KR20150127664A

KR20150127664A - 대전방지성 액정질 중합체 조성물

Info

Publication number: KR20150127664A
Application number: KR1020157027840A
Authority: KR
Inventors: 김영신
Original assignee: 티코나 엘엘씨
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-11-17
Also published as: CN105143401A; KR20150127665A; KR102230002B1; US20210189095A1; CN105143402A; KR102155924B1; US11884795B2; KR20150128861A; KR102465221B1; WO2014143177A1; US11136445B2; JP2016513820A; CN105143403A; CN111732821A; CN113604008A; JP2016510830A; KR20210031548A; US20220025153A1; JP6338649B2; TWI642710B

Abstract

액정질 중합체 매트릭스 내에 분포된 전도성 충전제 (예를 들어, 탄소 섬유, 이온성 액체 등) 및 복수의 광물 섬유를 함유하는 액정질 중합체 조성물이 제공된다. 전도성 충전제 및 광물 섬유, 뿐만 아니라 이들이 중합체 매트릭스 내에 분산되는 방식의 신중한 선택을 통해, 본 발명자들은 성형 작업 동안 정전하를 생성하는 경향이 감소되고, 또한 우수한 표면 특성 및 기계적 특성을 갖는 조성물이 형성될 수 있다는 것을 발견하였다.

Description

대전방지성 액정질 중합체 조성물 {ANTISTATIC LIQUID CRYSTALLINE POLYMER COMPOSITION}

관련 출원

본원은 2013년 3월 13일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 61/779,260을 우선권 주장하며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

발명의 배경

전기 부품은, 매우 규칙적인 구조를 형성하는 액정질 중합체의 능력으로 인해 액정질 중합체로부터 형성된 성형품을 종종 포함한다. 예를 들어, 렌즈 배럴 또는 렌즈 배럴이 장착되는 기저부와 같은 컴팩트 카메라 모듈("CCM")의 성형품용으로 액정질 중합체를 사용하려는 시도가 있었다. 불행하게도, 액정질 중합체로부터 이러한 성형품을 형성하려고 시도할 때 종종 다양한 문제점을 겪게 된다. 예를 들어, 부품을 금형으로부터 꺼낼 때, 부품의 표면에 먼지 입자의 부착을 일으키는 정전하가 생성될 수 있으며, 이는 유해할 수 있고 유의한 제품 결함을 야기할 수 있다. 아마도 정전하가 감소될 수 있는 하나의 가능한 방법은 탄소 섬유를 사용하여 전도성을 향상시키는 것이다. 그럼에도, 이러한 전도성 충전제는 종종 성형품의 표면 외관 및 기계적 특성에 불리한 영향을 미친다. 이와 같이, 성형 작업 동안 정전하를 생성하는 경향이 감소되고, 또한 여전히 우수한 표면 품질 및 기계적 특성을 달성할 수 있는 액정질 중합체 조성물에 대한 요구가 존재한다.

본 발명의 한 실시양태에 따르면, 액정질 중합체 매트릭스 내에 분포된 전도성 충전제 및 복수의 광물 섬유를 포함하며, 여기서 광물 섬유는 약 1 내지 약 35 마이크로미터의 중앙 폭을 갖는 것인 중합체 조성물이 개시된다. 전도성 충전제는 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 25 중량%를 구성하고, 광물 섬유는 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 60 중량%를 구성한다.

본 발명의 다른 특징 및 측면을 하기에 보다 상세히 제시한다.

본 발명의 전체 및 실시 개시내용은 통상의 기술자에 대한 그의 최적 방식을 비롯하여, 첨부 도면에 대한 참조를 비롯한 명세서의 나머지 부분에 보다 자세히 제시되어 있으며, 여기서:
도 1은 본 발명에 따라 형성될 수 있는 미세 피치 전기 커넥터의 한 실시양태의 분해 사시도이고;
도 2는 도 1의 미세 피치 전기 커넥터의 대향 벽의 정면도이고;
도 3은 본 발명의 중합체 조성물을 형성하기 위해 사용될 수 있는 압출기 스크류의 한 실시양태의 개략도이고;
도 4-5는 각각 본 발명의 한 실시양태에 따라 형성되는 안테나 구조를 이용할 수 있는 전자 부품의 정면 및 배면 사시도이고;
도 6-7은 본 발명의 한 실시양태에 따라 형성될 수 있는 컴팩트 카메라 모듈("CCM")의 사시도 및 정면도이다.

통상의 기술자는 본 발명의 논의가 단지 예시적인 실시양태의 기재이고, 본 발명의 보다 넓은 측면을 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다.

일반적으로 말해서, 본 발명은 액정질 중합체 매트릭스 내에 분포된 전도성 충전제 (예를 들어, 탄소 섬유, 이온성 액체 등) 및 복수의 광물 섬유를 함유하는 액정질 중합체 조성물에 관한 것이다. 전도성 충전제 및 광물 섬유, 뿐만 아니라 이들이 중합체 매트릭스 내에 분산되는 방식의 신중한 선택을 통해, 본 발명자들은 성형 작업 동안 정전하를 생성하는 경향이 감소되고, 또한 우수한 표면 특성 및 기계적 특성을 갖는 조성물이 형성될 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 광물 섬유는 약 1 내지 약 35 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 2 내지 약 20 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 3 내지 약 15 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 7 내지 약 12 마이크로미터의 중앙 폭 (예를 들어, 직경)을 가질 수 있다. 광물 섬유는 또한 좁은 크기 분포를 가질 수도 있다. 즉, 섬유의 적어도 약 60 부피%, 일부 실시양태에서 섬유의 적어도 약 70 부피%, 및 일부 실시양태에서 섬유의 적어도 약 80 부피%는 상기 언급된 범위 내의 크기를 가질 수 있다. 이론에 얽매이고자 함 없이, 상기 언급된 크기 특성을 갖는 광물 섬유는 성형 장비를 거쳐 보다 쉽게 이동할 수 있으며, 이는 중합체 매트릭스 내의 분포를 향상시키고, 표면 결함의 생성을 최소화한다.

상기 언급된 크기 특성을 갖는 것에 더하여, 광물 섬유는 또한 비교적 높은 종횡비 (중앙 폭으로 나눈 평균 길이)를 가져 생성된 중합체 조성물의 기계적 특성 및 표면 품질을 더욱 개선하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 광물 섬유는 약 1 내지 약 50, 일부 실시양태에서 약 2 내지 약 20, 및 일부 실시양태에서 약 4 내지 약 15의 종횡비를 가질 수 있다. 이러한 광물 섬유의 부피 평균 길이는 약 1 내지 약 200 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 2 내지 약 150 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 5 내지 약 100 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 10 내지 약 50 마이크로미터의 범위일 수 있다.

본 발명자들은 또한 액정질 중합체 매트릭스 내에 용이하게 분산되는 전도성 충전제의 능력에 의해 비교적 낮은 농도를 사용하여 바람직한 대전방지 특성을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나, 이는 비교적 낮은 농도로 사용되기 때문에, 열적 및 기계적 특성에 대한 영향이 최소화될 수 있다. 이와 관련하여, 전도성 충전제는 전형적으로 중합체 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시양태에서 약 0.3 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서 약 0.4 중량% 내지 약 3 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 0.5 중량% 내지 약 1.5 중량%를 구성한다. 중합체 조성물 중 광물 충전제의 상대적인 양은 또한 선택적으로 제어되어 조성물의 다른 특성, 예컨대 그의 전도성 또는 유동성에 불리한 영향을 미치지 않으면서 목적 표면 및 기계적 특성을 달성하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 광물 충전제는 전형적으로 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 20 중량% 내지 약 40 중량%를 구성한다. 액정질 중합체의 농도는 일반적으로 다른 임의적 성분의 존재에 근거하여 달라질 수 있지만, 전형적으로 약 25 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서 약 30 중량% 내지 약 80 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재한다.

이제, 본 발명의 다양한 실시양태를 보다 상세히 기재할 것이다.

I. 액정질 중합체

열방성 액정질 중합체는 일반적으로 높은 결정화도를 가지며, 이는 금형의 작은 공간을 효과적으로 채우는 것을 가능하게 한다. 적합한 열방성 액정질 중합체는 방향족 폴리에스테르, 방향족 폴리(에스테르아미드), 방향족 폴리(에스테르카르보네이트), 방향족 폴리아미드 등을 포함할 수 있고, 마찬가지로 하나 이상의 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산, 방향족 디올, 방향족 아미노카르복실산, 방향족 아민, 방향족 디아민 등, 뿐만 아니라 그의 조합으로부터 형성된 반복 단위를 함유할 수 있다.

액정질 중합체는 이들이 막대형의 구조를 가질 수 있고 용융 상태 (예를 들어, 열방성 네마틱 상태)에서 결정질 거동을 나타낸다는 점에서 일반적으로 "열방성"으로 분류된다. 이러한 중합체는 기술분야에서 공지된 바와 같이 하나 이상의 유형의 반복 단위로부터 형성될 수 있다. 액정질 중합체는, 예를 들어, 1개 이상의 방향족 에스테르 반복 단위를, 전형적으로 중합체의 약 60 몰% 내지 약 99.9 몰%, 일부 실시양태에서 약 70 몰% 내지 약 99.5 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 80 몰% 내지 약 99 몰%의 양으로 함유할 수 있다. 방향족 에스테르 반복 단위는 일반적으로 하기 화학식 I에 의해 나타내어질 수 있다:

<화학식 I>

상기 식에서,

고리 B는 치환 또는 비치환된 6-원 아릴 기 (예를 들어, 1,4-페닐렌 또는 1,3-페닐렌), 치환 또는 비치환된 5- 또는 6-원 아릴 기에 융합된 치환 또는 비치환된 6-원 아릴 기 (예를 들어, 2,6-나프탈렌), 또는 치환 또는 비치환된 5- 또는 6-원 아릴 기에 연결된 치환 또는 비치환된 6-원 아릴 기 (예를 들어, 4,4-비페닐렌)이고;

Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 O, C(O), NH, C(O)HN, 또는 NHC(O)이다.

전형적으로, Y₁ 및 Y₂ 중 적어도 하나는 C(O)이다. 이러한 방향족 에스테르 반복 단위의 예는, 예를 들어, 방향족 디카르복실산 반복 단위 (화학식 I에서 Y₁ 및 Y₂가 C(O)임), 방향족 히드록시카르복실산 반복 단위 (화학식 I에서 Y₁이 O이고 Y₂가 C(O)임), 뿐만 아니라 그의 다양한 조합을 포함할 수 있다.

