CN108026375B - 导热性树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导热性树脂组合物,其至少含有:(A)热塑性树脂30~90质量%、(B)具有1W/(m·K)以上的导热率的无机填充剂9~69质量%、及(C)结晶促进剂0.05~10质量%,该导热性树脂组合物的比重为1.4~2.0、且面方向的导热率为1W/(m·K)以上。

Description

导热性树脂组合物
技术领域
本发明涉及含有热塑性树脂和导热性无机填充剂的导热性树脂组合物。
背景技术
伴随电气/电子设备的小型化、高集成化,安装部件的发热、使用环境的高温化变得显著,对于提高构成构件的放热性的要求越来越高。特别是在汽车构件、大功率LED的放热中,目前使用的是由导热率高的金属、陶瓷制成的构成构件,但为了提高轻质化、加工性及形状的自由度,要求具有高导热性及成型加工性的树脂材料。
作为赋予树脂以导热性的方法,已知有添加石墨等高导热性填料的方法。
例如,专利文献1中公开了包含特定石墨粒子的导热性优异的树脂组合物。
专利文献2中公开了包含热塑性树脂、和70%以上粒子的长宽比在3以下的石墨粉末的导电性树脂组合物。
然而,在这些技术中,在为了提高树脂组合物的导热性而增多导热性填料的配合量时,有时会导致树脂组合物的流动性、强度大幅下降,成型变得困难。为此,要求在不导致树脂组合物的成型加工性、强度降低的情况下提高导热性的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5225558号
专利文献2:日本特开2001-60413号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供导热性及成型加工性优异的导热性树脂组合物、以及包含该组合物的成型品。
解决问题的方法
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果着眼于在包含热塑性树脂和导热性填料的导热性树脂组合物中,存在于导热性填料间的热塑性树脂具有妨碍导热的可能性的问题,发现,通过在导热性树脂组合物中配合结晶促进剂,可促进热塑性树脂的结晶化,使导热性填料的导热性得以更有效地发挥,从而得到导热性及成型加工性优异的树脂组合物,进而完成了本发明。即,本发明涉及下述1)~14)。
1)一种导热性树脂组合物,其至少含有:(A)热塑性树脂30~90质量%、(B)具有1W/(m·K)以上的导热率的无机填充剂9~69质量%、及(C)结晶促进剂0.05~10质量%,该导热性树脂组合物的比重为1.4~2.0、且面方向的导热率为1W/(m·K)以上。
2)上述1)所述的导热性树脂组合物,其中,上述结晶促进剂(C)为有机类结晶促进剂。
3)上述2)所述的导热性树脂组合物,其中,上述有机类结晶促进剂为有机类氮化合物、或数均分子量200~10,000的酯化合物。
4)上述1)~3)中任一项所述的热塑性树脂组合物,其中,上述无机填充剂(B)为选自下组中的一种以上:氮化硼、氮化铝、氧化镁、石墨及碳纤维。
5)上述1)~4)中任一项所述的导热性树脂组合物,其中,上述无机填充剂(B)是体积平均粒径为10~700μm、固定碳量为98质量%以上、长宽比为21以上的鳞片状石墨。
6)上述5)所述的导热性树脂组合物,其中,上述鳞片状石墨为天然石墨。
7)上述1)~6)中任一项所述的导热性树脂组合物,其中,上述热塑性树脂(A)为聚酯树脂。
8)上述7)所述的导热性树脂组合物,其中,上述聚酯树脂为选自下组中的一种以上:聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、及聚酯-聚醚共聚物。
9)上述8)所述的导热性树脂组合物,其中,上述聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚酯-聚醚共聚物的数均分子量为12,000~70,000。
10)上述1)~9)中任一项所述的导热性树脂组合物,其进一步含有0.01~5质量%的选自环氧化合物、碳二亚胺化合物、及
Figure BDA0001592392830000031
唑啉化合物中的至少一种以上化合物。
11)制造1)~10)中任一项所述的导热性树脂组合物的方法,其中,该方法包括将各成分进行熔融混炼而制造上述导热性树脂组合物的工序,
上述无机填充剂(B)为鳞片状石墨,
该熔融混炼前的鳞片状石墨的体积平均粒径为201~700μm、固定碳量为98质量%以上、长宽比为21以上。
12)一种放热框体,其由1)~10)中任一项所述的导热性树脂组合物形成。
13)一种放热底盘,其由1)~10)中任一项所述的导热性树脂组合物形成。
14)一种汽车用LED灯散热器,其由1)~10)中任一项所述的导热性树脂组合物形成。
发明的效果
本发明的导热性树脂组合物在具有优异的成型加工性的同时,具有高导热性。另外,根据本发明,可提供在防雾性及耐热性的方面也优异的导热性树脂组合物。
附图说明
[图1]示出了车载用CCD相机收纳用放热框体的一个实施方式的构成的示意图。
[图2]示出了箱型放热框体的一个实施方式的构成的示意图。
[图3]示出了车载用LED灯收纳用散热器的一个实施方式的构成的示意图。
[图4]示出了车载用LED灯收纳用散热器的另一个实施方式的构成的示意图。
[图5]示出了另一个实施方式涉及的散热器的构成的示意图。
[图6]示出了汽车用LED灯散热器的一个实施方式的构成的示意图。
[图7]示出了在实施例中制作的散热器的构成的示意图。
符号说明
1 相机收纳用放热框体
2 箱型放热框体
3、4 LED灯收纳用散热器
5 散热器
10 第1筒体
11 第2筒体
12 第1散热片
13 第2散热片
14 开口部
15 主体
16、17 散热片
18 支撑板
19 框体
20 散热片
21a、21b 肋拱
22 支撑板
23 凹部
24a、24b 突出部
25 板状散热片
26 LED模块
27 电路基板
28 散热器的基盘
29 散热器的散热片
30 散热器上面部
31 肋拱
具体实施方式
(热塑性树脂(A))
作为本发明中使用的热塑性树脂(A),可列举:聚苯乙烯等芳香族乙烯基类树脂、聚丙烯腈等氰化乙烯基类树脂、聚氯乙烯等氯类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等聚甲基丙烯酸酯类树脂、聚丙烯酸酯类树脂、聚乙烯、聚丙烯、环状聚烯烃树脂等聚烯烃类树脂、聚乙酸乙烯酯等聚乙烯酯类树脂、聚乙烯醇类树脂及它们的衍生物树脂、聚甲基丙烯酸类树脂、聚丙烯酸类树脂及它们的金属盐类树脂、聚共轭二烯类树脂、使马来酸、富马酸及它们的衍生物聚合得到的聚合物、使马来酰亚胺类化合物聚合得到的聚合物、非晶性半芳香族聚酯、非晶性全芳香族聚酯等非晶性聚酯类树脂、结晶性半芳香族聚酯、结晶性全芳香族聚酯等结晶性聚酯类树脂、脂肪族聚酰胺、脂肪族-芳香族聚酰胺、全芳香族聚酰胺等聚酰胺类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚氨酯类树脂、聚砜类树脂、聚氧化烯类树脂、纤维素类树脂、聚苯醚类树脂、聚苯硫醚类树脂、聚酮类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚酰胺酰亚胺类树脂、聚醚酰亚胺类树脂、聚醚酮类树脂、聚醚醚酮类树脂、聚乙烯基醚类树脂、苯氧基类树脂、氟类树脂、有机硅类树脂、液晶聚合物、及上述示例的聚合物的无规、嵌段或接枝共聚物等。这些热塑性树脂可以分别单独使用、或将2种以上的多种组合使用。将2种以上的树脂组合使用的情况下,也可以根据需要而添加使用增容剂等。根据目的而区别使用这些热塑性树脂(A)即可。
