KR20230112631A - 저 유전 상수(dk) 및 소산 계수(df)를 갖는 액체 결정 폴리에스테르(lcp) 및 열가소성 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저 유전 상수 및 소산 계수를 나타내고, 모바일 전자 장치 구성요소, 예를 들어 필름 또는 구조적 구성요소에 적합한 액체 결정 폴리에스테르(LCP) 및 그러한 LCP를 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 12월 2일에 출원된 미국 가출원 US 63/120438 및 2021년 2월 15일에 출원된 유럽 특허 출원 EP 21157100.5에 대한 우선권을 주장하고, 이들 출원의 전체 내용은 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 개시 내용은 저 유전 상수 및 소산 계수를 나타내고, 모바일 전자 장치 구성요소, 예를 들어 필름 또는 구조적 구성요소에 적합한 액체 결정 폴리에스테르(LCP) 및 그러한 LCP를 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이다.
중합체 조성물은 그의 감소된 중량 및 높은 기계적 성능으로 인해 모바일 전자 장치 구성요소를 제조하는 데 광범위하게 사용된다. 최근에는 개선된 유전 성능(즉, 저 유전 상수 및 소산 계수)을 갖는 모바일 전자 장치 구성요소를 제조하는 데 사용될 중합체 조성물에 대한 시장의 수요가 높다.
모바일 전자 장치에서, 다양한 구성요소 및 하우징을 형성하는 물질은 하나 이상의 안테나를 통해 모바일 전자 장치에 의해 송신되고 수신되는 무선 라디오 신호(예를 들어, 1 MHz, 2.4 GHz, 5.0 GHz, 20.0 GHz 주파수)를 유의하게 저하시킬 수 있다. 모바일 전자 장치에 사용될 물질의 유전 성능은 전자기 복사와 상호 작용하는 물질의 능력을 나타내고, 물질을 통해 이동하는 전자기 신호(예를 들어, 라디오 신호)를 방해하기 때문에 유전 상수를 측정함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 주어진 주파수에서 물질의 유전 상수가 더 낮을수록, 물질은 해당 주파수에서 전자기 신호를 덜 방해한다.
본 출원인은 개선된 유전 성능을 갖는 새로운 부류의 액체 결정 폴리에스테르(LCP)를 확인하였고, 이는 특히 모바일 전자 장치 구성요소에 대한 물질로서 매우 적합하다.
이들 LCP는 비벤조산(BB)(또는 유도체) 단량체를 포함하는 방향족 단량체의 특정 조합으로부터 유래된다.
US 2020/017769(Kururay Co.)는 고주파 대역에서의 유전 소산 계수를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 융점 상승을 제어할 수 있는 열가소성 LCP에 관한 것이다. 그러나 이 문헌에 기재된 LCP는 어떠한 비벤조산 단량체도 포함하지 않는다.
US 5,525,700(Dupont)은 (I) 하이드로퀴논(HQ) 및/또는 4,4'-비페놀(4,4'-BP) 및/또는 비스(4-하이드록실페닐) 에테르, (II) 테레프탈산(TPA), (III) 2,6-나프탈렌 디카복실산(NDA) 및/또는 4,4'-비벤조산(4,4'-BB), (IV) 4-하이드록시벤조산(4-HBA), (V) 6-하이드록시-2-나프토산(HNA) 및 선택적으로 (VI) 특정 비율의 지방족 디올로부터 유래된 LCP에 관한 것이다. 실시예 24 및 25에는 비벤조산, 보다 정확하게는 4,4'-비벤조산(4,4'-BB)으로부터 수득된 LCP가 기재되어 있다. 이들 실시예에 기재된 LCP는 4-하이드록시벤조산으로부터 유래된 다량의 반복 단위를 갖는다. 이들은 본 발명의 조성물과 비교하여 예상되는 유전 성능을 갖지 않는다.
WO 2019/099090(Exxonmobil)은 하이드로퀴논(HQ)을 포함하는 디하이드록시 구성요소, 및 3,4'-비벤조산(3,4'-BB)이라고도 하는 3,4'-비페닐 디카복실레이트를 포함하는 이산 구성요소를 포함하는 방향족 폴리에스테르에 관한 것이다. 보다 정확하게는, 폴리에스테르는 50:50 비율의 이산 구성요소(A-A)와 디하이드록시 구성요소(B-B)의 축합으로부터 유래되고, 여기서 A-A 구성요소의 80 몰% 초과는 3,4'-BB이고 나머지 0 내지 20 몰%는 또 다른 이산이다. 이 문헌에 기재된 폴리에스테르는 3,4'-BB로부터 유래된 다량의 반복 단위를 가지며, 본 발명의 조성물과 비교하여 예상되는 유전 성능을 갖지 않는다.
상기 열거한 문헌 중 어느 것에도 본 발명의 LCP 및 모바일 전자 장치의 구성요소로서의 이들의 유리한 특성은 기재되어 있지 않다.
본 개시 내용의 일 양태는 반복 단위의 특정 조합을 포함하는 액체 결정 폴리에스테르(LCP)에 관한 것이다. 본 출원인은 특정 몰 양의 몇몇 반복 단위의 조합이, 개선된 유전 성능을 갖는 LCP 수지의 제조뿐만 아니라 이들을 필름 및 모바일 전자 장치 물품 또는 구성요소에 대한 물질로서 가장 유용하게 만드는 일련의 열 전이 온도를 야기한다는 것을 발견하였다.
본 발명의 다른 양태는 그러한 LCP를 포함하는 열가소성 조성물(C), 그러한 LCP 및 조성물의 제조 프로세스뿐만 아니라 자동차를 포함하는 모바일 전자 장치 또는 운송에 사용될 물품 또는 구성요소를 제조하기 위한 그러한 중합체 생성물의 용도에 관한 것이다.
개선된 유전 성능을 갖는 액체 결정 폴리에스테르(LCP) 및 그러한 LCP를 포함하는 열가소성 조성물(C)이 본원에 기재되어 있고, 이는 특히 필름 및 모바일 전자 장치 물품 또는 구성요소에 대한 물질로서 매우 적합하다. 본 발명의 LCP는 또한 운송(예를 들어, 자동차, 항공, 드론)에 매우 적합하다.
보다 구체적으로, 본 발명의 LCP는 고 몰 양의 6-하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체)을 포함하는 방향족 단량체와 조합된 특정 몰 양의 4,4'-비벤조산(4,4'-BB) 및/또는 3,4'-비벤조산(3,4'-BB)으로부터 제조되고, 이러한 구성요소의 특정 조합은, 예를 들어 더 많은 양의 비벤조산 성분을 함유하는 LCP와 비교하여 LCP 또는 그러한 LCP를 포함하는 조성물에 대한 유전 성능의 개선을 야기하는 것으로 나타났다.
4,4'-BB 및/또는 3,4'-BB의 선택된 비율의 도입은 또한 다양한 가공처리 요건에 바람직한 액정도(liquid crystallinity)를 유지하면서 LCP의 용융 온도(Tm) 및 결정화 온도(Tc)의 제어를 가능하게 하는 것으로 나타났다.
보다 정확하게는, 본 발명의 LCP는 하기를 포함한다:
a) 화학식 I의 40 내지 98 몰%의 반복 단위:
[화학식 I]
,
b) 화학식 II의 1 내지 30 몰%의 반복 단위:
[화학식 IIa]
,
[화학식 IIb]
,
[화학식 IIc]
및/또는
[화학식 IId]
, 및
c) 화학식 III의 2개의 카복실 기를 갖는 반복 단위:
- 화학식 IIIa의 1 내지 23 몰%의 반복 단위:
[화학식 IIIa]
및/또는
- 화학식 IIIb의 1 내지 13 몰%의 반복 단위:
[화학식 IIIb]
.