예를 들어, 방향족 디카르복실산, 예컨대 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 디페닐 에테르-4,4'-디카르복실산, 1,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-디카르복시비페닐, 비스(4-카르복시페닐)에테르, 비스(4-카르복시페닐)부탄, 비스(4-카르복시페닐)에탄, 비스(3-카르복시페닐)에테르, 비스(3-카르복시페닐)에탄 등, 뿐만 아니라 그의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체, 및 그의 조합으로부터 유도된 방향족 디카르복실산 반복 단위가 사용될 수 있다. 특히 적합한 방향족 디카르복실산은 예를 들어 테레프탈산("TA"), 이소프탈산("IA") 및 2,6-나프탈렌디카르복실산("NDA")을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 방향족 디카르복실산 (예를 들어, IA, TA 및/또는 NDA)으로부터 유도된 반복 단위는 전형적으로 중합체의 약 5 몰% 내지 약 60 몰%, 일부 실시양태에서 약 10 몰% 내지 약 55 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 15 몰% 내지 약 50 몰%를 구성한다.

방향족 히드록시카르복실산, 예컨대 4-히드록시벤조산; 4-히드록시-4'-비페닐카르복실산; 2-히드록시-6-나프토산; 2-히드록시-5-나프토산; 3-히드록시-2-나프토산; 2-히드록시-3-나프토산; 4'-히드록시페닐-4-벤조산; 3'-히드록시페닐-4-벤조산; 4'-히드록시페닐-3-벤조산 등, 뿐만 아니라 그의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체 및 그의 조합으로부터 유도된 방향족 히드로카르복실산 반복 단위가 또한 사용될 수 있다. 특히 적합한 방향족 히드록시카르복실산은 4-히드록시벤조산("HBA") 및 6-히드록시-2-나프토산("HNA")이다. 사용되는 경우, 히드록시카르복실산 (예를 들어, HBA 및/또는 HNA)으로부터 유도된 반복 단위는 전형적으로 중합체의 약 10 몰% 내지 약 85 몰%, 일부 실시양태에서 약 20 몰% 내지 약 80 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 25 몰% 내지 약 75 몰%를 구성한다.

다른 반복 단위가 또한 중합체에 사용될 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들어, 방향족 디올, 예컨대 히드로퀴논, 레조르시놀, 2,6-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌, 1,6-디히드록시나프탈렌, 4,4'-디히드록시비페닐 (또는 4,4'-비페놀), 3,3'-디히드록시비페닐, 3,4'-디히드록시비페닐, 4,4'-디히드록시비페닐 에테르, 비스(4-히드록시페닐)에탄 등, 뿐만 아니라 그의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체, 및 그의 조합으로부터 유도된 반복 단위가 사용될 수 있다. 특히 적합한 방향족 디올은, 예를 들어, 히드로퀴논("HQ") 및 4,4'-비페놀("BP")을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 방향족 디올 (예를 들어, HQ 및/또는 BP)로부터 유도된 반복 단위는 전형적으로 중합체의 약 1 몰% 내지 약 30 몰%, 일부 실시양태에서 약 2 몰% 내지 약 25 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 5 몰% 내지 약 20 몰%를 구성한다. 방향족 아미드 (예를 들어, 아세트아미노펜("APAP")) 및/또는 방향족 아민 (예를 들어, 4-아미노페놀("AP"), 3-아미노페놀, 1,4-페닐렌디아민, 1,3-페닐렌디아민 등)으로부터 유도된 반복 단위가 또한 사용될 수 있다. 사용되는 경우, 방향족 아미드 (예를 들어, APAP) 및/또는 방향족 아민 (예를 들어, AP)으로부터 유도된 반복 단위는 전형적으로 중합체의 약 0.1 몰% 내지 약 20 몰%, 일부 실시양태에서 약 0.5 몰% 내지 약 15 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 1 몰% 내지 약 10 몰%를 구성한다. 다양한 다른 단량체 반복 단위가 중합체에 혼입될 수 있음을 또한 이해해야 한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 중합체는 비-방향족 단량체, 예컨대 지방족 또는 시클로지방족 히드록시카르복실산, 디카르복실산, 디올, 아미드, 아민 등으로부터 유도된 하나 이상의 반복 단위를 함유할 수 있다. 물론, 다른 실시양태에서, 중합체는 비-방향족 (예를 들어, 지방족 또는 시클로지방족) 단량체로부터 유도된 반복 단위가 없다는 점에서 "완전히 방향족"일 수 있다.

반드시 요구되는 것은 아니지만, 액정질 중합체는 최소 함량의 나프텐계 히드록시카르복실산 및 나프텐계 디카르복실산, 예컨대 나프탈렌-2,6-디카르복실산("NDA"), 6-히드록시-2-나프토산("HNA") 또는 그의 조합으로부터 유도된 반복 단위를 함유한다는 점에서 "저 나프텐계" 중합체일 수 있다. 즉, 나프텐계 히드록시카르복실산 및/또는 디카르복실산 (예를 들어, NDA, HNA, 또는 HNA와 NDA의 조합)으로부터 유도된 반복 단위의 총량은 전형적으로 중합체의 30 몰% 이하, 일부 실시양태에서 약 15 몰% 이하, 일부 실시양태에서 약 10 몰% 이하, 일부 실시양태에서 약 8 몰% 이하, 및 일부 실시양태에서 0 몰% 내지 약 5 몰% (예를 들어, 0 몰%)이다. 높은 수준의 종래의 나프텐산의 부재에도 불구하고, 생성된 "저 나프텐계" 중합체는 여전히 우수한 열적 및 기계적 특성을 나타낼 수 있는 것으로 여겨진다.

하나의 특정한 실시양태에서, 액정질 중합체는 4-히드록시벤조산("HBA") 및 테레프탈산("TA") 및/또는 이소프탈산("IA"), 뿐만 아니라 다양한 다른 임의적 구성성분으로부터 유도된 반복 단위로부터 형성될 수 있다. 4-히드록시벤조산("HBA")으로부터 유도된 반복 단위는 중합체의 약 10 몰% 내지 약 80 몰%, 일부 실시양태에서 약 30 몰% 내지 약 75 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 45 몰% 내지 약 70 몰%를 구성할 수 있다. 테레프탈산("TA") 및/또는 이소프탈산("IA")으로부터 유도된 반복 단위는 마찬가지로 중합체의 약 5 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시양태에서 약 10 몰% 내지 약 35 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 15 몰% 내지 약 35 몰%를 구성할 수 있다. 4,4'-비페놀("BP") 및/또는 히드로퀴논("HQ")으로부터 유도된 반복 단위는 또한 중합체의 약 1 몰% 내지 약 30 몰%, 일부 실시양태에서 약 2 몰% 내지 약 25 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 5 몰% 내지 약 20 몰%의 양으로 사용될 수 있다. 다른 가능한 반복 단위는 6-히드록시-2-나프토산("HNA"), 2,6-나프탈렌디카르복실산("NDA") 및/또는 아세트아미노펜("APAP")으로부터 유도된 것들을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들어, HNA, NDA 및/또는 APAP로부터 유도된 반복 단위는 사용되는 경우 각각 약 1 몰% 내지 약 35 몰%, 일부 실시양태에서 약 2 몰% 내지 약 30 몰%, 및 일부 실시양태에서 약 3 몰% 내지 약 25 몰%를 구성할 수 있다.

중합체의 특정한 성분 및 성질에 상관없이, 액정질 중합체는 에스테르 반복 단위 (예를 들어, 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산 등) 및/또는 다른 반복 단위 (예를 들어, 방향족 디올, 방향족 아미드, 방향족 아민 등)를 형성하기 위해 사용되는 방향족 단량체(들)를 초기에 반응기 용기에 도입하여 중축합 반응을 개시함으로써 제조될 수 있다. 이러한 반응에 사용된 특정한 조건 및 단계는 널리 공지되어 있고, 칼룬단(Calundann)의 미국 특허 번호 4,161,470; 린스티드, 3세(Linstid, III) 등의 미국 특허 번호 5,616,680; 린스티드, 3세 등의 미국 특허 번호 6,114,492; 셰퍼드(Shepherd) 등의 미국 특허 번호 6,514,611; 및 왜거너(Waggone)의 WO 2004/058851에 보다 상세히 기재되어 있을 수 있다. 반응을 위해 사용되는 용기는 특별히 제한되지 않으나, 전형적으로 고 점도 유체의 반응에 흔히 사용되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 반응 용기의 예는 앵커 유형, 다단계 유형, 나선형-리본 유형, 스크류 샤프트 유형 등 또는 그의 변형된 형상과 같은 다양한-형상의 교반 블레이드를 갖춘 교반기를 갖는 교반 탱크-유형 장치를 포함할 수 있다. 이러한 반응 용기의 추가의 예는 수지 혼련에 통상 사용되는 혼합 장치, 예컨대 혼련기, 롤 밀, 밴버리(Banbury) 혼합기 등을 포함할 수 있다.

원하는 경우에, 반응은 기술분야에 공지된 바와 같이 단량체의 아세틸화를 통해 진행될 수 있다. 이는 단량체에 아세틸화제 (예를 들어, 아세트산 무수물)를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 아세틸화는 일반적으로 약 90℃의 온도에서 개시된다. 아세틸화의 초기 단계 동안, 환류를 사용하여 증기 상 온도를 아세트산 부산물 및 무수물이 증류되기 시작하는 온도 미만으로 유지할 수 있다. 아세틸화 동안의 온도는 전형적으로 90℃ 내지 150℃, 및 일부 실시양태에서 약 110℃ 내지 약 150℃의 범위이다. 환류를 사용하는 경우, 증기 상 온도는 전형적으로 아세트산의 비점을 초과하지만, 잔류 아세트산 무수물을 유지하기에 충분히 낮게 유지된다. 예를 들어, 아세트산 무수물은 약 140℃의 온도에서 기화된다. 따라서, 반응기에 약 110℃ 내지 약 130℃의 온도에서의 증기 상 환류를 제공하는 것이 특히 바람직하다. 실질적으로 완전한 반응을 보장하기 위해, 과량의 아세트산 무수물이 사용될 수 있다. 과량의 무수물의 양은 환류의 존재 또는 부재를 비롯하여, 사용되는 특정한 아세틸화 조건에 따라 달라질 것이다. 존재하는 반응물 히드록실 기의 총 몰을 기준으로 하여 약 1 내지 10 몰 퍼센트의 과량의 아세트산 무수물을 사용하는 것이 일반적이다.

아세틸화는 개별 반응기 용기 내에서 일어날 수 있거나, 중합 반응기 용기 내에서 계내에서 일어날 수 있다. 개별 반응기 용기가 사용되는 경우, 단량체 중 하나 이상은 아세틸화 반응기에 도입되고, 이어서 중합 반응기로 옮겨질 수 있다. 마찬가지로, 단량체 중 하나 이상은 또한 예비-아세틸화를 거치지 않고 반응기 용기로 직접 도입될 수 있다.