这些热塑性树脂中,从所得树脂组合物的导热率倾向于增高的方面、容易使无机填充剂(B)包含于树脂中的方面出发,优选树脂的部分或全部具有结晶性或液晶性的热塑性树脂。就这些具有结晶性或液晶性的热塑性树脂而言,可以是树脂整体具有结晶性,也可以是嵌段或接枝共聚物树脂的分子中仅特定嵌段为结晶性或液晶性等仅树脂的一部分为结晶性或液晶性。对树脂的结晶度没有特殊限制。另外,作为热塑性树脂,还可以使用非晶性树脂与结晶性或液晶性树脂的聚合物合金。对树脂的结晶度没有特殊限制。
在树脂的部分或全部具有结晶性或液晶性的热塑性树脂中,还包括虽能够结晶化、但通过单独使用或在特定的成型加工条件下成型会在某些情况下显示出非晶性的树脂。在使用这样的树脂的情况下,通过设计拉伸处理、后结晶化处理等成型加工方法,也有时能够使树脂的一部或全体结晶化。
在这些热塑性树脂中,从更容易显示出本发明的效果的观点出发,优选聚酯树脂。作为结晶性聚酯树脂的具体例,除了聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯及聚1,2-双(苯氧基)乙烷-4,4’-二羧酸乙二醇酯等以外,还可列举聚间苯二甲酸乙二醇酯/对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/间苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯/癸二羧酸丁二醇酯、及聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯/间苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚酯/聚醚等结晶性共聚聚酯等。
上述聚酯/聚醚(以下称为聚酯-聚醚共聚物)是由聚酯单元和聚醚单元形成的嵌段或无规共聚物。作为聚醚单元,可列举例如:聚氧乙烯单元、聚氧丁烯单元等聚氧化烯单元、改性聚醚单元等。改性聚醚单元优选以下述通式(1)表示。从成型性及耐热性的观点出发,聚酯-聚醚共聚物优选为由芳香族聚酯单元50~80重量%及改性聚醚单元20~50重量%形成的聚合物,更优选为由芳香族聚酯单元60~80重量%及改性聚醚单元20~40重量%形成的聚合物。
聚酯-聚醚共聚物的制造方法可列举使用包含锑化合物、并根据情况而包含锗化合物的催化剂进行的下述方法:(1)芳香族二羧酸、二醇、改性聚醚这三者的直接酯化法;(2)芳香族二羧酸二烷基酯、二醇、改性聚醚和/或改性聚醚的酯这三者的酯交换法;(3)在芳香族二羧酸二烷基酯、二醇的酯交换中或酯交换后加入改性聚醚而进行缩聚的方法;(4)使用高分子的芳香族聚酯,在与改性聚醚混合后在熔融减压下进行酯交换的方法;等等,并不限定于这些,但从组成控制性的观点出发,优选上述(4)的制造方法。
作为上述锑化合物,可列举三氧化锑、五氧化锑、乙酸锑、二醇锑等,这些锑化合物可单独使用或将2种以上组合使用。在这些锑化合物中,特别优选三氧化锑。就聚合时投入的锑化合物催化剂量而言,从反应速度的观点及经济性观点出发,优选为树脂量的50~2000重量ppm,更优选为100~1000重量ppm。
作为可被用作上述催化剂的锗化合物,可列举二氧化锗等锗氧化物、四乙氧基锗、四异丙氧基锗等锗烷氧化物、氢氧化锗及其碱金属盐、乙醇酸锗、氯化锗、乙酸锗等,这些锗化合物可单独使用或将2种以上组合使用。这些锗化合物中,特别优选二氧化锗。就聚合时投入的二氧化锗催化剂量而言,从反应速度的观点及经济性观点出发,优选为树脂量的50~2000重量ppm,更优选为100~1000重量ppm。
上述芳香族二羧酸特别优选为对苯二甲酸,此外可示例出间苯二甲酸、二苯基二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸等。也可以在使用这些芳香族二羧酸的同时,组合使用较少比例(15%以下)的羟基苯甲酸等其它芳香族羟基羧酸、或己二酸、癸二酸、环己烷1,4-二羧酸等脂肪族、或肪环族二羧酸。
上述二醇为形成酯单元的低分子量二醇成分,作为具体例,可列举碳原子数2~10的低分子量二醇,例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、己二醇、癸二醇、环己烷二甲醇等。特别是,从获取的容易性方面出发,优选为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇。
作为上述芳香族二羧酸二烷基酯的烷基,从酯交换反应性的观点出发,优选为甲基。
作为上述高分子的芳香族聚酯的溶液粘度,从所得成型品的耐冲击性、耐药品性及成型加工性的观点出发,优选在苯酚/四氯乙烷=1/1(重量比)混合溶剂中、25℃下、浓度0.5g/dl时的特性粘度(IV)在0.3~2.0的范围,更优选在0.5~1.5的范围。
(芳香族聚酯单元)
上述芳香族聚酯单元是由芳香族二羧酸或其酯形成性衍生物、与二醇或其酯形成性衍生物得到的聚合物或共聚物,通常为交替缩聚物,优选为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯单元、聚对苯二甲酸丁二醇酯单元、及聚对苯二甲酸丙二醇酯单元中的1种以上。
作为上述芳香族聚酯单元的优选具体例,可列举:聚对苯二甲酸乙二醇酯单元、聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物单元、聚对苯二甲酸丁二醇酯单元、聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物单元、聚对苯二甲酸丙二醇酯单元、或聚对苯二甲酸丙二醇酯共聚物单元,更优选为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯单元、聚对苯二甲酸丁二醇酯单元及聚对苯二甲酸丙二醇酯单元中的1种以上。
(改性聚醚单元)
上述改性聚醚单元是下述通式(1)所示的单元,通式(1)中的OR9单元或R10O单元的重复单元数m、n各自独立地为1以上的整数。(m+n)的数平均优选为2~50、更优选为10~50、进一步优选为18~50。
[化学式1]
Figure BDA0001592392830000081
(式中,-A-为-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-CO-、碳原子数1~20的亚烷基、或碳原子数6~20的烷叉,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、及R8各自独立地为氢原子、卤原子、或碳原子数1~5的1价烃基,R9及R10各自独立地为碳原子数1~5的2价烃基。m及n分别表示OR9单元或R10O单元的重复单元数,各自独立地为1以上的整数。m+n的数平均为2~50。)
从获取的容易性的观点出发,上述改性聚醚单元优选为从下述通式(2)所示的化合物去除2个末端氢而成的单元,(m+n)为2的情况下该单元的式量为314,(m+n)为50的情况下该单元的式量为2426。因此,通式(2)所示的化合物的优选的分子量为316~2430、更优选为670~2430、进一步优选为1020~2430、进一步优选为1330~2000。
[化学式2]
Figure BDA0001592392830000082
在这些结晶性聚酯树脂中,从成型加工性、机械特性等观点出发,优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯、聚酯-聚醚共聚物等,从廉价且能够容易地获取的观点出发,更优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯-聚醚共聚物。
热塑性树脂(A)的数均分子量是以聚苯乙烯为标准、使用将其以2.5重量%浓度溶解于对氯苯酚和甲苯的体积比3:8混合溶剂中制备的溶液,是利用高温GPC(Viscotek:350HT-GPC System)在柱温80℃下、以差示折光仪(RI)为检测器而测定的值。
