KR20240037182A - 열전도성 조성물 및 경화물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열전도성 조성물은, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하고, 상기 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 상기 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하이다. 본 발명에 의하면, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 조성물에 있어서, 점도 저감 효과가 높은 열전도성 조성물을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은, 열전도성 조성물 및 그 경화물에 관한 것이다.
열전도성 조성물은, 경화 가능하고 액상인 것이 널리 알려져 있으며, 발열체와 방열체 사이에 충전되고, 그 후, 경화함으로써 경화물을 형성하고, 발열체가 발하는 열을 방열체에 전달하는 열전도성 부재로서 사용된다.
이러한 열전도성 조성물로서는, 실리콘 주재(主材)와 열전도성 충전재를 포함하는 것이 많이 이용되고 있다. 일반적으로, 방열성을 높이기 위해서는, 열전도성 충전재의 함유량을 많게 할 필요가 있는데, 열전도성 충전재의 함유량을 많게 해 버리면, 열전도성 조성물의 점도가 높아지기 때문에, 취급성이 악화된다. 그 때문에, 열전도성 조성물의 점도를 저감하기 위해 감점제(減粘劑)를 이용하는 것이 종종 검토되고 있다.
구체적으로는, 실리콘 주재나 감점제로서 가능한 한 저점도인 것을 이용함으로써 수지 성분의 점도를 저감하는 것, 저점도의 감점제를 가능한 한 다량으로 배합하는 것, 감점제로서 열전도성 충전재의 분산 효과가 우수한 구조를 갖는 것을 이용하는 것 등이 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1~4에서는, 실리콘 주재와 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 조성물에, 특정 구조의 오르가노폴리실록산을 배합하는 것이 개시되어 있다.
이러한 종래 기술이 알려져 있지만, 열전도성 조성물의 경화성이나 경화 후의 물성을 고려하면, 감점제의 첨가량을 많게 할 수 없어, 조성물의 점도 저감에는 한계가 있다. 또, 감점제에 대해서는 다종(多種)의 구조가 제안되고 있으며, 복수의 구조의 상이한 감점제를 병용하는 어프로치도 이루어지고 있지만, 조성물의 점도 저감에 대해서는 한계가 있는 것이 현실이다.
그래서 본 발명의 과제는, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 조성물에 있어서, 점도 저감 효과가 높은 열전도성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 예의 검토한 결과, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 조성물로서, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 비(Mw1/Mw2)를 특정 범위로 함으로써, 열전도성 조성물의 점도를 효과적으로 저감할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 이하의 [1]~[8]을 제공한다.
[1] 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하고, 상기 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 상기 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하인, 열전도성 조성물.
[2] 상기 실리콘 주재가, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산과 하이드로젠오르가노폴리실록산을 포함하는, 상기 [1]에 기재된 열전도성 조성물.
[3] 상기 감점제가, 알콕시기를 갖는 화합물인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 열전도성 조성물.
[4] 상기 감점제가, 하기 식 (1)로 표시되는 구조를 갖는, 상기 [1]~[3] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 조성물.
(식 중, R1, R2, R4, R5는 각각 독립적으로 포화 탄화수소기이고, R3은 산소 원자 또는 2가 탄화수소기이며, n은 15~315의 정수이고, m은 0~2의 정수이다)
[5] 상기 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1이 10,000~30,000인, 상기 [1]~[4] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 조성물.
[6] 상기 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2가 1,150~20,000인, 상기 [1]~[5] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 조성물.
[7] 열전도율이 6W/m·K 이상인, 상기 [1]~[6] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 조성물.
[8] 상기 [1]~[7] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화물.
본 발명에 의하면, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 조성물에 있어서, 점도 저감 효과가 높은 열전도성 조성물을 제공할 수 있다. 그 때문에, 열전도율을 높이면서, 취급성이 우수한 열전도성 조성물을 제공할 수 있다.
[열전도성 조성물]
이하, 본 발명의 열전도성 조성물에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 열전도성 조성물은, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하고, 상기 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 상기 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하이다.
＜분자량, 분자량비＞
본 발명의 열전도성 조성물에 포함되는 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)는 0.5 이상 8.5 이하이다.
분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 미만인 경우 또는 8.5 초과인 경우는, 감점제를 배합하는 것에 의한 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 나빠진다.
점도 저감 효과를 향상시키는 관점에서, 분자량비(Mw1/Mw2)는, 바람직하게는 0.9 이상 8.3 이하이고, 보다 바람직하게는 1.2 이상 7.2 이하이며, 더 바람직하게는 1.4 이상 4.5 이하이다.
상기와 같이 분자량비(Mw1/Mw2)를 소정의 범위로 함으로써, 점도 저감 효과를 나타내는 이유는, 이하와 같이 추정된다.
즉, 실리콘 주재의 점도에 대해서는, 열전도성 충전재의 분산 상태가 같은 경우에는, 열전도성 조성물의 점도는 실리콘 주재의 점도와 상관이 있다. 따라서, 실리콘 주재의 분자량이 작을수록 열전도성 조성물의 점도는 낮아지고, 실리콘 주재의 분자량이 클수록 열전도성 조성물의 점도는 높아진다. 그러나, 실리콘 주재의 분자량이 너무 작아지면 열전도성 조성물의 경화물의 경도가 높아지는 경향이 있기 때문에, 유연한 열전도성 조성물을 얻기 위해서는, 실리콘 주재의 분자량은 너무 작아지지 않는 편이 좋고, 일정한 분자량을 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 감점제의 분자량이 작은 경우에는 열전도성 충전재의 표면에 대한 피복률이 높아짐으로써 점도 저감 효과가 커지지만, 실리콘 주재와의 분자량의 차가 크면, 실리콘 주재와 감점제의 친화성이 나빠질 우려가 있다. 그러한 한편, 감점제의 분자량이 큰 경우에는 열전도성 충전재끼리 응집시키지 않는 분산력이 강해져 점도 저감 효과가 커지지만, 실리콘 주재와 감점제의 분자쇄가 서로 얽힘으로써, 오히려 감점 효과가 저해될 우려가 있다. 이러한 요소가 복합적으로 작용한 결과로서의 감점 효과에 대해서 바람직한 범위를 검토한 결과, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하인 경우에 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 커진 것으로 추정된다.