단량체 및 임의적 아세틸화제에 더하여, 다른 성분이 또한 반응 혼합물 내에 포함되어 중합을 용이하게 하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 금속 염 촉매 (예를 들어, 아세트산마그네슘, 아세트산주석(I), 테트라부틸 티타네이트, 아세트산납, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨 등) 및 유기 화합물 촉매 (예를 들어, N-메틸이미다졸)와 같은 촉매가 임의로 사용될 수 있다. 이러한 촉매는 전형적으로 반복 단위 전구체의 총 중량을 기준으로 하여 약 50 내지 약 500 백만분율의 양으로 사용된다. 개별 반응기가 사용되는 경우, 촉매를 중합 반응기보다 오히려 아세틸화 반응기에 적용하는 것이 전형적으로 바람직하나, 이것이 결코 필수조건은 아니다.

반응 혼합물은 일반적으로 중합 반응기 용기 내에서 승온으로 가열되어 반응물의 용융 중축합을 개시한다. 중축합은, 예를 들어, 약 250℃ 내지 약 400℃, 일부 실시양태에서 약 280℃ 내지 약 395℃, 및 일부 실시양태에서 약 300℃ 내지 약 380℃의 온도 범위 내에서 일어날 수 있다. 예를 들어, 액정질 중합체를 형성하기 위한 하나의 적합한 기술은 반응기에 전구체 단량체 및 아세트산 무수물을 채우고, 혼합물을 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도로 가열하여 단량체의 히드록실 기를 아세틸화하고 (예를 들어, 아세톡시를 형성), 이어서 약 250℃ 내지 약 400℃로 온도를 증가시켜 용융 중축합을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 최종 중합 온도에 접근함에 따라, 원하는 분자량이 용이하게 달성될 수 있도록 반응의 휘발성 부산물 (예를 들어, 아세트산)이 또한 제거될 수 있다. 반응 혼합물은 우수한 열 및 물질 전달, 및 결국 우수한 물질 균질성을 보장하기 위해 중합 동안 일반적으로 교반에 적용된다. 교반기의 회전 속도는 반응의 과정 동안 달라질 수 있으나, 전형적으로 약 10 내지 약 100 분당 회전수("rpm"), 및 일부 실시양태에서 약 20 내지 약 80 rpm의 범위이다. 용융물 중에서 분자량을 늘리기 위해, 중합 반응은 또한 진공 하에서 수행될 수 있으며, 진공 인가는 중축합의 최종 단계 동안 형성된 휘발성 물질의 제거를 용이하게 한다. 진공은 약 5 내지 약 30 제곱 인치당 파운드("psi"), 및 일부 실시양태에서 약 10 내지 약 20 psi의 범위에서와 같은 흡인 압력의 인가에 의해 생성될 수 있다.

용융 중합 후에, 용융된 중합체는 전형적으로 원하는 배위의 다이가 설비된 압출 오리피스를 통해 반응기로부터 배출되고, 냉각되고, 수집될 수 있다. 통상, 용융물은 천공형 다이를 통해 배출되어 스트랜드를 형성하며, 이는 수조에 담겨지고, 펠릿화되고, 건조된다. 일부 실시양태에서, 용융 중합된 중합체는 또한 후속 고체-상 중합 방법에 적용하여 그 분자량을 더욱 증가시킬 수 있다. 고체-상 중합은 기체 (예를 들어, 공기, 불활성 기체 등)의 존재하에 수행될 수 있다. 적합한 불활성 기체는, 예를 들어, 질소, 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤, 크세논 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함할 수 있다. 고체-상 중합 반응기 용기는 사실상 중합체가 원하는 체류 시간 동안 원하는 고체-상 중합 온도를 유지하도록 하는 임의의 설계를 가질 수 있다. 이러한 용기의 예는 고정층, 정지층, 이동층, 유동층 등을 갖는 것일 수 있다. 고체-상 중합이 실행되는 온도는 달라질 수 있으나, 전형적으로 약 250℃ 내지 약 350℃의 범위 내이다. 중합 시간은 물론 온도 및 표적 분자량에 기초하여 달라질 것이다. 그러나, 대부분의 경우에 고체-상 중합 시간은 약 2 내지 약 12시간, 및 일부 실시양태에서 약 4 내지 약 10시간일 것이다.

II. 전도성 충전제

다양한 전도성 충전제 중 임의의 것을 일반적으로 중합체 조성물에 사용하여 그의 대전방지 특성을 개선하는 것을 도울 수 있다. 적합한 전도성 충전제의 예는, 예를 들어, 금속 입자 (예를 들어, 알루미늄 박편), 금속 섬유, 탄소 입자 (예를 들어, 흑연, 팽창 흑연, 그래핀, 탄소 블랙, 흑연화 탄소 블랙 등), 탄소 나노튜브, 탄소 섬유 등을 포함할 수 있다. 탄소 섬유 및 탄소 입자 (예를 들어, 흑연)가 특히 적합하다. 사용되는 경우, 적합한 탄소 섬유는 피치계 탄소 (예를 들어, 타르 피치), 폴리아크릴로니트릴계 탄소, 금속-코팅된 탄소 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 탄소 섬유는 이들이 비교적 높은 탄소 함량, 예컨대 약 85 중량% 이상, 일부 실시양태에서 약 90 중량% 이상, 및 일부 실시양태에서 약 93 중량% 이상의 탄소 함량을 갖는다는 점에서 고 순도이다. 예를 들어, 탄소 함량은 적어도 약 94 중량%, 예컨대 적어도 약 95 중량%, 예컨대 적어도 약 96 중량%, 예컨대 적어도 약 97 중량%, 예컨대 매우 적어도 약 98 중량%일 수 있다. 탄소 순도는 일반적으로 100 중량% 미만, 예컨대 약 99 중량% 미만이다. 탄소 섬유의 밀도는 전형적으로 약 0.5 내지 약 3.0 g/cm³, 일부 실시양태에서 약 1.0 내지 약 2.5 g/cm³, 및 일부 실시양태에서 약 1.5 내지 약 2.0 g/cm³이다.

한 실시양태에서, 탄소 섬유는 섬유 파손을 최소로 하면서 매트릭스에 도입된다. 성형 후 섬유의 부피 평균 길이는 약 3 mm의 초기 길이를 갖는 섬유를 사용하는 경우에도 일반적으로 약 0.1 mm 내지 약 1 mm일 수 있다. 탄소 섬유의 평균 길이 및 분포는 또한 최종 중합체 조성물 내에서 선택적으로 제어되어 액정질 중합체 매트릭스 내의 보다 우수한 연결 및 전기적 경로를 달성할 수 있다. 섬유의 평균 폭은 약 0.5 내지 약 30 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 1 내지 약 20 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 3 내지 약 15 마이크로미터일 수 있다.

중합체 매트릭스 내의 분산을 개선하기 위해, 탄소 섬유는 적어도 부분적으로 사이징제로 코팅될 수 있으며, 이는 탄소 섬유와 액정질 중합체의 상용성을 증가시킨다. 사이징제는 액정질 중합체가 성형되는 온도에서 열적으로 저하되지 않도록 안정할 수 있다. 한 실시양태에서, 사이징제는 중합체, 예컨대 방향족 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방향족 중합체는 약 300℃ 초과, 예컨대 약 350℃ 초과, 예컨대 약 400℃ 초과의 열 분해 온도를 가질 수 있다. 본원에 사용되는, 물질의 열 분해 온도는 ASTM 시험 E 1131 (또는 ISO 시험 11358)에 따라 결정시 열중량 분석 동안 물질이 그의 질량의 5%를 상실하는 온도이다. 사이징제는 또한 비교적 높은 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 사이징제의 유리 전이 온도는 약 300℃ 초과, 예컨대 약 350℃ 초과, 예컨대 약 400℃ 초과일 수 있다. 사이징제의 특정한 예는 폴리이미드 중합체, 완전 방향족 폴리에스테르 중합체를 비롯한 방향족 폴리에스테르 중합체, 및 고온 에폭시 중합체를 포함한다. 한 실시양태에서, 사이징제는 액정질 중합체를 포함할 수 있다. 사이징제는 적어도 약 0.1 중량%의 양, 예컨대 적어도 0.2 중량%의 양, 예컨대 적어도 약 0.1 중량%의 양으로 섬유 상에 존재할 수 있다. 사이징제는 일반적으로 약 5 중량% 미만의 양, 예컨대 약 3 중량% 미만의 양으로 존재한다.

또 다른 적합한 전도성 충전제는 이온성 액체이다. 이러한 물질의 하나의 이익은, 전기 전도성인 것에 더하여, 이온성 액체가 또한 용융 가공 중에 액체 형태로 존재할 수 있으며, 이는 액정질 중합체 매트릭스 내에 보다 균일하게 블렌딩되는 것을 가능하게 한다는 것이다. 이는 전기적 접속을 개선하며, 이에 따라 그의 표면으로부터 정전하가 빠르게 소산되는 조성물의 능력이 향상된다.

이온성 액체는 일반적으로 액정질 중합체와 함께 용융 가공될 때 액체 형태로 있을 수 있도록 충분히 낮은 용융 온도를 갖는 염이다. 예를 들어, 이온성 액체의 용융 온도는 약 400℃ 이하, 일부 실시양태에서 약 350℃ 이하, 일부 실시양태에서 약 1℃ 내지 약 100℃, 및 일부 실시양태에서 약 5℃ 내지 약 50℃일 수 있다. 염은 양이온 종 및 반대이온을 함유한다. 양이온 종은 "양이온 중심"으로 적어도 1개의 헤테로원자 (예를 들어, 질소 또는 인)를 갖는 화합물을 함유한다. 이러한 헤테로원자 화합물의 예는, 예를 들어, 다음의 구조를 갖는 4급 오늄을 포함한다:

상기 식에서, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, 및 R⁸은 수소; 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀ 알킬 기 (예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸 등); 치환 또는 비치환된 C₃-C₁₄ 시클로알킬 기 (예를 들어, 아다만틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로옥틸, 시클로헥세닐 등); 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀ 알케닐 기 (예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 2-메틸프로필렌, 펜틸렌 등); 치환 또는 비치환된 C₂-C₁₀ 알키닐 기 (예를 들어, 에티닐, 프로피닐 등); 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀ 알콕시 기 (예를 들어, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, t-부톡시, sec-부톡시, n-펜톡시 등); 치환 또는 비치환된 아실옥시 기 (예를 들어, 메타크릴옥시, 메타크릴옥시에틸 등); 치환 또는 비치환된 아릴 기 (예를 들어, 페닐); 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 기 (예를 들어, 피리딜, 푸라닐, 티에닐, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 이속사졸릴, 피롤릴, 피라졸릴, 피리다지닐, 피리미디닐, 퀴놀릴 등) 등으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다. 특정한 한 실시양태에서, 예를 들어, 양이온 종은 구조식 N⁺R¹R²R³R⁴를 갖는 암모늄 화합물일 수 있으며, 상기 식에서 R¹, R² 및/또는 R³은 독립적으로 C₁-C₆ 알킬 (예를 들어, 메틸, 에틸, 부틸 등)이고 R⁴는 수소 또는 C₁-C₄ 알킬 기 (예를 들어, 메틸 또는 에틸)이다. 예를 들어, 양이온 성분은 트리부틸메틸암모늄일 수 있으며, 여기서 R¹, R², 및 R³은 부틸이고 R⁴는 메틸이다.

