KR20190107447A - High heat-dissipating composite composition, high heat-dissipating composite and method for manufacturing the same - Google Patents

High heat-dissipating composite composition, high heat-dissipating composite and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a high heat-dissipating composite composition, a high heat-dissipating composite using the same, and a method for manufacturing the same. The present invention is to implement high heat-dissipating characteristics by improving the content of carbon hybrid filler and dispersibility. The present invention relates to the high heat-dissipating composite composition comprising a thermoplastic resin powder and a carbon hybrid filler powder, which is attached to the particle surface of the thermoplastic resin powder and the surface of which is modified with an amine polymer; the high heat-dissipating composite manufactured by using the same; and the method for manufacturing the same.

Description

고방열 복합체 조성물, 그를 이용한 고방열 복합체 및 그의 제조 방법{High heat-dissipating composite composition, high heat-dissipating composite and method for manufacturing the same}High heat dissipating composite composition, high heat dissipating composite using same and manufacturing method thereof {High heat-dissipating composite composition, high heat-dissipating composite and method for manufacturing the same}

본 발명은 방열 복합체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말과 열가소성 수지 분말이 복합되어 고방열 특성을 발현하는 고방열 복합체 조성물, 그를 이용한 고방열 복합체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipating composite and a method for manufacturing the same, and more particularly, a high heat dissipating composite composition in which a surface-modified plate-shaped carbon filler powder and a thermoplastic resin powder are combined to express high heat dissipation properties, a high heat dissipating composite using the same, and a preparation thereof It is about a method.

전기ㅇ전자소자는 고성능, 소형화, 경량화, 고효율화를 지향하고 있으며, 이에 따라 소자 작동 시에 발생하는 발열 문제가 대두되고 있다. 발생되는 열은 소자의 품질에 문제를 일으킬 뿐만 아니라, 제품의 고장, 신뢰성 및 수명을 단축시키는 주요한 요소로 고려되고 있다.Electric and electronic devices are aiming for high performance, miniaturization, light weight, and high efficiency, and thus heat generation problems occurring during operation of devices are on the rise. The heat generated is not only a problem in the quality of the device, but also considered a major factor in shortening the product failure, reliability and lifespan.

이러한 방열 문제를 해결하기 위한 접근 방법으로는 높은 열전도계수를 갖는 열매개체를 이용하여 열이 방열부까지 원활하게 전달 되도록 하는 방법, 방열면적확대 방법, 대류효과를 이용하는 방법, 접촉 열저항을 낮추는 방법 등이 있다. 이 중 접촉 열저항을 줄이기 위한 제품들을 TIM(Thermal Interface Material)이라 한다.Approaches to solve this heat dissipation problem include a method of ensuring that heat is transferred to the heat dissipation part smoothly using a heat medium having a high thermal conductivity coefficient, a method of expanding the heat dissipation area, using a convection effect, and a method of lowering the contact heat resistance. Etc. Among them, products to reduce contact thermal resistance are called TIM (Thermal Interface Material).

TIM으로 종래에는 알루미나, 은, 실리카와 같은 TCP(Thermal conductive particle)들을 이용해 왔다. 이들 물질들을 방열 복합체 내에 분산시킴으로써 방열 문제를 해결하고자 하는 시도들이 있었다. 그러나 언급한 재료들의 경우에는 실온에서 1~5 W/mK 범위의 열전도도를 발현시키기 위해 50% 이상의 높은 볼륨 프렉션(volumn fraction)이 요구되므로 상업적 측면에서는 TCP의 함량을 낮춰 비용을 개선시켜야 할 필요가 있다.TIM has conventionally used TCP (Thermal conductive particles) such as alumina, silver and silica. Attempts have been made to solve the heat dissipation problem by dispersing these materials within the heat dissipation composite. However, the above mentioned materials require a high volume fraction of 50% or more to develop thermal conductivity in the range of 1 to 5 W / mK at room temperature. There is a need.

이러한 문제점을 해소하기 위해서, 나노스케일의 카본소재들이 TCP로써 TIM에 적용되고 있다. 예컨대 카본소재로는 탄소나노튜브(CNT; carbon nano tube), 그래핀(Graphene) 등을 들 수 있는데, 이들 물질은 이론상으로 3000~6000 W/mK에 해당하는 높은 열전도도 특성을 나타낼 뿐만 아니라 우수한 기계적, 전기적 물성을 포함하고 있어 TIM에 적용되기에 좋은 특성을 가지고 있다.In order to solve this problem, nanoscale carbon materials have been applied to TIM as TCP. For example, carbon materials include carbon nanotubes (CNT) and graphene (Graphene). These materials not only exhibit high thermal conductivity of 3000 to 6000 W / mK, but also have excellent properties. It contains mechanical and electrical properties and has good characteristics to be applied to TIM.

하지만 탄소나노튜브의 경우 고분자 매트릭스 계면에서의 낮은 열전대(thermal coupling) 문제가 있다. 그래핀의 경우 고분자 매트릭스 내에서 플레이트들 간에 point-type contact geometry를 이루므로 관통 면 방향에서의 높은 열전도도를 실현시키기가 어렵다는 문제가 있다.However, carbon nanotubes have a low thermal coupling problem at the polymer matrix interface. In the case of graphene, it is difficult to realize high thermal conductivity in the penetrating direction because the point-type contact geometry is formed between the plates in the polymer matrix.

등록특허공보 제10-1413996호 (2014.06.25. 등록)Registered Patent Publication No. 10-1413996 (Registered June 25, 2014) 등록특허공보 제10-1437452호 (2014.08.28. 등록)Patent Registration No. 10-1437452 (2014.08.28. Registration)

이러한 문제점을 해소하기 위해서, 본 출원인은 등록특허공보 제10-1413996호에 개시된 바와 같이, 카본 하이브리드 필러와 혼합되는 고분자 수지를 포함하는 방열 복합체를 소개한 바 있다. 이때 고분자 수지로는 열경화성 수지인 에폭시 수지를 사용하였다.In order to solve this problem, the applicant has introduced a heat dissipation composite containing a polymer resin mixed with a carbon hybrid filler, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1413996. At this time, an epoxy resin which is a thermosetting resin was used as the polymer resin.

이러한 방열 복합체는 에폭시 수지와 카본 하이브리드 필러를 단순 혼합한 후 경화시켜 제조한다. 제조된 방열 복합체는 카본 하이브리드 필러 대신에 탄소나노튜브 필러를 사용하는 방열 복합체에 비해서는 열전도도가 높지만, 2 W/mK 정도의 낮은 열전도도를 갖는다.Such a heat dissipation composite is prepared by simply mixing the epoxy resin and the carbon hybrid filler and then curing. The prepared heat dissipating composite has a higher thermal conductivity than the heat dissipating composite using a carbon nanotube filler instead of a carbon hybrid filler, but has a low thermal conductivity of about 2 W / mK.

