KR20240073504A - 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조된 배터리 모듈 - Google Patents
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Abstract
구현예는 폴리올 및 열전도성 필러를 포함하는 제1 파트부; 및 폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함하는 제2 파트부를 포함하는 2액형 폴리우레탄 수지 조성물에 관한 것으로서, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 난연성 및 열전도성이 우수한 재료(경화물)를 제공할 수 있다.
Description
구현예는 경화 과정에서 기포 생성이 제어되어 고난연성 및 높은 열전도도를 갖는 재료(소재)를 제공할 수 있는 2액형 폴리우레탄 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 배터리 모듈에 관한 것이다.
전기 자동차에 사용되는 배터리 모듈은 작동 과정에서 발생하는 열이 외부로 원활히 방출되어야 하고, 화재가 일어났을 때 빠른 대응이 이루어져야 한다. 이에 배터리 모듈의 제조에는 열전도성과 난연성을 갖는 재료가 사용된다.
상기 재료로는 열전도성 필러 및 난연제를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 열전도 재료를 들 수 있다. 구체적으로 배터리 모듈의 제조를 위해 복수의 배터리 셀을 스택(stack)하는 공정에서 상기 폴리우레탄 수지 조성물이 배터리 셀 사이에 코팅 및 경화되어 열전도 재료 역할을 하는 것이다.
그러나 상기 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 열전도 재료는 다수의 미세 기포가 존재하여 고난연성 및 높은 열전도도를 나타내는데 한계가 있으며, 국지적으로 결합 강도가 떨어지는 문제도 있다. 즉, 폴리우레탄 수지 조성물은 경화 과정에서 우레탄 반응 이외에 폴리이소시아네이트의 NCO기와 물(수분)이 반응하여 이산화탄소가 생성되는 부반응이 일어나는데, 이러한 부반응은 기포 생성으로 연결되어 다수의 미세 기포가 존재하는 열전도 재료가 제조되고, 이는 상기와 같은 문제점을 유발한다.
따라서 폴리우레탄 수지 조성물의 경화 과정에서 기포가 생성되는 것을 최소화하여 열전도 재료의 열전도성, 난연성 등을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
구현예는 폴리올의 OH기 및 폴리이소시아네이트의 NCO기의 함량(비율)을 제어하고 물(수분)의 함량을 최소화함으로써, 경화 과정에서 기포 생성이 억제되어 조밀한(dense) 밀도를 갖는 재료(경화물)를 제조할 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물을 제공하고자 한다.
또한 구현예는 상기 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 재료를 포함하는 배터리 모듈을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 구현예에 따르면, 폴리올 및 열전도성 필러를 포함하는 제1 파트부; 및 폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함하는 제2 파트부를 포함하고, 하기 식 1에 따른 밀도 변화율(Droc)이 0.6 내지 1인 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다:
[식 1]
Droc = Dca / Dcm
상기 식 1에서,
Dca는 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 평균 밀도이고,
Dcm은 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 밀도이다.
다른 구현예에 따르면, 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 재료를 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 폴리올 및 열전도성 필러를 포함하는 제1 파트부; 및 폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함하는 제2 파트부를 포함하고, 상기 식 1에 따른 밀도 변화율(Droc)이 0.6 내지 1인 배터리 모듈을 제공한다.
구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 OH기의 함량(비율)이 비교적 풍부한 폴리올을 포함하는 제1 파트부와, NCO기의 함량(비율)이 특정 범위로 제어된 폴리이소시아네이트를 포함하는 제2 파트부를 포함하기 때문에, 경화 과정에서 기포 생성을 유발하는 부반응이 일어나는 것을 최소화할 수 있고, 이로 인해 조밀한 밀도를 갖는 재료를 제공할 수 있다. 따라서 상기 재료는 기포가 다수 존재하여 난연성, 열전도성 등이 떨어지던 종래의 재료에 비해 고난연성 및 높은 열전도도를 나타내면서 다른 재료와의 향상된 결합 강도를 나타낼 수 있다.
또한 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 제1 파트부가 탄성 고무를 포함하기 때문에, 탄성 및 유연성을 요구되는 수준으로 나타내는 재료(경화물)를 제공할 수 있다.
이에 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 고난연성 및 높은 열전도도를 나타내는 재료가 필요한 전기, 전자 또는 건축 등의 다양한 분야(예컨대, 전기 자동차 등의 배터리 모듈)에서 효율적으로 사용될 수 있다.
이하, 구현예를 통해 발명을 설명한다. 여기서 구현예는 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 "포함"한다는 기재는 특정 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분을 구체화하기 위한 것이며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해할 수 있다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성 요소들은 상기 용어에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로 구별하는 목적으로 사용된다.
폴리우레탄 수지 조성물
구현예는 폴리올의 OH기 및 폴리이소시아네이트의 NCO기의 함량(비율)을 최적화하여 경화 과정에서의 기포 생성이 최소화되도록 함으로써, 향상된 난연성, 열전도성 및 결합성(접착성) 등을 나타내는 재료를 제공할 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다. 이러한 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 제1 파트부와 제2 파트부를 포함하는 2액형 폴리우레탄 수지 조성물로서, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
A. 제1 파트부
구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물에 포함되는 제1 파트부는 주제 역할을 하는 것으로, 폴리올 및 열전도성 필러를 포함한다.
