KR20220043762A

KR20220043762A - 수지 조성물

Info

Publication number: KR20220043762A
Application number: KR1020200127536A
Authority: KR
Inventors: 양영조; 김도연; 이정현; 강양구
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-04-05

Abstract

본 출원은 경화 전후에 적정한 점도, 요변성, 및/또는 열전도도를 나타내고, 경화 전후에 복수의 배터리 모듈을 효과적으로 유지할 수 있도록 하는 적정한 접착성과 동시에 배터리 팩의 조립 과정에서 모듈의 분리 및 재부착이 가능하도록 할 수 있는 재작업성(re-workability)을 나타내는 수지 조성물을 제공한다.

Description

수지 조성물{resin composition}

본 출원은 수지 조성물에 관한 것이다.

열 계면 재료(thermal interface material, TIM)는 두 구성요소 사이의 열적 결합을 향상시키기 위해, 이들 사이에 삽입되는 모든 재료를 말한다. 일반적으로 열 계면 재료는 방열 재료로 사용되고 있다. 이러한 방열 재료 중에는 수지에 열전도성의 필러를 배합한 수지 조성물이 알려져 있고, 특허문헌 1에는 수지 조성물을 적용한 배터리 모듈이 알려져 있다.

열 계면 재료는 때에 따라서 낮은 접착력과 상온 경화성이 요구될 수 있다.

이러한 물성을 가지는 수지는 예를 들면 실리콘 수지가 있다. 실리콘 수지는 낮은 접착력 및 상온 경화성을 가지고 내열성이 뛰어나 방열 재료로 주로 사용되고 있으나, 저분자 실록산을 사용하는 경우 VOC(volatile organic compound)가 전극에 눌러 붙어 접점 불량을 발생시키는 문제가 있었다.

접점 불량 문제의 대안으로, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지를 고려할 수 있다. 다만, 우레탄 수지 및 에폭시 수지는 모두 고접착력을 가지고 있으며, 에폭시 수지는 상온 경화 시 오랜 시간이 소요되는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0105354 호

본 출원은 상온 경화가 필요하고 저접착력(특히 알루미늄 등 금속에 대해)을 가진 열 계면 재료로서, 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 출원은 경화 전후에 적정한 점도, 요변성, 및/또는 열전도도를 나타내는 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 출원은 경화 전후에 복수의 배터리 모듈을 효과적으로 유지할 수 있도록 하는 적정한 접착성과 동시에 배터리 팩의 조립 과정에서 모듈의 분리 및 재부착이 가능하도록 할 수 있는 재작업성(re-workability)을 나타내는 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 출원은 또한 과량의 필러를 포함하고도 상온 경화성과 속경화성을 나타내는 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 출원은 상온 경화가 필요하고 저접착력(특히, 알루미늄 등 금속에 대한 저접착력)을 가진 열 계면 재료인 수지 조성물에 관한 것이다.

본 출원에서, 상기 수지 조성물로는 우레탄 반응을 이용할 수 있다. 이 경우, 폴리올 등을 포함하는 주제 파트와 이소시아네이트 화합물 등을 포함하는 경화제 파트가 상온에서 반응하여 경화될 수 있다. 즉, 본 출원의 조성물은 상온 경화형인 경화성 조성물일 수 있다.

본 출원에서 사용되는 용어인 "상온"은 특별히 가온 및 감온되지 않은 상태로서, 약 10 ℃ 내지 30 ℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15 ℃이상, 약 18 ℃ 이상, 약 20 ℃ 이상, 또는 약 23 ℃ 이상이고, 약 27 ℃ 이하의 온도를 의미할 수 있다.

본 출원의 일 예에서, 수지 조성물은 주제 파트 및 경화제 파트와 이들의 경화를 억제하는 화합물이 혼합한 상태에서 특정 조건(예를 들면, 온도 및 자외선 조사 등)을 만족하면 경화 반응이 이루어지는 1액형 조성물일 수 있다.

본 출원의 일 예에서, 수지 조성물은 주제 파트 및 경화제 파트를 혼합하지 않은 상태에서 이들을 혼합시키고, 촉매 등의 도움을 받아 경화 반응이 이루어지는 2액형 조성물일 수 있다.

본 출원의 일 예에서, 상기 수지 조성물은 필러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공정상 필요에 따라 요변성을 확보하기 위해, 그리고/또는 배터리 모듈이나 배터리 팩 내에서 방열성(열전도성)을 확보하기 위해, 하기 설명되는 바와 같이 본 출원의 조성물에는 과량의 필러가 포함될 수 있다. 구체적인 내용은 하기 관련된 설명에서 상세히 기술한다.

본 출원에서 사용되는 용어인 알킬기 또는 알킬렌기는 다른 기재가 없는 한, 탄소수 1 내지 20, 또는 탄소수 1 내지 16, 또는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 8, 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 비고리형 알킬기 또는 알킬렌기이거나, 탄소수 3 내지 20, 또는 탄소수 3 내지 16, 또는 탄소수 3 내지 12, 또는 탄소수 3 내지 8, 또는 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기 또는 알킬렌기이거나 또는 이들이 결합된 포화 탄화수소기일 수 있다.

본 출원에서 사용되는 용어인 알케닐기 또는 알케닐렌기는 다른 기재가 없는 한 탄소수 2 내지 20, 또는 탄소수 2 내지 16, 또는 탄소수 2 내지 12, 또는 탄소수 2 내지 8, 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 비고리형 알케닐기 또는 알케닐렌기; 탄소수 3 내지 20, 또는 탄소수 3 내지 16, 또는 탄소수 3 내지 12, 또는 탄소수 3 내지 8, 또는 탄소수 3 내지 6의 고리형 알케닐기 또는 알케닐렌기이거나 또는 이들이 결합된 불포화 탄화수소기 일 수 있다.

본 출원에서 사용되는 용어인 알키닐기 또는 알키닐렌기는 다른 기재가 없는 한 탄소수 2 내지 20, 또는 탄소수 2 내지 16, 또는 탄소수 2 내지 12, 또는 탄소수 2 내지 8, 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄의 비고리형의 알키닐기 또는 알키닐렌기이거나, 탄소수 3 내지 20, 또는 탄소수 3 내지 16, 또는 탄소수 3 내지 12, 또는 탄소수 3 내지 8, 또는 탄소수 3 내지 6의 고리형의 알키닐기 또는 알키닐렌기이거나 또는 이들이 결합된 불포화 탄화수소기 일 수 있다.

본 출원에서 사용되는 용어인 아릴기는 다른 기재가 없는 한 방향족 탄화수소 고리로부터 하나의 수소가 제거된 방향족 고리를 의미할 수 있다. 아릴기는, 단일고리형 또는 다중고리형일 수 있다.

본 출원에서 사용되는 용어인 헤테로아릴기는 다른 기재가 없는 한 고리를 형성하는 원자로써 1개 이상의 헤테로 원자(예를 들면, N, O, S 등) 함유하는 방향족 고리를 포함하는 치환기를 의미할 수 있다. 헤테로아릴기는, 단일고리형 또는 다중고리형일 수 있다.

상기 알킬기, 알킬렌기, 알케닐기, 알케닐렌기, 알키닐기, 알키닐렌기, 아릴기 또는 헤테로아릴기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다. 이 경우 치환기로는, 할로겐(클로로(Cl), 아이오딘(I), 브로모(Br), 플루오르(F)), 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 에테르기 및 히드록시기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용되는 용어인 "열전도성"은, 수지 조성물이 지름이 2 cm 이상 및 두께가 500 ㎛인 샘플(경화물)로 제작된 상태에서, 상기 샘플의 두께 방향을 따라서 ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정한 때에 약 1.2 W/m·K 이상의 열전도성을 나타내는 경우를 의미할 수 있다.

상기 열전도도는 다른 예시에서 1.3 W/m·K 이상, 1.4 W/m·K 이상, 1.5 W/m·K 이상, 1.6 W/m·K 이상, 1.7 W/m·K 이상, 1.8 W/m·K 이상, 1.9 W/m·K 이상, 2.0 W/m·K 이상, 2.1 W/m·K 이상, 2.2 W/m·K 이상, 2.3 W/m·K 이상, 2.4 W/m·K 이상 또는 2.5 W/m·K 이상 정도일 수도 있다. 상기 열전도도는 높은 수치일수록 높은 열전도성을 의미하기 때문에, 그 상한이 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 열전도도는 20 W/m·K 이하, 18 W/m·K 이하, 16 W/m·K 이하, 14 W/m·K 이하, 12 W/m·K 이하, 10 W/m·K 이하, 8 W/m·K 이하, 6 W/m·K 이하 또는 5 W/m·K 이하일 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물은 폴리올 성분을 가지는 주제 파트; 및 이소시아네이트 성분을 가지는 경화제 파트를 포함할 수 있다.

1. 주제 파트

본 출원에 따른 수지 조성물은 폴리올 성분을 가지는 주제 파트를 포함한다. 상기 주제 파트의 폴리올 성분은 폴리에스테르 폴리올을 사용할 수 있으며, 이를 사용하는 경우에는 수지 조성물 경화 후에 적절한 접착성과 접착 신뢰성을 확보하는데 유리하다.

본 출원에 따른 주제 파트의 폴리올 성분은, 고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물을 포함할 수 있다. 이 때, 디올 화합물은 히드록시기를 2개 함유하는 화합물을 의미하고, 멀티올 화합물은 히드록시기를 3개 이상을 함유하는 화합물을 의미한다. 또한, 고분자란 수평균분자량(M_n)이 200 g/mol 이상인 화합물을 의미한다. 여기서, 상기 멀티올 화합물은 히드록시기를 3개 함유하는 화합물인 트리올 화합물이 적합하다. 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 출원에서 수평균분자량(M_n)은 GPC(Gel Permeation Chromatography)를 사용하여 측정할 수 있다.