따라서 본 발명의 목적은 고방열 특성을 갖는 고방열 복합체 조성물, 그를 이용한 고방열 복합체 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high heat dissipation composite composition having high heat dissipation characteristics, a high heat dissipation composite using the same, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 카본 필러의 함량과 분산성을 향상시킨 고방열 복합체 조성물, 그를 이용한 고방열 복합체 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a high heat dissipating composite composition having improved content and dispersibility of a carbon filler, a high heat dissipating composite using the same, and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열가소성 수지 분말; 및 상기 열가소성 수지 분말의 입자 표면에 부착되며, 아민계 폴리머로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말;을 포함하는 고방열 복합체 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a thermoplastic resin powder; And a plate-shaped carbon filler powder attached to the particle surface of the thermoplastic resin powder and surface-modified with an amine polymer.

상기 표면 개질된 판상형 카본 필터 분말은, 입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기가 형성되어 있는 판상형 카본 필러; 및 상기 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 정전기적 인력에 의해 부착되는 상기 아민계 폴리머;를 포함한다.The surface-modified plate-shaped carbon filter powder may include a plate-shaped carbon filler in which -OH and -COOH functional groups are formed on the particle surface; And the amine polymer attached to the —OH and —COOH functional groups by electrostatic attraction, respectively.

상기 판상형 카본 필러는 탄소나노플레이트(CNP) 또는 카본 하이브리드 필러를 포함한다.The plate-shaped carbon filler includes carbon nanoplates (CNP) or carbon hybrid fillers.

상기 탄소나노플레이트 필러는 판 크기가 5 내지 20㎛이고, 두께가 4 내지 6nm이다.The carbon nanoplate filler has a plate size of 5 to 20 μm and a thickness of 4 to 6 nm.

상기 카본 하이브리드 필러는 탄소나노플레이트 상에 탄소나노튜브가 길이 방향으로 성장되어 접합된 형태를 가지고, 복수의 상기 탄소나노플레이트가 복수의 상기 탄소나노튜브를 매개로 연결된 형태를 가질 수 있다.The carbon hybrid filler may have a form in which carbon nanotubes are grown in a length direction on the carbon nanoplate and bonded to each other, and the plurality of carbon nanoplates may be connected through a plurality of carbon nanotubes.

상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말은, 상기 아민계 폴리머는 상기 아민계 폴리머에 포함된 아민기를 매개로 상기 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 부착된다.The surface-modified plate-shaped carbon filler powder, the amine polymer is attached to the -OH and -COOH functional groups through the amine group contained in the amine polymer, respectively.

상기 열가소성 수지 분말의 입자 크기는 상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말의 입자 크기의 5 내지 20배일 수 있다.The particle size of the thermoplastic resin powder may be 5 to 20 times the particle size of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder.

상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말은 최대 75 중량%가 포함될 수 있다.The surface-modified plate-shaped carbon filler powder may contain up to 75% by weight.

상기 아민계 폴리머는 1-(3-Aminopropyl)imidazole, Octadecylamine, Aniline 또는 4,4'-Dithiodianiline을 포함할 수 있다.The amine polymer may include 1- (3-Aminopropyl) imidazole, Octadecylamine, Aniline, or 4,4'-Dithiodianiline.

상기 열가소성 수지 분말은 폴리케톤일 수 있다.The thermoplastic resin powder may be polyketone.

본 발명은 또한, 고방열 복합체 조성물을 가열하여 제조한 고방열 복합체를 제공한다.The present invention also provides a high heat dissipation composite prepared by heating the high heat dissipation composite composition.

본 발명은 또한, 아민계 폴리머로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말을 제조하는 단계; 및 상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말과 열가소성 수지 분말을 고에너지 혼합 방법으로 혼합하여 고방열 복합체를 제조하는 단계;를 포함하는 고방열 복합체의 제조 방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of preparing a plate-shaped carbon filler powder surface-modified with an amine polymer; And mixing the surface-modified plate-shaped carbon filler powder and the thermoplastic resin powder by a high energy mixing method to produce a high heat dissipation composite.

상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말을 제조하는 단계는, 표면 처리전 판상형 카본 필러 분말에 대한 UV-O3 처리를 통해 입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기를 형성하는 단계; 및 상기 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 상기 아민계 폴리머를 정전기적 인력에 의해 부착하여 판상형 카본 필러 분말의 입자 표면을 개질하는 단계;를 포함할 수 있다.The preparing of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder may include forming -OH and -COOH functional groups on the surface of the particles through UV-O 3 treatment of the plate-shaped carbon filler powder before surface treatment; And modifying the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder by attaching the amine-based polymer to the -OH and -COOH functional groups by electrostatic attraction, respectively.

상기 표면을 개질하는 단계에서, 상기 아민계 폴리머 용액에 상기 -OH 및 -COOH 관능기가 형성된 판상형 카본 필러 분말을 투입한 후 교반하여 표면 개질을 수행할 수 있다.In the step of modifying the surface, surface modification may be performed by adding a plate-shaped carbon filler powder having the -OH and -COOH functional groups formed therein to the amine polymer solution and then stirring.

본 발명에 따른 고방열 복합체의 제조 방법은, 상기 표면을 개질하는 단계 이후에 수행되는, 상기 고방열 복합체 조성물을 금형에 넣고 가열하여 고방열 복합체를 제조하는 단계;를 더 포함한다.The method of manufacturing a high heat dissipation composite according to the present invention further includes a step of preparing the high heat dissipation composite by inserting the high heat dissipation composite composition into a mold and heating after the step of modifying the surface.

그리고 상기 고에너지 혼합 방법에는 나노 믹서(Nano Mixer)를 이용할 수 있다.And a nano mixer (Nano Mixer) can be used for the high energy mixing method.

본 발명에 따르면, 판상형 카본 필러 분말의 입자 표면을 개질한 후, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말과 열가소성 수지 분말을 고에너지 혼합 방법으로 고방열 복합체 조성물을 제조함으로써, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말의 혼합 비율에 따라서 고방열 복합체는 36 내지 79 W/mK 정도의 높은 열전도도 특성을 나타낸다.According to the present invention, after modifying the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder, the surface-modified plate-shaped carbon filler powder and the thermoplastic resin powder to prepare a high heat radiation composite composition by a high energy mixing method, thereby the surface-modified plate-shaped carbon filler powder Depending on the mixing ratio, the high heat dissipation composite shows high thermal conductivity of about 36 to 79 W / mK.