A-1. 폴리올
구현예에 따른 제1 파트부에 포함되는 폴리올은 폴리우레탄 수지 조성물이 경화된 재료(경화물)의 매트릭스가 형성될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이러한 폴리올은 통상적으로 공지된 단분자 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올 및 폴리옥시알킬렌 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 단분자 폴리올은 구체적으로 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2-메틸펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 헥실렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 4-시클로헥산디메탄올, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이러한 단분자 폴리올이 폴리올에 포함될 경우, 그 함량은 폴리올 총 중량을 기준으로, 0 초과 내지 10 중량%일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 9 중량%, 0.2 내지 7 중량%, 0.3 내지 6 중량%, 또는 0.5 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 단분자 폴리올의 함량이 상기 범위 내임에 따라 요구되는 수준의 경도를 갖는 재료를 제공할 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 디카르복실산과 디올을 반응시켜 얻어진 지방족 폴리에스테르 폴리올, 방향족 폴리에스테르 폴리올, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 디카르복실산은 구체적으로 숙신산, 글루타르산, 아디핀산, 피멜린산, 수베린산, 아젤라인산, 세바신산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 말레인산, 푸말산, 이타콘산, 테트라브로모프탈산, 트리메리틴산, 이들의 에스테르 유도체 및 이들의 산무수물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 디올은 구체적으로 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 퀴니톨, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디글리세린, 텍스트로즈 및 솔비톨로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 알킬렌옥사이드의 알콕실화에 의해 얻어진 폴리올일 수 있다. 상기 알킬렌옥사이드는 구체적으로 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 1,2-부틸렌옥사이드, 2,3-부틸렌옥사이드 및 테트라메틸렌옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리카보네이트 폴리올은 통상적으로 공지된 에스테르 화합물과 통상적으로 공지된 디올 화합물을 중합 반응시켜 얻어진 폴리카보네이트 디올을 포함할 수 있다.
상기 폴리카프로락톤 폴리올은 통상적으로 공지된 카프로락톤 화합물과 통상적으로 공지된 디올 화합물, 또는 트리올 화합물을 중합 반응시켜 얻어진 폴리카프로락톤 디올, 또는 폴리카프로락톤 트리올을 포함할 수 있다.
이러한 폴리올은 관능기(OH기) 수가 2 내지 7일 수 있고, 구체적으로는 2 내지 6, 2 내지 5, 또는 2 내지 4일 수 있다.
또한 폴리올은 수산기가(OH Value)가 10 내지 1,500 mgKOH/g일 수 있고, 구체적으로는 20 내지 1,300 mgKOH/g, 30 내지 1,200 mgKOH/g, 50 내지 1,000 mgKOH/g, 100 내지 800 mgKOH/g, 또는 200 내지 700 mgKOH/g일 수 있다. 또 상기 폴리올은 중량평균분자량이 90 내지 35,000 g/mol일 수 있고, 구체적으로는 90 내지 25,000 g/mol, 95 내지 20,000 g/mol, 95 내지 15,000 g/mol, 100 내지 10,000 g/mol, 100 내지 5,000 g/mol, 또는 100 내지 1,000 g/mol일 수 있다. 상기 폴리올의 수산기가 및 중량평균분자량이 각각 상기 범위 내임에 따라 폴리이소시아네이트의 NCO기와 우레탄 반응하면서 물과의 충돌을 방어할 수 있는 OH기가 폴리올 내에 풍부(OH-rich)하여 폴리이소시아네이트의 NCO기가 물과 반응하는 것을 최소화할 수 있고, 이로 인해 경화 과정에서 기포 생성이 거의 유발되지 않아 난연성, 열전도성 등이 우수한 재료를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 폴리올은 폴리올 분자량 1 g 당 결합된 관능기(OH기) 수가 0.0002 내지 0.03일 수 있고, 구체적으로는 0.001 내지 0.02, 0.001 내지 0.01, 또는 0.002 내지 0.005일 수 있다.
특히, 상기 폴리올은 OH기가 풍부함에 따라 폴리올의 OH기(POOH)에 대한 폴리이소시아네이트의 NCO기(PINCO)의 비율(PINCO/POOH)이 특정 범위인 0.5 내지 1(구체적으로 0.6 내지 0.9, 0.6 내지 0.85, 또는 0.6 내지 0.8)를 만족할 수 있다. 상기 비율(PINCO/POOH)이 상기 특정 범위 내임에 따라 폴리올의 OH가 풍부(OH-rich)하여 경화 과정에서 기포 생성이 유발되지 않을 수 있으며, 이로 인해 난연성, 열전도성, 결합성(접착성) 등이 우수한 재료를 제공할 수 있다.
구체적으로 상기 비율(PINCO/POOH)은 하기 식 3에 따라 산출할 수 있다.
[식 3]
PINCO/POOH = (PIc*(PIf/PIm))/∑{POc*(POf/POm)
상기 식 3에서,
PIc는 상기 폴리이소시아네이트의 함량(g)이고,
PIf는 상기 폴리이소시아네이트의 관능기 수이며,
PIm는 상기 폴리이소시아네이트의 분자량(g/mol)이고,
POc는 상기 폴리올의 함량(g)이며,
POf는 상기 폴리올의 관능기 수이고,
POm은 상기 폴리올의 분자량(g/mol)이다.
이러한 폴리올의 함량은 상기 제1 파트부 총 중량을 기준으로, 5 내지 30 중량%일 수 있고, 구체적으로는 10 내지 25 중량%, 10 내지 20 중량%, 또는 12 내지 18 중량%일 수 있다. 상기 폴리올의 함량이 상기 범위 내임에 따라 조밀한 밀도를 가지면서 요구되는 수준의 경도 및 난연성을 나타내는 재료를 제공할 수 있다.
