KR20230090237A

KR20230090237A - 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물

Info

Publication number: KR20230090237A
Application number: KR1020220167086A
Authority: KR
Inventors: 이학민; 이준화; 이수련
Original assignee: 주식회사 에이치앤에스
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-06-21

Abstract

본 발명은 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 1개의 수산기를 갖는 폴리올, 2개의 수산기를 갖는 폴리올 및 3개 이상 64개 이하의 수산기를 갖는 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 혼합물과, 촉매를 포함하는 주제조성물; 및 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체 및 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체와 폴리올과 반응시킨 폴리우레탄 전구체 중에서 선택되는 적어도 하나와, 수분제거제와, 경화지연제를 포함하는 경화제조성물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물을 제공한다.

Description

2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물{Two component heat conductive polyurethane gap filler composition}

본 발명은 상온에서 180일 이상 보존이 가능한 열전도성 2액형 폴리우레탄(polyurethane, PU) 조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물로부터 생성되는 열전도성 갭 충전제를 포함하는 전기/전자 디바이스 및 이차전지로 구동되는 운송수단용 이차전지 모듈, 팩 및 배터리 관리 시스템 (Battery Management System, 이후 BMS라 칭함)에 관한 것이다.

최근 지구 환경보전을 위한 방편으로 운송수단의 동력의 일부 혹은 전부를 이차전지로 대체하는 추세이다. 그러나 이차전지는 충방전에 따른 열 발생은 전지 성능 및 수명에 영향을 미치며 열폭주에 의한 폭발위험도 내재되어 있어 이차전지 모듈, 팩 뿐만 아니라 BMS에서 열전도성 갭 충전제는 중요한 구성요소로 자리잡고 있다.

열전도성 세라믹을 (thermal conductive ceramics) 포함한 경화성 실리콘 조성물은 우수한 열전도, 내열성, 내한성 및 전기절연 특성을 나타내어 오래 전부터 열매개물질 (Thermal Interface Material, TIM)로 사용되어 왔으며, 특별히 미국특허 제 9,203,064 B2에는 전기자동차용 배터리 팩을 개시하며 실리콘 열전도성 갭 충전제에 대해 언급하고 있다.

그러나 전기자동차용 이차전지 팩, 모듈 등의 케이스(case)는 운송수단으로서의 안정성과 열전도성 확보를 위해 주로 금속재질을 사용하므로 실리콘(silicone)계 갭 충전제는 이종 물질인 금속재질과의 접착력을 충분히 제공하지 못하는 문제점을 내포하고 있어 이를 개선한 열전도성 갭 충전제 개발에 대한 필요성이 요구되었다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 대한민국등록특허 제10-2329736 등 많은 특허문헌에서 갭 충전제와 이종물질인 금속케이스와의 접착력을 증대시키기 위해 폴리우레탄 계 갭 충전제를 게시하고 있으나, 폴리우레탄 계 갭 충천제의 경화제 조성물 중 말단에 이소시아네이트기 (isocyanate functional group)를 갖는 단량체(monomer) 및 폴리올(polyol)과 반응시킨 폴리우레탄 전구체는 (prepolymer) 열전도성 세라믹 및 난연성 세라믹의 표면에 존재하는 유리수분과 (free moisture) 반응하여 이소시아네이트기와의 반응속도가 주제를 이루고 있는 말단에 수산기 (hydroxyl functional group)를 갖는 폴리올 보다 수만 배 이상 빠른 아민을 (amine) 생성하여 경화제 조성물의 보존안정성을 저해시키므로 10℃ 이하의 냉장 혹은 -15℃ 이하의 냉동 조건에서 보관해야 하는 문제점이 여전히 내재되어 있다.

