BR112017025325B1 - Composição, composição reticulada e artigo - Google Patents

Abstract

COMPÓSITOS ELASTOMÉRICOS TERMICAMENTE CONDUTORES. Uma composição composta por um elastômero de interpolímero reticulado e uma carga termicamente condutora dispersa dentro de uma matriz elastomérica, artigos termicamente condutores feitos a partir da composição e métodos de produção da composição e dos artigos.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] As modalidades desta invenção se referem a uma composição composta por um elastômero de interpolímero reticulado e uma carga termicamente condutora dispersa dentro de uma matriz elastomérica, artigos termicamente condutores feitos a partir da composição e métodos de produção da composição e artigos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Com a crescente necessidade de dissipar o calor que é gerado em dispositivos microeletrônicos, eletrônicos, de telecomunicações e elétricos, os materiais elastoméricos termicamente condutores estão se tornando cada vez mais importantes para o desempenho geral dos pacotes de dispositivos eletrônicos. Os principais componentes que proporcionam dissipação de calor em tais dispositivos incluem, por exemplo, materiais de interface térmica (por exemplo, tampas térmicas, géis térmicos, etc.) e vedações de borracha condutoras de calor, entre outros. Materiais resistentes a altas temperaturas, tais como borracha de silicone, fluoroelastômeros (FPM) e materiais elastoméricos termicamente condutores são frequentemente usados para que esses componentes se dissipem e gerenciem efetivamente o calor gerado nos dispositivos eletrônicos.

[0003] Os enchimentos termicamente condutores, que também podem ser eletricamente isolantes ou eletricamente condutores, são tipicamente adicionados a um material elastomérico para aumentar a condutividade térmica (Tc). Dependendo do alvo Tc, geralmente é necessário um alto volume de enchimento para formar a rede necessária para converter um material de elastômero essencialmente de um isolante de calor em um material termicamente condutor. Contudo, uma fração de alto volume de enchimento inorgânico é conhecida por ter um efeito negativo sobre outras propriedades do material de elastômero, como a suavidade, o ajuste de compressão, a viscosidade do composto, etc. Além disso, há custos aumentados associados ao uso de um alto volume de enchimentos termicamente condutores.

[0004] Os enchimentos, tais como a grafite e o nitreto de boro, são materiais preferidos que geralmente proporcionam uma alta condutividade térmica intrínseca (Tc) em uma carga relativamente baixa. O grafite e o nitreto de boro possuem uma microestrutura planar, em camadas. Tipicamente, as camadas são empilhadas em paralelo e, assim, formam partículas em forma de plaquetas. Os átomos no plano da camada são ligados covalentemente, enquanto que a ligação entre as camadas é através de ligações Van der Waals fracas. Portanto, esses enchimentos possuem uma condutividade térmica intrinsecamente anisotrópica (direcionalmente dependente). Quando adicionados a um material de elastômero durante o processamento de fluxo, tendem a orientar e fornecer uma Tc muito maior na direção do plano (ou fluxo) do que na direção da espessura do material. No entanto, uma Tc alto na direção da espessura de um componente de elastômero condutor (por exemplo, almofada de interface térmica) é crucial para a dissipação de calor em uma construção de dispositivo.

[0005] Por conseguinte, seria desejável proporcionar um material elastomérico termicamente condutor que tenha um baixo teor de carga e/ou com uma elevada condutividade térmica (Tc) em um dado carregamento de enchimento em uma direção de espessura do material ou componente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] Em uma modalidade, a invenção fornece uma composição compreendendo pelo menos o seguinte: A) uma fase contínua compreendendo um elastômero selecionado do grupo que consiste em um interpolímero de etileno/α-olefina, um interpolímero de propileno/α-olefina, um interpolímero de propileno/etileno e combinações dos mesmos; B) uma fase descontínua compreendendo um elastômero reticulado disperso dentro da fase contínua, o elastômero reticulado selecionado do grupo consistindo em um interpolímero de etileno/α-olefina reticulado, um interpolímero de propileno/α-olefina reticulado, um interpolímero de propileno/etileno reticulado e combinações dos mesmos; e C) um enchimento termicamente condutor que compreende uma pluralidade de partículas dispersas dentro da fase contínua.

[0007] Em um outro aspecto, a invenção proporciona uma composição termicamente condutora reticulada formada a partir da composição como aqui divulgada.

[0008] Em um outro aspecto, a invenção proporciona um artigo que compreende pelo menos um componente formado a partir da composição como aqui divulgado.

[0009] Ainda em um outro aspecto, a invenção proporciona um método para proporcionar um material termicamente condutor reticulado que compreende um enchimento termicamente condutor e domínios de elastômero reticulado dispersos dentro de uma matriz de elastômero em fase contínua.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

[0010] Várias modalidades da presente invenção referem-se a uma composição elastomérica termicamente condutora compreendendo pelo menos (a) uma fase contínua compreendendo uma matriz de interpolímero elastomérico (ou elastômero), (b) uma fase descontínua compreendendo domínios de um elastômero reticulado disperso ou suspenso dentro da fase contínua, e (c) um enchimento termicamente condutor disperso ou suspenso na fase contínua. Além disso, certas modalidades referem-se a composições e artigos de fabricação reticulados que empregam tais materiais termicamente condutores e métodos para a preparação de materiais termicamente condutores.

[0011] Em várias modalidades, o elastômero do componente da matriz e/ou a fase descontínua reticulada pode ser uma combinação de dois ou mais dos elastômeros descritos. Por exemplo, um elastômero com uma ou mais propriedades fora de uma faixa desejada pode ser combinado com um segundo elastômero, de modo que a mistura dos dois elastômeros tenha as propriedades desejadas.

[0012] Em modalidades, o mesmo elastômero é utilizado tanto para o componente da matriz (fase contínua) como para o componente reticulado disperso (fase descontínua). Em modalidades, são utilizados diferentes elastômeros para o componente da matriz. O uso do mesmo elastômero para ambos os componentes promove compatibilidade e uma melhor interface entre as fases contínua e descontínua.

[0013] Os processos de produção utilizados para preparar os elastômeros descritos são amplos, variados e conhecidos na técnica. Qualquer processo de produção convencional ou a seguir descoberto para produzir elastômeros com as propriedades descritas pode ser empregado para preparar os elastômeros aqui descritos.

Matriz elastomérica (fase contínua)

[0014] Conforme observado acima, um componente da composição termicamente condutora aqui descrita é uma matriz de polímero elastomérico ("elastômero") como a fase contínua. Em várias modalidades, o elastômero é um interpolímero à base de etileno, um interpolímero à base de propileno ou uma combinação dos mesmos. Durante o processamento, a matriz de elastômero de fase contínua não reticulada é composta com o componente de enchimento e o componente reticulado. O componente reticulado forma a fase descontínua da composição, que é dispersa dentro da matriz elastomérica. Em modalidades, a matriz de elastômero de fase contínua é curada de tal modo que os interpolímeros da matriz de elastômeros são reticulados.

[0015] Em várias modalidades, a composição termicamente condutora compreende a matriz elastomérica (fase contínua) em uma quantidade que varia de 20 a 75 por cento em volume ("% em vol") ou de 40 a 60% em volume, com base no volume total da matriz de elastômero, na fase descontínua do elastômero reticulado e no enchimento termicamente condutor.

[0016] Em modalidades, o elastômero da matriz elastomérica tem uma densidade que varia de 0,8 a 1,4 g/cm3, ou de 0,85 a 0,95 g/cm3. Em modalidades, o elastômero da matriz elastomérica possui um índice de fusão de < 0,5 a 30, ou de 0,5 a 20, ou de 0,5 a 10, g / 10 min. Em modalidades, o elastômero da matriz elastomérica tem uma viscosidade Mooney (ML1 4, 125°C) de 5 a 150, ou 10 a 100, ou 20 a 90, ou 30 a 80. Interpolímeros à base de etileno

[0017] Os interpolímeros à base de etileno adequados para utilização aqui são interpolímeros etileno/alfa-olefina ("α- olefina"), incluindo interpolímeros etileno/α- olefina/polieno não conjugado.