A-2. 열전도성 필러
구현예에 따른 제1 파트부에 포함되는 열전도성 필러는 폴리우레탄 수지 조성물이 경화된 재료(경화물)에 열전도성을 부여하는 역할을 한다.
상기 열전도성 필러는 구체적으로 산화마그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화규소, 탄산마그네슘 및 이산화규소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필러는 구형, 정육면체형, 직육면체형, 원기둥형, 판형, 부정형 등과 같은 다양한 형상을 갖는 입자로 이루어질 수 있다.
이러한 열전도성 필러의 함량은 상기 제1 파트부 총 중량을 기준으로, 70 중량% 이상일 수 있고, 구체적으로는 75 내지 90 중량%, 80 내지 90 중량%, 또는 84 내지 87 중량%일 수 있다. 상기 열전도성 필러의 함량이 상기 범위 내임에 따라 열전도도가 높고 경도 및 유연성이 확보된 재료를 제공할 수 있다.
한편 구현예에 따른 제1 파트부는 흡습제, 탄성 고무 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
A-3. 흡습제
구현예에 따른 제1 파트부에 더 포함되는 흡습제는 제1 파트부에 포함된 물(수분)을 제거하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 흡습제는 상기 폴리올에 함유된 물을 제거하는 것으로, 이로 인해 폴리이소시아네이트의 NCO기가 물과 반응하는 것을 최소화할 수 있으며, 이는 경화 과정에서 기포가 생성되는 요인을 차단할 수 있다. 이에 따라 구현예는 난연성, 열전도성, 결합성(접착성) 등이 우수한 재료를 제공할 수 있다.
상기 흡습제는 구체적으로 제올라이트, 티타니아, 지르코니아 및 몬모릴로나이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 무기물; 황산염, 금속 할로겐화물 및 금속 염소산염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속염; 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
이러한 흡습제의 함량은 상기 제1 파트부 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 10 중량%일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.1 내지 2 중량%일 수 있다. 상기 흡습제의 함량이 상기 범위 내임에 따라 제1 파트부에 함유된 물(수분)을 충분히 제거하면서 요구되는 수준의 물성을 갖는 재료를 제공할 수 있다.
A-4. 탄성 고무
구현예에 따른 제1 파트부에 더 포함되는 탄성 고무는 폴리우레탄 수지 조성물이 경화된 재료(경화물)에 탄성 및 유연성을 부여하는 역할을 한다.
상기 탄성 고무는 구체적으로 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 부틸 고무(IIR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 실리콘 고무(VMQ), 아크릴 고무(AR), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이러한 탄성 고무의 함량은 상기 제1 파트부 총 중량을 기준으로, 0 초과 내지 10 중량%일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.1 내지 2 중량%일 수 있다. 상기 탄성 고무의 함량이 상기 범위 내임에 따라 탄성복원력을 가지면서 요구되는 수준의 유연성 및 경도를 나타내는 재료를 제공할 수 있다.
A-5. 난연제
구현예에 따른 제1 파트부에 더 포함되는 난연제는 폴리우레탄 수지 조성물이 경화된 재료(경화물)에 난연성을 부여하는 역할을 한다.
상기 난연제는 유기 인계 화합물, 무기 인계 화합물 및 금속 수산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 난연제는 유기 인계 화합물 및 무기 인계 화합물 중 1종 이상과, 금속 수산화물을 포함할 수 있다.
상기 유기 인계 화합물은 구체적으로 멜라민 포스페이트(Melamine Phosphate), 멜라민 폴리포스페이트(Melamine Polyphosphate), 멜라민-메탈-포스페이트(Melamine-Metal-Phosphate) 및 멜라민 알루미늄 포스페이트(Melamine Aluminium Phosphate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 무기 인계 화합물은 구체적으로 알루미늄 포스피네이트(Aluminium Phosphinate), 암모늄 포스페이트(Ammonium Phospate), 암모늄 폴리-포스페이트(Ammonium Poly-Phospate) 및 적인(Red Phosphorus)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 금속 수산화물은 구체적으로 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 탄산수산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이러한 난연제의 함량은 상기 제1 파트부 총 중량을 기준으로, 0 초과 내지 10 중량%일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 8 중량%, 1 내지 7 중량%, 또는 3 내지 6 중량%일 수 있다. 상기 난연제의 함량이 상기 범위 내임에 따라 고난연성 및 높은 열전도도를 나타내는 재료를 제공할 수 있다.
이외에, 구현예에 따른 제1 파트부는 필요에 따라 촉매, 소포제, 레벨링제, 침강방지제 및 기타 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
A-6. 첨가제
구현예에 따른 제1 파트부는 우레탄 반응을 촉진시킬 수 있는 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 촉매는 구체적으로 유기 금속계 촉매(예컨대, 유기 주석 촉매, 유기 납 촉매 등), 또는 아민계 촉매일 수 있다.
구현예에 따른 제1 파트부는 경화 과정에서 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있는 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 구체적으로 폴리디메틸실록산계 소포제, 변성폴리디메틸실록산계 소포제, 비실리콘계 폴리머 소포제, 또는 미네랄오일계 소포제일 수 있다.