미국특허 US 9,203,064 B2 대한민국등록특허 제10-2329736호

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상온에서 180일 이상 보존이 가능한 열전도성 2액형 폴리우레탄계 갭 충전제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조성물로부터 생성되는 열전도성 갭 충전제를 포함하는 전기/전자 디바이스 및 이차전지로 구동되는 운송수단용 이차전지 모듈, 팩 및 BMS를 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 1개의 수산기를 갖는 폴리올, 2개의 수산기를 갖는 폴리올 및 3개 이상 64개 이하의 수산기를 갖는 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 혼합물과, 촉매를 포함하는 주제조성물; 및 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체 및 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체와 폴리올과 반응시킨 폴리우레탄 전구체 중에서 선택되는 적어도 하나와, 수분제거제와, 경화지연제를 포함하는 경화제조성물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물을 제공한다.

상기 주제 조성물 또는 경화제 조성물은, 열전도성 세라믹 및 난연성 세라믹 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 주제 조성물 또는 경화제 조성물은, 분산제 및 요변성부여 첨가제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 수분제거제는 하기 화학식 1를 포함하는 구조를 갖는 옥사졸리딘 유도체들 중 적어도 1개 이상을 함유한 것이 바람직하다.

(화학식1)

여기서,

R₁은 탄소수 1~4의 선형(Linear) 탄화수소 혹은 탄소수 3~8의 분지형(Branched) 탄화수소,

R₂는 탄소수 1~12의 선형(Linear) 혹은 탄소수 3~18의 분지형(Branched) 탄화수소,

R3은 메틸기(CH₃-) 혹은 수소(H)이다.

상기 경화지연제는 하기 화학식 2를 포함하는 구조를 갖는 아씰할라이드 유도체들 중에서 적어도 1개 이상을 함유한 것이 바람직하다.

(화학식 2)

여기서, R은

1. Aliphatic hydrocarbon 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~18), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~18), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~18), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~18) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Aliphatic hydrocarbon이다.

2. Aromatic hydrocarbon 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~8), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~8), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~8), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~8) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Aromatic hydrocarbon이다.

3. Bicyclic aromatic hydrocarbon(BAH) 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~8), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~8), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~8), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~8) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Bicyclic aromatic hydrocarbon이다.

4. Ring의 개수가 3~5개인 Polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH) 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~8), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~8), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~8), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~8) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Polycyclic aromatic hydrocarbon이다.

또한, X는 할로겐 원소이다.

또한, 상기 조성물 중량을 100%로 할 때, 1개의 수산기를 갖는 폴리올 0 내지 50중량%, 2개의 수산기를 갖는 폴리올 50 내지 99.9중량% 및 3개 이상 64개 이하의 수산기를 갖는 폴리올 0.1 내지 10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조성물 중 경화제를 구성하는 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체 내지 전구체는 주제의 수산가 (hydroxyl value) 대비 80% 내지 120% 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 위 상한치와 하한치는 경화도와 관계가 있는 것으로서, 위 상한치와 하한치를 벗어나는 경우 공히 경화도가 낮아져 경도가 낮아지는 바, 위 범위에서 임계적 의의가 있다. 즉, 위 범위에서 경화도가 높고 경도가 높은 특성을 갖는다.

특히, 주제 조성물은 말단에 1개의 수산기를 갖는 폴리올, 2개의 수산기를 갖는 폴리올 및 3개 이상 64개 이하의 수산기를 갖는 폴리올 중에서 선택되는 적어도 둘 이상의 혼합물; 열전도성 세라믹 및 난연성 세라믹 중에서 선택되는 적어도 하나; 경화를 위한 촉매;를 포함하며, 경우에 따라서는 분산성을 향상시키기 위한 분산제 및 요변성 (thixotropy)을 부여하기 위한 요변성부여 첨가제 등을 포함할 수 있고, 경화제 조성물은 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체 및 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체와 폴리올과 반응시킨 폴리우레탄 전구체 중에서 선택되는 적어도 하나; 열전도성 세라믹 및 난연성 세라믹 중에서 선택되는 적어도 하나; 수분과의 반응을 억제시키기 위한 수분제거제; 수분제거제와 수분의 반응으로 생성되는 2차 아민 내지 수산기와 우선 반응하여 경화제의 보존 안정성을 증가시키는 경화지연제;를 포함하며, 경우에 따라서는 분산성을 향상시키기 위한 분산제 및 요변성을 부여하기 위한 요변성부여첨가제 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 상온에서 180일 이상 보존 가능한 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물이다.