고분자 디올 화합물은, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등으로 예시될 수 있으나, 히드록시기를 2개 함유하고 있으면서 수평균분자량이 200 g/mol 이상이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 고분자 디올 화합물은 동일 종류를 사용하더라도 평균분자량이 다른 것을 혼합하여 사용할 수도 있다.

고분자 트리올 화합물은, 폴리에틸렌트리올 및 폴리프로필렌트리올 등으로 예시될 수 있으나, 히드록시기를 3개 함유하고 있으면서 수평균분자량이 200 g/mol 이상이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 고분자 트리올 화합물은 동일 종류를 사용하더라도 평균분자량이 다른 것을 혼합하여 사용할 수도 있다.

마찬가지로 고분자 트리올 화합물 외의 고분자 멀티올 화합물은 히드록시기를 4개 이상 함유하고 있으면서 수평균분자량이 200 g/mol 이상이면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.

고분자 디올 화합물은 수평균분자량(M_n)이 약 300 g/mol 이상, 400 g/mol 이상, 500 g/mol 이상, 600 g/mol 이상, 700 g/mol 이상, 800 g/mol 이상, 900 g/mol 이상, 1,000 g/mol 이상, 1,500 g/mol 이상, 2,000 g/mol 이상, 2,500 g/mol 이상, 3,000 g/mol 이상, 3,500 g/mol 이상, 4,000 g/mol 이상, 4,500 g/mol 이상, 5,000 g/mol 이상, 5,500 g/mol 이상 또는 5,750 g/mol 이상일 수 있다. 또한, 다른 예시에서 상기 고분자 디올 화합물은 수평균분자량(M_n)이 약 6,000 g/mol 이하, 5,500 g/mol 이하, 5,000 g/mol 이하, 4,500 g/mol 이하, 4,000 g/mol 이하, 3,500 g/mol 이하, 3,000 g/mol 이하, 2,500 g/mol 이하, 2,000 g/mol 이하, 1,500 g/mol 이하, 1,000 g/mol 이하, 900 g/mol 이하, 800 g/mol 이하, 700 g/mol 이하, 600 g/mol 이하, 500 g/mol 이하, 400 g/mol 이하 또는 350 g/mol 이하일 수 있다.

고분자 멀티올 화합물은 수평균분자량(M_n)이 약 300 g/mol 이상, 400 g/mol 이상, 500 g/mol 이상, 600 g/mol 이상, 700 g/mol 이상, 800 g/mol 이상, 900 g/mol 이상, 1,000 g/mol 이상, 1,500 g/mol 이상, 2,000 g/mol 이상, 2,500 g/mol 이상, 3,000 g/mol 이상, 3,500 g/mol 이상, 4,000 g/mol 이상, 4,500 g/mol 이상, 5,000 g/mol 이상, 5,500 g/mol 이상 또는 5,750 g/mol 이상일 수 있다. 또한, 다른 예시에서 상기 고분자 멀티올 화합물은 수평균분자량(M_n)이 약 6,000 g/mol 이하, 5,500 g/mol 이하, 5,000 g/mol 이하, 4,500 g/mol 이하, 4,000 g/mol 이하, 3,500 g/mol 이하, 3,000 g/mol 이하, 2,500 g/mol 이하, 2,000 g/mol 이하, 1,500 g/mol 이하, 1,000 g/mol 이하, 900 g/mol 이하, 800 g/mol 이하, 700 g/mol 이하, 600 g/mol 이하, 500 g/mol 이하, 400 g/mol 이하 또는 350 g/mol 이하일 수 있다.

고분자 멀티올 화합물의 함량은 폴리올 성분 전체 중량 대비 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상 또는 50 중량% 이상일 수 있고, 다른 예시에서, 상기 고분자 멀티올 화합물의 함량은 폴리올 성분 전체 중량 대비 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하일 수 있다.

또한, 고분자 디올 화합물의 함량은 고분자 멀티올 화합물 100 중량부 대비 40 중량부 이상, 45 중량부 이상, 50 중량부 이상, 55 중량부 이상, 60 중량부 이상, 65 중량부 이상, 70 중량부 이상, 75 중량부 이상 또는 80 중량부 이상일 수 있고, 다른 예시에서, 상기 고분자 디올 화합물의 함량은 고분자 멀티올 화합물 100 중량부 대비 200 중량부 이하, 150 중량부 이하, 140 중량부 이하, 130 중량부 이하, 120 중량부 이하, 110 중량부 이하, 100 중량부 이하 또는 90 중량부 이하일 수 있다.

고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물의 함량의 범위는 후술할 알코올 화합물 및 티올 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물과의 혼합을 고려한 것이다. 고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물의 함량이 상기 범위를 만족시키는 경우, 특히 알루미늄 등 금속에 대한 저접착력을 구현하여 재작업성을 가지는 수지 조성물을 확보할 수 있다.

폴리올 성분의 고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물 중 어느 하나는 폴리에스테르 폴리올일 수 있다.

폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)은 적정한 점도, 접착성 및 재작업성을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)은 약 300 g/mol 이상, 400 g/mol 이상, 500 g/mol 이상, 600 g/mol 이상, 700 g/mol 이상, 800 g/mol 이상, 900 g/mol 이상, 1,000 g/mol 이상, 1,500 g/mol 이상, 2,000 g/mol 이상, 2,500 g/mol 이상, 3,000 g/mol 이상, 3,500 g/mol 이상, 4,000 g/mol 이상, 4,500 g/mol 이상, 5,000 g/mol 이상, 5,500 g/mol 이상 또는 5,750 g/mol 이상일 수 있다. 또한, 다른 예시에서 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)은 약 6,000 g/mol 이하, 5,500 g/mol 이하, 5,000 g/mol 이하, 4,500 g/mol 이하, 4,000 g/mol 이하, 3,500 g/mol 이하, 3,000 g/mol 이하, 2,500 g/mol 이하, 2,000 g/mol 이하, 1,500 g/mol 이하, 1,000 g/mol 이하, 900 g/mol 이하, 800 g/mol 이하, 700 g/mol 이하, 600 g/mol 이하, 500 g/mol 이하, 400 g/mol 이하 또는 350 g/mol 이하일 수 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)이 상기 범위인 경우 휘발 성분과 관련된 문제를 개선시킬 수 있다.

본 출원에 따른 폴리에스테르 폴리올은, 예를 들면, 카르복실산계 폴리올일 수 있다. 상기 카르복실산계 폴리올은 카르복실산과 다관능 히드록시기를 가진 화합물을 포함하는 성분을 반응시켜서 형성할 수 있다. 이 때, 상기 카르복실산은 디카르복실산(dicarboxyl acid)일 수 있다.

본 출원에 따른 폴리에스테르 폴리올은, 다른 예시에서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁은 히드록시기로 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있다.

또한, L₁ 및 L₂는 각각 독립적으로 단일결합, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기 일 수 있다. L₁ 및 L₂는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬기인 것이 바람직하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 것이 더 바람직하다.

또한, l 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 10의 범위 내 정수일 수 있고, l+m은 1 이상이다. 즉, l 및 m은 동시에 0일 수 없고, l이 0이면 m은 1 이상이어야 하며, m이 0이면 l은 1 이상이어야 한다.

또한, X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기 일 수 있다. X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기인 것이 바람직하고, 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 9의 알킬기 인 것이 더 바람직하다.

또한, Y₁ 및 Y₂는 각각 독립적으로, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기 일 수 있다. Y₁ 및 Y₂는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기인 것이 바람직하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬기인 것이 더 바람직하다.

또한, R₂는 수소, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 하기 화학식 2로 표시되는 작용기일 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서, L₃는 단일결합, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기 일 수 있다. L₃는 탄소수 1 내지 8의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 것이 더 바람직하다.

또한, X₃는 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기 일 수 있다. X₃는 탄소수 1 내지 12의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 3 내지 9의 알킬기 인 것이 더 바람직하다.

또한, Y₃는 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기 일 수 있다. Y₃는 탄소수 1 내지 12의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 8의 알킬기인 것이 더 바람직하다.

또한, n은 0 내지 10의 범위 내 정수일 수 있다.

상기 화학식 1의 l 및 m과 화학식 2의 n은 수지 조성물 또는 그의 경화물이 목적하는 물성을 고려하여 선택될 수 있다. 화학식 1의 l 및 m과 화학식 2의 n이 상기 범위인 경우 폴리올 성분의 결정성 발현을 억제하면서 조성물의 주입 공정성을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 출원에 따른 폴리에스테르 폴리올은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 종류가 상이하나 화학식 1의 범주에 포함되는 2개 이상의 화합물이 포함될 수도 있다.

폴리에스테르 폴리올의 함량은 폴리올 전체 중량 대비 30 내지 70 중량%의 범위 내, 35 내지 65 중량%의 범위 내 또는 40 내지 60 중량% 범위 내인 것이 바람직하고, 상기 폴리에스테르 폴리올의 함량이 상기 범위를 만족하지 못하는 경우에는 배합이 불가능하여 경화물을 형성할 수 없다.

폴리올 성분의 고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물 중 어느 하나는 폴리에스테르 폴리올이고, 다른 하나는 폴리에테르 폴리올일 수 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올에 관한 내용은 상기 전술한 내용과 동일하다.

폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)은 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)에 따라 정해질 수 있다. 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n1)과 폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n2)의 비율(M_n1/M_n2)이 0.5 내지 2의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서는, 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n1)과 폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n2)의 비율(M_n1/M_n2)이 0.75 내지 1.5의 범위 내 또는 0.8 내지 1.25의 범위 내일 수 있다. 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n1)과 폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n2)의 비율(M_n1/M_n2)이 상기 범위를 만족하면 수지 조성물의 적정한 점도, 접착성 및 재작업성을 확보할 수 있다.

폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)은 상기 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량과의 비율을 만족하면서, 약 300 g/mol 이상, 400 g/mol 이상, 500 g/mol 이상, 600 g/mol 이상, 700 g/mol 이상, 800 g/mol 이상, 900 g/mol 이상, 1,000 g/mol 이상, 1,500 g/mol 이상, 2,000 g/mol 이상, 2,500 g/mol 이상, 3,000 g/mol 이상, 3,500 g/mol 이상, 4,000 g/mol 이상, 4,500 g/mol 이상, 5,000 g/mol 이상, 5,500 g/mol 이상 또는 5,750 g/mol 이상일 수 있다. 또한, 다른 예시에서 폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n)은 상기 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량과의 비율을 만족하면서, 약 6,000 g/mol 이하, 5,500 g/mol 이하, 5,000 g/mol 이하, 4,500 g/mol 이하, 4,000 g/mol 이하, 3,500 g/mol 이하, 3,000 g/mol 이하, 2,500 g/mol 이하, 2,000 g/mol 이하, 1,500 g/mol 이하, 1,000 g/mol 이하, 900 g/mol 이하, 800 g/mol 이하, 700 g/mol 이하, 600 g/mol 이하, 500 g/mol 이하, 400 g/mol 이하 또는 350 g/mol 이하일 수 있다.

폴리에테르 폴리올은 폴리알킬렌글리콜일 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등으로 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

폴리올 성분은, 폴리에스테르 폴리올 100 중량부 대비 50 중량부 이상, 55 중량부 이상, 60 중량부 이상, 65 중량부 이상, 70 중량부 이상, 75 중량부 이상 또는 80 중량부 이상의 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있고, 다른 예시에서 폴리에스테르 폴리올 100 중량부 대비 120 중량부 이하, 115 중량부 이하, 110 중량부 이하, 105 중량부 이하, 100 중량부 이하 또는 90 중량부 이하의 상기 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물의 주제 파트는 알코올 화합물 및/또는 티올 화합물을 추가로 포함할 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물의 주제 파트는 폴리올 성분 외에 알코올 화합물 또는 티올 화합물을 포함함으로써, 목적하는 적정한 탄성력 및 인장강도를 가진 경화물을 형성하는 수지 조성물을 확보할 수 있다.

이 때, 탄성력 및 인장강도는 곡률 반경으로써 나타낼 수 있으며, 적정한 탄성력 및 인장강도란 수지 조성물을 이용하여 가로 1 cm, 세로 10 cm 및 높이 2 mm로 제작한 경화물 샘플에 대해서 곡률 반경이 약 10 mm미만인 곡면을 형성할 수 있는 경우를 의미할 수 있다. 상기 곡률 반경은 다른 예시에서 9 mm 미만, 8 mm 미만, 7 mm 미만, 6 mm 미만, 5 mm 미만 또는 4 mm 미만일 수도 있다.

알코올 화합물은 히드록시기를 1개 함유하는 화합물이고, 티올 화합물은 티올기를 1개 함유하는 화합물이다.

본 출원에 따른 알코올 화합물은 일 예로, 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, R₁은 단일결합, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있다. 또한 상기 화학식 2에서, R₂, R₃ 및 R₄에 존재하는 탄소수 합은 1 내지 12, 2 내지 10, 3 내지 9 또는 4 내지 8 범위 내일 수 있다.

또한 화학식 3에서, 적정한 탄성력을 고려하면 R₁은 단일결합 또는 알킬렌기이고, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기일 수 있다. 또한, 이 때에도 R₂, R₃ 및 R₄에 존재하는 탄소수 합은 1 내지 12, 2 내지 10, 3 내지 9 또는 4 내지 8 범위 내일 수 있다.

본 출원에 따른 티올 화합물은 일 예로, 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.

[화학식 4]

상기 화학식 4에서, R₅은 단일결합, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, R₆, R₇ 및 R₈은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있다. 또한 상기 화학식 3에서, R₆, R₇ 및 R₈에 존재하는 탄소수 합은 1 내지 12, 2 내지 10, 3 내지 9 또는 4 내지 8 범위 내일 수 있다.

또한 화학식 4에서, 적정한 탄성력을 고려하면 R₅은 단일결합 또는 알킬렌기이고, R₆, R₇ 및 R₈는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기일 수 있다. 또한, 이 때에도 R₆, R₇ 및 R₈에 존재하는 탄소수 합은 1 내지 12, 2 내지 10, 3 내지 9 또는 4 내지 8 범위 내일 수 있다.

알코올 화합물은 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 2-에틸헥산올, 노난올, 데칸올, 2-프로필헵탄올, 에텐올, 프로텐올, 부텐올, 아세틸렌올, 프로파인올, 부틴올, 페놀, 메틸페놀, 피리디놀 및 메틸피리디놀 등으로 예시될 수 있으나, 히드록시기를 1개 함유하고 있으면 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 알코올 화합물은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

티올 화합물은 에탄티올, 프로판티올, 부탄티올, 펜탄티올, 헥산티올, 헵탄티올, 옥탄티올, 2-에틸헥산티올, 노난티올, 데칸티올, 2-프로필헵탄티올, 에텐티올, 프로텐티올, 부텐티올, 아세틸렌티올, 프로파인티올, 부틴티올, 벤젠티올, 메틸벤젠티올, 피리딘티올 및 메틸피리딘티올 등으로 예시될 수 있으나, 티올기를 1개 함유하고 있으면 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 티올 화합물은 1종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다.

알코올 화합물 또는 티올 화합물의 함량은 폴리에스테르 폴리올 100 중량부 대비 5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 15 중량부 이상, 20 중량부 이상, 25 중량부 이상 또는 30 중량부 이상일 수 있고, 다른 예시에서 폴리에스테르 폴리올 100 중량부 대비 60 중량부 이하, 55 중량부 이하, 50 중량부 이하, 45 중량부 이하 또는 40 중량부 이하일 수 있다. 알코올 화합물 또는 티올 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 경화 전후에 적정한 점도를 확보하여 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물의 주제 파트는 필러를 추가로 포함할 수 있다. 상기 필러는 열전도성 필러일 수 있으며, 이 열전도성 필러는 전술한 바와 같은 열전도도의 경화물을 형성할 수 있는 필러이다.

열전도성 필러 자체의 열전도도는 예를 들면, 약 1 W/m·K 이상, 약 5 W/ m·K 이상, 약 10 W/ m·K 이상 또는 약 15 W/ m·K 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 열전도성 필러 자체의 열전도도는 예를 들면, 약 400 W/m·K 이하, 약350 W/ m·K 이하 또는 약 300 W/ m·K 이하일 수 있다.

열전도성 필러로는 예를 들면, 산화 알루미늄(알루미나), 산화 마그네슘, 산화 베릴륨 또는 산화 티탄 등의 산화물류; 질화 붕소, 질화 규소 또는 질화 알루미늄 등의 질화물류, 탄화 규소 등의 탄화물류; 수산화 알루미늄 또는 수산화 마그네슘 등의 수화 금속류, 구리, 은, 철, 알루미늄 또는 니켈 등의 금속 충전재; 티탄 등의 금속 합금 충전재; 석영, 유리 또는 실리카 등의 규소 분말 등일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 절연 특성이 확보될 수 있다면, 그래파이트(graphite) 등의 탄소 필러의 적용도 고려할 수 있다. 예를 들면, 탄소 필러는 활성탄을 이용할 수 있다. 경화물 내에 포함되는 상기 필러의 형태나 비율은 특별히 제한되지 않으며, 경화성 조성물의 점도, 경화물 내에서의 침강 가능성, 목적하는 열저항 내지는 열전도도, 절연성, 충진 효과 또는 분산성 등을 고려하여 선택될 수 있다.

열전도성 필러의 모양은 구형 및/또는 비구형(예를 들면, 침상형 및 판상형 등)을 필요에 따라서 적절히 선택되어 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

열전도성 필러는 필요에 따라서 적절히 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 동일 종류의 열전도성 필러를 사용하더라도 모양이 다른 것을 혼합하여 사용할 수 있고, 평균 입경이 다른 것을 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들면, 수산화 알루미늄, 알루미늄 및 알루미나를 혼합하여 열전도성 필러로 사용할 수 있으며, 이들의 모양과 평균 입경은 서로 다를 수 있다.

일반적으로 열전도성 필러의 사이즈가 작아질수록 경화성 조성물의 점도가 높아지고 경화성 조성물의 경화물 내에서 열전도성 필러가 침강할 가능성이 높아진다. 또한, 필러의 사이즈가 커질수록 열저항이 높아지는 경향이 있다. 따라서 상기와 같은 점을 고려하여 적정 종류의 필러가 선택될 수 있고, 필요하다면 2종 이상의 필러를 사용할 수도 있다.

또한, 충진되는 양을 고려하면 구형의 열전도성 필러를 사용하는 것이 유리하지만, 네트워크의 형성이나 전도성 등을 고려하여 침상형이나 판상형 등과 같은 형태의 열전도성 필러도 사용될 수 있다.

하나의 예시에서 경화성 조성물은 평균 입경이 0.001 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내에 있는 열전도성 필러를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필러의 평균 입경은 다른 예시에서 0.01 ㎛ 이상, 0.1 이상, 0.5㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상 또는 약 6㎛ 이상일 수 있다. 상기 열전도성 필러의 평균 입경은 다른 예시에서 약 75㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 65㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 약 55㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 약 45㎛ 이하, 약 40㎛ 이하, 약 35㎛ 이하, 약 30㎛ 이하, 약 25㎛ 이하, 약 20㎛ 이하, 약 15㎛ 이하, 약 10㎛ 이하 또는 약 5㎛ 이하일 수 있다.

이 때, 열전도성 필러의 평균 입경은, 소위 D50 입경(메디안 입경)으로서, 입도 분포의 체적 기준 누적 50%에서의 입자 지름을 의미할 수 있다. 즉, 체적 기준으로 입도 분포를 구하고, 전 체적을 100%로 한 누적 곡선에서 누적치가 50%가 되는 지점의 입자 지름을 상기 평균 입경을 볼 수 있다. 상기와 같은 D50 입경은 레이저 회절법(laser Diffraction) 방식으로 측정할 수 있다.

