KR20230073728A - A composite material composition of high dielectric constant and low dielectric loss rate - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a composite material composition exhibiting high permittivity and low dielectric loss characteristics, which includes liquid crystal polyester as a matrix and expanded graphite as a filler, and optionally includes TiO_2 additionally. According to the present invention, when expanded graphite is added alone or a composite material of a ceramic filler is added to the liquid crystal polyester resin composition, high permittivity of 10.0 or more and low dielectric loss characteristics of 0.1 or less in the 2.5 GHz region are simultaneously achieved.

Description

고유전상수 및 저유전손실율을 갖는 복합소재 조성물{A COMPOSITE MATERIAL COMPOSITION OF HIGH DIELECTRIC CONSTANT AND LOW DIELECTRIC LOSS RATE }Composite material composition having high dielectric constant and low dielectric loss rate {A COMPOSITE MATERIAL COMPOSITION OF HIGH DIELECTRIC CONSTANT AND LOW DIELECTRIC LOSS RATE}

본 발명은 고유전율 및 저유전손실 특성을 나타내는 복합소재 조성물에 관한 것으로서, 매트릭스로 액정폴리에스테르를 포함하고, 충전제로서 팽창흑연을 포함하며, 선택적으로 TiO2를 추가적으로 포함하는 복합소재 조성물에 관한것이다.The present invention relates to a composite material composition exhibiting high dielectric constant and low dielectric loss characteristics, and further relates to a composite material composition comprising liquid crystal polyester as a matrix, expanded graphite as a filler, and optionally additionally containing TiO 2 . .

사물인터넷 시대가 도래하고 있는 고도 정보화 시대로의 전환기에서, 매우 높은 용량의 데이터를 초고속으로 전송하는 기술이 요구되고 있다.[0002] In the transition period to the advanced information age in which the Internet of Things (IoT) era is approaching, a technology for transmitting very high-capacity data at high speed is required.

정보통신기기의 핵심적인 역할을 하고 있는 스마트폰, 태블릿 PC 등은 소형화, 경량화, 다기능화 방향으로 더욱 향상된 진화를 이루고 있다. 더불어 자동차의 EV화, 자동운전 기술 확대에 의해서 주행시에 얻게 되는 센서, 카메라 정보를 빠르게 취득하고 제어하기 위한 고속 전송 부품 적용이 자동차 분야에서도 앞으로 증가할 것으로 예상된다.Smartphones and tablet PCs, which play a key role in information and communication devices, are evolving further in the direction of miniaturization, light weight, and multifunctionality. In addition, the application of high-speed transmission parts to quickly acquire and control sensor and camera information obtained during driving due to the development of EVs and the expansion of automatic driving technology is expected to increase in the automotive field.

또한, 전송 정보량 증가에 의해서 전송 신호의 고주파 광대역 시프트가 진행하고 이러한 변화에 따라 마이크로파, 밀리파와 같은 고주파 영역에 적응할 수 있는 고성능과 신뢰성이 높은 전자부품의 요구가 높아지고 있다.In addition, the high-frequency wideband shift of the transmission signal progresses due to the increase in the amount of transmission information, and according to this change, the demand for high-performance and high-reliability electronic components that can adapt to high-frequency regions such as microwave and millimeter wave is increasing.

한편, 전자기기의 다중화로 인해 전파통신장치와 기기상호간의 간섭 및 노이즈가 발생하는 문제가 대두되고 있다. 이를 해결하기 위해서는 1GHz이상(2.5GHz)의 주파수영역에서 일정범위의 유전율을 갖으며 전자기파의 노이즈를 제거하여 통신간섭을 최소화하는 소재를 개발하여야 한다.On the other hand, due to the multiplexing of electronic devices, interference and noise between radio communication devices and devices are emerging. In order to solve this problem, it is necessary to develop a material that has a permittivity in a certain range in a frequency domain of 1 GHz or more (2.5 GHz) and minimizes communication interference by removing noise of electromagnetic waves.

LCP(Liquid Crystal Polymer, 액정고분자 또는 액정폴리에스테르)는 본디 내열성이 우수하고 저유전특성을 갖는 재료로서, 이러한 혁신적인 정보통신 기술의 발전에 따라, 정보통신기기의 부품 소재로 주목을 받고 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION LCP (Liquid Crystal Polymer, or liquid crystal polyester) is a material having excellent heat resistance and low dielectric properties, and has been attracting attention as a component material for information and communication devices according to the development of such innovative information and communication technologies.

구체적으로, LCP 소재는 고유전상수와 저유전손실율을 구현하기 위한 고분자 소재로서 잠재력이 큰 재료이다. LCP 소재는 저유전특성을 갖으므로 무기충전제인 세라믹필러 등을 첨가하여 유전율은 높이고 유전손실율은 낮게 유지할 수 있으므로 고주파영역에서 적용할 수 있는 복합소재로 개발 가능하다.Specifically, the LCP material is a material with great potential as a polymer material for realizing a high dielectric constant and a low dielectric loss factor. Since LCP material has low dielectric properties, it can be developed as a composite material that can be applied in the high frequency region because it can increase dielectric constant and maintain low dielectric loss rate by adding inorganic filler such as ceramic filler.

한편, 종래에는 세라믹필러로서 BaTiO3, TiO2, TiO3, ZnO 등의 고유전율을 갖는 무기충전제 또는 그라파이트(흑연)을 주로 사용하였으나 위와 같은 충전제를 통해서는 고유전율, 저유전손실율 및 우수한 물성이라는 세가지 기능을 모두 만족시키는 소재를 제조할 수 없다는 단점이 있었는 바, 이러한 단점을 극복하기 위한 새로운 복합소재에 대한 개발이 요구되고 있다.On the other hand, conventionally, inorganic fillers or graphite (graphite) having high permittivity such as BaTiO 3 , TiO 2 , TiO 3 , ZnO were mainly used as ceramic fillers. There was a disadvantage that a material satisfying all three functions could not be manufactured, and the development of a new composite material to overcome these disadvantages is required.