[0018] Assim, em várias modalidades, o elastômero é um interpolímero à base de etileno que possui polietileno etileno e um comonômero de α-olefinas. Em uma modalidade, o interpolímero à base de etileno é um copolímero de etileno/α-olefina linear homogeneamente ramificado, ou um interpolímero de etileno/α-olefina substancialmente linear substancialmente homogeneamente ramificado. Os monômeros de α-olefinas adequados para utilização no componente elastomérico incluem C3-20 α-olefinas (isto é, com 3 a 20 átomos de carbono) lineares, ramificadas ou cíclicas. Exemplos de C3-20 α-olefinas incluem propeno, 1-buteno, 4- metil-1-penteno, 1-hexano, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1- tetradeceno, 1-hexadeceno e 1-octadeceno. As α-olefinas também podem conter uma estrutura cíclica, tais como ciclo- hexano ou ciclopentano, resultando em uma α-olefina, tais como 3-ciclo-hexil-1-propeno (alil ciclo-hexano) e vinil ciclo-hexano. Elastômeros ilustrativos de etileno/α-olefina incluem copolímeros de etileno/propileno, copolímeros de etileno/1-buteno, copolímeros de etileno/1-hexeno, copolímeros de etileno/1-octeno e interpolímero de etileno/α-olefina/polieno não conjugado ou combinações dos mesmos.

[0019] Em modalidades, o interpolímero à base de etileno é um interpolímero de etileno/α-olefina/polieno não conjugado. Em modalidades, o interpolímero de etileno/α-olefina/polieno não conjugado é um terpolímero de etileno/α-olefina/dieno (EAODM). Em modalidades, o interpolímero é um terpolímero de etileno/propileno/dieno (EPDM). Os dienos ilustrativos incluem 5-etilideno-2-norborneno (ENB), diciclopentadieno, 1,4-hexadieno, 7-metil-1,6-octadieno. Em modalidades, o dieno é 5-etilideno-2-norborneno (ENB). Em modalidades, o interpolímero de etileno/α-olefina/polieno não conjugado compreende 40 a 80% em peso de etileno e 0,1 a 15% em peso de polietileno.

[0020] Em modalidades, o interpolímero de etileno/α- olefina/polieno não conjugado (por exemplo, EPDM) compreende uma quantidade maioritária da matriz elastomérica (fase contínua) da composição termicamente condutora, com base no volume total da fase contínua.

[0021] Em modalidades, o interpolímero à base de etileno tem uma densidade que varia de 0,8 a 1,4 g/cm3, ou de 0,85 a 0,93 g/cm3.

[0022] Em modalidades, o interpolímero à base de etileno tem um índice de fusão (I2) que varia de menos que 0,5 a 30 g/10 min, ou de 0,1, ou de 0,2, ou de 0,3, ou de 0,4, ou de 0,5, até 30 ou 15 ou 10 ou 5, g/10 min.

[0023] Em modalidades o interpolímero à base de etileno tem uma viscosidade Mooney, ML (1+4) a 125°C, de 5, ou de 10, ou de 15, ou de 20, ou de 30 e até 150, ou até 100, ou até 90, ou até 80, por exemplo, de 20 a 80.

[0024] Em modalidades, o interpolímero à base de etileno tem uma distribuição de peso molecular (Mw/Mn) de 1,5 a 8, ou de 2 a 4.

[0025] Exemplos comerciais de elastômeros à base de etileno adequados para uso aqui incluem elastômeros de poliolefina ENGAGETM (por exemplo, elastômeros de poliolefina ENGAGETM 8130, 8200, 8402, ou 8452), elastômeros de poliolefina AFFINITYTM (por exemplo, AFFINITYTM GA 1875, 1900, 1000R, 1950), e elastômeros NORDELTM IP EPDM (por exemplo, NORDEL™ IP 4570), todos disponíveis na The Dow Chemical Company, Midland, MI, EUA Os elastômeros adicionais à base de etil comercialmente disponíveis incluem plastômeros EXACTTM e borracha VISTALONTM EPDM, todos disponíveis na ExxonMobil Chemical, Houston, TX, EUA.; copolímeros de α-olefina TAFMERTM, borracha Mitsui EPT EPDM, disponível na Mitsui Chemicals Group, Toquio, Japão; borracha KeltanTM EPDM da Lanxess, Colon, Alemanha; borracha ROYALENETM e ROYALEDGETM EPDM da Lion Copolymer, LA, EUA.; borracha KEP EPDM da Kumho, Coreia; borracha SUPRENE TM EPDM da SK Chemical, Korea; borracha JSR EPDM da Japan Synthetic Rubber Corporation, Japão; borracha ESPRENE TM EPDM da Sumitomo Chemical, Japão; borracha DUTRALTM EPDM da Versalis S.P.A., Itália; e borracha KUNLUNTM EPDM da China National Petrochemical Corporation.

Interpolímeros a base de propileno

[0026] Os interpolímeros à base de propileno adequados para utilização aqui são interpolímeros de propileno/α-olefina e interpolímeros de propileno/etileno. Assim, em várias modalidades, o elastômero é um interpolímero à base de propileno com polietileno no propileno e um comonômero de α- olefina. Em modalidades, o elastômero é um interpolímero de propileno e etileno.

[0027] Em modalidades, o interpolímero à base de propileno é um interpolímero de polietileno/propileno/não conjugado com um peso maioritário de propileno (com base no peso do interpolímero. Em modalidades, o interpolímero de polietileno/propileno/polieno não conjugado é um terpolímero de etileno/propileno/dieno (EPDM). Os dienos ilustrativos incluem 5-etilideno-2-norborneno (ENB), diciclopentadieno, 1,4-hexadieno, 7-metil-1,6-octadieno. Em modalidades, o dieno é 5-etilideno-2-norborneno (ENB). Em modalidades, o interpolímero de polietileno/propileno/polieno não conjugado compreende 30 a 45% em peso de etileno, 45 a 70% em peso de propileno e 0,1 a 15% em peso de polietileno.

[0028] Em modalidades, o interpolímero de etileno/propileno/polieno não conjugado (por exemplo, EPDM) compreende uma quantidade maioritária da matriz elastomérica (fase contínua) da composição termicamente condutora, com base no volume total da fase contínua.

[0029] Em modalidades, o interpolímero à base de propileno tem uma taxa de fluxo de fusão (MFR, medida por ASTM D1238 a 230°C/2,16 kg), antes da reticulação, inferior a 60 g/10 min. e pelo menos 0,5, ou pelo menos 1, até 30 ou até 25, g/10 min. Em modalidades, o interpolímero à base de propileno exibe um ponto de fusão de pico (Tmax), conforme determinado por calorimetria de varredura diferencial (DSC), de 15 a 95°C.

[0030] Em modalidades, o interpolímero à base de propileno tem uma densidade que varia de 0,8 a 1 g/cm3, ou de 0,85 a 0,95 g/cm3.

[0031] Em modalidades, o interpolímero à base de propileno tem um índice de fusão (I2) que varia de menos que 0,5 a 30 g/10 min, ou de 0,1, ou de 0,2, ou de 0,3, ou de 0,4, ou de 0,5, até 30 ou 15 ou 10 ou 5, g/10 min.

[0032] Em modalidades o interpolímero à base de propileno tem uma viscosidade Mooney, ML (1+4) a 125°C, de 5, ou de 10, ou de 15, ou de 20, ou de 30 e até 150, ou até 100, ou até 90, ou até 80.

[0033] Em modalidades, o interpolímero à base de propileno tem uma distribuição de peso molecular (Mw/Mn) de 1,5 a 6, ou de 2 a 4.

[0034] Em modalidades, o polímero de propileno pode ser polipropileno isotático, sindiotático ou atático.

[0035] Em modalidades, o elastômero é um interpolímero de propileno aleatório. Os interpolímeros de propileno aleatórios tipicamente compreendem 90 ou mais % em mol de unidades de propileno, com o restante das unidades derivadas de unidades de pelo menos uma α-olefina. O componente de α- olefina do copolímero de propileno aleatório é de preferência o etileno (considerado uma α-olefina para os propósitos desta invenção) uma C4-20 α-olefina linear, ramificada ou cíclica, conforme discutido aqui. Os interpolímeros de polipropileno aleatórios ilustrativos incluem, mas não estão limitados a, propileno/etileno, propileno/1-buteno, propileno/1-hexeno, propileno/1-octeno e semelhantes.

[0036] Os polipropilenos de copolímero aleatório estão comercialmente disponíveis e incluem elastômeros à base de propileno VERSIFYTM disponíveis na The Dow Chemical Company; e elastômeros à base de propileno VISTAMAXXTM disponíveis na ExxonMobil Chemical, Houston, TX, EUA.

Elastômero reticulado (fase descontínua)

[0037] Dispersos ou suspensos dentro da fase contínua da matriz elastomérica estão domínios (ou "ilhas") de polímero elastomérico reticulado como uma fase descontínua. Em várias modalidades, o elastômero reticulado é um interpolímero reticulado à base de etileno, um interpolímero reticulado à base de propileno ou uma combinação dos mesmos. Interpolímeros à base de etileno e interpolímeros à base de propileno adequados para utilização como componente de elastômero reticulado são interpolímeros de etileno/α- olefinas e interpolímeros de propileno/α-olefinas e combinações dos mesmos, conforme descrito aqui.