양이온 종을 위한 적합한 반대이온은, 예를 들어, 할로겐 (예를 들어, 클로라이드, 브로마이드, 아이오다이드 등); 술페이트 또는 술포네이트 (예를 들어, 메틸 술페이트, 에틸 술페이트, 부틸 술페이트, 헥실 술페이트, 옥틸 술페이트, 황산수소, 메탄 술포네이트, 도데실벤젠 술포네이트, 도데실술페이트, 트리플루오로메탄 술포네이트, 헵타데카플루오로옥탄술포네이트, 소듐 도데실에톡시풀페이트 등); 술포숙시네이트; 아미드 (예를 들어, 디시안아미드); 이미드 (예를 들어, 비스(펜타플루오로에틸-술포닐)이미드, 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 비스(트리플루오로메틸)이미드 등); 보레이트 (예를 들어, 테트라플루오로보레이트, 테트라시아노보레이트, 비스[옥살레이토]보레이트, 비스[살리실레이토]보레이트 등); 포스페이트 또는 포스피네이트 (예를 들어, 헥사플루오로포스페이트, 디에틸포스페이트, 비스(펜타플루오로에틸)포스피네이트, 트리스(펜타플루오로에틸)-트리플루오로포스페이트, 트리스(노나플루오로부틸)트리플루오로포스페이트 등); 안티모네이트 (예를 들어, 헥사플루오로안티모네이트); 알루미네이트 (예를 들어, 테트라클로로알루미네이트); 지방산 카르복실레이트 (예를 들어, 올레에이트, 이소스테아레이트, 펜타데카플루오로옥타노에이트 등); 시아네이트; 아세테이트 등, 뿐만 아니라 상기 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 액정질 중합체와의 상용성을 개선하는 것을 돕기 위해, 일반적으로 사실상 소수성인 반대이온, 예컨대 이미드, 지방산 카르복실레이트 등을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 특히 적합한 소수성 반대이온은, 예를 들어, 비스(펜타플루오로에틸술포닐)이미드, 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드, 및 비스(트리플루오로메틸)이미드를 포함할 수 있다.

특정 실시양태에서, 상승작용적 영향은 이온성 액체와 탄소 충전제 (예를 들어, 흑연, 탄소 섬유 등)를 조합으로 사용함으로써 달성될 수 있다. 이론에 얽매이고자 함 없이, 본 발명자는 이온성 액체가 용융 가공 동안 용이하게 유동하여 탄소 충전제와 액정질 중합체 매트릭스 사이에 더 우수한 연결 및 전기적 경로를 제공하는 것을 도울 수 있으며, 이에 의해 표면 저항률이 더욱 감소된다고 여긴다.

III. 광물 섬유

나타낸 바와 같이, 광물 섬유 (또한 "휘스커(whisker)"로 공지됨)가 또한 본 발명에 사용된다. 이러한 광물 섬유의 예는 실리케이트로부터 유도된 것, 예컨대 네오실리케이트, 소로실리케이트, 이노실리케이트 (예를 들어, 칼슘 이노실리케이트, 예컨대 월라스토나이트; 칼슘 마그네슘 이노실리케이트, 예컨대 트레몰라이트; 칼슘 마그네슘 철 이노실리케이트, 예컨대 악티놀라이트; 마그네슘 철 이노실리케이트, 예컨대 안도필라이트 등), 필로실리케이트 (예를 들어, 알루미늄 필로실리케이트, 예컨대 팔리고르스카이트), 텍토실리케이트 등; 황산염, 예컨대 황산칼슘 (예를 들어, 탈수된 또는 무수 석고); 미네랄 울 (예를 들어, 암석 또는 슬래그 울) 등을 포함한다. 이노실리케이트, 예컨대 상표 명칭 나이글로스(NYGLOS)® (예를 들어, 나이글로스® 4W 또는 나이글로스® 8) 하에 나이코 미네랄스(Nyco Minerals)로부터 입수가능한 월라스토나이트 섬유가 특히 적합하다.

IV. 임의적인 성분

A. 유리 충전제

일반적으로 전도성이 아닌 유리 충전제가 또한 중합체 조성물에 사용되어 강도를 개선하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 유리 충전제는 중합체 조성물의 약 2 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시양태에서 약 6 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다. E-유리, A-유리, C-유리, D-유리, AR-유리, R-유리, S1-유리, S2-유리 등, 뿐만 아니라 그의 혼합물로부터 형성된 것과 같은 유리 섬유가 본 발명에 사용하기에 특히 적합하다. 유리 섬유의 중앙 폭은 예컨대 약 1 내지 약 35 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 2 내지 약 20 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 3 내지 약 10 마이크로미터와 같이 비교적 작을 수 있다. 사용되는 경우, 이러한 유리 섬유의 작은 폭은 용융 블렌딩 동안 그의 길이가 보다 용이하게 감소되는 것을 가능하게 할 수 있으며, 이는 표면 외관 및 기계적 특성을 더욱 개선시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 성형품에서, 예를 들어, 유리 섬유의 부피 평균 길이는 약 10 내지 약 500 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 100 내지 약 400 마이크로미터, 일부 실시양태에서 약 150 내지 약 350 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 200 내지 약 325 마이크로미터와 같이 비교적 작을 수 있다. 유리 섬유는 또한 약 1 내지 약 100, 일부 실시양태에서 약 10 내지 약 60, 및 일부 실시양태에서 약 30 내지 약 50과 같이 비교적 큰 종횡비 (공칭 폭으로 나눈 평균 길이)를 가질 수 있다.

B. 미립자 충전제

일반적으로 전도성이 아닌 미립자 충전제는 또한 중합체 조성물에 사용되어 바람직한 특성 및/또는 색을 달성하는 것을 도울 수 있다. 사용되는 경우, 이러한 미립자 충전제는 전형적으로 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 일부 실시양태에서 약 10 중량% 내지 약 35 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 10 중량% 내지 약 30 중량%를 구성한다. 미립자 점토 광물이 본 발명에 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 이러한 점토 광물의 예는, 예를 들어, 활석 (Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂), 할로이사이트 (Al₂Si₂O₅(OH)₄), 카올리나이트 (Al₂Si₂O₅(OH)₄), 일라이트 ((K,H₃O)(Al,Mg,Fe)₂(Si,Al)₄O₁₀[(OH)₂,(H₂O)]), 몬모릴로나이트 (Na,Ca)_0.33(Al,Mg)₂Si₄O₁₀(OH)_2·nH₂O), 버미큘라이트 ((MgFe,Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)_2· 4H₂O), 팔리고르스카이트 ((Mg,Al)₂Si₄O₁₀(OH)·4(H₂O)), 피로필라이트 (Al₂Si₄O₁₀(OH)₂) 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함한다. 점토 광물에 대신하여 또는 그에 더하여, 또 다른 미립자 충전제가 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 다른 적합한 미립자 실리케이트 충전제, 예컨대 운모, 규조토 등이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 운모가 본 발명에 사용하기에 특히 적합한 광물일 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "운모"는 무스코바이트 (KAl₂(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 바이오타이트 (K(Mg,Fe)₃(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 플로고파이트 (KMg₃(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 레피돌라이트 (K(Li,Al)_2- ₃(AlSi₃)O₁₀(OH)₂), 글라우코나이트 (K,Na)(Al,Mg,Fe)₂(Si,Al)₄O₁₀(OH)₂) 등, 뿐만 아니라 그의 조합과 같은 이들 종 중 임의의 것을 총칭적으로 포함하도록 의도된다.

C. 관능성 화합물

원하는 경우에, 관능성 화합물은 또한 본 발명에 사용되어 특히 중합체 조성물의 용융 점도를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 본 발명의 중합체 조성물은 관능성 방향족 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 화합물은 전형적으로 중합체 쇄와 반응하여 그 길이를 줄이고, 이에 따라 용융 점도를 감소시킬 수 있는 하나 이상의 카르복실 및/또는 히드록실 관능기를 함유한다. 특정 경우, 화합물은 또한 절단된 후에 중합체의 보다 짧은 쇄들을 함께 결합시키는 것을 가능하게 하여 그의 용융 점도가 감소된 후에도 조성물의 기계적 특성을 유지하도록 도울 수 있다. 관능성 방향족 화합물은 화학식 II의 하기 제공된 일반적 구조 또는 그의 금속 염을 가질 수 있다.

<화학식 II>

상기 식에서,

고리 B는 6-원 방향족 고리이며, 여기서 1 내지 3개의 고리 탄소 원자는 질소 또는 산소로 임의로 대체되고, 여기서 각각의 질소는 임의로 산화되고, 여기서 고리 B는 5- 또는 6-원 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬 또는 헤테로시클릴에 임의로 융합 또는 연결될 수 있고;

R₄는 OH 또는 COOH이고;

R₅는 아실, 아실옥시 (예를 들어, 아세틸옥시), 아실아미노 (예를 들어, 아세틸아미노), 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 아릴, 아릴옥시, 카르복실, 카르복실 에스테르, 시클로알킬, 시클로알킬옥시, 히드록실, 할로, 할로알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴 또는 헤테로시클로옥시이고;

m은 0 내지 4, 일부 실시양태에서 0 내지 2, 및 일부 실시양태에서 0 내지 1이고;

n은 1 내지 3, 및 일부 실시양태에서 1 내지 2이다. 화합물이 금속 염의 형태일 때, 적합한 금속 반대이온은 전이 금속 반대이온 (예를 들어, 구리, 철 등), 알칼리 금속 반대이온 (예를 들어, 칼륨, 나트륨 등), 알칼리 토금속 반대이온 (예를 들어, 칼슘, 마그네슘 등) 및/또는 주족 금속 반대이온 (예를 들어, 알루미늄)을 포함할 수 있다.

한 실시양태에서, 예를 들어, 화학식 II에서 B는 페닐이고, 이에 따라 생성된 페놀계 화합물은 하기 화학식 III 또는 그의 금속 염을 갖는다.

<화학식 III>

상기 식에서,

R₄는 OH 또는 COOH이고;

R₆은 아실, 아실옥시, 아실아미노, 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 카르복실, 카르복실 에스테르, 히드록실, 할로, 또는 할로알킬이고;

q는 0 내지 4, 일부 실시양태에서 0 내지 2, 및 일부 실시양태에서 0 내지 1이다. 이러한 페놀계 화합물의 특정한 예는, 예를 들어, 벤조산 (q는 0임); 4-히드록시벤조산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 프탈산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 이소프탈산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 테레프탈산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-메틸테레프탈산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH, 및 CH₃이고, q는 2임); 페놀 (R₄는 OH이고, q는 0임); 소듐 페녹시드 (R₄는 OH이고, q는 0임); 히드로퀴논 (R₄는 OH, R₆은 OH이고, q는 1임); 레조르시놀 (R₄는 OH, R₆은 OH이고, q는 1임); 4-히드록시벤조산 (R₄는 OH이고, R₆은 C(O)OH이고, q는 1임) 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 상기 화학식 II에서 B는 페닐이고 R₅는 페닐이고, 이에 따른 디페놀계 화합물은 하기 화학식 IV 또는 그의 금속 염을 갖는다.