또, 점도 저감 효과를 향상시키는 관점에서, 분자량비(Mw1/Mw2)의 하한은, 바람직하게는 0.9 이상이고, 보다 바람직하게는 1.2 이상이며, 더 바람직하게는 1.4 이상이다. 또, 분자량비(Mw1/Mw2)의 상한은, 바람직하게는 8.3 이하이고, 보다 바람직하게는 7.2 이하이며, 더 바람직하게는 4.5 이하이다.
실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 10,000~30,000이고, 보다 바람직하게는 12,000~29,500이며, 더 바람직하게는 14,500~29,000이다.
실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1이 이들 하한값 이상이면, 열전도성 조성물을 경화시키는 경우에 있어서 가교가 진행되기 쉬워져, 경화물에 원하는 물성을 부여시키기 쉬워진다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량이 이들 상한값 이하이면, 열전도성 조성물의 점도를 저하시키기 쉬워진다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「~」로 나타내는 범위는, 「~」의 전후에 기재되어 있는 소정의 수치 이상에서 소정의 수치 이하까지의 범위인 것을 의미한다.
또, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 10,000 이상이고, 보다 바람직하게는 12,000 이상이며, 더 바람직하게는 14,500 이상이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1이 이들 하한값 이상이면, 열전도성 조성물을 경화시키는 경우에 있어서 가교가 진행되기 쉬워져, 경화물에 원하는 물성을 부여시키기 쉬워진다.
한편, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 30,000 이하이고, 보다 바람직하게는 29,500 이하이며, 더 바람직하게는 29,000 이하이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량이 이들 상한값 이하이면, 열전도성 조성물의 점도를 저하시키기 쉬워진다.
감점제의 중량 평균 분자량 Mw2는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1,150~20,000이고, 보다 바람직하게는 1,300~18,000이며, 더 바람직하게는 1,500~15,000이다.
감점제의 중량 평균 분자량 Mw2가 이러한 범위이면, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1을 상기한 범위로 하면서, 분자량비(Mw1/Mw2)를 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다. 그 결과, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과를 향상시키면서, 경화물도 형성하기 쉬워진다.
또한, 본 명세서에 있어서 중량 평균 분자량은, 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 표준 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이며, 상세하게는 실시예에 기재된 방법으로 측정된다.
실리콘 주재 및 감점제의 중량 평균 분자량은, 열전도성 조성물을 제작하기 전(즉, 양자를 혼합하기 전)의 실리콘 주재 및 감점제 각각에 대해서 GPC에 의해 측정을 하여 구해도 되고, 실리콘 주재 및 감점제의 혼합물로부터, 여과에 의해 실리콘 주재 및 감점제를 분리한 후, 각각의 성분에 대해서 GPC에 의해 측정을 하여 구해도 된다.
또, 혼합물로부터의 실리콘 주재 및 감점제의 분리는, 예를 들면, Ultra Performance Liquid Chromatography(UPLC)에 의해 행할 수 있다.
또, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1,150 이상이고, 보다 바람직하게는 1,300 이상이며, 더 바람직하게는 1,500 이상이다. 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 하한이 상기이면, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1을 상기한 범위로 하면서, 분자량비(Mw1/Mw2)를 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다. 그 결과, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과를 향상시키면서, 경화물도 형성하기 쉬워진다.
또, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 20,000 이하이고, 보다 바람직하게는 18,000 이하이며, 더 바람직하게는 15,000 이하이다. 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 상한이 상기이면, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1을 상기한 범위로 하면서, 분자량비(Mw1/Mw2)를 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다. 그 결과, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과를 향상시키면서, 경화물도 형성하기 쉬워진다.
＜점도, 점도비＞
본 발명의 열전도성 조성물에 포함되는 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1과, 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2의 점도비(V1/V2)는, 바람직하게는 0.5 이상 15 이하이고, 보다 바람직하게는 0.7 이상 12 이하이며, 더 바람직하게는 1.0 이상 10 이하이고, 더 바람직하게는 1.4 이상 7 이하이다. 점도비(V1/V2)를 상기 범위로 조정함으로써, 감점제를 배합하는 것에 의한 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 향상되기 쉬워진다.
또, 본 발명의 열전도성 조성물에 포함되는 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1과, 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2의 점도비(V1/V2)의 하한은, 바람직하게는 0.5 이상이고, 보다 바람직하게는 0.7 이상이며, 더 바람직하게는 1.0 이상이고, 더 바람직하게는 1.4 이상이다. 점도비(V1/V2)의 하한을 상기 범위로 조정함으로써, 감점제를 배합하는 것에 의한 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 향상되기 쉬워진다.
한편, 본 발명의 열전도성 조성물에 포함되는 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1과, 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2의 점도비(V1/V2)의 상한은, 바람직하게는 15 이하이고, 보다 바람직하게는 12 이하이며, 더 바람직하게는 10 이하이고, 더 바람직하게는 7 이하이다. 점도비(V1/V2)를 상기 범위로 조정함으로써, 감점제를 배합하는 것에 의한 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 향상되기 쉬워진다.
실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 50~800mPa·s이고, 보다 바람직하게는 80~600mPa·s이며, 더 바람직하게는 100~500mPa·s이다.
실리콘 주재의 점도 V1이 이들 하한값 이상이면, 후술하는 열전도성 조성물을 경화시키는 경우에 있어서 가교가 진행되기 쉬워져, 경화물에 원하는 물성을 부여시키기 쉬워진다. 실리콘 주재의 점도 V1이 이들 상한값 이하이면, 열전도성 조성물의 점도를 저하시키기 쉬워진다.
또, 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 50mPa·s 이상이고, 보다 바람직하게는 80mPa·s 이상이며, 더 바람직하게는 100mPa·s 이상이다. 실리콘 주재의 점도 V1이 이들 하한값 이상이면, 후술하는 열전도성 조성물을 경화시키는 경우에 있어서 가교가 진행되기 쉬워져, 경화물에 원하는 물성을 부여시키기 쉬워진다.
한편, 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 800mPa·s 이하이고, 보다 바람직하게는 600mPa·s 이하이며, 더 바람직하게는 500mPa·s 이하이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량이 이들 상한값 이하이면, 열전도성 조성물의 점도를 저하시키기 쉬워진다.
감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5~300mPa·s이고, 보다 바람직하게는 7~250mPa·s이며, 더 바람직하게는 10~200mPa·s이다.
감점제의 점도 V2가 이러한 범위이면, 실리콘 주재의 점도 V1을 상기한 범위로 하면서, 점도비(V1/V2)를 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다. 그 결과, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과를 향상시키면서, 경화물도 형성하기 쉬워진다.
