KR20160120475A - Coating solutions for thermally conductive composite with dispersion stability, preparation method thereof, and thermal conductive and heat dissipative coating layer using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실란으로 표면 개질된 무기 필러를 사용함으로써 장시간 동안 상분리 없이 안정된 상태를 유지할 수 있는 분산 안정성이 개선된 열전도성 복합재료 코팅용액, 이의 제조방법 및 이를 이용한 열전도성 및 방열 코팅막에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermally conductive composite coating solution improved in dispersion stability which can maintain a stable state without phase separation for a long time by using an inorganic filler surface-modified with silane, a method for producing the same, and a thermally conductive and heat-
Description
본 발명은 분산안정성이 개선된 열전도성 복합재료 코팅용액, 이의 제조방법 및 이를 이용한 열전도성 및 방열 코팅막에 관한 것이다.The present invention relates to a thermally conductive composite coating solution having improved dispersion stability, a process for producing the same, and a thermally conductive and heat-radiating coating film using the same.
차세대 전자소자는 경박단소 및 다기능화하면서 고집적화하고 있어 열 밀도의 증가에 따른 열의 방출 문제에 대한 대책이 요구되고 있으며, 이러한 열의 방출은 디바이스의 신뢰성 및 수명과 밀접한 관련이 있다. 이러한 차세대 전자소자에 사용되는 절연 특성이 우수하면서도 높은 열전도도를 가지는 고방열 복합재료 개발은 방열 성능 향상에 있어 매우 중요하면서도 핵심적인 요소이므로 반드시 개발해야 할 필요가 있다.Next-generation electronic devices are increasingly becoming thinner, thinner, and multifunctional, and are increasingly integrated. Therefore, countermeasures against heat emission problems due to an increase in thermal density are required. Such heat emission is closely related to device reliability and service life. Development of high heat dissipation composite materials with excellent thermal conductivity and high thermal conductivity used in these next generation electronic devices is a very important and important factor for improving heat dissipation performance, so it must be developed.
고방열 절연시트의 소재 성분을 살펴보면 고열전도성 필러 소재와 고분자 소재가 혼합된 복합 소재가 대부분이다. 복합 소재를 사용하는 이유는 고분자 소재의 우수한 접착력과 무기 필러 소재의 높은 열전도도 특성을 혼합하여 각 소재의 장점을 살리고자 함이다. 이러한 절연특성이 우수하면서도 높은 열전도도를 가지는 고방열 복합재료에 관한 종래 기술은 하기와 같다.Most of the materials of the high-heat-insulating sheet are composite materials in which a high thermal conductive filler material and a polymer material are mixed. The reason for using the composite material is to combine the excellent adhesion of the polymer material with the high thermal conductivity of the inorganic filler material in order to take advantage of each material. The prior art related to a high heat dissipation composite material having such excellent insulation properties and high thermal conductivity is as follows.
한국등록특허 제1205503호에서는 구형 무기 충진재 및 판상형 무기 충진재 중 적어도 1종 이상을 포함하는 무기 충진재 혼합물; 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물; 및 난연제를 포함하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물이고, 상기 열전도성 방열시트용 수지 조성물이 평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지는 30~100중량부, 페녹시 수지는 30~100중량부, 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무는 20~50중량부 및 폴리비닐부티랄 수지는 20~50중량부로 이루어진 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물을 개시하고 있다.Korean Patent No. 1205503 discloses an inorganic filler mixture comprising at least one of a spherical inorganic filler and a plate-like inorganic filler; A mixture of at least one of aluminum nitride and boron nitride; And a flame retardant, wherein the resin composition for a thermally conductive heat-radiating sheet comprises 30 to 100 parts by weight of a silicone-modified epoxy resin having an average epoxy equivalent of 400 to 1000, and the polyfunctional epoxy resin having a bifunctionality or more is 30 To 100 parts by weight, the phenoxy resin is 30 to 100 parts by weight, the butadiene acrylonitrile copolymer rubber is 20 to 50 parts by weight, and the polyvinyl butyral resin is 20 to 50 parts by weight. Discloses a resin composition for a conductive heat-radiating sheet.
한국등록특허 제1392880호에서는 인상흑연 분말; 및 고형분을 함유하지 않은 초화면 알키드 수지 및 희석제를 함유한 유기 바인더를 포함하며, 상기 인상흑연 분말과 상기 초화면 알키드 수지를 10~30:100 중량비를 포함하고 상기 인상흑연 분말은 평균입경 10~80 ㎛인 것을 특징으로 하는 방열 코팅 조성물을 개시하고 있다.In Korean Patent No. 1392880, impression graphite powder; And an organic binder containing a super-screen alkyd resin and a diluent, wherein the impregnated graphite powder and the super-screen alkyd resin are contained in a weight ratio of 10 to 30: 100, and the impression graphite powder has an average particle size of 10 to 30: 80 < RTI ID = 0.0 > pm. ≪ / RTI >
그러나, 이러한 종래기술에서 점도가 낮은 코팅 또는 필름제조용 복합조성물 용액을 제조하는데 있어 첨가물로 들어가는 무기물 입자들은 높은 자체 밀도와 용매에 대한 비용해 특성으로 인하여 혼합 및 분산을 위한 교반과정 동안 용액 중에 고르게 섞이는 듯 보이나, 혼합조성용액을 제조 후 보관하는 과정에서 짧게는 수 분 이내에서 길게는 수 시간 이내에 침전되어 상분리가 발생하며 이로 인해 복합조성물의 보관안정성이 매우 낮으며 최종제품의 특성 저하 원인으로 작용한다.However, in this prior art, inorganic particles entering the additive in preparing a low viscosity composite or composition composition for making a film or film have a high self-density and a low solubility in solvent, However, in the process of storing the mixed composition solution after the preparation, the mixture is precipitated within a few minutes within a few minutes, resulting in phase separation. As a result, the storage stability of the composite composition is very low, .