본원에 기재된 LCP는 본질적으로 상기 언급된 반복 단위로 구성된 LCP 또는 그러한 반복 단위를 포함하는, 선택적으로 아래에 기재된 바와 같은 추가의 반복 단위를 포함하는 LCP일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 LCP가 추가의 반복 단위를 포함할 때, 이들 반복 단위는 하기로 구성된 군에서 선택될 수 있다:
[화학식 IV]
,
[화학식 V]
,
[화학식 VI]
및/또는
[화학식 VII]
.
반복 단위 IV 및 V 각각은 LCP의 총 몰 수를 기준으로 0.1 내지 15 몰%, 예를 들어 0.5 내지 13 몰%, 1 내지 11 몰%, 2 내지 9 몰% 또는 3 내지 8 몰% 범위의 몰 양으로 LCP에 존재할 수 있다.
이들 반복 단위 VI 및 VII 각각은 LCP의 총 몰 수를 기준으로 0.1 내지 25 몰%, 예를 들어 0.5 내지 22 몰%, 1 내지 21 몰%, 2 내지 20 몰% 또는 3 내지 18 몰% 범위의 몰 양으로 LCP에 존재할 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 본 발명의 LCP가 추가의 반복 단위를 포함할 때, 추가의 반복 단위는 하기로 구성된 군에서 선택될 수 있다:
[화학식 VIII]
,
[화학식 IX]
,
[화학식 X]
,
[화학식 XI]
및/또는
[화학식 XII]
.
이들 반복 단위 VIII, IX, X, XI 및/또는 XII 각각은 LCP의 총 몰 수를 기준으로 0.1 내지 20 몰%, 예를 들어 0.5 내지 18 몰%, 1 내지 15 몰%, 2 내지 13 몰% 또는 3 내지 10 몰% 범위의 몰 양으로 LCP에 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 LCP가 추가의 반복 단위를 포함할 때, 이들 추가의 반복 단위는 IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI 및 XII로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. LCP는 이들 반복 단위 중 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 7개를 포함할 수 있다. 이들 반복 단위 각각은 LCP의 총 몰 수를 기준으로 0.1 및 15 몰%, 예를 들어 0.5 내지 13 몰%, 1 내지 11 몰%, 2 내지 9 몰% 또는 3 내지 8 몰% 범위의 몰 양으로 LCP에 존재할 수 있다.
본 출원에서:
- 임의의 설명은, 특정 구현예와 관련하여 기재되었다 하더라도, 본 개시 내용의 다른 구현예에 적용 가능하고 이와 상호 교환 가능하며;
- 요소 또는 구성요소가 언급된 요소 또는 구성요소의 목록에 포함되고/되거나 그로부터 선택된다고 언급한 경우, 여기서 명시적으로 고려된 관련 구현예에서, 요소 또는 구성요소는 또한 개별 언급된 요소 또는 구성요소 중 임의의 하나일 수 있거나, 명시적으로 열거한 요소 또는 구성요소 중 임의의 2개 이상으로 구성된 군으로부터 선택될 수도 있다는 것을 이해해야 하고; 요소 또는 구성요소의 목록에서 언급된 임의의 요소 또는 구성요소는 그러한 목록으로부터 생략될 수 있으며;
- 본원에서 종점에 의한 수치 범위의 임의의 언급은 언급된 범위 내에 포함된 모든 수뿐만 아니라 범위의 종점 및 등가물을 포함한다.
본 출원에서, 용어 "포함하는(comprising)"(또는 "포함하다(comprise)")은 "본질적으로 ~로 구성된(consisting essentially of)"(또는 "본질적으로 ~로 구성된다(consist essentially of)")을 포함하고, "~로 구성된(consisting of)"(또는 "~로 구성된다(consist of)")도 포함한다.
본원에서 단수형('a' 또는 'one')의 사용은 달리 구체적으로 언급하지 않는 한 복수형을 포함한다.
본 문헌 전반에 걸쳐 모든 온도는 섭씨 온도(℃)로 표시된다.
본 발명의 LCP는 반복 단위 I, II 및 III를 포함한다. 본 출원 전반에 걸쳐 기재된 바와 같이, 반복 단위 II는 화학식 IIa, IIb, IIc 및/또는 IId에 따를 수 있다. 이는, 예를 들어 본 발명의 LCP가 몇몇 별개의 반복 단위 II, 예를 들어 IIa 및 IId 또는 IIa, IIb 및 IIc를 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 본 발명의 LCP는 반복 단위 IIa 및/또는 IId를 포함한다. 이는 화학식 IIIa 및/또는 IIIb에 따를 수 있는 반복 단위 III에 대해서도 유효하다. 바람직하게는, 본 발명의 LCP는 반복 단위 IIIa를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 LCP는 LCP의 총 몰 수를 기준으로 화학식 I의 40 내지 98 몰%의 반복 단위, 바람직하게는 화학식 I의 40 내지 90 몰%, 보다 바람직하게는 50 내지 85 몰% 또는 60 내지 81 몰%의 반복 단위를 포함한다. 본 발명의 LCP는 LCP의 총 몰 수를 기준으로 화학식 II의 1 내지 30 몰%의 반복 단위(즉, 화학식 IIa, IIb, IIc 및/또는 IId의 반복 단위), 바람직하게는 화학식 II의 5 내지 25 몰% 또는 10 내지 22 몰%의 반복 단위를 추가로 포함한다. 본 발명의 LCP는 또한 화학식 III의 반복 단위를 포함한다. 본원에 기재된 본 발명의 LCP는 화학식 IIIa의 반복 단위 또는 화학식 IIIb의 반복 단위를 포함할 수 있다. LCP는 화학식 IIIa의 반복 단위 및 화학식 IIIb의 반복 단위를 포함할 수 있다. 본원에 기재된 LCP가 화학식 IIIa의 반복 단위를 포함할 때, 이들 반복 단위의 몰 비는 LCP의 총 몰 수를 기준으로 1 내지 23 몰%, 바람직하게는 2 내지 22 몰% 또는 3 내지 21 몰% 또는 4 내지 20 몰%로 변한다. 본원에 기재된 LCP가 화학식 IIIb의 반복 단위를 포함할 때, 이들 반복 단위의 몰 비는 LCP의 총 몰 수를 기준으로 1 내지 13 몰%, 바람직하게는 2 내지 12 몰% 또는 3 내지 11 몰% 또는 4 내지 10 몰%로 변한다. 본원에 기재된 LCP가 화학식 IIIa 및 화학식 IIIb의 반복 단위를 포함할 때, 화학식 III의 반복 단위의 몰 비는, 예를 들어 LCP의 총 몰 수를 기준으로 1 내지 25 몰%, 바람직하게는 2 내지 23 몰% 또는 3 내지 21 몰% 또는 4 내지 20 몰%로 다를 수 있다. 이들 구현예에서, 몰 비 4,4'-BB/3,4'BB는 1:99 내지 99:1, 바람직하게는 10:90 내지 90:10, 보다 더 바람직하게는 20:80 내지 80:20으로 다를 수 있다. 이들 구현예에서, LCP는 다음의 단량체로 제조될 수 있다: 6-하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체, 예를 들어 6-아세톡시-2-나프토산(AcHNA)), 비페놀(BP)(또는 유도체, 예를 들어 디아세톡시비페닐(AcBP)), 하이드로퀴논(HQ)(또는 유도체, 예를 들어 디아세톡시벤젠(AcHQ)) 및 비벤조산(BB)(또는 유도체). 비벤조산(BB)의 다양한 이성질체를 사용하여 본 발명의 LCP를 제조할 수 있다. 비벤조산(BB)은 4,4'-비벤조산(4,4'-BB) 및/또는 3,4'-비벤조산(3,4'-BB)의 형태일 수 있다. 예를 들어, LCP는 하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체), 비페놀(BP)(또는 유도체) 및/또는 하이드로퀴논(HQ)(또는 유도체), 및 4,4'-비벤조산(4,4'-BB)으로 제조될 수 있다. LCP는 또한 하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체), 비페놀(BP)(또는 유도체) 및/또는 하이드로퀴논(HQ)(또는 유도체), 및 3,4'-비벤조산(3,4'-BB)으로 제조될 수 있다. LCP는 또한 3,4'-BB와 4,4'-BB의 조합을 포함할 수 있고, 예를 들어 LCP는 하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체), 비페놀(BP)(또는 유도체) 및/또는 하이드로퀴논(HQ)(또는 유도체), 3,4'-비벤조산(3,4'-BB) 및 4,4'-비벤조산(4,4'-BB)으로 제조될 수 있다. 예를 들어, LCP는 전적으로 이들 3개, 4개 또는 5개의 단량체로 제조될 수 있다. 비페놀(BP)의 다양한 이성질체를 사용하여 본 발명의 LCP를 제조할 수 있다. 비페놀(BP)은, 예를 들어 4,4'-비페놀(4,4'-BP), 3,4'-비페놀(3,4'-BP) 또는 3,3'-비페놀(3,3'-BP)의 형태일 수 있다. 이들 이성질체 중 하나 또는 몇몇이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 4,4'-비페놀을 사용하여 본 발명의 LCP를 제조한다. 하이드로퀴논(HQ)의 다양한 이성질체도 본 발명의 맥락에서 사용될 수 있다.