즉 본 발명에 따른 고방열 복합체는 분말 형태의 열가소성 수지를 사용함으로써, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말의 함량을 높일 수 있다. 그리고 판상형 카본 필러 분말의 입자 표면을 개질한 후 고에너지 혼합 방법으로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말과 열가소성 수지 분말을 혼합함으로써, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말과 열가소성 수지 분말이 균일하게 접촉하여 열가소성 수지의 입자 표면에 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말을 안정적으로 부착시켜 열가소성 수지 내의 표면 개질된 판상형 카본 필러의 분산성을 향상시킬 수 있다.That is, the high heat dissipation composite according to the present invention may increase the content of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder by using a thermoplastic resin in powder form. The surface of the plate-shaped carbon filler powder and the thermoplastic resin powder are uniformly contacted with each other by modifying the surface of the plate-shaped carbon filler powder and then mixing the surface-modified plate-shaped carbon filler powder and the thermoplastic resin powder by a high energy mixing method. The surface-modified plate-shaped carbon filler powder can be stably adhered to the surface of the particles of, thereby improving the dispersibility of the surface-modified plate-shaped carbon filler in the thermoplastic resin.

이와 같이 본 발명에 따른 고방열 복합체는 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말의 함량과 분산성을 향상시킴으로써, 높은 열전도도 특성을 확보할 수 있다.As described above, the high heat dissipation composite according to the present invention can secure high thermal conductivity by improving the content and dispersibility of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder.

도 1은 본 발명에 따른 고방열 복합체를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 표면 개질된 판상형 카본 필러를 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고방열 복합체의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 4는 도 3의 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말의 제조 단계에 따른 상세 흐름도이다.
도 5는 분말 형태의 열가소성 수지 분말을 보여주는 사진이다.
도 6은 도 3의 열가소성 수지 분말의 표면에 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말이 부착된 상태를 보여주는 사진이다.
도 7은 비교예 및 실시예에 따른 열가소성 수지 분말과 카본 하이브리드 필러 분말이 혼합된 고방열 복합체 조성물을 보여주는 사진이다.
도 8은 비교예 및 실시예에 따른 카본 하이브리드 필러 분말의 물에 대한 젖음성 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 비교예 및 실시예에 따른 카본 하이브리드 필러 분말의 벤젠에 대한 젖음성 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 비교예 및 실시예에 따른 카본 하이브리드 필러 분말의 함량에 따른 방열 복합체의 열전도도를 보여주는 그래프이다.1 is a schematic view showing a high heat dissipation composite according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the surface modified plate-shaped carbon filler of FIG. 1.
3 is a flow chart according to the manufacturing method of the high heat dissipation composite according to the present invention.
FIG. 4 is a detailed flowchart according to the manufacturing step of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder of FIG. 3.
5 is a photograph showing a thermoplastic resin powder in powder form.
6 is a photograph showing a state in which the surface-modified carbon hybrid filler powder is attached to the surface of the thermoplastic resin powder of FIG. 3.
7 is a photograph showing a high heat dissipation composite composition in which a thermoplastic resin powder and a carbon hybrid filler powder are mixed according to Comparative Examples and Examples.
8 is a graph showing the results of the wettability test of water of the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example and Example.
9 is a graph showing the results of the wettability test for benzene of the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example and Example.
10 is a graph showing the thermal conductivity of the heat dissipation composite according to the content of the carbon hybrid filler powder according to Comparative Examples and Examples.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted in a range that does not distract from the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors are appropriate to the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, and various equivalents may be substituted for them at the time of the present application. It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 고방열 복합체를 보여주는 개략도이다. 도 2는 도 1의 표면 개질된 판상형 카본 필러를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing a high heat dissipation composite according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing the surface modified plate-shaped carbon filler of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고방열 복합체(50)는 고방열 복합체 조성물(50a)로 제조되며, 고방열 복합체 조성물을 금형에 넣고 가열하여 제조한다. 고방열 복합체 조성물(50a)은 열가소성 수지 분말(10)과, 열가소성 수지 분말(10)의 입자 표면에 부착되며 아민계 폴리머(25)로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)을 포함한다.1 and 2, the high heat dissipation composite 50 according to the present invention is made of a high heat dissipation composite composition 50a, is prepared by placing the high heat dissipation composite composition in a mold and heated. The high heat dissipation composite composition 50a includes a thermoplastic resin powder 10 and a plate-shaped carbon filler powder 20 adhered to a particle surface of the thermoplastic resin powder 10 and surface modified with an amine polymer 25.

이와 같이 본 발명에 따른 고방열 복합체 조성물(50a)은 열가소성 수지 분말(10)의 입자 표면에 표면 개질된 판상형 카본 필터 분말(20)이 래핑(wrapping) 형태를 갖는다.As described above, in the high heat dissipation composite composition 50a according to the present invention, the plate-shaped carbon filter powder 20 surface-modified on the particle surface of the thermoplastic resin powder 10 has a wrapping form.

열가소성 수지로는 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 함량을 높이기 위해서 분말 형태를 사용한다. 바람직하게는 열가소성 수지 분말(10)은 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 입자 크기의 5 내지 20배의 입자 크기를 갖는다. 이때 열가소성 수지 분말(10)의 입자 크기가 5배 이하인 경우, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 함량은 높일 수 있지만 사출성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 열가소성 수지 분말(10)의 입자 크기가 20배를 초과하는 경우, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 함량이 떨어져 방열특성이 떨어질 수 있다. 열가소성 수지 분말(10)의 입자 크기는 60 내지 200㎛일 수 있으며, 바람직하게는 100 내지 120㎛일 수 있다. 열가소성 수지 분말(10)의 소재로는 폴리케콘(Polyketone; PK)이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.As the thermoplastic resin, a powder form is used to increase the content of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20. Preferably, the thermoplastic resin powder 10 has a particle size of 5 to 20 times the particle size of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20. In this case, when the particle size of the thermoplastic resin powder 10 is 5 times or less, the content of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 may be increased, but a problem of poor injection performance may occur. When the particle size of the thermoplastic resin powder 10 is more than 20 times, the content of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 may be lowered, thereby degrading heat dissipation characteristics. The particle size of the thermoplastic resin powder 10 may be 60 to 200 μm, preferably 100 to 120 μm. Polyketone (PK) may be used as the material of the thermoplastic resin powder 10, but is not limited thereto.

그리고 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)은 판상형 카본 필러 분말(23)과, 판상형 카본 필러 분말(23)의 입자 표면에 부착된 아민계 폴리머(25)를 포함한다. 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)은 최대 75 중량%가 포함될 수 있다. 판상형 카본 필러 분말(23)의 입자 크기는 5 내지 60㎛일 수 있다.  The surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 includes a plate-shaped carbon filler powder 23 and an amine polymer 25 attached to the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder 23. Surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 may contain up to 75% by weight. The particle size of the plate-shaped carbon filler powder 23 may be 5 to 60 μm.