热塑性树脂(A)、特别是上述聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯-聚醚共聚物的数均分子量优选为12,000~70,000,更优选为15,000~60,000,进一步优选为16,000~55,000,特别优选为17,000~40,000。这些树脂的数均分子量低于12,000的情况下,可能导致机械强度降低,大于50,000的情况下,可能导致成型变得困难。
将本发明的导热性树脂组合物整体设为100质量%的情况下,热塑性树脂(A)的含量为30~90质量%、优选为30~80质量%、进一步优选为35~75质量%。热塑性树脂(A)低于30质量%的情况下,成型加工性显著降低,因此可能会导致成型变得困难,超过90质量%的情况下,有时无法表现出优异的导热性。
(无机填充剂(B))
用于本发明的无机填充剂(B)是以无机填充剂单体计的导热率为1W/(m·K)以上的材料,优选为10W/(m·K)以上、更优选为30W/(m·K)以上、进一步优选为200W/(m·K)以上。以无机填充剂单体计的导热率的上限没有特殊限制,越高越优选,但优选使用3000W/(m·K)以下、进一步优选为2500W/(m·K)以下的无机填充剂。
本发明的无机填充剂只要满足上述导热率,则可以广泛使用公知的填充剂。具体而言,可列举铝、镍等金属填料、液相线温度为300℃以上且固相线温度为150℃以上且250℃以下的低熔点合金、氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化铍、氧化铜、氧化亚铜等金属氧化物、氮化铝、氮化硅等金属氮化物、碳化硅等金属碳化物、碳酸镁等金属碳酸盐、金刚石等绝缘性碳材料、氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物、氧化铝、氮化硼、石墨、玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾晶须、氮化硅纤维、碳纳米管、滑石、硅灰石等,可以使用这些中的1种或2种以上。这些中,从导热性、能够容易地获取的观点出发,优选为氮化硼、氮化铝、氧化镁、石墨、碳纤维,从廉价且高导热的特性出发,更优选为石墨。
对于无机填充剂(B)的形状没有特殊限定,可列举例如:鳞片状、纤维状、薄片状、板状、球状、粒子状、泥状、微粒状、纳米粒子状、凝聚粒子状、管状、纳米管状、线状、棒状、不规则形、橄榄球状、六面体状、大粒子与微小粒子复合而成的复合粒子状、液体等各种形状。
将本发明的导热性树脂组合物整体设为100质量%的情况下,本发明的无机填充剂(B)的含量为9~69质量%、优选为15~65质量%、进一步优选为20~60质量%。
用于本发明的石墨的形状没有特殊限定,但从容易基于热塑性树脂(A)的结晶促进效果而使导热性提高的观点出发,优选为鳞片状石墨。另外,由于能够提高导热性、成型加工性,因此更优选为具有特定物性的鳞片状石墨。具体而言,由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体中的鳞片状石墨的体积平均粒径优选为10~700μm、更优选为40~700μm、进一步优选为50~500μm、特别优选为50~300μm。体积平均粒径小于10μm的情况下,树脂组合物的导热性存在降低的倾向。另外,粒径越大则越倾向于导热率提高,但在超过700μm的情况下,可能会导致树脂组合物的强度降低。体积平均粒径可通过激光衍射法、光散射法等测定。
鳞片状石墨的固定碳量优选为98质量%以上、更优选为98.5质量%、进一步优选为99质量%以上。固定碳量低于98质量%的情况下,导热率存在降低的倾向。上述固定碳量可基于JIS M8511而进行测定。
就鳞片状石墨的长宽比而言,在由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体中,为21以上。关于长宽比的上限,越高越好,没有特殊限定,但优选的范围是1,0000以下、更优选的范围是5,000以下、进一步优选为3,000以下。上述长宽比可以利用电子显微镜等测定鳞片状石墨的最大直径及厚度的各长度、并通过最大直径/厚度而算出。
对于鳞片状石墨的在熔融混炼前或在成型体中的粒度分布没有特殊限定,但在测定粒度分布而得到的累积体积分别为20%或80%时的粒径D20及D80之比D80/D20比优选为1~20、更优选为1~10、进一步优选为1~5。
从更容易使基于本发明的结晶促进剂的导热性提高效果得以表现的观点出发,优选为在挤出时、成型时容易制成薄片的石墨,其中更优选为鳞片状石墨。通常,成型体中的导热性填料间距离越小则越容易在导热性填料彼此间形成传热路径,因此倾向于容易提高导热性,但可能导致热塑性树脂无法充分结晶化。利用本发明的结晶化技术,可使存在于导热性填料间的热塑性树脂发生微结晶,能够进一步提高热塑性树脂的导热性。
本发明的导热性树脂组合物可通过热塑性树脂(A)、无机填充剂(B)、结晶促进剂(C)、其它成分的熔融混炼而制造。熔融混炼前的鳞片状石墨的体积平均粒径优选为201~700μm、更优选为230~650μm、进一步优选为250~400μm。另外,熔融混炼前的鳞片状石墨的长宽比优选为21以上。关于长宽比的上限,越高越好,没有特殊限定,但优选的范围为3,000以下、更优选的范围为1,000以下、进一步优选为500以下。关于固定碳量,设为在熔融混炼、成型加工前后不发生变化的量。一般而言,在熔融混炼、成型加工时,石墨倾向于被破碎,因此,熔融混炼前的石墨的体积平均粒径越大,熔融混炼、成型加工后的石墨的体积平均粒径越可保持于高水平,导热率、成型加工性提高。
可用于本发明的鳞片状石墨可以是天然石墨及人造石墨中的任意石墨,也可以将它们组合使用,但从能够廉价地获取的观点出发,优选为天然石墨。进一步,可以是α-石墨及β-石墨中的任意石墨,也可以将它们组合。
上述鳞片状石墨以外的无机填充剂(B)可以是天然物,也可以是合成得到的材料。为天然物的情况下,对其产地等没有特殊限定,可适当选择。
(结晶促进剂(C))
本发明中使用的结晶促进剂(C)是具有提高热塑性树脂(A)的结晶度、且具有使晶体尺寸微细化的作用的成分,也包括所谓的结晶成核剂。通过配合结晶促进剂(C),可以在提高热塑性树脂(A)的结晶度从而使成型时的模具脱模性提高的同时,进一步提高包含热塑性树脂(A)和无机填充剂(B)的导热性树脂组合物的导热性。
结晶促进剂(C)可使用公知的那些,可以是无机类结晶促进剂及有机类结晶促进剂中的任意种类,也可以将它们组合使用。从以少量即容易得到结晶促进效果的观点出发,优选有机类结晶促进剂。
将本发明的导热性树脂组合物整体设为100质量%的情况下,本发明中使用的结晶促进剂(C)的含量为0.05~10质量%、优选为0.1~5质量%、更优选为0.1~3质量%。低于0.05质量%的情况下,有时无法充分促进结晶化。超过10质量%的情况下,可能导致防雾性降低。
作为无机类结晶促进剂的具体例,可列举例如:炭黑、二氧化硅、碳酸钙、合成硅酸及硅酸盐、锌白、埃洛石粘土(halloysite clay)、高岭土、碱式碳酸镁、云母、石英粉、硅藻土、白云石粉、氧化钛、氧化锌、氧化锑、硫酸钡、硫酸钙、氧化铝、硅酸钙等。
就无机类结晶促进剂而言,根据其粒径不同,作为结晶核促进剂的效果不同。平均粒径优选为10μm以下、更优选为5μm以下、进一步优选为2μm以下。
有机类结晶促进剂可列举例如:苯甲酸钠、草酸钠、高级脂肪酸的碱金属盐、有机类氮化合物、酯化合物等。
有机类氮化合物的熔点优选为300℃以上、更优选为350℃以上。另外,从防雾性的观点出发,优选不易产生挥发性气体的那些,1%失重温度优选为300℃以上、更优选为350℃以上、进一步优选为400℃以上。作为满足上述的有机类氮化合物的具体例,可列举ADEKA硅酸制ADK STAB NA-05。