본 발명의 LCP는 반복 단위 IV, V, VI 및/또는 VII를 추가적으로 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, LCP는 다음의 단량체로 제조될 수 있다: 하이드록시벤조산(HBA)(또는 유도체, 예를 들어 아세톡시벤조산(AcHBA)), 테레프탈산(TPA)(또는 유도체), 이소프탈산(IPA)(또는 유도체). 하이드록시벤조산(HBA)의 다양한 이성질체를 사용하여 본 발명의 LCP를 제조할 수 있다. 특히, HBA는 4-하이드록시벤조산(4-HBA) 및/또는 3-하이드록시벤조산(3-HBA)의 형태일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 LCP는 HNA, BP 및 BB(또는 이들의 유도체) 이외에 TPA(또는 유도체)로부터 제조된다.
일부 바람직한 구현예에서, 본 발명의 LCP는 하기를 포함하거나 하기로 본질적으로 구성된다:
- 화학식 I의 50 내지 80 몰%의 반복 단위,
- 화학식 II의 9 내지 25 몰%의 반복 단위 및
- 화학식 IIIb의 2 내지 12 몰%의 반복 단위.
일부 다른 언급된 구현예에서, 본 발명의 LCP는 하기를 포함하거나 하기로 본질적으로 구성된다:
- 화학식 I의 50 내지 80 몰%의 반복 단위,
- 화학식 II의 9 내지 25 몰%의 반복 단위 및
- 화학식 IIIa의 2 내지 21 몰%의 반복 단위.
일부 다른 언급된 구현예에서, 본 발명의 LCP는 하기를 포함하거나 하기로 본질적으로 구성된다:
- 화학식 I의 50 내지 80 몰%의 반복 단위,
- 화학식 II의 9 내지 25 몰%의 반복 단위,
- 화학식 IIIa의 2 내지 15 몰%의 반복 단위 및
- 화학식 IIIb의 2 내지 11 몰%의 반복 단위.
본 발명의 LCP는 반복 단위 VIII, IX, Xa, Xb 및/또는 XI를 추가적으로 포함할 수 있다. 이들 구현예에서, LCP는 다음의 단량체로 제조될 수 있다: 사이클로헥산디카복실산(CHDA), 바람직하게는 1,4-CHDA, 2,6-나프탈렌 디카복실산(NDA)(또는 유도체), 레조르시놀(RS)(또는 유도체) 및/또는 카테콜(CT)(또는 유도체). 이들 구현예에서, LCP는 다음의 단량체로 제조될 수 있다: 6-하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체, 예를 들어 6-아세톡시-2-나프토산(AcHNA)), 비페놀(BP)(또는 유도체, 예를 들어 디아세톡시비페닐(AcBP)), 테레프탈산(TPA)(또는 유도체)뿐만 아니라 비벤조산(BB). 예를 들어, LCP는 전적으로 HNA(또는 유도체), BP 또는(유도체), TPA(또는 유도체) 및 BB(또는 유도체)로 제조될 수 있다. LCP는 또한 전적으로 HNA(또는 유도체), BP(또는 유도체), CHDA(또는 유도체), HNA(또는 유도체), TPA(또는 유도체) 및 BB(또는 유도체)로 제조될 수 있다. LCP는 또한 전적으로 HNA(또는 유도체), BP(또는 유도체), HQ(또는 유도체) 및 BB(또는 유도체), 예를 들어 4,4'-BB, 3,4'-BB 또는 둘 모두의 조합, 바람직하게는 3,4'-BB로 제조될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 LCP는 반복 단위의 몰 수가 하기와 같도록 한 것이다:
- 화학식 I+II+III+IV+V+VI+VII+VIII+IX+X+XI+XII = 100 몰%(여기서, 화학식 IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI 및/또는 XII의 반복 단위의 몰 수는 0 몰% 이상임),
- 화학식 I+II+III+IV+V+VI = 100 몰%(여기서, 화학식 IV, V 및/또는 VI의 반복 단위의 몰 수는 0 몰% 이상임) 및
- 화학식 I+II+III+VII+VIII+IX+X+XI+XII = 100 몰%(여기서, 화학식 VII, VIII, IX, X, XI 및/또는 XII의 반복 단위의 몰 수는 0 몰% 이상임).
이들 구현예에서, LCP는 전적으로 다음의 단량체로 제조될 수 있다: 6-하이드록시-2-나프토산(HNA)(또는 유도체), 비페놀(BP)(또는 유도체), 하이드로퀴논(HQ)(또는 유도체), 비벤조산(BB)(또는 유도체), 하이드록시벤조산(HBA)(또는 유도체, 예를 들어 아세톡시벤조산(AcHBA)), 예를 들어 4-하이드록시벤조산(4-HBA) 및/또는 3-하이드록시벤조산(3-HBA), 및 비벤조산(BB)(또는 유도체).
예를 들어, 본 발명의 LCP는 반복 단위의 몰 수가 하기와 같도록 한 것일 수 있다:
- 화학식 I+II+III = 100 몰%, 예를 들어 화학식 I+IIa+IIIa = 100 몰%, 또는 화학식 I+IIa+IIIb = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+VII = 100 몰%, 예를 들어 화학식 I+IIa+IIIa+VII = 100 몰%, 또는 화학식 I+IIa+IIIb+VII = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+IV = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+V = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+X = 100 몰% 또는
- 화학식 I+II+III+XI = 100 몰%.
본 발명의 LCP는 다양한 엔티티들로부터 제조되고, 이들 중 일부는 디올, 디카복실산, 하이드록시카복실산, 에스테르 또는 디에스테르이다. 용어 "디올"은 2개의 하이드록실 기를 갖고, 바람직하게는 에스테르 결합을 형성할 수 있는 다른 관능기를 갖지 않는 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "디카복실산"은 2개의 카복실 기를 갖고, 바람직하게는 에스테르 결합을 형성할 수 있는 다른 관능을 갖지 않는 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "하이드록시카복실산"은 하나의 하이드록실 기 및 하나의 카복실 기를 갖고, 바람직하게는 에스테르 결합을 형성할 수 있는 다른 관능기를 갖지 않는 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "에스테르" 또는 "디에스테르"는 카복실산으로부터 유래된 1개 또는 2개의 카복실 기(R1CO2―, 여기서 R1은 알킬 또는 치환된 알킬임)를 갖는 유기 화합물을 지칭한다. 즉, 본 발명의 LCP는 [-OH], [-OCOR1] 및 [-COOH]를 갖는 단량체로부터 제조된다. 일부 구현예에서, LCP는 0.8 내지 1.2, 바람직하게는 0.9 내지 1.1, 보다 더 바람직하게는 0.95 내지 1.05 범위의 몰 비([-OH]+[-OCOR1])/[-COOH]로부터 제조된다. 일 예로서, 이들 구현예에 따르면 반복 단위([II]+[IX]+[XII])/반복 단위([III]+[VI]+[VII]+[VIII]+[X]+[XI])의 몰 비는 1 ± 0.2, 바람직하게는 1 ± 0.1, 보다 바람직하게는 1 ± 0.05, 보다 더 바람직하게는 1 ± 0.01이다.