상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 본 발명자들은 높은 열전도도를 가지는 고방열 복합재료를 제조할 수 있는 코팅용액이 점도가 낮더라도 높은 분산안정성을 나타낼 수 있는 방법에 대해 예의 연구를 거듭하였고 그 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.In order to solve the problems of the prior art described above, the inventors of the present invention have made intensive studies on a coating solution capable of producing a highly heat-dissipative composite material having a high thermal conductivity to exhibit high dispersion stability even when the viscosity is low, The present invention has been completed.
따라서, 본 발명의 목적은 낮은 점도에서도 장시간 동안 상분리가 발생하지 않으며 보관안정성이 매우 우수하여 최종제품의 특성 저하를 유발하지 않는 열전도성 복합재료 코팅용액 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a thermally conductive composite coating solution which does not cause phase separation for a long time at a low viscosity and has excellent storage stability and does not cause deterioration of the final product, and a method for producing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열전도성 방열 코팅을 위한 코팅용액이고, 용매 100 중량부에 대해 고분자 수지 20% 중량부, 흑연 분말 15~65% 중량부, 실란으로 표면 개질된 무기 필러 15~65% 중량부 및 용매를 포함하는 열전도성 복합재료 코팅용액을 제공한다. 본 발명의 열전도성 복합재료는 실란으로 표면 개질된 무기 필러를 사용함으로써 장시간 동안 상분리 없이 안정된 상태를 유지할 수 있는 분산 안정성이 개선된 열전도성 복합재료 코팅용액을 형성할 수 있다. In order to achieve the above object, the present invention provides a coating solution for a thermally conductive heat dissipation coating, which comprises 20% by weight of polymer resin, 15 to 65% by weight of graphite powder, inorganic filler 15 To 65% by weight and a solvent. The thermally conductive composite material of the present invention can form a thermally conductive composite coating solution with improved dispersion stability that can maintain a stable state without phase separation for a long time by using an inorganic filler surface-modified with silane.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 고분자 수지로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 이들의 공중합체 또는 복합체 등을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polymer resin may be an epoxy resin, an acrylic resin, a copolymer or complex thereof, or the like.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 흑연 분말로는 평균입도크기가 3~30 ㎛인 팽창 흑연 분말을 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the graphite powder may be an expanded graphite powder having an average particle size of 3 to 30 탆.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러는 알루미늄(Al), 알루미나(AlO), 실리콘카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 무기 필러의 표면에 이온성 또는 무극성 말단기를 갖는 실란기를 결합시켜 표면 개질시킨 무기 필러를 사용한다.In one embodiment of the present invention, the inorganic filler surface-modified with the silane is at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), alumina (AlO), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) An inorganic filler is used which is surface-modified by bonding a silane group having an ionic or non-polar terminal group to the surface of an inorganic filler selected from the groups.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러의 함량은 상기 흑연 분말의 함량 대비 15배 미만으로 포함되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the content of the inorganic filler surface-modified with the silane is preferably less than 15 times the content of the graphite powder.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 용매로는 메틸에틸케톤과 톨루엔의 혼합용액을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a mixed solution of methyl ethyl ketone and toluene may be used as the solvent.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명은 용매 100 중량부에 대해 분산안정제 7~25% 중량부를 더 포함하는 열전도성 복합재료 코팅용액을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the present invention provides a thermally conductive composite material coating solution further comprising 7 to 25% by weight of a dispersion stabilizer based on 100 parts by weight of the solvent.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 분산안정제로는 비이온계 polyoxyethylene octylphenylether (Triton X-100), Polyoxyethylene Nonylphenol ethoxylate(NP-10), Polyoxyethylene sorbate (Tween 20) 및 Octyl phenol ethoxylate(OP-10) 등과 같은 polyethylene oxide 중에서 선택될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the dispersion stabilizer may include nonionic polyoxyethylene octylphenylether (Triton X-100), polyoxyethylene nonylphenol ethoxylate (NP-10), polyoxyethylene sorbate (Tween 20), and octyl phenol ethoxylate And the like.
또한, 본 발명은 무기 필러를 알칼리 용액에 첨가하여 상온~100 ℃에서 1~5 시간 동안 교반하여 히드록실화시키는 단계; 상기 히드록실화된 무기 필러를 알콜계 용매 하에 상온~환류 조건에서 5~12 시간 동안 이온성 또는 무극성 말단기를 갖는 실란 화합물과 반응시켜 이의 표면을 실란으로 개질시키는 단계; 및 상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러, 고분자 수지, 흑연 분말, 분산안정제 및 용매를 혼합하는 단계를 포함하는 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing an inorganic filler, comprising the steps of: adding an inorganic filler to an alkali solution and stirring the mixture at a temperature of from room temperature to 100 ° C for 1 to 5 hours to form a hydroxylamine; Reacting the hydroxylated inorganic filler with a silane compound having an ionic or non-polar end group for 5 to 12 hours under an alcohol-based solvent at room temperature to reflux condition to modify the surface thereof to silane; And mixing the inorganic filler surface-modified with the silane, the polymer resin, the graphite powder, the dispersion stabilizer, and the solvent to prepare a coating solution for a thermally conductive composite coating solution.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 무기 필러는 알루미늄(Al), 알루미나(AlO), 실리콘카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the inorganic filler is selected from the group consisting of aluminum (Al), alumina (AlO), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) Can be used.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 알칼리 용액으로는 0.1M NaOH 수용액을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, 0.1 M NaOH aqueous solution can be used as the alkali solution.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 알콜계 용매로는 메탄올 또는 에탄올 용매를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, methanol or ethanol solvent may be used as the alcohol-based solvent.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 실란 화합물으로는 트리알콕시실란을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, trialkoxysilane can be used as the silane compound.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 고분자 수지로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이들의 혼합물 또는 복합체 등을 사용할 수 있고, 상기 용매로는 메틸에틸케톤과 톨루엔의 혼합용액을 사용하며, 상기 분산안정제로는 비이온계 산화폴리에틸렌을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polymer resin may be an epoxy resin, an acrylic resin, or a mixture or complex thereof, and a mixed solution of methyl ethyl ketone and toluene is used as the solvent, Nonionic type oxidized polyethylene may be used as the stabilizer.