여기서 판상형 카본 필러 분말(23)은 탄소나노플레이트(Carbon Nano plates; CNP) 필러 또는 카본 하이브리드 필러를 포함한다. 탄소나노플레이트 필러를 기반으로 제조된 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말은 표면 개질된 탄소나노플레이트 필러 분말이라 한다. 카본 하이브리드 필러를 기반으로 제조된 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말은 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말이라 한다. 도 2에는 판상형 카본 필러로 카본 하이브리드 필러를 사용하는 예를 도시하였다.Here, the plate-shaped carbon filler powder 23 includes a carbon nanoplate (CNP) filler or a carbon hybrid filler. The surface modified plate-shaped carbon filler powder prepared based on the carbon nanoplate filler is called surface modified carbon nanoplate filler powder. The surface modified plate-shaped carbon filler powder prepared based on the carbon hybrid filler is called surface modified carbon hybrid filler powder. 2 illustrates an example of using a carbon hybrid filler as a plate-shaped carbon filler.

탄소나노플레이트는 그래핀나노플레이트(Graphene Nano plates; CNP)를 포함한다. 탄소나노플레이트는 판 크기가 5 내지 20㎛이고, 두께가 4 내지 6nm일 수 있다.Carbon nanoplates include graphene nanoplates (CNP). Carbon nanoplates may have a plate size of 5 to 20 μm and a thickness of 4 to 6 nm.

카본 하이브리드 필러는 탄소나노플레이트(Carbon Nano plates; CNP) 상에 탄소나노튜브(Carbon Nano Tubes; CNT)가 길이 방향으로 성장되어 접합된 형태를 가지고, 복수의 탄소나노플레이트가 복수의 탄소나노튜브를 매개로 연결된 형태를 가질 수 있다. 이러한 카본 하이브리드 필러는 CNP-CNT 또는 GNP-CNT로 표시될 수 있다. 예컨대 카본 하이브리드 필러로는 등록특허공보 제10-1413996호에 개시된 카본 하이브리드 필러가 사용될 수 있다. 이때 탄소나노플레이트로는 그래핀나노플레이트가 사용될 수 있다.The carbon hybrid filler has a form in which carbon nanotubes (CNTs) are grown in a longitudinal direction on carbon nanoplates (CNPs) and bonded to each other, and a plurality of carbon nanoplates are used to form a plurality of carbon nanotubes. It may have a form connected by an intermediate. Such carbon hybrid fillers may be represented as CNP-CNT or GNP-CNT. For example, the carbon hybrid filler disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1413996 may be used as the carbon hybrid filler. In this case, as the carbon nanoplates, graphene nanoplates may be used.

판상형 카본 필러 분말(23)로 카본 하이브리드 필러 분말을 사용하는 경우, 카본 하이브리드 필러 분말은 표면으로 돌출된 탄소나노튜브를 구비하고, 탄소나노튜브는 일종의 창 형태로 열가소성 수지 분말(10)의 입자 표면에 꽂히기 때문에, 열가소성 수지 분말(10)의 입자 표면에 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말이 보다 안정적으로 래핑될 수 있는 것이다.When the carbon hybrid filler powder is used as the plate-shaped carbon filler powder 23, the carbon hybrid filler powder has carbon nanotubes protruding to the surface, and the carbon nanotubes have a surface of the particle of the thermoplastic resin powder 10 in the form of a window. Since it is plugged in, the carbon hybrid filler powder surface-modified on the particle surface of the thermoplastic resin powder 10 can be more stably wrapped.

판상형 카본 필러(23)는, 아민계 폴리머(25)가 안정적으로 부착될 수 있도록, 입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기가 형성되어 있다. -OH 및 -COOH 관능기에 각각 아민계 폴리머(25)가 정전기적 인력에 의해 부착된다. 판상형 카본 필러(23)는 UV-O3 처리를 통해 입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기가 도입될 수 있다.In the plate-shaped carbon filler 23, -OH and -COOH functional groups are formed on the particle surface so that the amine polymer 25 can be stably attached. The amine polymer 25 is attached by electrostatic attraction, respectively, to the -OH and -COOH functional groups. The plate-shaped carbon filler 23 may be introduced with -OH and -COOH functional groups on the surface of the particles through UV-O 3 treatment.

그리고 아민계 폴리머(25)는 아민기를 매개로 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 부착된다. 예컨대 아민계 폴리머(25)로는, 아래의 화학식 1로 표시되는, 1-(3-Aminopropyl)imidazole, Octadecylamine, Aniline 또는 4,4'-Dithiodianiline을 사용할 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 여기서 "Functional group-NH2"는 아민계 폴리머를 나타낸다.And the amine polymer 25 is attached to the -OH and -COOH functional groups through the amine group, respectively. For example, as the amine polymer 25, 1- (3-Aminopropyl) imidazole, Octadecylamine, Aniline, or 4,4'-Dithiodianiline represented by the following Chemical Formula 1 may be used, but is not limited thereto. Here, "Functional group-NH 2 " represents an amine polymer.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
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이와 같이 본 발명에 따른 고방열 복합체(50)는 열가소성 수지 분말(10)을 사용함으로써, 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 함량을 높일 수 있다.As described above, the high heat dissipation composite 50 according to the present invention may increase the content of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 by using the thermoplastic resin powder 10.

그리고 판상형 카본 필러 분말(23)의 입자 표면을 개질함으로써, 열가소성 수지 분말(10)의 입자 표면에 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)을 안정적으로 부착시켜 열소성 수지 분말(10) 내의 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 분산성을 향상시킬 수 있다.Then, by modifying the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder 23, the surface-shaped plate-shaped carbon filler powder 20 is stably adhered to the particle surface of the thermoplastic resin powder 10 to modify the surface in the thermoplastic resin powder 10. The dispersibility of the plate-shaped carbon filler powder 20 can be improved.

이와 같이 본 발명에 따른 고방열 복합체(50)는 표면 개질된 판상형 카본 필러(20)의 함량과 분산성을 향상시킴으로써, 높은 열전도도 특성을 확보할 수 있다.As described above, the high heat dissipation composite 50 according to the present invention improves the content and dispersibility of the surface-modified plate-shaped carbon filler 20, thereby securing high thermal conductivity.

이와 같은 본 발명에 따른 고방열 복합체(50)의 제조 방법에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 본 발명에 따른 고방열 복합체(50)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 4는 도 3의 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)의 제조 단계에 따른 상세 흐름도이다.Such a method of manufacturing the high heat dissipation composite 50 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 as follows. 3 is a flow chart according to the manufacturing method of the high heat dissipation composite 50 according to the present invention. 4 is a detailed flowchart according to the manufacturing step of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 of FIG.

본 발명에 따른 고방열 복합체(50)의 제조 방법은 아민계 폴리머(25)로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)을 제조하는 단계(S10), 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)과 열가소성 수지 분말(10)을 고에너지 혼합 방법으로 혼합하여 고방열 복합체 조성물(50a)을 제조하는 단계(S20), 및 고방열 복합체 조성물(50a)을 가열하여 고방열 복합체(50)를 제조하는 단계(S30)를 포함한다.Method for producing a high heat dissipation composite 50 according to the present invention comprises the step of preparing a surface-modified plate-shaped carbon filler powder (20) surface-modified with an amine polymer (25), the surface-modified plate-shaped carbon filler powder (20) and Mixing the thermoplastic resin powder 10 by a high energy mixing method to prepare a high heat dissipation composite composition 50a (S20), and heating the high heat dissipation composite composition 50a to prepare a high heat dissipation composite 50 (S30).