[0038] Em modalidades, o componente elastomérico reticulado da fase descontínua da composição é combinado com os elastômeros da fase contínua como partículas pré-formadas. As partículas podem ser formadas por reticulação dos elastômeros (interpolímeros) de uma maneira convencional, por exemplo, utilizando um iniciador de radicais livres, tais como peróxidos, fenóis, azidas, entre outros. O material reticulado pode ser formado em partículas por esmagamento mecânico ou moagem. A forma das partículas, e assim os domínios dispersos do elastômero reticulado dentro da composição, podem variar. Em modalidades, as partículas (isto é, os domínios dispersos) que formam a fase descontínua da composição têm um diâmetro ou largura médio que é maior ou igual a 20 ou superior ou igual a 30 ou superior ou igual a 40, ou superior ou igual a 50, e inferior ou igual a 500 μ m, ou menor ou igual a 400 μ m, ou menor ou igual a 300 μ m, ou inferior ou igual a 200 μ m, ou menor ou igual a 100 μ m. Em modalidades, as partículas têm um diâmetro ou largura médio de 20 a 500 μ m, ou 50 a 200 μ m.

[0039] Em modalidades, o componente elastomérico da fase descontínua é reticulado até um grau para proporcionar um material reticulado com um teor de gel superior ou igual a 20% em peso, ou superior ou igual a 30% em peso, ou superior ou igual a 40% em peso ou superior ou igual a 50% em peso, ou superior ou igual a 60% em peso, ou superior ou igual a 70% em peso, ou maior ou igual a 80% em peso, ou maior ou igual a 90% em peso, até 100% em peso, de insolúveis. O grau de reticulação pode ser medido por dissolução do componente de elastômero reticulado em um solvente por uma duração especificada e cálculo da percentagem de gel ou componente não extraível. Por exemplo, ver o Teor de Gel determinado abaixo. Em uma modalidade, o elastômero reticulado tem um teor de gel de 20 a 100% em peso, além de 30 a 100% em peso, além de 40 a 100% em peso, além de 50 a 100% em peso, além de 60 a 100% em peso, mais de 70 a 100% em peso, além de 80 a 100% em peso, e ainda de 90 a 100% em peso, com base no peso do elastômero. O teor de gel pode ser medido por dissolução do componente elastomérico reticulado em um solvente durante uma duração específica e cálculo da percentagem de gel ou componente não extraível. Por exemplo, ver a determinação do Teor de Gel abaixo.

Enchimento termicamente condutor.

[0040] Conforme observado acima, o enchimento termicamente condutor é disperso ou suspenso dentro da matriz elastomérica de fase contínua com os domínios de polímero elastomérico reticulado.

[0041] Em várias modalidades, o enchimento termicamente condutor tem uma condutividade térmica superior ou igual a 20 Watts por metro por Kelvin (W/m K), ou superior ou igual a 30 ou superior ou igual a 50, ou superior a ou igual a 100, ou superior ou igual a 200, até 1500, ou até 1000, ou até 800, W/m K. Em modalidades, o enchimento termicamente condutor tem uma condutividade térmica que varia de 20 a 1500, ou 50 a 1000, ou de 100 a 800, W/m K.

[0042] Exemplos de enchimentos termicamente condutores adequados para uso aqui incluem, mas não estão limitados a, grafite, alumínio, óxido de alumínio (Al2O3), óxido de magnésio (MgO), nitreto de boro (BN), óxido de zinco (ZnO), carboneto de silício (SiC), nitreto de alumínio (AlN), fibra de carbono, nitreto de silício, nanoplacas de grafeno, sulfeto de zinco e combinações dos mesmos. Em modalidades, o enchimento termicamente condutor é selecionado do grupo que consiste em grafite e alumínio. Os valores de Tc de tais enchimentos são conhecidos na técnica. Ver, por exemplo, Handbook of Fillers (Materials Science), de George Wypych (Autor), ISBN-13: 978-1884207693.

[0043] Em modalidades, as partículas de enchimento têm uma razão de aspecto média de 1:1 a 1:100, ou de 1:5 a 1:80, e de preferência de 1:10 a 1:50. As partículas podem ser moldadas como plaquetas ou placas (ou seja, em placa), fibras (isto é, material fibroso), hastes, agulhas, grânulos, esferas ou qualquer combinação dos mesmos. Em geral, as partículas em placa têm um diâmetro de partícula relativamente grande e uma espessura relativamente pequena, e partículas em forma de haste, agulha e fibrosa têm um diâmetro relativamente pequeno e um comprimento longo. Em modalidades, o enchimento termicamente condutor é em placa.

[0044] A forma das partículas do enchimento termicamente condutor pode ser confirmada, por exemplo, pela observação SEM (microscópio eletrônico de varredura). Ou seja, em uma imagem SEM, as partículas são consideradas como tendo uma forma de placa onde a razão média (ou seja, a razão entre largura (ou diâmetro) e espessura) é 10:1 ou 30:1. As partículas são consideradas como tendo uma forma de haste, agulha ou fibrosa, onde a razão média de aspecto (ou seja, comprimento até diâmetro) é de 30:1 ou 100:1. Considera-se que as partículas têm uma forma esférica ou granular, onde a razão média de aspecto (ou seja, a razão entre os eixos longo e curto da partícula) é inferior a 2, ou 1,5:1 ou 1,2:1.

[0045] Em modalidades, as partículas são partículas em placa com uma largura ou diâmetro médio de 5 a 300 μ m, e uma espessura média de 0,5 a 10 μ m. Em modalidades, as partículas são em formato de haste, agulha e fibrosa com um diâmetro médio de 0,5 a 10 μ m e um comprimento médio de 15 a 500 μ m. Em modalidades, as partículas são esféricas ou granulares com um diâmetro médio de 5 a 200μ m.

[0046] Em modalidades, a composição inclui uma quantidade do enchimento termicamente condutor para proporcionar uma condutividade térmica global de pelo menos 0,5, ou pelo menos 1,0, ou pelo menos 1,5 e até 10,0, ou até 8,0, ou até 5,0, W/m K e, em modalidades, 1,0 a 10,0, ou 1,5 a 8, W/m K. Em uma ou mais modalidades, o enchimento termicamente condutor pode estar presente no material termicamente condutor em uma quantidade maior ou igual a 20 ou maior ou igual a 30 e até 60, ou até 50 % em volume, com base no volume total da composição. Em modalidades, a quantidade do enchimento termicamente condutor varia de 20 a 60% em volume, de preferência de 30 a 50% em volume, com base no volume total da composição.

[0047] Os enchimentos termicamente condutores são conhecidos na técnica e estão comercialmente disponíveis. Exemplos de enchimentos termicamente condutores comercialmente disponíveis de diferentes tamanhos de partículas para uso aqui incluem plaquetas de grafite disponíveis na Qingdao Tianheda Graphite Co. Ltd (China), partículas de forma fibrosa disponíveis na Nippon Graphite Fiber Corporation e partículas em forma de esfera disponíveis na Henan Yuanyang Aluminium Industry Co., Ltd (China).

[0048] Em modalidades, o enchimento termicamente condutor pode ser um enchimento único ou uma combinação de dois ou mais enchimentos que diferem em pelo menos uma propriedade tal como forma de partícula, tamanho médio de partícula, distribuição de tamanho de partícula e tipo de enchimento. Aditivos

[0049] A composição elastomérica termicamente condutora pode opcionalmente incluir um ou mais aditivos compatíveis, incluindo, mas não estão limitados a, agentes de reticulação, coagentes, óleo mineral, antioxidantes, agentes de acoplamento, plastificantes, auxiliares de processamento, retardantes de fogo, enchimentos (não termicamente condutoras), absorventes ou estabilizadores de ultravioletas, corantes ou pigmentos, e antioxidantes, entre outros. Tais aditivos podem ser utilizados em uma quantidade desejada para atingir o efeito desejado. Tipicamente, tais aditivos podem ser utilizados em quantidades que variam de menos de 0,01 a 50% em volume, com base no volume total da composição.

[0050] Em várias modalidades, as composições podem ainda incluir um ou mais agentes de reticulação. Exemplos de agentes de reticulação incluem, mas não estão limitados a, agentes de cura de enxofre, compostos azoicos, silanos (por exemplo, vinil tri-etóxi ou vinil tri-metóxi-silano), peróxidos e outros tipos de geradores de radicais (por exemplo, tipo de ruptura N-O e tipo de ruptura C-C), entre outros.