碱金属盐类的有机结晶促进剂容易在高温加热成型时引发热塑性树脂(A)的分子断链,可能导致防雾性降低,因此优选不含有碱金属盐的有机类结晶促进剂。作为有机结晶促进剂,优选为酯化合物,其中更优选为包含聚酯链或聚亚烷基二醇链的酯化合物。
作为形成用于结晶促进剂(C)的酯化合物的醇成分,优选为碳原子数2~25的二元醇。可列举例如:乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷二醇等脂肪族二醇;二乙二醇、二丙二醇等聚亚烷基二醇;氢化双酚A、双酚A或双酚S的氧化乙烯加成物、1,4-环己烷二甲醇、1,4-环己二醇、1,2-环己二醇、双羟基乙氧基苯等环状或含芳环的二元醇。这些醇可以使用1种或以2种以上的混合物的形式使用。
作为形成用于本发明的结晶促进剂(C)的酯化合物的醇成分,除了上述碳原子数2~25的二元醇以外,可以使用碳原子数4~18的一元醇。作为上述碳原子数4~18的一元醇,可列举例如:丁醇、己醇、异己醇、庚醇、辛醇、异辛醇、2-乙基己醇、壬醇、异壬醇、2-甲基辛醇、癸醇、异癸醇、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十六醇、十八醇等脂肪族醇、环己醇等脂环式醇、苄醇、2-苯基乙醇、1-苯基乙醇、2-苯氧基乙醇、3-苯基-1-丙醇、2-羟乙基苄基醚等芳香族醇,可以使用1种、或以2种以上的混合物的形式使用。
作为形成用于本发明的结晶促进剂(C)的酯化合物的酸成分,优选为碳原子数4~14的脂肪族二元酸、碳原子数8~18的具有2个以上羧酸基的芳香族多元酸、及芳香族一元酸。作为碳原子数4~14的脂肪族二元酸,可列举例如:己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二羧酸等。另外,作为碳原子数8~18的具有2个以上羧酸基的芳香族多元酸,可列举例如:邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、α,β-双(4-羧基苯氧基)乙烷、4,4’-联苯二羧酸、偏苯三酸、均苯三酸、均苯四酸、联苯四羧酸等。另外,还可使用1,4-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、六氢邻苯二甲酸酐等脂环式多元酸。这些多元酸可以使用1种或以2种以上的混合物使用。
另外,作为形成用于本发明的结晶促进剂(C)的酯化合物的酸成分,除了上述酸以外,还可以使用碳原子数2~22的一元酸。作为上述碳原子数2~22的一元酸,可列举由椰子油、棕榈油、棕榈仁油、可可脂、木蜡、橄榄油、木棉油、蓖麻油、脱水蓖麻油、菜籽油、米糠油、棉籽油、大豆油、红花油、亚麻籽油、桐油、牛脂、猪脂及鳕鱼油等动植物油脂类或其氢化油衍生的碳原子数6~22的脂肪族一元酸、或乙酸、丁酸、异丁酸、庚酸、异辛酸、2-乙基己酸、壬酸及异硬脂酸等碳原子数2~18的合成一元酸,可以使用1种或以2种以上的混合物的形式使用。
用于结晶促进剂(C)的酯化合物的数均分子量优选为200~10,000、更优选为400~8,000。进一步优选为在300℃下的挥发减量为1质量%以下的酯化合物,特别优选为在300℃下的挥发减量为0.6%以下的酯化合物。数均分子量小于200的情况下,可能导致防雾性降低,另外,超过10,000的情况下,有时无法获得充分的结晶化。
本发明中使用的有机类结晶促进剂的形态没有特殊限定,但优选为3000cps(25℃)以下的低粘度液体或100℃以上的高熔点固体的形态。就固体的情况而言,更优选为熔点为100~250℃的固体。超过250℃时,可能导致在与热塑性树脂(A)混合时结晶促进剂无法充分地发生熔融混合。低于100℃时,可能导致结晶促进剂在挤出机的料斗上熔化而发生桥接,引起作业性变差。
作为上述酯化合物的具体例,可列举日本专利第3642363号中记载的酯化合物,可优选使用这些酯化合物。
(任意成分)
从提高耐湿热老化性、防雾性这样的观点出发,优选在本发明的导热性树脂组合物中进一步配合作为具有热塑性树脂(A)的分子链扩链效果、末端官能团的封闭效果的化合物的环氧化合物、碳二亚胺化合物、
Figure BDA0001592392830000131
唑啉化合物。
在将导热性树脂组合物整体设为100质量%的情况下,这些化合物的含量优选为0.01~5质量%、更优选为0.1~4质量%、进一步优选为0.2~3质量%。低于0.01质量%的情况下,有时无法观察到充分的耐湿热老化性的改善。超过5质量%的情况下,可能会抑制结晶促进而无法充分地表现出本发明的效果。
环氧化合物只要具有环氧基则没有特殊限定,为单官能性、二官能性、三官能性或多官能性的环氧化合物。其中,优选为单官能性及二官能性的环氧化合物。
作为环氧化合物的具体例,可列举:甲基缩水甘油基醚、丁基缩水甘油基醚、2-乙基己基缩水甘油基醚、癸基缩水甘油基醚、硬脂基缩水甘油基醚、苯基缩水甘油基醚、丁基苯基缩水甘油基醚、烯丙基缩水甘油基醚等缩水甘油基醚;新戊二醇二缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、丙三醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、双酚二缩水甘油基醚等二缩水甘油基醚;苯甲酸缩水甘油酯、山梨酸缩水甘油酯等脂肪酸缩水甘油酯;己二酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯等二缩水甘油酯;3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯等脂环式二环氧化合物、含环氧基的烯烃共聚物等。
碳二亚胺化合物是在一分子内具有2个以上-N=C=N-结构的化合物,可使用通过二异氰酸酯化合物的脱二氧化碳反应而制作的公知的碳二亚胺化合物(参见美国专利第2941956号、日本特公昭47-3279号公报、J.Org.Chem.,28,2069~2075(1963)、ChemicalReview1981、Vol.81,No.4,619~621)。
作为上述二异氰酸酯化合物,可以使4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、1,3,5-三异丙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯等进行均聚、或使它们中的两种以上共聚而使用。另外,还可以通过共聚而导入分支结构、除碳二亚胺基及异氰酸酯基以外的官能团。
进一步,还可以通过对聚合物末端的异氰酸酯的部分或全部进行封链来控制聚合度。作为封端剂,可使用苯基异氰酸酯、三异氰酸酯、二甲基苯基异氰酸酯、环己基异氰酸酯、丁基异氰酸酯、萘基异氰酸酯等单异氰酸酯化合物、具有-OH基、-COOH基、-SH基、-NH-R(R为氢原子或烷基)等的化合物。
作为碳二亚胺化合物的市售制品,可列举Rhein Chemie公司制Stabaxol(注册商标)系列、Nisshinbo公司制Carbodilite(注册商标)系列、Mitsui Takeda Chemical公司制Cosmonate(注册商标)LK、Cosmonate LL、BASF INOAC POLYURETHANE公司制Lupranate(注册商标)MM-103等。其中,优选使用包含脂肪族或脂环族结构的聚碳二亚胺,在上述市售品中,Nisshinbo公司制Carbodilite系列包含脂肪族或脂环族结构,以而优选使用。
Figure BDA0001592392830000151
唑啉化合物是分子内具有
Figure BDA0001592392830000152
唑啉基的化合物,特别优选为含有
Figure BDA0001592392830000154
唑啉基的聚合物。作为
Figure BDA0001592392830000153
唑啉化合物的市售品,可列举日本触媒公司制EPOCROS(注册商标)系列等。