일 구현예에 따르면, 본원에 기재된 LCP는 ASTM D3418(2차 가열, 20℃/분의 가열/냉각 속도)에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)을 이용하여 측정할 때 용융 온도(Tm)가 255℃ 초과, 예를 들어 256 내지 340℃의 범위, 예를 들어 260 내지 335℃ 또는 261 내지 330℃이다.
일 구현예에 따르면, 본원에 기재된 LCP는 ASTM D3418(냉각, 20℃/분의 가열/냉각 속도)에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)을 이용하여 측정할 때 결정화 온도(Tc)가 275℃ 미만, 예를 들어 150 내지 275℃의 범위, 예를 들어 155 내지 260℃ 또는 160 내지 255℃의 범위이다.
본원에 기재된 LCP는 폴리에스테르, 보다 정확하게는 LCP의 합성에 적합한 임의의 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
본원에 기재된 LCP는, 예를 들어 단량체 및 공단량체의 열 중축합에 의해 제조될 수 있다. LCP는 하이드록실 또는 카복실산 모이어티와 반응할 수 있는 단관능성 분자인 사슬 리미터(chain limiter)를 함유할 수 있고, LCP의 분자량을 제어하는 데 사용된다. 예를 들어, 사슬 리미터는 아세트산, 프로피온산 및/또는 벤조산일 수 있다. 촉매도 사용될 수 있다. 촉매의 예로는 아인산, 오르토-인산, 메타-인산, 알칼리 금속 하이포아인산염, 예컨대 하이포아인산나트륨 및 페닐포스핀산이 있다. 아인산염과 같은 안정제도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 LCP는 또한 무-용매 프로세스, 즉 용매의 부재 하에 용융물에서 수행되는 프로세스에 의해 유리하게 제조될 수 있다. 축합이 무-용매일 때, 반응은 단량체에 대해 불활성인 물질로부터 제조된 장비에서 수행될 수 있다. 이 경우, 장비는 단량체의 충분한 접촉을 제공하도록 선택되고, 여기서 휘발성 반응 생성물의 제거가 실현 가능하다. 적합한 장비에는 교반식 반응기, 압출기 및 니더(kneader)가 포함된다.
열가소성 조성물(C)
본원에 기재된 LCP는 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 30 중량% 초과, 35 중량% 초과, 40 중량% 초과 또는 45 중량% 초과의 총량으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다.
LCP는 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 99.95 중량% 미만, 99% 미만, 95% 미만, 90% 미만, 80 중량% 미만, 70 중량% 미만 또는 60 중량% 미만의 총량으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다.
LCP는, 예를 들어 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 30 내지 90 중량%, 예를 들어 40 내지 80 중량% 범위의 양으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다.
열가소성 조성물(C)은 충전제(보강제 포함), 강인화제, 충격 개질제, 가소제, 착색제, 안료, 대전 방지제, 염료, 윤활제, 열 안정제, 광 안정제, 난연제, 조핵제 및 항산화제로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 구성요소도 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 조성물(C)에는 다양한 충전제(보강 섬유 또는 충전제라고도 하는 보강제 포함)가 첨가될 수 있다. 이들은 섬유 및 미립자 보강제로부터 선택될 수 있다. 섬유 보강 충전제는 본원에서 길이, 폭 및 두께를 갖는 물질인 것으로 간주되고, 여기서 평균 길이는 폭 및 두께 둘 모두보다 유의하게 더 크다. 일반적으로 그러한 물질은 적어도 5, 적어도 10, 적어도 20 또는 적어도 50의 길이와 최대 폭 및 두께 사이의 평균 비율로서 정의되는 종횡비를 갖는다. 충전제는 일반적으로 광물성 충전제(예컨대, 활석, 운모, 카올린, 탄산칼슘, 규산칼슘, 탄산마그네슘), 유리 섬유, 탄소 섬유, 합성 중합체 섬유, 아라미드 섬유, 알루미늄 섬유, 티타늄 섬유, 마그네슘 섬유, 탄화붕소 섬유, 암면 섬유, 강 섬유 및 규회석으로부터 선택될 수 있다. 충전제는, 예를 들어 저 유전 상수 섬유 충전제 또는 중공 충전제일 수 있다. 충전제는 전기적 및 비전기적 열전도성 충전제, 예컨대 질화붕소, 산화아연 또는 그래핀일 수 있다. 일부 구현예에서, 열가소성 조성물(C)은 질화붕소 또는 산화아연을 포함한다. 하나의 그러한 구현예에서, 열가소성 조성물(C)은 질화붕소를 포함하고 산화아연은 함유하지 않는다. 다른 구현예에서, 열가소성 조성물(C)은 산화아연을 포함하고 질화붕소는 함유하지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 구성요소를 "함유하지 않는"은 구성요소의 농도가 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 1 중량% 미만, 0.5 중량% 미만, 0.1 중량% 미만 또는 0.05 중량% 미만인 것을 의미한다.
충전제(보강제 포함)는 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 5 중량% 초과, 10 중량% 초과, 15 중량% 초과 또는 20 중량% 초과의 총량으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다. 충전제는 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 65 중량% 미만, 60 중량% 미만, 55 중량% 미만 또는 50 중량% 미만의 총량으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다.
충전제는, 예를 들어 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 5 내지 65 중량%, 예를 들어 10 내지 55 중량% 범위의 양으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명의 열가소성 조성물(C)은 저 유전 상수 섬유 충전제, 구체적으로 저 유전 상수 유리 섬유 충전제를 포함할 수 있다. 저 유전 상수 충전제는 소산 계수 Df가 낮은 것이 바람직하다. 특히, 저 유전 상수 충전제는 1 메가헤르츠(MHz) 내지 1 GHz의 주파수에서 5.0(약 4.5) 미만의 Dk 및 1 MHz 내지 1 GHz의 주파수에서 약 0.002 미만의 Df를 가질 수 있다. 특정 예에서, 저 유전 상수 충전제는 1 MHz 내지 1 GHz의 주파수에서 5.0 미만의 Dk 및 1 MHz 내지 1 GHz의 주파수에서 약 0.002 미만의 Df를 갖는 유전체 유리 섬유이다.
예시적인 양태에서, 열가소성 조성물(C)은 유리 섬유, 예를 들어 저 유전 상수 섬유 충전제를 포함하고, 이들은 E-유리, S-유리, AR-유리, T-유리, D-유리, R-유리 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일 예로서, 유리 섬유는 라임-알루미노-보로실리케이트 유리에 포함된 섬유 유리 필라멘트의 부류인 "E" 유리 유형일 수 있다.
본 발명의 조성물(C)에 사용될 수 있는 유리 섬유, 예를 들어 저 유전 상수 유리 섬유는 다양한 형상을 가질 수 있다. 섬유는 밀링되거나 초핑된(chopped) 유리 섬유를 포함할 수 있다. 이들은 위스커 또는 플레이크의 형태일 수 있다. 추가의 예에서, 이들은 짧은 유리 섬유 또는 긴 유리 섬유일 수 있다. 유리 섬유는 길이가 약 4 mm(밀리미터) 이상인 것을 장섬유(long fiber)로 지칭하고, 이보다 더 짧은 섬유는 단섬유(short fiber)로 지칭한다. 일 양태에서, 유리 섬유의 직경은 10 μm(미크론), 또는 2 μm 내지 15 μm, 또는 5 μm 내지 12 μm일 수 있다.