본 발명은, 2.5GHz 이상의 고주파 신호 영역에서 고유전율 및 저유전손실율 특성을 만족하는 복합소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a composite material that satisfies high dielectric constant and low dielectric loss characteristics in a high frequency signal region of 2.5 GHz or higher.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태에서, 매트릭스와 충전제의 혼합물로 구성된 복합소재 조성물에 있어서, 상기 매트릭스는 액정폴리에스테르를 포함하고, 상기 충전제는 팽창흑연 또는 팽창흑연과 TiO2의 혼합물을 포함하여, 2.5GHz에서 10.0 이상의 고유전상수 및 0.1 이하의 저유전손실율을 갖는, 복합소재 조성물을 제공한다.In one embodiment of the present invention to achieve the above object, in the composite material composition composed of a mixture of a matrix and a filler, the matrix includes a liquid crystal polyester, the filler is expanded graphite or expanded graphite and TiO 2 Of Including the mixture, it provides a composite material composition having a high dielectric constant of 10.0 or more and a low dielectric loss factor of 0.1 or less at 2.5 GHz.

본 발명의 다른 일 실시 태양으로서 본 발명은 상기 충전제로서 팽창흑연이 단독으로 사용될 경우, 상기 팽창흑연이 전체 복합소재의 중량대비 7 내지 10wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물을 제공한다.As another embodiment of the present invention, when expanded graphite is used alone as the filler, the present invention provides a composite material composition characterized in that the expanded graphite is included in 7 to 10wt% based on the weight of the total composite material.

본 발명의 또 다른 일 실시 태양으로서 상기 충전제로서, 팽창흑연과 TiO2의 혼합물이 사용될 경우, 상기 팽창흑연과 TiO2의 중량비는 1 : 4 내지 1 : 80 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물을 제공한다.As another embodiment of the present invention, when a mixture of expanded graphite and TiO 2 is used as the filler, the weight ratio of the expanded graphite and TiO 2 is 1: 4 to 1: 80, characterized in that the composite material composition to provide.

본 발명의 또 다른 일 실시 태양으로서 본 발명은 상기 팽창흑연은 전체 복합소재의 중량대비 0.5 내지 8wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물을 제공한다.As another embodiment of the present invention, the present invention provides a composite material composition, characterized in that the expanded graphite is included in 0.5 to 8wt% based on the weight of the total composite material.

본 발명의 또 다른 일 실시 태양으로서 상기 팽창흑연과 TiO2을 포함하는 충전제의 총 중량이 전체 복합소재의 중량대비 50wt% 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물을 제공한다.As another embodiment of the present invention, the total weight of the filler including the expanded graphite and TiO 2 is less than 50wt% relative to the weight of the total composite material, characterized in that it provides a composite material composition.

발명의 또 다른 일 실시 태양으로서 상기 충전제는 글라스버블, 실리카, 산화티타늄, 탈크 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물을 제공한다.As another embodiment of the invention, the filler provides a composite material composition characterized in that it further comprises at least one material selected from the group consisting of glass bubbles, silica, titanium oxide, talc and calcium carbonate.

본 발명의 또 다른 일 실시 태양으로서 상기 팽창흑연의 직경이 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물을 제공한다.As another embodiment of the present invention, a composite material composition is provided in which the expanded graphite has a diameter of 50 μm or less.

본 발명에 따른 복합소재 조성물은 액정폴리에스테르 수지를 베이스로 하여, 충전제로서 팽창흑연을 단독 혹은 TiO 2 를 포함하는 세라믹계 충전제와 복합 적용하여 고유전율 및 저유전손실 특성을 나타낼 수 있다.The composite material composition according to the present invention may exhibit high dielectric constant and low dielectric loss characteristics by applying expanded graphite as a filler alone or in combination with a ceramic filler containing TiO 2 based on a liquid crystal polyester resin.

충전제로서 팽창흑연을 적용할 경우 일반 그라파이트 대비 유전율이 크게 상승하는 것을 확인하였고, TiO2를 단독으로 사용할 때보다 적은 충진량으로 높은 유전율을 구현 가능하여 기계적 물성 향상 및 경량화에도 효과가 있다.When expanded graphite is applied as a filler, it was confirmed that the dielectric constant is greatly increased compared to general graphite, and it is possible to realize a high dielectric constant with a smaller filling amount than when TiO 2 is used alone, which is effective in improving mechanical properties and reducing weight.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 조성물의 표면을 나타낸 도면이다1 is a view showing the surface of a composite material composition according to an embodiment of the present invention

이하, 본 발명을 통상의 기술자가 실시할 수 있도록 도면을 활용하여 상세히 설명하도록 한다. 단, 하기 설명한 내용은 본 발명의 일 실시예로써 이에 국한되는 것은 아니며, 상황에 따라 변경, 조합 등이 가능하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail using drawings so that those skilled in the art can practice it. However, the content described below is not limited to this as an embodiment of the present invention, and changes, combinations, etc. are possible according to circumstances.

본 발명의 복합소재 조성물은 매트릭스로 액정폴리에스테르 수지를 사용할 수 있으며, 상기 액정폴리에스테르 수지를 기반으로, 충전제를 함유하는 형태로 이루어질 수 있다.The composite material composition of the present invention may use a liquid crystal polyester resin as a matrix, and may be formed in a form containing a filler based on the liquid crystal polyester resin.

상기 액정폴리에스테르의 경우 높은 강도 및 높은 신율과 같은 우수한 물성으로 인하여 고유전율 및 저유전손실 특성을 나타내는 수지의 베이스 조성물로 사용되기에 적합하다.In the case of the liquid crystal polyester, due to its excellent physical properties such as high strength and high elongation, it is suitable for use as a base composition for a resin exhibiting high dielectric constant and low dielectric loss characteristics.

상기 액정폴리에스테르 수지는, 원료 단량체들을 교반하고 여기에 반응성 용매를 투입하여 아세틸화 반응을 진행시킨 후, 승온시켜 에스터화 중축합화 반응을 진행하고, 이를 고상 중축합하는 방식을 통해 제조될 수 있다.The liquid crystal polyester resin may be prepared by stirring the raw material monomers, injecting a reactive solvent thereto to proceed with an acetylation reaction, and then raising the temperature to proceed with an esterification polycondensation reaction, followed by solid phase polycondensation.