本发明的导热性树脂组合物中除了无机填充剂(B)以外,还可以根据目的而广泛使用公知的填充剂。作为无机填充剂(B)以外的填充剂,可列举例如硅藻土粉、碱性硅酸镁、煅烧粘土、微粉二氧化硅、石英粉末、晶体二氧化硅、高岭土、三氧化锑、微粉云母、二硫化钼、岩棉、陶瓷纤维、石棉等无机纤维、及玻璃纤维、玻璃粉、玻璃布、熔融二氧化硅等玻璃制填充剂。通过使用这些填充剂,能够提高例如导热性、机械强度、或耐磨性等在应用树脂组合物时优选的特性。进一步,可以根据需要而组合使用并配合纸、纸浆、木材、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维等合成纤维、聚烯烃粉末等树脂粉末等有机填充剂。
就本发明中使用的无机填充剂(B)、及无机填充剂(B)以外的填充剂而言,由于会提高树脂与填料的界面的粘接性、使作业性变得容易,因此也可以是经硅烷处理剂、硬脂酸、丙烯酸类单体等各种表面处理剂进行了表面处理的那些。作为表面处理剂,没有特殊限定,可使用例如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等传统公知的那些。其中,环氧硅烷等含环氧基的硅烷偶联剂、及氨基硅烷等含氨基的硅烷偶联剂、聚氧乙烯硅烷等由于很少会导致树脂物性的降低,故优选。作为填料的表面处理方法,没有特殊限定,可利用通常的处理方法。
在本发明的导热性树脂组合物中,还可以配合至少一种热固性树脂而与热塑性树脂(A)进行合金化。作为该热固性树脂的具体例,可列举:环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚醚树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、聚氨酯树脂等。
在本发明的导热性树脂组合物中,作为除上述树脂及填料以外的添加剂,还可以在不损失本发明的效果的范围内进一步根据目的而添加其它的任意成分,可列举例如选自增强剂、热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、防老化剂、增稠剂、脱模剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、阻燃助剂、耐焰剂、抗菌剂及着色剂中的至少一种添加剂、其它助剂等。相对于热塑性树脂(A)100重量份,这些添加剂及其它助剂的使用量优选共计在0~20重量份的范围。作为上述热稳定剂,可列举亚磷酸酯类、受阻酚类、硫醚类等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为上述抗氧剂,可列举:亚磷酸酯类、受阻胺类、氢醌类、受阻酚类、含硫化合物等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为上述紫外线吸收剂,可列举:二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、金属络盐类等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为上述阻燃剂,可列举:有机类阻燃剂、无机类阻燃剂、反应类阻燃剂等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为有机类阻燃剂,可列举:溴化环氧类化合物、溴化烷基三嗪化合物、溴化双酚类环氧树脂、溴化双酚类苯氧基树脂、溴化双酚类聚碳酸酯树脂、溴化聚苯乙烯树脂、溴化交联聚苯乙烯树脂、溴化双酚氰脲酸酯树脂、溴化聚苯醚、溴化双马来酰亚胺、十溴二苯醚、四溴双酚A及其低聚物等卤素类阻燃剂;磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三环己酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸苯基二甲苯酯、磷酸二甲基乙基酯、磷酸甲基二丁基酯、磷酸乙基二丙基酯、磷酸羟基苯基二苯基酯等磷酸酯、或利用各种取代基对它们进行改性而得到的化合物、各种缩合型磷酸酯化合物、包含磷元素及氮元素的磷腈衍生物等磷类阻燃剂;聚四氟乙烯等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为无机类阻燃剂,可列举:氢氧化铝、氧化锑、氢氧化镁、硼酸锌、锆类、钼类、锡酸锌、胍盐、有机硅类、磷腈类化合物等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为反应类阻燃剂,可列举:四溴双酚A、二溴苯酚缩水甘油基醚、溴化芳香族三嗪、三溴苯酚、四溴邻苯二甲酸酯、四氯邻苯二甲酸酐、二溴新戊二醇、聚(五溴苄基聚丙烯酸酯)、氯菌酸(HET酸)、氯菌酸酐(HET酸酐)、溴化酚缩水甘油基醚、二溴甲苯基缩水甘油基醚、下述通式(3)(式中,n为2~20的整数)所示的有机磷类阻燃剂等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
[化学式3]
Figure BDA0001592392830000171
使本发明的导热性树脂组合物中含有阻燃剂的情况下,优选配合阻燃助剂。作为该阻燃助剂,可列举:三氧化二锑、四氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠、酒石酸锑等锑化合物、硼酸锌、偏硼酸钡、水合氧化铝、氧化锆、聚磷酸铵、氧化锡、氧化铁等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。另外,为了改良阻燃性,可以配合硅油。
作为上述防老化剂,可列举例如:萘胺类化合物、二苯胺类化合物、对苯二胺类化合物、喹啉类化合物、氢醌衍生物类化合物、单酚类化合物、双酚类化合物、三酚类化合物、多酚类化合物、硫代双酚类化合物、受阻酚类化合物、亚磷酸酯类化合物、咪唑类化合物、二硫代氨基甲酸镍盐类化合物、磷酸类化合物等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为上述增塑剂,可列举:邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁基辛基酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯等邻苯二甲酸酯类;己二酸二甲酯、己二酸二异丁酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二异辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸辛基癸基酯、壬二酸二(2-乙基己基)酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异丁酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、癸二酸二异辛酯等脂肪酸酯类;偏苯三酸异癸酯、偏苯三酸辛酯、偏苯三酸正辛酯、偏苯三酸类异壬酯等偏苯三酸酯类;富马酸二(2-乙基己基)酯、二乙二醇单油酸酯、单蓖麻油酸甘油酯、磷酸三月桂酯、磷酸三硬脂酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、环氧化大豆油、聚醚酯等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为上述抗菌剂,可列举:银类沸石、银-锌类沸石等沸石类抗菌剂、络合物化银-硅胶等硅胶类抗菌剂、玻璃类抗菌剂、磷酸钙类抗菌剂、磷酸锆类抗菌剂、银-硅酸铝酸镁等硅酸盐类抗菌剂、氧化钛类抗菌剂、陶瓷类抗菌剂、晶须类抗菌剂等无机类抗菌剂;甲醛释放剂、卤代芳香族化合物、负载炔丙基衍生物、硫氰基化合物、异噻唑啉酮衍生物、三卤代甲硫基化合物、季铵盐、双胍化合物、醛类、酚类、氧化吡啶、二苯脲、二苯醚、羧酸、有机金属化合物等有机类抗菌剂;无机/有机杂化抗菌剂;天然抗菌剂等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