<화학식 IV>

상기 식에서,

R₄는 COOH 또는 OH이고;

R₆은 아실, 아실옥시, 아실아미노, 알콕시, 알케닐, 알킬, 아미노, 아릴, 아릴옥시, 카르복실, 카르복실 에스테르, 시클로알킬, 시클로알킬옥시, 히드록실, 할로, 할로알킬, 헤테로아릴, 헤테로아릴옥시, 헤테로시클릴, 또는 헤테로시클로옥시이고;

q는 0 내지 4, 일부 실시양태에서 0 내지 2, 및 일부 실시양태에서 0 내지 1이다. 이러한 디페놀계 화합물의 특정한 예는, 예를 들어, 4-히드록시-4'-비페닐카르복실산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 4'-히드록시페닐-4-벤조산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 3'-히드록시페닐-4-벤조산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 4'-히드록시페닐-3-벤조산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 4,4'-비벤조산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); (R₄는 OH, R₆은 OH이고, q는 1임); 3,3'-비페놀 (R₄는 OH, R₆은 OH이고, q는 1임); 3,4'-비페놀 (R₄는 OH, R₆은 OH이고, q는 1임); 4-페닐페놀 (R₄는 OH이고, q는 0임); 비스(4-히드록시페닐)에탄 (R₄는 OH이고, R₆은 C₂(OH)₂페놀이고, q는 1임); 트리스(4-히드록시페닐)에탄 (R₄는 OH이고, R₆은 C(CH₃)비페놀이고, q는 1임); 4-히드록시-4'-비페닐카르복실산 (R₄는 OH, R₆은 COOH이고, q는 1임); 4'-히드록시페닐-4-벤조산 (R₄는 OH, R₆은 COOH이고, q는 1임); 3'-히드록시페닐-4-벤조산 (R₄는 OH, R₆은 COOH이고, q는 1임); 4'-히드록시페닐-3-벤조산 (R₄는 OH, R₆은 COOH이고, q는 1임) 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 상기 화학식 II에서 B는 나프테닐이고 이에 따라 생성된 나프텐계 화합물은 하기 화학식 V 또는 그의 금속 염을 갖는다.

<화학식 V>

상기 식에서,

R₄는 OH 또는 COOH이고;

q는 0 내지 4, 일부 실시양태에서 0 내지 2, 및 일부 실시양태에서 0 내지 1이다. 이러한 나프텐계 화합물의 특정한 예는, 예를 들어, 1-나프토산 (R₄는 COOH이고, q는 0임); 2-나프토산 (R₄는 COOH이고, q는 0임); 2-히드록시-6-나프토산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2-히드록시-5-나프토산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 3-히드록시-2-나프토산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2-히드록시-3-나프토산 (R₄는 COOH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2,6-나프탈렌디카르복실산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2,3-나프탈렌디카르복실산 (R₄는 COOH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-히드록시-나프탈렌 (R₄는 OH이고, q는 0임); 2-히드록시-6-나프토산 (R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-히드록시-5-나프토산 (R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 3-히드록시-2-나프토산 (R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2-히드록시-3-나프토산 (R₄는 OH이고, R₆은 COOH이고, q는 1임); 2,6-디히드록시나프탈렌 (R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 2,7-디히드록시나프탈렌 (R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임); 1,6-디히드록시나프탈렌 (R₄는 OH이고, R₆은 OH이고, q는 1임) 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함한다.

본 발명의 특정한 실시양태에서, 예를 들어, 중합체 조성물은 방향족 디올, 예컨대 히드로퀴논, 레조르시놀, 4,4'-비페놀 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 함유할 수 있다. 사용되는 경우, 이러한 방향족 디올은 중합체 조성물의 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 0.05 중량% 내지 약 0.4 중량%를 구성할 수 있다. 방향족 카르복실산은 또한 특정한 실시양태에서 단독으로 또는 방향족 디올과 함께 사용될 수 있다. 방향족 카르복실산은 중합체 조성물의 약 0.001 중량% 내지 약 0.5 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 0.005 중량% 내지 약 0.1 중량%를 구성할 수 있다. 특정한 실시양태에서, 방향족 디올 (상기 화학식들에서 R₄ 및 R₆은 OH임) (예를 들어, 4,4'-비페놀) 및 방향족 디카르복실산 (상기 화학식들에서 R₄ 및 R₆은 COOH임) (예를 들어, 2,6-나프탈렌 디카르복실산)의 조합이 본 발명에 사용되어 바람직한 점도 감소를 달성하는 것을 돕는다.

상기 언급된 것들에 더하여, 비-방향족 관능성 화합물이 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 용융 점도의 감소와 같은 다양한 목적을 수행할 수 있다. 하나의 이러한 비-방향족 관능성 화합물은 물이다. 원하는 경우에, 물은 공정 조건 하에서 물을 생성하는 형태로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 물은 공정 조건 (예를 들어, 고온) 하에서 효과적으로 물을 "잃는" 수화물로 첨가될 수 있다. 이러한 수화물은 알루미나 3수화물, 황산구리 5수화물, 염화바륨 2수화물, 황산칼슘 2수화물 등, 뿐만 아니라 그의 조합을 포함한다. 사용되는 경우, 수화물은 중합체 조성물의 약 0.02 중량% 내지 약 2 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 0.05 중량% 내지 약 1 중량%를 구성할 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 방향족 디올, 수화물 및 방향족 디카르복실산의 혼합물이 조성물에 사용된다. 이러한 실시양태에서, 방향족 디올에 대한 수화물의 중량비는 전형적으로 약 0.5 내지 약 8, 일부 실시양태에서 약 0.8 내지 약 5, 및 일부 실시양태에서 약 1 내지 약 5이다.

D. 기타 첨가제

조성물에 포함될 수 있는 또 다른 첨가제는, 예를 들어, 항미생물제, 안료, 항산화제, 안정화제, 계면활성제, 왁스, 고체 용매, 난연제, 적하 방지 첨가제 및 특성 및 가공성을 향상시키기 위해 첨가되는 기타 물질을 포함할 수 있다. 실질적인 분해 없이 액정질 중합체의 가공 조건을 견딜 수 있는 윤활제가 또한 중합체 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 윤활제의 예는 지방산 에스테르, 그의 염, 에스테르, 지방산 아미드, 유기 포스페이트 에스테르 및 엔지니어링 플라스틱 물질의 가공에서 윤활제로 흔히 사용되는 유형의 탄화수소 왁스를 그의 혼합물을 비롯하여 포함한다. 적합한 지방산, 예컨대 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라크산, 몬탄산, 옥타데신산, 파리나르산 등은 전형적으로 약 12 내지 약 60개의 탄소 원자의 백본 탄소 쇄를 갖는다. 적합한 에스테르는 지방산 에스테르, 지방 알콜 에스테르, 왁스 에스테르, 글리세롤 에스테르, 글리콜 에스테르 및 복합 에스테르를 포함한다. 지방산 아미드는 지방 1급 아미드, 지방 2급 아미드, 메틸렌 및 에틸렌 비스아미드 및 알칸올아미드, 예컨대 예를 들어, 팔미트산 아미드, 스테아르산 아미드, 올레산 아미드, N,N'-에틸렌비스스테아르아미드 등을 포함한다. 지방산의 금속 염, 예컨대 스테아르산칼슘, 스테아르산아연, 스테아르산마그네슘; 파라핀 왁스를 비롯한 탄화수소 왁스, 폴리올레핀 및 산화 폴리올레핀 왁스 및 미결정질 왁스가 또한 적합하다. 특히 적합한 윤활제는 스테아르산의 산, 염 또는 아미드, 예컨대 펜타에리스리톨 테트라스테아레이트, 스테아르산칼슘 또는 N,N'-에틸렌비스스테아르아미드이다. 사용되는 경우, 윤활제(들)는 전형적으로 중합체 조성물의 (중량 기준) 약 0.05 중량% 내지 약 1.5 중량%, 및 일부 실시양태에서 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%를 구성한다.

V. 형성

액정질 중합체, 전도성 충전제, 광물 섬유, 및 기타 임의적 첨가제는 약 250℃ 내지 약 450℃, 일부 실시양태에서 약 280℃ 내지 약 400℃, 및 일부 실시양태에서 약 300℃ 내지 약 380℃ 범위의 온도에서 함께 용융 가공되거나 블렌딩되어 중합체 조성물을 형성할 수 있다. 임의의 다양한 용융 가공 기술이 일반적으로 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 성분 (예를 들어, 액정질 중합체, 전도성 충전제, 광물 섬유 등)은 개별적으로 또는 조합으로, 회전가능하게 탑재되고 배럴 (예를 들어, 원통형 배럴)내에 수용된 적어도 1개의 스크류를 포함하고 공급 섹션 및 스크류의 길이를 따라 공급 섹션으로부터 하류에 위치한 용융 섹션을 규정할 수 있는 압출기로 공급될 수 있다.

압출기는 단축 또는 이축 압출기일 수 있다. 도 3을 참조하면, 예를 들어, 하우징 또는 배럴(114) 및 적합한 드라이브(124) (전형적으로 모터 및 기어박스 포함)에 의해 한 말단 상에서 회전가능하게 구동되는 스크류(120)를 함유하는 단축 압출기(80)의 한 실시양태가 도시되어 있다. 원하는 경우에, 2개의 개별 스크류를 함유하는 이축 압출기가 사용될 수 있다. 스크류의 배위는 본 발명에 특별히 중요하지 않고 기술분야에서 공지된 바와 같이 임의의 수 및/또는 배향의 스레드 및 채널을 함유할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 스크류(120)는 스크류(120)의 코어 주변에서 방사상으로 연장되는 대체로 나선형인 채널을 형성하는 스레드를 함유한다. 호퍼(40)는 액정질 중합체 및/또는 기타 물질 (예를 들어, 무기 입자 및/또는 관능성 화합물)을 배럴(114) 내의 개구부를 통해 공급 섹션(132)으로 공급하기 위해 드라이브(124)에 인접하여 위치된다. 드라이브(124) 대향측은 압출기(80)의 배출 말단(144)이며, 여기서 압출된 플라스틱은 추가 가공을 위해 배출된다.