또한 본 발명은 상기 열전도성 복합조성물 코팅용액을 기재 상에 도포하여 형성된 코팅막을 제공한다.The present invention also provides a coating film formed by coating the above-mentioned thermoconductive composite composition coating solution on a substrate.
본 발명에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액 및 이의 제조방법은 낮은 점도에서도 장시간 동안 상분리가 발생하지 않으며 보관안정성이 매우 우수하여 이를 이용하여 최종 형성된 방열 코팅막은 물성 저하가 일어나지 않으며 열전도성 및 방열 특성이 우수한 효과를 나타낸다.The present invention provides a thermally conductive composite coating solution and a process for producing the same, wherein phase separation does not occur for a long period of time at a low viscosity and storage stability is excellent, so that the final formed heat radiation coating film does not deteriorate in physical properties, And exhibits excellent effects.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법에서 사용하는 실란으로 표면 개질된 무기 필러를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1 내지 8에서 사용된 순수 알루미나 분말 및 이를 실란으로 표면 개질한 알루미나 분말에 대해 XPS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 9 내지 14에서 사용된 순수 알루미늄 분말 및 이를 실란으로 표면 개질한 알루미늄 분말에 대해 XPS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실험예 2에서 열전도성 복합재료 코팅용액의 분산특성을 측정한 결과를 나타낸 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예 3에서 열전도성 복합재료 코팅용액으로 형성된 코팅막에 대해 방열 온도를 측정하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a process for preparing an inorganic filler surface-modified with silane used in a method for preparing a thermally conductive composite coating solution according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the results of XPS analysis of pure alumina powder used in Examples 1 to 8 and alumina powder surface-modified with silane.
3 is a graph showing XPS analysis results of pure aluminum powder used in Examples 9 to 14 and aluminum powder surface-modified with silane.
4A to 4F are SEM photographs showing the results of measurement of dispersion characteristics of the thermoconductive composite coating solution in Experimental Example 2 of the present invention.
5 is a schematic view illustrating a method of measuring a heat radiation temperature of a coating film formed of a thermally conductive composite coating solution in Experimental Example 3 of the present invention.
이하, 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. Unless defined otherwise, all technical terms used in the present invention have the following definitions and are consistent with the meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. Also, preferred methods or samples are described in this specification, but similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications referred to herein are incorporated herein by reference.
용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.The term "about" is used herein to refer to a reference quantity, a level, a value, a number, a frequency, a percent, a dimension, a size, a quantity, a weight, or a length of 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, Level, value, number, frequency, percent, dimension, size, quantity, weight or length of a variable, such as 4, 3, 2 or 1%.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
Throughout this specification, the words "comprises" and "comprising ", unless the context requires otherwise, include the steps or components, or groups of steps or elements, Steps, or groups of elements are not excluded.
본 발명의 일 예에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법을 하기에 상술한다.A method of preparing a thermally conductive composite coating solution according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.
우선, 무기 필러를 알칼리 용액에 첨가하여 상온~100 ℃에서 1~5 시간 동안 교반하여 히드록실화시킨다. 구체적으로 도 1에 나타난 바와 같이 무기 필러를 0.1M NaOH 수용액 등과 같은 알칼리 용액에 첨가하여 상온~100℃에서 1~5 시간 동안 교반하여 표면에 수산기가 결합되도록 히드록실화시킨다.First, the inorganic filler is added to the alkali solution, and the mixture is stirred at room temperature to 100 ° C for 1 to 5 hours to form a hydroxyl. Specifically, as shown in FIG. 1, an inorganic filler is added to an alkali solution such as 0.1 M NaOH solution or the like, and the mixture is stirred at room temperature to 100 ° C for 1 to 5 hours to hydroxylate the surface to bind a hydroxyl group.
본 발명에서 사용할 수 있는 무기 필러는 알루미늄(Al), 알루미나(AlO), 실리콘카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용할 수 있으며 무기 필러는 평균입도크기가 2~50 ㎛인 것이 바람직하다. 일반적으로 사용하는 무기필러의 입자크기가 작을 경우, 입자 자체의 응집력이 강해져 복합조성물 내부에서 고른 분산이 어려워지며, 이보다 큰 입자의 경우는 조성물 내의 다른 필러 및 수지와의 상용성을 저하시켜 최종 제품의 조직구조에서 거대기공 또는 상분리가 크게 발생한다.The inorganic filler usable in the present invention may be selected from the group consisting of aluminum (Al), alumina (AlO), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) The filler preferably has an average particle size of 2 to 50 mu m. When the particle size of the inorganic filler used is small, the cohesive force of the particles themselves becomes strong, which makes it difficult to uniformly disperse in the composite composition. In the case of larger particles, the compatibility with other fillers and resins in the composition is lowered, Large pore or phase separation occurs in the structure of the micropores.
다음으로, 히드록실화된 무기 필러를 알콜계 용매 하에 상온~환류 조건에서 5~12 시간 동안 실란 화합물과 반응시켜 이의 표면을 이온성 또는 무극성 말단기를 갖는 실란으로 표면 개질시킨다. 본 발명의 일 양태에 따라, 히드록실화된 무기 필러를 메탄올 또는 에탄올 용매 등과 같은 알콜계 용매 하에 상온~환류 조건에서 5~12 시간 동안 실란 화합물과 반응시켜 이의 표면에 실란기가 결합되도록 표면 개질시킨다(도 1 참조).Next, the hydroxylated inorganic filler is reacted with the silane compound under an alcoholic solvent at room temperature to reflux condition for 5 to 12 hours to surface-modify the surface thereof with silane having an ionic or non-polar terminal group. According to one embodiment of the present invention, the hydroxylated inorganic filler is surface-modified to react with a silane compound in an alcohol-based solvent such as methanol or an ethanol solvent for 5 to 12 hours at room temperature to reflux condition to bond a silane group thereto (See Fig. 1).
본 발명에서 사용될 수 있는 실란 화합물로는 트리알콕시실란, (RO)3SiR’, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, 3-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리 메톡시 실란, 3-메타글리옥시프로필트리메톡시 실란 등을 사용할 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.Examples of the silane compound that can be used in the present invention include trialkoxysilane, (RO) 3SiR ', 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3- Propyltrimethoxysilane, and the like, but not always limited thereto.