구현예에 따른 제1 파트부는 경화 과정에서 두께 균일성을 확보할 수 있는 레벨링제를 더 포함할 수 있다. 상기 레벨링제는 구체적으로 실리콘계 레벨링제, 또는 비실리콘계 레벨링제일 수 있다.
구현예에 따른 제1 파트부는 제1 파트부의 분산성을 높일 수 있는 침강방지제를 더 포함할 수 있다. 상기 침강방지제는 판상형의 점토 광물, 또는 구형의 규산염 광물일 수 있다.
이외에 구현예에 따른 제1 파트부는 기타 첨가제로서, 통상적으로 공지된 안료, 점도조절제, 산화방지제, 분산안정제, 열안정제, 사슬연장제 등을 더 포함할 수 있다.
이러한 구현예에 따른 제1 파트부는 0.5 rpm으로 교반 후, 25 ℃에서 측정한 점도가 100,000 내지 2,000,000 cPs, 150,000 내지 1,500,000 cPs, 150,000 내지 1,000,000 cPs, 또는 200,000 내지 500,000 cPs일 수 있다.
B. 제2 파트부
구현예에 따른 제2 파트부는 경화제 역할을 하는 것으로, 폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함한다.
B-1. 폴리이소시아네이트
구현예에 따른 제2 파트부에 포함되는 폴리이소시아네이트는 상기 폴리올로부터 유래된 OH기와 우레탄 반응을 하는 NCO기(관능기인 이소시아네이트기)를 제공하는 역할을 한다. 이러한 폴리이소시아네이트는 알코올 화합물에 의해 개질되어 특정 범위로 제어된 NCO 당량(예컨대, NCO 당량이 5 내지 21)을 갖는 폴리이소시아네이트일 수 있다. 구체적으로 상기 폴리이소시아네이트는 알코올 화합물에 의해 개질되어 특정 범위로 제어된 NCO 당량을 갖는 지방족 폴리이소시아네이트일 수 있다.
상기 알코올 화합물에 의해 개질되는 지방족 폴리이소시아네이트는 구체적으로 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 시클로헥실메탄디이소시아네이트, 노르보르난디이소시아네이트 및 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 지방족 폴리이소시아네이트의 개질을 위한 알코올 화합물은 구체적으로 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 퀴니톨, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디글리세린, 텍스트로즈 및 솔비톨로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이러한 알코올 화합물에 의해 개질됨에 따라 상기 지방족 폴리이소시아네이트는 NCO 당량이 5 내지 21일 수 있고, 구체적으로는 7 내지 21, 10 내지 20, 12 내지 20, 또는 15 내지 20일 수 있다. 상기 NCO 당량이 상기 범위 내임에 따라 상기 폴리이소시아네이트의 NCO기는 상기 폴리올의 OH기와 우레탄 반응을 원활히 하면서 물(수분)과의 반응이 최소화될 수 있고, 이로 인해 경화 과정에서 기포 생성으로의 연결이 차단되어 조밀한 밀도를 갖는 재료가 제조됨에 따라 구현예는 난연성, 열전도성 및 결합성(접착성) 등이 극대화된 재료를 제공할 수 있다.
상기 지방족 폴리이소시아네이트(a)를 상기 알코올 화합물(b)로 개질 시 이들의 반응 비율(a:b)은 특별히 한정되지 않으나, 지방족 폴리이소시아네이트의 NCO 당량을 고려할 때, 5:5 내지 9:1. 6:4 내지 9:1, 6:4 내지 8:2, 또는 7:3 내지 8:2의 중량비일 수 있다.
한편 상기 폴리이소시아네이트는 중량평균분자량이 300 내지 700 g/mol일 수 있고, 구체적으로는 330 내지 680 g/mol, 350 내지 650 g/mol, 또는 380 내지 620 g/mol일 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트의 중량평균분자량이 상기 범위 내임에 따라 폴리우레탄 수지 조성물이 요구되는 수준의 점도를 갖도록 하면서 난연성 및 경도가 높은 재료를 제공할 수 있다.
이러한 폴리이소시아네이트의 함량은 상기 제2 파트부 총 중량을 기준으로, 10 내지 25 중량%일 수 있고, 구체적으로는 10 내지 23 중량%, 11 내지 20 중량%, 또는 12 내지 18 중량%일 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트의 함량이 상기 범위 내임에 따라 고난연성 및 높은 열전도도를 나타내는 재료를 제공할 수 있다.
B-2. 열전도성 필러
구현예에 따른 제2 파트부에 포함되는 열전도성 필러는 폴리우레탄 수지 조성물이 경화된 재료(경화물)에 열전도성을 부여하는 역할을 한다.
상기 열전도성 필러는 구체적으로 산화마그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화규소, 탄산마그네슘 및 이산화규소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필러는 구형, 정육면체형, 직육면체형, 원기둥형, 판형, 부정형 등과 같은 다양한 형상을 갖는 입자로 이루어질 수 있다.
이러한 열전도성 필러의 함량은 상기 제2 파트부 총 중량을 기준으로, 83 중량% 이상일 수 있고, 구체적으로는 83 내지 90 중량%, 83.5 내지 90 중량%, 또는 84 내지 87 중량%일 수 있다. 상기 열전도성 필러의 함량이 상기 범위 내임에 따라 열전도도가 높고 경도 및 유연성이 확보된 재료를 제공할 수 있다.
이외에 구현예에 따른 제2 파트부는 필요에 따라 통상적으로 공지된 경화촉진제, 점도조절제, 분산안정제, 침강방지제, 열안정제 등을 더 포함할 수 있다.