이상과 같은 본 발명의 일례에 따르면, 상온에서 180일 이상 보존 가능한 열전도성 2액형 폴리우레탄 조성물을 제공하며 상기 열전도성 2액형 폴리우레탄 조성물은 전기/전자 디바이스 및 이차전지로 구동되는 운송수단용 이차전지 모듈, 팩 및 BMS의 효과적인 열전도성 갭 충전제로 적용할 수 있는 효과가 기대된다.

도 1은 수분제거제인 옥사졸리딘 유도체 및 경화지연제인 아씰할라이드를 함유한 경화제 조성물 (실시예 1) 과 수분제거제와 경화지연제를 함유하지 않은 경화제 조성물 (비교예1)의 상온 보존안정성 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 수분제거제인 옥사졸리딘 유도체 및 경화지연제인 아씰할라이드를 함유한 경화제 조성물 (실시예 1) 과 수분제거제와 경화지연제를 함유하지 않은 경화제 조성물 (비교예1)의 가속 보존안정성 결과를 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 전기/전자 디바이스 및 이차전지로 구동되는 운송수단용 이차전지 모듈(module), 팩(pack) 및 BMS(Battery Management System)에 사용되는 상온 보관 2액형 열전도성 갭 충전제의 조성물에 관한 것이다.

일 예로 본 발명의 조성물은 이차전지 모듈케이스 내부에 주입하여 이차전지 셀과 모듈케이스의 갭을 채우고 충방전에 따른 발생열을 케이스 외부로 전달하는데 사용되는 열 전도성 갭 충전제일 수 있다.

또 다른 예로 모듈들이 모인 팩 제조 시 방열기구인 싱크(sink) 등과 팩 사이의 갭을 채움으로써 열 저항을 줄이는데 사용하는 열 전도성 갭 충전제일 수 있다.

본 발명자들은 선 출원한 대한민국 특허출원 제10-2020-0150572호 및 제10-2021-0178537호에서 수분제거제 (moisture scavenger)로 사용한 화학식 1과 같은 옥사졸리딘 유도체가 (oxazolidine derivatives) 우선적으로 수분과 반응함으로써 수분제거 효과가 우수함을 개시한 바 있다.

그러나 옥사졸리딘 유도체가 수분과 우선적으로 반응하여 효과적으로 수분을 제거함으로써 경화제의 구성성분인 이소시아네이트기와 수분과의 반응은 막을 수 있으나, 화학식2와 같이 분자 내에 2차 아민 및 수산기를 동시에 갖는 다관능 (multi-functional) 부산물을 생성하고, 상기 부산물이 이소시아네이트와 반응하여 경화제의 점도를 증가시킴으로써 궁극적으로 경화제의 보존안전성을 향상시킬 수 없게 된다.

(화학식1)

여기서,

R3은 메틸기(CH₃-) 혹은 수소(H)이다.

(화학식 2)

이에 본 발명자들은 하기 화학식2와 같은 아실할라이드 유도체가 (acyl halide derivatives) 이소시아네이트에 우선하여 2차 아민 및 수산 기와 반응한다는데 착안하여 본 발명을 완성하였다.

(화학식3)

여기서,

R은 하기 1 내지 4에서 선택된 하나이다.

1. C1~C18의 알킬 (alkyl), C3~C18의 이소알킬 (isoalkyl), C2~C18의 알케닐 (alkenyl), C4~C18의 이소알케닐 (isoalkenyl) 중에서 선택된 하나로 치환된 지방족탄화수소 (aliphatic hydrocarbon)

2. C1~C8의 알킬 (alkyl), C3~C8의 이소알킬 (isoalkyl), C2~C8의 알케닐 (alkenyl), C4~C8의 이소알케닐 (isoalkenyl) 중에서 선택된 하나 내지 다섯 개로 치환된 방향족탄화수소 (aromatic hydrocarbon).