공급 섹션(132) 및 용융 섹션(134)은 스크류(120)의 길이를 따라 규정된다. 공급 섹션(132)은 배럴(114)의 투입부이며, 여기서 액정질 중합체가 전형적으로 첨가된다. 용융 섹션(134)은 액정질 중합체가 고체에서 액체로 변화하는 상 변화 섹션이다. 압출기가 제조될 때 이들 섹션의 정확히 정의된 묘사는 없지만, 통상의 기술자들 내부에서는 공급 섹션(132)을, 고체에서 액체로 상 변화가 일어나는 용융 섹션(134)과 충분히 확실하게 식별한다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 압출기(80)는 또한 배럴(114)의 배출 말단에 인접하고 용융 섹션(134)으로부터 하류에 위치하는 혼합 섹션(136)을 가질 수 있다. 원하는 경우에, 하나 이상의 분배 및/또는 분산 혼합 요소가 압출기의 혼합 및/또는 용융 섹션 내에 사용될 수 있다. 단축 압출기를 위해 적합한 분배 혼합기는, 예를 들어, 색슨(Saxon), 덜메이지(Dulmage), 캐비티 트랜스퍼(Cavity Transfer) 혼합기 등을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 적합한 분산 혼합기는 블리스터 링(Blister ring), 르로이/매독(Leroy/Maddock), CRD 혼합기 등을 포함할 수 있다. 기술분야에서 널리 공지된 바와 같이, 혼합은 부스 니더(Buss Kneader) 압출기, 캐비티 트랜스퍼 혼합기 및 볼텍스(Vortex) 치합형 핀 혼합기에서 사용되는 것들과 같은, 중합체 용융물의 폴딩 및 재배향을 일으키는 배럴 내의 핀을 사용함으로써 더욱 개선될 수 있다.

전도성 충전제 및 광물 섬유는 호퍼(40)에 또는 그로부터 하류 위치에 첨가될 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 광물 섬유 및/또는 전도성 충전제는 액정질 중합체가 공급되는 지점으로부터 하류 위치에 첨가될 수 있다. 이러한 방식으로, 마이크로섬유의 길이가 감소되는 정도는 최소화될 수 있으며, 이는 목적 종횡비를 유지하는 것을 돕는다. 원하는 경우에, 스크류의 길이("L") 대 직경("D") 비는 처리량과 광물 섬유 종횡비의 유지 사이의 최적 균형을 달성하도록 선택될 수 있다. L/D 값은 예를 들어, 약 15 내지 약 50, 일부 실시양태에서 약 20 내지 약 45, 및 일부 실시양태에서 약 25 내지 약 40의 범위일 수 있다. 스크류의 길이는 예를 들어, 약 0.1 내지 약 5 미터, 일부 실시양태에서 약 0.4 내지 약 4 미터, 및 일부 실시양태에서 약 0.5 내지 약 2 미터의 범위일 수 있다. 스크류의 직경은 마찬가지로 약 5 내지 약 150 밀리미터, 일부 실시양태에서 약 10 내지 약 120 밀리미터, 및 일부 실시양태에서 약 20 내지 약 80 밀리미터일 수 있다. 광물 섬유가 공급되는 지점 이후의 스크류의 L/D 비는 또한 특정 범위 내에서 제어될 수 있다. 예를 들어, 스크류는 섬유가 압출기로 공급되는 지점으로부터 스크류의 말단까지로 규정된 블렌딩 길이("L_B")를 가지며, 블렌딩 길이는 스크류의 전체 길이보다 짧다. 광물 섬유 및/또는 전도성 충전제가 공급되는 지점 이후의 스크류의 L_B/D 비는, 예를 들어, 약 4 내지 약 20, 일부 실시양태에서 약 5 내지 약 15, 및 일부 실시양태에서 약 6 내지 약 10의 범위일 수 있다.

길이 및 직경에 더하여, 압출기의 다른 측면도 또한 제어될 수 있다. 예를 들어, 스크류의 속도는 목적 체류 시간, 전단 속도, 용융 가공 온도 등을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 스크류 속도는 약 50 내지 약 800 분당 회전수("rpm"), 일부 실시양태에서 약 70 내지 약 150 rpm, 및 일부 실시양태에서 약 80 내지 약 120 rpm의 범위일 수 있다. 용융 블렌딩 동안의 겉보기 전단 속도는 또한 약 100초^-1 내지 약 10,000초^-1, 일부 실시양태에서 약 500초^-1 내지 약 5000초^-1, 및 일부 실시양태에서 약 800초^-1 내지 약 1200초^-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR³과 동일하며, 여기서 Q는 중합체 용융물의 체적 유량 ("m³/s")이고 R은 용융된 중합체가 유동하는 모세관 (예를 들어, 압출기 다이)의 반경 ("m")이다.

형성되는 특정한 방식에 상관없이, 본 발명자들은 생성된 중합체 조성물이 뛰어난 열적 특성을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 중합체 조성물의 용융 점도는 작은 치수를 갖는 금형의 공동 안으로 용이하게 유동할 수 있도록 충분히 낮을 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 중합체 조성물은 1000초^-1의 전단 속도에서 결정된, 약 0.1 내지 약 150 Pa-s, 일부 실시양태에서 약 0.5 내지 약 120 Pa-s, 및 일부 실시양태에서 약 1 내지 약 100 Pa-s의 용융 점도를 가질 수 있다. 용융 점도는 조성물의 용융 온도보다 15℃ 위의 온도 (예를 들어, 350℃)에서 ISO 시험 번호 11443에 따라 결정될 수 있다. 조성물은 또한 비교적 높은 용융 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 중합체의 용융 온도는 약 250℃ 내지 약 400℃, 일부 실시양태에서 약 280℃ 내지 약 395℃, 및 일부 실시양태에서 약 300℃ 내지 약 380℃일 수 있다.

VI. 성형품

일단 형성되면, 중합체 조성물은 기술분야에서 공지된 기술을 사용하여 임의의 다양한 상이한 성형 부품으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 성형 부품은 건조되고 예열된 플라스틱 과립이 금형 내로 주입되는 1-성분 사출 형성 공정을 사용하여 성형될 수 있다. 사용된 성형 기술에 상관없이, 우수한 대전방지 특성, 높은 유동성 및 우수한 기계적 특성의 독특한 조합을 갖는 본 발명의 중합체 조성물이 작은 치수 허용오차를 갖는 전자 부품을 위해 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다. 이러한 부품은, 예를 들어, 일반적으로 약 500 마이크로미터 이하, 일부 실시양태에서 약 50 내지 약 450 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 100 내지 약 400 마이크로미터와 같은 적어도 하나의 마이크로 크기의 치수 (예를 들어, 두께, 폭, 높이 등)를 함유한다.

하나의 이러한 부품은 미세 피치 전기 커넥터이다. 보다 특히, 이러한 전기 커넥터는 중앙 처리 장치("CPU")를 인쇄 회로 기판에 분리 가능하게 장착하기 위해 종종 사용된다. 커넥터는 접속 핀을 수용하도록 배치되는 삽입 통로를 함유할 수 있다. 이들 통로는 열가소성 수지로 형성될 수 있는 대향하는 벽에 의해 한정된다. 목적 전기적 성능을 달성하는 것을 돕기 위해서, 이들 핀의 피치는 일반적으로 주어진 공간 내에 다수의 필요한 접속 핀을 수용하도록 작다. 이는 결국 핀 삽입 통로의 피치 및 이들 통로를 분할하는 대향 벽의 폭도 또한 작을 것을 요구한다. 예를 들어, 벽은 약 500 마이크로미터 이하, 일부 실시양태에서 약 50 내지 약 450 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 100 내지 약 400 마이크로미터의 폭을 가질 수 있다. 과거에는, 이렇게 얇은 폭의 금형을 열가소성 수지로 충분히 채우는 것이 종종 어려웠다. 그러나, 본 발명의 중합체 조성물은 그 독특한 특성 때문에 미세 피치 커넥터의 벽을 형성하는데 특히 잘 맞는다.

하나의 특히 적합한 미세 피치 전기 커넥터는 도 1에 도시되어 있다. 기판-측 부분(C2)이 회로 기판(P)의 표면에 장착될 수 있는 전기 커넥터(200)가 도시되어 있다. 커넥터(200)는 또한 기판-측 커넥터(C2)에 커플링됨으로써 개별 배선(3)을 회로 기판(P)에 연결하도록 구조화된 배선 물질-측 부분(C1)을 포함할 수 있다. 기판-측 부분(C2)은 배선 물질-측 커넥터(C1)가 끼워지는 끼움 오목부(10a) 및 하우징(10)의 가로 방향으로 가늘고 긴 배위를 갖는 제1 하우징(10)을 포함할 수 있다. 배선 물질-측 부분(C1)은 마찬가지로 하우징(20)의 가로 방향으로 가늘고 긴 제2 하우징(20)을 포함할 수 있다. 제2 하우징(20)에서, 복수의 단자-수용 공동(22)은 상부 및 하부 단자-수용 공동(22)을 포함하여 2단 배열을 생성하도록 가로 방향으로 평행하게 제공될 수 있다. 개별 배선(3)의 말단부에 장착되는 단자(5)는 각각의 단자-수용 공동(22) 내에 수용될 수 있다. 원하는 경우에, 잠금 부분(28) (맞물림 부분)이 또한 하우징(20) 상에 제공될 수 있으며, 이는 기판-측 커넥터(C2) 상의 접속 부재 (도시되지 않음)에 상응한다.

상기 논의된 바와 같이, 제1 하우징(10) 및/또는 제2 하우징(20)의 내부 벽은 비교적 작은 폭 치수를 가질 수 있고, 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다. 벽은, 예를 들어, 도 2에 보다 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 삽입 통로 또는 공간(225)은 접속 핀을 수용할 수 있는 대향하는 벽들(224) 사이에 한정된다. 벽(224)은 상기 언급된 범위 내에 있는 폭 "w"를 갖는다. 도시된 바와 같이, 벽(224)은 광물 섬유 (예를 들어, 성분(400)) 및 전도성 충전제 (도시되지 않음)를 함유하는 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다. 벽에 더하여 또는 이에 대신하여, 하우징의 임의의 다른 부분 또한 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다는 점을 또한 이해해야 한다. 예를 들어, 커넥터는 또한 하우징을 둘러싸는 쉴드를 포함할 수 있다. 쉴드 중 일부 또는 전부는 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징 및 쉴드는 각각 중합체 조성물로부터 단일로 성형된 1-편 구조일 수 있다. 마찬가지로, 쉴드는 각각 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수 있는 제1 쉘 및 제2 쉘을 포함하는 2-편 구조일 수 있다.