이러한 구현예에 따른 제2 파트부는 0.5 rpm으로 교반 후, 25 ℃에서 측정한 점도가 100,000 내지 2,000,000 cPs, 150,000 내지 1,500,000 cPs, 150,000 내지 1,000,000 cPs, 또는 150,000 내지 500,000 cPs일 수 있다.
폴리우레탄 수지 조성물의 물성
구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 제1 파트부와 상기 제2 파트부를 포함하는 것으로, 특정 범위로 제어된 밀도 변화율(Droc)를 나타내며, 이로 인해 기포가 존재하지 않거나 최소한으로 존재하는 재료(경화물)를 제공할 수 있다.
구체적으로 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 하기 식 1에 따른 밀도 변화율(Droc)이 0.6 내지 1이다. 보다 구체적으로 상기 밀도 변화율(Droc)은 0.65 내지 1, 0.7 내지 1, 0.75 내지 1, 0.8 내지 1, 0.85 내지 1, 0.9 내지 1, 0.93 내지 1, 0.95 내지 1, 0.96 내지 1, 또는 0.97 내지 1일 수 있다.
[식 1]
Droc = Dca / Dcm
상기 식 1에서,
Dca는 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 평균 밀도이고,
Dcm은 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 밀도이다.
예컨대, 폴리우레탄 수지 조성물이 a1 원료에서부터 an 원료로 이루어진 제1 파트부와, b1 원료에서부터 bn 원료로 이루어진 제2 파트부로 구성될 때, 상기 Dca는 a1 원료에서부터 an 원료 및 b1 원료에서부터 bn 원료까지의 평균 이론 밀도 값이고, Dcm은 a1 원료에서부터 an 원료(제1 파트부) 및 b1 원료에서부터 bn 원료(제2 파트부)가 혼합된 혼합물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 실제 측정 밀도 값을 의미할 수 있다.
구체적으로 상기 밀도 변화율(Droc)은 하기 식 2(Dca = ∑(Drm*Crm), Dcm = Dcm')에 따라 산출할 수 있다.
[식 2]
Droc = ∑(Drm*Crm)/Dcm'
상기 식 2에서,
Drm은 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 구성하는 각 원료의 밀도이고,
Crm는 상기 각 원료의 투입량이며,
Dcm'은 상기 제1 파트부와 상기 제2 파트부가 혼합된 혼합물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 밀도이다.
또한 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물은 특정 범위로 제어된 점도를 나타낼 수 있다. 구체적으로 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 제1 파트부와 상기 제2 파트부가 혼합된 혼합물을 1 시간 동안 방치 후 25 ℃에서 측정한 점도가 200,000 cPs 이상일 수 있고, 구체적으로는 200,000 내지 1,000,000 cPs, 300,000 내지 1,000,000 cPs, 400,000 내지 900,000 cPs, 또는 500,000 내지 800,000 cPs를 나타낼 수 있다. 상기 1 시간 후의 측정 점도가 상기 범위 내임에 따라 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 공정성, 작업성, 가공성 등이 우수할 수 있다.
한편 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 경화물(재료)은 난연성 및 열전도성이 우수하면서 요구되는 수준의 경도, 탄성 및 유연성 등을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리우레탄 수지 조성물(제1 파트부와 상기 제2 파트부가 혼합된 혼합물)을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물(재료)은 쇼어 OO(shore OO) 경도가 40 내지 100일 수 있고, 구체적으로는 45 내지 100, 55 내지 95, 60 내지 95, 65 내지 90, 또는 70 내지 90일 수 있다.
또 상기 폴리우레탄 수지 조성물(제1 파트부와 상기 제2 파트부가 혼합된 혼합물)을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물(재료)은 열전도도가 1 W/mK 이상일 수 있고, 구체적으로는 1.3 내지 3.0 W/Mk, 1.5 내지 3.0 W/mK, 2.0 내지 3.0 W/mK, 2.2 내지 2.8 W/mK, 또는 2.4 내지 2.6 W/mK일 수 있다.
또한 상기 폴리우레탄 수지 조성물(제1 파트부와 상기 제2 파트부가 혼합된 혼합물)을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물(재료)은 UL 94 V에 의거한 난연성 평가(Vertical Burning Test) 결과에 따라 부여된 UL 94 난연 등급이 V-0를 만족할 수 있다.
이와 같이 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 경화물(재료)은 기포가 존재하지 않거나 최소한으로 존재하여 상기와 같은 물성을 나타내기 때문에, 고난연성 및 높은 열전도도를 나타내는 재료가 필요한 전기, 전자 또는 건축 등의 다양한 분야(예컨대, 전기 자동차 등의 배터리 모듈)에서 효율적으로 사용될 수 있다.