[0051] Em modalidades, um ou mais coagentes (coativadores) e/ou aceleradores, podem ser utilizados em combinação com um agente de reticulação. Exemplos de coagentes adequados incluem, mas não estão limitados a ésteres multifuncionais de (met)acrilato (por exemplo, triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA)) dimaleimidas, sais de zinco de ácido (met)acrílico, cianuratos contendo alil (por exemplo, trianil cianurato (TAC)), isocianuratos contendo alil (por exemplo, isocianurato de trialil(TAIC)), ftalatos contendo alil, homopolímeros de dienos e copolímeros de dienos e compostos vinílicos aromáticos, dentre outros. Tipicamente, um coagente pode estar presente na composição termicamente condutora em uma quantidade que varia de 0,1% em volume a 0,8% em volume, com base no volume total da composição. Exemplos de aceleradores incluem, mas não estão limitados a, sulfonamidas, aminas, dissulfetos, guanidinas, tioureias, tiazóis, tiuramas, ditiocarbamatos e xantatos, dentre outros.

[0052] O óleo mineral pode ser incluído como um auxiliar de processamento para facilitar a composição e garantir uma mistura viável e boa dispersão e também como um agente que aumenta a suavidade, por exemplo, quando existe uma grande quantidade de enchimento na composição. Exemplos de óleos minerais adequados incluem óleos parafínicos, naftênicos e aromáticos, entre outros. Em modalidades, a composição compreende de 10 a 40% em volume de óleo mineral, com base no volume total da composição.

[0053] Exemplos de antioxidantes adequados incluem, mas não estão limitados a, fenóis impedidos, bisfenóis e tiobisfenóis, e hidroquinonas substituídas, dentre outros.

[0054] Exemplos de agentes de acoplamento incluem, mas não estão limitados a, agentes de acoplamento de silano, agentes de acoplamento de titanato, agentes de acoplamento de zircônio, agentes de acoplamento de magnésio e agentes de acoplamento de estanho, entre outros.

[0055] Exemplos de plastificantes incluem, mas não estão limitados a, ftalatos, benzoatos, dibenzoatos, plastificantes de poliuretano termoplásticos, ésteres de ftalato, sulfato de naftaleno, trimelitatos, adipatos, sebacatos, maleatos, sulfonamidas, organofosfatos e polibuteno, entre outros.

[0056] Exemplos de auxiliares de processamento incluem, mas não estão limitados a, ceras (por exemplo, ceras de polietileno, ceras vegetais, ceras de petróleo), sais metálicos de ácidos carboxílicos (por exemplo, estearato de zinco, estearato de cálcio, etc.), ácidos graxos (por exemplo, esteárico ácido, ácido oleico, ácido erúcico, etc.), amidas graxas (por exemplo, estearamida, etc.), polímeros de óxido de etileno, copolímeros de óxido de etileno e óxido de propileno, tensoativos não iônicos e polissiloxanos, entre outros. Os auxiliares de processamento podem ser utilizados em quantidades de 0,5 a 5,0% em volume.

[0057] Os retardantes de chama adequados incluem, mas não estão limitados a, hidróxido de magnésio, tri-hidróxido de alumínio (ATH), fosfato de cálcio, óxido de titânio, óxido de zinco, carbonato de magnésio, sulfato de bário, borato de bário, caulina, sílica, óxidos de antimônio, halocarbonetos, ésteres halogenados, éteres halogenados, agentes retardantes de chama bromados e compostos isentos de halogênios, tais como compostos de organofósforos, compostos de organonitrogênio, retardantes de chama intumescentes, entre outros. Em modalidades, a composição inclui 10 a 30% em volume de um ou mais retardantes de chama, com base no volume total de componentes elastoméricos na composição.

[0058] Os enchimentos adequados não termicamente condutores incluem, mas não estão limitados a, argilas, talco, dióxido de titânio, carbonato de cálcio, zeólitas, etc., negro de carbono e fibras, tais como fibras de vidro, fio ou malha de aço, fibras de nylon ou poliéster, fibras de metal, etc. Nas modalidades, o enchimento pode estar presente em uma quantidade de 0,01 a 10 % em volume, com base no volume total da composição. Compondo

[0059] As composições podem ser preparadas por procedimentos convencionais ou descritos a seguir que proporcionam uma mistura dos componentes como aqui descrito, utilizando equipamentos tais como, mas não limitados a, misturadores para mistura fundida dos componentes e equipamentos usados para procedimentos de mistura contínua incluindo extrusores de parafuso duplo, misturadores estáticos, misturador contínuo Farrel, bem como outras máquinas e processos destinados a dispersar os componentes em contato íntimo.

[0060] Em modalidades, o material de enchimento termicamente condutor pode ser misturado à base de fusão em um elastômero para fazer um lote mestre contendo enchimento. Em modalidades, o elastômero usado como a matriz elastomérica (fase contínua) é usado para preparar o lote mestre de enchimento. O carregamento de enchimento na fase de lote mestre pode estar na faixa de 30 a 90% em volume, ou de 40 a 85% em volume, ou de 60 a 80% em volume. A mistura de fusão do material de enchimento e do elastômero pode ser obtida por procedimentos de mistura de fusão convencionais ou descritos a seguir. Por exemplo, a extrusão por fusão ou mistura em um misturador de fusão HAAKE pode ser empregada. Uma vez que o lote mestre contendo enchimento foi preparado, pode então ser adicionado ao componente da matriz elastomérica em uma quantidade determinada para proporcionar a concentração desejada de enchimento na composição final do produto. Em modalidades, o lote mestre contendo enchimento é misturado à base de fusão com o componente da matriz de elastômero da fase contínua utilizando um método de mistura em fusão. Os aditivos, se empregados, podem ser misturados em fusão a qualquer momento, seja na fase de lote mestre, na fase de não lote mestre ou no material combinado.

[0061] Em modalidades da composição, a % em volume combinado da matriz elastomérica (fase contínua) (componente A), a fase descontínua elastomérica reticulada (componente B), o enchimento termicamente condutor (componente C), na composição, é maior que ou igual a (>) 95% em volume, ou maior que ou igual a 98%, ou maior que ou igual a 99% em volume, do volume total da composição.

[0062] Em modalidades, o componente de enchimento termicamente condutor (C) está presente em uma quantidade de 20 a 60% em volume, ou de 30 a 50% em volume, com base no volume total dos Componentes A, B e C. Em modalidades, o componente elastomérico do componente de matriz (fase contínua) está presente em uma quantidade de 20 a 75% em volume, com base no volume total dos componentes A, B e C. Em modalidades, o componente elastomérico reticulado (fase descontínua) está presente em uma quantidade de 5 a 25% em volume, com base no volume total dos componentes A, B e C.

[0063] Em uma modalidade, a % em peso do Componente A é de 5 a 70, a % em peso do Componente B é de 1 a 40 e a % em peso do Componente C é de 25 a 90.

[0064] Em modalidades, a razão em volume do Componente A para o Componente B é de 4:5 a 15:1. Em modalidades, a razão em volume do Componente A para o Componente C é de 1:3 a 15:4. Em modalidades, a razão em volume do Componente B para o Componente C é de 1:12 a 5:4.

[0065] Em uma modalidade, a razão em peso do Componente A para o Componente B é de 3:7 a 26:1. A razão em peso do Componente A para o Componente C é de 1:21 a 21:8. A razão em peso do Componente B para o Componente C é de 1:84 a 7:8.

[0066] Em modalidades, a composição termicamente condutora tem uma condutividade térmica superior ou igual a 0,5 Watts por metro por Kelvin (W/m*K), ou superior ou igual a 1,0, e até 20, ou até 10, W/m*K.

[0067] Em modalidades, a composição termicamente condutora tem um ponto de fusão de 30°C a 130°C, uma dureza Shore A de 40 a 90, uma dureza Shore D de 10 a 40 e um módulo de tração de 10 a 500 MPa.

[0068] As composições podem compreender uma combinação de duas ou mais modalidades, tal como aqui descritas. Composições reticuladas

[0069] Em várias modalidades, a composição termicamente condutora pode ser reticulada de uma maneira convencional na presença de um iniciador de radicais livres ou por radiação ionizante de acordo com técnicas conhecidas.

[0070] Exemplos de agentes de reticulação incluem, mas não estão limitados a, iniciadores de radicais livres, tais como peróxidos, compostos azoicos, silanos e resinas fenólicas, entre outros. Os iniciadores orgânicos são preferidos, tais como qualquer um dos iniciadores de peróxido, tais como dicumil peróxido, di-terc-butil peróxido, t-butil perbenzoato, benzoil peróxido, hidroperóxido de cumeno, t- butil peroctoato, peróxido de metiletilcetona,2,5-dimetil- 2,5-di(terc-butilperoxi)hexano, 2,5-dimetil-2,5-di(terc- butilperoxi)-3-hexina, lauril peróxido e tert-butil peracetato, entre outros. Os compostos azo adequados incluem 2,2'-azobis(isobutironitrila), entre outros. Vinil silanos adequados incluem vinil trimetoxissilano e vinil trietoxissilano, entre outros.