열전도성 필러의 사이즈에 따라서 대형 열전도성 필러, 중형 열전도성 필러 및 소형 열전도성 필러로 구분할 수 있다. 대형 열전도성 필러는 평균 입경이 80 ㎛ 이하, 78 ㎛ 이하, 76 ㎛ 이하, 74 ㎛ 이하 또는 72 ㎛ 이하일 수 있다. 다른 예에서, 대형 열전도성 필러는 평균 입경이 60 ㎛ 이상, 62 ㎛ 이상, 64 ㎛ 이상, 66 ㎛ 이상 또는 68 ㎛ 이상일 수 있다. 중형 열전도성 필러는 평균 입경이 58 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하 또는 25 ㎛ 이하일 수 있다. 다른 예에서, 중형 열전도성 필러는 평균 입경이 10 ㎛ 이상, 12.5 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상 또는 17.5 ㎛ 이상일 수 있다. 소형 열전도성 필러는 평균 입경이 9 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이하 또는 3 ㎛ 이하 일 수 있다. 다른 예에서, 소형 열전도성 필러는 평균 입경이 0.001 ㎛ 이상, 0.01 ㎛ 이상, 0.05 ㎛ 이상, 0.1 ㎛ 이상, 0.2 ㎛ 이상, 0.4 ㎛ 이상, 0.8 ㎛ 이상 또는 1 ㎛ 이상일 수 있다.

열전도성 필러는 대형 열전도성 필러, 중형 열전도성 필러 및 소형 열전도성 필러 중 2개 이상을 선택하여 사용될 수 있다. 이 때, 열전도성 필러는 본 출원의 경화성 조성물에 포함되는 각 성분과의 적절한 조합을 통해 상온 속경화성을 확보할 수 있도록 함량비율 및/또는 입경비율 등을 하기 범위 내로 만족시킬 수 있다.

열전도성 필러가 대형 열전도성 필러를 포함하는 경우, 상기 대형 열전도성 필러의 함량은 열전도성 필러 전체 중량 대비 30 중량% 이상, 37.5 중량% 이상, 42.5 중량% 이상, 47.5 중량% 이상, 50 중량% 이상, 52.5 중량% 이상, 55 중량% 이상 또는 57.5 중량% 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 대형 열전도성 필러의 함량은 열전도성 필러 전체 중량 대비 87.5 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 72.5 중량% 이하, 70 중량% 이하, 67.5 중량% 이하, 65 중량% 이하 또는 62.5 중량% 이하일 수 있다. 또한, 대형 열전도성 필러는 구형 입자인 것이 바람직하다.

열전도성 필러가 중형 열전도성 필러를 포함하는 경우, 상기 중형 열전도성 필러의 함량은 열전도성 필러 전체 중량 대비 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 14 중량% 이상, 16 중량% 이상, 18 중량% 이상 또는 20 중량% 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 중형 열전도성 필러의 함량은 열전도성 필러 전체 중량 대비 52.5 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 36 중량% 이하, 32 중량% 이하, 28 중량% 이하, 24 중량% 이하 또는 20 중량% 이하일 수 있다. 또한, 중형 열전도성 필러는 구형 입자인 것이 바람직하다.

열전도성 필러가 소형 열전도성 필러를 포함하는 경우, 상기 소형 열전도성 필러의 함량은 열전도성 필러 전체 중량 대비 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 14 중량% 이상, 16 중량% 이상, 18 중량% 이상 또는 20 중량% 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 소형 열전도성 필러의 함량은 열전도성 필러 전체 중량 대비 52.5 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 36 중량% 이하, 32 중량% 이하, 28 중량% 이하, 24 중량% 이하 또는 20 중량% 이하일 수 있다. 또한, 소형 열전도성 필러는 비구형(각형 등) 입자인 것이 바람직하다.

열전도성 필러가 대형 열전도성 필러 및 중형 열전도성 필러를 포함하는 경우, 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 고려하면 상기 중형 열전도성 필러의 함량은 대형 열전도성 필러 100 중량부 대비 25 중량부 이상, 26 중량부 이상, 27 중량부 이상, 28 중량부 이상, 29 중량부 이상 또는 30 중량부 이상인 것이 바람직하다. 다른 예시에서, 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 고려하면 상기 중형 열전도성 필러의 함량은 대형 열전도성 필러 100 중량부 대비 45 중량부 이하, 42.5 중량부 이하, 40 중량부 이하, 37.5 중량부 이하 또는 35 중량부 이하인 것이 바람직하다. 또한, 대형 열전도성 필러의 평균입경(D1)/중형 열전도성 필러의 평균입경(D2)의 값은 2 이상, 2.25 이상, 2.5 이상, 2.75 이상, 3 이상, 3.25 이상 또는 3.5 이상인 것이 바람직하고, 5 이하, 4.5 이하, 4.25 이하, 4 이하, 3.75 이하 또는 3.5 이하인 것이 바람직하다. 대형 및 중형 열전도성 필러가 상기 범위를 만족하는 경우 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 확보할 수 있다.

열전도성 필러가 대형 열전도성 필러 및 소형 열전도성 필러를 포함하는 경우, 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 고려하면 상기 소형 열전도성 필러의 함량은 대형 열전도성 필러 100 중량부 대비 25 중량부 이상, 26 중량부 이상, 27 중량부 이상, 28 중량부 이상, 29 중량부 이상 또는 30 중량부 이상인 것이 바람직하다. 다른 예시에서, 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 고려하면 상기 소형 열전도성 필러의 함량은 대형 열전도성 필러 100 중량부 대비 45 중량부 이하, 42.5 중량부 이하, 40 중량부 이하, 37.5 중량부 이하 또는 35 중량부 이하인 것이 바람직하다. 또한, 대형 열전도성 필러의 평균 입경(D1)/소형 열전도성 필러의 평균입경(D3)의 값은 10 이상, 15 이상, 20 이상, 25 이상, 30 이상 또는 32.5 이상인 것이 바람직하고, 500 이하, 100 이하, 90 이하, 80 이하, 70 이하, 60 이하 또는 50 이하인 것이 바람직하다. 대형 및 소형 열전도성 필러가 상기 범위를 만족하는 경우 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 확보할 수 있다.

본 출원에서 대형 열전도성 필러, 중형 열전도성 필러 및 소형 열전도성 필러를 모두 포함한 열전도성 필러를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이 때, 각 입자의 함량 비율과 평균입경 비율은 상기된 바와 같고, 바인더 성분과 이들의 적절한 조합을 통해 본 출원에 따른 경화성 조성물의 상온 속경화성을 확보할 수 있다.

열전도성 필러는, 구형 및 비구형 입자를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 구형 입자는 구형도가 약 0.95 이상인 입자를 의미하고, 비구형 입자는 구형도가 0.95 미만인 입자를 의미한다. 상기 구형도는 입자의 입형 분석을 통해 확인할 수 있다. 구체적으로, 3차원 입자인 필러의 구형도(sphericity)는, 입자의 표면적(S)과 그 입자의 같은 부피를 가지는 구의 표면적(S')의 비율(S'/S)로 정의될 수 있다. 실제 입자들에 대해서는 일반적으로 원형도(circularity)를 사용한다. 상기 원형도는 실제 입자의 2차원 이미지를 구하여 이미지의 경계(P)와 동일한 이미지와 같은 면적(A)을 가지는 원의 경계의 비로 나타내고, 하기 수식으로 구해진다.

<원형도 수식>

원형도=4πA/P²

상기 원형도는 0에서 1까지의 값으로 나타내고, 완벽한 원은 1의 값을 가지며, 불규칙한 형태의 입자일수록 1보다 낮은 값을 가지게 된다. 본 명세서에서의 구형도 값은 Marvern사의 입형 분석 장비(FPIA-3000)로 측정된 원형도의 평균값으로 하였다.

본 출원에 따른 경화성 조성물의 적정한 점도 및 요변성을 고려하면, 비구형입자의 함량은 구형 입자 100 중량부 대비 10 중량부 이상, 12.5 중량부 이상, 15 중량부 이상, 17.5 중량부 이상, 20 중량부 이상 또는 22.5 중량부 이상일 수 있고, 다른 예시에서는 45 중량부 이하, 40 중량부 이하, 35 중량부 이하 또는 30 중량부 이하일 수 있다.

우수한 방열 성능을 얻기 위하여, 열전도성 필러가 고함량 사용되는 것이 고려될 수 있다. 주제 파트에서 필러의 함량은, 폴리올 성분 100 중량부 대비 300 중량부 이상, 400 중량부 이상, 500 중량부 이상, 600 중량부 이상, 700 중량부 이상, 800 중량부 이상, 900 중량부 이상 또는 1,000 중량부 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 필러의 함량은, 폴리올 성분 100 중량부 대비 2,000 중량부 이하, 1,800 중량부 이하, 1,600 중량부 이하, 1,400 중량부 이하 또는 1,200 중량부 이하일 수 있다.

2. 경화제 파트

본 출원에 따른 수지 조성물은 이소시아네이트 성분을 가지는 경화제 파트를 포함한다. 상기 경화제 파트의 이소시아네이트 성분은 성분은 2관능 이소시아네이트 화합물 및 3관능 이상의 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있다.

이 때, 다관능 이소시아네이트 화합물은 이소시아네이트기를 3개 이상을 함유하는 화합물을 의미한다. 또한, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 이소시아네이트기를 3개 함유하는 화합물인 3관능 이소시아네이트 화합물이 적합하다.

본 출원에 따른 수지 조성물의 경화제 파트는 2관능 이소시아네이트 화합물 및 다관능 이소시아네이트 화합물을 동시에 포함함으로써 목적하는 경도, 접착력 및 재작업성을 가진 경화물을 형성하는 수지 조성물을 확보할 수 있다. 구체적으로는, 2관능 이소시아네이트 화합물을 포함하지 않는 경우에는 경도가 상승하여 수지 조성물이 경화된 후에 브리틀(brittle)하고 유연성(flexibility)이 낮아진다. 또한, 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함하지 않는 경우에는 접착력이 상승하여 목적하는 재작업성을 확보하기 어렵다.