폴리우레탄 수지 조성물의 제조방법
구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물의 제조방법은 상기 제1 파트부와 상기 제2 파트부를 각각 제조하는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 파트부는 상기 폴리올, 상기 열전도성 필러, 상기 흡습제, 상기 탄성 고무 및 상기 첨가제를 각각 준비한 후, 믹서기에 준비한 각 성분을 투입하고 진공 상태에서 분산시키는 과정을 거쳐 제조할 수 있다. 상기 분산은 탈포가 잘 이루어지면서 각 성분이 균일하게 분산될 수 있도록 0.1 torr 이하의 진공 하에 50 내지 150 rpm, 70 내지 130 rpm, 또는 90 내지 110 rpm의 교반 속도로, 5 내지 30 분, 10 내지 20 분, 또는 13 내지 17 분 동안 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제2 파트부는 상기 폴리이소시아네이트, 상기 열전도성 필러 및 상기 첨가제를 각각 준비한 후, 믹서기에 준비한 각 성분을 투입하고 진공 상태에서 분산시키는 과정을 거쳐 제조할 수 있다. 상기 분산은 탈포가 잘 이루어지면서 각 성분이 균일하게 분산될 수 있도록 0.1 torr 이하의 진공 하에 50 내지 150 rpm, 70 내지 130 rpm, 또는 90 내지 110 rpm의 교반 속도로, 5 내지 30 분, 10 내지 20 분, 또는 13 내지 17 분 동안 이루어질 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트는 상기 믹서기에 투입되기 전에 상기 알코올 화합물로 개질되는 과정을 거칠 수 있다. 구체적으로 상술한 폴리이소시아네이트와 상술한 알코올 화합물을 질소 분위기 하에 혼합하고 50 내지 90 ℃, 55 내지 85 ℃, 60 내지 80 ℃, 또는 65 내지 75 ℃에서 7 내지 12 일(day), 8 내지 11 일(day), 또는 9 내지 10 일(day) 동안 반응시킴으로써, 개질된 폴리이소시아네이트를 제조할 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트(a)와 상기 알코올 화합물(b)의 반응(혼합) 비율(a:b)은 구체적으로 5:5 내지 9:1. 6:4 내지 9:1, 6:4 내지 8:2, 또는 7:3 내지 8:2의 중량비일 수 있다. 상기 반응 비율이 상기 범위 내임에 따라 개질된 폴리이소시아네이트가 요구되는 수준의 중량평균분자량 및 NCO 당량을 갖도록 할 수 있다.
여기서 상기 알코올 화합물은 그에 함유된 수분이 최소화될 수 있도록 제올라이트 등과 같은 흡습제와 30 내지 90 분(구체적으로, 50 내지 60 분) 동안 교반 후, 상기 흡습제를 필터링하여 얻어진 것일 수 있다.
이와 같이 각각 제조한 제1 파트부와 제2 파트부는 분리된 상태로 보관 또는 저장해두었다가, 경화물(재료)의 제조가 필요한 시점에서 제1 파트부와 제2 파트부를 혼합 및 코팅 후 경화하는 과정을 거쳐 경화물(재료)을 제조할 수 있다. 여기서 제1 파트부(A)와 제2 파트부(B)의 혼합 비율(A:B)은 구체적으로, 1:0.5 내지 1.5의 중량비일 수 있다.
배터리 모듈
구현예는 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 재료를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다. 구체적으로 구현예에 따른 배터리 모듈은, 상술한 폴리우레탄 수지 조성물, 즉, 폴리올 및 열전도성 필러를 포함하는 제1 파트부; 및 폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함하는 제2 파트부를 포함하고, 하기 식 1에 따른 밀도 변화율(Droc)이 0.6 내지 1인 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 재료를 포함한다.
[식 1]
Droc = Dca / Dcm
상기 식 1에서,
Dca는 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 평균 밀도이고,
Dcm은 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 밀도이다.
상기 재료는 상술한 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조되기 때문에 난연성 및 열전도성이 높고, 탄성 및 유연성을 가질 수 있다. 따라서 구현예에 따른 배터리 모듈은 상기 재료를 포함함으로써, 현저히 향상된 난연성, 열전도성 및 내구성 등을 나타낼 수 있다.
구체적으로 상기 재료는 난연 재료 및/또는 열전도 재료로서, 배터리 모듈에 포함되는 복수의 배터리 셀(battery cell) 사이에 구비될 수 있다.
이러한 구현예에 따른 배터리 모듈은 다양한 전기 및 전자 분야에서 사용될 수 있으며, 특히, 전기 자동차에 효율적으로 적용될 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 구현예를 보다 구체적으로 설명한다. 단 이들 실시예로 본 구현예의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<폴리이소시아네이트의 제조>
제조예 1
헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)를 디프로필렌글리콜(DPG)로 개질하여 폴리이소시아네이트로 사용되는 프리폴리머 1(prepolymer 1)를 제조하였다. 구체적으로, 디프로필렌글리콜(DPG) 100 중량부에 제올라이트 3 중량부를 투입하고 1 시간 동안 교반한 후, 필터로 제올라이트를 제거하는 과정을 거쳐 디프로필렌글리콜에 함유된 수분을 제거하였다. 다음, 질소 분위기 하에 수분이 제거된 디프로필렌글리콜과 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)를 2:8의 중량비로 혼합하고 70 ℃로 가열하면서 10 일 동안 교반하는 과정을 거쳐 중량평균분자량이 400 내지 450 g/mol이고 NCO 당량이 5 내지 21인 프리폴리머 1을 제조하였다.
제조예 2
이소포론다이이소시아네이트(IPDI)를 디프로필렌글리콜(DPG)로 개질하여 폴리이소시아네이트로 사용되는 프리폴리머 2(prepolymer 2)를 제조하였다. 구체적으로, 디프로필렌글리콜(DPG) 100 중량부에 제올라이트 3 중량부를 투입하고 1 시간 동안 교반한 후, 필터로 제올라이트를 제거하는 과정을 거쳐 디프로필렌글리콜에 함유된 수분을 제거하였다. 다음, 질소 분위기 하에 수분이 제거된 디프로필렌글리콜과 이소포론다이이소시아네이트(IPDI)를 1:9의 중량비로 혼합하고 70 ℃로 가열하면서 10 일 동안 교반하는 과정을 거쳐 중량평균분자량이 500 내지 600 g/mol이고 NCO 당량이 5 내지 16인 프리폴리머 2를 제조하였다.