상술한 바와 같이 실란으로 표면 처리된 무기 필러는 화학적으로 개질되는 실란의 말단기가 이온성이면 알콜과 같은 극성 용매와 상용성이 우수하게 되고, 실란의 말단기가 무극성이면 유기 용매와 상용성이 우수하게 되어 다양한 용매에 대한 분산 특성의 향상을 기할 수 있는 장점이 있다.As described above, the inorganic filler surface-treated with silane has excellent compatibility with a polar solvent such as alcohol if the terminal group of the chemically modified silane is ionic. If the terminal group of the silane is non-polar, the inorganic filler having excellent compatibility with the organic solvent So that it is possible to improve dispersion characteristics for various solvents.
마지막으로 상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러, 고분자 수지, 흑연 분말 및 용매를 혼합한다.Finally, the inorganic filler surface-modified with the silane, the polymer resin, the graphite powder and the solvent are mixed.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 용매 100 중량부에 대해 고분자 수지 20% 중량부, 흑연 분말 15~65% 중량부, 실란으로 표면 개질된 무기 필러 15~65% 중량부 및 용매를 혼합하여 열전도성 복합재료 코팅용액을 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, 20% by weight of polymer resin, 15 to 65% by weight of graphite powder, 15 to 65% by weight of inorganic filler surface-modified with silane, and solvent are mixed with 100 parts by weight of solvent, To prepare a coating composition solution.
본 발명에서 사용하는 고분자 수지는 코팅 필름을 형성하기 위해 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이들의 혼합물 또는 복합체 등을 사용할 수 있다.The polymer resin used in the present invention may be an epoxy resin, an acrylic resin, a mixture thereof, or a composite thereof in order to form a coating film.
또한, 본 발명에서 사용하는 흑연 분말로는 평균입도크기가 3~30 ㎛인 팽창 흑연 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 흑연의 입도크기는 보통 수마이크로미터 이상으로 수백마이크로미터 까지 다양하다. 입도의 크기가 너무 커지면 조성물 용액에서 무기필러와의 고른 분산이 어려워지고 조성물 분산액의 적정점도를 제어하기가 어려워진다.As the graphite powder used in the present invention, it is preferable to use an expanded graphite powder having an average particle size of 3 to 30 탆. The particle size of graphite is usually several micrometers to several hundred micrometers. If the particle size is too large, uniform dispersion with the inorganic filler in the composition solution becomes difficult and it becomes difficult to control the optimum viscosity of the composition dispersion.
본 발명에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액에서 상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러의 함량은 상기 흑연 분말의 함량 대비 15배 미만으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러가 흑연 분말에 대해 상기 15배 이상으로 사용되는 경우 시간이 경과함에 따라 무기 필러의 침전에 따른 상분리가 발생하는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. The content of the inorganic filler surface-modified with the silane in the thermoconductive composite coating solution according to the present invention is preferably less than 15 times the content of the graphite powder. When the inorganic filler surface-modified with silane is used at 15 times or more as much as the graphite powder, phase separation due to precipitation of the inorganic filler tends to occur with time, which is not preferable.
본 발명에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액에서 사용하는 용매로는 메틸에틸케톤과 톨루엔의 혼합용액 (1/1 v/v) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.As the solvent used in the thermoconductive composite coating solution according to the present invention, a mixed solution of methyl ethyl ketone and toluene (1/1 v / v) may be used, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액에는 사용되는 고분자 수지의 경화제, 예를 들어 에폭시 수지를 사용하는 경우 트리에틸테트라아민과 같은 아민계 경화제 등이 더 포함될 수 있다.The thermoconductive composite coating solution according to the present invention may further contain a curing agent of a polymer resin to be used, for example, an amine-based curing agent such as triethyltetramine when an epoxy resin is used.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액에는 분산안정제가 용매 100 중량부에 대해 분산안정제 7~25% 중량부로 더 포함될 수 있다. 상기 분산안정제로는 비이온계 산화폴리에틸렌 등과 같은 비이온계 분산안정제를 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 열전도성 복합재료 코팅용액을 사용하여 형성된 코팅막의 열전도도는 분산안정제의 사용량에 반비례하므로 분산안정제가 용매 100 중량부에 대해 분산안정제 25% 중량부를 초과하는 경우 코팅막의 열전도도가 낮아져 바람직하지 않다. Also, in the thermoconductive composite coating solution according to the present invention, the dispersion stabilizer may further comprise 7 to 25% by weight of a dispersion stabilizer based on 100 parts by weight of the solvent. As the dispersion stabilizer, a nonionic dispersion stabilizer such as nonionic type oxidized polyethylene or the like can be used. Since the thermal conductivity of the coating film formed using the thermoconductive composite coating solution according to the present invention is inversely proportional to the amount of the dispersion stabilizer used, the thermal conductivity of the coating film is lowered when the dispersion stabilizer exceeds 25% by weight of the dispersion stabilizer relative to 100 parts by weight of the solvent It is not preferable.
상기 분산안정제를 실란으로 표면 개질된 무기 필러와 함께 사용하는 경우 분산안정성을 보다 향상시킬 수 있다. 즉, 실란으로 표면 개질된 무기 필러와 함께 분산안정제를 병행하여 사용하는 경우 분산안정성을 보다 향상시킬 수 있다.When the dispersion stabilizer is used together with the silane-surface-modified inorganic filler, the dispersion stability can be further improved. That is, when the dispersion stabilizer is used in combination with the inorganic filler surface-modified with silane, dispersion stability can be further improved.
본 발명에 따라 제조된 열전도성 복합재료 코팅용액으로 코팅된 코팅막은 열전도성 및 방열특성이 우수하다.
The coating film coated with the thermoconductive composite coating solution prepared according to the present invention has excellent thermal conductivity and heat dissipation properties.
[제조예 1 내지 8] 실란으로 표면 개질된 알루미나(Al2O3) 분말의 제조[Production Examples 1 to 8] Preparation of alumina (Al2O3) powder surface-modified with silane
알루미나 분말(평균입도크기 2~50㎛)을 0.1M NaOH 수용액에서 5시간 동안 상온에서 교반하여 히드록실화한 후, 상기 알루미나 분말을 메탄올 용매 하에 트리알콜시실란과 함께 상온 조건에서 10 시간 동안 반응시킨 후 드라이오븐 85℃에서 건조하여 실란으로 표면 개질된 알루미나 분말을 제조 하였다.