저 유전 상수 유리 섬유를 포함하는 유리 섬유는 단면이 둥글거나, 편평하거나, 불규칙할 수 있다. 둥글지 않은 단면을 갖는 유리 섬유가 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 대안적으로 유리 섬유는 원형 단면을 가질 수 있다. 유리 섬유의 직경은, 예를 들어 약 1 내지 약 15 μm일 수 있다. 보다 구체적으로 저 유전 상수 유리 섬유의 직경은, 예를 들어 약 4 내지 약 10 μm일 수 있다. 편평 유리 섬유, 예를 들어 Nitto Boseki Co., LTD(CSG 3PA-830)의 편평 유리 섬유도 사용될 수 있다.
본 발명의 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있는 충전제는 중합체 베이스 수지와의 접착력을 향상시키기 위해 커플링제를 함유하는 표면 처리제로 표면 처리될 수 있다. 적합한 커플링제는 실란 기반 커플링제, 티타네이트 기반 커플링제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만 이들에 한정되지 않는다. 적용 가능한 실란 기반 커플링제는 아미노실란, 에폭시실란, 아미드실란, 아지드실란 및 아크릴실란을 포함한다. 유기 금속 커플링제, 예를 들어 티타늄 또는 지르코늄 기반 유기 금속 화합물도 사용될 수 있다.
본 발명의 열가소성 조성물(C)은 중공 충전제도 포함할 수 있다. 중공 충전제는, 예를 들어 중공 유리 구체, 중공 유리 섬유 또는 중공 세라믹 구체일 수 있다. 구체적인 예에서, 중공 충전제는 중공 유리 구체일 수 있다. 예시적인 중공 유리 구체는 밀도가 1 평방 센티미터당 0.2 그램(g/cm3)이다. 예를 들어, 적합한 중공 유리 구체는 밀도가 약 0.46 g/cm3이다. 추가의 예에서, 적합한 중공 유리 구체는 밀도가 약 0.6 g/cm3이다. 중공 유리 구체는 직경이 5 μm 내지 50 μm일 수 있다. 예를 들어, 적합한 중공 유리 구체는 직경이 약 30 μm ± 2 또는 약 20 μm ± 2이다. 또 다른 적합한 중공 유리 구체는 직경이 약 10 μm ± 2일 수 있다.
본 발명의 열가소성 조성물(C)은 충격 개질제라고도 하는 강인화제도 포함할 수 있다. 강인화제는 일반적으로 낮은 유리 전이 온도(Tg) 중합체이며, Tg는 예를 들어 실온 미만, 0℃ 미만 또는 심지어 -25℃ 미만이다. 낮은 Tg로 인해 강인화제는 전형적으로 실온에서 엘라스토머이다. 강인화제는 관능화된 중합체 백본(backbone)일 수 있다.
강인화제는, 예를 들어 실록산 기반 강인화제일 수 있다.
강인화제의 중합체 백본은 폴리에틸렌 및 이의 공중합체, 예를 들어 에틸렌-부텐; 에틸렌-옥텐; 폴리프로필렌 및 이의 공중합체; 폴리부텐; 폴리이소프렌; 에틸렌-프로필렌-고무(EPR); 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 고무(EPDM); 에틸렌-아크릴레이트 고무; 부타디엔-아크릴로니트릴 고무, 에틸렌-아크릴산(EAA), 에틸렌-비닐아세테이트(EVA); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 고무(ABS), 블록 공중합체 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌(SEBS); 블록 공중합체 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS); 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS) 유형의 코어-쉘 엘라스토머, 또는 상기 중 하나 이상의 혼합물을 포함하는 엘라스토머 백본으로부터 선택될 수 있다.
강인화제가 관능화될 때, 백본의 관능화는 관능화를 포함하는 단량체의 공중합으로부터 또는 중합체 백본과 추가의 구성요소의 그래프팅으로부터 초래될 수 있다.
관능화된 강인화제의 구체적인 예에는 특히 에틸렌, 아크릴 에스테르 및 글리시딜 메타크릴레이트의 삼원공중합체, 에틸렌 및 부틸 에스테르 아크릴레이트의 공중합체; 에틸렌, 부틸 에스테르 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트의 공중합체; 에틸렌-말레산 무수물 공중합체; 말레산 무수물로 그래프트된 EPR; 말레산 무수물로 그래프트된 스티렌 공중합체; 말레산 무수물로 그래프트된 SEBS 공중합체; 말레산 무수물로 그래프트된 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체; 말레산 무수물로 그래프트된 ABS 공중합체가 있다.
강인화제는 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 1 중량% 초과, 2 중량% 초과 또는 3 중량% 초과의 총량으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다. 강인화제는 열가소성 조성물(C)의 총 중량을 기준으로 30 중량% 미만, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만 또는 10 중량% 미만의 총량으로 열가소성 조성물(C)에 존재할 수 있다.
열가소성 조성물(C)은 가소제, 착색제, 안료(예를 들어, 카본 블랙 및 니그로신과 같은 흑색 안료), 대전 방지제, 염료, 윤활제(예를 들어, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 칼슘 또는 마그네슘 스테아레이트 또는 나트륨 몬타네이트), 열 안정제, 광 안정제, 난연제, 조핵제, 이형제 및 항산화제를 포함하는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 다른 통상적인 첨가제도 포함할 수 있다.
다양한 양태에서, 열가소성 조성물(C)은 이형제를 포함할 수 있다. 예시적인 이형제는, 예를 들어 금속 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 밀랍, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스 등, 또는 전술한 이형제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 이형제는 일반적으로 임의의 충전제를 제외한 전체 열가소성 조성물(C)의 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 1.0 중량부의 양으로 사용된다.
열가소성 조성물(C)은 하나 이상의 다른 중합체, 예를 들어 본 발명의 LCP와는 별개의 LCP, 또는 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)도 포함할 수 있다.
본 발명의 LCP 또는 열가소성 조성물(C)은 다양한 형태일 수 있다. 예를 들어, 이들은 분말 형태, 섬유 형태 또는 입자 형태일 수 있다. 이들은 또한 액체 형태일 수 있다.
열가소성 조성물(C)의 제조
또한, 위에 상술한 바와 같은 열가소성 조성물(C)의 제조 방법이 본원에 기재된다. 실제로, 본 발명의 열가소성 조성물(C)은 다양한 방법에 따라 제조될 수 있다. 본 개시 내용의 조성물은 물질과, 제형에서 요망되는 임의의 추가 첨가제와의 밀접한 혼합/혼화(admixing)를 수반하는 다양한 방법에 의해 앞서 언급한 성분과 블렌딩되거나, 배합되거나, 그렇지 않으면 조합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제조 방법은 LCP 및 특정 구성요소, 예를 들어 충전제, 강인화제, 안정제, 및 임의의 다른 선택적 첨가제를 용융 블렌딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 맥락에서 중합체 성분 및 비중합체 성분을 혼합하기 위해 임의의 용융 블렌딩 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 중합체 성분 및 비중합체 성분은 용융 믹서, 예컨대 단축 압출기 또는 이축 압출기, 교반기, 단축 또는 이축 니더, 또는 밴버리(Banbury) 믹서 내로 공급될 수 있고, 첨가 단계는 모든 성분을 한 번에 첨가하는 것 또는 회분식으로 점진적으로 첨가하는 것일 수 있다. 중합체 성분 및 비중합체 성분이 회분식으로 점진적으로 첨가될 때, 중합체 성분 및/또는 비중합체 성분의 일부를 먼저 첨가하고, 이어서 적절히 혼합된 조성물을 수득할 때까지 후속하여 첨가되는 나머지 중합체 성분 및 비중합체 성분과 용융 혼합한다. 보강제가 긴 물리적 형상(예를 들어, 긴 유리 섬유)을 나타내는 경우, 인발 압출 성형을 사용하여, 보강된 열가소성 조성물(C)을 제조할 수 있다.