2관능 이소시아네이트 화합물 및 다관능 이소시아네이트 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 다만, 목적하는 물성의 확보를 위해 방향족기를 포함하지 않는 비방향족 이소시아네이트 화합물을 사용할 수 있다. 즉, 지방족 또는 지환족 계열을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 방향족 폴리이소시아네이트를 사용할 경우, 반응속도가 지나 치게 빠르고, 경화물의 유리전이온도가 높아질 수 있기 때문에, 본 출원 조성물의 사용 용도에 적합한 공정성과 물성을 확보하기 어려울 수 있다.

본 출원에 따른 2관능 이소시아네이트 화합물로 지방족 2관능 이소시아네이트 화합물 및 지환족 2관능 이소시아네이트 화합물 중에서 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 지방족 2관능 이소시아네이트 화합물은 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트, 노르보르난 디이소시아네이트 메틸, 에틸렌 디이소시아네이트, 프로필렌 디이소시아네이트, 및 테트라메틸렌 디이소시아네이트 등으로 예시될 수 있으며, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 지환족 2관능 이소시아네이트 화합물은 트랜스사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트메틸)사이클로헥산 디이소시아네이트 및 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 등으로 예시될 수 있으며, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 2관능 이소시아네이트 화합물은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

본 출원에 따른 다관능 이소시아네이트 화합물은 이소시아네이트기가 3개 이상 함유된 화합물이면 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에 따른 다관능 이소시아네이트 화합물은 예를 들면, 이소시아네이트 화합물의 삼량체(trimer) 이상의 다량체를 사용할 수 있으며, 이소시아네이트 화합물과 물을 반응시켜 얻을 수 있는 뷰렛(biuret) 형태의 화합물도 사용할 수 있다. 즉, 다관능 이소시아네이트 화합물로 이소시아네이트 화합물의 다량체 및 뷰렛(biuret) 화합물 중 선택된 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다.

구체적으로는, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트, 노르보르난 디이소시아네이트 메틸, 에틸렌 디이소시아네이트, 프로필렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 트랜스사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트메틸)사이클로헥산 디이소시아네이트 및 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 등의 다량체 및 뷰렛 형태의 화합물을 다관능 이소시아네이트 화합물의 예시로 들 수 있다.

다관능 이소시아네이트 화합물의 함량은 이소시아네이트 성분 전체 중량 대비 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상 또는 60 중량% 이상일 수 있고, 다른 예시에서, 다관능 이소시아네이트 화합물의 함량은 이소시아네이트 성분 전체 중량 대비 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하 또는 65 중량% 이하일 수 있다.

2관능 이소시아네이트 화합물의 함량은 다관능 이소시아네이트 화합물 100 중량부 대비 20 중량부 이상, 25 중량부 이상, 30 중량부 이상, 35 중량부 이상, 40 중량부 이상, 45 중량부 이상, 50 중량부 이상 또는 55 중량부 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 2관능 이소시아네이트 화합물의 함량은 다관능 이소시아네이트 화합물 100 중량부 대비 95 중량부 이하, 90 중량부 이하, 85 중량부 이하, 80 중량부 이하, 75 중량부 이하, 70 중량부 이하 또는 65 중량부 이하일 수 있다.

다관능 이소시아네이트 화합물의 함량과 2관능 이소시아네이트 화합물의 함량이 상기 범위를 각각 만족하는 경우, 재작업성 및 유연성(flexibility)을 가진 경화물을 형성하는 수지 조성물을 확보할 수 있다.

우수한 방열 성능을 얻기 위하여, 열전도성 필러가 고함량 사용되는 것이 고려될 수 있다. 경화제 파트에서 필러의 함량은 이소시아네이트 성분 100 중량부 대비 500 중량부 이상, 600 중량부 이상, 700 중량부 이상, 800 중량부 이상, 900 중량부 이상, 1,000 중량부 이상, 1,100 중량부 이상, 1,200 중량부 이상, 1,300 중량부 이상, 1,400 중량부 이상, 1,500 중량부 이상, 1,600 중량부 이상, 1,700 중량부 이상 또는 1,800 중량부 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 필러의 함량은 이소시아네이트 성분 100 중량부 대비 3,000 중량부 이하, 2,800 중량부 이하, 2,600 중량부 이하, 2,400 중량부 이하, 2,200 중량부 이하 또는 2,100 중량부 이하일 수 있다.

또한, 경화제 파트에서 사용되는 필러는 함량 비율을 제외하고, 주제 파트에서 서술한 필러의 내용과 동일한 특징을 가질 수 있다.

3. 수지 조성물 및 이의 경화물

본 출원에 따른 수지 조성물은 전술한 바와 같이, 1액형 또는 2액형 조성물일 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물은 주제 파트의 부피(V1)와 경화제 파트의 부피(V2)의 비율(V1/V2)이 0.5 내지 1.5의 범위 내 또는 0.75 내지 1.25의 범위 내에 있을 수 있다. 주제 파트의 부피(V1)와 경화제 파트의 부피(V2)의 비율(V1/V2)이 상기 범위를 만족하는 경우 우레탄 반응이 효율적으로 이루어질 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물은 주제 파트와 경화제 파트가 물리적으로 분리되어 있을 수 있다.

본 출원의 수지 조성물은 방열성(열전도성)을 확보하기 위해서 또는 공정상 필요에 따른 요변성을 확보하기 위해서, 과량의 필러가 포함될 수 있다. 과량의 필러가 사용될 경우 조성물의 점도가 높아지면서 배터리 모듈의 케이스 내로 상기 조성물을 주입할 때의 공정성이 나빠질 수 있다. 따라서, 과량의 필러를 포함하면서도, 공정성에 방해가 되지 않을 만큼의 충분한 저점도 특성이 필요하다. 또한, 단순히 저점도만 나타내면, 역시 공정성의 확보가 곤란하기 때문에 적절한 요변성이 요구되고, 경화되면서는 목적하는 적정한 접착력을 나태내고, 경화 자체는 상온에서 진행되는 것이 필요할 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물에서, 주제 파트와 경화제 파트를 혼합하는 경우, 상기 필러의 함량은, 혼합물 전체 중량 대비 75 중량% 이상, 76 중량% 이상, 77 중량% 이상, 78 중량% 이상, 79 중량% 이상, 80 중량% 이상, 81 중량% 이상, 82 중량% 이상, 83 중량% 이상, 84 중량% 이상, 85 중량% 이상, 86 중량% 이상, 87 중량% 이상 또는 88 중량% 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 필러의 함량은, 혼합물 전체 중량 대비 96 중량% 이하, 95 중량% 이하, 94 중량% 이하, 93 중량% 이하, 92 중량% 이하, 91 중량% 이하, 90 중량% 이하 또는 89 중량% 이하일 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물은 필요하다면 가소제(plasticizer)를 추가로 포함할 수 있다. 가소제는 물질의 점성을 줄이거나 소성을 줄이는 첨가제로서, 프탈레이트계, 트리멜리트계, 에폭시계, 폴리에스테르계 등을 포함할 수 있다. 프탈레이트계 가소제는 예를 들면 DEHP(Diethylhexyl phthalate), DINP(Diisononyl phthalate), DIDP(Diisodecy phthalate) 등이 있고, 트리멜리트계 가소제는 예를 들면 TOTM (Tris (2-Ethylhexyl) Trimellitate)등이 있다. 또한, 에폭시계 가소제는 예를 들면 에폭시화 대두유(ESBO) 등이 있다. 또한, 가소제는 상기 기재된 것 외에도 범용 접착제용 에멀젼으로 사용되는 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate) 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원에 따른 수지 조성물은 필요하다면 점도의 조절, 예를 들면 점도를 높이거나 혹은 낮추기 위해 또는 전단력에 따른 점도 조절을 위하여 점도 조절제, 예를 들면, 요변성 부여제, 희석제, 분산제, 표면 처리제 또는 커플링제 등을 추가로 포함할 수 있다. 요변성 부여제는 수지 조성물의 전단력에 따른 점도를 조절할 수 있다. 사용할 수 있는 요변성 부여제로는, 퓸드 실리카 등이 예시될 수 있다. 희석제 또는 분산제는 통상 수지 조성물의 점도를 낮추기 위해 사용되는 것으로 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 표면 처리제는 수지 조성물의 경화물에 도입되어 있는 필러의 표면 처리를 위한 것이고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 커플링제의 경우는, 예를 들면, 알루미나와 같은 열전도성 필러의 분산성을 개선하기 위해 사용될 수 있고, 상기와 같은 작용을 나타낼 수 있는 것이라면 업계에서 공지된 다양한 종류의 것을 제한 없이 사용할 수 있다.

본 출원에 따른 수지 조성물은 필요하다면 난연제 또는 난연 보조제 등을 추가로 포함할 수 있다. 난연제 또는 난연 보조제 등을 추가로 포함한 수지 조성물은 경화하여 난연성 수지를 형성할 수 있다. 본 출원에서 용어 난연성 수지는 UL 94V Test(Vertical Burning Test)에서 V-0 등급을 보이는 수지를 의미할 수 있다. 난연제로는 특별한 제한 없이 공지의 다양한 난연제가 적용될 수 있으며, 예를 들면, 고상의 필러 형태의 난연제나 액상 난연제 등이 적용될 수 있다. 난연제로는, 예를 들면, 멜라민 시아누레이트(melamine cynaurate) 등과 같은 유기계 난연제나 수산화 마그네슘 등과 같은 무기계 난연제 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 수지 조성물에 포함되는 열전도성 필러의 양이 많은 경우, 액상 타입의 난연 재료(TEP, Triethyl phosphate 또는 TCPP, tris(1,3-chloro-2-propyl)phosphate 등)를 사용할 수도 있다. 또한, 난연상승제의 작용을 할 수 있는 실란 커플링제가 추가될 수도 있다.