이 때, 상기 원료 단량체는 히드록시 벤조산, 바이페놀, 테레프탈산 및 이소프탈산을 포함하는 것이 바람직하며, 액정폴리에스테르의 수지를 제조함에 있어서, 상기 전체 원료 단량체들 대비 무수초산을 1.08 내지 1.12 당량 첨가하여 제조 공정을 진행하는 것이 가장 바람직하다.At this time, it is preferable that the raw material monomers include hydroxybenzoic acid, biphenol, terephthalic acid and isophthalic acid, and in preparing the liquid crystal polyester resin, 1.08 to 1.12 equivalents of acetic anhydride are added relative to the total raw material monomers. It is most preferable to proceed with the manufacturing process.

상기 무수초산의 양이 1.08 당량 미만일 경우, 고상중합 과정에서 충분히 중합도를 높일 수 없는 바, 제조되는 수지의 물성을 충분히 높일 수 없다. 반면, 무수초산의 양이 1.12 당량을 초과하는 경우, 중합반응이 지나치게 빨리 일어나서 중합속도를 조절하기 어려우며 수지의 표면에 무수초산이 잔존하여 전체적인 물성을 저하시킬 수 있는 바, 바람직하지 않다.When the amount of acetic anhydride is less than 1.08 equivalent, the degree of polymerization cannot be sufficiently increased in the solid-state polymerization process, and thus the physical properties of the prepared resin cannot be sufficiently increased. On the other hand, if the amount of acetic anhydride exceeds 1.12 equivalents, the polymerization reaction occurs too quickly, making it difficult to control the polymerization rate, and acetic anhydride may remain on the surface of the resin to deteriorate overall physical properties, which is not preferable.

상기와 같은 방법을 통해 액정폴리에스테르 수지를 제조할 경우, 높은 강도 및 신율 등 매우 우수한 물성을 가진 수지의 제조가 가능하다. 따라서 상기 수지를 매트릭스로 사용할 경우, 고유전성을 부가하기 위한 무기 충전제 등의 물질이 혼합된다 하여도 상대적으로 우수한 물성을 유지할 수 있는 바, 전자부품으로 사용되기에 적합하다.When the liquid crystal polyester resin is manufactured through the above method, it is possible to manufacture a resin having very excellent physical properties such as high strength and elongation. Therefore, when the resin is used as a matrix, it is suitable for use as an electronic component because it can maintain relatively excellent physical properties even when materials such as inorganic fillers for adding high dielectric properties are mixed.

한편, 위와 같은 매트릭스에 충전제를 혼합하여 유전상수를 향상시킬 수 있다.Meanwhile, the dielectric constant may be improved by mixing a filler with the above matrix.

구체적으로, 전자부품으로 사용되기 위해서 유전상수(Dk)는 2.5GHz에서 10.0 이상으로 나타나는 것이 바람직하다.Specifically, in order to be used as an electronic component, the dielectric constant (Dk) is preferably 10.0 or more at 2.5 GHz.

아울러, 유전손실율(Df)은 2.5GHz에서 0.1 이하로 조절되는 것이 바람직하다.In addition, the dielectric loss factor (Df) is preferably adjusted to 0.1 or less at 2.5 GHz.

상기 범위보다 유전상수가 낮게 나타나거나, 유전손실율이 높게 나타날 경우 통신간섭 현상이 발생할 수 있는 바, 전자부품으로 활용되기에 한계가 있다.If the dielectric constant is lower than the above range or the dielectric loss factor is high, communication interference may occur, and thus there is a limit to its use as an electronic component.

위와 같이 유전상수를 향상시키기 위해서 기존에는 세라믹 충전제로서, BaTiO3, TiO2, TiO3, ZnO 등의 고유전율을 갖는 무기충전제를 사용하거나, 천연 흑연을 주로 사용하였다.In order to improve the dielectric constant as described above, inorganic fillers having a high dielectric constant, such as BaTiO 3 , TiO 2 , TiO 3 , ZnO, or the like, have been used as ceramic fillers, or natural graphite has been mainly used.

한편 이러한 무기충전제의 경우, 유전율 상승폭이 낮아서 2.5GHz에서 유전상수를 10.0 이상으로 높이기 위해서는 전체 수지의 중량대비 상기 무기충전제의 양을 50wt%이 넘게 고충진을 해야 하는 문제가 있었다. 위와 같이 충진되는 무기충전제의 양이 늘어남에 따라 베이스 수지의 함량이 감소하였으며, 이로 인해 복합소재의 기계적 물성은 낮아지는 문제가 발생하였다.On the other hand, in the case of such an inorganic filler, there is a problem in that the increase in dielectric constant is low, so in order to increase the dielectric constant to 10.0 or more at 2.5 GHz, the amount of the inorganic filler relative to the weight of the total resin must be filled with a high amount of more than 50 wt%. As the amount of the inorganic filler filled as above increased, the content of the base resin decreased, resulting in a problem of lowering the mechanical properties of the composite material.

구체적으로 소재의 강도가 8 kgfcm/cm 미만으로 구성될 경우, 작은 충격에도 파손이 발생하여 실질적으로 전자부품으로 활용하는 것이 어려웠다. Specifically, when the strength of the material is less than 8 kgfcm / cm, damage occurs even with a small impact, making it difficult to practically use it as an electronic component.

또한, TiO2를 사용할 경우, 수지 대비 고비중 충전제의 충진량이 증가함에 따라 비중이 높아져 경량화 목적으로 금속을 대체하는 플라스틱 소재의 사용목적에서도 멀어지는 단점도 있었다.In addition, when TiO 2 is used, the specific gravity increases as the filling amount of the high specific gravity filler compared to the resin increases, so there is a disadvantage that the purpose of using a plastic material that replaces metal for the purpose of weight reduction is also far away.