먼저 S10단계에 따른 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말(20)을 제조하는 단계는 다음과 같이 수행될 수 있다. 즉 S11단계에서 표면 처리전 판상형 카본 필러 분말(23)에 대한 UV-O3 처리를 통해 판상형 카본 필러 분말(23)의 입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기를 형성한다. 그리고 S13단계에서 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 아민계 폴리머(25)를 정전기적 인력에 의해 부착하여 판상형 카본 필러 분말(23)의 입자 표면을 개질한다.First, the step of preparing the surface-modified plate-shaped carbon filler powder 20 according to step S10 may be performed as follows. That is, in step S11, -OH and -COOH functional groups are formed on the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder 23 through UV-O 3 treatment on the plate-shaped carbon filler powder 23 before the surface treatment. In step S13, the amine-based polymer 25 is attached to the -OH and -COOH functional groups by electrostatic attraction to modify the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder 23.

다음으로 S20단계에서 고에너지 혼합 방법에는 나노 믹서(Nano Mixer)를 이용하여 고방열 복합체 조성물(50a)을 제조한다. 제조된 고방열 복합체 조성물(50a)은 분말 형태이다. 고방열 복합체 조성물(50a)의 입자 크기는 표면 처리전 판상형 카본 필러 분말의 크기와 유사하다.Next, in the high energy mixing method at step S20, a high heat dissipation composite composition 50a is prepared using a nano mixer. The prepared high heat dissipating composite composition 50a is in powder form. The particle size of the high heat dissipation composite composition 50a is similar to the size of the plate-shaped carbon filler powder before the surface treatment.

그리고 S30단계에서 고방열 복합체 조성물(50a)을 금형에 넣고 가열하여 고방열 복합체(50)를 제조하는 단계(S30)를 포함한다. 가열 온도는 열가소성 수지를 용융시킬 수 있는 온도 범위에서 설정된다.And in step S30, the high heat dissipating composite composition 50a is put into a mold and heated to prepare a high heat dissipating composite 50 (S30). Heating temperature is set in the temperature range which can melt a thermoplastic resin.

[실시예 및 비교예][Examples and Comparative Examples]

이와 같은 본 발명에 따른 고방열 복합체의 방열특성을 확인하기 위해서, 아래와 같이 판상형 카본 필러로서 카본 하이브리드 필러를 이용하여 실시예 및 비교예에 따른 고방열 복합체를 제조하였다.In order to confirm the heat dissipation characteristics of the high heat dissipation composite according to the present invention, a high heat dissipation composite according to Examples and Comparative Examples was prepared using a carbon hybrid filler as a plate-shaped carbon filler as follows.

먼저 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말은 다음과 같이 제조하였다. 에탄올에 아민계 폴리머가 용해된 아민계 폴리머 용액인 표면개질제 용액에 1시간 동안 UV-O3 처리된 카본 하이브리드 필러 분말을 혼합하고, 60℃에서 17시간 동안 교반하여 개질 반응을 진행하였다. 이때 아민계 폴리머의 양은 카본 하이브리드 필러 분말 대비 13wt%를 사용하였다. 잔류 아민계 폴리머 및 용매(에탄올) 제거를 위해 세척 공정을 진행하였으며, 여과 및 건조를 통해 최종적으로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말을 획득하였다.First, the surface-modified carbon hybrid filler powder was prepared as follows. The UV-O 3 treated carbon hybrid filler powder was mixed with the surface modifier solution, which is an amine polymer solution in which an amine polymer was dissolved in ethanol for 1 hour, and stirred at 60 ° C. for 17 hours to proceed with the reforming reaction. At this time, the amount of the amine polymer was used 13wt% compared to the carbon hybrid filler powder. A washing process was performed to remove residual amine polymer and solvent (ethanol), and finally, the surface-modified carbon hybrid filler powder was obtained through filtration and drying.

실시예에서는 아민계 폴리머로 1-(3-Aminopropyl)imidazole, Octadecylamine, Aniline 및 4,4'-Dithiodianiline을 사용하였다.In Examples, 1- (3-Aminopropyl) imidazole, Octadecylamine, Aniline, and 4,4'-Dithiodianiline were used as the amine polymer.

표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말과 PK 분말을 나노 믹서를 이용한 고에너지 혼합 방법으로 혼합하여 실시예에 따른 고방열 복합체 조성물을 제조하였다.The surface modified carbon hybrid filler powder and PK powder were mixed by a high energy mixing method using a nano mixer to prepare a high heat dissipation composite composition according to an embodiment.

그리고 실시예에 따른 고방열 복합체 조성물을 열전도도 측정용 샘플 홀더에 압출 성형하여 고방열 복합체를 제조하였다. 여기서 도 5는 분말 형태의 열가소성 수지 분말(10)을 보여주는 사진이다. 도 6은 도 3의 열가소성 수지 분말(10)의 표면에 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말(20)이 부착된 상태를 보여주는 사진이다.The high heat dissipating composite composition according to the embodiment was extruded into a sample holder for measuring thermal conductivity to prepare a high heat dissipating composite. 5 is a photograph showing the thermoplastic resin powder 10 in powder form. 6 is a photograph showing a state in which the surface-modified carbon hybrid filler powder 20 is attached to the surface of the thermoplastic resin powder 10 of FIG. 3.

도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 고방열 복합체 조성물(50a)은 열가소성 수지 분말(10)의 입자 표면에 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말(20a)이 안정적으로 부착된 것을 확인할 수 있다.5 and 6, in the high heat dissipation composite composition 50a according to the embodiment, it can be seen that the surface-modified carbon hybrid filler powder 20a is stably attached to the particle surface of the thermoplastic resin powder 10. .

도 7은 비교예 및 실시예에 따른 열가소성 수지 분말과 카본 하이브리드 필러 분말이 혼합된 고방열 복합체 조성물을 보여주는 사진이다.7 is a photograph showing a high heat dissipation composite composition in which a thermoplastic resin powder and a carbon hybrid filler powder are mixed according to Comparative Examples and Examples.

도 7의 (a)는 비교예 1에 따른 열가소성 수지 분말과 카본 하이브리드 필러 분말을 단순히 혼합한 경우를 보여준다.7 (a) shows a case where the thermoplastic resin powder and the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example 1 are simply mixed.

도 7의 (b)는 비교예 2에 따른 열가소성 수지 분말과 카본 하이브리드 필러 분말을 고에너지 믹서를 이용해 혼합한 경우를 보여준다.7 (b) shows a case where the thermoplastic resin powder and the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example 2 are mixed using a high energy mixer.