제조예 3
개질하지 않은 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)(NCO 당량: 50)를 적용하였다.
제조예 4
개질하지 않은 이소포론다이이소시아네이트(IPDI)(NCO 당량: 38)를 적용하였다.
<2액형 폴리우레탄 수지 조성물의 제조>
실시예 1
1) 제1 파트부(A) 준비
폴리올 원료를 45 ℃에서 하루 동안 에이징(aging)하였다. 다음, 에이징한 폴리올 원료, 탄성 고무, 구상 산화알루미늄 필러, 촉매, 난연제 및 흡습제를 플레너터리 믹서에 투입하고, 0.1 torr 이하의 진공 조건 하에 15 분 동안 100 rpm으로 분산하는 과정을 거쳐 제1 파트부를 준비하였다. 이때, 각 성분의 조성 및 제조된 제1 파트부의 점도(브룩필드 콘플레이트 HV 점도계, 52z 스핀들 사용, 0.5 rpm에서 점도 측정)는 하기 표 1(조성 함량 단위: 중량%)과 같다.
2) 제2 파트부(B) 준비
제조예 1의 프리폴리머 1(폴리이소시아네이트)를 45 ℃에서 하루 동안 에이징(aging)하였다. 다음, 에이징한 프리폴리머 1과 구상 산화알루미늄 필러를 플레너터리 믹서에 투입하고, 0.1 torr 이하의 진공 조건 하에 15 분 동안 100 rpm으로 분산하는 과정을 거쳐 제2 파트부를 준비하였다. 이때, 각 성분의 조성 및 제조된 제2 파트부의 점도(브룩필드 콘플레이트 HV 점도계, 52z 스핀들 사용, 0.5 rpm에서 점도 측정)는 하기 표 2(조성 함량 단위: 중량%)와 같다.
실시예 2
1) 제1 파트부(A) 준비
각 성분의 조성을 하기 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 제1 파트부를 준비하였다.
2) 제2 파트부(B) 준비
실시예 1과 동일하게 준비한 제2 파트부를 적용하였다.
실시예 3
1) 제1 파트부(A) 준비
각 성분의 조성을 하기 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 제1 파트부를 준비하였다.
2) 제2 파트부(B) 준비
제조예 2의 프리폴리머 2(폴리이소시아네이트)를 45 ℃에서 하루 동안 에이징(aging)하였다. 다음, 에이징한 프리폴리머 2와 구상 산화알루미늄 필러를 플레너터리 믹서에 투입하고, 0.1 torr 이하의 진공 조건 하에 15 분 동안 100 rpm으로 분산하는 과정을 거쳐 제2 파트부를 준비하였다. 이때, 각 성분의 조성 및 제조된 제2 파트부의 점도(브룩필드 콘플레이트 HV 점도계, 52z 스핀들 사용, 0.5 rpm에서 점도 측정)는 하기 표 2와 같다.
비교예 1
1) 제1 파트부(A) 준비
실시예 1과 동일하게 준비한 제1 파트부를 적용하였다.
2) 제2 파트부(B) 준비
제조예 1의 프리폴리머 1 대신에 제조예 3의 개질하지 않은 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 제2 파트부를 준비하였다.
비교예 2
1) 제1 파트부(A) 준비
실시예 2와 동일하게 준비한 제1 파트부를 적용하였다.
2) 제2 파트부(B) 준비
제조예 1의 프리폴리머 1 대신에 제조예 3의 개질하지 않은 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 과정을 거쳐 제2 파트부를 준비하였다.
비교예 3
1) 제1 파트부(A) 준비
실시예 3과 동일하게 준비한 제1 파트부를 적용하였다.
2) 제2 파트부(B) 준비
제조예 2의 프리폴리머 2 대신에 제조예 4의 개질하지 않은 이소포론다이이소시아네이트(IPDI)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 과정을 거쳐 제2 파트부를 준비하였다.
| 제1 파트부 | ||||||||
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | ||
| 산화알루미늄 필러 | 평균 입경 20 ㎛ 이상 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | |
| 평균 입경 20 ㎛ 미만 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | ||
| 폴리올 원료 |
폴리올 수지 | capa 3091 | - | - | 5 | - | - | 5 |
| capa 3050 | 7 | 7 | - | 7 | 7 | - | ||
| capa 2054 | 9 | 8 | 9 | 9 | 8 | 9 | ||
| 단분자 폴리올 | Dipropylene glycol | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 탄성 고무 | LBR300 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | |
| 촉매 | DBTDL | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | |
| 난연제 | F-1 | 3 | 3 | 5 | 3 | 3 | 5 | |
| H32 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 흡습제 | A-1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | |
| 총합(중량%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| 점도 (0.5 rpm) | 300,000 | 300,000 | 300,000 | 300,000 | 300,000 | 300,000 | ||
| Thixotropy index (0.5 rpm 점도 / 5 rpm 점도) |
4.4 | 4.4 | 3.8 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | ||
| 제2 파트부 | |||||
| 구분 | 실시예 1 및 2 | 실시예 3 | 비교예 1 및 2 | 비교예 3 | |
| 산화알루미늄 필러 |
평균 입경 20 ㎛ 이상 | 42 | 42 | 42 | 42 |
| 평균 입경 20 ㎛ 미만 | 42 | 42 | 42 | 42 | |
| 프리폴리머 1(HDI+DPG) | 16 | - | - | - | |
| 프리폴리머 2(IPDI+DPG) | - | 16 | - | - | |
| HDI | - | - | 16 | - | |
| IPDI | - | - | - | 16 | |
| 총합(중량%) | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 점도(0.5 rpm) | 300,000 | 270,000 | 20,000 | 15,000 | |
| Thixotropy index (0.5 rpm 점도 / 5 rpm 점도) |
5.5 | 4.1 | 1.3 | 1.5 | |
[시험예 1] 밀도 변화율(D
roc
) 측정
상술한 식 1 및 식 2에 근거하여 밀도 변화율(Droc)을 산출하였다.