반면, 천연 흑연을 투입할 경우, TiO2등의 무기충전제에 비해 유전율 상승폭이 크게 나타났다. 그러나, 천연 흑연을 투입함에 따라 유전손실도 증가하여 안테나와 같은 주파수를 받아들이는 부품에 적용할 경우 데이터의 손실이 높아지는 문제가 있었다. On the other hand, when natural graphite was added, the dielectric constant increased significantly compared to inorganic fillers such as TiO 2 . However, dielectric loss also increases as natural graphite is introduced, so there is a problem in that data loss increases when applied to a part that accepts the same frequency as an antenna.

구체적으로, 천연 흑연을 충전제로 활용하여 2.5GHz에서 유전상수를 10.0 이상으로 높이기 위해서는 전체 수지의 중량대비 상기 천연 흑연의 양을 10wt%이 넘게 충진해야 하는데, 위와 같은 양의 천연 흑연을 첨가할 경우 2.5GHz에서 유전손실율이 0.1보다 높아졌다. 반면, 경우 2.5GHz에서 유전손실율을 0.1 이하로 조절하기 위해서는 전체 수지의 중량대비 상기 천연 흑연의 양을 10wt% 미만으로 조절해야 하는데 위와 같이 함량을 조절할 경우, 2.5GHz에서 유전상수가 10.0 미만으로 나타났다. Specifically, in order to increase the dielectric constant to 10.0 or more at 2.5 GHz by using natural graphite as a filler, the amount of natural graphite should be filled in an amount of more than 10 wt% relative to the weight of the total resin. At 2.5GHz, the dielectric loss factor is higher than 0.1. On the other hand, in order to adjust the dielectric loss factor to 0.1 or less at 2.5 GHz, the amount of natural graphite relative to the weight of the total resin should be adjusted to less than 10 wt%. When the content is adjusted as above, the dielectric constant is less than 10.0 at 2.5 GHz .

즉, 천연 흑연을 통해서는 높은 유전율과 낮은 유전손실률이라는 두가지 특성을 모두 만족하는 소재를 제조하기가 어려웠다.That is, it is difficult to manufacture a material that satisfies both characteristics of high permittivity and low dielectric loss through natural graphite.

이에, 본 발명에서는 상기 매트릭스 물질과 혼합되는 충전제로서 팽창흑연(expanded graphite)을 사용하였다. Accordingly, in the present invention, expanded graphite was used as a filler mixed with the matrix material.

상기 팽창흑연의 경우, 천연 흑연보다 동일함량대비 유전율이 높게 나타나며, 유전손실이 비슷하게 나타난다. 즉, 상기 팽창흑연을 활용할 경우 천연 흑연 대비 적은 함량을 투입하고도 원하는 고유전율을 달성할 수 있는 바, 2.5GHz에서 유전손실율을 0.1 이하로 조절하면서도, 유전상수를 10.0 이상으로 조절할 수 있었다. 아울러, 상기 팽창흑연을 사용할 경우 TiO2를 통해서는 달성할 수 없었던 8kgfcm/cm이상 더욱 바람직하게는 12 kgfcm/cm 이상의 우수한 충격강도를 달성할 수 있었으며 비중을 감소시켜 경량화 된 소재의 개발이라는 목적을 달성할 수 있었다.In the case of the expanded graphite, the dielectric constant compared to the same content is higher than that of natural graphite, and the dielectric loss is similar. That is, when using the expanded graphite, a desired high permittivity can be achieved even with a small amount compared to natural graphite, and the dielectric constant can be adjusted to 10.0 or more while adjusting the dielectric loss factor to 0.1 or less at 2.5 GHz. In addition, when using the expanded graphite, it was possible to achieve an excellent impact strength of 8 kgfcm / cm or more, more preferably 12 kgfcm / cm or more, which could not be achieved through TiO 2 , and the purpose of developing a lightweight material by reducing specific gravity was able to achieve

상기 팽창흑연을 제조하는 방법은 하기와 같다.A method for producing the expanded graphite is as follows.

우선, 흑연의 층간에 황산, 질산등의 화학약품을 전해 처리하거나, 산화제의 존재하에 황산, 질산등의 화학약품을 삽입하여 층간화합물을 제조한다. First, chemical agents such as sulfuric acid and nitric acid are electrolytically treated between layers of graphite, or chemicals such as sulfuric acid and nitric acid are inserted in the presence of an oxidizing agent to prepare an interlayer compound.

상기 층간화합물을 환원시키게 되면 화합물의 물리적 특성이 기존 흑연과 달라지게 되며, 상기 화합물을 다시 열처리하게 되면, 흑연분자가 c축방향으로 수십배 내지 수백배가 팽창하게 된다. 위와 같은 공정을 통해 팽창흑연을 제조할 수 있다.When the interlayer compound is reduced, the physical properties of the compound are different from those of conventional graphite, and when the compound is heat-treated again, the graphite molecules expand tens to hundreds of times in the c-axis direction. Expanded graphite can be manufactured through the above process.

상기 팽창흑연 제조방법은 흑연을 발연황산 또는 무수 황산에서 발생시킨 SO3가스를 사용하여 산화시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 공정의 층간화합물 제조공정에 있어서 열처리는 400 내지 800℃ 범위 내에서 행해지는 것이 바람직하다. The expanded graphite manufacturing method may include oxidizing graphite using SO 3 gas generated from fuming sulfuric acid or sulfuric anhydride, and heat treatment in the interlayer compound manufacturing process of the above process is performed within a range of 400 to 800 ° C. It is desirable to

400℃ 미만에서 열처리를 진행할 경우, 충분한 팽창정도를 얻을 수 없어 바람직하지 않고, 반대로 800℃ 보다 높은 온도에서 열처리를 진행할 경우, 팽창흑연의 강도 등과 같은 물성이 약화될 수 있으므로, 상기 온도에서 열처리를 하는 것이 가장 바람직하다.When heat treatment is performed at less than 400 ° C, it is undesirable because sufficient degree of expansion cannot be obtained. It is most preferable to

특히, 본 발명의 충전제로 사용되는 팽창흑연의 경우 50μm이하, 더욱 바람직하게는 45μm이하의 직경을 가지는 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 표면적이 20m2/g, 더욱 바람직하게는 25 m2/g 이상으로 조절되는 것이 바람직하다.In particular, in the case of the expanded graphite used as the filler of the present invention, it is preferable to use a material having a diameter of 50 μm or less, more preferably 45 μm or less, and a surface area of 20 m 2 /g, more preferably 25 m 2 /g It is preferable to control more than that.

