KR900008717B1 - 에폭시 수지조성물의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

에폭시 수지조성물의 제조방법

본 발명은 에폭시수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시수지를 기지중합체로하여 무기충전재를 투입, 혼련시키는 데 있어서, 커플링제로서 지점도의 환식지방족 에폭시수지와 기존의 실란계 또는 티타네이트계 커플링제를 혼합사용하고 고전단력을 부여해줌으로써, 수지와 무기충전재간의 접착력을 증진시켜 수지조성물의 성형특성을 비롯하여 내습성, 전기절연성, 내열성, 가요성 등의 기계적, 열적, 전기적 특성을 향상시킨 에폭시수지 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

근래, 에폭시수지 조성물은 우수한 기계적, 열적 및 전기적 특성을 가짐으로 말미암아 전기.전자부품의 봉지용, 함침용 및 코팅용수지로 널리 사용되고 있는 바, 이와 같이 전기.전자부품에 사용되고 있는 에폭시수지 조성물은 대부분 분자중에 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 에폭시수지와, 산무수물계, 아민계, 이미다졸계, 페놀수지계 등의 경화제 또는 경화촉진제, 그리고 고함량의 실리카, 탈크, 점토, 알루미나, 탄산칼슘 및 석영유리 등의 무기충전재를 그 기본조성으로 하고 있다.

이와 같이 전기.전자부품에 사용되는 에폭시수지 조성물에 무기충전재를 높은 함량으로 충전시키는 것은 부품소자와 에폭시수지와의 열팽창계수의 차이를 감소시켜주기 위해서인데, 즉, 열팽창계수가 큰 에폭시수지 조성물에 열팽창계수가 작은 저응력 변형의 무기물질을 고함량 충전시키게 되면, 수지조성물의 열팽창계수가 저하되고 내열성을 증진시킬 수 있으며 열 및 충격등에 의한 응력 변형도 감소시킬 수 있다.

그런데, 일반적으로 에폭시수지 조성물에 고함량의 무기충전재를 첨가, 혼입시키는 경우에는 수지와 충전재간의 분산성 및 계면접착성을 증진시켜주는 것이 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 바, 종래에는 그러한 문제점을 해결하여 에폭시수지와 무기충전재간의 계면접착효과를 개선시켜주기 위하여 커플링제를 사용하는 방법이 알려져 왔다.

예를 들어, 일본공개특허 소 59-6247호, 소 59-8721 호 및 소 59-27945호에 따르면, 에폭시수지 조성물에 고함량의 무기충전재를 투입하는데 있어서 실란계나 티타네이트계 또는 알루미늄계 등의 기존의 커플링제를 함께 첨가, 혼련시키는 방법을 제안하고 있으나, 이러한 방법을 사용하게 되면 에폭시수지와 무기충전재간의 계면접착력은 어느정도 향상시킬 수 있는 반면, 무기충전재의 고함량 투입에 따른 분산상태의 불량 및 커플링효과의 감소를 초래하게 되며, 또한 수지와 충전재의 불안정한 계면을 통한 흡습으로 인해 전기절연성과 기밀성 등의 전기적, 기계적, 열적 특성이 저하되게 되므로 바람직하지 못하였다.

따라서, 본 발명에서는 커플링제로서 환식지방족 에폭시수지와 기존의 커플링제의 혼합커플링제를 사용하고 전처리공정에서 고전단력을 부여해주므로써 기계적, 열적, 전기적 특성이 우수한 에폭시수지 조성물을 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 무기충전재를 충전시킨 에폭시수지 조성물을 제조하는데 있어서, 커플링제로 환식지방족 에폭시수지와 통상의 커플링제의 혼합커플링제를 무기충전재 100중량부에 대하여 0.01 내지 20중량부의 비율로 첨가시키되, 전처리공정으로 상기 혼합커플링제와 무기충전재를 고전단력하에 예비혼합시킨 다음, 여기에 에폭시수지를 투입하고 혼련시켜 제조함을 특징으로 하는 에폭시수지 조성물의 제조방법이다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 성명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 에폭시수지 조성물에 무기물질을 고함량 충전시키는 경우 문제시되어 왔던 분산성 및 계면 접착력을 개선시켜주기 위하여 환식지방족 에폭시수지와 통상의 커플링제의 혼합커플링제를 사용하는 것을 그 특징으로 하는 바, 이때 상기 혼합커플링제는 환식지방족 에폭시수지 100중량부에 대하여 통상의 커플링제를 10내지 50중량부로 조성시켜서 된 것을 무기충전재 100중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부의 비율로 첨가시켜 사용함이 적당하다.