그리고 도 7의 (c)는 실시예에 따른 열가소성 수지 분말과 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말을 나노 믹서를 통해 균질 혼합한 경우를 보여준다.And (c) of Figure 7 shows a case of homogeneously mixing the thermoplastic resin powder and the surface-modified carbon hybrid filler powder according to the embodiment through a nano mixer.

비교예 2와 실시예에 따른 고방열 복합체 조성물의 색상을 비교하면, 실시예에 따른 고방열 복합체 조성물이 보다 검정색에 가까운 것을 확인할 수 있다. 이것은 실시예에 따른 고방열 복합체 조성물이 열가소성 수지 분말의 입자 표면에 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말이 균일하면서 안정적으로 부착되어 있기 때문에, 비교예 2에 따른 고방열 복합체 조성물에 비해서 보다 검정색에 가까운 색상을 나타내는 것이다.Comparing the color of the high heat dissipation composite composition according to Comparative Example 2 and Example, it can be confirmed that the high heat dissipation composite composition according to the embodiment is closer to black. This is because the high heat dissipating composite composition according to the embodiment is uniformly and stably attached to the surface of the thermoplastic resin powder modified carbon hybrid filler powder, which is closer to black than the high heat dissipating composite composition according to Comparative Example 2. It represents.

실시예에 따른 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말의 표면 개질 정도를 평하기 위해서, "Sigma 700"의 젖음성(wettability) 장비를 이용하였다. 친수성 용매인 물을 기준으로 정량화 하여 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말이 소수성인 열가소성 수지와 표면에너지가 유사하게 소수성으로 개질되었는 지를 평가하였다.In order to evaluate the surface modification degree of the surface-modified carbon hybrid filler powder according to the example, a wettability apparatus of “Sigma 700” was used. Quantification was based on water, a hydrophilic solvent, to evaluate whether the surface modified carbon hybrid filler powder was hydrophobically modified similarly to the hydrophobic thermoplastic resin and the surface energy.

도 8은 비교예 및 실시예에 따른 카본 하이브리드 필러 분말의 물에 대한 젖음성 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing the results of the wettability test of water of the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example and Example.

도 8을 참조하면, 테스트 결과, 실시예에 따른 1-(3-Aminopropyl)imidazole로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말을 제외한 나머지의 경우, 비교예 1에 따른 카본 하이브리드 필러 분말 대비 친수성 용매인 물을 덜 흡수하는 것으로 나타났다.Referring to FIG. 8, in the test results, except for the carbon hybrid filler powder modified with 1- (3-Aminopropyl) imidazole according to the embodiment, water, which is a hydrophilic solvent, compared to the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example 1 was used. It appeared to absorb less.

특히 아민계 폴리머 중, Octadecylamine으로 표면개질 된 카본 하이브리드 필러 분말은 동일 시간 내 물을 거의 흡수하지 않는 것으로 측정되었으며, 비교예 1에 따른 카본 하이브리드 필러 분말과 대비하여 소수성이 가장 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.Particularly, among the amine polymers, the carbon hybrid filler powder modified with Octadecylamine was measured to absorb almost no water in the same time, and it can be seen that the hydrophobicity was increased the most compared with the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example 1. .

한편 도 8의 테스트 결과로만 판단할 때, 1-(3-Aminopropyl)imidazole로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말은 소수성으로 개질되지 않은 것으로 판단할 여지는 있다. 하지만 아래의 도 9의 젖음성 테스트 결과로 볼 때, 1-(3-Aminopropyl)imidazole로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말 또한 소수성으로 표면 개질된 것을 확인할 수 있다.On the other hand, judging only by the test results of FIG. 8, the carbon hybrid filler powder surface-modified with 1- (3-Aminopropyl) imidazole may not be determined to be hydrophobically modified. However, as shown in the wettability test results of FIG. 9 below, the surface-modified carbon hybrid filler powder with 1- (3-Aminopropyl) imidazole was also hydrophobically modified.

도 9는 비교예 및 실시예에 따른 카본 하이브리드 필러 분말의 벤젠에 대한 젖음성 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.9 is a graph showing the results of the wettability test for benzene of the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example and Example.

도 9를 참조하면, 1-(3-Aminopropyl)imidazole로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말을 소수성 용매인 벤젠을 기준으로 젖음성 측정을 실시한 결과를 나타낸다. 1-(3-Aminopropyl)imidazole으로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말이 비교예 1에 따른 카본 하이브리드 필러 분말 대비 동일 시간 내 소수성인 벤젠 용매를 더 많이 흡수하는 것으로 측정되어 소수성으로 표면 개질된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, the wettability measurement results of carbon hybrid filler powders surface-modified with 1- (3-Aminopropyl) imidazole based on benzene as a hydrophobic solvent are shown. The surface-modified carbon hybrid filler powder modified with 1- (3-Aminopropyl) imidazole was measured to absorb more hydrophobic benzene solvent in the same time than the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example 1, thus confirming that the surface was modified with hydrophobicity. have.

다음으로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말의 열전도성 향상에 대한 영향을 확인하기 위해, 비교예 및 실시예에 따른 고방열 복합체를 제조하여 레이저 플레쉬(Laser flash)법을 이용하여 ASTM E1461 평가방법에 준하여 열전도도를 비교 평가하였다.Next, in order to confirm the effect on the thermal conductivity improvement of the surface-modified carbon hybrid filler powder, according to ASTM E1461 evaluation method using a laser flash method to prepare a high heat radiation composite according to Comparative Examples and Examples The thermal conductivity was compared and evaluated.

도 10은 비교예 및 실시예에 따른 카본 하이브리드 필러 분말의 함량에 따른 고방열 복합체의 열전도도를 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing the thermal conductivity of the high heat radiation composite according to the content of the carbon hybrid filler powder according to Comparative Examples and Examples.

도 10을 참조하면, 비교예 및 실시예에 따른 고방열 복합체를 열전도도 측정용 샘플 홀더에 압출 방식으로 사출하여 샘플을 제작한 후 열전도도 테스트를 진행하였다.Referring to FIG. 10, a high heat dissipation composite according to a comparative example and an example was injected into the sample holder for measuring thermal conductivity by extrusion method to prepare a sample, and then a thermal conductivity test was performed.

비교예 1에 따른 카본 하이브리드 필러 분말과 비교하여 가장 소수성이 크게 증가한 Octadecylamine로 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말을 선정하여 실시예에 따른 고방열 복합체를 제조하였다.Compared with the carbon hybrid filler powder according to Comparative Example 1, the high heat dissipation composite according to the embodiment was prepared by selecting a carbon hybrid filler powder modified with Octadecylamine having the greatest hydrophobicity.

