISPERBYK-2118; 및 The Lubrizol Corporation로부터 입수 가능한 SOLSPERSE 24000SC, SOLSPERSE 1600, 및 SOLSPERSE 8000 과분산제(hyperdispersant)를 포함한다.
첨가제
조성물은 선택적으로 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "첨가제"는 레올로지 개질제, 점착제, 열가소성 중합체, 표면 활성제(상기 기재된 반응성 희석제 이외), 난연제, 부식 억제제, UV 안정화제, 착색제, 틴트, 용매, 가소제, 접착 촉진제(상기 기재된 반응성 희석제 이외), 산화방지제, 실란 종결된 중합체, 실릴 종결된 중합체, 및/또는 수분 스캐빈저(moisture scavenger)를 지칭한다.
적합한 부식 억제제의 예는 예를 들어 아연 포스페이트계 부식 억제제, 예를 들어 Halox로부터 상업적으로 입수 가능한 미분화 Halox® SZP-391, Halox® 430 칼슘 포스페이트, Halox® ZP 아연 포스페이트, Halox® SW-111 스트론튬 포스포실리케이트 Halox® 720 혼합된 금속 형광체-카보네이트, 및 Halox® 550 및 650 전매 유기 부식 억제제를 포함한다. 다른 적합한 부식 억제제는 Heucotech Ltd.로부터 상업적으로 입수 가능한 Heucophos® ZPA 아연 알루미늄 포스페이트 및 Heucophos® ZMP 아연 몰리브덴 포스페이트를 포함한다.
부식 억제제는 리튬 실리케이트, 예컨대 리튬 오르소실리케이트(Li4SiO4) 및 리튬 메타실리케이트(Li2SiO3), MgO, 아졸, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 부식 억제 성분은 산화마그네슘(MgO) 및 아졸 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
부식 억제제는 단량체성 아미노산, 이량체성 아미노산, 올리고머성 아미노산, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 아미노산의 예는 히스티딘, 아르기닌, 라이신, 시스테인, 시스틴, 트립토판, 메티오닌, 페닐알라닌, 티로신, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함한다.
부식 억제제는 질소-함유 헤테로고리형 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물의 예는 아졸, 옥사졸, 티아졸, 티아졸린, 이미다졸, 디아졸, 피리딘, 인돌리딘, 및 트리아진, 테트라졸, 톨릴트리아졸, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다.
적합한 트리아졸의 예는 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 이의 유도체, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함한다. 1,2,3-트리아졸의 유도체는 1-메틸-1,2,3-트리아졸, 1-페닐-1,2,3-트리아졸, 4-메틸-2-페닐-1,2,3-트리아졸, 1-벤질-1,2,3-트리아졸, 4-하이드록시-1,2,3-트리아졸, 1-아미노-1,2,3-트리아졸, 1-벤즈아미도-4-메틸-1,2,3-트리아졸, 1-아미노-4,5-디페닐-1,2,3-트리아졸, 1,2,3-트리아졸 알데히드, 2-메틸-1,2,3-트리아졸-4-카복실산, 및 4-시아노-1,2,3-트리아졸, 또는 이의 조합을 포함한다. 1,2,4-트리아졸의 유도체는 1-메틸-1,2,4-트리아졸, 1,3-디페닐-1,2,4-트리아졸, 5-아미노-3-메틸-1,2,4-트리아졸, 3-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 1,2,4-트리아졸-3-카복실산, 1-페닐-1,2,4-트리아졸-5-온, 1-페닐우라졸, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함한다. 디아졸의 예는 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸을 포함한다.
부식 억제제는 아졸 또는 아졸의 조합을 포함할 수 있다. 아졸은 헤테로고리형 고리 중에 2개의 이중 결합, 1 내지 3개의 탄소 원자, 및 선택적으로 황 또는 산소 원자를 함유하는 5원 N-헤테로고리형 화합물이다. 적합한 아졸의 예는 벤조트리아졸, 5-메틸 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 2-메르캅토벤즈이미다졸, 1-페닐-5-메르캅토테트라졸, 2-아미노-5-메르캅토-1,3,4-티아디아졸, 2-메르캅토-1-메틸이미다졸, 2-아미노-5-에틸-1,3,4-티아디아졸, 2-아미노-5-에틸티오-1,3,4-티아디아졸, 5-페닐테트라졸, 7H-이미다조(4,5-d)피리미딘, 및 2-아미노티아졸을 포함한다. 전술한 것 중 임의의 것의 염, 예컨대 나트륨 및/또는 아연 염이 또한 효과적 부식 억제제로서 사용될 수 있다. 다른 적합한 아졸은 2-하이드록시벤조티아졸, 벤조티아졸, 1-페닐-4-메틸이미다졸, 및 1-(p-톨릴)-4-메틸이미다졸을 포함한다.
레올로지 개질제는 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 0.01 부피%, 예컨대 적어도 0.2 부피%, 예컨대 적어도 0.3 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 일부 예에서, 조성물의 총 부피를 기준으로 5 부피% 이하, 예컨대 3 부피% 이하, 예컨대 1 부피% 이하의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 레올로지 개질제는 조성물의 총 부피를 기준으로 0.01 부피% 내지 5 부피%, 예컨대 0.2 부피% 내지 3 부피%, 예컨대 0.3 부피% 내지 1 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
사용될 수 있는 유용한 레올로지 개질제는 폴리아미드, 아미드 왁스, 폴리에테르 포스페이트, 산화된 폴리올레핀, 피마자 왁스, 및 유기점토를 포함한다. 본 발명에 유용한 상업적으로 입수 가능한 틱소트로프(thixotrope)는 King Industries로부터 입수 가능한 Disparlon 6500, BYK Company로부터 입수 가능한 Garamite 1958, Elementis로부터 입수 가능한 Bentone SD2 및 Thixatrol®ST, 및 Palmer Holland로부터 입수 가능한 Crayvallac SLX를 포함한다.
유용한 착색제 또는 틴트는 프탈로시아닌 블루를 포함할 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 조성물은 난연제 또는 난연제의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘과 같은 상기 기재된 특정 TC 물질이 또한 난연제일 수 있다. 본원에 사용된 "난연제"는 불의 전파를 늦추거나 중단시키거나, 이의 강도를 감소시키는 물질을 지칭한다. 난연제는 조성물, 폼, 또는 겔과 혼합될 수 있는 분말로 이용 가능할 수 있다. 예에서, 본 발명의 조성물이 난연제를 포함할 때, 이러한 조성물은 기재 표면 상에 코팅을 형성할 수 있으며, 이러한 코팅은 난연제로서 작용할 수 있다.
하기 보다 상세하게 제시되는 바와 같이, 난연제는 무기질, 유기 화합물, 유리할로겐 화합물, 유기인 화합물, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
무기질의 적합한 예는 훈타이트(huntite), 하이드로마그네사이트, 다양한 수화물, 적색 인, 붕소 화합물, 예컨대 붕산염, 탄산염, 예컨대 탄산칼슘 및 탄산마그네슘, 및 이의 조합을 포함한다.
유리할로겐 화합물의 적합한 예는 유리염소, 예컨대 클로렌드산 유도체 및 염소화 파라핀; 유기브롬, 예컨대 데카브로모디페닐 에테르(decaBDE), 데카브로모디페닐 에탄(decaBDE에 대한 대체제), 중합체성 브롬화 화합물, 예컨대 브롬화 폴리스티렌, 브롬화 탄산염 올리고머(BCO), 브롬화 에폭시 올리고머(BEO), 테트라브로모프탈산 무수물, 테트라브로모비스페놀 A(TBBPA), 및 헥사브로모사이클로도데칸(HBCD)을 포함한다. 이러한 할로겐화 난연제는 상승제와 함께 사용되어 그들의 효능을 향상시킬 수 있다. 다른 적합한 예는 삼산화안티모니, 오산화안티모니, 및 나트륨 안티모네이트를 포함한다.
유기인 화합물의 적합한 예는 트리페닐 포스페이트(TPP), 레소르시놀 비스(디페닐포스페이트)(RDP), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(BADP), 및 트리크레실 포스페이트(TCP); 포스포네이트, 예컨대 디메틸 메틸포스포네이트(DMMP); 및 포스피네이트, 예컨대 알루미늄 디에틸 포스피네이트를 포함한다. 난연제의 중요한 한 부류에서, 화합물은 인과 할로겐을 둘 모두 함유한다. 이러한 화합물은 트리스(2,3-디브로모프로필) 포스페이트(브롬화 트리스) 및 염소화 유기포스페이트, 예컨대 트리스(1,3-디클로로-2-프로필)포스페이트(염소화 트리스 또는 TDCPP), 및 테트라키스(2-클로르에틸)디클로로이소펜틸디포스페이트(V6)를 포함한다.
유기 화합물의 적합한 예는 카복실산, 디카복실산, 멜라민, 및 유리질소 화합물을 포함한다.
다른 적합한 난연제는 암모늄 폴리포스페이트 및 바륨 설페이트를 포함한다.
조성물은 선택적으로 적어도 하나의 가소제를 포함할 수 있다. 가소제의 예는 디이소노닐프탈레이트(Exxon Mobil로부터 입수 가능한 JayflexTM DINP), 디이소데실프탈레이트(Exxon Mobil로부터 입수 가능한 JayflexTM DIDP), 및 알킬 벤질 프탈레이트(Valtris로부터 입수 가능한 Santicizer 278); 벤조에이트계 가소제, 예컨대 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트(Emerald Performance Materials로부터 입수 가능한 K-Flex®); 및 테레프탈레이트계 디옥틸 테레프탈레이트(Eastman Chemical Company로부터 입수 가능한 DEHT), 페놀의 알킬설폰산 에스테르(Borchers로부터 입수 가능한 Mesamoll), 및 1,2-사이클로헥산 디카복실산 디이소노닐 에스테르(BASF로부터 입수 가능한 Hexamoll DINCH)를 포함하는 기타 가소제를 포함한다. 다른 가소제는 이소프탈계 수소화 테르페닐, 쿼터페닐, 및 보다 높은 폴리페닐, 프탈레이트 에스테르, 염소화 파라핀, 개질된 폴리페닐, 나프탈렌 설포네이트, 트리멜리테이트, 아디페이트, 세바케이트, 말레에이트, 설폰아미드, 유기포스페이트, 폴리부텐, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 이들 가소제는 중합체, 예컨대 폴리아크릴레이트일 수 있다.