물론, 중합체 조성물은 또한 매우 다양한 다른 부품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 중합체 조성물은 전자 부품에서의 사용을 위한 평면 기판으로 성형될 수 있다. 기판은 약 500 마이크로미터 이하, 일부 실시양태에서 약 50 내지 약 450 마이크로미터, 및 일부 실시양태에서 약 100 내지 약 400 마이크로미터의 두께를 갖는 것과 같이 얇을 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 평면 기판은 다양한 공지된 기술 (예를 들어, 레이저 유도 구조화, 전기도금 등)을 사용하여 하나 이상의 전도성 소자와 함께 적용될 수 있다. 전도성 소자는 다양한 상이한 목적을 위해 작용할 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 전도성 소자는 집적 회로, 에컨대 SIM 카드에 사용되는 것을 형성한다. 또 다른 실시양태에서, 전도성 소자는 다양한 상이한 유형의 안테나, 예컨대 패치 안테나 구조, 역-F 안테나 구조, 폐쇄 및 개방 슬롯 안테나 구조, 루프 안테나 구조, 단극자, 쌍극자, 평면 역-F 안테나 구조, 이들 설계의 하이브리드 등으로부터 형성된 공명 소자를 갖는 안테나를 형성한다. 생성된 안테나 구조는 가용 내부 공간이 비교적 작은, 상기 기재된 바와 같은 비교적 소형의 휴대용 전자 부품의 하우징에 도입될 수 있다.

도 4-5에 도시된 안테나 구조를 포함하는 하나의 특히 적합한 전자 부품은 휴대 전화 기능을 갖는 핸드헬드(handheld) 장치(410)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 장치(410)는 플라스틱, 금속, 다른 적합한 유전 물질, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 이러한 물질의 조합으로부터 형성된 하우징(412)을 가질 수 있다. 터치 스크린 디스플레이와 같은 디스플레이(414)는 장치(410)의 전면에 제공될 수 있다. 장치(410)는 또한 스피커 포트(440) 및 다른 입력-출력 포트를 가질 수 있다. 하나 이상의 버튼(438) 및 다른 사용자 입력 장치가 사용자 입력을 수집하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(426)는 또한 장치(410)의 배면(442)에 제공될 수 있지만, 안테나 구조는 일반적으로 장치의 임의의 원하는 위치에 배치될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 나타낸 바와 같이, 안테나 구조(426)는 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성된 평면 기판을 함유할 수 있다. 안테나 구조는 임의의 다양한 공지된 기술을 사용하여 전자 장치 내의 다른 부품에 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 하우징(412) 또는 하우징(412)의 부분은 안테나 구조(426)를 위한 전도성 접지 면으로서의 역할을 할 수 있다.

본 발명의 중합체 조성물로부터 형성된 평면 기판은 또한 다른 응용분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 평면 기판은 무선 통신 장치 (예를 들어, 휴대 전화)에 흔히 사용되는 컴팩트 카메라 모듈("CCM")의 기저부를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 도 6-7을 참조하면, 예를 들어, 컴팩트 카메라 모듈(500)의 하나의 특정 실시양태가 보다 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 컴팩트 카메라 모듈(500)은 기저부(506) 위에 가로놓이는 렌즈 조립체(504)를 포함한다. 기저부(506)는, 차례로, 임의적 주 기판(508) 위에 가로놓인다. 그의 비교적 얇은 성질 때문에, 기저부(506) 및/또는 주 기판(508)은 상기 기재된 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성되기에 특히 적합하다. 렌즈 조립체(504)는 기술분야에서 공지된 바와 같은 임의의 다양한 배위를 가질 수 있고, 고정 초점형 렌즈 및/또는 자동 초점형 렌즈를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 렌즈 조립체(504)는 렌즈(604)를 수납하는 중공 배럴의 형태이며, 렌즈(604)는 주 기판(508) 상에 위치하는 이미지 센서(602)와 통신하고 회로(601)에 의해 제어된다. 배럴은 사각형, 원통형 등과 같은 임의의 다양한 형상을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 배럴은 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성되고 상기 언급된 범위 내의 벽 두께를 가질 수 있다. 카메라 모듈의 다른 부품은 또한 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 중합체 필름(510) (예를 들어, 폴리에스테르 필름) 및/또는 단열 캡(502)은 렌즈 조립체(504)를 덮을 수 있다. 일부 실시양태에서, 필름(510) 및/또는 캡(502)은 또한 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다.

중합체 조성물을 사용할 수 있는 또 다른 가능한 전자 부품은, 예를 들어, 휴대 전화, 랩톱 컴퓨터, 소형 휴대용 컴퓨터 (예를 들어, 초휴대용 컴퓨터, 넷북 컴퓨터 및 태블릿 컴퓨터), 손목-시계 장치, 펜던트 장치, 헤드폰 및 이어폰 장치, 무선 통신 기능을 갖는 미디어 플레이어, 핸드헬드 컴퓨터 (종종 개인 정보 단말기로도 불림), 원격 제어기, 전 지구 위치 확인 시스템(GPS) 장치, 핸드헬드 게임 장치, 배터리 커버, 스피커, 카메라 모듈, 집적 회로 (예를 들어, SIM 카드), 전자 장치용 하우징, 전기 제어기, 회로 차단기, 스위치, 동력 전자기기, 프린터 부품 등을 포함한다.

사용된 특정한 방법에 상관없이, 본 발명자들은 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성된 성형품이 탁월한 대전방지성 거동을 가질 수 있으며, 이는 IEC 60093에 따라 결정시 비교적 낮은 표면 및/또는 부피 저항률을 특징으로 할 수 있음을 발견하였다. 즉, 중합체 조성물로부터 형성된 성형품은 약 1 x 10¹⁵ 옴 이하, 일부 실시양태에서 약 1 x 10¹⁴ 옴 이하, 일부 실시양태에서 약 1 x 10¹⁰ 옴 내지 약 9 x 10¹³ 옴, 및 일부 실시양태에서 약 1 x 10¹¹ 내지 약 1 x 10¹³ 옴의 표면 저항률을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 성형품은 또한 약 1 x 10¹⁵ 옴-m 이하, 일부 실시양태에서 약 1 x 10¹⁰ 옴-m 내지 약 9 x 10¹⁴ 옴-m, 및 일부 실시양태에서 약 1 x 10¹¹ 내지 약 5 x 10¹⁴ 옴-m의 부피 저항률을 나타낼 수 있다.

상기 나타낸 바와 같이, 성형품은 또한 탁월한 기계적 특성을 나타낼 수 있다. 성형품은 예를 들어 ISO 시험 번호 179-1 (ASTM D256, 방법 B와 기술적으로 동등함)에 따라 23℃에서 측정된, 약 1 kJ/m² 이상, 일부 실시양태에서 약 2 내지 약 60 kJ/m², 일부 실시양태에서 약 2 내지 약 40 kJ/m², 및 일부 실시양태에서 약 3 내지 약 30 kJ/m²과 같은 비교적 높은 충격 강도 (샤르피 노치 충격 강도)를 가질 수 있다. 성형품의 인장 및 굴곡 기계적 특성도 또한 우수할 수 있다. 예를 들어, 성형품은 약 20 내지 약 500 MPa, 일부 실시양태에서 약 50 내지 약 400 MPa, 및 일부 실시양태에서 약 80 내지 약 350 MPa의 인장 강도; 약 0.5% 이상, 일부 실시양태에서 약 0.6% 내지 약 20%, 및 일부 실시양태에서 약 0.8% 내지 약 3.5%의 인장 파단 변형률; 및/또는 약 5,000 MPa 내지 약 30,000 MPa, 일부 실시양태에서 약 8,000 MPa 내지 약 20,000 MPa, 및 일부 실시양태에서 약 10,000 MPa 내지 약 15,000 MPa의 인장 탄성률을 나타낼 수 있다. 인장 특성은 23℃에서 ISO 시험 번호 527 (ASTM D638과 기술적으로 동등함)에 따라 측정될 수 있다. 성형품은 또한 약 20 내지 약 500 MPa, 일부 실시양태에서 약 50 내지 약 400 MPa, 및 일부 실시양태에서 약 100 내지 약 350 MPa의 굴곡 강도; 약 0.5% 이상, 일부 실시양태에서 약 0.6% 내지 약 20%, 및 일부 실시양태에서 약 0.8% 내지 약 3.5%의 굴곡 파단 변형률; 및/또는 약 5,000 MPa 내지 약 30,000 MPa, 일부 실시양태에서 약 8,000 MPa 내지 약 20,000 MPa, 및 일부 실시양태에서 약 10,000 MPa 내지 약 15,000 MPa의 굴곡 탄성률을 나타낼 수 있다. 굴곡 특성은 23℃에서 ISO 시험 번호 178 (ASTM D790과 기술적으로 동등함)에 따라 측정될 수 있다. 성형품은 또한 1.8 MPa의 명시된 하중에서 ASTM D648-07 (ISO 시험 번호 75-2와 기술적으로 동등함)에 따라 측정시 약 200℃ 이상, 및 일부 실시양태에서 약 200℃ 내지 약 280℃의 하중 휨 온도(DTUL)를 나타낼 수 있다.

성형품은 또한 종래의 난연제의 부재 하에서도 개선된 내연성 성능을 가질 수 있다. 조성물의 내연성은, 예를 들어, 문헌 [Underwriter's Laboratory Bulletin 94 entitled "Tests for Flammability of Plastic Materials, UL94]의 절차에 따라 결정될 수 있다. 하기 보다 상세히 기재된 바와 같이 소화 시간 (전체 화염 시간) 및 적하에 저항하는 능력에 기초하여 다양한 등급이 부여될 수 있다. 이 절차에 따라, 예를 들어, 본 발명의 조성물로부터 형성된 성형품은 V0 등급을 달성할 수 있으며, 이는 부품이 주어진 부품 두께 (예를 들어, 0.25 또는 0.8 mm)에서 측정하여 50초 이하의 전체 화염 시간 및 0개의 솜을 점화시키는 연소 입자의 전체 적하 수를 갖는 것을 의미한다. 예를 들어, 개방 화염에 노출되었을 때, 본 발명의 조성물로부터 형성된 성형품은 약 50초 이하, 일부 실시양태에서 약 45초 이하, 및 일부 실시양태에서 약 1 내지 약 40초의 총 연소 시간을 나타낼 수 있다. 또한, UL94 시험 도중 발생한 연소 입자의 전체 적하 수는 3 이하, 일부 실시양태에서 2 이하, 및 일부 실시양태에서 1 이하 (예를 들어, 0)일 수 있다. 이러한 시험은 23℃ 및 50% 상대 습도에서 48시간 동안 컨디셔닝 후에 실행될 수 있다.

본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

시험 방법

대전방지성 시험: 대전방지 거동을 시험하기 위해, 성형된 디스크/플라크를 종이에 부드럽게 문질러 성형품 표면 상에 정전하를 생성한다. 이어서, 성형품을 작은 종이 조각 근처에 오게 한다. 정전하가 성형품 표면에 생성되면, 성형품과 종이 사이에 인력이 생성된다. 마찬가지로, 정전하가 생성되지 않는다면, 종이 가까이로 성형품을 이동함에 따른 종이의 움직임이 발생하지 않는다. 종이의 움직임이 있으면, "아니오"라고 기록하고 만약 종이의 움직임이 없으면, 그때는 "예"라고 기록한다.