물품 및 최종 사용 용품
본 발명은 본원에 기재된 LCP 또는 열가소성 조성물(C)을 포함하는 물품에 관한 것이다.
본 발명의 LCP 또는 열가소성 조성물(C)은 다양한 형태일 수 있다. 예를 들어, 이들은 분말 형태, 섬유 형태 또는 입자 형태일 수 있다. 이들은 또한 액체 형태일 수 있다.
당업자에게 공지된 임의의 프로세스를 사용하여 기계적, 용액 및 용융 방법을 포함하는 LCP의 분말, 섬유 또는 입자를 생산할 수 있다. 기계적 프로세스에는 고체 LCP의 그라인딩 및 밀링(예를 들어, 극저온 그라인딩(cryogrinding), 제트 밀링, 볼 밀링 또는 그와 유사한 것)이 포함된다. 용액 가공처리에는 가용성 또는 반-가용성 LCP의 응고/침전(예를 들어, 용액 응고 또는 프릴링)이 포함된다. 섬유는 용융 방사, 용액 방사 또는 그와 유사한 것에 의해 생산될 수 있다. 섬유는 모노필라멘트 또는 이성분 필라멘트, 예컨대 코어-시스(core-sheath)형 및 사이드-바이-사이드(side-by-side)형일 수 있다.
본 발명의 LCP 또는 열가소성 조성물(C)은 분산액, 용액, 필름 및 사출 성형 시료에서 충전제 또는 첨가제로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 분말은 분산액, 특히 폴리아미드/폴리이미드 용액, LCP 용액 또는 폴리설폰 용액의 분산액 중의 첨가제로서 사용될 수 있다. 이들은 또한 필름 또는 3D 객체로 병합하기 위한 매트릭스로서 사용될 수 있다. 이들은 또한, 예를 들어 협피치 커넥터(narrow pitch connector), 박벽 부품(thin-walled part), 케이스, 마이크로 스위치, 카메라용 구조 물질에서 사출 성형할 물질로서 사용될 수 있다. 이들은 또한 구조적 구성요소, 안테나 및 기지국과 같은 사출 성형 부품용 수지 내로의 충전제/첨가제로서 사용될 수 있다.
섬유는 스테이플 섬유로서 스펀 본딩에 사용될 수 있고, 보강제/충전제로서 초핑될 수 있다. 섬유와 관련하여, 섬유를 생산하기 위한 잠재적 프로세스에는 용융 방사, 용액 방사 또는 그와 유사한 것이 포함된다. 이들은 모노필라멘트 또는 이성분 필라멘트(예: 코어-시스형, 사이드-바이-사이드형)일 수 있다.
본 발명의 LCP 또는 열가소성 조성물(C)은 필름, 예를 들어 연성 인쇄 회로 기판(FPC)의 형태로 성형될 수 있다.
LCP 또는 열가소성 조성물(C)은 또한 마이크로 전자 및 스마트 장치, 모바일 전자 장치, 즉 다양한 위치에서 편리하게 운반되고 사용할 목적의 전자 장치의 구조적 구성요소를 위해 사출 성형될 수 있다. 모바일 전자 장치에는 휴대폰, 개인 정보 단말기("PDA"), 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트 워치, 스마트 안경 등), 카메라, 휴대용 오디오 플레이어, 휴대용 라디오, 전지구 위치 파악 시스템 수신기 및 휴대용 게임 콘솔이 포함될 수 있지만 이들에 한정되지 않는다.
본원에 기재된 LCP 및 열가소성 조성물(C)은 LCP 성분 간 시너지 효과에 기인할 수 있는 유전 성능을 달성한다. 본 발명의 LCP 및 열가소성 조성물(C)은 또한 액체 결정 모폴로지를 유지하면서 유리한 일련의 열적 특성(예를 들어, Tm 및 Tc)을 나타낸다. 이는 LCP의 필름을 형성하는 데 특히 바람직하다. 보다 정확하게는, 본 발명자들은 본 발명의 LCP가 이들을 필름의 형태로 가공처리되기에 매우 적합하게 만드는 일련의 Tc 및 Tm을 제공한다는 것을 깨달았다. 특히, 이들의 Tc는 바람직하게는 275℃ 미만이고, 이들의 Tm은 상기 기재된 바와 같이 255℃ 초과이다. 구체적으로는, 이들의 Tc는 170 내지 275℃일 수 있고, 이들의 Tm은 265℃ 내지 365℃일 수 있다. 본 발명의 LCP는 마이크로 전자 공간에서의 조립 가공처리 단계를 견딜 수 있다. 다양한 라미네이션/표면 실장 기술(SMT)은 260℃ 초과의 온도를 사용하므로; LCP가 255℃ 초과, 예를 들어 약 280℃ 내지 -300℃의 Tm을 갖는다는 것은 분명히 이점이다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 물품은 ASTM D2520(20 GHz)에 따라 스플릿 실린더 공진기(Split Cylinder Resonator)(SCR 방법)를 사용하여 "성형된 상태에서 건조된(dry-as-molded)" 압축 성형 필름으로부터 수득된 4 cm × 4 cm × 150 μm(두께) 필름 상에서 면내 방향으로 측정했을 때 20 GHz에서 유전 상수 Dk가 3.6 이하, 바람직하게는 3.5 이하, 보다 바람직하게는 3.4 이하이다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 물품은 ASTM D2520(20 GHz)에 따라 스플릿 실린더 공진기(SCR 방법)를 사용하여 "성형된 상태에서 건조된" 압축 성형 필름으로부터 수득된 4 cm × 4 cm × 150 μm(두께) 필름 상에서 면내 방향으로 측정했을 때 20 GHz에서 소산 계수 Df가 0.0015 미만, 바람직하게는 0.0014 미만, 보다 바람직하게는 0.0013 이하이다. 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 물품은 20 GHz에서 소산 계수 Df가 0.0008 내지 0.0012이다.
일 구현예에 따르면, 모바일 전자 장치 구성요소는, 예를 들어 무선 안테나 및 열가소성 조성물(C)을 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 안테나는 WiFi 안테나 또는 RFID 안테나일 수 있다. 모바일 전자 장치 구성요소는 또한 안테나 하우징일 수 있다.
일부 구현예에서, 모바일 전자 장치 구성요소는 안테나 하우징이다. 일부 그러한 구현예에서, 무선 안테나의 적어도 일부는 열가소성 조성물(C) 상에 배치된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 무선 안테나의 적어도 일부는 열가소성 조성물(C)로부터 변위될 수 있다. 일부 구현예에서, 장치 구성요소는 회로 기판, 마이크로폰, 스피커, 디스플레이, 배터리, 커버, 하우징, 전기 또는 전자 커넥터, 힌지, 무선 안테나, 스위치 또는 스위치 패드를 포함하지만 이들에 한정되지 않는 모바일 전자 장치의 또 다른 구성요소와 그 자체 사이의 스냅 핏 커넥터(snap fit connector)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 장착 홀 또는 다른 고정 장치를 갖는 장착 구성요소를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 모바일 전자 장치는 입력 장치의 적어도 일부일 수 있다.
일부 구현예에서, 모바일 전자 장치 부품 또는 구성요소는 운송, 예를 들어 자동차(예를 들어, 5G 기능이 있는 스마트 자동차/지능형 자동차), 항공 및 드론에 사용된다.
추가의 양태에서, 성형 물품은 운송 분야, 특히 자동차 분야에서 물품, 장치 또는 구성요소를 제조하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물(C)을 차량의 내부에 사용할 수 있는 자동차 분야에서의 그러한 장치의 비제한적인 예에는 자동감응식 순항 제어, 헤드라이트 센서, 윈드실드 와이퍼 센서 및 도어/윈도우 스위치가 포함된다. 추가의 양태에서, 개시된 블렌딩된 열가소성 조성물(C)을 차량의 외부에 사용할 수 있는 자동차 분야에서의 장치의 비제한적인 예에는 엔진 관리, 에어컨, 충돌 감지 및 외부 조명 기구를 위한 압력 및 흐름 센서가 포함된다.