가소제는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 0.5 부피%, 예컨대 적어도 2 부피%, 예컨대 적어도 3 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 조성물의 총 부피를 기준으로 30 부피% 이하, 예컨대 20 부피% 이하, 예컨대 16 부피% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 가소제는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 0.5 부피% 내지 30 부피%, 예컨대 2 부피% 내지 20 부피%, 예컨대 3 부피% 내지 16 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
적합한 수분 스캐빈저는 비닐트리메톡시실란(Momentive로부터의 Silquest A-171), 비닐트리에톡시실란(Momentive로부터의 Silquest A-151NT), 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(Evonik로부터 입수 가능한 Silquest A-174NT), 분자체, 산화칼슘(Mississippi Lime으로부터 입수 가능한 POLYCAL OS325), 또는 이의 조합을 포함한다.
조성물은 또한 용매를 포함할 수 있다. 적합한 용매는 톨루엔, 메틸 에틸 케톤, 벤젠, n-헥산, 자일렌, 및 이의 조합을 포함한다.
용매는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 1 부피%, 예컨대 적어도 2 부피%, 예컨대 적어도 5 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할수 있으며, 60 부피% 이하, 예컨대 40 부피% 이하, 예컨대 20 부피%의 양으로 존재할 수 있다. 용매는, 적어도 존재하는 경우, 조성물의 총 부피를 기준으로 1 부피% 내지 60 부피%, 예컨대 2 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 20 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
조성물은 또한 적어도 하나의 실란 종결된 중합체를 포함할 수 있다. 실란 종결된 중합체는 수분의 존재 하에 가교될 수 있다. 중합체는 알콕시실란-종결된 폴리에테르, 알콕실란-종결된 폴리우레탄, 또는 이의 조합일 수 있다. 알콕시실란은 실란당 1, 2, 또는 3개의 알콕시기를 갖는 메톡시 또는 에톡시 실란일 수 있다. 알콕시실란-종결된 중합체의 상업적 예는 Kaneka MS 중합체, 예컨대 SAX 350, SAX 400, 및 SAX 750, 또는 Wacker STP-E 시리즈, 예컨대 STP-E30을 포함한다.
실란 종결된 중합체는, 적어도 존재하는 경우, 친전자성 작용기를 포함하는 분자, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 및 실란 종결된 중합체의 총 부피를 기준으로 최대 70 부피%, 예컨대 최대 50 부피%, 예컨대 최대 25 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다. 예를 들어, 실란 종결된 중합체는 친전자성 작용기를 포함하는 분자, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 및 실란 종결된 중합체의 총 부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 70 부피%, 예컨대 1 부피% 내지 50 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 25 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
조성물은 또한 용매를 포함할 수 있다. 적합한 용매는 톨루엔, 아세톤, 에틸 아세테이트, 자일렌, 및 이의 조합을 포함한다.
용매는 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 1 부피%, 예컨대 적어도 2 부피%, 예컨대 적어도 5 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있으며, 60 부피% 이하, 예컨대 40 부피% 이하, 예컨대 20 부피% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 용매는 조성물의 총 부피를 기준으로 1 부피% 내지 60 부피%, 예컨대 2 부피% 내지 40 부피%, 예컨대 5 부피% 내지 20 부피%의 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 선택적으로 접착 촉진제, 산화방지제 등을 당업자에게 알려진 양으로 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물, 시스템, 및 방법
본원에 개시된 1K 또는 2K 조성물의 전체 조성물은 25 mm의 직경을 갖는 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 800 Pa의 전단 응력에서의 적어도 10 cP, 예컨대 적어도 103 cP의 점도를 가질 수 있으며, 25 mm의 직경을 갖는 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 108 cP 이하, 예컨대 105 cP 이하의 점도를 가질 수 있다. 전체 조성물은 25 mm의 직경을 갖는 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 800 Pa의 전단 응력에서의 10 cP 내지 108 cP, 예컨대 103 cP 내지 105 cP의 점도를 가질 수 있다. 또한, 본원에 개시된 2K 조성물의 경우, 제1 성분(충전제 물질을 갖거나 갖지 않음) 및 제2 성분(충전제 물질을 갖거나 갖지 않음)은 25 mm의 직경을 갖는 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 800 Pa의 전단 응력에서의 적어도 10 cP, 예컨대 적어도 103 cP의 점도를 가질 수 있으며, 25 mm의 직경을 갖는 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 108 cP 이하의 점도를 가질 수 있다. 제1 성분(충전제 물질을 갖거나 갖지 않음) 및 제2 성분(충전제 물질을 갖거나 갖지 않음)은 25 mm의 직경을 갖는 평행판(1 mm의 간격)을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터에 의해 측정된 800 Pa의 전단 응력에서의 10 cP 내지 108 cP, 예컨대 103 cP 내지 105 cP의 점도를 가질 수 있다.
본원에 개시된 조성물은 친전자성 작용기를 포함하는 분자; 및 열 전도성 충전제 패키지, 및 선택적으로 친핵성 작용기를 포함하는 분자, 분산제, 및/또는 상기 기재된 임의의 첨가제를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 1K 조성물일 수 있다.
본원에 개시된 조성물은 친전자성 작용기를 포함하는 분자를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제1 성분, 친핵성 작용기를 포함하는 분자를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제2 성분, 및 제1 성분 및/또는 제2 성분 중에 존재할 수 있는 열 전도성 충전제 패키지를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 2K 조성물일 수 있으며, 선택적으로 분산제 및/또는 상기 본원에 기재된 임의의 첨가제가 제1 성분 및/또는 제2 성분 중에 존재할 수 있다.
본원에 개시된 조성물은 친전자성 작용기를 포함하는 분자를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제1 성분, 친핵성 작용기를 포함하는 분자를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제2 성분, 및 열 전도성 충전제 패키지를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 제3 성분을 포함하거나, 이로 본질적으로 구성된거나, 이로 구성된 3K 이상의 조성물일 수 있으며, 선택적으로 분산제 및/또는 상기 본원에 기재된 임의의 첨가제가 제1 성분 및/또는 제2 성분 및/또는 제3 성분 중에 존재할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 주위 조건에서 저장될 때, 적어도 10일, 예컨대 적어도 20일, 예컨대 적어도 30일 동안 사용 가능한 것을 놀랍게도 발견되었다.
조성물은 조성물의 총 부피를 기준으로 적어도 40 부피%, 예컨대 적어도 60 부피%, 예컨대 적어도 80 부피%의 총 고체 함량을 가질 수 있으며, 조성물의 총 부피를 기준으로 100 부피% 이하의 총 고체 함량을 가질 수 있다. 조성물은 조성물의 총 부피를 기준으로 40 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 60 부피% 내지 100 부피%, 예컨대 80 부피% 내지 100 부피%의 총 고체 함량을 가질 수 있다. 본원에 사용된 "총 고체"는 성분의 비-휘발성 함량, 즉, 105℃ 및 표준 대기압(101325 Pa)으로 60분 동안 가열될 때, 휘발되지 않을 물질을 지칭한다.
2K 조성물의 경우, 성분 중 하나는 충전제 물질이 실질적으로 없거나, 본질적으로 없거나, 완전히 없으며, 3K 조성물의 경우, 성분 중 하나 또는 둘은 충전제 물질이 실질적으로 없거나, 본질적으로 없거나, 완전히 없다.
조성물은 낮은 VOC 조성물일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "낮은 VOC"는 조성물의 총 부피를 기준으로 7 부피% 미만, 예컨대 3 부피% 미만, 예컨대 2 부피% 미만의 이론적 VOC 부피%를 갖는 조성물을 지칭한다. VOC는 ASTM D3960에 따라 측정될 수 있다(110℃ ± 5℃에서 1시간 동안 휘발성 성분을 가열 후에). 이론적 휘발성 유기 함량("VOC")은 105 g/L 미만, 예컨대 75 g/L 미만, 예컨대 30 g/L 미만일 수 있다.
본 발명의 조성물은 친전자성 작용기를 포함하는 분자 및 상기 기재된 열 전도성 충전제 패키지를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 조성물이 친전자성 작용기를 포함하는 분자 및 제1 열 전도성 충전제로 "본질적으로 구성된" 것은 다른 성분의 최대량이 조성물의 총 부피를 기준으로 5 부피% 이하인 것을 의미한다.
본 발명의 조성물은 친전자성 작용기를 포함하는 분자, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 및 상기 기재된 열 전도성 충전제 패키지를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 조성물이 친전자성 작용기를 포함하는 분자, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 및 열 전도성 충전제 패키지로 "본질적으로 구성된" 것은 다른 성분의 최대량이 조성물의 총 부피를 기준으로 5 부피% 이하인 것을 의미한다.
본 발명은 또한 친전자성 작용기를 포함하는 분자 및 열 전도성 충전제 패키지, 및 선택적으로 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 분산제, 및 사용되는 경우, 상기 기재된 임의의 첨가제를 포함하거나, 일부 경우에, 이로 구성되거나, 일부 경우에, 이로 본질적으로 구성된 조성물의 제조 방법일 수 있으며, 상기 방법은 이러한 재료를 50℃, 예컨대 0℃ 내지 50℃, 예컨대 15℃ 내지 35℃, 예컨대 주위 온도의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하거나, 일부 경우에, 이로 구성되거나, 일부 경우에, 이로 본질적으로 구성된다.
상기 기재된 조성물은 단독으로 또는 시스템의 일부로서 적용될 수 있으며, 다수의 여러 가지 방법으로 다수의 여러 가지 기재 상으로 침착될 수 있다. 시스템은 다수의 동일하거나 상이한 필름, 코팅, 또는 층을 포함할 수 있다. 필름, 코팅, 또는 층은 전형적으로 기재 표면 중의 적어도 일부 상으로 침착된 조성물이 당업자에게 알려진 방법에 의해(예를 들어, 주위 조건 하에서 또는 열적 가열에 대한 노출에 의해) 적어도 부분적으로 건조되거나 경화될 때 형성된다.