Alumina powder (average particle size 2 to 50 μm) was hydroxylated by stirring in 0.1 M aqueous NaOH solution at room temperature for 5 hours, and then the alumina powder was reacted with trialkoxysilane in a methanol solvent at room temperature for 10 hours And dried at 85 ° C in a dry oven to prepare an alumina powder surface-modified with silane.
이하, 본 발명을 실시예와 실험 예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the present invention is not limited thereto.
[실시예 1 내지 8] 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조[Examples 1 to 8] Preparation of thermally conductive composite coating solution
표 1에 나타낸 에폭시 수지와 경화제는 비스페놀 A와 에피클로히드린으로 이루어진 에폭시수지 1.8g과 경화제 트리에틸렌테트라아민 0.2g를 사용하였고, 흑연 분말은 평균입도크기 6 ㎛인 팽창 흑연 분말(150~200W/m*K)을 사용하였으며, 무기 필러로서 상기 제조예에서 얻은 실란으로 표면 개질된 알루미나 분말을 사용하였으며, 분산안정제로서 비이온계 산화폴리에틸렌 (Triton-X 100)를 사용하였고, 용매로서 메틸에틸케톤과 톨루엔을 1:1 부피비로 혼합한 혼합용액을 사용하였다. The epoxy resin and the curing agent shown in Table 1 were prepared by mixing 1.8 g of an epoxy resin composed of bisphenol A and epichlorohydrin and 0.2 g of triethylene tetramine as a curing agent and the graphite powder was expanded graphite powder having an average particle size of 6 탆 / m * K) was used. As the inorganic filler, alumina powder surface-modified with the silane obtained in the above-mentioned Production Example was used. Nonionic ionomer polyethylene oxide (Triton-X 100) was used as a dispersion stabilizer. A mixed solution of ketone and toluene mixed at a ratio of 1: 1 was used.
표 1에 나타난 성분 및 사용함량으로 상기 실란으로 표면 처리한 알루미나 분말을 비스페놀 A와 에피클로히드린으로 구성된 에폭시 수지 (MW ≥700 Struers Epofix) 1.8g에 24 시간 동안 초음파 처리하여 고루 분산시킨 후 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 50℃ 오일 배스(oil bath) 내에서 24시간 교반시켰다. 교반시킨 혼합물에 트리에틸테트라아민(Triethyltetramine; hardner Struers Epofix) 0.2g과 Triton-X를 첨가하여 필러가 뭉치지 않고 고르게 분산되도록 계속 교반시켰다. 상기 에폭시 복합수지 조성물을 코팅액으로 제조하기 위해 용매 (MEK(methyl ethyl ketone)/Toluene = 1/1 v/v)를 첨가하여 점도를 조절하여 열전도성 복합재료 코팅용액을 제조하였다.The alumina powder surface-treated with the silane was dispersed in 1.8 g of an epoxy resin (MW? 700 Struers Epofix) composed of bisphenol A and epichlorohydrin for 24 hours, And the mixture was stirred for 24 hours in a 50 DEG C oil bath using a mechanical stirrer. To the stirred mixture was added 0.2 g of triethyltetramine (hardener Struers Epofix) and Triton-X to continue stirring so that the filler was uniformly dispersed without aggregation. To prepare the epoxy composite resin composition as a coating solution, a solvent (MEK (methyl ethyl ketone) / Toluene = 1/1 v / v) was added to adjust the viscosity to prepare a thermoconductive composite coating solution.
[비교예 1][Comparative Example 1]
무기 필러로서 순수 알루미나 분말을 사용하고 표 2에 나타난 성분 및 사용함량을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 1 내지 8과 동일하게 수행하여 열전도성 복합재료 코팅용액을 제조하였다.A thermally conductive composite coating solution was prepared in the same manner as in Examples 1 to 8 except that pure alumina powder was used as an inorganic filler and the components and the content of the components shown in Table 2 were used.
[제조예 9 내지 14] 실란으로 표면 개질된 알루미늄 분말의 제조[Production Examples 9 to 14] Preparation of aluminum powder surface-modified with silane
알루미나 분말(평균입도크기 2~50㎛)을 0.1M NaOH 수용액에서 5시간 동안 상온에서 교반하여 히드록실화한 후, 상기 알루미나 분말을 메탄올 용매 하에 트리알콜시실란과 함께 상온 조건에서 10 시간 동안 반응시킨 후 드라이오븐 85℃에서 건조하여 실란으로 표면 개질된 알루미나 분말을 제조 하였다
Alumina powder (average particle size 2 to 50 μm) was hydroxylated by stirring in 0.1 M aqueous NaOH solution at room temperature for 5 hours, and then the alumina powder was reacted with trialkoxysilane in a methanol solvent at room temperature for 10 hours And dried at 85 ° C. in a dry oven to prepare an alumina powder surface-modified with silane
[실시예 9 내지 14] 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조[Examples 9 to 14] Preparation of thermally conductive composite coating solution
표 3에 나타낸 에폭시 수지와 경화제는 비스페놀 A와 에피클로히드린으로 이루어진 에폭시 수지 1.8g과 경화제 (트리에틸렌테트라아민) 0.2g를 사용하였고, 흑연 분말은 평균입도크기 6㎛인 팽창 흑연 분말(150~200W/m*K)을 사용하였고, 무기 필러로서 상기에서 제조된 실란으로 표면 개질된 알루미늄 분말을 사용하였으며, 분산안정제로서 비이온계 산화폴리에틸렌 (Triton-X 100)를 사용하였고, 용매로서 메틸에틸케톤과 톨루엔을 1:1 부피비로 혼합한 혼합용액을 사용하였다. The epoxy resin and the curing agent shown in Table 3 were prepared by mixing 1.8 g of an epoxy resin composed of bisphenol A and epichlorohydrin and 0.2 g of a curing agent (triethylenetetramine), and the graphite powder was an expanded graphite powder having an average particle size of 6 m (Triton-X 100) was used as a dispersion stabilizer, and methyl (3-methyl-2-pyrrolidone) as a solvent was used as the inorganic filler. A mixed solution of ethyl ketone and toluene mixed at a ratio of 1: 1 was used.