고방열 복합체 조성물의 함량에 관계없이, 실시예에 따른 고방열 복합체가 더 높은 열전도도 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 표면 개질된 카본 하이브리드 필러의 함량이 40wt%인 고방열 복합체의 경우, 비교예 1에 따른 고방열 복합체와 대비하여 열전도도 값이 92% 증가한 것으로 볼 때, 표면 개질의 효과를 확인할 수 있다.Regardless of the content of the high heat dissipation composite composition, it can be seen that the high heat dissipation composite according to the embodiment has a higher thermal conductivity value. In the case of the high heat dissipation composite having the content of the surface-modified carbon hybrid filler 40 wt%, the thermal conductivity value was increased by 92% compared to the high heat dissipation composite according to Comparative Example 1, and the effect of the surface modification can be confirmed.

도 11은 비교예 및 실시예에 따른 열가소성 수지 분말과 카본 하이브리드 필러 분말의 비율 변화에 따른 고방열 복합체의 열전도도를 보여주는 그래프이다.11 is a graph showing the thermal conductivity of the high heat radiation composite according to the ratio change of the thermoplastic resin powder and the carbon hybrid filler powder according to Comparative Examples and Examples.

실시예 및 비교예 1에 따른 샘플의 조성, 밀도, 분산성 및 열전도도는 표 1과 같다.The composition, density, dispersibility and thermal conductivity of the samples according to Example and Comparative Example 1 are shown in Table 1.

필러filler 밀도density 분산성Dispersibility 열전도도Thermal conductivity 샘플Sample wt%wt% g/cm3 g / cm 3 mm2/smm 2 / s W/mKW / mK #1(미처리)# 1 (untreated) 29.929.9 1.6081.608 7.1867.186 8.6948.694 #2(미처리)# 2 (untreated) 39.839.8 1.0721.072 13.99513.995 14.99914.999 #3# 3 53.5153.51 1.4871.487 24.77724.777 36.83536.835 #4#4 58.5858.58 1.4561.456 27.04827.048 39.37939.379 #5# 5 6464 1.4651.465 34.44634.446 50.45250.452 #6# 6 69.869.8 1.4621.462 40.41940.419 59.08759.087 #7# 7 7575 1.4511.451 54.45754.457 79.03879.038

도 11 및 표 1을 참조하면, 샘플 #1, #2는 비교예 1에 따른 고방열 복합체로 제조하였다. 샘플 #3~#7은 실시예에 따른 고방열 복합체로 제조하였다.Referring to FIG. 11 and Table 1, Samples # 1 and # 2 were prepared as the high heat dissipation composite according to Comparative Example 1. Samples # 3 to # 7 were prepared with the high heat dissipation composite according to the example.

실시예에 따른 고방열 복합체는 표면 개질된 카본 하이브리드 필러의 함량이 증가할수록 열전도도 값이 상승하며, 최대 79 W/mK까지 증가하는 것을 확인할 수 있다.In the high heat dissipation composite according to the embodiment, the thermal conductivity increases as the content of the surface-modified carbon hybrid filler increases, and it can be confirmed that the maximum heat conductivity increases to 79 W / mK.

그리고 실시예에 따른 고방열 복합체가 비교예 1에 따른 고방열 복합체와 비교하여 필러의 함량과 분산성이 향상된 것을 확인할 수 있다.And it can be seen that the high heat dissipation composite according to the embodiment has improved filler content and dispersibility compared with the high heat dissipation composite according to Comparative Example 1.

다음으로 단순 혼합 방법과 본 발명에 따른 나노 믹서를 이용한 고에너지 혼합 방법에 따른 고방열 복합체의 특성을 확인하기 위해서, 아래와 같이 판상형 카본 필러로서 탄소나노플레이 필러를 이용하여 다른 실시예 및 비교예 2에 따른 고방열 복합체를 제조하였다.Next, to confirm the properties of the high heat dissipation composite according to the simple mixing method and the high energy mixing method using the nanomixer according to the present invention, another embodiment and Comparative Example 2 using a carbon nanoplay filler as a plate-shaped carbon filler as follows According to the high heat dissipation composite was prepared.

이때 다른 실시예 및 비교예 2에 따른 카본 필러로는 Octadecylamine로 표면 개질된 탄소나노플레이트 필러 분말을 사용하였다. 비교예 2에 따른 고방열 복합체는 단순 혼합 방법을 사용하여 제조하였다. 다른 실시예에 따른 고방열 복합체는 나노 믹서를 이용한 고에너지 혼합 방법을 사용하여 제조하였다. 다른 실시예 및 비교예 2에 따른 샘플의 조성, 밀도, 분산성 및 열전도도는 표 2와 같다.In this case, carbon nanoplate filler powder surface-modified with Octadecylamine was used as the carbon filler according to another example and Comparative Example 2. The high heat dissipation composite according to Comparative Example 2 was prepared using a simple mixing method. High heat dissipation composite according to another embodiment was prepared using a high energy mixing method using a nano mixer. The composition, density, dispersibility and thermal conductivity of the samples according to the other examples and Comparative Example 2 are shown in Table 2.

필러filler 밀도density 분산성Dispersibility 열전도도Thermal conductivity 샘플Sample wt%wt% g/cm3 g / cm 3 mm2/smm 2 / s W/mKW / mK 비교예 2Comparative Example 2 49.149.1 1.3491.349 21.12521.125 28.490 28.490 다른 실시예Another embodiment 74.0274.02 1.5001.500 44.55944.559 66.77366.773

표 1 및 표 2를 참조하면, 비교예 2에 따른 고방열 복합체는 비교예 1에 따른 고방열 복합체를 비교해서는 카본 필러의 함량은 증가하였으나 50wt% 이하였다. 비교예 2에 따른 고방열 복합체의 방열특성은 28.49 W/mK로 측정되었다.Referring to Table 1 and Table 2, the high heat dissipation composite according to Comparative Example 2 compared to the high heat dissipation composite according to Comparative Example 1, the content of the carbon filler was increased but less than 50wt%. The heat dissipation characteristics of the high heat dissipation composite according to Comparative Example 2 was measured to be 28.49 W / mK.

반면에 다른 실시예에 따른 고방열 복합체는 카본 필러의 함량이 74wt%이고, 방열특성 또한 66.77 W/mK로 측정되었다.On the other hand, the high heat dissipation composite according to another embodiment has a carbon filler content of 74wt%, and the heat dissipation property was also measured to be 66.77 W / mK.