조성물은 임의의 수의 여러 가지 방법으로 기재의 표면에 적용될 수 있으며, 이의 비제한적 예는 브러시, 롤러, 필름, 펠릿, 흙손, 스패튤라, 딥(dip), 스프레이 건, 및 어플리케이터 건(applicator gun)을 포함하여 기재 표면 중 적어도 일부 상에 코팅을 형성한다.
기재(들)에 적용된 후, 조성물을 경화될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 실온 또는 약간의 열적 조건에서 경화되도록 할 수 있고/있거나 조성물은 승온, 예컨대 180℃ 이하, 예컨대 130℃ 이하, 예컨대 110℃ 이하, 예컨대 100℃ 이하, 예컨대 90℃ 이하, 예컨대 80℃ 이하, 예컨대 70℃ 이하이되, 주위 초과, 예컨대 40℃ 초과, 예컨대 50℃ 초과의 온도에서 그리고 기재(들) 상에 조성물을 적어도 부부적으로 경화하기에 충분한 임의의 소기의 기간(예를 들어, 5분 내지 1시간) 동안 베이킹 및/또는 경화에 의해 경화될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 조성물은 주위 또는 약간 주위 초과의 조건에서 경화할 수 있다.
본 발명은 또한 기재의 표면 중 적어도 일부를 상기 기재된 본 발명의 조성물 중 하나와 접촉시키는 단계를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성된 기재의 처리 방법에 관한 것이다. 조성물은 주위 조건 하에서 또는 예컨대 기재를 180℃ 미만, 예를 들어 130℃ 미만, 예컨대 90℃ 미만의 온도로 가열하는 것에 의한 것과 같이 외부 에너지 공급원에 대한 노출에 의해 경화되어 기재 표면 상에 코팅, 층, 또는 필름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 코팅, 층, 또는 필름은 실런트, 틈 충전제, 또는 접착제일 수 있다.
본 발명은 또한 광범위하게 다양한 잠재적 적용을 위해 2개의 기재들 사이에 결합을 형성하기 위한 방법에 관한 것이며, 기재들 사이의 결합은 중첩 전단 강도와 관련된 특정 기계적 특성을 제공한다. 상기 방법은 상기 기재된 조성물을 제1 기재에 적용하는 단계; 제2 기재를 조성물에 접촉시켜서 조성물이 제1 기재와 제2 기재 사이에 위치하도록 하는 단계; 및 조성물을 주위 조건 하에서 또는 예를 들어 180℃ 미만, 예컨대 130℃ 미만, 예컨대 90℃ 미만의 온도로 가열하는 것과 같은 외부 에너지 공급원에 대한 노출에 의해 경화시키는 단계를 포함하거나, 이로 본질적으로 구성되거나, 이로 구성될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 결합되는 기재 물질 중 하나 또는 둘 모두에 적용하여 이들 사이의 접착 결합을 형성할 수 있으며, 기재들은 정렬될 수 있고, 압력 및/또는 스페이서(spacer)가 결합 두께를 조절하기 위해 첨가될 수 있다. 조성물은 세정되거나 세정되지 않은(즉, 기름기를 포함하거나 기름이 발린) 기재 표면에 적용될 수 있다.
상기 명시된 바와 같이, 본 개시내용의 조성물은 또한 기재 또는 기재 표면 상에 실런트를 형성할 수 있다. 실런트 조성물은 비제한적 예로서 비히클 본체 또는 자동차 프레임 또는 비행기의 부품을 포함하는 기재 표면에 적용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 의해 형성된 실런트는 충분한 소음 감쇠, 인장 강도, 및 인장 신율을 제공한다. 실런트 조성물은 세정되거나 세정되지 않은(즉, 기름기를 포함하거나 기름이 발린) 기재 표면에 적용될 수 있다. 이는 또한 사전 처리되고, 전착성 코팅으로 코팅되고, 추가 층, 예컨대 프라이머, 베이스코트, 또는 탑코트로 코팅되었던 기재에 적용될 수 있다. 코팅 조성물은 기재에 적용되면 주위 조건에서 건조되거나 경화될 수 있거나, 코팅 조성물로 코팅된 기재는 선택적으로 이후에 오븐 내에서 베이킹되어 코팅 조성물을 경화할 수 있다.
조성물은 다이 캐스터 또는 몰드 내에 주입되거나 달리 배치될 수 있고, 주위 조건 하에서 또는 예를 들어 180℃ 미만, 예컨대 130℃ 미만, 예컨대 90℃ 미만의 온도로 가열하는 것과 같은 외부 에너지 공급원에 대한 노출에 의해 적어도 부분적으로 건조되거나 경화되어 부품 또는 부재를 형성할 수 있고, 선택적으로 특정 형태로 기계가공될 수 있다.
3-D 프린팅
대안적으로, 조성물은 캐스팅, 압출, 몰딩, 또는 기계가공되어 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태의 부품 또는 부재를 형성할 수 있다.
본원에 개시된 2K 조성물은 놀랍게도 임의의 적합한 첨가제 제조 기술, 예컨대 압출, 제팅(jetting), 및 바인더 제팅(binder jetting)에 사용될 수 있다.
본 개시내용은 또한 3차원 프린팅을 사용한 구조 물품, 예컨대 비제한적 예로서, 소음 감쇠 패드의 제조에 관한 것이다. 3차원 물픔은 본 발명의 조성물을 기재 상으로 침착시키고, 이후 조성물의 추가 부분 또는 층을 기저의 침착된 부분 또는 층 상에 및/또는 이전에 침착된 부분 또는 층의 근처에 침착시킴으로써 물품의 연속적 부분 또는 층을 형성하여 제조될 수 있다. 층은 이전에 침착된 층 근처에 연속적으로 침착되어 프린트된 물품을 형성할 수 있다. 조성물의 제1 성분 및 제2 성분은 혼합되고, 이어서 침착될 수 있거나, 조성물의 제1 성분 및 제2 성분은 개별적으로 침착될 수 있다. 개별적으로 침착될 때, 제1 성분 및 제2 성분은 동시에, 순차적으로, 또는 동시에 그리고 순차적으로 둘 모두로 침착될 수 있다.
"물품의 일부"란, 물품의 하위 단위, 예컨대 물품의 층을 의미한다. 층은 연속적인 수평적 평행 평면 상에 존재할 수 있다. 일부는 물질의 불연속적 액적으로 또는 연속적 스트림으로 제조된, 침착된 물질의 평행 평면 또는 침착된 물질의 비드일 수 있다. 제1 성분 및 제2 성분은 각각 아무 것도 섞지 않고 제공될 수 있거나, 하기 기재되는 용매(유기 및/또는 물) 및/또는 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 본 개시내용에 의해 제공되는 제1 성분 및 제2 성분은 실질적으로 용매가 없을 수 있다. "실질적으로 없는"이란, 제1 성분 및 제2 성분이 5 wt% 미만, 4 wt% 미만, 2 wt% 미만, 또는 1 wt% 미만의 용매를 포함하는 것을 의미하며, wt%는 경우에 따라 제1 성분 또는 제2 성분의 총 중량을 기준으로 한다. 마찬가지로, 본 개시내용에 의해 제공되는 조성물은 5 wt% 미만, 4 wt% 미만, 2 wt% 미만, 또는 1 wt% 미만의 용매를 갖는 것과 같이 실질적으로 용매가 없을 수 있으며, wt%는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
제1 성분 및 제2 성분은 함께 혼합되고, 이후에 반응하여 물품의 일부를 형성하는 성분들의 혼합물로서 침착될 수 있다. 예를 들어, 2개의 성분은 성분들 중 적어도 2개의 별도의 스트림을 혼합기, 예컨대 정적 혼합기 및/또는 동적 혼합기로 전달하여 이어서 침착되는 단일 스트림을 생성함으로써 함께 혼합되고, 반응하여 열경화성 수지를 형성하는 성분들의 혼합물로서 침착될 수 있다. 성분들은 반응 혼합물을 포함하는 조성물이 침착되는 시간까지 적어도 부분적으로 반응될 수 있다. 침착된 반응 혼합물은 침착 후에 적어도 부분적으로 반응할 수 있고, 또한 물품의 이전에 침착된 일부 및/또는 이후에 침착된 일부, 예컨대 물품의 기저층 또는 상부 층과 반응할 수 있다.
2개 이상의 성분은 임의의 적합한 장비를 사용하여 침착될 수 있다. 적합한 침착 장비의 선택은 침착 부피, 조성물의 점도, 및 제작되는 부품의 복잡성을 포함하는 다수의 인자에 따라 좌우된다. 2개 이상의 성분은 각각 독립적 펌프 내로 도입되고, 혼합기 내로 주입되어 2개의 성분을 조합 및 혼합할 수 있다. 노즐이 혼합기에 결합될 수 있으며, 혼합된 조성물은 압력 하에 밀리거나 노즐을 통해 압출될 수 있다.
예를 들어, 펌프는 용적형 펌프, 시린지 펌프, 피스톤 펌프, 또는 전진형 공동 펌프(progressive cavity pump)일 수 있다. 2개의 성분을 전달하는 2개의 펌프는 병렬로 배치되거나 직렬로 배치될 수 있다. 적합한 펌프는 액체 또는 점성질 액체를 노즐 오리피스를 통해 밀어낼 수 있다. 이러한 공정은 또한 압출로도 지칭될 수 있다. 성분은 직렬의 2개의 펌프를 사용하여 혼합기 내로 도입될 수 있다.
예를 들어, 제1 성분 및 제2 성분은 물질을 전진형 공동 이성분 투여 시스템, 예컨대 ViscoTec eco-DUO 450 정밀 투여 시스템에 부착된 이용 가능한 노즐을 통해 분배함으로써 침착될 수 있으며, 제1 성분 및 제2 성분은 차례로 혼합된다. 예를 들어, 이성분 투여 시스템은 개별적으로 반응물을 이용 가능한 정적 혼합기 분배기로 또는 동적 혼합기로 투여하는 2개의 전진형 공동 펌프를 포함할 수 있다. 다른 적합한 펌프는 용적형 펌프, 시린지 펌프, 피스톤 펌프, 및 전진형 공동 펌프를 포함한다. 분배되면, 제1 성분 및 제2 성분의 물질은 압출물을 형성하며, 표면 상에 침착되어 베이스 상에 물질의 초기 층 및 연속 층을 제공할 수 있다. 침착 시스템은 베이스에 직각으로 배치될 수 있지만, 또한 임의의 적합한 각도로 설정되어 압출물 및 침착 시스템이 둔각을 형성하며 압출물이 베이스와 평행하도록 압출물을 형성할 수 있다. 압출물은 예를 들어 정적 혼합기 또는 동적 혼합기 내에서 혼합되었던 조합된 성분들, 즉, 조성물을 지칭한다. 압출물은 노즐을 통해 통과하여 성형될 수 있다.