유전율(Dk)/유전손실율(Df)의 경우, 첨가되는 충전제의 크기 및 표면적에 의하여 영향을 받는 바, 본 발명에서 달성하고자 하는 우수한 Dk/Df 비율을 달성하기 위해서 상기와 같이 입자의 크기 및 표면적을 조절하는 것이 바람직하다.In the case of dielectric constant (Dk)/dielectric loss factor (Df), it is affected by the size and surface area of the added filler, so to achieve the excellent Dk/Df ratio to be achieved in the present invention, the size and surface area of the particles as described above It is desirable to adjust

아울러, LCP 수지와의 혼합이 적절하게 진행될 수 있도록, 밀도는 0.1 내지 0.4 g/cm2으로 조절되는 것이 바람직하다. 밀도가 지나치게 낮아질 경우 혼합이 어려울 수 있으며, 반대로 밀도가 지나치게 높아지면 단위 무게당 첨가되는 팽창흑연의 양이 줄어들게 되어 경제성이 떨어진다.In addition, the density is preferably adjusted to 0.1 to 0.4 g/cm 2 so that mixing with the LCP resin can proceed properly. If the density is too low, mixing may be difficult, and on the contrary, if the density is too high, the amount of expanded graphite added per unit weight is reduced, resulting in poor economic feasibility.

추가적으로, 전체적인 소재의 안정성을 위하여 상기 팽창흑연의 인장강도는 90 내지 110 MPa, 인장신율은 7500 내지 8500MPa, 충격강도는 30 내지 35KJ/m2로 조절되는 것이 가장 바람직하다.Additionally, for the stability of the overall material, the tensile strength of the expanded graphite is 90 to 110 MPa, the tensile elongation is 7500 to 8500 MPa, and the impact strength is most preferably adjusted to 30 to 35 KJ/m 2 .

위와 같이 조절된 팽창흑연의 경우, 동일함량 조건에서 유전율이 20 내지 25로 나타나는 바, 12 내지 16의 유전율을 보이는 일반적인 천연흑연에 비해 약 1.5배 내지 2배 이상의 유전율을 가질 수 있다.In the case of the expanded graphite adjusted as described above, the permittivity is 20 to 25 under the same content conditions, and may have a permittivity about 1.5 to 2 times higher than that of general natural graphite showing a permittivity of 12 to 16.

본 발명의 충전제로서, 상기 팽창흑연을 단독으로 사용할 경우, 상기 팽창흑연을 전체 수지의 중량대비 5 내지 10wt% 로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 팽창흑연이 상기 범위보다 적게 첨가될 경우, 충분한 고유전율을 얻을 수 없으며, 상기 범위보다 높게 첨가될 경우 기존 천연 흑연과 마찬가지로 지나치게 유전손실률이 높아지는 바, 바람직하지 않다.As the filler of the present invention, when the expanded graphite is used alone, it is preferable to add the expanded graphite in an amount of 5 to 10 wt% based on the total weight of the resin. When the expanded graphite is added less than the above range, a sufficient high permittivity cannot be obtained, and when the expanded graphite is added above the above range, the dielectric loss factor is excessively high like conventional natural graphite, which is not preferable.

한편, 충전제로서 상기 팽창흑연을 단독으로 사용할 수도 있으나, 팽창흑연과 과 TiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다.Meanwhile, as a filler, the expanded graphite may be used alone or in combination with expanded graphite and TiO 2 .

팽창흑연을 단독으로 첨가하는 것에 비해 팽창흑연에 비해 보다 저렴한 TiO2를 혼합할 경우, 충전제에 투입되는 비용을 절감할 수 있는 바, 보다 경제적으로 수지를 제조할 수 있다.Compared to adding expanded graphite alone, when TiO 2 , which is cheaper than expanded graphite, is mixed, the cost of the filler can be reduced, and the resin can be manufactured more economically.

한편, 팽창흑연과 과 TiO2를 혼합하여 사용할 경우, 전체수지 대비, 팽창흑연을 0.5wt% 내지 8wt%로 첨가해 주는 것이 바람직하며, 상기 팽창흑연과 TiO2의 비율은 1 : 4 내지 1 : 80, 더욱 바람직하게는 1 : 10 내지 1 : 60으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 비율보다 TiO2가 높게 함유될 경우, 전체적인 소재의 물성이 저하될 수 있으며, 반대로 TiO2가 상기 비율보다 낮게 함유될 경우 실질적으로 TiO2 투입으로 인한 추가적인 유전율 향상 효과를 기대하기 어렵다는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when using a mixture of expanded graphite and TiO 2 , it is preferable to add expanded graphite in an amount of 0.5 wt% to 8 wt% relative to the total resin, and the ratio of expanded graphite and TiO 2 is 1: 4 to 1: 80, more preferably 1:10 to 1:60. When TiO 2 is contained higher than the above ratio, the overall physical properties of the material may be deteriorated, and on the contrary, when TiO 2 is contained below the above ratio, a problem that it is difficult to expect an additional dielectric constant improvement effect due to the addition of TiO 2 actually occurs. can

아울러, 총 충전제 함량을 50wt%이상으로 조합하여 투입하였을 경우 복합소재가 높은 비중을 가지게 되어 경제성이 떨어지고, 낮은 충격강도를 가져 물성이 약화되는 단점이 많았으며, 높은 충전제 함량으로 인해 수지 매트릭스 내에 물성을 보강해줄 보강형 충전제를 첨가할 수 있는 공간이 부족해지는 문제가 있는 바, 상기 팽창흑연 및 TiO2를 포함하는 총 충전제 함량은 50wt%미만으로 조절되는 것이 바람직하다.In addition, when the total filler content was added in combination of 50 wt% or more, the composite material had a high specific gravity, resulting in poor economic feasibility, and low impact strength, resulting in weakened physical properties. There is a problem of lack of space for adding a reinforcing filler to reinforce the bar, the total filler content including the expanded graphite and TiO 2 is preferably adjusted to less than 50wt%.