표면/부피 저항률. 표면 및 부피 저항률 값은 일반적으로 IEC 60093 (ASTM D257-07와 유사)에 따라 결정된다. 이 절차에 따라, 표준 시편 (예를 들어, 1 세제곱 미터)을 두 전극 사이에 놓는다. 전압을 60초 동안 인가하고, 저항을 측정한다. 표면 저항률은 전위 구배 (V/m)와 전극 길이 단위당 전류 (A/m)의 비(quotient)이고, 일반적으로 절연 물질의 표면을 따르는 누설 전류에 대한 저항을 나타낸다. 전극의 4개의 말단이 사각형을 규정하기 때문에, 상기 비에서 길이는 상쇄되고 표면 저항률은 옴으로 기록되지만, 보다 서술적인 단위인 옴/스퀘어가 또한 흔히 나타내어진다. 부피 저항률은 또한 전류 밀도에 대한, 물질 내의 전류에 평행한 전위 구배의 비로 결정된다. SI 단위로, 부피 저항률은 1 세제곱 미터 물체의 대향 면 사이의 직류 저항 (옴-m)과 수치상 동등하다.

용융 점도: 용융 점도 (Pa-s)는 1000 s^-1의 전단 속도 및 용융 온도보다 15℃ 위의 온도 (예를 들어, 350℃)에서 다이니스코(Dynisco) LCR7001 모세관 레오미터를 사용하여 ISO 시험 번호 11443에 따라 결정될 수 있다. 레오미터 오리피스 (다이)는 1mm의 직경, 20mm의 길이, 20.1의 L/D 비 및 180°의 입사각을 가졌다. 배럴의 직경은 9.55 mm + 0.005 mm였고, 막대의 길이는 233.4 mm였다.

용융 온도: 용융 온도("Tm")는 기술분야에서 공지된 바와 같이 시차 주사 열량측정("DSC")에 의해 결정되었다. 용융 온도는 ISO 시험 번호 11357에 의해 결정시 시차 주사 열량측정법(DSC) 피크 용융 온도이다. DSC 절차 하에, 샘플을 TA Q2000 기기 상에서 수행한 DSC 측정을 사용하여 ISO 표준 10350에서 명시된 바와 같이 분당 20℃로 가열하고 냉각시켰다.

하중 휨 온도("DTUL"): 하중 휨 온도는 ISO 시험 번호 75-2 (ASTM D648-07과 기술적으로 동등함)에 따라 결정되었다. 보다 특히, 80mm의 길이, 10mm의 두께, 및 4mm의 폭을 갖는 시험 스트립 샘플을 규정 하중 (최대 외부 섬유 응력)이 1.8 메가파스칼인 연부식 3점 굽힘 시험에 적용하였다. 시편을 실리콘 오일 조에 담그고, 여기서 0.25 mm (ISO 시험 번호 75-2의 경우 0.32 mm) 휠 때까지 온도를 분당 2℃로 상승시켰다.

인장 탄성률, 인장 응력 및 인장 신율: 인장 특성은 ISO 시험 번호 527 (ASTM D638과 기술적으로 동등함)에 따라 시험한다. 탄성률 및 강도 측정은 80mm의 길이, 10mm의 두께, 및 4mm의 폭을 갖는 동일한 시험 스트립 샘플 상에서 수행한다. 시험 온도는 23℃이고, 시험 속도는 1 또는 5mm/분이다.

굴곡 탄성률, 굴곡 응력 및 굴곡 변형률: 굴곡 특성은 ISO 시험 번호 178 (ASTM D790과 기술적으로 동등함)에 따라 시험한다. 이 시험은 64mm 지지 간격 상에서 수행한다. 시험은 비절단 ISO 3167 다목적 바의 중앙 부분에서 실행한다. 시험 온도는 23℃이고, 시험 속도는 2mm/분이다.

노치 샤르피 충격 강도: 노치 샤르피 특성은 ISO 시험 번호 ISO 179-1 (ASTM D256, 방법 B와 기술적으로 동등함)에 따라 시험한다. 이 시험은 유형 A 노치 (0.25mm 기저부 반경) 및 유형 1 시편 크기 (80mm의 길이, 10mm의 폭, 및 4mm의 두께)를 사용하여 실행된다. 시편은 단일 톱니 밀링 기계를 사용하여 다목적 바의 중심으로부터 절단된다. 시험 온도는 23℃이다.

UL94: 시편은 수직 위치로 지지되고 화염이 시편의 저부에 가해진다. 화염을 10초 동안 가한 다음, 제거하여 화염이 멈출 때까지 두고, 이때 화염을 추가 10초 동안 다시 가한 다음 제거한다. 5개 시편의 2 세트를 시험한다. 샘플 크기는 125 mm의 길이, 13 mm의 폭 및 0.8 mm의 두께이다. 2 세트는 노화 전 및 후에 컨디셔닝한다. 비-노화 시험의 경우, 각각의 두께를 23℃ 및 50% 상대 습도에서 48시간 동안 컨디셔닝 후에 시험한다. 노화 시험의 경우, 각각의 두께의 5개 샘플을 70℃에서 7일 동안 컨디셔닝 후에 시험한다.

실시예 1

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 샘플 1-5는 다양한 백분율의 액정질 중합체, 전도성 충전제, 월라스토나이트 (나이글로스® 4W 또는 8), 무수 황산칼슘, 윤활제 (글라이콜루브(Glycolube)™ P), 및 흑색 마스터배치로부터 형성된다. 흑색 마스터배치는 80 중량% 액정질 중합체 및 20 중량% 카본 블랙을 함유한다. 샘플 1-5에서, 전도성 충전제는 탄소 섬유를 포함한다. 샘플 6에서, 전도성 충전제는 또한 흑연을 포함한다. 마지막으로, 샘플 7에서, 전도성 충전제는 이온성 액체 - 즉 트리-n-부틸메틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)-이미드 (3M으로부터의 FC-4400)이다. 리(Lee) 등의 미국 특허 번호 5,508,374에 기재된 바와 같이, 각각의 샘플의 액정질 중합체는 HBA, HNA, TA, BP 및 APAP로부터 형성된다. 비교 샘플 (비교 샘플 1)은 또한 월라스토나이트 없이 형성된다. 배합은 18-mm 단축 압출기를 이용하여 실행된다. 부품은 샘플을 플라크 (60 mm x 60 mm)로 사출 성형한 것이다.

<표 1>

성형품의 일부는 또한 열적 및 기계적 특성에 대하여 시험하였다. 결과는 하기 표 2에 제시된다.

<표 2>

본 발명의 상기 및 다른 변경 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 통상의 기술자에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 실시양태의 측면이 전체 또는 일부 상호교환될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 통상의 기술자는 상기 설명은 단지 예시에 의한 것이고, 첨부된 청구범위에 추가로 기재된 것과 같이 본 발명을 제한하고자 하지는 않는다는 것을 인지할 것이다.

Claims

액정질 중합체 매트릭스 내에 분포된 전도성 충전제 및 복수의 광물 섬유를 포함하는 중합체 조성물이며, 여기서 광물 섬유는 약 1 내지 약 35 마이크로미터의 중앙 폭을 갖고, 전도성 충전제는 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 25 중량%를 구성하고, 광물 섬유는 중합체 조성물의 약 5 중량% 내지 약 60 중량%를 구성하는 것인 중합체 조성물.
제1항에 있어서, 액정질 중합체가 조성물의 약 25 중량% 내지 약 95 중량%를 구성하는 것인 중합체 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 액정질 중합체 매트릭스가 방향족 에스테르 반복 단위를 함유하는 중합체로부터 형성된 것인 중합체 조성물.
제3항에 있어서, 방향족 에스테르 반복 단위가 방향족 디카르복실산 반복 단위, 방향족 히드록시카르복실산 반복 단위 또는 그의 조합인 중합체 조성물.
제3항 또는 제4항에 있어서, 중합체가 방향족 디올 반복 단위를 추가로 함유하는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 액정질 중합체 매트릭스가 4-히드록시벤조산, 테레프탈산, 히드로퀴논, 4,4'-비페놀, 아세트아미노펜, 6-히드록시-2-나프토산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산 또는 그의 조합으로부터 유도된 반복 단위를 함유하는 중합체로부터 형성된 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 충전제가 탄소 입자, 탄소 섬유 또는 그의 조합을 포함하는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 충전제가 이온성 액체를 포함하며, 상기 이온성 액체는 약 400℃ 이상의 용융 온도를 갖고 양이온 종 및 반대이온을 함유하는 염인 중합체 조성물.
제8항에 있어서, 양이온 종이 4급 오늄인 중합체 조성물.
제8항에 있어서, 반대이온이 할로겐, 술페이트, 술포네이트, 술포숙시네이트, 아미드, 이미드, 보레이트, 포스페이트, 포스피네이트, 안티모네이트, 알루미네이트, 지방산 카르복실레이트, 시아네이트, 아세테이트 또는 그의 조합인 중합체 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광물 섬유의 적어도 약 60 부피%가 약 1 내지 약 35 마이크로미터의 직경을 갖는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 광물 섬유가 약 1 내지 약 50의 종횡비를 갖는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 광물 섬유가 약 3 내지 약 15 마이크로미터의 중앙 폭을 갖는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 광물 섬유가 실리케이트로부터 유도된 섬유를 포함하는 것인 중합체 조성물.
제14항에 있어서, 광물 섬유가 월라스토나이트 섬유를 포함하는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 충전제, 점토 광물 또는 그의 조합을 추가로 포함하는 중합체 조성물.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 관능성 화합물을 추가로 포함하는 중합체 조성물.
제17항에 있어서, 관능성 화합물이, 방향족 디올, 방향족 카르복실산 또는 그의 조합인 방향족 화합물을 포함하는 것인 중합체 조성물.
제17항 또는 제18항에 있어서, 관능성 화합물이, 수화물인 비-방향족 화합물을 포함하는 것인 중합체 조성물.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 1000 초^-1의 전단 속도 및 조성물의 용융 온도보다 15℃ 위의 온도에서 ISO 시험 번호 11443에 따라 결정시 용융 점도가 약 0.1 내지 약 80 Pa-s인 중합체 조성물.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 중합체 조성물을 포함하는 성형품.
제21항에 있어서, IEC 60093에 따라 결정시 약 1 x 10¹⁵ 옴 이하의 표면 저항률을 나타내는 성형품.
제21항 또는 제22항에 있어서, IEC 60093에 따라 결정시 약 1 x 10¹⁵ 옴-m 이하의 부피 저항률을 나타내는 성형품.
렌즈 배럴이 탑재된 대체로 평면인 기저부를 포함하며, 여기서 기저부, 배럴 또는 둘 다는 약 500 마이크로미터 이하의 두께를 갖고, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 중합체 조성물을 함유하는 부품으로부터 형성된 것인 컴팩트 카메라 모듈.