베이스, 침착 시스템, 또는 베이스와 침착 시스템 둘 모두는 3차원 물품을 형성하기 위해 움직일 수 있다. 동작은 지정된 방식으로 이루어질 수 있으며, 임의의 적합한 CAD/CAM 방법 및 장치, 예컨대 로보틱스를 사용하여 달성되고/되거나 기계 도구 인터페이스를 컴퓨터화할 수 있다.
압출물은 연속적으로 또는 간헐적으로 분배되어 초기 층 및 연속 층을 형성할 수 있다. 간헐적 침착의 경우, 투여 시스템은 펌프, 예컨대 전진형 공동 펌프를 정지시키고, 반응성 물질의 흐름을 중단시키기 위해 계전기 스위치와 접속할 수 있다. 임의의 적합한 CAD/CAM 방법론에 의해 쉽게 제어될 수 있는 임의의 적합한 스위치, 예컨대 전기 기계 스위치가 사용될 수 있다.
침착 시스템은 직렬식 정적 및/또는 동적 혼합기뿐만 아니라 별도의 가압식 펌핑 구획을 포함하여 적어도 2개의 성분을 보유하고, 물질을 정적 및/또는 동적 혼합물 내로 공급할 수 있다. 혼합기, 예컨대 능동 혼합기는 원뿔형 노즐 내에 고전단 블레이드를 갖는 가변 속도의 중심 임펠러를 포함할 수 있다. 다양한 원뿔형 노즐이 사용될 수 있으며, 예를 들어 0.2 mm 내지 50 mm, 0.5 mm 내지 40 mm, 1 mm 내지 30 mm, 또는 5 mm 내지 20 mm의 배출 오리피스 치수를 갖는다.
다양한 정적 및/또는 동적 혼합 노즐이 사용될 수 있으며, 예를 들어 0.6 mm 내지 2.5 mm의 배출 오리피스 치수 및 30 mm 내지 150 mm의 길이를 갖는다. 예를 들어, 배출 오리피스 직경은 0.2 mm 내지 4.0 mm, 0.4 mm 내지 3.0 mm, 0.6 mm 내지 2.5 mm, 0.8 mm 내지 2 mm, 또는 1.0 mm 내지 1.6 mm일 수 있다. 정적 혼합기 및/또는 동적은 예를 들어 10 mm 내지 200 mm, 20 내지 175 mm, 30 mm 내지 150 mm, 또는 50 mm 내지 100 mm의 길이를 가질 수 있다. 혼합 노즐은 정적 및/또는 동적 혼합 부분, 및 정적 및/또는 동적 혼합 부분에 결합된 분배 부분을 포함할 수 있다. 정적 및/또는 동적 혼합 부분은 제1 성분 및 제2 성분을 조합 및 혼합하도록 구성될 수 있다. 분배 부분은 예를 들어 상기 임의의 오리피스 직경을 갖는 직선형 튜브일 수 있다. 분배 부분의 길이는 성분들이 반응하기 시작하고, 물품 상에 침착되기 전에 점도를 형성할 수 있는 영역을 제공하도록 구성될 수 있다. 분배 부분의 길이는 예를 들어 침착 속도, 제1 성분 및 제2 성분의 반응 속도, 및 소기의 점도를 바탕으로 선택될 수 있다.
제1 성분 및 제2 성분은 예를 들어 0.25초 내지 5초, 0.3초 내지 4초, 0.5초 내지 3초, 또는 1초 내지 3초의 정적 및/또는 동적 혼합 노줄 내에서의 체류 시간을 가질 수 있다. 경화 화학물질 및 경화 속도를 기반으로 적절한 다른 체류 시간이 사용될 수 있다.
일반적으로, 적합한 체류 시간은 조성물의 겔 시간 미만이다. 적합한 겔 시간은 10분 미만, 8분 미만, 6분 미만, 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만, 또는 1분 미만일 수 있다. 예를 들어, 조성물의 겔 시간은 0.5분 내지 10분, 1분 내지 7분, 2분 내지 6분, 또는 3분 내지 5분일 수 있다. 본원에 사용된 "겔 시간"은 모든 재료가 함께 조합 또는 혼합된 후 수지 시스템이 더 이상 액체가 아닌 겔 또는 매우 점성질이 되는 데 소요되는 시간을 지칭한다.
본 개시내용에 의해 제공되는 조성물은 예를 들어 0.1 mL/분 내지 20,000 mL/분, 예컨대 1 mL/분 내지 12,000 mL/분, 5 mL/분 내지 8,000 mL/분, 또는 10mL/분 내지 6,000 mL/분의 부피 유량을 가질 수 있다. 부피 유량은 예를 들어 조성물의 점도, 압출 압력, 노즐 직경, 및 제1 성분과 제2 성분의 반응 속도에 따라 좌우될 수 있다.
조성물은 예를 들어 1 mm/초 내지 400 mm/초, 예컨대 5 mm/초 내지 300 mm/초, 10 mm/초 내지 200 mm/초, 또는 15 mm/초 내지 150 mm/초의 프린트 속도로 사용될 수 있다. 프린트되는 속도는 예를 들어 조성물의 점도, 압출 압력, 노즐 직경, 및 성분들의 반응 속도에 따라 좌우될 수 있다. 프린트 속도는 조성물을 압출하는 데 사용되는 노즐이 조성물이 침착되고 있는 표면에 대해 움직이는 속도를 지칭한다.
조성물은 예를 들어 5분 미만, 4분 미만, 3분 미만, 2분 미만, 1분 미만, 45초 미만, 30초 미만, 15초 미만, 또는 5초 미만의 겔 시간을 가질 수 있다. 예를 들어, 조성물은 0.1초 내지 5분, 0.2초 내지 3분, 0.5초 내지 2분, 1초 내지 1분, 또는 2초 내지 40초의 겔 시간을 가질 수 있다. 겔 시간은 혼합 후 조성물이 더 이상 수동으로 교반될 수 없을 때의 시간으로 간주된다.
정적 및/또는 동적 혼합 노즐은 예를 들어 제1 성분과 제2 성분 사이의 반응 속도 및/또는 제1 성분과 제2 성분의 점도를 제어하기 위해 가열되거나 냉각될 수 있다. 침착 노즐의 오리피스는 임의의 적합한 형상 및 치수를 가질 수 있다. 시스템은 다수의 침착 노즐을 포함할 수 있다. 노즐은 고정된 오리피스 치수 및 형상을 가질 수 있거나, 노즐 오리피스는 제어 가능하게 조절될 수 있다. 혼합기 및/또는 노즐은 제1 성분과 제2 성분의 반응에 의해 생성되는 발열을 제어하기 위해 냉각될 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 방법은 조성물을 제작된 부품 상에 프린트하는 단계를 포함한다. 본 개시내용에 의해 제공되는 방법은 직접적으로 부품을 프린트하는 단계를 포함한다.
본 개시내용에 의해 제공되는 방법을 사용하여, 부품이 제작될 수 있다. 전체 부품은 본원에 개시된 조성물 중 하나로부터 형성될 수 있고/있거나 부품 중 하나 이상의 부분이 본원에 개시된 조성물 중 하나로부터 형성될 수 있고/있거나 부품 중 여러 부분이 본원에 개시된 조성물을 사용하여 형성될 수 있고/있거나 부품 중 하나 또는 표면이 본 개시내용에 의해 제공된 조성물로부터 형성될 수 있다 또한, 부품의 내부 영역이 본 개시내용에 의해 제공되는 조성물로부터 형성될 수 있다.
코팅 및 형성된 부품, 및 이의 용도
본 발명에 따르면, 코팅, 층, 필름 등, 및 형성된 부품이 제공되며, 적어도 부분적으로 건조되거나 경화된 상태로, 놀랍게도 다음 특성을 가질 수 있다:
(a) C-Therm Technologies Ltd.로부터의 TCi 열 전도도 분석기로, 변형된 일시적 평면원(MTPS) 방법(ASTM D7984에 따름)을 사용하여 측정된 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도;
(b) 16008B 저항 셀에 연결된 Keysight B2987A 전위계/고저항 미터 상에서의 적어도 1 Х 109 Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257, C611, 또는 B193에 따라 측정됨);
(c) 1 인치의 직경을 갖는 2개의 구리 전극에 연결된 유전체 미터(Sefelec RMG12AC-DC) 상에서 ASTM D149에 따라 측정된 적어도 1kV/mm의 절연 내력;
(d) 실온에서 유형 A 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 A 경도;
(e) 실온에서 유형 D 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95, 예컨대 적어도 20, 예컨대 적어도 40, 예컨대 적어도 60의 쇼어 D 경도;
(f) 유형 OO 경도계(Model AD-100-OO, Checkline)로 ASTM D2240에 따라 측정된 90 미만의 쇼어 OO 경도;
(g) 분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D412에 따라 결정된 0.01 MPa 내지 1,000 MPa의 인장 강도;
(h) 1% 내지 300%의 신율;
(i) 적어도 0.01 MPa의 중첩 전단 강도(분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D1002-10에 따라 측정됨);
(j) 0.001 N/mm2 내지 500 N/mm2의 맞대기 이음 시험 강도(ASTM D2095에 따라 측정됨);
(k) Oberst 시험 방법을 사용하여 20℃ 및 200 Hz, 4 kg/m2에서 적어도 0.1의 소음 감쇠 손실 계수;
(l) 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지함;
(g) 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공함;
(h) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않음; 및/또는
(i) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 가시적 균열 또는 층간 박리를 나타내지 않음.
이러한 코팅 및/또는 형성된 부품은 본 발명의 조성물로부터 형성될 수 있다.
예에서, 본 발명의 조성물로부터 형성된 코팅 등 및 부품은 놀랍게도 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고/하거나, 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하고/하거나, 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않고/않거나 가시적 균일 또는 층간 박리를 나타내지 않는다.