본 발명에 따라 혼합커플링제에 혼합시켜 사용하는 환식지방족 에폭시수지로는 점도가 낮아 분산성 및 계면처리효과가 우수한 환식지방족 에폭시의 아디페이트, 카르복실레이트, 아세탈 또는 디옥사이드 유도체 화합물을 사용하는데, 예를들면 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산카르복실레이트, 비스(3,4-에폭시사이클로헥실)메틸아디페이트, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)사이클로헥산-m-디옥산, 비닐사이클로헥산디옥사이드 등과 같은 환식지방족으로 구성된 에폭시수지를 사용할 수 있으며, 이러한 환식지방족 에폭시수지를 통상의 커플링제와 혼합사용하여 에폭시수지 조성물을 제조, 성형하게 되면 환식지방족 에폭시수지가 가지는 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성으로 말미암아 그 성형품을 전자.전기부품으로 적용하는 경우에 더욱 우수한 성형특성과 내습성, 전기절연성, 접착성, 가요성 등을 나타내게 된다.

또한, 상기 통상의 커플링제로는 에폭시수지와의 반응성이 우수한 실란계나 티타네이트계, 알루미늄계 또는 크롬계 유도체 등을 사용할 수 있는 바, 특히 본 발명에서 사용하기에 적합한 커플링제를 예로들면, 실란계 커플링제로서는 γ-글리시톡시프로필트리메톡시실란과 β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란등이 있고, 티타네이트계 커플링제로는 이소프로실트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리도데실벤젠설포닐티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 테트라이소프로필디(드리덴실포스파이트)티타네이트, 테트라이소프로필디(디옥틸포스파이트)티타네이트, 테트라옥틸옥시티타늄(디트리덴실포스파이트)등을 들 수 있으며, 또 알루미늄계 커플링제로는 알루미늄 이소프로필레이트, 모노-sec-부톡시알루미늄 이이소프로필레이트, 알루미튬-sec-부틸레이트, 알루미늄트리(에틸아세트아세테이느) 또는 알루미눔디이소프로필옥사이드(모노올레일아세트아세테이트) 등을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 에폭시수지 조성물은 알루미나나 탄산칼슘, 탈크, 점토, 석영유리, 결정성실리카, 용융실리카, 수화 알루미나, 수산화칼슘, 규산칼슘 및 황산바륨과 같은 통상적으로 사용되는 무기충전재중에서 선택되는 적어도 1조의 무기충전재를 포함하는데, 그의 입자크기는 1 내지 500마이크론의 범위인 것이 좋으며, 전체 수지조성물 100중량부에 대하여 50내지 500중량부만큼의 양을 사용하는 것이 적당하다.

그리고, 본 발명에 따른 수지조성물에서 기지중합체로 사용되는 에폭시수지로는 통상적으로 사용되는 에폭시수지, 예컨대, 비스페놀 A형 에폭시수지나, 비스페놀 F형 에폭시수지, 페놀노보락 에폭시수지, 크레졸노보락 에폭시수지, 글리시딜에스테르형 에폭시수지, 글리시딜에테르형 에폭시수지, 선상지방족 에폭시수지, 환식지방족 에폭시수지, 복소환식 에폭시수지, 할로겐화 에폭시수지 등과 같이 1분자중에 2개 이상의 에폭시기를 가지고 있는 화합물중 적어도 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 수지종성물에 고함량의 무기충전재를 투입시킬 때에 문제시되었던 분산성 및 계면접착력을 향상시키고자 추가적인 전처리공정을 거치는 것을 또하나의 특징으로 하는 바, 즉, 고전단력을 부여해줄 수 있는 모터가 장착된 헨셀 믹서나 수펴믹서와 같이 혼합 및 분산효과가 우수한 인텐시티 믹서를 사용하여 상기 무기충전재와 혼합켜플링제를 1분 내지 1시간 동안 예비온합시키게 되는데, 이때 상기 예비혼합시간은 충전재의 크기와 함량 및 혼합속도에 따라 적절하게 조절할 수도 있다.