한편, 충전제로는 추가로 추가로 글라스버블, 실리카, 산화티타늄, 탈크 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, the filler may further include at least one material selected from the group consisting of glass bubbles, silica, titanium oxide, talc, and calcium carbonate.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.

제조예 : 액정폴리에스터 수지의 제조Preparation Example: Preparation of liquid crystal polyester resin

200L 용량의 회분식 반응기에 무수초산 13,000g(127.3몰)을 투입하고 교반기를 회전하면서 단량체 파라 히드록시 벤조산(HBA) 20,000g (144.8몰), 바이페놀(BP) 9,000g (48.3몰), 테레프탈산(TPA) 5,400g(32.6몰), 이소프탈산(IPA) 2,600g(15.7몰)을 투입한 후 무수초산 14,100g(138.1몰)을 더 투입하여 회분식 반응기 내에서 혼합이 잘 되도록 한다. 이 후 초산칼륨 촉매 2.8g과 초산마그네슘 촉매 11.2g을 첨가하고 반응기 내부 공간을 불활성 상태로 만들기 위해 질소를 주입하였다. 이 후 반응기 온도를 1시간에 걸쳐 회분식 반응기 내부의 무수초산이 환류되는 온도까지 승온시키고 이 온도에서 2시간동안 단량체들의 히드록시기를 아세틸화시켰다. 아세틸화 반응에서 생성된 초산과 과량으로 투입되어 미 반응한 무수초산을 제거하면서 0.5℃속도로 320℃까지 승온시켜 액정폴리에스터를 제조하고, 하부 밸브를 통해 배출, 냉각 고화시키면서 1차 분쇄하여 32,000g을 얻었다. 이 후 미립분쇄기를 사용하여 2차 분쇄하고, 회전식 가열장치에 넣고 질소를 25L/min의 유속으로 흘려주면서 200℃까지 2시간동안 승온하였다. 이 온도에서 2시간동안 유지한 후 285℃까지 0.2℃속도로 승온시킨 후 3시간 동안 유지함으로써 고상중합 반응을 진행하였고, 이를 통해 액정폴리에스터 수지를 얻었다. 제조된 수지의 융점은 330℃이었다.13,000 g (127.3 mol) of acetic anhydride was added to a batch reactor with a capacity of 200 L, and 20,000 g (144.8 mol) of monomeric parahydroxy benzoic acid (HBA), 9,000 g (48.3 mol) of biphenol (BP), terephthalic acid ( After adding 5,400 g (32.6 mol) of TPA) and 2,600 g (15.7 mol) of isophthalic acid (IPA), 14,100 g (138.1 mol) of acetic anhydride was further added to ensure good mixing in the batch reactor. Thereafter, 2.8 g of potassium acetate catalyst and 11.2 g of magnesium acetate catalyst were added, and nitrogen was injected to make the interior space of the reactor inactive. Thereafter, the temperature of the reactor was raised to a temperature at which acetic anhydride inside the batch reactor was refluxed over 1 hour, and the hydroxy groups of the monomers were acetylated at this temperature for 2 hours. Acetic acid generated in the acetylation reaction and excessively added unreacted acetic anhydride were removed while raising the temperature to 320 ° C at a rate of 0.5 ° C to produce liquid crystal polyester, discharged through the lower valve, cooled and solidified, and first pulverized to 32,000 got g. Thereafter, the mixture was subjected to secondary pulverization using a fine mill, put into a rotary heating device, and heated to 200° C. for 2 hours while flowing nitrogen at a flow rate of 25 L/min. After maintaining at this temperature for 2 hours, the temperature was raised to 285 °C at a rate of 0.2 °C and maintained for 3 hours to conduct a solid-state polymerization reaction, through which a liquid crystal polyester resin was obtained. The melting point of the prepared resin was 330°C.

<실시예 1 :충전제로서 팽창흑연을 10wt% 첨가한 고유전 복합소재 제조><Example 1: Manufacture of high dielectric composite material containing 10wt% of expanded graphite as a filler>

앞선 제조예를 통해 제조한 액정폴리에스터 수지에 충전제로서 평균입자사이즈 45㎛의 팽창흑연을 10wt% 첨가 하여 자동 혼합기 (제일산업기기, JITD-50KW)로 30분간 혼합하고, 열풍 건조기 (제일산업기기, JIB-100KW)로 150℃에서 2시간 동안 건조 후, 2축 압출기를 통해 배럴온도 340℃에서 350rpm의 회전속도로 용융혼련을 진행하였다. 또한 상기 용융혼련시, 2축 압출기에 진공을 가해 고온에서 용융혼련시 발생하는 가스 및 부산물을 제거하였다. 10wt% of expanded graphite having an average particle size of 45㎛ was added as a filler to the liquid crystal polyester resin prepared in the previous preparation example, mixed for 30 minutes with an automatic mixer (Jil Industrial Equipment, JITD-50KW), and hot air dryer (Jeil Industrial Equipment , JIB-100KW) after drying at 150 ° C for 2 hours, melt kneading was performed at a rotational speed of 350 rpm at a barrel temperature of 340 ° C through a twin screw extruder. In addition, during the melt-kneading, a vacuum was applied to the twin-screw extruder to remove gas and by-products generated during the melt-kneading at a high temperature.

상기 용융혼련을 통해 얻어진 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다. The composite material in the form of a pellet obtained through the melt kneading was injection molded into a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, and then the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a dielectric constant evaluation device (SPDR) of 2.5 GHz, and the impact strength was measured by the ASTM D256 method. , The specific gravity was measured according to the ASTM D792 method.