[0071] Um agente de reticulação pode ser opcionalmente utilizado em combinação com um ou mais coagentes (coativadores) e/ou aceleradores. A quantidade de agente de reticulação utilizada pode estar na faixa de 0,5 a 5% em volume, com base no volume total da composição. As temperaturas de reticulação estão geralmente na faixa de 50°C a 250°C.

[0072] Em modalidades, a reticulação também pode ser obtida através de irradiação (por exemplo, radiação eletrônica ou radiação de raios X) ou umidade, de acordo com técnicas conhecidas.

[0073] O grau de reticulação pode ser medido por dissolução da composição em um solvente (por exemplo, xileno ou decalina) por uma duração específica, e calculando a percentagem de gel ou componente não extraível. O teor de gel pode ser determinado de acordo com ASTM D2765. Em geral, a percentagem de gel geralmente aumenta com o aumento dos níveis de reticulação. Em modalidades, a composição é reticulada até um grau de modo a proporcionar um artigo curado com um teor em percentagem de gel de pelo menos 20% em peso, ou pelo menos 30% em peso, ou pelo menos 40% em peso, ou pelo menos 50% em peso, ou pelo menos 60% em peso, ou pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 80% em peso, e até 100% em peso, ou até 90% em peso, com base no peso total da matriz de elastômero em fase contínua, conforme medido usando extraíveis de xileno. Em modalidades, a composição reticulada tem um teor de gel de 20 a 100% em peso, adicionalmente de 30 a 100% em peso, adicionalmente de 40 a 100% em peso, adicionalmente de 50 a 100% em peso, adicionalmente de 60 a 100% em peso, adicionalmente de 70 a 100 em peso, adicionalmente de 80 a 100% em peso, e adicionalmente de 90 a 100% em peso, com base no peso total da matriz de elastômero de fase contínua, medido utilizando extraíveis de xileno.

[0074] As modalidades da invenção proporcionam um compósito construído termicamente, construído a partir de uma ilha, baseado em uma matriz elastomérica (por exemplo, EPDM) e enchimentos termicamente condutores com um alto nível de Tc (por exemplo, grafite). Em modalidades, o enchimento termicamente condutor (por exemplo, grafite) é distribuído homogeneamente, mas orientado substancialmente em uma direção na matriz de elastômero. Em modalidades, um pó de elastômero reticulado é incorporado na matriz elastomérica como uma fase dispersa (ilha) durante a composição. Em modalidades, o enchimento termicamente condutor é concentrado dentro da fase contínua da matriz de elastômero (mar), substancialmente sem enchimento dentro da fase dispersa de elastômero reticulado (ilha). Assim, podem ser formadas vias termicamente condutoras mais contínuos e pode-se obter uma maior condutividade térmica.

[0075] Em modalidades, a fase dispersa em pó de elastômero reticulado pode atuar como um obstáculo para interromper a orientação do enchimento termicamente condutor (por exemplo, grafite) durante o processamento antes da vulcanização (reticulação) do elastômero da matriz.

[0076] Em modalidades, a orientação do enchimento termicamente condutor (por exemplo, grafite) dentro da fase contínua da matriz elastomérica é controlada para atingir uma alta condutividade térmica (Tc) pela presença e interação de uma fase dispersa elastomérica reticulada.

[0077] Em modalidades, uma grande quantidade do enchimento termicamente condutor (por exemplo, grafite) é reorientada a partir da direção do fluxo (plano) para a direção da espessura pela presença da fase dispersa elastomérica reticulada, resultando em uma via condutora de calor que aumenta desejavelmente a Tc na direção da espessura do material termicamente condutor. Em modalidades, o material termicamente condutor da invenção tem uma Tc que é o dobro do nível de um material termicamente condutor que não inclui uma fase dispersa elastomérica reticulada em uma estrutura ilha/mar como aqui proporcionada.

[0078] Em modalidades, a maior parte do enchimento termicamente condutor é orientada em uma direção de espessura do material. Em modalidades, a condutividade térmica (Tc) do material é pelo menos duas vezes maior na direção da espessura do que o mesmo material, mas sem os domínios de elastômero reticulado dispersos. Artigos de Fabricação

[0079] As composições da presente invenção podem ser utilizadas para preparar uma variedade de artigos ou fabricações, ou as suas partes componentes ou porções das mesmas. Em modalidades, a composição que inclui um agente de reticulação pode ser fabricada em um artigo e a temperatura elevada para permitir a reticulação da matriz elastomérica (fase contínua). Em uma outra modalidade, a composição que inclui um agente de reticulação pode ser fabricada em um artigo e exposta a uma fonte de radiação para permitir a reticulação da composição.

[0080] As composições da invenção podem ser processadas em um artigo por qualquer uma das várias técnicas e aparelhos convencionais. Os processos ilustrativos incluem, mas não estão limitados a, moldagem por injeção, moldagem por extrusão, termoformagem, moldagem por compressão, rotomoldagem, moldagem por lama, sobremoldagem, moldagem por inserção, moldagem por sopro, calandragem e outras técnicas de processamento que são bem conhecidas pelos versados na técnica. Os filmes, incluindo filmes de multicamadas, podem ser produzidos por processo de lançamento ou lançamento, incluindo processos de filme soprado.

[0081] Os artigos incluem, mas não estão limitados a, folhas, produtos moldados e peças extrudadas. Artigos adicionais incluem peças automotrizes, tiras meteorológicas, correias, mangueiras, revestimentos de fios e cabos e isolamentos, incluindo versões ignífugas, vedações, O-rings, componentes de pneus, peças de computador, materiais de construção, materiais eletrônicos, entre outras aplicações.

[0082] Em várias modalidades, a composição termicamente condutora reticulada pode ser utilizada como um material de interface térmica em uma variedade de artigos de fabricação. Em várias modalidades, o material termicamente condutor pode ser utilizado em um artigo de fabricação compreendendo um componente gerador de calor, um componente dissipador de calor e um material de interface térmica, em que o material de interface térmica é posicionado de modo a transferir o calor do componente gerador de calor para o componente de dissipação de calor, e onde o material de interface térmica compreende o material termicamente condutor descrito acima. Exemplos de componentes geradores de calor incluem, mas não estão limitados a, microprocessadores, unidades de processamento central e processadores gráficos. Um exemplo de um componente de dissipação de calor inclui, mas não está limitado a, um dissipador de calor.

[0083] Em várias modalidades, a composição termicamente condutora reticulada pode ser utilizada como uma vedação elastomérica. Esses vedantes podem ser usados em dispositivos de telecomunicações, bombas, válvulas e semelhantes. As vedações podem ser de qualquer forma incluindo O-rings, T-rings, juntas e semelhantes.

[0084] Um artigo pode compreender uma combinação de duas ou mais modalidades aqui descritas.

DEFINIÇÕES

[0085] Salvo indicação em contrário, implícita a partir do contexto, ou habitual na técnica, todas as partes e percentagens são baseadas no peso e todos os métodos de teste são como corrente da data de depósito desta divulgação.

[0086] Para os fins da prática de patentes dos Estados Unidos, os conteúdos de qualquer patente, pedido de patente ou publicação referenciados são aqui incorporados por referência na sua totalidade (ou sua versão equivalente US é por isso incorporada por referência), especialmente no que diz respeito à divulgação de técnicas sintéticas, às concepções de produtos e processos, aos polímeros, aos catalisadores, às definições, (até ao ponto que não seja incompatível com quaisquer definições especificamente previstas nesta divulgação) e ao conhecimento geral na técnica.

[0087] As faixas numéricas nesta divulgação são aproximadas, e, assim, podem incluir valores fora da faixa, a menos que indicado de outra forma. Faixas numéricas incluem todos os valores desde e incluindo os valores superiores e inferiores, em incrementos de uma unidade, desde que haja uma separação de, pelo menos, duas unidades entre qualquer valor mais baixo e qualquer valor mais elevado. Como exemplo, se uma propriedade composicional, física ou outra, como, por exemplo, peso molecular, percentagens em peso, etc., é de 100 a 1.000, então a intenção é que todos os valores individuais, como 100, 101, 102 , etc., e as subfaixas, como 100 a 144, 155 a 170, 197 a 200, etc., sejam expressamente enumerados. Para faixas que contém valores que são inferiores a um ou que contêm números fracionado superiores a um (por exemplo, 0,9, 1,1 etc.), uma unidade é considerada como sendo 0,0001, 0,001, 0,01 ou 0,1, conforme apropriado. Para faixas que contêm números de um dígito único inferiores a dez (por exemplo, 1 a 5), uma unidade é normalmente considerada 0,1. Estes são apenas exemplos do que especificamente se pretende, e todas as combinações possíveis de valores numéricos entre o valor mais baixo e o valor mais elevado enumerados devem ser consideradas como expressamente afirmadas nesta divulgação. As faixas numéricas são proporcionadas nesta divulgação para, entre outras coisas, as quantidades de vários componentes na composição da invenção e as várias características e propriedades pelas quais essas composições e os componentes de proteção de cabo óptico feitos a partir dessas composições são definidos.