상기 조성물은, 전술한 바와 같은 구성을 포함할 수 있고, 또한 용제형 조성물, 수계 조성물 또는 무용제형 조성물일 수 있으나, 후술하는 제조 공정의 편의 등을 고려할 때, 무용제형이 적절할 수 있다.

수지 조성물은 경화되어 경화물을 형성할 수 있으며, 하기와 같은 물성 중 적어도 하나 이상의 물성을 가질 수 있다. 하기된 각 물성은 독립적인 것으로써 어느 하나의 물성이 다른 물성을 우선하지 않으며, 수지 조성물의 경화물은 하기된 물성 중 적어도 하나 또는 2개 이상을 만족할 수 있다. 하기된 물성을 적어도 하나 또는 2개 이상을 만족하는 수지 조성물의 경화물은 수지 조성물의 각 구성요소들의 조합에 의해 기인한다.

수지 조성물의 경화물은 열저항이 약 5 K/W 이하, 약 4.5 K/W 이하, 약 4 K/W 이하, 약 3.5 K/W 이하, 약 3 K/W 이하 또는 약 2.8 K/W 이하일 수 있다. 이러한 범위의 열저항이 나타날 수 있도록 조절할 경우엔 우수한 냉각 효율 내지 방열 효율이 확보될 수 있다. 상기 열저항은 ASTM D5470 규격 또는 ISO 22007-2 규격에 따라 측정된 수치일 수 있으며, 측정하는 방식은 특별히 제한되는 것은 아니다.

수지 조성물의 경화물은 알루미늄에 대한 접착력이 약 0.1 N/mm²미만, 약 0.09 N/mm²미만, 약 0.08 N/mm²미만, 약 0.07 N/mm²미만 또는 약 0.06 N/mm²미만일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 수지 조성물의 경화물은 접착력이 약 0.01 N/mm²이상, 약 0.02 N/mm²이상, 약 0.03 N/mm²이상, 약 0.04 N/mm²이상 또는 약 0.05 N/mm²이상일 수 있다.

상기 접착력은 알루미늄 기판에 상기 수지 조성물을 가로 2 cm, 세로 2 cm 및 두께 2 mm 정도로 도포하고 24 시간 동안 유지하여 경화시킨 후, 물성측정기(Texture Analyzer, TA)를 이용하여 상기 경화물을 0.5 mm/s의 박리 속도 및 90도 박리 각도로 측정한 수치일 수 있다.

또한, 상기 접착력은 수지 조성물의 경화물이 접촉하고 있는 임의의 기판이나 모듈 케이스에 대한 접착력일 수 있다. 상기와 같은 접착력이 확보될 수 있다면, 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등에 대하여 적정한 접착력이 나타날 수 있다. 또한 이러한 범위의 접착력이 확보되면, 배터리 모듈에서 배터리셀의 충방전시에 부피 변화, 배터리 모듈의 사용 온도의 변화 또는 경화 수축 등에 의한 박리 등이 방지되어 우수한 내구성이 확보될 수 있다. 또한, 배터리 팩의 조립 과정에서 모듈의 분리 및 재부착이 가능하도록 할 수 있는 재작업성(re-workability)을 확보할 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 가로 1 cm, 세로 10 cm 및 높이 2 mm로 제작되어 곡률 반경이 약 10 mm미만인 곡면을 형성할 수 있다. 상기 곡률 반경은 다른 예시에서 9 mm 미만, 8 mm 미만, 7 mm 미만, 6 mm 미만, 5 mm 미만 또는 4 mm 미만일 수도 있다.

수지 조성물의 경화물은 자동차 등과 같이 오랜 보증 기간(자동차의 경우, 약 15년 이상)이 요구되는 제품에 적용하기 위해 내구성을 확보할 수 있다. 내구성은 약 -40 ℃의 저온에서 30분 유지한 후 다시 온도를 80℃로 올려서 30분 유지하는 것을 하나의 사이클로 하여 상기 사이클을 100회 반복하는 열충격 시험 후에 배터리 모듈의 모듈 케이스 또는 배터리셀로부터 떨어지거나 박리되거나 혹은 크랙이 발생하지 않는 것을 의미할 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 전기 절연성이 약 3 kV/mm 이상, 약 5 kV/mm 이상, 약 7 kV/mm 이상, 10 kV/mm 이상, 15 kV/mm 이상 또는 20 kV/mm 이상 일 수 있다. 상기 절연 파괴전압은 그 수치가 높을수록 수지 조성물의 경화물이 우수한 절연성을 보이는 것으로, 약 50 kV/mm 이하, 45 kV/mm 이하, 40 kV/mm 이하, 35 kV/mm 이하, 30 kV/mm 이하일 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 절연 파괴전압을 달성하기 위해서, 상기 수지 조성물에 절연성 필러를 적용할 수 있다. 일반적으로 열전도성 필러 중에서 세라믹 필러는 절연성을 확보할 수 있는 성분으로 알려져 있다. 상기 전기 절연성은 ASTM D149 규격에 따라 측정된 절연 파괴전압으로 측정될 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물의 경화물이 상기와 같은 전기 절연성이 확보될 수 있다면, 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등에 대하여 성능을 유지하면서 안정성을 확보할 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 비중이 5 이하일 수 있다. 상기 비중은 다른 예시에서 4.5 이하, 4 이하, 3.5 이하 또는 3 이하일 수 있다. 상기 수지 조성물의 경화물의 비중은 그 수치가 낮을수록 응용 제품의 경량화에 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 비중은 약 1.5 이상 또는 2 이상일 수 있다. 수지 조성물의 경화물이 상기와 같은 범위의 비중을 나타내기 위하여, 예를 들면, 열전도성 필러의 첨가 시에 가급적 낮은 비중에서도 목적하는 열전도성이 확보될 수 있는 필러, 즉 자체적으로 비중이 낮은 필러를 적용하거나, 표면 처리가 이루어진 필러를 적용하는 방식 등이 사용될 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 가급적 휘발성 물질을 포함하지 않는 것이 적절하다. 예를 들면, 상기 수지 조성물의 경화물은 비휘발성 성분의 비율이 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 98 중량% 이상일 수 있다. 상기에서 비휘발성 성분과의 비율은 다음의 방식으로 규정될 수 있다. 즉, 상기 비휘발분은 수지 조성물의 경화물을 100 ℃에서 1 시간 정도 유지한 후에 잔존하는 부분을 비휘발분으로 정의할 수 있고, 따라서 상기 비율은 상기 수지 조성물의 경화물의 초기 중량과 상기 100 ℃에서 1 시간 정도 유지한 후의 비율을 기준으로 측정할 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 필요에 따라서 열화에 대하여 우수한 저항성을 가질 것이며, 가능한 화학적으로 반응하지 않는 안정성이 요구될 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 경화 과정 또는 경화된 후에 낮은 수축률을 가지는 것이 유리할 수 있다. 이를 통해 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등의 제조 또는 사용 과정에서 발생할 수 있는 박리나 공극의 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 수축률은 전술한 효과를 나타낼 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 예를 들면 5% 미만, 3% 미만 또는 약 1% 미만일 수 있다. 상기 수축률은 그 수치가 낮을수록 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다.

수지 조성물의 경화물은 또한 낮은 열팽창 계수(CTE)를 가지는 것이 유리할 수 있다. 이를 통해 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등의 제조 또는 사용 과정에서 발생할 수 있는 박리나 공극의 발생 등을 방지할 수 있다. 상기 열팽창 계수는 전술한 효과를 나타낼 수 있는 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 예를 들면, 300 ppm/K 미만, 250 ppm/K 미만, 200 ppm/K 미만, 150 ppm/K 미만 또는 100 ppm/K 미만일 수 있다. 상기 열팽창 계수는 그 수치가 낮을수록 유리하므로, 그 하한은 특별히 제한되지 않는다.

수지 조성물의 경화물은 인장 강도(tensile strength)가 적절하게 조절될 수 있고, 이를 통해 우수한 내충격성 등을 확보할 수 있다. 인장 강도는, 예를 들면, 약 1.0 MPa 이상의 범위에서 조절될 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 연신율(elongation)이 적절하게 조절될 수 있고, 이를 통해 우수한 내충격성 등을 확보할 수 있다. 연신율은, 예를 들면, 약 10% 이상 또는 약 15% 이상의 범위에서 조절될 수 있다.

수지 조성물의 경화물은 또한 적절한 경도를 나타내는 것이 유리할 수 있다. 용어 적절한 경도란 수지 조성물의 경화물이 브리틀(brittle)하다고 평가되지 않는 정도인 경도일 수 있다. 수지 조성물의 경화물의 경도가 지나치게 높으면 수지 조성물의 경화물이 지나치게 브리틀하게 되어 신뢰성에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 또한, 경도의 조절을 통해 내충격성, 내진동성을 확보하고, 제품의 내구성을 확보할 수 있다. 수지 조성물의 경화물은, 경도계를 이용하여 경도를 측정할 수 있다. 또한, 수지 조성물의 경화물은, 예를 들면, 수지 조성물의 경화물을 가로 2cm, 세로 2cm 및 두께 0.5 내지 1 cm의 샘플로 제작한 후의 쇼어(shore) 00 타입에서의 경도가 85 미만, 80 미만, 75 미만, 70 미만 또는 65 미만일 수 있고, 다른 예시에서는 상기 경도가 40 이상, 45 이상, 50 이상, 55 이상 또는 60 이상 정도일 수 있다. 수지 조성물의 경화물의 경도는 통상 그 경화물에 포함되는 필러의 종류 내지 비율에 의해 좌우되고, 과량의 필러를 포함하면, 통상 경도가 높아진다.