또한, 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1 및 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2는, 실시예에 기재된 방법으로 측정된다.
또, 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5mPa·s 이상이고, 보다 바람직하게는 7mPa·s 이상이며, 더 바람직하게는 10mPa·s 이상이다. 감점제의 점도 V2의 하한이 이러한 범위이면, 실리콘 주재의 점도 V1을 상기한 범위로 하면서, 점도비(V1/V2)를 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다. 그 결과, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과를 향상시키면서, 경화물도 형성하기 쉬워진다.
한편, 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 300mPa·s 이하이고, 보다 바람직하게는 250mPa·s 이하이며, 더 바람직하게는 200mPa·s 이하이다. 감점제의 점도 V2의 상한이 이러한 범위이면, 실리콘 주재의 점도 V1을 상기한 범위로 하면서, 점도비(V1/V2)를 원하는 범위로 조정하기 쉬워진다. 그 결과, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과를 향상시키면서, 경화물도 형성하기 쉬워진다.
＜실리콘 주재＞
본 발명의 열전도성 조성물에 포함되는 실리콘 주재로서는, 예를 들면, 반응 경화형 실리콘, 비반응성 실리콘 등을 들 수 있으며, 반응 경화형 실리콘을 적어도 포함하는 것이 바람직하다.
반응 경화형 실리콘은, 가교 구조의 형성이 가능한 반응성기를 갖는 오르가노폴리실록산이며, 예를 들면, 부가 반응 경화형 실리콘, 라디칼 반응 경화형 실리콘, 축합 반응 경화형 실리콘, 자외선 또는 전자선 경화형 실리콘, 및 습기 경화형 실리콘 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 실리콘 주재는, 부가 반응 경화형 실리콘이 바람직하다.
부가 반응 경화형 실리콘으로서는, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산(주제(主劑))과 하이드로젠오르가노폴리실록산(경화제)을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산은, 1분자 중에 알케닐기를 적어도 2개 갖는 오르가노폴리실록산인 것이 바람직하다. 알케닐기로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탄소수 2~8인 것을 들 수 있으며, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기, 헵테닐기, 옥테닐기 등을 들 수 있다. 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산은, 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 하이드로젠오르가노폴리실록산은, 1분자 중에 히드로실릴기를 적어도 2개 갖는 하이드로젠오르가노폴리실록산인 것이 바람직하다. 히드로실릴기란 규소 원자에 결합한 수소 원자(SiH기)를 의미한다. 하이드로젠오르가노폴리실록산은, 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
부가 반응 경화형 실리콘은, 부가 반응에 의해 반응하여 경화되어, 실리콘 고무로 이루어지는 매트릭스를 형성한다. 실리콘 고무는 압축 변형이 용이하기 때문에, 본 발명의 열전도성 조성물로 형성되는 경화물은, 발열체와 방열체 사이에 장착하기 쉬워진다.
비반응성 실리콘으로서는, 디메틸 실리콘 오일, 페닐메틸 실리콘 오일 등의 스트레이트 실리콘 오일 이외에, 실록산 결합을 갖는 주쇄, 주쇄에 결합하는 측쇄, 또는 주쇄의 말단에 비반응성 유기기를 도입한, 비반응성 변성 실리콘 오일 등을 들 수 있다. 비반응성 변성 실리콘 오일로서는, 예를 들면, 폴리에테르 변성 실리콘 오일, 아랄킬 변성 실리콘 오일, 플루오로알킬 변성 실리콘 오일, 장쇄 알킬 변성 실리콘 오일, 고급 지방산 에스테르 변성 실리콘 오일, 고급 지방산 아미드 변성 실리콘 오일, 및 페닐 변성 실리콘 오일을 들 수 있다. 상기 중에서도, 비반응성 실리콘으로서는 스트레이트 실리콘 오일이 바람직하고, 스트레이트 실리콘 오일 중에서도, 디메틸 실리콘 오일이 보다 바람직하다. 상기 비반응성 실리콘 오일은, 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
＜감점제＞
본 발명의 열전도성 조성물은 감점제를 포함한다. 감점제는, 그것을 배합함으로써, 열전도성 조성물의 점도를 저하시킬 수 있는 화합물이다.
감점제로서는, 알콕시기를 갖는 화합물인 것이 바람직하고, 알콕시기를 갖는 오르가노폴리실록산 화합물이 보다 바람직하다. 감점제로서 이러한 화합물을 이용함으로써, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 향상된다.
감점제로서는, 하기 식 (1)로 표시되는 구조를 갖는 것임이 바람직하다.
(식 중, R1, R2, R4, R5는 각각 독립적으로 포화 탄화수소기이고, R3은 산소 원자 또는 2가 탄화수소기이며, n은 15~315의 정수이고, m은 0~2의 정수이다)
식 (1)로 표시되는 구조의 감점제를 이용함으로써, 열전도성 조성물의 점도 저감 효과가 보다 높아진다. 이것은, 식 (1)의 감점제는, 말단에 알콕시기를 구비하기 때문에, 열전도성 충전재의 표면에 존재하는 관능기 등과 반응 내지 상호 작용하기 쉽고, 또한 특정 구조의 폴리실록산 구조를 구비하는 것과 맞물려, 충전재의 마찰이 저감되어 점도가 저하되기 쉬운 것으로 추정된다.
식 (1)에 있어서, R1, R2, R4, R5는 각각 독립적으로 포화 탄화수소기이다.
포화 탄화수소기로서는, 예를 들면, 직쇄상 알킬기, 분기 쇄상 알킬기, 환상 알킬기 등의 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 할로겐화 알킬기 등을 들 수 있다.
직쇄상 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 노나데실기, 에이코실기 등을 들 수 있다.
분기 쇄상 알킬기로서는, 이소프로필기, 터셔리부틸기, 이소부틸기, 2-메틸운데실기, 1-헥실헵틸기 등을 들 수 있다.
환상 알킬기로서는, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로도데실기 등을 들 수 있다.
아릴기로서는, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 등을 들 수 있다.
아랄킬기로서는, 벤질기, 페네틸기, 2-(2,4,6-트리메틸페닐)프로필기 등을 들 수 있다.
할로겐화 알킬기로서는, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 3-클로로프로필기 등을 들 수 있다.
식 (1)에 있어서의 R1~R5, m, n은, 점도 저감 효과를 높이는 관점에서 이하와 같은 것이 바람직하다.