예에서, 본 발명의 조성물은 놀랍게도 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고/하거나, 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하고/하거나, 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않고/않거나 가시적 균일 또는 층간 박리를 나타내지 않는 코팅을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물로부터 형성된 코팅 등은 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖고, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하는 코팅을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 적어도 부분적으로 경화된 상태로 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하는 코팅을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 적어도 부분적으로 경화된 상태로 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않을 수 있는 코팅을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 적어도 부분적으로 경화된 상태로 가시적 균열 또는 층간 박리를 나타내지 않는 코팅을 제조하는 데 사용될 수 있다.
적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고/하거나, 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하고/하거나, 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않고/않거나 가시적 균일 또는 층간 박리를 나타내지 않는 코팅이 또한 개시된다.
본 발명의 조성물로부터 형성된 코팅 등은 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하는 데 사용될 수 있다.
본원에 사용된 "승온, 예컨대 1000℃에 일정 시간 동안" 기재의 표면 상의 코팅을 노출 후의 기재의 온도"는 코팅 조성물을 기재 표면에 적용하고, 이러한 조성물이 경화(예를 들어, 환경 챔버(50% RH, 25℃) 내에 2일 동안 이후 140℉에서 1일 동안)되도록 하는 것에 의해 측정될 수 있다. 조성물이 적어도 부분적으로 경화될 때, 열전대가 코팅 조성물이 적용되었던 기재의 중심 지점에 부착되어 코팅을 관통하는 온도를 모니터할 수 있다. 코팅된 기재의 후면에서의 온도를 결정하기 위해, 코팅된 기재의 중심은 프로판 토치(3.5 cm 직경, 프로판)로부터 4 cm 거리에 배치되며, 코팅이 토치의 방향으로 향하도록 한다. 화염의 온도는 화염의 베이스에 가까이 배치된 제2 열전대를 통해 모니터될 수 있다.
본원에 사용된 기재의 "열 보호"는 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖는 코팅을 지칭한다.
본원에 사용된 기재의 "화재 보호"는 기재가 이의 임계 온도에 도달하는 것을 방지하거나 기재가 이의 임계 온도에 도달하는 시간을 연장하는 것을 지칭하며, "임계 온도"는 기재가 실온에서 이의 항복 강도의 대략 50%을 그로부터 손실하는 대략적인 온도를 의미한다.
본원에 사용된 "균열 및 층간 박리"는 기재 표면 중 적어도 일부가 노출되도록 하는 코팅의 중단을 지칭한다.
다음 실시예는 본 발명을 예시하되, 본 발명을 그들의 상세 내용으로 제한하는 것으로 간주되지는 않는다. 달리 명시되지 않는 한, 다음 실시예뿐만 아니라 본 명세서 전반에 걸쳐 모든 부 및 백분율은 부피 기준이다.
기재
본 발명의 조성물에 의해 코팅될 수 있는 기재는 제한되지 않는다. 본 발명에 유용한 적합한 기재는 물질, 예컨대 금속 또는 금속 합금, 중합체성 물질, 예컨대 충전 및 비충전 열가소성 물질 또는 열경화성 물질을 포함하는 경질 플라스틱, 또는 복합 물질을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 본 발명에 유용한 다른 적합한 기재는 유리 또는 천연 물질, 예컨대 목재를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 적합한 기재는 강성 금속 기재, 예컨대 철 함유 금속, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 티타늄, 구리, 및 기타 금속 및 합금 기재를 포함한다. 본 발명의 실시에 사용되는 철 함유 금속 기재는 철, 강철, 및 이의 합금을 포함할 수 있다. 유용한 강철 물질의 비제한적 예는 냉간 압연 강철, 아연 도금(아연 코팅된) 강철, 전기 아연 도금 강철, 스테인리스 강철, 산세 강철(pickled steel), 아연-철 합금, 예컨대 GALVANNEAL, 및 이의 조합을 포함한다. 철 함유 및 비-철 함유 금속의 조합 또는 복합재가 또한 사용될 수 있다. 1XXX, 2XXX, 3XXX, 4XXX, 5XXX, 6XXX, 7XXX, 또는 8XXX 시리즈의 알루미늄 합금뿐만 아니라 A356, 1XX.X, 2XX.X, 3XX.X, 4XX.X, 5XX.X, 6XX.X, 7XX.X, 또는 8XX.X 시리즈의 클래드 알루미늄 합금(clad aluminum alloy) 및 캐스팅 알루미늄 합금이 또한 기재로서 사용될 수 있다. AZ31B, AZ91C, AM60B, 또는 EV31A 시리즈의 마그네슘 합금이 또한 기재로서 사용될 수 있다. 본 발명에 사용되는 기재는 또한 H 등급 변형체를 포함하는 등급 1 내지 36의 티타늄 및/또는 티타늄 합금을 포함할 수 있다. 다른 적합한 비-철 함유 금속은 구리 및 마그네슘뿐만 아니라 이들 물질의 합금을 포함한다. 예에서, 기재는 다중 금속 물품일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "다중 금속 물품"은 (1) 제1 금속으로 구성된 적어도 하나의 표면 및 제1 금속과 상이한 제2 금속으로 구성된 적어도 하나의 표면을 갖는 물품, (2) 제1 금속으로 구성된 적어도 하나의 표면을 갖는 제1 물품 및 제1 금속과 상이한 제2 금속으로 구성된 적어도 하나의 표면을 갖는 제2 물품, 또는 (1)과 (2) 둘 모두를 지칭한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 금속 기재는 비히클 본체(예를 들어, 제한 없이 도어, 본체 패널, 트렁크 데크 덮개, 루프 패널, 후드, 루프 및/또는 스트링거(stringer), 리벳(rivet), 랜딩 기어 부품, 및/또는 항공기에 사용되는 스킨), 비히클 프레임, 비히클 부품, 오토바이, 휠, 및 산업 구조물 및 부품의 조립체에 사용되는 것을 포함한다. 본원에 사용되는 "비히클" 또는 이의 변형은 민간용, 상업용, 및 군용 항공기, 및/또는 육상 비히클, 예컨대 자동차, 오토바이, 및/또는 트럭을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 금속 기재는 또한 예를 들어 금속 시트 또는 제작 부품의 형태일 수 있다. 기재는 예를 들어 미국 특허 제4,793,867호 및 제5,588,989호에 기재된 것들과 같은 아연 포스페이트 사전 처리 용액, 또는 예를 들어 미국 특허 제7,749,368호 및 제8,673,091호에 기재된 것들과 같은 지르코늄 함유 사전 처리 용액을 포함하는 사전 처리 용액으로 사전 처리될 수 있는 것으로 또한 이해될 것이다. 기재는 복합 물질, 예컨대 플라스틱 또는 섬유 유리 복합재를 포함할 수 있다. 기재는 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유 복합재일 수 있다. 본 발명의 조성물은 자동차, 소형 및 대형 상용차, 배, 또는 항공 우주 산업을 포함하는 다양한 산업용 또는 운송 적용 분야에 사용하기에 특히 적합한다.
도 1 및 도 2는 배터리 팩(100)에서 틈 충전제로서 이용되는 열 전도성 부재를 도시하는 도식적 투시도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 열 전도성 물질(10)(적어도 부분적으로 경화된 상태로 본원에 기재된 조성물로부터 형성됨)은 인터커넥트(interconnect)(미도시)에 의해 직렬로 또는 병렬로 서로 연결된 2개의 배터리 셀들/배터리 모듈들(50) 사이에 배치된다. 다른 예(도 1)에서, 열 전도성 물질은 냉각 핀(30) 및/또는 배터리 셀/배터리 모듈(50) 사이, 배터리 모듈들(50) 사이, 배터리 셀/배터리 모듈(50)과 배터리 박스(20)의 벽 표면 사이에 배치될 수 있거나, 배터리 박스(20)의 벽 기재 중 적어도 일부 상에 코팅으로서 적용될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 열 전도성 물질(10)은 냉각 핀(40)과 배터리 셀/배터리 모듈(50) 사이에 배치될 수 있다. 배터리 팩은 액체 기반(예를 들어, 글리콜 용액) 또는 직접 냉매 기반일 수 있는 공기 또는 유체 순환을 포함하는 열 관리 시스템(미도시)을 추가로 포함할 수 있다.
다음 실시예는 본 발명을 예시하되, 본 발명을 그들의 상세 내용으로 제한하는 것으로 간주되지는 않는다. 달리 명시되지 않는 한, 다음 실시예뿐만 아니라 본 명세서 전반에 걸쳐 모든 부 및 백분율은 부피 기준이다.
실시예
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 1 내지 실시예 8
Figure pct00005
실시예에서 본원에 사용된 "베이스"에 대한 언급은 친전자성 작용기를 함유하는 분자를 지칭하며, "베이스 팩"에 대한 언급은 표에 나타낸 바와 같이 친전자성 작용기를 함유하는 분자와 충전제의 혼합물을 지칭한다. 실시예에서 본원에 사용된 "경화제"에 대한 언급은 친핵성 작용기를 함유하는 분자를 지칭하며, "경화제 팩"에 대한 언급은 표에 나타낸 바와 같이 친핵성 작용기를 함유하는 분자와 촉매와 충전제의 혼합물을 지칭한다.
실시예 1 내지 실시예 4는 실험예이며, 실시예 5 내지 실시예 8은 비교예였다. 실시예 1 내지 실시예 8의 조성물은 다음 절차에 따라 표 3에 나타낸 재료를 사용하여 제조하였으며, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 예에 대해, 경화제를 먼저 실온에서 분당 2,350 회전("rpm")에서 촉매와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 혼합물을 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제(전도성 충전제 및 비-전도성 충전제)와 다른 1분 동안 혼합하였다. 이후, 조성물을 알루미늄 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 경화된 조성물을 열 전도도 측정이 이루어지기 전에 알루미늄 칭량 접시로부터 제거하였다.