<실시예 2 :충전제로서 팽창흑연을 5wt% 첨가한 고유전 복합소재 제조 ><Example 2: Manufacture of high-permittivity composite material containing 5 wt% of expanded graphite as a filler>

충전제로서 팽창흑연 5wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in the form of a pellet was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 5 wt% of expanded graphite as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<실시예 3 : 충전제로서 팽창흑연과 TiO2를 함께 적용한 고유전 복합소재 제조><Example 3: Manufacture of high dielectric composite material using expanded graphite and TiO 2 as a filler>

충전제로서 팽창흑연 0.5wt%와 TiO 2 30wt% 를 함께 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in the form of a pellet was prepared in the same configuration as in Example 1, except that 0.5 wt% of expanded graphite and 30 wt% of TiO 2 were added together as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<비교예 1 : 팽창흑연을 13wt%적용한 고유전 복합소재의 제조><Comparative Example 1: Manufacture of high dielectric composite material using 13wt% of expanded graphite>

충전제로서 팽창흑연 13wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in pellet form was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 13 wt% of expanded graphite as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<비교예 2 : 팽창흑연을 2wt% 적용한 복합소재 제조<Comparative Example 2: Manufacture of a composite material using 2 wt% of expanded graphite

충전제로서 팽창흑연 2wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in the form of a pellet was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 2 wt% of expanded graphite as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<비교예 3 : 충전제로 TiO2만을 단독 적용한 고유전 복합소재의 제조><Comparative Example 3: Manufacture of high dielectric composite material using only TiO 2 as a filler>

충전제로서 TiO 2 60wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in pellet form was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 60 wt% of TiO 2 as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<비교예 4 : 충전제로 TiO2만을 단독 적용한 고유전 복합소재의 제조><Comparative Example 4: Manufacture of high dielectric composite material using only TiO 2 as a filler>

충전제로서 TiO 2 40wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in pellet form was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 40 wt% of TiO 2 as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<비교예 5 : 충전제로 천연흑연 10wt%만을 단독 적용한 고유전 복합소재의 제조<Comparative Example 5: Preparation of a high dielectric composite material using only 10 wt% of natural graphite as a filler

충전제로서 천연흑연 10wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in the form of a pellet was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 10 wt% of natural graphite as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

<비교예 6 : 충전제로 천연흑연 15wt%만을 단독 적용한 고유전 복합소재의 제조<Comparative Example 6: Preparation of a high dielectric composite material using only 15 wt% of natural graphite as a filler

충전제로서 천연흑연 15wt% 를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성으로 펠렛 형태의 복합소재를 제조하였다.A composite material in the form of a pellet was prepared in the same configuration as in Example 1, except for adding 15 wt% of natural graphite as a filler.

상기 펠렛 형태의 복합소재를 두께 2mm의 사각시편형태로 사출성형하여 제조 후 2.5GHz의 유전율평가장비(SPDR)을 통해 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, ASTM D256 방식으로 충격강도를, ASTM D792 방식으로 비중을 측정하였다.After injection molding the pellet-type composite material in the form of a rectangular specimen with a thickness of 2 mm, the dielectric constant and dielectric loss factor were measured through a 2.5 GHz dielectric constant evaluation device (SPDR), and the impact strength was measured by the ASTM D256 method and the ASTM D792 method. Specific gravity was measured.

표 1은 각 실험예들의 조성을 정리한 내용이다.Table 1 summarizes the composition of each experimental example.

LCP 수지 (wt%)LCP resin (wt%) 팽창흑연 (wt%)Expanded graphite (wt%) TiO2 (wt%)TiO 2 (wt%) 천연흑연 (wt%)Natural graphite (wt%) 실시예 1Example 1 9090 1010 -- -- 실시예 2Example 2 9595 55 -- -- 실시예 3Example 3 69.569.5 0.50.5 3030 -- 비교예 1Comparative Example 1 8787 1313 -- -- 비교예 2Comparative Example 2 9898 22 -- -- 비교예 3Comparative Example 3 4040 -- 6060 -- 비교예 4Comparative Example 4 6060 -- 4040 -- 비교예 5Comparative Example 5 9090 -- -- 1010 비교예 6Comparative Example 6 8585 -- -- 1515

표 2는 각 실험예 및 비교예들을 바탕으로 제조된 복합수지 조성물에 대하여 유전율(Dk), 유전손실률(Df), 충격강도 및 비중 등을 측정한 결과를 정리한 것이다.Table 2 summarizes the results of measuring dielectric constant (Dk), dielectric loss factor (Df), impact strength and specific gravity of the composite resin composition prepared based on each experimental example and comparative example.

유전율(Dk)Permittivity (Dk) 유전손실율(Df)Dielectric loss factor (Df) 충격강도 (kgfcm/cm)Impact strength (kgfcm/cm) 비중importance 실시예 1Example 1 1717 0.090.09 12.712.7 1.481.48 실시예 2Example 2 1111 0.0090.009 13.413.4 1.531.53 실시예 3Example 3 1212 0.080.08 9.29.2 1.911.91 비교예 1Comparative Example 1 2323 0.150.15 12.512.5 1.451.45 비교예 2Comparative Example 2 66 0.0050.005 13.813.8 1.551.55 비교예 3Comparative Example 3 1111 0.060.06 5.75.7 2.252.25 비교예 4Comparative Example 4 88 0.050.05 8.68.6 1.951.95 비교예 5Comparative Example 5 88 0.090.09 12.712.7 1.571.57 비교예 6Comparative Example 6 1111 0.140.14 10.610.6 1.531.53

상기 표 2의 실험 결과를 정리하면 다음과 같다.The experimental results of Table 2 are summarized as follows.

일반 그라파이트의 경우 유전율상승이 TiO2대비 높지만 유전손실이 함께 증가하여 안테나용 소재로 적합하지 않았다. 이에 반해, 팽창흑연을 적용할 경우 천연 흑연 대비 유전율이 크게 상승함을 확인하였다. 이와 같이 팽창흑연은 TiO2보다 적은 충진량으로 높은 유전율을 구현가능하여 기계적 물성향상 및 경량화에도 효과가 있음을 확인하였다.In the case of general graphite, the increase in dielectric constant is higher than that of TiO 2 , but the dielectric loss also increases, so it is not suitable as a material for antennas. On the other hand, it was confirmed that when expanded graphite was applied, the permittivity was greatly increased compared to natural graphite. In this way, it was confirmed that the expanded graphite can realize a high permittivity with a smaller filling amount than TiO 2 and is effective in improving mechanical properties and reducing weight.