[시험예 2] 점도 측정
제1 파트부와 제2 파트부를 1:1의 중량비로 스테틱믹서에 투입하고 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 다음, 혼합물을 1 시간 동안 방치 후 브룩필드 콘플레이트 HV 점도계로 점도(@25 ℃)를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[시험예 3] 난연성 평가
제1 파트부와 제2 파트부를 1:1의 중량비로 스테틱믹서에 투입하고 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 이어서 혼합물을 토출(디스펜싱)하고 24 시간 동안 상온경화시켜 시트(sheet) 형태(두께: 3 mm)의 경화 샘플을 제조하였다. 제조한 경화 샘플을 대상으로 UL 94 V에 의거하여 난연성을 평가(Vertical Burning Test)하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[시험예 4] 열전도도 측정
시험예 3에서 제조한 경화 샘플을 대상으로, ASTM D5470에 의거하여 열전도도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[시험예 5] 경도 측정
시험예 3에서 제조한 경화 샘플을 대상으로, ASTM D2240에 의거하여 경도(shore OO)를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| A+B 혼합후 1 hr 점도(cPs) | 800,000 | 800,000 | 700,000 | 100,000 | 100,000 | 50,000 | |
| 난연성 | 발화시간 | 3초 | 4초 | 3초 | 규격외 | 규격외 | 규격외 |
| 판정 | V-0 | V-0 | V-0 | NG | NG | NG | |
| 열전도도(W/mK) | 2.1 | 2 | 2 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |
| 경도(shore 00) | 85 | 90 | 85 | 45 | 45 | 45 | |
| Droc | 0.98 | 0.98 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| PINCO/POOH | 0.66 | 0.67 | 0.76 | 1.23 | 1.27 | 1.43 | |
상기 표 3을 참조하면, 구현예에 따른 폴리우레탄 수지 조성물(실시예 1 내지 3)은 밀도 변화율이 본 구현예의 범위 내로 제어됨에 따라 고난연성(V-0 만족)을 나타내면서 열전도도 및 경도가 높은 재료를 제공할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
Claims (10)
- 폴리올 및 열전도성 필러를 포함하는 제1 파트부; 및
폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함하는 제2 파트부를 포함하고,
하기 식 1에 따른 밀도 변화율(Droc)이 0.6 내지 1인, 폴리우레탄 수지 조성물:
[식 1]
Droc = Dca / Dcm
상기 식 1에서,
Dca는 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 평균 밀도이고,
Dcm은 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 밀도이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리올의 OH기에 대한 상기 폴리이소시아네이트의 NCO기의 비율(PINCO/POOH)이 0.5 내지 1인, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리올은 수산기가(OH Value)가 10 내지 1,500 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 90 내지 35,000 g/mol인, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리이소시아네이트는 NCO 당량이 5 내지 21인, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 4 항에 있어서,
상기 폴리이소시아네이트는 알코올 화합물에 의해 개질된 지방족(Aliphatic) 폴리이소시아네이트인, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 파트부는 흡습제를 더 포함하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 파트부는 탄성 고무를 더 포함하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 파트부는 난연제를 더 포함하고,
상기 폴리우레탄 수지 조성물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물은 열전도도가 1.0 W/mK 이상이고, 쇼어 경도(shore OO)가 40 내지 100이며, UL 94 난연 등급 V-0를 만족하는, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 파트부와 상기 제2 파트부가 혼합된 혼합물을 1 시간 동안 방치 후 25 ℃에서 측정한 점도가 200,000 cPs 이상인, 폴리우레탄 수지 조성물.
- 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 재료를 포함하는 배터리 모듈로서,
상기 폴리우레탄 수지 조성물은 폴리올 및 열전도성 필러를 포함하는 제1 파트부; 및 폴리이소시아네이트 및 열전도성 필러를 포함하는 제2 파트부를 포함하고,
하기 식 1에 따른 밀도 변화율(Droc)이 0.6 내지 1인, 배터리 모듈:
[식 1]
Droc = Dca / Dcm
상기 식 1에서,
Dca는 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 평균 밀도이고,
Dcm은 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 24 시간 동안 경화하여 얻어진 경화물의 밀도이다.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220155408A KR20240073504A (ko) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조된 배터리 모듈 |
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Publications (1)
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|---|---|
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| KR (1) | KR20240073504A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160106579A (ko) | 2014-01-08 | 2016-09-12 | 제이엔씨 주식회사 | 열전도성 시트용 수지 조성물, 열전도성 시트, 수지 피막 금속 및 전자 기기 |
-
2022
- 2022-11-18 KR KR1020220155408A patent/KR20240073504A/ko unknown
Patent Citations (1)
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