3. C1~C8의 알킬 (alkyl), C3~C8의 이소알킬 (isoalkyl), C2~C8의 알케닐 (alkenyl), C4~C8의 이소알케닐 (isoalkenyl) 중에서 선택된 하나 내지 일곱 개로 치환된 이환방향족탄화수소 (bicyclic aromatic hydrocarbon, BAH).

4. C1~C8의 알킬 (alkyl), C3~C8의 이소알킬 (isoalkyl), C2~C8의 알케닐 (alkenyl), C4~C8의 이소알케닐 (isoalkenyl) 중에서 선택된 하나 내지 네 개가 치환되고 환의 (ring) 개수가 세 개 내지 다섯 개인 다환방향족탄화수소 (polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH).

X는 할로겐 원소 중에서 선택된 하나이다.

또한, 본 발명에서 상기 조성물은 폴리올 등을 포함하는 주제 조성물과 폴리이소시아네이트 등을 포함하는 경화제 조성물로 이루어진 2액형 폴리우레탄 조성물이 바람직하다.

상기 조성물은 열전도성을 확보하기 위해 열전도성이 우수한 열전도성 세라믹을 포함하여야 하며, 이차전지 모듈, 팩 등의 난연성을 부여하기 위해 열전도성과 난연성을 동시에 갖는 삼수산화알루미늄과 같은 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조성물은 열에 민감한 이차전지 모듈과 팩 등을 제조하는데 적용하므로 반드시 상온에서 경화시켜야 하며, 경화속도를 조절하기 위하여 주제 조성물에 디부틸틴 디라우레이트 등과 같은 주석계 혹은 1,4-diazabicyclooctane과 같은 아민계 촉매를 첨가할 수 있으나 꼭 그에 한정되는 것은 아니다.

이외에도 상기 주제 조성물에는 세라믹의 분산성을 향상시키기 위한 분산제, 필요 시 요변성을 부여하기 위한 첨가제를 혼합하여 사용할 수 있다.

또한 경화제 조성물에는 세라믹의 분산성을 향상시키기 위한 분산제, 필요 시 요변성을 부여하기 위한 첨가제, 수분에 의해 상기 조성물로부터 생성되는 열전도성 갭 충전제에 기포가 생기는 것을 방지하기 위한 수분제거제 (moisture scavenger) 및 경화지연제를 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 일례로 주제 조성물을 구성하는 폴리올은 2개의 수산 기를 갖는 폴리올 및 3개 이상 64개 이하의 수산 기를 갖는 폴리올을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 3개 이상 64개이하 (3~64)의 수산 기를 갖는 폴리올의 첨가량은 두 개의 수산 기를 갖는 폴리올 대비 0.1중량% 이상 10중량% 이하가 바람직하다.

여기서 3개 이상 64개이하의 수산 기를 갖는 폴리올의 첨가량이 0.1중량% 이하일 경우 하기 경화제 조성물과 혼합 시 경화가 되지 않으며 10중량% 이상 함유 시 과경화 되어 전기/전자 디바이스, 이차전지 모듈, 팩 등의 충격흡수 기능이 상실되는 단점이 있다.

또한 주제와 경화제를 혼합하여 생성되는 2액형 폴리우레탄의 경도를 조절하기 위하여 한 개의 수산 기를 갖는 폴리올을 추가하여 사용할 수 있으며 첨가량은 2개의 수산 기를 갖는 폴리올 대비 0중량% 이상 50중량% 이하가 바람직하다.

여기서 한 개의 수산기를 갖는 폴리올을 50중량% 이상 사용하면 경화도가 낮아 전기/전자 디바이스, 이차전지 모듈, 팩 등의 고정시키는 기능이 상실되는 단점이 있다.

상기 주제 조성물로 사용되는 폴리올은 종류에 제한이 없으나 적용되는 팩 혹은 모듈의 케이스와의 접착력을 고려하여 선정하는 것이 바람직하며 폴리올 주쇄에 에스테르 (ester) 결합, 우레탄 (urethane) 결합, 카보네이트 (carbonate)결합 혹은 이더 (ether)결합을 갖는 폴리올을 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.

또한 상기 주제 조성물에 사용하는 폴리올은 후술하는 바와 같이 다량의 열전도성 세라믹을 함유하여야 하므로 상온에서 액상이며 점도가 2,000cps이하로 낮은 것이 바람직하다.