[0088] "Razão de aspecto", tal como aqui utilizado, refere-se a uma razão de um valor médio da dimensão mais longa ao valor médio da dimensão mais curta. Com relação às partículas que possuem uma forma não fibrosa (forma de placa), a relação de aspecto refere-se a uma razão de um valor médio de largura ou diâmetro da partícula (ou seja, a maior dimensão) até o valor médio da espessura da partícula (i.e., a menor dimensão). Com relação às partículas de hastes, agulhas e fibrosas, a razão de aspecto refere-se a uma razão de um valor médio do comprimento da partícula (ou seja, a maior dimensão) ao valor médio da largura ou diâmetro da partícula (ou seja, a menor dimensão). Com relação às esferas, a razão de aspecto refere-se à razão entre os eixos longo e curto da partícula.

[0089] "Composição" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, significam uma mistura ou combinação de dois ou mais componentes.

[0090] "Compreender", "incluir", "ter" e seus derivados não pretendem excluir a presença de qualquer componente, etapa ou procedimento adicional, independentemente de o mesmo ser ou não especificamente divulgado. Para evitar qualquer dúvida, todas as composições aqui reivindicadas por meio do uso do termo "compreendendo" podem incluir qualquer aditivo adicional, adjuvante ou o composto, sendo polimérico ou de outra forma, salvo indicação em contrário. Em contraste, o termo "consistindo essencialmente em" exclui do seu escopo de qualquer referência posterior a qualquer outro componente, etapa ou processo, excetuando aqueles que não são essenciais para a operacionalidade. O termo "consistindo em" exclui qualquer componente, etapa ou procedimento não especificamente delineado ou listado.

[0091] "Fase contínua" é um termo reconhecido pela técnica que significa um componente que dispersa ou suspende outros componentes em um sistema disperso ou multifase, também chamado de fase "mar" (versus fase "ilha").

[0092] "Reticulado", "curado" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, referem-se a uma composição ou componente da composição que foi submetida ou exposta a um tratamento que induziu a reticulação para proporcionar uma composição ou componente com um teor de gel de 20 a 100% em peso de insolúveis. O grau de reticulação pode ser medido de acordo com ASTM 2765-84 por dissolução da composição ou componente em um solvente que dissolve a composição ou componente antes da reticulação (por exemplo, xileno ou decaleno) por uma duração específica e calculando a percentagem de gel ou de componente não extraível. A percentagem de teor de gel normalmente aumenta com o aumento dos níveis de reticulação.

[0093] "Elastômero" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, designam um polímero com viscoelasticidade. Geralmente, os elastômeros terão um módulo de tração mais baixo e uma maior tensão de falência em relação a outros materiais, como os termoplásticos.

[0094] O termo "polímero à base de etileno", tal como aqui utilizado, refere-se a um polímero que compreende, na forma polimerizada, uma percentagem em peso maioritária (% em peso) de etileno (com base no peso do polímero) e, opcionalmente, pelo menos um comonômero.

[0095] Os termos "interpolímero à base de etileno", "elastômero à base de etileno" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, referem-se a um polímero que compreende, em polimerização de etileno (com base no peso do polímero) e pelo menos um comonômero . Em uma modalidade, o "interpolímero à base de etileno" compreende uma percentagem em peso maioritária de etileno (com base no peso do interpolímero).

[0096] O termo "interpolímero de etileno/α-olefina", tal como aqui utilizado, refere-se a um interpolímero que compreende, na forma polimerizada, etileno e pelo menos uma α-olefina. Em uma modalidade, o "interpolímero de etileno/α-olefina" compreende um percentagem em peso maioritário de etileno (com base no peso do interpolímero).

[0097] O termo "copolímero de etileno/α-olefina", tal como aqui utilizado, refere-se a um copolímero que compreende, na forma polimerizada, uma percentagem em peso maioritária (% em peso) de monômero de etileno (com base no peso do copolímero) e uma α -olefina, como os únicos dois tipos de monômeros.

[0098] O termo "interpolímero de etileno/α-olefina/dieno", tal como aqui utilizado, refere-se a um polímero que compreende, em forma polimerizada, etileno, pelo menos uma α- olefina e um dieno. Em uma modalidade, o "interpolímero de etileno/α-olefina/dieno" compreende um percentagem em peso maioritário de etileno (com base no peso do interpolímero). Em uma modalidade, o "interpolímero de etileno/α- olefina/dieno" compreende um percentagem em peso maioritário de propileno (com base no peso do interpolímero).

[0099] O termo "terpolímero etileno/α-olefina/dieno", tal como aqui utilizado, refere-se a um polímero que compreende, em forma polimerizada, etileno, uma α-olefina e um dieno, como os únicos três tipos de monômeros. Em uma modalidade, o "terpolímero de etileno/α-olefina/dieno" compreende uma percentagem maioritária em peso de etileno (com base no peso do terpolímero). Em uma modalidade, o "interpolímero de etileno/α-olefina/dieno" compreende uma percentagem em peso maioritária de propileno (com base no peso do interpolímero).

[00100] "Partículas fibrosas" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, referem-se à partícula sob a forma de fios, filamentos ou fibras, incluindo filamentos torcidos como uma única fibra de múltiplas camadas, estruturas tecidas e outras formas, como tranças.

[00101] "Interpolímero" e termos semelhantes, tal como aqui utilizado, significa um polímero preparado pela polimerização de pelo menos dois tipos diferentes de monômeros. O interpolímero de termo genérico inclui assim copolímeros (empregados para se referir a polímeros preparados a partir de dois tipos diferentes de monômeros) e polímeros preparados a partir de mais de dois tipos diferentes de monômeros (por exemplo, terpolímeros (três diferentes tipos de monômeros) e tetrapolímeros (quatro tipos de monômeros diferentes )).

[00102] "Em placa", "semelhante à placa" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, referem-se à morfologia ou à forma de uma partícula parecida com uma placa ou folha fina e plana.

[00103] O termo "polímero", tal como aqui utilizado, se refere a um composto polimérico preparado polimerizando monômeros, seja do mesmo tipo ou de um tipo diferente. O termo genérico polímero abrange, assim, o termo homopolímero (empregado para se referir a polímeros preparados de apenas um tipo de monômero, com o entendimento de que quantidades de traços de impurezas podem ser incorporadas na estrutura do polímero) e o termo interpolímero como definido a seguir. Quantidades vestigiais de impurezas, por exemplo, resíduos de catalisador, podem ser incorporadas no e/ou dentro do polímero.

[00104] "Elastômero de poliolefina" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, designam um interpolímero de elastômero termoplástico preparado a partir de dois ou mais tipos de monômeros de α-olefina, incluindo monômeros de etileno. Em geral, os elastômeros de poliolefina podem ser substancialmente lineares e podem ter uma distribuição substancialmente homogênea de comonômero.

[00105] "Polímero à base de propileno", tal como aqui utilizado, refere-se a um polímero que compreende, na forma polimerizada, uma percentagem em peso maioritária (% em peso) de monômero de propileno (com base no peso total do polímero) e, opcionalmente, pelo menos um comonômero.

[00106] Os termos "interpolímero à base de propileno," elastômero à base de propileno "e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, referem-se a um polímero que compreende, na forma polimerizada, uma percentagem em peso maioritária (% em peso) de monômero de propileno (com base no peso total do polímero), e pelo menos um comonômero.

[00107] "Copolímero de propileno/α-olefina", tal como aqui utilizado, se refere a um copolímero que compreende, em forma polimerizada, uma quantidade maioritária de monômero de propileno (com base no peso do copolímero) e uma α-olefina como os dois únicos tipos de monômero.

[00108] "Copolímero de propileno/etileno", tal como aqui utilizado, refere-se a um copolímero que compreende, na forma polimerizada, uma percentagem em peso maioritária (% em peso) (isto é, > 50% em peso) de monômero de propileno (com base no peso do copolímero) e o etileno, como os únicos dois tipos de monômeros.

[00109] "Copolímero aleatório" e termos semelhantes, tal como aqui utilizados, significam um copolímero no qual o monômero é distribuído aleatoriamente através da cadeia de polímero.