본원에 인용된 모든 특허 출원 및 공보의 개시 내용은 본원에 제시된 것을 보충하는 예시적, 절차적 또는 다른 세부사항을 제공하는 정도로 본원에 참조로 포함된다. 본원에 참조로 포함된 임의의 특허, 특허 출원 및 공보의 개시 내용이, 용어를 불명확하게 만들 수 있는 정도로 본 출원의 설명과 상충하는 경우, 본 설명이 우선할 것이다.
실시예
이들 실시예는 본 발명 또는 비교 LCP의 열 및 유전 성능을 입증한다.
원료
AcHNA: 6-아세톡시-2-나프토산, TCI(Tokyo Chemical Industry)로부터 상업적으로 입수 가능.
AcBP: 4,4'-디아세톡시비페닐, TCI로부터 상업적으로 입수 가능.
TPA: 테레프탈산, TCI로부터 상업적으로 입수 가능.
4-HBA: 4-하이드록시벤조산, TCI로부터 상업적으로 입수 가능.
3-HBA: 3-하이드록시벤조산, TCI로부터 상업적으로 입수 가능.
4,4'-BB: 4,4'-비벤조산, TCI로부터 상업적으로 입수 가능.
3,4'-BB: 3,4'-비벤조산, Astatech로부터 상업적으로 입수 가능.
1,4-CHDA: 1,4-사이클로헥산디카복실산, Sigma Aldrich로부터 상업적으로 입수 가능(시스/트랜스 비율은 78.5:21.5임)
비교 LCP 수지 1
반응은 오버헤드 교반기, 질소 유입구 및 수용 플라스크에 부착된 증류 목(distillation neck)이 장착된 건조된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에서 수행하였다. 26.65 g의 AcHNA(68 몰%), 0.92 g의 4-HBA(3 몰%), 5.98 g의 3,4'-BB(14.5 몰%) 및 6.67 g(14.5 몰%)의 AcBP를 첨가하였다. 이후 진공 및 N2 가스 퍼징(3×)을 이용한 탈기는 무산소 환경을 생성하였다. 초기 온도는 220℃ 또는 모든 단량체가 용융물을 형성한 온도였고, 이 온도를 유지하고 0.5시간 동안 교반하였다. 온도를 335℃까지 출발 온도로부터 1.0℃/분으로 증가시켜 1시간 동안 유지하였다. 이어서 하우스 진공을 적용하여 0.5 내지 1시간 동안 아세트산 축합물의 제거를 촉진한 후, 고 진공을 적용하여 0.1 내지 2 mmHg에 도달하였다. 반응물로부터 나오는 눈에 띄는 축합물이 보이지 않고 중합체 샘플이 교반 블레이드 주위에서 고체화될 때까지 반응을 고 진공 하에서 유지하였다. 이후 샘플을 냉각시키고 교반 블레이드로부터 회수하였다. 사용 전 LCP를 100℃에서 밤새 건조시켰다.
비교 LCP 수지 2
본 실시예는 단량체 전하로서 26.65 g의 AcHNA(68 몰%), 0.92 g의 3-HBA(3 몰%), 5.98 g의 3,4'-BB(14.5 몰%) 및 6.67 g의 AcBP(14.5 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 3
본 실시예는 단량체 전하로서 26.65 g의 AcHNA(68 몰%), 0.92 g의 3-HBA(3 몰%), 5.98 g의 4,4'-BB(14.5 몰%) 및 6.67 g의 AcBP(14.5 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 4
본 실시예는 단량체 전하로서 31.51 g의 AcHNA(80 몰%), 4.14 g의 3,4'-BB(10 몰%) 및 4.62 g의 AcBP(10 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
비교 LCP 수지 5
본 실시예는 단량체 전하로서 27.16 g의 AcHNA(70 몰%), 6.12 g의 3,4'-BB(15 몰%) 및 6.83 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
비교 LCP 수지 6
본 실시예는 단량체 전하로서 25.04 g의 AcHNA(65 몰%), 7.09 g의 3,4'-BB(17.5 몰%) 및 7.91 g의 AcBP(17.5 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 7
본 실시예는 단량체 전하로서 25.04 g의 AcHNA(65 몰%), 7.09 g의 4,4'-BB(17.5 몰%) 및 7.91 g의 AcBP(17.5 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 8
본 실시예는 단량체 전하로서 23.74 g의 AcHNA(65 몰%), 7.69 g의 4,4'-BB(20 몰%) 및 8.58 g의 AcBP(20 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 9
본 실시예는 단량체 전하로서 27.16 g의 AcHNA(70 몰%), 2.04 g의 4,4'-BB(5 몰%), 4.08 g의 3,4'BB(10 몰%) 및 6.83 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 10
본 실시예는 단량체 전하로서 27.16 g의 AcHNA(70 몰%), 2.04 g의 3,4'-BB(5 몰%), 4.08 g의 4,4'BB(10 몰%) 및 6.83 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 11
본 실시예는 단량체 전하로서 27.16 g의 AcHNA(70 몰%), 2.86 g의 3,4'-BB(7 몰%), 3.27 g의 4,4'BB(8 몰%) 및 6.83 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 12
본 실시예는 단량체 전하로서 24.50 g의 AcHNA(60 몰%), 3.67 g의 TPA(15 몰%), 2.15 g의 3,4'BB(5 몰%) 및 9.59 g의 AcBP(20 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 13
본 실시예는 단량체 전하로서 23.96 g의 AcHNA(60 몰%), 2.40 g의 TPA(10 몰%), 4.20 g의 3,4'BB(10 몰%) 및 9.38 g의 AcBP(20 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 14
본 실시예는 단량체 전하로서 24.50 g의 AcHNA(60 몰%), 3.67 g의 TPA(15 몰%), 2.15 g의 4,4'BB(5 몰%) 및 9.59 g의 AcBP(20 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 15
본 실시예는 단량체 전하로서 23.96 g의 AcHNA(60 몰%), 2.40 g의 TPA(10 몰%), 4.20 g의 4,4'BB(10 몰%) 및 9.38 g의 AcBP(20 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 16
본 실시예는 단량체 전하로서 28.13 g의 AcHNA(70 몰%), 1.93 g의 TPA(8 몰%), 2.96 g의 3,4'BB(7 몰%) 및 7.08 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 17
본 실시예는 단량체 전하로서 28.13 g의 AcHNA(70 몰%), 1.93 g의 TPA(8 몰%), 2.96 g의 4,4'BB(7 몰%) 및 7.08 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
본 발명의 LCP 수지 18
본 실시예는 단량체 전하로서 28.05 g의 AcHNA(70 몰%), 2.40 g의 CHDA(8 몰%), 2.95 g의 4,4'BB(7 몰%) 및 7.06 g의 AcBP(15 몰%)를 사용하여 이전의 절차를 따른다.
필름의 제조
두께(0.004")를 제어하기 위해 Kapton 필름과 알루미늄 심으로 적층된 2개의 스테인리스 강 플레이트를 압축 성형에 사용하였다. 상단 플레이트를 배치하기 전에 샘플을 Tm +20℃에서 대략 3분 동안 가열하였다. 샌드위치를 프레스 중앙에 놓고, 상부 및 하부 플래튼(platen) 둘 모두와 접촉하도록 닫았다. Tm +20℃에서 2분 가열한 후, 처음 2 사이클 동안 2 톤의 힘, 및 마지막 2 사이클 동안 4 톤의 힘을 이용하여 4번의 프레스-릴리스-프레스 사이클로 필름 압축 성형 절차를 완료하였다. 샌드위치를 프레스로부터 즉시 제거하고 냉각 벤치탑에 배치하였으며, 적어도 1시간에 걸쳐 주위 온도까지 되돌아오게 하였다. 이어서 필름을 샌드위치로부터 제거하고, N2 가스를 사용하는 불활성 오븐에 넣고, 200℃에서 18시간 동안 어닐링하였다.