作为上述着色剂,可列举:有机染料、无机颜料、有机颜料等。这些可以单独使用1种或将2种以上组合使用。
(导热性树脂组合物的物性)
本发明的导热性树脂组合物的比重通常为1.4~2.0、优选为1.5~1.9。通过具有这样范围的比重,本发明的导热性树脂组合物可适于用作金属的替代物,能够提供轻质的成型体。
本发明中的所述“面方向的导热率”表示:制作成型体时相对于熔融树脂流动的方向的导热率。另外,将相对于树脂流动方向垂直方向的导热率称为“厚度方向的导热率”。
本发明的导热性树脂组合物的面方向的导热率为1W/(m·K)以上、优选为3W/(m·K)以上、更优选为5W/(m·K)以上、进一步优选为8W/(m·K)以上、更进一步优选为10W/(m·K)以上、特别优选为15W/(m·K)以上。通过具有这样范围的面方向的导热率,本发明的导热性树脂组合物可适于用作金属的替代物,能够提供导热性优异的成型体。上限值没有特殊限定,越高越好,但通常为100W/(m·K)以下。
本发明的导热性树脂组合物的厚度方向的导热率没有特殊限定,越高越好。优选为0.5W/(m·K)以上、更优选为0.8W/(m·K)以上、进一步优选为1W/(m·K)以上。
本发明的导热性树脂组合物的耐热性优异,1.82MPa负载下的热变形温度(HDT)优选为120℃以上、更优选为130℃以上、进一步优选为150℃以上。随着发热体的发热量提高,发热体的温度存在上升倾向,HDT优选为120℃以上。
本发明的导热性树脂组合物的长期耐热性优异。由于根据用途不同,有时要在高温下长期使用,因此长期耐热性越高越优选。这里的所述长期耐热性是指在大气中、150℃气体氛围中放置2000小时的情况下的弯曲强度保持率(放置2000小时后的弯曲强度/初期的弯曲强度),弯曲强度保持率优选为60%以上、更优选为70%以上、进一步优选为75%以上。
本发明的导热性树脂组合物的放射率优异。本发明中的所述放射率可使用放射率检测仪测定成型体的放射率而得到,优选为0.65以上、更优选为0.7以上、进一步优选为0.75以上。
本发明的导热性树脂组合物的电磁波屏蔽性也优异,在100MHz频率下的电磁波屏蔽效果优选为5dB以上、更优选为10dB以上、进一步优选为15~60dB。
(用途)
本发明的导热性树脂组合物由于具有优异的导热性及成型加工性、比重低,因此由该组合物形成的成型体适于放热用结构构件。作为该放热用结构构件的具体例,可列举例如:放热框体、放热底盘等。
本发明的放热框体在其内部容纳着发热体而被使用。作为发热体,可以是其自身为发热性的物体,也可以是从外部被加热而发热的物体。典型的发热体是发热性的部件或设备(装置),可列举例如LD(激光二极管)、IC(集成电路)等电子部件、个人电脑、文字处理器、电视游戏机等利用了计算机的电子设备、作为基于吸入汽车发动机的空气量、油门开度等信息来确定燃料喷射量、点火时机的计算机的发动机控制单元(ECU)、LED灯照明、逆变器、汽车用灯的外壳、线圈、线轴、连接器,、汇流条、动力转向器、车载用CCD相机等要求放热性的各种用途的放热框体。
另外,本发明的放热底盘以主底盘或副底盘的形式用于释放由发热体释放的热。作为典型的发热体,可列举其自身为发热体的发热性部件,作为其具体例,可列举:手机、TV等电子/电气制品中的LD、IC等电子部件。这些发热体除了可搭载于放热底盘来使用指纹,也可以不固定于放热底盘、而是接触或接近地配置。另外,本发明的放热底盘还可适宜用作LED(发光二极管)照明组件。
由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体也适用于汽车用LED灯散热器,与金属相比,能够自由地设计形状,并且,可通过谋求轻质化而提高燃油经济性。本发明的汽车用LED灯散热器称为用于冷却LED模块的散热器。
汽车用LED灯大致分为内饰灯、外饰灯,例如,作为内饰灯,可列举车内灯、航图灯,作为外饰灯,可列举尾灯、前灯、头灯。具体而言,作为尾灯,可列举后灯、刹车灯、后转向信号灯、后雾灯、高位刹车灯、后平灯、牌照灯,作为前灯,可列举前雾灯、前转向信号灯、前位灯、侧转向信号灯、昼间行车灯、装饰灯等。这些汽车用LED灯中,从可使用高亮灯的LED模块、要求放热性的观点出发,适宜的是尾灯、前灯、头灯,优选为后灯、刹车灯、雾灯、定位灯、转向信号灯、昼间行车灯、头灯。
汽车用LED灯的每1个LED的耗电量因用途而异,另外,有时可使用多个LED模块。一般而言,尾灯、前灯可使用0.1~15W的LED模块,优选为0.1~10W、更优选为0.1~8W、进一步优选为0.1~5W、特别优选为0.1~3W的LED模块。另外,头灯通常可使用1W以上的LED模块,优选为5~40W、更优选为10~30W、进一步优选为10~25W、特别优选为10~20W的LED模块。
对于本发明的作为放热用结构构件的放热框体、放热底盘、及汽车用LED灯散热器而言,可以使它们的整面、或内部整体由本发明的导热性树脂组合物形成,但也可以与使用用途相对应地使其局部地由其它材料形成。另外,可以在任意的面设置孔。具体而言,为了赋予绝缘性,可以使由陶瓷、具有绝缘性的树脂或树脂组合物形成的绝缘性构件与由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体复合化,另外,为了提高放热性,可以使金属、碳材料等热良导体与本发明的成型体复合化。
对热良导体的设置部位没有特殊限定,但由于能够在利用热良导体使发热体的热扩散之后利用本发明的成型体放热时实现有效的放热,因此优选将热良导体设置在发热体与本发明的成型体之间。
将本发明的成型体与上述热良导体复合化的情况下,根据复合方法不同,有时会在成型体与热良导体之间产生空隙。热良导体与成型体间的空隙会成为热阻,导致传热效率降低。为了提高放热性,优选设置填埋空隙、或密合空隙的材料。填埋空隙的材料没有特殊限定,但更优选为TIM(导热界面材料)这样的减小热阻、具有导热性的放热材料。TIM没有特殊限定,关于导热率也没有限定,但从放热性的观点出发,优选为具有0.5W/(m·K)以上的导热性的TIM。
对于构成上述热良导体的金属的材质没有特殊限制,可列举铝及包含铝的合金(铝合金)、铜及包含铜的合金(黄铜、青铜、铝黄铜等)、镍、铬、钛、铁、钴、锡、锌、钯、银、不锈钢、镁及及包含镁的合金(镁合金)、锰等。这些金属中,从具有40W/(m·K)以上的导热率、能够容易地获取的观点出发,优选为铝、铜、镁及包含这些的合金。
作为由碳材料形成的热良导体,可列举石墨片、碳纤维复合材料等,但从具有高导热性的方面出发,优选为石墨片。石墨片的面方向的导热率没有特殊限定,但越高越好。优选为具有优选500W/(m·K)以上、更优选1,000W/(m·K)以上、进一步优选1,300W/(m·K)以上的导热率的石墨片。
上述热良导体的厚度没有特殊限定,优选为5mm以下、更优选为3mm以下、进一步优选为1mm以下。热良导体为石墨片的情况下,其厚度优选为500μm以下、更优选为200μm以下、进一步优选为100μm以下。厚度越薄则越能够实现轻质化,因而优选。
上述热良导体的形状没有特殊限定,可列举平板状、曲板状、棒状、筒状、块状等,也可以是由这些形状组合而成的结构体。另外,还可以具有通孔、折曲部等。
上述热良导体的表面形状没有特殊限定,可列举平板、曲面、凹凸面、尖状部等。
从金属制构件与本发明的成型体之间的粘接强度、密合性的观点出发,金属制热良导体(以下也称为金属制构件)的表面也可以是经过了表面处理的表面。表面处理方法没有特殊限定,可列举例如:基于特殊药液、物理性研磨的微细粗糙化、基于阳极氧化、有机化合物的被膜的形成、基于粘接剂等的底涂等。作为金属表面处理的例子,可列举在日本专利第4270446号、日本专利第4527196号及日本专利第5302315号中记载的金属表面处理技术等。