식 (1)에 있어서의 R1은, 바람직하게는 탄소수 1~8의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 2~6의 알킬기이며, 특히 바람직하게는 부틸기이다.
식 (1)에 있어서의 R2, R4, R5는, 각각 독립적으로, 바람직하게는 탄소수 1~8의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1~4의 알킬기이며, 특히 바람직하게는 메틸기이다.
식 (1)에 있어서의 R3은 산소 원자 또는 2가 탄화수소기이고, 2가 탄화수소기인 것이 바람직하다. 2가 탄화수소기로서는, 예를 들면 탄소수 1 이상 10 이하의 2가 탄화수소기, 바람직하게는 탄소수 1 이상 4 이하의 2가 탄화수소기를 들 수 있다. 2가 탄화수소기로서는, 예를 들면, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 메틸에틸렌기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 에틸렌기가 바람직하다.
식 (1)에 있어서의 n은 15~315의 정수이고, 바람직하게는 18~280의 정수이며, 보다 바람직하게는 20~220의 정수이다.
식 (1)에 있어서의 m은 0~2의 정수이고, 바람직하게는 0 또는 1이며, 보다 바람직하게는 0이다.
또, 식 (1)에 있어서의 n의 하한은 15 이상의 정수이고, 바람직하게는 18 이상의 정수이며, 보다 바람직하게는 20 이상의 정수이다. 한편, 식 (1)에 있어서의 n의 상한은 315 이하의 정수이고, 바람직하게는 280 이하의 정수이며, 보다 바람직하게는 220 이하의 정수이다.
열전도성 조성물에 있어서의 감점제의 함유량은, 특별히 제한되지 않고, 열전도성 조성물의 점도 설정에 따라 적절히 정하면 되는데, 실리콘 주재 100질량부에 대해, 예를 들면 5~50질량부이고, 바람직하게는 8~40질량부이며, 보다 바람직하게는 10~25질량부이다. 감점제의 함유량이 이들 하한값 이상이면, 열전도성 조성물의 점도가 저하되기 쉬워진다. 감점제의 함유량이 이들 상한값 이하이면, 열전도성 조성물의 경화가 저해되기 어려워, 원하는 물성의 경화물을 얻기 쉬워진다.
또, 열전도성 조성물에 있어서의 감점제의 함유량의 하한은, 특별히 제한되지 않고, 열전도성 조성물의 점도 설정에 따라 적절히 정하면 되는데, 실리콘 주재 100질량부에 대해, 예를 들면 5질량부 이상이고, 바람직하게는 8질량부 이상이며, 보다 바람직하게는 10질량부 이상이다. 감점제의 함유량이 이들 하한값 이상이면, 열전도성 조성물의 점도가 저하되기 쉬워진다.
한편, 열전도성 조성물에 있어서의 감점제의 함유량의 상한은, 특별히 제한되지 않고, 열전도성 조성물의 점도 설정에 따라 적절히 정하면 되는데, 실리콘 주재 100질량부에 대해, 예를 들면 50질량부 이하이고, 바람직하게는 40질량부 이하이며, 보다 바람직하게는 25질량부 이하이다. 감점제의 함유량이 이들 상한값 이하이면, 열전도성 조성물의 경화가 저해되기 어려워, 원하는 물성의 경화물을 얻기 쉬워진다.
＜열전도성 충전재＞
본 발명의 열전도성 조성물은, 열전도성 충전재를 함유한다. 열전도성 충전재를 함유함으로써, 열전도성 조성물 및 당해 열전도성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화물의 열전도성이 향상된다.
열전도성 충전재로서는, 예를 들면, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 수산화물, 탄소 재료, 금속 이외의 산화물, 질화물, 탄화물 등을 들 수 있다. 또, 열전도성 충전재의 형상은, 구상(球狀), 부정형의 분말 등을 들 수 있다.
열전도성 충전재에 있어서, 금속으로서는, 알루미늄, 구리, 니켈 등, 금속 산화물로서는, 알루미나로 대표되는 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 아연 등, 금속 질화물로서는 질화 알루미늄 등을 예시할 수 있다. 금속 수산화물로서는, 수산화 알루미늄을 들 수 있다. 또한, 탄소 재료로서는 구상 흑연, 다이아몬드 등을 들 수 있다. 금속 이외의 산화물, 질화물, 탄화물로서는, 석영, 질화 붕소, 탄화 규소 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 열전도성 충전재로서는, 열전도성 향상의 관점에서, 금속 산화물, 금속 질화물, 탄소 재료가 바람직하고, 그 중에서도, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 다이아몬드가 보다 바람직하다. 또, 감점제에 의한 점도 저감 효과가 높다는 점에서, 열전도성 충전재로서는, 금속 산화물이 바람직하고, 산화 알루미늄이 보다 바람직하다.
열전도성 충전재의 평균 입경의 하한은, 0.1μm 이상인 것이 바람직하고, 0.3μm 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.5μm 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 열전도성 충전재의 평균 입경의 상한은, 200μm 이하인 것이 바람직하고, 100μm 이하인 것이 보다 바람직하며, 70μm 이하인 것이 더 바람직하다.
또, 열전도성 충전재의 평균 입경은 0.1~200μm인 것이 바람직하고, 0.3~100μm인 것이 보다 바람직하며, 0.5~70μm인 것이 더 바람직하다.
열전도성 충전재는, 평균 입경이 0.1μm 이상 5μm 이하인 소입경(小粒徑) 열전도성 충전재와, 평균 입경이 5μm 초과 200μm 이하인 대입경(大粒徑) 열전도성 충전재를 병용하는 것이 바람직하다. 평균 입경이 상이한 열전도성 충전재를 사용함으로써, 충전율을 높일 수 있다.
또한, 열전도성 충전재의 평균 입경은, 전자 현미경 등으로 관찰하여 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 전자 현미경이나 광학 현미경을 이용하여, 임의의 열전도성 충전재 50개의 입경을 측정하고, 그 평균치(상가 평균치)를 평균 입경으로 할 수 있다.
열전도성 충전재의 함유량은, 실리콘 주재 100질량부에 대해, 바람직하게는 150~4000질량부, 보다 바람직하게는 500~3500질량부, 더 바람직하게는 1500~3000질량부이다.
또, 열전도성 충전재의 체적 기준의 함유량은, 열전도성 조성물 전량을 100체적%로 한 경우에, 바람직하게는 50~95체적%, 보다 바람직하게는 70~93체적%, 더 바람직하게는 80~90체적%이다.