수지 조성물의 경화물은 또한 열중량분석(TGA)에서의 5% 중량 손실(weight loss) 온도가 400 ℃ 이상이거나, 800 ℃ 잔량이 70 중량% 이상일 수 있다. 이러한 특성에 의해 다양한 소재, 예를 들면 배터리 모듈에 포함되는 케이스 내지는 배터리셀 등에 대하여 고온에서의 안정성이 보다 개선될 수 있다. 상기 800 ℃ 잔량은 다른 예시에서 약 75 중량% 이상, 약 80 중량% 이상, 약 85 중량% 이상 또는 약 90 중량% 이상일 수 있다. 상기 800 ℃ 잔량은 다른 예시에서 약 99 중량% 이하일 수 있다. 상기 열중량 분석(TGA)은, 60 cm³/분의 질소(N₂) 분위기 하에서 20 ℃/분의 승온 속도로 25 ℃ 내지 800 ℃의 범위 내에서 측정할 수 있다. 상기 열중량분석(TGA) 결과도 수지 조성물의 경화물의 조성의 조절을 통해 달성할 수 있다. 예를 들면, 800 ℃ 잔량은, 수지 조성물의 경화물에 포함되는 열전도성 필러의 종류 내지 비율에 의해 좌우되고, 과량의 열전도성 필러를 포함하면, 상기 잔량은 증가한다. 다만, 수지 조성물에 사용되는 폴리머 및/또는 단량체가 다른 폴리머 및/또는 단량체에 비해서 일반적으로 내열성이 높은 경우에는 상기 잔량은 더욱 높고, 이처럼 수지 조성물의 경화물에 포함되는 폴리머 및/또는 단량체 성분도 그 경도에 영향을 준다.

본 출원의 수지 조성물은 상기 열거한 각 구성요소를 혼합하여 형성할 수 있다. 또한, 수지 조성물은 상기 혼합하여 형성한 혼합물에 가소제, 난연제 및 분산제 등을 추가로 첨가한 후 혼합하여 형성될 수 있다.

본 출원의 수지 조성물은 필요한 성분이 모두 포함될 수 있다면 혼합 순서에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니다.

본 출원의 수지 조성물은 다리미, 세탁기, 건조기, 의류 관리기, 전기 면도기, 전자레인지, 전기오븐, 전기밥솥, 냉장고, 식기세척기, 에어컨, 선풍기, 가습기, 공기청정기, 휴대폰, 무전기, 텔레비전, 라디오, 컴퓨터, 노트북 등 다양한 전기 제품 및 전자 제품 또는 이차 전지 등의 배터리에 사용되어 발생되는 열을 방열시킬 수 있다. 특히, 배터리 셀이 모여 하나의 배터리 모듈을 형성하고, 여러 개의 배터리 모듈이 모여 하나의 배터리 팩을 형성하여 제조하는 전지 자동차 배터리에서, 배터리 모듈을 연결하는 소재로 본 출원의 수지 조성물이 사용될 수 있다. 배터리 모듈을 연결하는 소재로 본 출원의 수지 조성물이 사용되는 경우, 배터리 셀에서 발생하는 열을 방열하고, 외부 충격과 진동으로부터 배터리 셀을 고정시키는 역할을 할 수 있다.

본 출원의 수지 조성물의 경화물은 발열성 소자에서 발생되는 열을 냉각 부위로 전달할 수 있다. 즉, 상기 수지 조성물의 경화물은 상기 발열성 소자에서 발생되는 열을 방열할 수 있다.

상기 수지 조성물의 경화물은 발열성 소자 및 냉각 부위 사이에 위치하여 이들을 열적 접촉시킬 수 있다. 열적 접촉이란, 상기 수지 조성물의 경화물이 발열성 소자 및 냉각 부위와 물리적으로 직접 접촉하여 상기 발열성 소자에서 발생된 열을 상기 냉각 부위로 방열하거나, 상기 수지 조성물의 경화물이 발열성 소자 및/또는 냉각 부위와 직접 접촉하지 않더라도(즉, 수지 조성물의 경화물과 발열성 소자 및/또는 냉각 부위 사이에 별도 층이 존재) 상기 발열성 소자에서 발생된 열을 상기 냉각 부위로 방열하도록 하는 것을 의미한다.

본 출원은 경화 전후에 적정한 점도, 요변성, 및/또는 열전도도를 나타내는 수지 조성물을 제공할 수 있다.

본 출원은 경화 전후에 복수의 배터리 모듈을 효과적으로 유지할 수 있도록 하는 적정한 접착성과 동시에 배터리 팩의 조립 과정에서 모듈의 분리 및 재부착이 가능하도록 할 수 있는 재작업성(re-workability)을 나타내는 수지 조성물을 제공할 수 있다.

본 출원은 또한 과량의 필러를 포함하고도 상온 경화성과 속경화성을 나타내는 수지 조성물을 제공할 수 있다.

이하, 실시예 빛 비교예를 통해 본 출원을 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용으로 인해 한정되는 것은 아니다.

<물성 측정 방법>

(1) 고분자 화합물의 수평균분자량 측정 방법

고분자 화합물의 수평균분자량(M_n)은 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정하였다. 5 mL 바이알(vial)에 분석 대상 고분자 화합물을 넣고, 약 1 mg/mL 정도의 농도가 되도록 THF(tetrahydro furan)에 희석한다. 그 후, Calibration용 표준 시료와 분석하고자 하는 시료를 syringe filter(pore size: 0.45 ㎛)를 통해 여과시킨 후 측정하였다. 분석 프로그램은 Agilent technologies 사의 ChemStation을 사용하였으며, 시료의 elution time을 calibration curve와 비교하여 수평균분자량(M_n)을 구하였다.

또한, 본 명세서에서 언급하는 부호 M_n은 특별히 달리 규정하지 않는 한 수평균분자량을 의미한다.

기기: Agilent technologies 사의 1200 series

컬럼: Polymer laboratories 사의 PLgel mixed B 2개 사용

용매: THF

컬럼온도: 35 ℃

샘플 농도: 1mg/mL, 200μL 주입

표준 시료: 폴리스티렌(Mp: 3900000, 723000, 316500, 52200, 31400, 7200, 3940, 485)

(2) 열전도도 평가 방법

열전도도는 Hot disk 방식으로 측정하였다. 구체적으로, 열전도도는 수지 조성물을 지름이 4 cm 이고, 두께가 500 ㎛ 정도인 원형 샘플로 경화시킨 상태에서, 상기 샘플의 두께 방향을 따라서 ISO 22007-2 규격에 따라 측정하였다.

(3) 접착력 평가 방법

가로 6 cm 및 세로 2 cm 정도가 되는 알루미늄 기판(P 기판) 위에 가로 2 cm, 세로 2 cm 및 두께 2 mm 정도로 수지 조성물을 코팅하고, 상기 코팅된 수지 조성물 위에 가로 6 cm 및 세로 2 cm 정도가 되는 알루미늄 기판(Q 기판)을 상기 P 기판과 교차하도록 올려두어 십자 형태를 이룬 후, 상온에서 24 시간 정도 유지하여 상기 수지 조성물을 경화시켰다. 이후, 물성측정기(Texture Analyzer, TA)를 이용하여 상기 P 기판 또는 Q 기판을 0.5 mm/s의 박리 속도 및 90도 박리 각도로 박리하여 경화물의 알루미늄 기판에 대한 접착력을 측정하였다.

(4) 난연성 평가 방법

수지 조성물을 가로 13 mm, 세로 120 mm 및 두께 2 mm로 도포한 후 상온에서 24시간 유지하여 경화시켰다. 이후, UL94 V Test(Vertical Burning Test)에 따라 난연성을 평가하였다.

(5) 경도 평가 방법

경도는 ASTM D 2240, JIS K 6253 규격에 따라 ASKER, durometer hardness 기기를 사용하여 평가하였다. 수지 조성물을 가로 2 cm, 세로 2cm 및 두께 1 cm 의 사각 기둥 형태로 코팅하고, 상온에서 24 시간 유지하여 경화시킨 경화물의 표면에 1 kg 이상의 하중(약 1.5 kg)을 가하여 초기 경도를 측정하고, 15초 후에 안정화된 측정값으로 확인하여 경도를 평가하였다.

(6) 탄성력 및 인장강도 평가 방법

탄성력 및 인장강도는 곡률 반경을 측정하여 평가하였다. 수지 조성물을 가로 1 cm, 세로 10 cm 및 두께 2 mm 의 경화물을 얻을 수 있도록 코팅하고, 상온에서 24 시간 동안 유지하여 경화시켰다. 상기 경화물을 다양한 반경을 가진 원통에 부착시켜 굽혔을 때, 상기 경화물에 크랙이 발생되지 않는 원통의 곡률 반경을 평가하였다. 상기 곡률 반경이 작을수록 경화물은 적정한 탄성력과 인장강도를 가진 것으로 평가할 수 있다.

실시예 1

3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社), 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社), 2-프로필헵탄올(2-PH) 및 필러(F)를 100:85:35:1,931(F-2010:PPG-1000D:2-PH:F)의 중량 비율로 혼합하여 주제 파트(A1)를 제조하였다. 이 때, 상기 필러(F)는 평균 입경이 약 2 ㎛인 각형 알루미나(F1), 평균 입경이 약 20 ㎛인 구형 알루미나(F2) 및 평균 입경이 약 70 ㎛인 구형 알루미나(F3)를 20:20:60(F1:F2:F3)의 중량 비율로 혼합한 것이다.

본 명세서에서 언급하는 필러의 평균 입경은, 소위 메디안 입경으로도 불리우는 D50 입경이고, 입도 분포의 체적 기준 누적 곡선의 누적 50%에서의 입자 지름(메디안 직경)이다. 이러한 입경은, 체적 기준으로 입도 분포를 구하고, 전 체적을 100% 한 누적 곡선에서 누적치가 50%가 되는 지점에서의 입자 지름으로 정의할 수 있다. 상기 D50 입경은 ISO-13320에 준거하여 Marven 사의 MASTERSIZER 3000 장비를 이용하여 측정할 수 있고, 용매로는 Ethanol을 사용하였다.

경화제 파트(A2)는 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社), HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社) 및 필러(F)를 100:60:2,974(HDB-LV:AE700-100:F)의 중량 비율로 혼합하여 제조하였다.