이와 같이 예비혼합시킨 무기충저너재와 혼합크플링제의 혼합물을 지지중합체인 에폭시수지와 함께 혼련시키되, 임의로 채취한 시료의 농도가 90%이상이 되도록 혼련시켜 에폭시수지 조성물을 제조하게 되면, 수지의 커플링제 및 무기충전재간의 분산성과 계면접착력을 극대화시킬 수 있게 되는 잇점을 가질 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 수지조성물에는 경화제나 난연제등 여러가지 첨가제들을 첨가시킬 수도 있는 바, 이에 적당한 경화제로는 통상적으로 사용되는 경화제인 페놀수지계, 아민계, 산무수물계 또는 이미다졸계 등의 경화제를 적어도 1종 이상을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 에폭시수지 100중량부에 대하여 1 내지 100중량부가 적당하다.

그리고, 본 발명에 따른 에폭시수지 조성물에 난연성을 부여해주기 위해서는 삼산화안티몬, 헤사브로모벤젠, 헥사브로모페닐, 데카클로로비체닐 및 적린등과 같은 통상의 난연제들중에서 적어도 1종을 선택하여 첨가시킬 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 에폭시수지 조성물에 가요성을 부여함으로써 그로부터 제조되는 성형품의 내충격성을 향상시키기 위하여 부타디멘 공중합체나 우레탄중합체, 이크릴로니트릴부타디엔 공중합체 등을 에폭시수지 100중량부에 대하여 1내지 50중량부 정도 첨가하여 사용할 수도 있으며, 또 경우에 따라서는 카본블랙등의 착색제와 카르니왁스, 스테아린산아연 또는 합성왁스 등의 이형제도 함께 첨가하여 사용할 수 있다.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1 내지 3]

다음 표 1에 나타낸 환식지방족 에폭시수지와 통상의 커플링제 및 무기충전재를 상온 재지 50C의 온도범위에서 인텐시티 믹서를 이용하여 약 10분동안 예비혼합시킨 후, 얻어진 혼합물에 다음 표 2에 나타낸 것과 같은 에폭시수지 등 기타 첨가제를 투입, 약 5분동안 혼합시키되, 임의로 채취된 시료의 농도가 90%이상이 되도록 한다. 이와 같이 하여 제조된 혼합물을 스크류타입의 압출기를 이용하여 용융혼련하고 냉각후 분쇄시키므로써 에폭시수지 조성물을 얻는다.

상기 조성물을 트랜스퍼 성형기로 이송하여 금형온도 175C, 성형압력 60Kg/㎠ 및 경화시간 2분의 조건으로 성형한 다음, 이를 성형성, 전기절연성, 내습성 및 열팽창계수 등의 특성을 시험하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

[실시예 1 내지 3]

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 사용하여 실시하되, 고전단력을 부여해주는 인텐시티 믹서를 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 실시하여 에폭시수지 조성물을 제조 및 성형한 다음, 그의 성형성, 전기절연성, 내습성 및 열팽창계수 등의 특성을 시험하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

＜주＞ (1) 크레졸노보락 에폭시수지(일본 동도화성 YDCN 704, 에폭시당량=220)

(2) 브롬화비스페놀 A형 에폭시수지(일본 동도화성 YDB 400, 에폭시당량=400)

(3) 카르본산 무수물 경화제(일본디일본잉크 EXP-4400)(4) 2-에틸-4-메틸이미다졸(독일 바스프사 2E4MZ)

(5) 아크릴로니트릴부타디엔 공중합체(미국 굿리치사 하이카 CTBN 13008)

[표 3]

Claims (4)

1. 무기충전재를 충전시킨 에폭시수지 조성물을 제조하는데 있어서, 커플링제로 환식지방족 에폭시수지와 통상의 커플링제의 혼합커플링제를 무기충건재 100중량부에 대하여 0.01 내지 20중량부의 비율로 첨가시키되, 전처리공정으로서 상기 혼합커플링제와 무기충전재를 고전단력하에 예비혼합시킨 후, 여기에다 에폭시수지를 트입하고 혼련시켜 제조함을 특징으로 하는 에폭시수지 조성물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합커플링제는 환식지방족 에폭시수지 100중량부에 대하여 통상의 커플링제 10 내지 50중량부로 조성된 것임을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 환식지방족 에폭시수지로는 환식지방족 에폭시의 아디페이트, 카르복실에이트, 아세탈 및 디옥사이드 유도체들 중에서 선택되는 적어도 1종의 화합물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 통사의 커플링제는 실란계, 티타네이트계, 알루미늄계 또는 크롬계 유도체 화합물인 특징으로 하는 방법.