구체적으로, 팽창흑연은 천연흑연보다 동일함량대비 유전손실은 동일하게 나타나지만 유전율이 1.5배 이상 높게 나타난다. 따라서 유전율은 높이면서 0.1 미만의 유전손실율을 갖도록 조절이 가능하며, 구체적으로 전체 수지의 중량대비 5 내지 10wt% 범위내로 팽창흑연을 첨가할 경우, 2.5GHz영역에서 유전율 10이상을 나타내고 0.1 미만의 유전손실율을 가지는 복합소재를 제조할 수 있다.Specifically, expanded graphite exhibits the same dielectric loss compared to natural graphite for the same content, but its dielectric constant is 1.5 times higher. Therefore, the dielectric constant can be adjusted to have a dielectric loss factor of less than 0.1 while increasing. Specifically, when expanded graphite is added in the range of 5 to 10 wt% relative to the weight of the total resin, the dielectric constant is 10 or more in the 2.5GHz region and the dielectric constant is less than 0.1. A composite material having a loss rate can be manufactured.

한편, 상기 팽창흑연을 TiO2와 하이브리드로 적용한 경우 TiO2의 낮은 유전율을 보완해주어 2.5GHz영역에서 유전율 10이상을 나타내고 유전손실 또한 낮게 나타나서 안테나용으로 사용하기에 적합한 소재의 개발이 가능하다는 것을 남을 알 수 있었다. 구체적으로 이와 같이 팽창흑연과 TiO2와 하이브리드로 적용할 경우, 팽창흑연을 0.5 내지 8wt% 로 첨가하여 주고, 상기 팽창흑연과 TiO2의 중량비를 1 : 4 내지 1 : 80 으로 조절해줌으로서, 상기와 같은 유전율 및 유전손실율을 만족하는 복합소재를 제조할 수 있다.On the other hand, when the expanded graphite is applied as a hybrid with TiO 2 , it compensates for the low permittivity of TiO 2 and shows a permittivity of 10 or more in the 2.5GHz region and also shows a low dielectric loss, so it remains to be seen that it is possible to develop a material suitable for use for antennas. Could know. Specifically, when applied as a hybrid with expanded graphite and TiO 2 in this way, by adding expanded graphite at 0.5 to 8 wt% and adjusting the weight ratio of the expanded graphite and TiO 2 to 1: 4 to 1: 80, A composite material satisfying the same permittivity and dielectric loss ratio can be manufactured.

한편, 총 충전제 함량을 50wt%이상으로 조합하여 투입하였을 경우 복합소재가 높은 비중을 가지게 되어 경제성이 떨어지고, 낮은 충격강도를 가져 물성이 약화되는 단점이 많았으며, 높은 충전제 함량으로 인해 수지 매트릭스 내에 물성을 보강해줄 보강형 충전제를 첨가할 수 있는 공간이 부족해지는 문제가 있었다. On the other hand, when the total filler content was added in combination of 50 wt% or more, the composite material had a high specific gravity, resulting in poor economic feasibility, and low impact strength, resulting in weakening physical properties. There was a problem that there was not enough space to add a reinforcing filler to reinforce the.

따라서, 본 발명에서는 팽창흑연을 활용하여 총 충전제의 함량이 50wt% 미만으로 조절되어 충격강도가 8kgfcm/cm 이상으로 물성이 우수하면서도 고유전율 및 저유전손실율을 모두 만족하는 복합소재를 제조하였다.Therefore, in the present invention, the total filler content is adjusted to less than 50 wt% using expanded graphite to prepare a composite material having excellent physical properties with an impact strength of 8 kgfcm / cm or more and satisfying both high dielectric constant and low dielectric loss rate.

Claims (7)

매트릭스와 충전제의 혼합물로 구성된 복합소재 조성물에 있어서,
상기 매트릭스는 액정폴리에스테르를 포함하고,
상기 충전제는 팽창흑연 또는 팽창흑연과 TiO2의 혼합물을 포함하여, 2.5GHz에서 10.0 이상의 고유전상수 및 0.1 이하의 저유전손실율을 갖는, 복합소재 조성물
In the composite material composition composed of a mixture of a matrix and a filler,
The matrix includes liquid crystal polyester,
The filler includes expanded graphite or a mixture of expanded graphite and TiO 2 , and has a high dielectric constant of 10.0 or more and a low dielectric loss factor of 0.1 or less at 2.5 GHz, a composite material composition.
제1항에 있어서,
상기 충전제로서 팽창흑연이 단독으로 사용될 경우, 상기 팽창흑연이 전체 복합소재의 중량대비 5 내지 10wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물
According to claim 1,
When expanded graphite is used alone as the filler, the expanded graphite is a composite material composition characterized in that it is included in 5 to 10 wt% based on the weight of the total composite material
제1항에 있어서,
상기 충전제로서, 팽창흑연과 TiO2의 혼합물이 사용될 경우, 상기 팽창흑연과 TiO2의 중량비는 1 : 4 내지 1 : 80 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물
According to claim 1,
As the filler, when a mixture of expanded graphite and TiO 2 is used, the weight ratio of the expanded graphite and TiO 2 is 1: 4 to 1: 80 Composite material composition
제3항에 있어서,
상기 팽창흑연은 전체 복합소재의 중량대비 0.5 내지 8wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물
According to claim 3,
The expanded graphite is a composite material composition, characterized in that contained in 0.5 to 8wt% relative to the weight of the total composite material
제3항에 있어서,
상기 팽창흑연과 TiO2을 포함하는 충전제의 총 중량이 전체 복합소재의 중량대비 50wt% 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물
According to claim 3,
Composite material composition, characterized in that the total weight of the filler containing the expanded graphite and TiO 2 is less than 50wt% relative to the weight of the total composite material
제1항에 있어서,
상기 충전제는 글라스버블, 실리카, 산화티타늄, 탈크 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물
According to claim 1,
The filler is a composite material composition characterized in that it further comprises at least one material selected from the group consisting of glass bubbles, silica, titanium oxide, talc and calcium carbonate
제1항에 있어서,
상기 팽창흑연의 직경이 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 복합소재 조성물
According to claim 1,
Composite material composition, characterized in that the diameter of the expanded graphite is 50 μm or less
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