作为将金属制构件与本发明的成型体进行接合固定的方法,可列举通过嵌件成型、粘接剂、振动熔敷、超声波熔敷、热熔粘等而进行接合的方法。这些接合方法中,从稳定生产性、能够廉价地制造这样的观点出发,优选为基于嵌件成型、超声波熔敷、热熔粘、振动熔敷的接合方法。
进行振动熔敷的情况下的振动数优选为100~300Hz左右,进行超声波熔敷的情况下的振动数优选为10~50kHz。另外,就总振动次数而言,振动熔敷的情况下优选为300~10000次,超声波振动的情况下优选为1万~15万次。
对于本发明的成型体,为了赋予其以绝缘性,也可以使其与由陶瓷、具有绝缘性的树脂或树脂组合物形成的绝缘性构件复合化。从能够廉价地赋予绝缘性的观点出发,优选为具有绝缘性的树脂或树脂组合物。作为进行复合化的方法,没有特殊限定,可列举:基于嵌件成型、双色成型等一体成型的方法、或在另外单独制作了绝缘性构件之后,通过粘接剂、振动熔敷、超声波熔敷、热熔粘等使其与本发明的成型体复合化的方法等。
图1~图5示出了本发明的放热用结构构件的一个实施方式,并不限定本发明的放热用结构构件。需要说明的是,本发明的放热用结构构件的尺寸没有特殊限制,可根据该结构构件的用途、收纳于该结构构件的发热体的种类、放热行为等而适当选择。另外,从进一步提高放热性这样的观点出发,可以将本发明的成型体与金属制构件复合化。
图1是示出了车载用CCD相机收纳用放热框体1的一个实施方式的构成的示意图,(a)为立体图,(b)为沿(a)的X-X剖切面的纵向剖面图。放热框体1是由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体,具备:沿横向延伸的以剖面观察时基本为方形的第1筒体10;与第1筒体10以呈同轴状延伸的方式一体化、直径小于第1筒体10的第2筒体11;以及从第1筒体10的上下方向的一侧及另一侧的面10a、10b突出出来、相互隔离开地在与第1筒体10相同的方向上延伸的多个第1、第2散热片12、13。在第1筒体10的内部空间10x中收纳有车载用CCD相机,该CCD相机经由第2筒体11的内部空间11x而实现电连接。第1、第2筒体10、11的剖面形状并不限定于方形,可根据收纳在第1筒体10的内部空间10x中的发热体的形状等而采用圆形、多边形等任意形状。另外,本实施方式的第1、第2散热片12、13的个数分别为4个,但并不限定于此,可以为任意的个数。
图2为示出了箱型放热框体2的一个实施方式的构成的示意图,(a)为使开口部14朝向下侧的状态下的立体图,(b)为沿(a)的X-X剖切面的纵向剖面图。放热框体2是由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体,具备:在一侧的面上具有开口部14的大致长方体状的主体15;和立设于与主体15的开口部14相对的外表面15a的长度方向两端部附近、相互隔离开地在主体15的宽度方向上延伸的散热片16,17。箱型放热框体2用于收纳例如汽车LED灯用DRL(日间行车灯)等。需要说明的是,在主体15的内部空间15x收纳有发热体。在需要将发热体电连接的情况下,可适宜地形成例如从面15a到内部空间15x的通孔(未图示)。这对于本发明的放热用结构构件而言是共同的。
图3是示出了车载用LED灯收纳用散热器3的一个实施方式的构成的示意图,(a)为立体图,(b)为沿(a)的X-X剖切面的纵向剖面图。散热器3是由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体,具备:支撑板18;从支撑板18的一侧表面18a立设出的以剖面观察时基本为方形的框体19;以从支撑板18另一侧表面18b相互隔离开且基本平行地下垂的方式设置的多个散热片20。出于例如提高接合强度、放热速度等的目的,在一端及另一端的散热片20a、20b与支撑板18的接合部分具有从散热片20a、20b向着相邻的散热片20突出的以剖面观察时基本为方形的肋拱21a、21b。在由支撑板18和框体19形成的内部空间19a中收纳有车载用LED灯等发热体。
图4是示出了另一实施方式涉及的车载用LED灯收纳用散热器4的构成的示意图,(a)为立体图,(b)为沿(a)的X-X剖切面的剖面图。散热器4除了不具有肋拱21a、21b以外,与散热器3具有相同的构成。
图5是示出了其它实施方式的散热器5的构成的示意图,(a)为立体图,(b)为俯视图,(c)为沿X-X剖切面的剖面图。散热器5具有例如与金属制构件的复合化容易的特征。散热器5是由本发明的导热性树脂组合物形成的成型体,包括:基本为方形的支撑板22;设置于支撑板22的一侧表面22a,收纳有发热体、金属制构件、或发热体与金属制构件的复合体(均未图示)的基本为方形的凹部23;从凹部23的一个方向的两端边23a、23b立设出来,用于将发热体、金属制构件、或发热体与金属制构件的复合体固定于凹部23的突出部24a、24b;以及从支撑板22的另一侧表面22b相互隔离开地垂下、且厚度向着前端侧逐渐变薄的多个板状散热片25。可通过例如在将发热体、金属制构件或上述复合体载置于凹部23之后,通过利用热、超声波、振动等将凹部23的两端边23a、23b热敛缝而将它们固定并设置于凹部23。另外,通过在发热体、金属制构件或上述复合体与凹部23之间设置TIM这样的使热阻减小的放热材料,能够进一步提高放热性。通过设置散热片25,能够与本发明的导热性树脂组合物的高导热性相辅相成地使由发热体产生的热实现极为有效的放热。本实施方式的散热器5的整体上的立体形状为四棱柱状,但并不限定于此,可根据散热器的用途而采取球、四棱柱以外的多棱柱、圆柱、椭圆柱等任意的形状。另外,凹部23的平面形状也没有特殊限定,可以为圆形、椭圆形、四边形以外的多边形等。另外,散热片25的个数也没有限定。
本发明的汽车用LED灯散热器的形状没有特殊限定,典型的形态如图6所示。(a)为立体图,(b)为剖面图。本实施方式的散热器包含散热器的基盘28、散热器的散热片29,在基盘28的上面配置有电路基板27和LED模块26。散热器的散热片29由相互平行地配置的多个平板状构件构成,各个构件从散热器的基盘28的下表面向垂直方向伸长。在该散热器中,通过提高散热器的基盘部的厚度方向的导热率,可以将作为发热体的LED模块的热有效地传导至散热片部,从而提高放热性。
制造散热器时,优选以使树脂从相对于散热器的厚度而言较窄的浇口(流入口)流入模具型腔内,即以使该散热器相对于在散热器上形成的浇口痕的厚度的厚度比(散热器的厚度/浇口痕的厚度比)达到2以上的条件进行设计,更优选为3以上,进一步优选为5以上。通过使散热器的厚度/浇口痕的厚度比为2以上,能够使无机填充材(B)沿着成型体的厚度方向取向,可更有效地提高散热器的厚度方向的导热率。该制品设计并不限定于散热器的形状,与散热片的有无无关,可适用于全部的形状。这里,浇口痕的厚度也包括浇口痕的直径。另外,散热器的厚度表示散热片部以外的厚度,没有特殊限定,但优选为散热器的基盘部的厚度。
浇口的种类没有特殊限定,可列举例如直接浇口、侧浇口、针点浇口、薄膜浇口、圆盘浇口、环形浇口、扇形浇口、直角浇口、隧道式浇口、热流道浇口,但从更加容易使无机填充材(B)沿着散热器的厚度方向取向的观点出发,优选为针点浇口、薄膜浇口。
浇口痕的设置部位没有特殊限定,但从放热性、成型性的观点出发,优选在散热片部以外的部位设置浇口痕。
浇口痕的个数没有特殊限定,但从放热性、成型性的观点出发,优选为2个以上。浇口痕的个数为二个以上的情况下,可提高填充树脂时产生的焊接部的厚度方向的导热率,能够将LED模块的热有效地传导至散热片。设置2个以上浇口痕的情况下,从成型性的观点出发,优选尽可能设置在相对于散热器而言对称的部位。