[00110] "Enchimento termicamente condutor", tal como aqui utilizado, é um enchimento que é capaz de conduzir calor. Em modalidades, o enchimento termicamente condutor é capaz de conduzir calor e é eletricamente isolante. Em outras modalidades, o enchimento termicamente condutor é capaz de conduzir calor e é eletricamente condutor.

MÉTODOS DE TESTE

[00111] Ajuste de compressão. O ajuste de compressão de amostras de teste foi medido de acordo com GB/T 7759-1996 sob condições: 90oC, 168 h com uma razão de compressão de 25%; Tamanho: tipo A. A medição do ajuste de compressão foi uma média de três (3) amostras. D792. Cada amostra de teste foi preparada cortando placas redondas com um diâmetro de 3 cm das placas moldadas por compressão descritas na seção experimental e, em seguida, empilhando quatro placas redondas (face a face) em uma amostra de teste.

[00112] Densidade. As densidades de polímero em g/cm3, como aqui fornecidas, são determinadas de acordo com o método ASTM International ("ASTM") D792.

[00113] Teor de gel. O teor de gel (fração insolúvel) é determinado por extração em xileno em ebulição a 170°C durante 12 horas de acordo com ASTM D2765. São utilizados para o teste dez gramas de grânulos de elastômero reticulado com um tamanho de partícula de cerca de 3 mm. O resultado do teor de gel é obtido tomando uma média de 3 amostras de teste.

[00114] Taxas de fluxo de fusão (MFR). As taxas de fluxo de fusão (MFR), em g/10 minutos, como aqui fornecidas, são determinadas de acordo com ASTM D1238 (a 230°C/2,16 kg).

[00115] Índice de Fusão. Os índices de fusão (I2) aqui fornecidos são determinados de acordo com o método D1238 da ASTM. Salvo indicação em contrário, os índices de fusão (I2) são determinados a 190°C/2,16 kg, e relatados em gramas eluídos por 10 minutos.

[00116] Ponto de fusão. O ponto de fusão é determinado por calorimetria de varredura diferencial. As medições são realizadas em um instrumento DSC-Q2000 sob atmosfera de nitrogênio. São utilizados cerca de 8 mg de amostra. Aplicar uma varredura de temperatura dinâmica da temperatura ambiente a 180°C a uma taxa de aquecimento de 10°C/minuto. Conduzir duas varreduras usando a mesma taxa de rampa, e a temperatura de mudança de fase é obtida a partir da segunda varredura. A varredura de resfriamento foi realizada após a primeira varredura de aquecimento.

[00117] Peso Molecular/Distribuição de Peso Molecular. Peso molecular (Mw) como g/mol e distribuição de peso molecular (MWD) (Mw/Mn) (Mw definido como peso molecular médio ponderal e Mn como peso molecular médio numérico), também referido como um "índice de polidispersidade" (PDI),é determinado por cromatografia de permeação em gel.

[00118] Viscosidade de Mooney, MV. A viscosidade de Mooney, MV é medida como ML(1+4)125°C de acordo com ASTM D1646, salvo indicação em contrário. A viscosidade de Mooney é a do interpolímero limpo (sem óleo, sem enchimento).

[00119] Observações morfológicas. As amostras de placas preparadas da seção experimental foram cortadas em pedaços que eram de 0,5 cm (largura) x 1,0 cm (comprimento) x 3 mm (espessura) para imagens de seção transversal. Peças polidas foram observadas pelo detector de elétrons de retroespalhamento usando um Nova Nano630 SEM.

[00120] Dureza Shore A. Dureza Shore A (a 10 seg.) foi determinado de acordo com o método ASTM D2240, com base em um recuo medido em um tempo especificado de dez (10) segundos. Os espécimes de amostra foram cortados de placas moldadas por compressão da seção experimental. A medição da dureza Shore A foi uma média de três (3) amostras.

[00121] Condutividade térmica (Tc) . Um método de fluxo de calor em estado estacionário (aparelho DRL-II, que está em conformidade com ASTM D5470-2006) foi utilizado para medições de condutividade térmica (Tc). As amostras para medição de Tc foram cortadas das placas vulcanizadas moldadas por compressão, conforme descrito na seção experimental. O tamanho da amostra foi de 30 mm (diâmetro) X 3 mm (grosso). A temperatura de medição foi de aprox. 60oC. A medição da Tc foi uma média de três (3) amostras.

MODALIDADES ESPECÍFICAS Materiais e Reagentes

[00122] Nos Exemplos detalhados abaixo, são utilizados os seguintes materiais:

Preparação de Exemplos Inventivos e Comparativos Compostos de amostras

[00123] Todas as amostras foram combinadas usando um misturador HAAKE de laboratório. O misturador HAAKE foi inicialmente fixado em 90oC e uma velocidade do rotor de 80 a 100 revoluções por minuto (rpm).

[00124] Os enchimentos (isto é, grafite, pó de alumínio), pó de EPDM, reticulante e coagente foram misturados entre eles agitando para formar uma mistura. A borracha EPDM (ou a borracha de silicone) foi inicialmente carregada na câmara do misturador HAAKE para a composição até a temperatura da câmara ter sido aumentada para cerca de 90oC. A mistura de enchimento foi então adicionada lentamente à mistura como quatro adições separadas. Se necessário, o óleo mineral foi carregado lentamente após cada adição da mistura de enchimento, para garantir que o torque não diminua acentuadamente. Depois de todos os componentes serem adicionados, a mistura foi misturada entre si, por exemplo, por mais 5 minutos. Para evitar a reticulação, a temperatura de fusão foi controlada para menos de 125oC ao longo do processo de composição. Preparação de placas por moldagem por compressão

[00125] Os compósitos obtidos da mistura HAAKE foram moldados por compressão (a 120oC e 20 MPa por 30 segundos) em placas "6 cm x 6 cm x 3 mm". As placas preparadas foram então vulcanizadas a 180oC sob 10 MPa por 16 min. As amostras de placa obtidas de compósito de borracha vulcanizada foram utilizados para a condutividade térmica, a dureza Shore A e as medidas do ajuste de compressão. Cada medida foi analisada pelos seguintes métodos. Conversão de % em peso da amostra (% em peso) para % em volume (% em volume)

[00126] Para cada uma das amostras, a percentagem em peso (% em peso) dos componentes foi convertida em percentagem de volume (% em volume) com base na densidade de cada componente.

[00127] A Tabela 2, abaixo, fornece um exemplo do cálculo da % em peso para % em volume para os componentes da amostra inventiva TS2a da Tabela 3, abaixo. Tabela 2: Cálculo da % em peso para % em volume para Amostra TS2a

EXEMPLOS ESTUDO 1

[00128] Três amostras de teste (TS1, TS2a, TS2b) de acordo com a invenção, e duas amostras comparativas (CS1, CS2) foram preparadas de acordo com as formulações previstas na Tabela 3, abaixo. Tabela 3: Composições e Propriedades das Amostras S1-S3 e CS1-CS3

1 As quantidades do reticulante e do coagente foram baseadas no peso total do interpolímero EPDM (não reticulado).

[00129] Como mostrado na Tabela 3, a amostra comparativa CS1 foi preparada com 60% em volume de EPDM como fase contínua (matriz). Na amostra de teste TS1, 18,2% em volume de pó de EPDM reticulado à medida que a fase dispersa (ilha) substituiu a mesma fração volumétrica de EPDM que em CS1. O pó de EPDM reticulado utilizado nas amostras de teste foi preparado a partir de materiais de EPDM reciclados e previamente reticulados. Consequentemente, o enchimento de grafite não entrou na fase de pó de EPDM (disperso), e foi concentrado dentro da matriz de EPDM durante as amostras de mistura e moldagem.

[00130] A condutividade térmica (Tc) de TS1, que inclui o pó de EPDM reticulado, mostrou um aumento de cerca de 83% (para 1,9 W/mK) ou quase o dobro do nível Tc de CS1 (1,03 W/mK). As imagens de SEM de seção transversal tiradas das placas moldadas do compósito de amostra de teste TS1 mostraram que o grafite foi concentrado dentro da fase contínua de EPDM onde formou uma via termicamente condutora. As imagens de SEM mostraram que não havia plaquetas de grafite na fase de dispersão em pó de EPDM (ilha) reticulado do compósito TS1.

[00131] Imagens SEM do compósito TS1 em comparação com CS1, mostraram que a introdução do pó de EPDM também interrompeu a orientação de algumas das plaquetas de grafite. Sem pretender estar limitado pela teoria, acredita-se que a reorientação das plaquetas de grafite dentro da matriz de EPDM pelo pó de EPDM reticulado melhorou a Tc do plano transversal na amostra de teste TS1.