실시예 1 내지 실시예 8의 조성물을 C-Therm Technologies Ltd.로부터의 TCi 열 전도도 분석기로, 변형된 일시적 평면원(MTPS) 방법(ASTM D7984에 따름)을 사용하여 열 전도도에 대해 시험하였다. 샘플 크기는 5 mm의 두께를 갖는 적어도 20 mm × 20 mm였다. 500 g의 하중을 샘플의 최상부 상에 첨가하여 샘플이 편평한 프로브와 완전히 접촉되도록 하였다. 데이터는 표 3에 보고한다.
표 3의 데이터는 높은 열 전도도(TC)(0.5 W/m.K 초과)를 갖는 경화된 조성물을 획득하는 데의 열 전도성 충전제의 중요성을 입증한다. 실시예 5 내지 실시예 7은 오직 비-열 전도성 충전제(UltraPlex 및 Aerosil R202)를 포함하며, 적어도 부분적으로 경화될 때, 낮은 TC(0.5 W/m.K 미만)를 가졌고; 대조적으로, 열 전도성 충전제(PTX60)를 단독으로(실시예 1) 또는 비-열 전도성 충전제(실시예 2 내지 실시예 4)와 조합하여 사용할 때, 높은 TC(0.5 W/m.K 초과)를 획득하였다.
실시예 9 내지 실시예 13
Figure pct00006
실시예 9 내지 실시예 13은 다음 절차에 따라 표 4에 나타낸 재료를 사용하여 제조하였으며, 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 예에 대해, 베이스 팩은 베이스를 2,350 rpm에서 충전제와 1분 동안 혼합하여 제조하고, 경화제 팩은 경화제, 촉매, 및 충전제를 2,350 rpm에서 1분 동안 혼합하여 제조하였다. 실시예 9 내지 실시예 11의 경우, 1.59 부의 베이스 팩을 2,350 rpm에서 1 부의 경화제 팩과 1분 동안 혼합하고, 실시예 12 및 실시예 13의 경우, 2.60 부의 베이스 팩을 2,350 rpm에서 1 부의 경화제 팩과 1분 동안 혼합하였다.
점도는 25 mm의 직경을 갖는 평행판을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터를 사용하여 1,000의 전단 응력에서 측정하였다. 갭은 1 mm로 설정하였다. 전단 응력의 램프 속도(ramp rate): 50 Pa/s(0 내지 3500 Pa). 데이터는 표 4에 보고한다.
이어서, 조성물을 알루미늄 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 경화된 조성물은 열 전도도 및 경도 측정이 이루어지기 전에 알루미늄 칭량 접시로부터 제거하였다.
실시예 9 내지 실시예 13의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 4에 보고한다.
샘플을 적어도 3주 동안 경화한 후, 실시예 9 내지 실시예 13의 조성물을 실온에서 유형 A 또는 유형 D 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)를 사용하여 ASTM D2240 표준에 따라 시험하였다. 샘플 크기는 6 mm의 두께를 갖는 적어도 20 mm × 20 mm였다. 데이터는 표 4에 보고한다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 조성물은 펌핑 가능한 레올로지를 가지며, 경화된 조성물은 높은 TC(0.5 W/m.K 초과) 및 조정 가능한 연성을 가졌다. 구체적으로, 베이스 팩의 점도는 623 내지 2.2 Х 107 mPa·s이고, 경화제 팩의 점도는 5,791 내지 6.45Х105 mPa·s이고, 조성물은 1,203 내지 3.48 Х 106 mPa·s의 점도를 가졌다. 실시예 9 내지 실시예 13의 경화된 조성물은 22.6 내지 77(쇼어 D 경도) 또는 84 내지 85.3(쇼어 A 경도)의 경도를 가졌다. 실시예 9 내지 실시예 13은 25℃에서의 실시예 9 내지 실시예 13의 친전자성 작용기를 포함하는 분자, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자, 및 이의 혼합물의 점도-전단 응력 의존도를 보여준다.
실시예 14 내지 실시예 26
Figure pct00007
본원에 사용된 용어 "하이브리드 충전제"는 제1 및 제2 등의 열 전도성 충전제를 갖는 조성물을 지칭한다. 실시예 14 내지 실시예 26은 실험예이며, 다음 절차에 따라 표 5에 나타낸 재료를 사용하여 제조하였고, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 예에 대해, 경화제를 먼저 실온에서 2,350 rpm에서 촉매와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 혼합물을 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 다른 1분 동안 혼합하였다. 이후, 조성물을 알루미늄 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 경화된 조성물은 열 전도도 측정이 이루어지기 전에 알루미늄 칭량 접시로부터 제거하였다.
실험계 14 내지 실험계 26의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 5에 보고한다.
표 5에 나타낸 바와 같이, 2개의 열 전도성 충전제를 함유하는 조성물은 0.5 W/m.K 초과의 열 전도도를 갖는 경화된 조성물을 형성하였다. 예를 들어, 하기 나타낸 바와 같이, 충전제 2에 대한 충전제 1(즉, 제2 열 전도성 충전제에 대한 제1 열 전도성 충전제)의 크기비는 0.01 내지 100이고, 충전제 2에 대한 충전제 1의 부피비는 0.5 내지 10이었다. 구체적으로, 실시예 14는 충전제 1(NO 625-10)의 크기가 2.5 μm이고, 충전제 2(CTS7M)의 크기가 120 μm인 이원 충전제 시스템이었다. 실시예 14 내지 실시예 16은 최종 조성물 중의 충전제 2(CTS7M)에 대한 충전제 1(NO 625-10)의 부피비가 각각 2.0, 1.0, 0.5인 이원 충전제 시스템이었다. 실시예 17은 충전제 1(MgO)의 크기가 0.6 μm이고, 충전제 2(PTX60)의 크기가 60 μm인 이원 충전제 시스템이었다. 실시예 18은 충전제 1(NO 625-10)의 크기가 2.5 μm이고, 충전제 2(PTX60)의 크기가 60 μm인 이원 충전제 시스템이었다. 실시예 19 내지 실시예 23은 충전제 1(PT100)의 크기가 13 μm이고, 충전제 2(PTX60)의 크기가 60 μm인 이원 충전제 시스템이었다. 충전제 2에 대한 충전제 1의 부피비는 실시예 19 내지 실시예 23에 대해 각각 0.5, 1.0, 2.0, 10이었다. 실시예 24는 충전제 1(PTX60)의 크기가 60 μm이고, 충전제 2(CTS25M)의 크기가 300 μm인 이원 충전제 시스템이었다. 실시예 25는 충전제 1(PTX60)의 크기가 60 μm이고, 충전제 2(NO 625-10)의 크기가 2.5 μm인 이원 충전제 시스템이다. 마지막으로, 실시예 26은 충전제 1(PTX60)의 크기가 60 μm이고, 충전제 2(Nabalox 105RA)의 크기가 80 μm인 이원 충전제 시스템이었다.
실시예 27 내지 실시예 28
Figure pct00008
실시예 27 내지 실시예 28은 실험예이며, 표 6에 나타낸 재료를 사용하여 제조하였다. 6.24 g의 PETMP("경화제")를 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 2,350 rpm에서 0.06 g의 Ancamine K54("촉매")와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 혼합물을 2,350 rpm에서 Epon 813("베이스") 및 15.6 g의 TFZ N15P(실시예 27) 또는 17 g의 MgO(실시예 28)와 1분 동안 혼합하였다.
열 전도도 측정을 위해, 조성물을 이어서 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 이후, Al 접시를 경화된 조성물로부터 제거하였다. 전기적 특성 측정을 위해, 조성물을 1 mm 두께의 드로우다운 바(drawdown bar)를 사용하여 강철 4"x12" 패널에 고정된 직조 테프론 베이킹 시트 상에 끌어 내렸다. 필름은 시험 전에 떼어내기 전에 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다.
체적 저항률 측정. 테스트는 16008B 저항 셀에 연결된 Keysight B2987A 전위계/고저항 미터에 대한 ASTM D257 표준에 따라 수행하였다. 샘플은 원형 측정 전극(유효 면적(EAR): 표면적 내의 28.27㎠)의 최상부 위와 16008B 저항 셀 내부를 포함하는 정사각형 금속판 아래로 슬라이딩되었다. 샘플 크기는 테스트 전극의 유효 면적을 덮기에 충분한 적어도 70㎜×70㎜였다. 샘플의 두께(STH)는 캘리퍼(caliper)(Mitutoyo, Quickmike 시리즈 293-IP-54 ABSOLUTE Digimatic Micrometer)에 의해 측정하였다. 저항 측정 동안 소기의 중량(1kg)을 샘플 상으로 적용하여 전극과 샘플 사이가 완전히 접촉되도록 하였다. 인가된 전압은 500 볼트였고, 기기가 저항 측정을 취하는 것을 중지하면 실온에서 체적 저항(Rv)을 기록하였다. 체적 저항률(ρv)은 ρv = Rv × EAR/STH에 의해 얻었다.
절연 내력 측정. 직류 하에서의 샘플의 항복 전압은 1 인치 직경을 갖는 2개의 구리 전극에 연결된 유전체 미터(Sefelec RMG12AC-DC) 상에서 측정하였다. 누설 전류 제한은 0.2 mA로 설정하였다. 샘플은 적어도 70㎜×70㎜였다. 샘플의 두께는 캘리퍼(Mitutoyo, Quickmike 시리즈 293-IP-54 ABSOLUTE Digimatic Micrometer)로 측정하였다. 각각의 샘플에 대해, 적어도 5개의 상이한 위치의 절연 내력을 측정한 다음, 평균을 내어서 각각의 샘플의 절연 내력을 얻었다.
표 6의 데이터는 실시예 20 내지 실시예 28의 경화된 조성물이 고도로 열 전도성(TC 0.5W/m·K 초과)이며, 또한 전기 고립성이었음을 입증한다. 구체적으로, 실시예 20 내지 실시예 27은 절연 내력이 9.87 kV/㎜ 내지 14.86 kV/mm이며, 체적 저항률이 0.77×1015 Ω-cm 내지 8.84×1015 Ω-cm인 이원 충전제 시스템이었다. 실시예 28은 10.41 kV/㎜의 절연 내력 및 8.25×1015 Ω-cm의 체적 저항률을 갖는 단일 충전제 시스템이고, 실시예 29는 6.9kV/㎜의 절연 내력 및 8.18×1015 Ω-cm의 체적 저항률을 갖는 단일 충전제 시스템이었다.