열전도성 충전재의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 일정한 열전도성을 열전도성 조성물 및 그 경화물에 부여할 수 있다. 열전도성 충전재의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 열전도성 충전재를 적절하게 분산할 수 있다. 또, 열전도성 조성물의 점도가 필요 이상으로 높아지거나 하는 것도 방지할 수 있다.
또, 열전도성 충전재의 함유량의 하한은, 실리콘 주재 100질량부에 대해, 바람직하게는 150질량부 이상, 보다 바람직하게는 500질량부 이상, 더 바람직하게는 1500질량부 이상이다. 또, 열전도성 충전재의 체적 기준의 함유량의 하한은, 열전도성 조성물 전량을 100체적%로 한 경우에, 바람직하게는 50체적% 이상, 보다 바람직하게는 70체적% 이상, 더 바람직하게는 80체적% 이상이다. 열전도성 충전재의 함유량을 상기 하한값 이상으로 함으로써, 일정한 열전도성을 열전도성 조성물 및 그 경화물에 부여할 수 있다.
한편, 열전도성 충전재의 함유량의 상한은, 실리콘 주재 100질량부에 대해, 바람직하게는 4000질량부 이하, 보다 바람직하게는 3500질량부 이하, 더 바람직하게는 3000질량부 이하이다. 또, 열전도성 충전재의 체적 기준의 함유량의 상한은, 열전도성 조성물 전량을 100체적%로 한 경우에, 바람직하게는 95체적% 이하, 보다 바람직하게는 93체적% 이하, 더 바람직하게는 90체적% 이하이다. 열전도성 충전재의 함유량을 상기 상한값 이하로 함으로써, 열전도성 충전재를 적절하게 분산할 수 있다. 또, 열전도성 조성물의 점도가 필요 이상으로 높아지거나 하는 것도 방지할 수 있다.
본 발명의 열전도성 조성물 중에는, 여러 가지 첨가제를 함유시킬 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들면, 촉매, 분산제, 난연제, 가소제, 산화 방지제, 착색제 등을 들 수 있다.
＜열전도율＞
열전도성 조성물의 열전도율은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 4W/m·K 이상이고, 바람직하게는 5W/m·K 이상이며, 보다 바람직하게는 6W/m·K 이상이고, 그리고 실용적으로는 15W/m·K 이하이다. 이러한 열전도율을 갖는 열전도성 조성물을 이용하면, 그 경화물도 열전도율이 높아져, 발열체와 방열체 사이에 배치하여 사용한 경우 등에 있어서, 방열성이 양호해진다.
＜점도＞
본 발명의 열전도성 조성물의, 온도 25℃, 전단 속도 1.00(1/s)의 조건 하에 있어서의 점도 Va는, 600Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 550Pa·s 이하인 것이 보다 바람직하며, 530Pa·s 이하인 것이 더 바람직하다. 열전도성 조성물이 상기와 같은 점도인 것으로 인해, 취급성이 향상되기 쉬워진다.
또, 열전도성 조성물의 칙소비[점도 Vb/점도 Va]는, 열전도성 조성물의 용도에 따라 적절히 조정하면 되는데, 바람직하게는 0.35 이상이고, 보다 바람직하게는 0.39 이상이며, 그리고 바람직하게는 0.80 이하이고, 보다 바람직하게는 0.71 이하이다.
또한, 점도 Vb는, 열전도성 조성물의 온도 25℃, 전단 속도 4.64(1/s)의 조건 하에 있어서의 점도를 의미한다.
본 발명의 열전도성 조성물의 형태는, 1액형이어도 되고, 제1제와 제2제를 조합해서 이루어지는 2액형이어도 되는데, 보존 안정성의 관점에서, 2액형이 바람직하다.
2액형의 열전도성 조성물에 있어서, 제1제와 제2제의 질량비(제2제/제1제)는, 1 또는 1에 가까운 값인 것이 바람직하고, 구체적으로는 0.9~1.1이 바람직하며, 0.95~1.05가 보다 바람직하다. 이와 같이, 제1제와 제2제의 질량비를 1 또는 1에 가까운 값으로 함으로써, 열전도성 조성물의 조제가 용이해진다. 또, 2액형의 열전도성 조성물에 있어서, 제1제와 제2제의 점도비(제2제/제1제)도, 1 또는 1에 가까운 값인 것이 바람직하고, 구체적으로는 0.5~2.0이 바람직하며, 0.8~1.2가 보다 바람직하다. 이와 같이, 제1제와 제2제의 점도비를 1 또는 1에 가까운 값으로 함으로써, 열전도성 조성물을 균일하게 혼합하기 쉬워진다. 또한, 질량비나 점도비를 조정하는 방법은 후술한다.
상기한 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산(주제)과 하이드로젠오르가노폴리실록산(경화제)을 포함하는 부가 반응 경화형 실리콘을 이용하는 경우는, 2액형의 열전도성 조성물은, 보다 구체적으로는, 제1제가 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산(주제)을 포함하고, 제2제가 하이드로젠오르가노폴리실록산(경화제)을 포함하는 것이다.
부가 반응 촉매는 제1제에 함유되고, 제2제에는 함유되지 않는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 제1제와 제2제는 혼합 전에는 보존 안정성이 우수하고, 혼합 후에는 반응이 촉진되어, 신속하게 경화하는 것으로 할 수 있으며, 경화에 의해 얻어지는 열전도성 부재의 각종 물성을 양호하게 할 수 있다. 그 요인은 확실하지 않지만, 백금 촉매 등의 부가 반응 촉매가, 주제의 부가 반응 부위인, 알케닐기에 배위한 상태가 되어, 경화가 진행되기 쉽기 때문이라고 추정된다.
열전도성 충전재는, 제1제 및 제2제 중 적어도 어느 한쪽에 함유되면 되는데, 바람직하게는 제1제 및 제2제 양쪽에 함유시킨다. 열전도성 충전재를 제1제 및 제2제 양쪽에 함유시키면, 제1제와 제2제를 혼합하기 쉬워진다. 또, 열전도성 조성물을 제작할 때의 제1제에 대한 제2제의 질량비 및 점도비를 1 또는 1에 가까운 값으로 할 수 있기 때문에, 2액형으로서 사용하기 쉬워진다.