[00132] Dentro amostra de teste TS2a, um enchimento híbrido de grafite e pó de Al esférico foi utilizado para demonstrar o efeito nos valores de Tc de EPDM reticulado como uma fase descontínua (ilha) dispersa dentro de uma matriz EPDM (fase de mar). Como mostrado em Tabela 3, a amostra de teste TS2a tinha um nível de Tc (2,54 W/m*K) que era duas vezes o nível de Tc para CS2 (1,26 W/m*K) . Uma imagem SEM mostrou que o enchimento híbrido em TS2a foi novamente concentrado dentro da fase da matriz de EPDM contínuo em vez da fase em pó de EPDM reticulado.

[00133] As imagens de SEM também mostraram que uma porção maior das plaquetas de grafite estava orientada em uma direção de espessura dentro da amostra de teste TS2a, em comparação com o compósito CS2 no qual a maioria das plaquetas de grafite estavam orientadas em uma direção no plano (ou seja, direção do fluxo) . Os valores de Tc superiores de TS2a demonstram o efeito do EPDM reticulado na orientação do enchimento termicamente condutor para aumentar o valor de Tc de um material compósito na direção de espessura desejável.

[00134] Na amostra de teste TS2b, a quantidade de EPDM em pó diminuiu para 12% em volume. O valor de Tc inferior de TS2b em comparação com TS2a demonstra o efeito de uma concentração de enchimento reduzida e mudança na orientação do enchimento dentro do compósito TS2b. No entanto, embora o valor de Tc de TS2b tenha sido menor que o de TS2a, o aumento de Tc resultante da presença dos domínios (ilhas) do pó de EPDM reticulado ainda era significativo (em ~ 67%) em comparação com CS2.

[00135] Para cada CS2, TS2a e TS2b na Tabela 3, os valores de ajuste de compressão foram inferiores a 30%, o que atende aos requisitos para aplicações de vedante geral. No entanto, a adição de 40% de enchimento em volume aumentou a dureza Shore A para 90 (a dureza Shore A da contraparte não preenchida foi de ~ 60), o que é considerado muito alto para a maioria das aplicações relacionadas com vedantes e materiais de interface térmica. No entanto, tais composições são úteis para outras aplicações que não requerem um valor de dureza Shore A mais baixo.

ESTUDO 2

[00136] As amostras de teste foram preparadas com base na amostra de teste TS2b para examinar o efeito do óleo mineral branco em reduzir o nível de dureza Shore A dos compósitos. Três amostras de teste (T2c, TS2d, TS2e) foram preparadas de acordo com as formulações previstas na Tabela 4, abaixo. A tabela inclui amostra de teste TS2b como um comparativo. Tabela 4: Formulações contendo óleo e/ou borracha de silicone

As quantidades do reticulante e do coagente foram baseadas no peso total do interpolímero EPDM (não reticulado).

[00137] Para a amostra de teste TS2c, a adição de 31,0% em volume de óleo mineral reduziu significativamente a dureza Shore A de 90 a 70, em comparação com TS2b, enquanto o nível de Tc permaneceu aproximadamente o mesmo. O ajuste de compressão foi reduzido de cerca de 26 para cerca de 18%. Embora o conjunto de compressão possa variar com dureza diferente, o conjunto de compressão de TS2c em cerca de 18% é aceitável para a maioria dos materiais de material elastomérico condutores termicamente.

[00138] Para as amostras de teste TS2d e TS2e, a combinação de EPDM e óleo mineral com uma borracha de silicone com uma dureza Shore A intrinsecamente baixa como a matriz, resultou em uma dureza Shore A ainda mais reduzida de 62 e 64 (em comparação com 70 para TS2c), enquanto o ajuste de compressão foi mantido em cerca de 20%. Em comparação com TS2c, o valor de Tc das amostras TS2d e TS2e diminuiu até certo ponto, o que pode ter sido devido à Tc intrínseca mais baixa da borracha de silicone (Tc = 0,19 W/m*K) em comparação com o EPDM (EPDM Nordel IP 4570, Tc = 0,22 W/m.K).

ESTUDO 3

[00139] Conforme demonstrado no Estudo 2, uma borracha de silicone com baixa dureza adicionada a uma matriz de EPDM/óleo reduziu ainda mais a dureza Shore A do compósito, em comparação com a matriz de EPDM/óleo sozinha. Sabe-se geralmente que a baixa dureza da borracha de silicone proporciona uma vantagem em relação ao EPDM em certas aplicações.

[00140] Neste estudo, o uso de uma borracha de silício de baixa dureza como o único componente da matriz (amostra comparativa CS3) foi examinada para o desenvolvimento de um composto de borracha suave e termicamente condutor e comparado com a amostra de teste TS2e feita com uma matriz de EPDM/óleo mineral/ borracha de silicone.

[00141] A amostra CS3 foi preparada de acordo com a formulação fornecida na Tabela 5, abaixo. A tabela inclui amostra de teste TS2e (da Tabela 4). Tabela 5: Comparação da composição baseada em EPDM/óleo versus borracha de silicone

As quantidades do reticulante e do coagente foram baseadas no peso total do interpolímero EPDM (não reticulado) e borracha de silicone.

[00142] Como os resultados na Tabela 5 mostram, a amostra CS3 feita com borracha de silicone como o único componente da matriz tinha uma dureza Shore A maior que a amostra de teste TS2e feita com a matriz de EPDM/óleo/borracha de silicone. Além disso, a amostra CS3 teve um valor de Tc menor (a 1,55 W/m∙K) do que as amostras de teste TS2c, TS2d e TS2e, feitas com uma matriz de EPDM/óleo ou uma matriz de EPDM/óleo/borracha de silicone (Tc = 2,12, 1,80 e 1,90 W/m*K, respectivamente). Além disso, o uso de uma matriz baseada em borracha de silicone sozinha não mostrou uma vantagem sobre a amostra de teste TS2e em termos de ajuste de compressão.

[00143] Os resultados na Tabela 5 demonstram que uma matriz feita de uma mistura de EPDM/óleo ou uma mistura de EPDM/óleo/borracha de silicone proporcionou um compósito elastomérico termicamente condutor com uma Tc maior, menor dureza e menor compressão do que um compósito feito a partir de uma matriz composta de borracha de silicone sozinha.

[00144] Pretende-se especificamente que a presente invenção não seja limitada às modalidades e ilustrações contidas neste documento, mas incluam formas dessas modalidades, incluindo porções das modalidades e combinações de elementos de diferentes modalidades modificadas como venham dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims (10)

1. Composição, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos os seguintes: A) uma fase contínua compreendendo um terpolímero de etileno/propileno/dieno (EPDM), o EPDM compreendendo de 40 a 80% em peso de etileno; B) de 5 a 25% em volume com base no volume total dos componentes A, B e C, de uma fase descontínua compreendendo um terpolímero de etileno/propileno/dieno reticulado; e C) de 20 a 60% em volume, com base no volume total dos componentes A, B e C, de um enchimento termicamente condutor compreendendo uma pluralidade de partículas dispersas dentro da fase contínua, o enchimento sendo selecionado a partir do grupo consistindo de grafite, alumínio, óxido de alumínio, óxido de magnésio, nitreto de boro, óxido de zinco, carboneto de silício, nitreto de alumínio, fibra de carbono, nitreto de silício, nano plaquetas de grafeno, sulfureto de zinco e combinações dos mesmos; a composição tendo uma condutividade térmica de pelo menos 1,5 Watts por metro por Kelving (W/m.K) para 5,0 W/m.K, como medido de acordo com o método de teste ASTM D5470-2006.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o enchimento ter uma condutividade térmica de > 20 Watts por metro por Kelvin (W/m.K), como medido de acordo com o método de teste ASTM D5470-2006.

3. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de as partículas do enchimento ter uma razão de aspecto de 1:1 a 1:100 e a razão de aspecto sendo determinada como uma razão de um valor médio da dimensão mais longa da partícula de enchimento para um valor médio da dimensão mais curta da partícula de enchimento.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de as partículas do material de enchimento serem na forma de uma placa, uma forma fibrosa ou uma combinação das mesmas.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de o terpolímero de etileno/propileno/dieno (EPDM) do Componente A ter: - uma densidade de 0,8 a 1,4 g/cn3, como medido de acordo com o método de teste ASTM D792, e - uma viscosidade Mooney de 5 a 150 (ML1+4, 125°C) como medido de acordo com o método de teste ASTM D1646.

6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de os Componentes A, B, e C estarem presentes em uma quantidade > 95% em peso do peso total da composição.

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de: o componente A estar presente em uma quantidade de 20 a 75% em volume, com base no volume total da composição.

8. Composição reticulada, caracterizada pelo fato de ser formada a partir da composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 7.

9. Artigo, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um componente formado a partir da composição, como definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8.

10. Artigo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o artigo ser selecionado do grupo consistindo de materiais de interface térmica e vedações de elastômero.