표 3에 나타난 성분 및 사용함량으로 상기 실란으로 표면 처리한 알루미늄 분말을 비스페놀 A와 에피클로히드린으로 구성된 에폭시 수지 (MW≥700 Struers Epofix) 1.8g에 24 시간 동안 초음파 처리하여 고루 분산시킨 후 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 50℃ 오일 배스(oil bath) 내에서 24시간 교반시켰다. 교반시킨 혼합물에 트리에틸테트라아민(Triethyltetramine; hardner Struers Epofix) 0.2g과 Triton-X를 첨가하여 필러가 뭉치지 않고 고르게 분산되도록 계속 교반시켰다. 상기 에폭시 복합수지 조성물을 코팅액으로 제조하기 위해 용매 (MEK(methyl ethyl ketone)/Toluene = 1/1 v/v)를 첨가하여 점도를 조절하여 열전도성 복합재료 코팅용액을 제조하였다.The aluminum powder surface-treated with the silane was dispersed in 1.8 g of an epoxy resin (MW? 700 Struers Epofix) composed of bisphenol A and epichlorohydrin for 24 hours, And the mixture was stirred for 24 hours in a 50 DEG C oil bath using a mechanical stirrer. To the stirred mixture was added 0.2 g of triethyltetramine (hardener Struers Epofix) and Triton-X to continue stirring so that the filler was uniformly dispersed without aggregation. To prepare the epoxy composite resin composition as a coating solution, a solvent (MEK (methyl ethyl ketone) / Toluene = 1/1 v / v) was added to adjust the viscosity to prepare a thermoconductive composite coating solution.
[비교예 2][Comparative Example 2]
무기 필러로서 순수 알루미늄 분말을 사용하고 표 4에 나타난 성분 및 사용함량을 사용한 것을 제외하고 상기 실시예 9 내지 14와 동일하게 수행하여 열전도성 복합재료 코팅용액을 제조하였다.
A thermally conductive composite coating solution was prepared in the same manner as in Examples 9 to 14 except that pure aluminum powder was used as an inorganic filler and the ingredients and the content of ingredients shown in Table 4 were used.
[실험예 1] XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석[Experimental Example 1] X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis
실시예 1 내지 8에서 사용된 순수 알루미나 분말 및 이를 실란으로 표면 개질한 알루미나 분말에 대해 XPS 분석을 수행하여 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면 표면처리 전의 순수한 알루미나 분말(pAO)은 약 1% 이하의 불순물 수준의 Si이 확인되는데 반해, 실란으로 표면 개질한 알루미나 분말(Si-pAO)에서는 약 2.2% 정도로 Si 함량이 증가된 것을 알 수 있다.The pure alumina powder used in Examples 1 to 8 and the alumina powder surface-modified with silane were analyzed by XPS and shown in Fig. Referring to FIG. 2, the Si content of the pure alumina powder (pAO) before the surface treatment is about 1% or less, while the Si content is about 2.2% for the alumina powder (Si-pAO) .
또한, 실시예 9 내지 14에서 사용된 순수 알루미늄 분말 및 실란으로 표면 개질한 알루미늄 분말에 대해 XPS 분석을 수행하여 도 3에 나타내었다. 도 3을 참조하면 표면처리 전의 순수한 알루미늄 분말(pAl)은 약 1% 이하의 불순물 수준의 Si이 확인되는데 반해, 실란으로 표면 개질한 알루미늄 분말(Si-pAl)에서는 약 1.7% 정도로 Si 함량이 증가된 것을 알 수 있다.
Further, the pure aluminum powder and the aluminum powder surface-modified with silane used in Examples 9 to 14 were analyzed by XPS and shown in FIG. Referring to FIG. 3, pure aluminum powder (pAl) before surface treatment shows Si of impurity level of about 1% or less, whereas Si content is increased by about 1.7% in silane-surface-modified aluminum powder (Si-pAl) .
[실험예 2] 열전도성 복합재료 코팅용액의 분산 특성 측정[Experimental Example 2] Measurement of dispersion characteristics of a thermoconductive composite coating solution
실시예 1 내지 14 및 비교예 1 및 2에서 제조된 열전도성 복합재료 코팅용액의 분산 특성을 하기와 같이 측정하였고 그 결과 도 4a 내지 도 4f에 나타내었다.Dispersion characteristics of the thermoconductive composite coating solution prepared in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2 were measured as follows, and the results are shown in FIGS. 4A to 4F.
분산 특성 측정 방법: CK는 탄소의 함량, AlK는 알루미늄, 알루미나 함량을 뜻하며 Matrix zaf는 보정된 값을 말한다. 복합된 조성물을 제조하여 5시간 경과된 후 상부와 하부의 파우더를 Vacuum Filteration System으로 채취하여 건조시킨 후 EDAX로 분석 하였다. 분석 결과 비이온 분산 안정제를 7~25%중량부를 포함할 때 AlK(알루미늄, 알루미나)의 입자 분포도가 붉은색 실선에 표시된 것과 같이 큰 차이가 없는 것을 확인 할 수 있다. 이는 분산 특성이 우수한 것으로 판단된다.Measurement method of dispersion characteristics: CK means carbon content, AlK means aluminum and alumina content, Matrix zaf means corrected value. Composite compositions were prepared and after 5 hours, top and bottom powders were collected by Vacuum Filteration System, dried and analyzed by EDAX. As a result of analysis, it can be confirmed that the particle distribution of AlK (aluminum, alumina) is not greatly different as indicated by a red solid line when 7 to 25% by weight of the nonionic dispersion stabilizer is contained. This is considered to be excellent in dispersion characteristics.