본 발명의 일례로 경화제 조성물을 구성하는 이소시아네이트는 종류에 제한이 없으나 경화제의 보존안전성을 확보하기 위해 반드시 2가 이하의 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.

2가 이상의 이소시아네이트는 수분과 반응하여 이산화탄소를 방출하며 아민으로 전환되고 (속도결정단계), 생성된 아민은 생성 즉시 다른 이소시아네이트와 반응하여 유레아(urea) 결합을 형성하며 경화되므로 장기 보존 시 고화되는 현상을 방지하기 위하여 반드시 경화가 되지 않고 분자량 증가에 의해 점도가 증가하는 2가 이하의 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.

뷰렛 (Buret) 반응은 유레아(urea)반응보다 반응속도가 매우 늦으므로 보존안전성에 영향을 미치지 않는다.

본 발명의 일례로 주제 조성물과 경화제 조성물의 혼합비율은 몰비 기준으로 수산 기 대비 이소시아네이트 비율이 0.8~1.2의 범위가 바람직하다.

수산 기 대비 이소시아네이트의 중량비가 낮으면 혼합하여 제조되는 열전도성 갭 충전제의 경도를 낮출 수 있으며 수산기 대비 이소시아네이트의 중량비가 높으면 열전도성 갭 충전제의 경도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 경화속도를 빠르게 조절할 수 있다.

본 발명의 일례로 열전도성을 확보하기 위하여 열전도성 세라믹을 함유하여야 하며, 열전도성 세라믹의 종류에 제한은 없으나 열전도성이 우수한 알루미나(Al₂O₃), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si₃N₄), 질화붕소(BN), 산화아연(ZnO) 등의 군으로부터 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 열전도성 뿐만 아니라 난연성을 부여하기 위하여 삼수산화알루미늄 (Aluminium Trihydroxide, 이하 ATH라 칭함), 이수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 탄산칼슘(CaCO₃) 등의 군에서 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 열전도성 세라믹과 난연성을 부여하는 세라믹을 혼합하여 사용할 수 있으며, 조성물 100중량%를 기준으로 난연성 세라믹을 25중량% 미만 함유 시 난연성이 없으므로 난연성을 부여하기 위해서는 난연성 세라믹 함량을 조성물 100중량% 기준으로 25중량% 이상 함유는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 일례로 열전도성 갭 충전제에 포함되는 열전도성 및 난연성 세라믹의 충전비율은 주제 내지 경화제에 사용되는 폴리올 내지 이소시아네이트 양을 100중량%로 할 때, 250 ~ 1,350중량% 함유하는 것이 바람직하다.

250중량% 미만에서는 열전도도가 낮아 열전도성 갭 충전제로서 적용할 수 없으며 1,350중량%를 초과하여 함유할 경우 효과적으로 분산시킬 수 없어 전기/전자 디바이스 및 모듈 등에 적용 시 효과적으로 고정시킬 수 없는 단점이 있다.

상기 경화제 조성물의 보존안전성을 증대시키기 위해 흡습제로 실란(silane)을 사용하는 경우가 있으나 이는 조성물에 존재하는 수분이 이소시아네이트 보다 실란의 알콕시(-OR, alkoxy)기와 우선 반응해야만 실현 가능하다.

따라서 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일례로 수분에 의해 상기 조성물로부터 생성되는 열전도성 갭 충전제에 아민이 생성되는 것을 방지하기 위해 하기 화학식 1과 같은 옥사졸리딘 유도체와 같은 수분제거제를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

(화학식1)

여기서,

R₁은 탄소수 1~4의 선형(Linear) 탄화수소 혹은 탄소수 3~8의 분지형(Branched) 탄화수소

R₂는 탄소수 1~12의 선형(Linear) 혹은 탄소수 3~18의 분지형(Branched) 탄화수소

R3은 메틸기(CH₃-) 혹은 수소(H)이다.