또, 제2제는, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산을 함유하는 것이 바람직하다. 제2제가 경화제인 하이드로젠오르가노폴리실록산에 더하여 주제인 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산도 함유함으로써, 열전도성 조성물을 제작할 때의 제1제에 대한 제2제의 질량비 및 점도비를 1 또는 1에 가까운 값으로 조정하기 쉬워진다. 한편, 제1제에는, 경화제인 하이드로젠오르가노폴리실록산이 함유되지 않으면 된다.
상기 열전도성 조성물은, 실리콘 주재, 감점제, 및 열전도성 충전재를 포함하고, 종래의 열전도성 조성물보다 점도가 저감된 열전도성 조성물, 즉 점도 저감 효과가 높은 열전도성 조성물이 된다.
[경화물]
본 발명의 열전도성 조성물을 경화함으로써, 열전도성 조성물의 경화물을 형성할 수 있다.
경화체의 열전도율은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 4W/m·K 이상이고, 바람직하게는 5W/m·K 이상이며, 보다 바람직하게는 6W/m·K 이상이고, 그리고 실용적으로는 15W/m·K 이하이다. 또한, 본 발명에 있어서 경화되어 있는 상태란, 예를 들면 시차 주사 열량 측정 장치(DSC)로 측정되는 경화가 완료될 때까지의 반응열을 100%로 했을 때, 반응열로부터 추정되는 경화 반응의 진행 정도가 50% 이상인 상태라고 할 수 있다.
당해 경화물은, 발열체 및 방열체 사이에 배치하는 등 하여 방열 부재로서 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 의해 어떠한 한정이 되는 것은 아니다.
[실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1]
실리콘 주재를 구성하는 실리콘 A제 및 실리콘 B제를 혼합한 직후의 시료에 대해서, 겔 침투 크로마토그래피(GPC)(Waters사 제조, RI：2414, 오토 샘플러 얼라이언스：e2695, 가드 컬럼：KF-G, 컬럼：Shodex KF806L의 2개 직렬) 측정을 행하여, 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1을 구했다. 중량 평균 분자량은, 표준 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량이다. 폴리스티렌 표준 시료(쇼와 덴코사 제조 「Shodex Standard SM-105」)로서, 이하의 중량 평균 분자량의 9 시료를 이용했다. 각 시료의 표준 샘플 No.(중량 평균 분자량)：S-1.3(1270), S-3.2(3180), S-6.9(6940), S-22(21800), S-53(52500), S-333(333000), S-609(609000), S-1345(1350000), S-2704(2700000). 각각의 표준 시료 피크의 피크 탑이 나타내는 용출 시간에 대해 분자량을 플롯하고, 얻어지는 근사 직선을 검량선으로서 사용했다. 실리콘 주재 시료는 테트라히드로푸란에 용해시켜, 0.2중량%의 용액을 조정하고, 당해 용액을 0.2μm의 필터로 여과하고 나서, GPC 측정에 이용했다. GPC 측정은 컬럼 온도 40℃에서 행하고, 용출액으로서 테트라히드로푸란을 사용하며, 컬럼의 이동상의 유속은 1mL/min로 했다.
[감점제의 중량 평균 분자량 Mw2]
감점제를 시료로 하는 것 이외에는 실리콘 주재와 마찬가지로 GPC로 측정을 행하여, 중량 평균 분자량 Mw2를 구했다.
[실리콘 주재, 감점제의 점도]
실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1, 및 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2는 각각 이하와 같이 측정했다.
안톤 파사 제조의 레오미터 MCR-302e를 이용하여, 샘플의 온도를 펠티에 플레이트에서 25℃로 조정하고, φ50mm이며 1°각도의 콘 플레이트를 이용하여, 전단 속도 10~100(1/sec)의 범위에서 연속적으로 전단 속도를 변화시키면서 점도 측정을 행했다. 또한 실리콘 주재의 25℃에 있어서의 점도 V1 및 감점제의 25℃에 있어서의 점도 V2는, 각각 전단 속도 10(1/s)에 있어서의 점도를 의미한다.
[바인더의 점도]
실리콘 주재를 구성하는 실리콘 A제 및 실리콘 B제, 그리고 감점제를 혼합한 직후의 시료(바인더)를 이용하여, 경화 반응이 진행되기 전에 상기한 실리콘 주재의 점도 V1의 측정과 동일한 방법으로 바인더의 점도를 구했다.
[열전도성 조성물의 점도]
제1제와 제2제를 혼합한 직후의 시료(열전도성 조성물)에 대해서, 경화 반응이 진행되기 전에 안톤 파사 제조의 레오미터 MCR-302e를 이용하여, 샘플의 온도를 펠티에 플레이트에서 25℃로 조정하고, φ25mm의 패러렐 플레이트를 이용하여, 전단 속도 1~10(1/s)의 범위에서 연속적으로 전단 속도를 변화시키면서 점도 측정을 행했다. 전단 속도 1.00(1/s)에 있어서의 점도, 전단 속도 2.15(1/s)에 있어서의 점도, 4.64(1/sec)에 있어서의 점도를 각각 표에 기재했다.
상기와 같은 측정에 의해 구한 전단 속도 1.00(1/sec)의 조건 하에 있어서의 점도 Va와, 전단 속도 4.64(1/sec)의 조건 하에 있어서의 점도 Vb의 비(Vb/Va)를 칙소비로 했다.
[열전도성 조성물의 열전도율]
열전도성 조성물의 열전도율은 ASTM D5470-06에 준거한 측정 장치를 이용하여 열저항을 측정하는 방법으로 구했다.
구체적으로는, 발열체 측이 되는 측정 다이를 덮도록 열전도성 조성물을 측정 시의 두께보다 두꺼운 막으로 배치하고, 그 후 방열체 사이에 끼워 넣어, 30psi의 하중으로 열전도성 조성물의 두께가 0.9mm, 0.8mm, 0.7mm가 될 때까지 압축하여 각 두께의 열저항을 측정했다. 이들 3개의 열저항의 값에 대해서, 횡축이 두께, 종축이 열저항값인 그래프를 작성하여, 최소 제곱법에 의해 3점의 근사 직선을 구했다. 그리고, 그 근사 직선의 기울기가 열전도율이 된다.
열저항의 측정은, 80℃에서 행하고, Long Win Science and Technology Corporation 제조의 LW-9389에 의해 행했다. 또, 측정 다이의 면적은 1인치×1인치로 했다.
실시예 1~16, 비교예 1~9에 대해서, 이하의 종합 평가 1 및 2에 의해 평가했다.