도 4a를 참조하면, 무기 필러를 실란으로 표면 개질하지 않은 비교예 1 및 비교예 2의 경우 시간이 경과됨에 따라 열전도성 복합재료 코팅용액에서 무기 필러가 침전되어 결과적으로 상분리가 일어난 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4A, in Comparative Examples 1 and 2 in which the inorganic filler was not surface-modified with silane, the inorganic filler was precipitated in the thermally conductive composite coating solution with the lapse of time, resulting in phase separation .
실시예 7 및 실시예 13을 각각 실시예 8 및 실시예 14의 분산 특성과 비교하였고 그 결과 상기와 같이 비이온계 분산안정제를 실란으로 표면 개질된 무기 필러와 함께 적용할 경우 (1~8g), 소량이라도 분산안정성을 향상시킨 것을 알 수 있고, 1g을 사용하더라도 훨씬 분산안정성이 향상되었다. 따라서 실란으로 표면 개질된 무기 필러와와 분산안정제를 병행하여 사용시 분산안정성에 있어서 더욱 효과적임을 알 수 있다.
Example 7 and Example 13 were compared with the dispersion characteristics of Example 8 and Example 14, respectively. As a result, when the nonionic dispersion stabilizer was applied together with the inorganic filler surface-modified with silane (1 to 8 g) , Indicating that dispersion stability was improved even with a small amount, and even when 1 g was used, dispersion stability was improved. Therefore, it can be seen that the inorganic filler and the dispersion stabilizer, which are surface modified with silane, are more effective in terms of dispersion stability when used in combination.
[실험예 3] 열전도성 복합재료 코팅용액으로 얻은 막의 열전도 특성 측정[Experimental Example 3] Measurement of thermal conductivity of a film obtained from a thermally conductive composite coating solution
실시예 1 내지 14에서 제조된 열전도성 복합재료 코팅용액을 스핀코팅하여 50℃에서 2시간 경화시켜 형성된 코팅막에 대해 하기 방법에 따라 열전도 특성을 측정하였고 그 결과를 표 5에 나타내었다.The thermal conductivity of the coating film formed by spin-coating the thermoconductive composite coating solution prepared in Examples 1 to 14 at 50 ° C for 2 hours was measured according to the following method. The results are shown in Table 5.
열전도 특성은 LFA447(Netzch) 장비를 사용 하였고 샘플 규격은 8×8, 1.5t로 코팅액을 두껍게 도포하여 2000mesh로 폴리싱하여 사용 하였다. 측정온도 범위는 상온에서 분석하였다.
The thermal conductivity was measured using LFA447 (Netzch) equipment. The sample size was 8 × 8, 1.5t. The measurement temperature range was analyzed at room temperature.
Out-of-planeThermal conductivity (W / m * K)
Out-of-plane
[실험예 4] 열전도성 복합재료 코팅용액으로 얻은 막의 방열 특성 측정[Experimental Example 4] Measurement of heat radiation characteristics of a film obtained from a thermally conductive composite coating solution
실시예 1 내지 14에서 제조된 열전도성 복합재료 코팅용액에 대해 방열 코팅 용도로 사용시 계면에서의 방열 특성을 측정하기 위해 Al 플레이트(40mm×40mm, t=10mm)로 방열판의 소재로 사용되는 Al6061을 사용하였다. 상기 Al 플레이트에 실시예 1 내지 14에서 제조된 열전도성 복합재료 코팅용액을 고르게 도포하고 50℃에서 2시간 동안 경화 및 건조하여 코팅막을 준비하였다. 방열 코팅물의 효과를 비교하기 위하여 동일한 조건에서 표면을 코팅하지 않은 Al 플레이트에 대한 방열온도측정을 동시에 실시하여 표 6 및 표 7에 나타내었다. 방열온도측정을 하는 과정에서 대류의 변화를 차단하기 위해 밀폐된 공간에서 진행 하였다. 여기서 T1은 광원부의 역할로 열을 발생시키는 매개체를 의미하며 T2는 T1에서 발생한 열이 전달되는 열전도, T3는 전도된 열이 T2에서 대기로 발산 시키는 방열온도에 해당한다.Al 6061 (40 mm x 40 mm, t = 10 mm) used as the material of the heat sink was coated with the Al plate (40 mm x 40 mm, t = 10 mm) in order to measure the heat radiation characteristics at the interface when used for the heat radiation coating in the thermoconductive composite coating solution prepared in Examples 1 to 14 Respectively. The thermally conductive composite coating solutions prepared in Examples 1 to 14 were evenly coated on the Al plate, cured at 50 ° C for 2 hours and dried to prepare a coating film. In order to compare the effects of the heat-radiating coating, the heat radiation temperature was measured simultaneously on the Al plate not coated with the surface under the same conditions, and the results are shown in Tables 6 and 7. In the process of measuring the heat radiation temperature, it proceeded in an enclosed space to prevent the change of convection. In this case, T1 means the medium generating heat by the role of light source, T2 is heat conduction in which heat is generated in T1, and T3 is heat dissipation temperature in which conduction heat is emitted from T2 to the atmosphere.