본 발명의 일례로 수분제거제를 사용하면 열전도성 갭 충전제에 기포가 생기는 것을 방지할 수는 있지만 수분제거제와 수분의 반응으로 인해 생성된 2차 아민 및 수산기와 경화제 조성물에 함유된 이소시아네이트와의 반응에 의해 경화제의 점도가 여전히 증가되므로 보존안정성이 크게 개선되지 않는다.

따라서, 아씰할라이드(Acyl halide)와 같은 경화지연제를 첨가하여 수분제거제와 수분의 반응에 의해 생성된 2차 아민 및 수산기와 우선 반응시킴으로써 보존안정성을 향상시킬 수 있다.

상기 경화지연제는 하기 화학식 2와 같은 구조를 갖는 아씰할라이드 유도체를 사용하는 것이 바람직하다.

(화학식 2)

여기서,

R은 하기 1 내지 4에서 선택된 하나이고, X는 할로겐 원소 중에서 선택된 하나이다. 여기서 R은 다음과 같다.

1. C1~C18의 알킬 (alkyl), C3~C18의 이소알킬 (isoalkyl), C2~C18의 알케닐 (alkenyl), C4~C18의 이소알케닐 (isoalkenyl) 중에서 선택된 하나로 치환된 지방족탄화수소 (aliphatic hydrocarbon).

<평가방법>

1. 상온 보존안정성 평가

상기 제조된 경화제를 상온에서 6개월간 보존하며 매 10일 간격으로 점도를 측정, 비교하여 저장안정성을 평가하였으며, 초기점도와 대비하여 점도가 두 배 이상일 경우 보존안정성이 없는 것으로 평가하였다.

2. 가속 보존안정성 평가

40℃ 오븐에서 2개월 동안 보존하면서 매 10일 간격으로 점도를 측정, 비교하여 가속 보존안정성을 평가하였으며 초기점도와 대비하여 점도가 두 배 이상일 경우 보존안정성이 없는 것으로 평가하였다.

3. 경화제 점도측정 방법

Anton-Paar사의 MCR102를 사용하여 ASTM D4440에 따라 점도를 측정하였다.

전단율 (Shear rate)은 2.4/s 이며 플레이트(plate) 간격은 0.5mm로 측정하였다.

<시료제조방법>

1. 실시예 1

1) 점도 400mPa.s의 폴리에스테르폴리올 (P-510, 일본 Kuraray사) 100중량%, HDI 90중량%를 첨가하여 2시간 반응시켜 2가의 폴리이소시아네이트를 합성하여 폴리우레탄 전구체를 제조하였다.

2) 제조한 전구체 100중량%에 알루미나 800중량%, 비이온성분산제,(normal block Mn : 1,200달톤) 1중량% , 수분제거제로 N-butyl-2-(1-ethylpentyl)-1,3-oxazolidine 3.5중량%, 경화지연제로 염화벤조일(benzoyl chloride) 1.5중량%를 첨가하여 고점도분산기에서 4시간 분산시켜 경화제 시료를 제조하였다.

2. 비교예 1

옥사졸리딘 유도체 염화벤조일을 제외하고 실시예 1과 같이 첨가하여 고점도분산기에서 4시간 분산시켜 경화제 시료를 제조하였다.

<측정결과>

상온 보존안정성(점도값 측정)

	0일	10일	20일	30일	40일	50일	60일	70일	80일	90일
실시예1	133,000	159,000	163,000	165,000	170,000	175,000	178,000	181,000	185,000	185,000
비교예1	145,000	250,000	400,000	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가
	100일	110일	120일	130일	140일	150일	160일	170일	180일
실시예1	190,000	193,000	195,000	196,000	200,000	203,000	205,000	207,000	210,000
비교예1	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가

위 표 1에서 확인되는 바와 같이, 상온보존안정성을 측정한 결과, 실시예의 경우 점도가 시간이 지남에 따라서 비교적 소폭으로 상승하였으나, 비교예의 경우 30일 이전에도 매두 빠른 속도로 점도가 높아지는 것을 알 수 있으며, 30일 이후로는 점도의 측정이 불가능할 정도로 고점도 상태를 유지하여 경화제로서 사용할 수 없는 상태가 되었음을 확인할 수 있다. 이는 도 1을 통해서도 비교 확인이 가능하다.