[종합 평가 1]
열전도성 조성물의 전단 속도 1.00(1/sec)의 조건 하에 있어서의 점도 Va가 600Pa·s 이하인 경우를 합격 기준으로서 「OK」로 평가하고, 점도 Va가 600Pa·s 초과인 경우를 합격 기준에 못 미친다고 하여 「NG」로 평가했다.
[종합 평가 2]
각 실시예 및 비교예의 열전도성 조성물에 있어서, 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군 중에서, 가장 낮은 열전도성 조성물의 점도 Va를 100%로 한 경우의 각 실시예 및 비교예의 점도 Va의 상대값(%)과, 점도 Va로부터 이하의 기준으로 평가했다. 또한, 상대값은 소수점 첫째 자리를 반올림한 값으로 했다.
5：상대값이 100~104%이며, 또한 점도 Va가 600Pa·s 이하이다.
4：상대값이 105~129%이며, 또한 점도 Va가 600Pa·s 이하이다.
3：상대값이 130~199%이며, 또한 점도 Va가 600Pa·s 이하이다.
2：상대값이 200% 이상이며, 또한 점도 Va가 600Pa·s 이하이다.
1：점도 Va가 600Pa·s 초과이다.
또한 상기 종합 평가 2에 있어서, 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군이란 구체적으로는, 이하와 같다.
·실시예 1~4, 비교예 1
·실시예 5~7, 비교예 2~3
·실시예 8~10, 비교예 4~5
·실시예 11~13, 비교예 6~7
·실시예 14~16, 비교예 8~9
＜실리콘 주재＞
실리콘 주재는, 이하의 A-1~A-5를 사용했다. A-1~A-5는, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산(주제)과 하이드로젠오르가노폴리실록산(경화제)을 포함하는 부가 반응 경화형 실리콘이며, 실리콘 A제 및 실리콘 B제의 2액형이다. 당해 2액을 혼합한 것이 실리콘 주재가 된다.
A-1：점도 V1이 114mPa·s, 중량 평균 분자량 Mw1이 13,500
A-2：점도 V1이 224mPa·s, 중량 평균 분자량 Mw1이 20,000
A-3：점도 V1이 252mPa·s, 중량 평균 분자량 Mw1이 22,000
A-4：점도 V1이 320mPa·s, 중량 평균 분자량 Mw1이 25,000
A-5：점도 V1이 453mPa·s, 중량 평균 분자량 Mw1이 29,000
＜감점제＞
식 (1)로 표시되는 구조의 알콕시기를 갖는 오르가노폴리실록산 화합물로서, 이하의 B-1~B-4, 및 디메틸 실리콘인 B-5를 이용했다.
B-1：식 (1)에 있어서, R1=부틸기, R2=메틸기, R3=에틸렌기, R5=메틸기, n=20, m=0이다. 점도 V2가 11mPa·s이며, 중량 평균 분자량 Mw2가 1,640이다.
B-2：식 (1)에 있어서, R1=부틸기, R2=메틸기, R3=에틸렌기, R5=메틸기, n=55, m=0이다. 점도 V2가 25mPa·s이며, 중량 평균 분자량 Mw2가 3,500이다.
B-3：식 (1)에 있어서, R1=부틸기, R2=메틸기, R3=에틸렌기, R5=메틸기, n=125, m=0이다. 점도 V2가 68mPa·s이며, 중량 평균 분자량 Mw2가 8,000이다.
B-4：식 (1)에 있어서, R1=부틸기, R2=메틸기, R3=에틸렌기, R5=메틸기, n=219, m=0이다. 점도 V2가 157mPa·s이며, 중량 평균 분자량 Mw2가 14,000이다.
B-5：점도 V2가 10mPa·s이며, 중량 평균 분자량 Mw2가 1100인 디메틸 실리콘이다.
[실시예 1]
표 2에 나타내는 바와 같이 실리콘 주재의 종류를 A-1, 감점제의 종류를 B-1로 하여, 이하에 나타내는 배합 1의 조성의 열전도성 조성물에 대해서, 각종 평가를 행했다.
＜배합 1＞
배합 1은, 표 1에 나타내는 바와 같이, 제1제 및 제2제의 2액형의 배합이다.
실리콘 A제는, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산 및 미량의 부가 반응 촉매(백금 촉매)를 포함한다.
실리콘 B제는, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산 및 하이드로젠오르가노폴리실록산을 포함한다.
제1제는, 실리콘 A제 100질량부, 감점제 17.5질량부, 평균 입경 0.5μm의 구상 알루미나 230질량부, 평균 입경 3.0μm의 구상 알루미나 550질량부, 평균 입경 18μm의 구상 알루미나 160질량부, 평균 입경 40μm의 구상 알루미나 300질량부, 평균 입경 70μm의 구상 알루미나 1100질량부로 이루어진다.
제2제는, 실리콘 B제 100질량부, 감점제 17.5질량부, 평균 입경 0.5μm의 구상 알루미나 230질량부, 평균 입경 3.0μm의 구상 알루미나 550질량부, 평균 입경 18μm의 구상 알루미나 160질량부, 평균 입경 40μm의 구상 알루미나 300질량부, 평균 입경 70μm의 구상 알루미나 1100질량부로 이루어진다.
이들 제1제 및 제2제를 혼합함으로써 열전도성 조성물이 조제된다.
[실시예 2~16, 비교예 1~9]
표 2~6에 나타내는 바와 같이 실리콘 주재의 종류 및 감점제의 종류를 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 조성물을 조제했다. 각 평가 결과를 표 2~6에 나타냈다.
표 2에 있어서의 실시예 1~4 및 비교예 1은, 각각의 열전도성 조성물에 있어서 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하를 만족하는 각 실시예의 열전도성 조성물은 점도가 낮고, 종합 평가 1 및 종합 평가 2의 결과가 양호했다. 또한, 분자량비(Mw1/Mw2)가 1.4 이상 4.5 이하인 실시예 2 및 3은, 종합 평가 2가 4 이상으로 높은 평가가 얻어졌다.
이에 반해, 분자량비(Mw1/Mw2)가 8.5를 초과하는 비교예 1은, 점도가 너무 높아서 페이스트가 되지 않아, 각 평가를 할 수 없었다.