실시예 29 내지 실시예 32 및 실시예 37 내지 실시예 38
Figure pct00009
실시예 29 내지 실시예 32 및 실시예 37, 실시예 38은 실험예이며, 다음 절차에 따라 제조하였고, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 실시예에 대해, 경화제를 먼저 실온에서 2,350 rpm에서 촉매와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 혼합물을 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 다른 1분 동안 혼합하였다. 이후, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어조 12시간 동안 경화되도록 하였다. 이어서, Al 접시를 경화된 샘플로부터 제거하였다.
실시예 33 및 실시예 34는 실험예였다. 각각의 예에 대해, 경화제를 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 실온에서 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 60℃에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 이후, Al 접시를 경화된 샘플로부터 제거하였다.
실시예 29 내지 실시예 38의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 실시예 29 내지 실시예 38로부터 제조된 경화된 조성물의 경도를 실시예 9 내지 실시예 13에 대해 기재된 바와 같이 시험하였다. 데이터는 표 7에 보고한다.
표 7의 데이터는 다양한 에폭시 수지가 본 발명의 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 베이스(에폭시)는 폴리설파이드계 에폭시 및 방향족 에폭시일 수 있다. 예를 들어, 경화제(큐러티브(curative))는 테트라티올, 폴리티올, 또는 아민일 수 있다.
구체적으로, 실험예 29 내지 실험예 31은 테트라티올 경화제(PETMP)와 함께 에폭시 종결된 폴리설파이드(FLEP-60, ThioplastEPS80, ThioplastEPS25)를 사용하여 제조하였다. 이들 상이한 분자는 경화된 조성물의 경도에 영향을 미쳤다. 표 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 29의 경화된 조성물(쇼어 D 경도 57.3)은 실시예 30(쇼어 D 경도 24)보다 더 단단하였다.
실시예 32는 Epon 828(방향족 에폭시) 및 QE-340M(폴리티올)으로부터 제조하였다. 실시예 33 및 실시예 34는 Epon 828 및 아미노 화합물(친핵성 작용기를 포함하는 분자)(T403 및 D400)로부터 제조하고, 승온(60℃)에서 경화하였다. 실시예 35는 티올과 아미노제의 혼합물을 큐러티브로 사용하여 제조하였다. 실시예 36 내지 실시예 38은 Epon 813 및 티올(PETMP)로부터 제조하였다. PETMP에 대한 Epon 813의 비는 실시예 36 내지 실시예 38에 대해 각각 1.33, 1.03, 및 0.5였다.
실시예 39 내지 실시예 44
Figure pct00010
실시예 39 내지 실시예 44는 실험예이며, 다음 절차에 따라 제조하였고, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 실시예에 대해, 경화제를 먼저 실온에서 분당 2,350 rpm에서 촉매와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 혼합물을 2,350 rpm에서 베이스, 충전제, 및 첨가제와 다른 1분 동안 혼합하였다. 이후, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 이어서, Al 접시를 경화된 샘플로부터 제거하였다.
실시예 38 내지 실시예 44의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 8에 보고하며, 반응성 희석제(실시예 39), 가소제(실시예 40 내지 실시예 43), 및 실리콘 오일(실시예 44)를 포함하는 조성물의 열 전도도를 보여준다.
실시예 45
Figure pct00011
실험예 45는 다음 절차에 따라 제조하였으며, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 경화제를 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 24시간 동안 경화되도록 하였다. 이후, Al 접시를 시험 전에 경화된 샘플로부터 제거하였다.
실시예 45의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 9에 보고하며, 폴리우레탄계 조성물로부터 제조된 경화된 조성물의 열 전도도를 보여준다.
실시예 46 및 실시예 47
Figure pct00012
경화된 샘플을 다음 절차에 따라 제조하였으며, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 실시예에 대해, 경화제를 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 60℃에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 이후, Al 접시를 시험 전에 경화된 샘플로부터 제거하였다.
점도는 직경 25 mm를 갖는 평행판을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터를 사용하여 측정하였다. 갭은 1 mm로 설정하였다. 전단 응력 램프 속도: 50 Pa/s(0 내지 3500 Pa). 800 Pa의 전단 응력에서의 점도 데이터는 표 10에 보고한다.
실시예 47 및 실시예 47의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 10에 보고하며, 비충전 및 충전 시스템의 점도 차이를 보여준다.
실시예 48 및 실시예 49
Figure pct00013
경화된 샘플을 다음 절차에 따라 제조하였으며, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 실시예에 대해, 경화제를 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 적어도 12시간 동안 경화되도록 하였다. 이후, Al 접시를 시험 전에 경화된 샘플로부터 제거하였다.
실시예 48 및 실시예 49의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 실시예 48 및 실시예 49의 조성물의 체적 저항률을 실시예 20 내지 실시예 29에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 11에 보고하며, 전기 전도성 충전제와 열 전도성, 비-전기 전도성 충전제의 혼합물을 사용하여 제조된 경화된 조성물의 열 전도도 및 전기 절연 특성을 보여준다.
실시예 50 및 실시예 51
Figure pct00014
경화된 샘플을 다음 절차에 따라 제조하였으며, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 실시예에 대해, 경화제를 2,350 rpm에서 충전제와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 경화제 및 촉매를 혼합물에 첨가하고, 1800 rpm에서 15초 동안 혼합하였다. 각각의 샘플의 점도를 실온에서 직경 25 mm를 갖는 평행판을 사용하여 25℃에서 Anton Paar MCR 301 회전형 레오미터를 사용하여 측정하였다. 갭은 1 mm로 설정하였다. 전단 응력 램프 속도: 50 Pa/s(0 내지 3500 Pa). 800 Pa의 전단 응력에서의 점도 데이터를 표 12에 보고한다. 이후, 30 g의 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 120℃에서 0.5시간 동안 경화되도록 하였다. 이어서, Al 접시를 시험 전에 경화된 샘플로부터 제거하였다.
실시예 50 및 실시예 51의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 12에 보고하며, 일성분형 시스템을 기반으로 하는 경화된 조성물의 열 전도도를 보여주고, 분산제의 포함이 작은 크기의 구형 열 전도성 입자를 갖는 상대적으로 낮은 점도의 시스템을 수득하는 것을 입증한다.
실시예 52 및 실시예 53
Figure pct00015
경화된 샘플을 다음 절차에 따라 제조하였으며, 모든 비-수동 혼합은 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 수행하였다. 각각의 실시예에 대해, 경화제를 2,350 rpm에서 베이스 및 충전제와 1분 동안 혼합하였다. 이어서, 조성물을 알루미늄(Al) 칭량 접시(Fisherbrand, 카탈로그 번호 08-732-101) 내로 옮기고, 실온에서 20시간 동안 경화되도록 한 다음 160℉(71℃)에서 다른 4시간 동안 경화되도록 하였다. 이후, Al 접시를 시험 전에 경화된 샘플로부터 제거하였다.
랩 조인트 시편(lap joint specimen)을 ASTM D1002-10에 따라 1.2 mm 두께의 Al6111-T4 알루미늄에서 제조하였다. 결합 전에, 알루미늄 기재를 아세톤으로 세정하였다.
실시예 52 및 실시예 53의 조성물의 열 전도도를 실시예 1 내지 실시예 8에 대해 기재된 바와 같이 측정하였다. 데이터는 표 13에 보고하며, 경화된 조성물의 열 전도도 및 약한 결합 강도를 보여주고, 2K 시스템이 선택적으로 가열될 수 있음을 입증한다.
Figure pct00016
각각의 실시예에 대해, 부분 A 및 부분 B를 Speedmixer DAC 600FVZ(FlackTek Inc.로부터 상업적으로 입수 가능)를 사용하여 별도로 제조하였다. 부분 A 및 부분 B의 동등한 질량을 Speedmixer DAC 600FVZ을 사용하여 혼합물이 균질해질 때까지 혼합하였다. 실시예 54 내지 실시예 67의 혼합물을 강철 패널 구조에 흙손으로 적용하였다. 강철 패널 구조는 깊이 3/16", 길이 7", 및 너비 3"의 치수를 가졌다. 필름 두께는 표 14에 보고한다.
적용 후, 코팅된 구조를 환경 챔버(50% RH, 25℃) 내에서 2일 동안 경화되도록 한 다음, 140℉(71℃)에서 1일 동안 경화되도록 하고, 코팅의 최종 필름 두께를 측정하고, 화재 시험에 적용하기 전에 보고하였다.
코팅된 패널의 후면 상에, 열전대를 중심 지점에 부착하여 샘플을 관통하는 온도를 모니터하였다. 이어서, 코팅된 패널의 중심을 프로판 토치(3.5 cm 직경, 프로판)로부터 4 cm 거리에 배치되며, 코팅이 토치의 방향으로 향하도록 하였다. 화염의 온도는 화염의 베이스에 가까이 배치된 제2 열전대를 통해 모니터될 수 있으며, 900℃ 내지 1000℃에서 안정하게 유지되는 것을 발견하였다. 도 3을 참조한다. 코팅되지 않은 동일한 강철 패널과 비교하기 위해 코팅된 기재의 후면의 온도를 연장된 기간 동안 측정하였다. 데이터는 도 4 및 도 6 내지 도 9에 보고된다. 도 5는 열 불안정성, 열 전도성 충전제 입자(SB-36, 알루미늄 트리하이드레이트(ATH))와 비교하여 열 안정성, 열 전도성 충전제 입자(Nabalox NO 625-10, 산화알루미늄)의 열중량 분석을 도시한다.
본 발명의 특정 양태가 상세하게 설명되었지만, 이들 상세 내용에 대한 다양한 변형 및 대안이 본 개시내용의 전체 교시를 고려하여 발전될 수 있음이 당업자에 의해 인지될 것이다. 따라서, 개시된 특정 방식은 단지 예시적이며, 첨부된 청구범위, 및 이의 임의 및 모든 등가물의 전체 범위가 제공하는 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아니다.