이와 같이 나노 믹서를 이용한 고에너지 혼합 방법을 사용한 다른 실시예가 단순 혼합 방법을 사용한 비교예 2와 비교하여 약 2.4배 정도의 방열특성이 향상된 것을 확인할 수 있다. 판상형 카본 필러로서 탄소나노플레이트 필러를 사용하는 경우에도 카본 하이브리드 필러를 사용하는 경우와 유사한 필러의 함량, 분산성 및 열전도도가 향상된 것을 확인할 수 있다.As described above, it can be seen that other embodiments using the high energy mixing method using the nanomixer have improved heat dissipation characteristics by about 2.4 times compared to Comparative Example 2 using the simple mixing method. In the case of using the carbon nanoplate filler as a plate-shaped carbon filler, it can be seen that the content, dispersibility and thermal conductivity of the filler similar to the case of using the carbon hybrid filler are improved.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 열가소성 수지 분말
20 : 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말
20a : 표면 개질된 카본 하이브리드 필러 분말
23 : 판상형 카본 필러 분말
25 : 아민계 폴리머
50 : 고방열 복합체
50a : 고방열 복합체 조성물10: thermoplastic resin powder
20: surface modified plate-shaped carbon filler powder
20a: surface modified carbon hybrid filler powder
23: plate-shaped carbon filler powder
25: amine polymer
50: high heat dissipation complex
50a: high heat dissipation composite composition

Claims (12)

열가소성 수지 분말; 및
상기 열가소성 수지 분말의 입자 표면에 부착되며, 아민계 폴리머로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말;
을 포함하는 고방열 복합체 조성물.Thermoplastic resin powder; And
A plate-shaped carbon filler powder adhered to a particle surface of the thermoplastic resin powder and surface-modified with an amine polymer;
High heat radiation composite composition comprising a. 제1항에 있어서, 상기 표면 개질된 판상형 카본 필터 분말은,
입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기가 형성되어 있는 판상형 카본 필러; 및
상기 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 정전기적 인력에 의해 부착되는 상기 아민계 폴리머;
를 포함하는 고방열 복합체 조성물.The method of claim 1, wherein the surface-modified plate-shaped carbon filter powder,
A plate-shaped carbon filler in which -OH and -COOH functional groups are formed on the particle surface; And
The amine polymer attached to the —OH and —COOH functional groups by electrostatic attraction;
High heat radiation composite composition comprising a. 제2항에 있어서,
상기 판상형 카본 필러는 탄소나노플레이트(CNP) 필러 또는 카본 하이브리드 필러를 포함하며,
상기 탄소나노플레이트 필러는 판 크기가 5 내지 20㎛이고, 두께가 4 내지 6nm이고,
상기 카본 하이브리드 필러는 탄소나노플레이트 상에 탄소나노튜브가 길이 방향으로 성장되어 접합된 형태를 가지고, 복수의 상기 탄소나노플레이트가 복수의 상기 탄소나노튜브를 매개로 연결된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 고방열 복합체 조성물.The method of claim 2,
The plate-shaped carbon filler includes a carbon nanoplate (CNP) filler or a carbon hybrid filler,
The carbon nanoplate filler has a plate size of 5 to 20㎛, a thickness of 4 to 6nm,
The carbon hybrid filler has a form in which carbon nanotubes are grown on the carbon nanoplate in a longitudinal direction and bonded to each other, and the plurality of carbon nanoplates have a form in which the carbon nanotubes are connected through a plurality of carbon nanotubes. Heat dissipating composite composition. 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 분말의 입자 크기는 상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말의 입자 크기의 5 내지 20배인 것을 특징으로 하는 고방열 복합체 조성물.The method of claim 1,
Particle size of the thermoplastic resin powder is a high heat radiation composite composition, characterized in that 5 to 20 times the particle size of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder. 제1항에 있어서,
상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말은 최대 75 중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 고방열 복합체 조성물.The method of claim 1,
The surface-modified plate-shaped carbon filler powder is a high heat dissipation composite composition, characterized in that it comprises up to 75% by weight. 제1항에 있어서,
상기 아민계 폴리머는 1-(3-Aminopropyl)imidazole, Octadecylamine, Aniline 또는 4,4'-Dithiodianiline을 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열 복합체 조성물.The method of claim 1,
The amine-based polymer is a high heat radiation composite composition comprising 1- (3-Aminopropyl) imidazole, Octadecylamine, Aniline or 4,4'-Dithiodianiline. 제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지 분말은 폴리케톤인 것을 특징으로 하는 고방열 복합체 조성물.The method of claim 1,
The thermoplastic resin powder is a polyketone, characterized in that the high heat radiation composite composition. 열가소성 수지 분말과, 상기 열가소성 수지 분말의 입자 표면에 부착되며 아민계 폴리머로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말을 포함하는 고방열 복합체 조성물을 가열하여 제조한 고방열 복합체.A high heat dissipating composite prepared by heating a high heat dissipating composite composition comprising a thermoplastic resin powder and a plate-shaped carbon filler powder attached to a particle surface of the thermoplastic resin powder and surface-modified with an amine polymer. 아민계 폴리머로 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말을 제조하는 단계; 및
상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말과 열가소성 수지 분말을 고에너지 혼합 방법으로 혼합하여 고방열 복합체 조성물을 제조하는 단계;
를 포함하는 고방열 복합체의 제조 방법.Preparing a plate-shaped carbon filler powder surface-modified with an amine polymer; And
Preparing a high heat dissipation composite composition by mixing the surface-modified plate-shaped carbon filler powder and the thermoplastic resin powder by a high energy mixing method;
Method for producing a high heat dissipation composite comprising a. 제9항에 있어서, 상기 표면 개질된 판상형 카본 필러 분말을 제조하는 단계는,
표면 처리전 판상형 카본 필러 분말에 대한 UV-O3 처리를 통해 입자 표면에 -OH 및 -COOH 관능기를 형성하는 단계; 및
상기 -OH 및 -COOH 관능기에 각각 상기 아민계 폴리머를 정전기적 인력에 의해 부착하여 판상형 카본 필러 분말의 입자 표면을 개질하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열 복합체의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the preparing of the surface-modified plate-shaped carbon filler powder,
Forming -OH and -COOH functional groups on the surface of the particles by UV-O 3 treatment of the plate-shaped carbon filler powder before surface treatment; And
Modifying the particle surface of the plate-shaped carbon filler powder by attaching the amine polymer to the -OH and -COOH functional groups by electrostatic attraction, respectively;
Method for producing a high heat dissipation composite comprising a. 제10항에 있어서, 상기 표면을 개질하는 단계에서,
상기 아민계 폴리머 용액에 상기 -OH 및 -COOH 관능기가 형성된 판상형 카본 필러 분말을 투입한 후 교반하여 표면 개질을 수행하는 것을 특징으로 하는 고방열 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein in the step of modifying the surface,
The plate-shaped carbon filler powder having the -OH and -COOH functional groups formed therein is added to the amine polymer solution, followed by stirring to perform surface modification. 제9항에 있어서, 상기 표면을 개질하는 단계 이후에 수행되는,
상기 고방열 복합체 조성물을 금형에 넣고 가열하여 고방열 복합체를 제조하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고방열 복합체의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the step is carried out after the step of modifying the surface,
Preparing a high heat dissipating composite by heating the high heat dissipating composite composition in a mold;
Method for producing a high heat dissipation composite, characterized in that it further comprises.
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