가속 보존안정성

	0일	10일	20일	30일	40일	50일	60일
실시예1	133,000	181,000	190,000	198,000	205,000	220,000	250,000
비교예1	145,000	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가

위 표 2에서 확인되는 바와 같이, 가속 보존안정성을 측정한 결과, 실시예의 경우 점도가 시간이 지남에 따라서 비교적 소폭으로 상승하였으나, 비교예의 경우 10일 이전에는 실시예와 큰 차이를 나타내지 않은 반면, 10일 이후에는 점도의 측정이 불가능할 정도로 고점도 상태를 유지하여 경화제로서 사용할 수 없는 상태가 되었음을 확인할 수 있다. 이는 도 2를 통해서도 비교 확인이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 경화제의 경우 보존안정성이 뛰어나 장기간 보관이 가능함을 확인할 수 있었다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

1개의 수산기를 갖는 폴리올, 2개의 수산기를 갖는 폴리올 및 3개 이상 64개 이하의 수산기를 갖는 폴리올 중에서 선택되는 2종 이상의 혼합물과, 촉매를 포함하는 주제조성물; 및
말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체 및 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체와 폴리올과 반응시킨 폴리우레탄 전구체 중에서 선택되는 적어도 하나와, 수분제거제와, 경화지연제를 포함하는 경화제조성물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.

제1항에 있어서,
상기 주제 조성물 또는 경화제 조성물은,
열전도성 세라믹 및 난연성 세라믹 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.

제1항에 있어서,
상기 주제 조성물 또는 경화제 조성물은,
분산제 및 요변성부여 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.

제1항에 있어서,
상기 수분제거제는 하기 화학식 1를 포함하는 구조를 갖는 옥사졸리딘 유도체들 중 적어도 1개 이상을 함유한 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.
(화학식1)

여기서,
R₁은 탄소수 1~4의 선형(Linear) 탄화수소 혹은 탄소수 3~8의 분지형(Branched) 탄화수소,
R₂는 탄소수 1~12의 선형(Linear) 혹은 탄소수 3~18의 분지형(Branched) 탄화수소,
R3은 메틸기(CH₃-) 혹은 수소(H)이다.

제1항에 있어서,
상기 경화지연제는 하기 화학식 2를 포함하는 구조를 갖는 아씰할라이드 유도체들 중에서 적어도 1개 이상을 함유한 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.
(화학식 2)

여기서, R은
1. Aliphatic hydrocarbon 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~18), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~18), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~18), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~18) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Aliphatic hydrocarbon이다.
2. Aromatic hydrocarbon 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~8), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~8), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~8), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~8) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Aromatic hydrocarbon이다.
3. Bicyclic aromatic hydrocarbon(BAH) 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~8), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~8), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~8), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~8) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Bicyclic aromatic hydrocarbon이다.
4. Ring의 개수가 3~5개인 Polycyclic aromatic hydrocarbon(PAH) 또는, 알킬(Alkyl, Cn=1~8), 아이소 알킬(Isoalkyl, Cn=3~8), 알케닐(Alkenyl, Cn=2~8), 아이소 알케닐(Isoalkenyl, Cn=4~8) 중에서 선택된 적어도 1종이 치환된 Polycyclic aromatic hydrocarbon이다.
또한, X는 할로겐 원소이다.

제1항에 있어서,
조성물 중량을 100%로 할 때, 1개의 수산기를 갖는 폴리올 0 내지 50중량%,
2개의 수산기를 갖는 폴리올 50 내지 99.9중량% 및 3개 이상 64개 이하의 수산기를 갖는 폴리올 0.1 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.

제1항에 있어서,
상기 조성물 중 경화제를 구성하는 말단에 2개 이하의 이소시아네이트기를 갖는 단량체 내지 전구체는 주제의 수산가 (hydroxyl value) 대비 80% 내지 120% 범위로 사용하는 것을 특징으로 하는 2액형 열전도성 폴리우레탄 갭 충전제 조성물.