경화 시에는, 상기 주제 파트(밀도: 약 2.5g/cm³)와 경화제 파트(밀도: 약 3.1g/cm³)를 약 1:1(A1:A2)의 부피 비율로 혼합한 후에 경화시켰다.

상기 주제 및 경화제 파트를 약 1:1의 부피 비율로 몰드에 붓고 상온에서 24 시간동안 유지하여 지름 4 cm 및 두께가 500 ㎛를 가지는 디스크(disk) 형태의 경화물을 형성하였다.

실시예 2

경화제 파트의 제조 시에 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社) 대신 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 3량체(trimer) 화합물(TLA-100, 3관능, Asahi Kasei社)을 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 1

주제 파트의 제조 시에 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 2관능 폴리에스테르 폴리올(P-1010, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社), 2-에틸헥산올(2-EH) 및 필러(F)를 100:30:1,269(P-1010:2-EH:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 2

주제 파트의 제조 시에 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 2관능 폴리에스테르 폴리올(P-1010, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社), 2-에틸헥산올(2-EH) 및 필러(F)를 100:50:1,484(P-1010:2-EH:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 3

주제 파트의 제조 시에 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社), 2-에틸헥산올(2-EH) 및 필러(F)를 100:50:1,518(F-2010:2-EH:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 4

주제 파트의 제조 시에 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社), 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社) 및 필러(F)를 100:500:4,400(F-2010:PPG-1000D:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 5

주제 파트의 제조 시에 2-프로필헵탄올(2-PH) 대신에 2-에틸헥산올(2-EH)을 사용하며, 경화제 파트의 제조 시에 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社)을 사용하지 않고 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社)과 필러(F)를 100:1,420(AE700-100:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 6

경화제 파트의 제조 시에 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社)을 사용하지 않고, HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社)과 필러(F)를 100:2,569(HDB-LV:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 7

주제 파트의 제조 시에 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社), 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社) 및 필러(F)를 100:100:1,411(F-2010: PPG-2000D:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용하고,

경화제 파트의 제조 시에 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社)을 사용하지 않고 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社)과 필러(F)를 100:2,036(AE700-100:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 8

주제 파트의 제조 시에 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 3관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社), 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社) 및 필러(F)를 100:100:2,274(PPG-1000:PPG-1000D:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용하고,

경화제 파트의 제조 시에 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社)을 사용하지 않고 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社)과 필러(F)를 100:1,485(AE700-100:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 9

주제 파트의 제조 시에 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社)과 필러(F)를 100:802(P-1010:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 10

주제 파트의 제조 시에 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社), 2-에틸헥산올(2-EH) 및 필러(F)를 100:40:1,119(P-1010:2-EH:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용하고,

경화제 파트의 제조 시에 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社)을 사용하지 않고, HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社)과 필러(F)를 100:1,676(HDB-LV:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

비교예 11

주제 파트의 제조 시에 3관능 폴리에스테르 폴리올(F-2010, M_n= 2,000 g/mol, Kuraray社) 및 2-프로필헵탄올(2-PH)을 사용하지 않고, 2관능 폴리에테르 폴리올(PPG-1000D, Mn= 1,000 g/mol, 금호석유화학社)과 필러(F)를 100:745(PPG-1000D:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용하고,

경화제 파트의 제조 시에 HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 2관능 이소시아네이트 화합물(AE700-100, Asahi Kasei社)을 사용하지 않고, HDI(hexamethylene diisocyanate) 기반 이소시아네이트 뷰렛 화합물(HDB-LV, 3관능, Vencorex社)과 필러(F)를 100:2,497(HDB-LV:F)의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하면 상기 실시예 1과 동일하게 주제 및 경화제 파트를 각각 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예의 물성 측정 결과를 하기 표로 나타내었다.

구분	열전도도 (W/mK)	난연성	접착력 (N/mm²)	경도 (Shore 00)	곡률 반경 (mm)
실시예 1	> 2.5	V-0	0.05	60	3
실시예 2			0.08	70	2.5
비교예 1			0.05	91	3
비교예 2			0.13	56	2.5
비교예 3			0.18	55	3
비교예 4			0.13	97	>10
비교예 5			0.30	76	4
비교예 6			0.15	89	4
비교예 7			0.13	98	>10
비교예 8			0.41	70	2.5
비교예 9			0.15	97	>10
비교예 10			0.04	86	4
비교예 11			0.18	94	>10

상기 표 1에 따르면, 실시예 1 및 2는 알루미늄에 대해 낮은 접착력을 보였고, 적절한 경도를 가지며, 10 mm 이하의 곡률 반경을 가져 적정한 탄성력 및 인장강도를 가진 것을 알 수 있다.

반면에, 비교예 2 내지 9 및 비교예 11은 알루미늄에 대해서 0.1 N/mm²보다 높은 접착력을 가지고 있으므로, 재작업성을 확보하기 어려움을 알 수 있다.

또한, 비교예 1, 4, 6 및 9 내지 11은 쇼어 00 경도가 85보다 크므로, 브리틀(brittle)하고 유연성이 낮음을 알 수 있다.

또한, 비교예 4, 7, 9 및 11은 10 mm 보다 높은 곡률 반경을 가져 적당한 탄성력 및 인장강도를 가지지 못한 것을 알 수 있다.

상기에서는 본 출원에 따른 실시예를 기준으로 본 출원의 구성과 특징을 설명하였으나 본 출원은 이에 한정되지 않으며, 본 출원의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 출원이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

Claims

폴리올 성분을 가지는 주제 파트; 및
이소시아네이트 성분을 가지는 경화제 파트를 포함하고,
알루미늄에 대하여 0.1 N/mm² 미만의 접착력을 나타내고, 쇼어 00 경도가 85 미만인 경화물을 형성하는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 경화물은, 열전도도가 1.2 W/mK 이상인 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 경화물은, 곡률 반경이 10 mm 미만인 곡면을 형성할 수 있는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 폴리올 성분은, 고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물을 포함하고, 상기 디올 및 멀티올 화합물 중 어느 하나는 폴리에스테르 폴리올인 경화성 조성물.
제4항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올은 수평균분자량이 300 내지 6,000 g/mol 범위 내에 있는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 폴리올 성분은, 고분자 디올 화합물 및 고분자 멀티올 화합물을 포함하고, 상기 디올 및 멀티올 화합물 중 어느 하나는 폴리에스테르 폴리올 이고, 다른 하나는 폴리에테르 폴리올인 경화성 조성물.
제6항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올은 수평균분자량이 300 내지 6,000 g/mol 범위 내에 있고, 상기 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량(M_n1)과 폴리에테르 폴리올의 수평균분자량(M_n2)의 비율(M_n1/M_n2)이 0.5 내지 2의 범위 내에 있는 경화성 조성물.
제4항 또는 제6항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올은 하기 화학식 1로 표시되는 경화성 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R₁은 히드록시기로 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이고,
L₁ 및 L₂는 각각 독립적으로 단일결합, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이며,
l 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 10의 범위 내 정수일 수 있고, l+m은 1 이상이며,
X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이고,
Y₁ 및 Y₂는 각각 독립적으로, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이며,
R₂는 수소, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 하기 화학식 2로 표시되는 작용기이고,
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,
L₃는 단일결합, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이며,
X₃ 및 Y₃는 각각 독립적으로 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이고,
n은 0 내지 10의 범위 내 정수이다.
제6항에 있어서, 폴리에테르 폴리올은 폴리알킬렌글리콜인 경화성 조성물.
제4항 또는 제6항에 있어서, 폴리올 성분은, 폴리에스테르 폴리올을 30 내지 70 중량%의 범위 내의 비율로 포함하는 경화성 조성물.
제6항에 있어서, 폴리올 성분은, 폴리에스테르 폴리올 100 중량부 대비 50 내지 120 중량부의 폴리에테르 폴리올을 포함하는 경화성 조성물.
제4항 또는 제6항에 있어서, 알코올 화합물 또는 티올 화합물을 추가로 포함하는 경화성 조성물.
제12항에 있어서, 알코올 화합물은 하기 화학식 3의 화합물이고, 티올 화합물은 하기 화학식 4의 화합물인 경화성 조성물:
[화학식 3]

화학식 3에서, R₁은 단일결합, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, R₂, R₃및 R₄는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이다,
[화학식 4]

화학식 4에서, R₅은 단일결합, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, R₆, R₇및 R₈는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이다.
제12항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올 100 중량부 대비 5 내지 60 중량부의 알코올 또는 티올 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 주제 파트는, 폴리올 성분 100 중량부 대비 300 내지 2,000 중량부의 필러를 추가로 포함하는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 경화제 파트는, 2관능 이소시아네이트 화합물 및 3관능 이상의 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
제16항에 있어서, 2관능 이소시아네이트 화합물은 지방족 또는 지환족 2관능 이소시아네이트 화합물인 경화성 조성물.
제16항에 있어서, 다관능 이소시아네이트 화합물은 이소시아네이트 화합물의 다량체 및 이소시아네이트 화합물의 뷰렛 화합물 중에서 선택된 하나 이상인 경화성 조성물.
제16항에 있어서, 이소시아네이트 성분은, 다관능 이소시아네이트 화합물 100 중량부 대비 20 내지 95 중량부의 2관능 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 경화제 파트는 이소시아네이트 성분 100 중량부 대비 500 내지 3,000 중량부의 필러를 추가로 포함하는 경화성 조성물.
제 1 항에 있어서, 주제 파트의 부피(V1)와 경화제 파트의 부피(V2)의 비율(V1/V2)이 0.5 내지 1.5의 범위 내에 있는 경화성 조성물.
제 1 항에 있어서, 주제 파트와 경화제 파트가 물리적으로 분리되어 있는 경화성 조성물.
제1항에 있어서, 상온 경화성인 경화성 조성물.
발열성 소자; 및 냉각 부위를 포함하고,
상기 발열성 소자 및 냉각 부위의 사이에서 상기 양자를 열적 접촉시키고 있는 제1항의 경화성 조성물의 경화물을 포함하는 장치.