Claims (45)

  1. 조성물로서,
    친전자성 작용기를 포함하는 분자; 및
    열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자를 포함하되, 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자가 적어도 5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨) 및 적어도 1 Ω . m(ASTM D257에 따라 측정됨)의 체적 저항률을 갖는 열 전도성 충전제 패키지
    를 포함하며,
    열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 25 mm의 직경(1 mm의 간격)을 갖는 평행판을 사용하여 25℃에서 회전형 레오미터에 의해 측정된 800 Pa의 전단 응력에서 10 cP 내지 108 cP의 점도를 갖는, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 조성물은 열경화성 조성물을 포함하는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분자는 단일작용성인, 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분자는 다작용성인, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자를 추가로 포함하는, 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 제2 분자는 단일작용성인, 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 제2 분자는 다작용성인, 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 친전자성 작용기를 포함하는 분자는 조성물의 총 부피를 기준으로 1 부피% 내지 90 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 친핵성 작용기를 포함하는 제2 분자는 조성물의 총 부피를 기준으로 0.1 부피% 내지 89 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 친전자성 작용기를 포함하는 분자는 에폭시-함유 화합물, 카보네이트-함유 화합물, 이소시아네이트-함유 화합물, 또는 이의 조합을 포함하는, 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 친전자성 작용기를 포함하는 분자는 친전자성 작용기와 상이한 적어도 하나의 작용기를 갖는 에폭시-함유 화합물을 포함하는, 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 친전자성 작용기를 포함하는 분자는 친전자성 작용기와 상이한 적어도 하나의 작용기를 갖는 이소시아네이트-함유 화합물을 포함하는, 조성물.
  14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 분자는 아민, 티올, 폴리올, 카복실산, 무수물, 또는 이의 조합을 포함하는, 조성물.
  15. 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 친핵성 작용기는 차단되거나, 친핵성 작용기는 차단되지 않거나, 제2 분자는 캡슐화되거나, 제2 분자는 캡슐화되지 않은, 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 열 전도성 충전제 패키지는 조성물의 총 부피를 기준으로 10 부피% 내지 98 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 적어도 50 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 패키지는 (a) 적어도 5 W/m.K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨) 및 1Ω . m 미만의 체적 저항률(ASTM D257에 따라 측정됨)을 갖는 열 전도성, 전기 전도성 충전제 입자로서, 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 10 부피% 이하의 양으로 존재하는 열 전도성, 전기 전도성 충전제 입자; 및/또는 (b) 5 W/m.K 미만의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨) 및 적어도 1Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257에 따라 측정됨)을 갖는 비-열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자로서, 비-열 전도성, 전기 전도성 충전제 입자는 충전제 패키지의 총 부피를 기준으로 1 부피% 이하의 양으로 존재하는 비-열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자를 추가로 포함하는, 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 분산제, 반응성 희석제, 및/또는 첨가제를 추가로 포함하는, 조성물.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자는 열 안정성 충전제 입자 및/또는 열 불안정성 충전제 입자를 포함하는, 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 열 안정성 충전제 입자는 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자의 총 부피를 기준으로 적어도 90 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 열 불안정성 충전제 입자는 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자의 총 부피를 기준으로 10 부피% 이하의 양으로 존재하는, 조성물.
  23. 제20항 또는 제21항에 있어서, 열 불안정성 충전제 입자는 열 전도성, 전기 절연성 충전제 입자의 총 부피를 기준으로 적어도 90 부피%의 양으로 존재하는, 조성물.
  24. 기재의 처리 방법으로서,
    기재의 표면 중 적어도 일부를 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 수분 경화성 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하며;
    조성물은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 코팅을 형성하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 조성물이 제1 기재와 제2 기재 사이에 존재하도록 제2 기재의 표면을 조성물에 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  26. 기재의 표면 상에 형성된 코팅으로서, 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로:
    (a) C-Therm Technologies Ltd.로부터의 TCi 열 전도도 분석기로, 변형된 일시적 평면원(MTPS: modified transient plane source) 방법(ASTM D7984에 따름)을 사용하여 측정된 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도를 갖고/갖거나;
    (b) 16008B 저항 셀에 연결된 Keysight B2987A 전위계/고저항 미터(high resistance meter) 상에서의 적어도 1 Х 109 Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257, C611, 또는 B193에 따라 측정됨)을 갖고/갖거나;
    (c) 1 인치의 직경을 갖는 2개의 구리 전극에 연결된 유전체 미터(dielectric meter)(Sefelec RMG12AC-DC) 상에서 ASTM D149에 따라 측정된 적어도 1 kV/mm의 절연 내력을 갖고/갖거나;
    (d) 실온에서 유형 A 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 A 경도를 갖고/갖거나;
    (e) 실온에서 유형 D 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 D 경도를 갖고/갖거나;
    (f) 유형 OO 경도계(Model AD-100-OO, Checkline)로 ASTM D2240에 따라 측정된 90 미만의 쇼어 OO 경도를 갖고/갖거나;
    (g) 분당 1 mm의 인상 속도(pull rate)를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D412에 따라 결정된 0.01 MPa 내지 1,000 MPa의 인장 강도를 갖고/갖거나;
    (h) 1% 내지 300%의 신율을 갖고/갖거나;
    (i) 적어도 0.01 MPa의 중첩 전단 강도(lap shear strength)(분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D1002-10에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나;
    (j) 0.001 N/mm2 내지 500 N/mm2의 맞대기 이음 시험 강도(butt joint test strength)(ASTM D2095에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나;
    (k) Oberst 시험 방법을 사용하여 20℃ 및 200 Hz, 4 kg/m2에서 적어도 0.1의 소음 감쇠 손실 계수(sound damping loss factor)를 갖고/갖거나;
    (l) 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재(bare substrate)의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고/하거나;
    (g) 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하고/하거나;
    (h) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않고/않거나;
    (i) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 가시적 균열 또는 층간 박리를 나타내지 않는, 코팅.
  27. 기재의 표면 상에 형성된 코팅으로서, 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)를 갖고, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하는, 코팅.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 코팅은 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않는, 코팅.
  29. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 조성물로부터 형성된 제26항 내지 28항 중 어느 한 항의 코팅.
  30. 제24항 또는 제25항의 방법에 따라 처리된 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항의 기재.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 기재의 표면과 코팅 사이에 배치된 필름, 층, 또는 제2 코팅을 추가로 포함하는, 기재.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 비히클, 부품, 물품, 기기, 배터리 셀, 개인용 전자 장치, 회로 기판, 다중 금속 물품, 또는 이의 조합을 포함하는, 기재.
  33. 제32항에 있어서, 비히클은 자동차 또는 비행기를 포함하고/하거나 부품은 열 전도성 부품을 포함하는, 기재.
  34. 배터리 셀; 및
    제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 조성물로부터 배터리 셀의 표면 상에 형성된 적어도 부분적으로 경화된 상태의 코팅
    을 포함하는, 배터리 조립체.
  35. 제34항에 있어서, 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로:
    (a) C-Therm Technologies Ltd.로부터의 TCi 열 전도도 분석기로, 변형된 일시적 평면원(MTPS) 방법(ASTM D7984에 따름)을 사용하여 측정된 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도를 갖고/갖거나;
    (b) 16008B 저항 셀에 연결된 Keysight B2987A 전위계/고저항 미터 상에서의 적어도 1 Х 109 Ω . m의 체적 저항률(ASTM D257, C611, 또는 B193에 따라 측정됨)을 갖고/갖거나;
    (c) 1 인치의 직경을 갖는 2개의 구리 전극에 연결된 유전체 미터(Sefelec RMG12AC-DC) 상에서 ASTM D149에 따라 측정된 적어도 1kV/mm의 절연 내력을 갖고/갖거나;
    (d) 실온에서 유형 A 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 A 경도를 갖고/갖거나;
    (e) 실온에서 유형 D 경도계(Model 2000, Rex Gauge Company, Inc.)로 ASTM D2240에 따라 측정된 5 내지 95의 쇼어 D 경도를 갖고/갖거나;
    (f) 유형 OO 경도계(Model AD-100-OO, Checkline)로 ASTM D2240에 따라 측정된 90 미만의 쇼어 OO 경도를 갖고/갖거나;
    (g) 분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D412에 따라 결정된 0.01 MPa 내지 1,000 MPa의 인장 강도를 갖고/갖거나;
    (h) 1% 내지 300%의 신율을 갖고/갖거나;
    (i) 적어도 0.01 MPa의 중첩 전단 강도(분당 1 mm의 인상 속도를 갖는 인장 모드에서의 Instron 5567 기계를 사용하여 ASTM D1002-10에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나;
    (j) 0.001 N/mm2 내지 500 N/mm2의 맞대기 이음 시험 강도(ASTM D2095에 따라 측정됨)를 갖고/갖거나;
    (k) Oberst 시험 방법을 사용하여 20℃ 및 200 Hz, 4 kg/m2에서 적어도 0.1의 소음 감쇠 손실 계수를 갖고/갖거나;
    (l) 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하고/하거나;
    (g) 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하고/하거나;
    (h) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않고/않거나;
    (i) 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 가시적 균열 또는 층간 박리를 나타내지 않는, 배터리 조립체.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)을 갖고, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하는, 배터리 조립체.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅은 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않는, 배터리 조립체.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 제2 배터리 셀, 냉각 핀, 냉각 판, 및/또는 배터리 박스를 추가로 포함하는, 배터리 조립체
  39. 제38항에 있어서, 코팅은 배터리 셀과 적어도 하나의 제2 배터리 셀 및/또는 냉각 판 사이에 배치되는, 배터리 조립체.
  40. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 조성물을 압출하는 단계를 포함하는, 물품의 형성 방법.
  41. 제40항에 있어서, 압출 단계는 3차원 프린팅을 포함하는, 방법.
  42. 제40항 또는 제41항의 방법에 의해 형성된 물품.
  43. 코팅을 제조하기 위한 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 조성물의 용도로서, 코팅은 적어도 부분적으로 경화된 상태로 적어도 0.5 W/m . K의 열 전도도(ASTM D7984에 따라 측정됨)을 갖고, 기재의 표면 상의 코팅을 1000℃에 적어도 90초의 시간 동안 노출 후에 1000℃에 상기 시간 동안 노출된 베어 기재의 표면 온도보다 적어도 100℃ 더 낮은 기재의 온도를 유지하는, 용도.
  44. 열 및 화재 보호를 갖는 기재를 제공하기 위한 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 조성물로부터 형성된 코팅의 용도.
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서, 코팅은 기재를 1000℃에 500초 동안 노출시 연기가 나지 않는, 용도.
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