또한, 감점제로서 중량 평균 분자량 Mw2가 낮은 것을 이용했다고 해도, 그에 따라 열전도성 조성물의 점도가 낮아지는 것은 아니고, 분자량비(Mw1/Mw2)를 본 발명의 특정 범위로 조정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
표 3에 있어서의 실시예 5~7 및 비교예 2~3은, 각각의 열전도성 조성물에 있어서 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하를 만족하는 각 실시예의 열전도성 조성물은 점도가 낮고, 종합 평가 1 및 종합 평가 2의 결과가 양호했다. 또한, 분자량비(Mw1/Mw2)가 1.4 이상 4.5 이하인 실시예 6 및 7은, 종합 평가 2가 4 이상으로 높은 평가가 얻어졌다.
이에 반해, 분자량비(Mw1/Mw2)가 8.5를 초과하는 비교예 2 및 3은, 종합 평가 1 및 2에 대한 결과가 각 실시예보다 나빴다.
또한, 감점제로서 중량 평균 분자량 Mw2가 낮은 것을 이용했다고 해도, 그에 따라 열전도성 조성물의 점도가 낮아지는 것은 아니고, 분자량비(Mw1/Mw2)를 본 발명의 특정 범위로 조정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
표 4에 있어서의 실시예 8~10 및 비교예 4~5는, 각각의 열전도성 조성물에 있어서 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하를 만족하는 각 실시예의 열전도성 조성물은 점도가 낮고, 종합 평가 1 및 종합 평가 2의 결과가 양호했다. 또한, 분자량비(Mw1/Mw2)가 1.4 이상 4.5 이하인 실시예 9 및 10은, 종합 평가 2가 4 이상으로 높은 평가가 얻어졌다.
이에 반해, 분자량비(Mw1/Mw2)가 8.5를 초과하는 비교예 4 및 5는, 종합 평가 1 및 2에 대한 결과가 각 실시예보다 나빴다.
또한, 감점제로서 중량 평균 분자량 Mw2가 낮은 것을 이용했다고 해도, 그에 따라 열전도성 조성물의 점도가 낮아지는 것은 아니고, 분자량비(Mw1/Mw2)를 본 발명의 특정 범위로 조정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
표 5에 있어서의 실시예 11~13 및 비교예 6~7은, 각각의 열전도성 조성물에 있어서 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하를 만족하는 각 실시예의 열전도성 조성물은 점도가 낮고, 종합 평가 1 및 종합 평가 2의 결과가 양호했다. 또한, 분자량비(Mw1/Mw2)가 1.4 이상 4.5 이하인 실시예 12 및 13은, 종합 평가 2가 4 이상으로 높은 평가가 얻어졌다.
이에 반해, 분자량비(Mw1/Mw2)가 8.5를 초과하는 비교예 6 및 7은, 종합 평가 1 및 2에 대한 결과가 각 실시예보다 나빴다.
또한, 감점제로서 중량 평균 분자량 Mw2가 낮은 것을 이용했다고 해도, 그에 따라 열전도성 조성물의 점도가 낮아지는 것은 아니고, 분자량비(Mw1/Mw2)를 본 발명의 특정 범위로 조정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
표 6에 있어서의 실시예 14~16 및 비교예 8~9는, 각각의 열전도성 조성물에 있어서 감점제의 종류만이 상이한 동일한 비교 대상군이다. 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하를 만족하는 각 실시예의 열전도성 조성물은 점도가 낮고, 종합 평가 1 및 종합 평가 2의 결과가 양호했다. 또한, 분자량비(Mw1/Mw2)가 1.4 이상 4.5 이하인 실시예 15 및 16은, 종합 평가 2가 4 이상으로 높은 평가가 얻어졌다.
이에 반해, 분자량비(Mw1/Mw2)가 8.5를 초과하는 비교예 8 및 9는, 종합 평가 1 및 2에 대한 결과가 각 실시예보다 나빴다.
또한, 감점제로서 중량 평균 분자량 Mw2가 낮은 것을 이용했다고 해도, 그에 따라 열전도성 조성물의 점도가 낮아지는 것은 아니고, 분자량비(Mw1/Mw2)를 본 발명의 특정 범위로 조정하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
상기한 실시예 1~16, 비교예 1~9와는 배합이 상이한 열전도성 조성물을 이용하여, 이하의 실시예 17~21, 비교예 10~11의 열전도성 조성물에 대해서 평가를 행했다.
[실시예 17~21, 비교예 10~11]
실리콘 주재의 종류 및 감점제의 종류, 그리고 열전도성 조성물의 배합의 종류를 표 7과 같이 하여, 열전도성 조성물을 조제하여 평가했다.
또한, 배합 2~4는, 표 1에 나타내는 바와 같은 배합이다.
실시예 17 및 18은, 실시예 12에 대해 감점제의 양을 감소시켜 열전도성 조성물을 조제한 예이다. 실시예 17 및 18에 있어서도, 점도가 낮은 열전도성 조성물이 얻어지고 있음을 알 수 있다.
실시예 19~21, 비교예 10~11은 열전도성 충전재의 함유량을 증가시킨 예이다. 이 경우에 있어서도, 분자량비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하를 만족하는 실시예 19~21은, 분자량비(Mw1/Mw2)가 8.5 초과인 비교예 10~11보다 열전도성 조성물의 점도가 낮아졌다. 또한, 비교예 10에 대해서는, 유동성이 현저하게 높기 때문에, 전단 속도가 2.15(1/s) 이상에서는, 적절하게 점도를 측정할 수 없었다. 비교예 11은, 점도가 너무 높아서 페이스트가 되지 않아, 각 평가를 할 수 없었다.
Claims (8)
- 실리콘 주재(主材), 감점제(減粘劑), 및 열전도성 충전재를 포함하고, 상기 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1과, 상기 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2의 분자량 비(Mw1/Mw2)가 0.5 이상 8.5 이하인, 열전도성 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 실리콘 주재가, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산과 하이드로젠오르가노폴리실록산을 포함하는, 열전도성 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 감점제가, 알콕시기를 갖는 화합물인, 열전도성 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감점제가, 하기 식 (1)로 표시되는 구조를 갖는, 열전도성 조성물.
(식 중, R1, R2, R4, R5는 각각 독립적으로 포화 탄화수소기이고, R3은 산소 원자 또는 2가 탄화수소기이며, n은 15~315의 정수이고, m은 0~2의 정수이다) - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실리콘 주재의 중량 평균 분자량 Mw1이 10,000~30,000인, 열전도성 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감점제의 중량 평균 분자량 Mw2가 1,150~20,000인, 열전도성 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
열전도율이 6W/m·K 이상인, 열전도성 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 열전도성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화물.
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