(℃)Temperature
(° C)
플레이트Al
plate
±0.3100.2
± 0.3
±0.1100.6
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.1100.1
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.1100.1
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.1100.1
± 0.1
±0.297.1
± 0.2
±0.297.7
± 0.2
±0.395.6
± 0.3
±0.197.1
± 0.1
±0.297.1
± 0.2
±0.197.1
± 0.1
±0.297.1
± 0.2
±0.197.1
± 0.1
±0.297.1
± 0.2
±0.352.7
± 0.3
±0.154.3
± 0.1
±0.154.2
± 0.1
±0.255.4
± 0.2
±0.354.5
± 0.3
±0.255.4
± 0.2
±0.254.4
± 0.2
±0.255.2
± 0.2
±0.255.3
± 0.2
(℃)Temperature
(° C)
±0.3100.2
± 0.3
±0.1100.3
± 0.1
±0.1100.1
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.1100.1
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.1100.2
± 0.1
±0.297.1
± 0.2
±0.398.0
± 0.3
±0.296.4
± 0.2
±0.196.9
± 0.1
±0.296.4
± 0.2
±0.196.8
± 0.1
±0.196.6
± 0.1
±0.352.7
± 0.3
±0.453.3
± 0.4
±0.353.8
± 0.3
±0.254.4
± 0.2
±0.153.9
± 0.1
±0.154.7
± 0.1
±0.254.1
± 0.2
표 6 및 표 7을 참조하면 열전도성 복합재료 코팅용액으로 코팅 처리되지 않은 Al 플레이트에 비해 본 발명의 열전도성 복합재료 코팅용액으로 코팅처리된 모든 Al 플레이트의 방열 온도가 상승한 것을 알 수 있다. 비록 열전도도가 낮은 수준(1.0 이하)이라도 방열 온도는 열전도도가 높은 조성물 코팅(1.0 이상)과 비슷한 수준의 값으로 측정되었고 열전도성 복합재료 코팅용액으로 코팅처리된 모든 Al 플레이트는 방열 온도가 개선된 것을 알 수 있다. Referring to Tables 6 and 7, it can be seen that the heat radiation temperature of all the Al plates coated with the thermoconductive composite coating solution of the present invention is higher than that of the Al plate not coated with the thermally conductive composite coating solution. Even if the thermal conductivity is low (less than 1.0), the heat dissipation temperature is measured at a value similar to that of the composition coating having a high thermal conductivity (1.0 or more). All Al plates coated with the thermoconductive composite coating solution have improved heat radiation temperature .
이상의 결과를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 열전도성 복합재료 코팅용액으로 코팅된 코팅막은 분산 안정성이 우수하여 열전도 특성 및 방열 특성이 우수한 것을 알 수 있다.
Referring to the above results, it can be seen that the coating film coated with the thermoconductive composite coating solution prepared according to the present invention has excellent dispersion stability and excellent heat conduction characteristics and heat radiation characteristics.
이러한 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
Claims (15)
용매 100 중량부에 대해 고분자 수지 20% 중량부, 흑연 분말 15~65%중량부, 및 이온성 또는 무극성 말단기를 갖는 실란으로 표면개질된 무기 필러 15~65% 중량부를 포함하는, 열전도성 복합재료 코팅용액.A coating solution for a thermally conductive heat radiation coating,
And 15 to 65% by weight of an inorganic filler surface-modified with silane having an ionic or non-polar terminal group, with 20% by weight of a polymer resin, 15 to 65% by weight of a graphite powder, Material coating solution.
상기 고분자 수지는 에폭시 수지, 아크릴 수지 및 이들의 복합체 중 선택되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.The method according to claim 1,
Wherein the polymer resin is selected from an epoxy resin, an acrylic resin, and a composite material thereof.
상기 흑연은 평균입도크기가 3~30㎛인 팽창흑연(Expanded Graphite powder)인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.The method according to claim 1,
Wherein the graphite is an expanded graphite powder having an average particle size of 3 to 30 占 퐉.
상기 실란으로 표면개질된 무기 필러는 알루미늄(Al), 알루미나(AlO), 실리콘카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 무기 필러의 표면에 실란기가 결합되어 표면 개질된 무기 필러임을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.The method according to claim 1,
The inorganic filler surface-modified with silane may be added to the surface of an inorganic filler selected from the group consisting of aluminum (Al), alumina (AlO), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) Wherein the inorganic filler is an inorganic filler having a surface modified with a silane group bonded thereto.
상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러의 함량은 상기 흑연 분말의 함량 대비 15배 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.The method according to claim 1,
Wherein the content of the inorganic filler surface-modified with the silane is less than 15 times the content of the graphite powder.
상기 용매는 메틸에틸케톤과 톨루엔의 혼합용액인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.The method according to claim 1,
Wherein the solvent is a mixed solution of methyl ethyl ketone and toluene.
용매 100 중량부에 대해 분산안정제 7~25% 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.The method according to claim 1,
Further comprising 7 to 25% by weight of a dispersion stabilizer based on 100 parts by weight of the solvent.
상기 분산안정제는 비이온계 산화폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액.8. The method of claim 7,
Wherein the dispersion stabilizer is a non-ionic oxidized polyethylene.
상기 히드록실화된 무기 필러를 알콜계 용매 하에 상온~환류 조건에서 5~12 시간 동안 이온성 또는 무극성 말단기를 갖는 실란 화합물과 반응시켜 이의 표면을 실란으로 개질시키는 단계; 및
상기 실란으로 표면 개질된 무기 필러, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 및 이들의 복합체 중 선택된 고분자 수지, 흑연 분말, 분산안정제, 및 용매를 혼합하는 단계;
를 포함하는 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법.Adding an inorganic filler to an alkali solution and stirring the mixture at a temperature of from room temperature to 100 ° C for 1 to 5 hours to form a hydroxylamine;
Reacting the hydroxylated inorganic filler with a silane compound having an ionic or non-polar end group for 5 to 12 hours under an alcohol-based solvent at room temperature to reflux condition to modify the surface thereof to silane; And
Mixing a silane-modified inorganic filler, an epoxy resin, an acrylic resin, and a polymer resin selected from the above composites, a graphite powder, a dispersion stabilizer, and a solvent;
≪ / RTI >
상기 무기 필러는 알루미늄(Al), 알루미나(AlO), 실리콘카바이드(SiC), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic filler is selected from the group consisting of aluminum (Al), alumina (AlO), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) ≪ / RTI >
상기 알칼리 용액은 0.1M NaOH 수용액인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the alkali solution is 0.1 M NaOH aqueous solution.
상기 알콜계 용매는 메탄올 또는 에탄올 용매인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the alcohol-based solvent is methanol or an ethanol solvent.
상기 실란 화합물은 트리알콕시실란인 것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the silane compound is trialkoxysilane. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 용매는 메틸에틸케톤과 톨루엔의 혼합용액이고, 상기 분산안정제는 비이온계 산화폴리에틸렌인것을 특징으로 하는 열전도성 복합재료 코팅용액. 10. The method of claim 9,
Wherein the solvent is a mixed solution of methyl ethyl ketone and toluene, and the dispersion stabilizer is non-ionic oxidized polyethylene.
A heat conduction and heat radiation coating film formed by applying the thermally conductive composite material coating solution according to any one of claims 1 to 8 on a substrate.
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