시험
열 전이(Tc, Tm)
다양한 LCP의 용융 및 결정화 온도를, 20℃/분의 가열 및 냉각 속도를 사용하는 ASTM D3418에 따른 시차 주사 열량측정법을 이용하여 측정하였다. 각각의 DSC 시험에 대해 3회의 스캔을 사용하였다: 최대 340℃까지의 제1 가열, 이어서 30℃까지의 제1 냉각, 이어서 최대 350℃까지의 제2 가열. Tm을 제2 가열로부터 측정하였고, Tc를 냉각으로부터 측정하였다. 용융 및 결정화 온도는 아래의 표 1 내지 표 5에 작성되어 있다.
압축 성형 및 유전 성능
Carver 8393 Laboratory Press를 사용하여 4" × 4" × .006" 정사각형의 압축 성형을 건조된 과립 중합체로 수행하였다. "성형된 상태에서 건조된" 압축 성형 필름으로부터 수득한 4 cm × 4 cm × 150 μm(두께) 필름 상에서 유전 상수 Dk 및 소산 계수 Df를 측정하였다. ASTM D2520에 따라 스플릿 실린더 공진기(SCR 방법)를 사용하여 면내 방향의 유전 상수 Dk 및 소산 계수 Df를 측정하였다.
결과
본 발명의 수지 3, 4, 7 내지 18은 액정도를 유지한 반면, 비교 수지 1, 2, 5 및 6은 그렇지 않았다.
본 발명의 수지 3, 4, 7 내지 18은 Tc가 172 내지 275℃인 반면, 비교 수지 1, 2, 5 및 6에 대해서는 Tc가 검출되지 않았다.
본 발명의 수지 3, 4, 7 내지 18은 Tm이 267 내지 362℃인 반면, 비교 수지 1, 2, 5 및 6에 대해서는 Tm이 검출되지 않았다.
본 발명의 수지 3, 4, 7 내지 18로부터 제조된 필름은 소산 계수 Df가 20 GHz에서 0.0008 내지 0.0012인 반면, 비교 수지 1, 2, 5 및 6으로부터 제조된 필름은 소산 계수 Df가 20 GHz에서 0.0014 내지 0.0017로 더 높았다.
ND: 검출되지 않음
ND: 검출되지 않음
Claims (15)
- a) 화학식 I의 40 내지 98 몰%의 반복 단위:
[화학식 I]
,
b) 화학식 II의 1 내지 30 몰%의 반복 단위:
[화학식 IIa]
,
[화학식 IIb]
,
[화학식 IIc]
및/또는
[화학식 IId]
, 및
c) 화학식 III의 2개의 카복실 기를 갖는 반복 단위:
- 화학식 IIIa의 1 내지 23 몰%의 반복 단위:
[화학식 IIIa]
및/또는
- 화학식 IIIb의 1 내지 13 몰%의 반복 단위:
[화학식 IIIb]
를 포함하는, 액체 결정 폴리에스테르(LCP). - 제1항에 있어서,
- 화학식 IV의 0.1 내지 15 몰%의 반복 단위:
[화학식 IV]
및/또는
- 화학식 V의 0.1 내지 15 몰%의 반복 단위:
[화학식 V]
및/또는
- 화학식 VI의 0.1 내지 25 몰%의 반복 단위:
[화학식 VI]
및/또는
- 화학식 VII의 0.1 내지 25 몰%의 반복 단위:
[화학식 VII]
를 추가로 포함하는, LCP. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
- 화학식 VIII의 0.1 내지 20 몰%의 반복 단위:
[화학식 VIII]
,
- 화학식 IX의 0.1 내지 20 몰%의 반복 단위:
[화학식 IX]
,
- 화학식 X의 0.1 내지 20 몰%의 반복 단위:
[화학식 X]
,
- 화학식 XI의 0.1 내지 20 몰%의 반복 단위:
[화학식 XI]
및/또는
- 화학식 XII의 0.1 내지 20 몰%의 반복 단위:
[화학식 XII]
를 추가로 포함하는, LCP. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
- 화학식 I+II+III의 반복 단위의 몰 수 = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+IV의 반복 단위의 몰 수 = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+V의 반복 단위의 몰 수 = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+VII의 반복 단위의 몰 수 = 100 몰%,
- 화학식 I+II+III+X의 반복 단위의 몰 수 = 100 몰%, 또는
- 화학식 I+II+III+XI의 반복 단위의 몰 수 = 100 몰%인,
LCP. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
a) 40 내지 98 몰%의 6-하이드록시-2-나프토산(HNA) 및/또는 6-아세톡시-2-나프토산(AcHNA),
b) 1 내지 30 몰%의 4,4'-비페놀(BP), 하이드로퀴논(HQ), 4,4'-디아세톡시비페닐(AcBP) 및/또는 1,4-디아세톡시벤젠(AcHQ), 및
c) 비페닐 디카복실산:
- 1 내지 23 몰%의 4,4'-비페닐 디카복실산(4,4'-BB) 및/또는
- 1 내지 13 몰%의 3,4'-비페닐 디카복실산(3,4'-BB)
의 축합으로부터 생성되는, LCP. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
- 화학식 I의 50 내지 80 몰%의 반복 단위,
- 화학식 II의 9 내지 25 몰%의 반복 단위 및
- 화학식 IIIb의 2 내지 12 몰%의 반복 단위
를 포함하는, LCP. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
- 화학식 I의 50 내지 80 몰%의 반복 단위,
- 화학식 II의 9 내지 25 몰%의 반복 단위 및
- 화학식 IIIa의 2 내지 21 몰%의 반복 단위
를 포함하는, LCP. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
- 화학식 I의 50 내지 80 몰%의 반복 단위,
- 화학식 II의 9 내지 25 몰%의 반복 단위,
- 화학식 IIIa의 2 내지 15 몰%의 반복 단위 및
- 화학식 IIIb의 2 내지 11 몰%의 반복 단위
를 포함하는, LCP. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D3418(2차 가열, 20℃/분의 가열/냉각 속도)에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)을 이용하여 측정할 때 용융 온도(Tm)가 255℃ 초과인, LCP.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D3418(냉각, 20℃/분의 가열/냉각 속도)에 따라 시차 주사 열량측정법(DSC)을 이용하여 측정할 때 결정화 온도(Tc)가 275℃ 미만인, LCP.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 LCP, 및 선택적으로 보강제, 강인화제, 가소제, 착색제, 안료, 대전 방지제, 염료, 윤활제, 열 안정제, 광 안정제, 난연제, 조핵제 및 항산화제로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성요소를 포함하는, 열가소성 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 LCP 또는 제11항의 열가소성 조성물을 포함하는, 모바일 전자 장치 물품 또는 구성요소.
- 제12항에 있어서,
ASTM D2520(20 GHz)에 따라 스플릿 실린더 공진기(Split Cylinder Resonator)(SCR 방법)를 사용하여 "성형된 상태에서 건조된(dry-as-molded)" 압축 성형 필름으로부터 수득된 4 cm × 4 cm × 150 μm(두께) 필름 상에서 면내 방향으로 측정했을 때,
- 20 GHz에서 유전 상수 ε이 3.6 이하이고/이거나
- 20 GHz에서 소산 계수(Df)가 0.0015 미만인,
물품 또는 구성요소. - 필름 또는 모바일 전자 장치 물품 또는 구성요소를 제조하기 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 LCP 또는 제11항의 열가소성 조성물의 용도.
- 자동차, 항공 또는 드론 물품 또는 구성요소를 제조하기 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 LCP 또는 제11항의 열가소성 조성물의 용도.
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