汽车用LED灯散热器的大小没有特殊限定,但根据所使用的灯用途的种类不同,LED的耗电量不同,放热所需要的散热器的大小不同。尾灯用散热器中最长的边的长度为100mm以下、优选为70mm以下、更优选为50mm以下、进一步优选为40mm以下。前灯用散热器中的最长的边的长度为200mm以下、优选为120mm以下、更优选为80mm以下、进一步优选为50mm以下。头灯用散热器中的最长的边的长度为300mm以下、优选为200mm以下、更优选为100mm以下、进一步优选为80mm以下。
散热器的基盘部的厚度没有特殊限定,但优选为10mm以下、更优选为5mm以下、进一步优选为3mm以下、特别优选为2mm以下。基盘部的厚度超过10mm的情况下,有时无法将LED模块的热有效地传导至散热器的散热片。
散热器的散热片部的高度没有特殊限定,但从能够提高放热性这样的观点出发,其高度越高则越优选。此时,散热片部的面方向的导热率与基盘部的面方向的导热率相比越高越优选,作为用于实施其的形状,散热器的散热片部的厚度相对于散热器的基盘部的厚度的厚度比优选为1以下。散热片的厚度不均匀的情况下,采用散热片的根部的厚度来计算上述厚度比。
(制造方法)
作为本发明的导热性树脂组合物的制造方法,并无特殊限定。例如,可通过使上述的成分、添加剂等干燥之后,利用单螺杆、双螺杆等挤出机这样的熔融混炼机进行熔融混炼来制造。混炼温度可根据热塑性树脂(A)的种类而选择。另外,配合成分为液体的情况下,也可以使用液体供给泵等在中途添加至熔融混炼机而制造。作为对本发明的导热性树脂组合物进行成型的方法,没有特殊限定,可列举例如:注塑成型、挤出成型(片材挤出、型材挤出)、双色成型、吹塑成型、压缩成型、真空成型、发泡成型、吹胀成型、传递成型等。从成型简便的观点出发,优选为注塑成型、挤出成型、传递成型。
实施例
以下,结合制造例、实施例及比较例对本发明进行说明,但本发明并不仅仅限定于这样的实施例。
树脂组合物的配制所使用的原料成分如下所示。
热塑性树脂(A):
聚对苯二甲酸乙二醇酯(A-1):三菱化学公司制NOVAPEX(商标)PBKII(商品名)、数均分子量28,000
聚酯-聚醚共聚物(A-2):作为聚酯-聚醚共聚物,使用了利用以下方法制造的那些聚合物。即,在配备有搅拌器、气体排出口的反应器中投料利用锑类催化剂制造的锑金属浓度200重量ppm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(IV=0.65)70重量份、相对于PET及聚醚为160ppm的三氧化锑、及抗氧剂(Ciba Specialty Chemicals制IRGANOX(商标)1010)0.2重量份、以下进行说明的作为Bisol 18EN的聚醚30重量份之后,于270℃保持2小时,然后利用真空泵进行减压,于1torr保持3小时后取出,得到了聚酯-聚醚共聚物。所得聚酯-聚醚共聚物的数均分子量为25,400。上述Bisol 18EN是上述通式(2)的结构中的(m+n)的数平均为18的聚醚。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(A-3):Mitsubishi Engineering-Plastics公司制5008L(商品名)、数均分子量19,000
无机填充剂(B):
(B-1):鳞片状石墨、Chuetsu Graphite Industry公司制CPB-80(商品名)、导热率200W/(m·K)、体积平均粒径300μm、固定碳量99.9质量%、长宽比100
(B-2):鳞片状石墨、Chuetsu Graphite Industry公司制BF-40AK(商品名)、导热率200W/(m·K)、体积平均粒径50μm、固定碳量99.9质量%、长宽比30
(B-3):滑石、Nippon Talc公司制Talc MS-KY(商品名)、导热率4W/(m·K)
(B-4):氧化镁、Ube Materials公司制RF-50-SC(商品名)、导热率40W/(m·K)
结晶促进剂(C):
(C-1):聚酯低聚物、大日本油墨化学工业公司制Polysizer A-55、数均分子量3,000
(C-2):聚乙二醇二苯甲酸酯、三洋化成工业公司制EB-400
(C-3):有机类氮化合物、ADEKA公司制ADK STAB NA-05(商品名)
添加剂(D):
(D-1):碳二亚胺化合物、Nisshinbo公司制Carbodilite(商标)LA-1(商品名)
(D-2):环氧化合物、ADEKA公司制ADK STAB(商标)EP-13(商品名)
(D-3):环氧化合物、住友化学公司制Bondfast(商标)E(商品名)
增强剂(E):玻璃纤维、日本电气硝子株式会社制T187H/PL(商品名)、以单体计的导热率为1.0W/(m·K)、纤维直径13μm、数均纤维长3.0mm
阻燃剂(F):Albemarle公司制溴类阻燃剂SAYTEX7010P(商品名)
阻燃助剂(G):日本精矿公司制三氧化锑PATOX-P(商品名)
[评价方法]
数均分子量:将所使用的热塑性树脂(A)以0.25重量%的浓度溶解于对氯苯酚(东京化成工业制)与甲苯的体积比3:8的混合溶剂中而制备了试样。以聚苯乙烯为标准物质,制备了同样的试样溶液。利用高温GPC(Viscotek公司制350HT-GPC System)在柱温:80℃、流速1.00mL/min的条件下进行了测定。作为检测器,使用了差示折光仪(RI)。
挤出混炼温度:导热性树脂组合物可通过挤出熔融混炼而制作,但此时的挤出混炼温度因热塑性树脂(A)而异,在表1所示的挤出料筒温度下进行了挤出混炼。
成型加工条件:通过成型加工而制造用于进行评价的成型体时的温度因热塑性树脂(A)而异,设定为表1所示的气缸温度及模具温度而进行注塑成型,得到了成型体。另外,固定为注射速度150mm/s、注射压力150MPa而进行了注塑成型。
石墨的体积平均粒径:使用Microtrack粒度分布测定装置(Nikkiso公司制MICROTRAC MT3300EXII),在将石墨粒子投入水溶剂中之后,进行60秒钟超声波振动,然后进行了测定。关于成型加工后的石墨粒子的体积平均粒径,在将通过注塑成型而制作的φ26mm×1mm厚的成型体于620℃烧制1小时之后,仅取出成型体中所含的石墨粒子,进行了测定。
石墨的长宽比:使用扫描电子显微镜(SEM)(日本电子公司制JSM-6060LA),采用100个石墨粒子的最长直径及最短直径的各平均值进行了计算。对于成型加工后的石墨粒子的长宽比,使用φ26mm×1mm厚的成型体采用同样的方法进行了计算。
导热率:使用所得导热性树脂组合物的粒料,利用注塑成型机[东洋机械金属(株)制、Si-15IV]制作了φ26mm×1mm厚的成型体,并基于ASTM E1461标准、利用激光闪光法导热率测定装置(NETZSCH公司制LFA447)而测定了室温大气中的面方向和厚度方向的导热率。使用比重:φ26mm×1mm厚的成型体、基于ISO1183标准、利用水中置换法测定了比重。
结晶度:对于通过注塑成型而制作的φ26mm×1mm厚的样品,使用差示扫描量热仪(SII NanoTechology公司制DSC7020),在氮气氛围中以10℃/分的速度从25℃升温至300℃。由该升温时得到的热谱曲线的放热峰值求出了热塑性树脂(A)的结晶度。
成型加工性:使用所得导热性树脂组合物的粒料,在注塑成型机[东洋机械金属(株)制、Si-30IV]中,根据热塑性树脂的种类而设定于表1所示的气缸温度及模具温度,在注射压力150MPa及注射速度150mm/s下,从中心向10mm宽×1mm厚(螺距5mm)的螺旋状的管(模具)中进行了树脂填充。此时,测定熔融树脂的流动长度,如下所述地判断了成型加工性。○:流动长度为120mm以上;△:流动长度为80~120mm;×:流动长度小于80mm。
耐热性、HDT(高负载):利用注塑成型机[东洋机械金属(株)制、Si-30IV]而制作了80mm×40mm×4mm厚度的试验片,并基于ISO75标准而测定了1.82MPa负载下的热变形温度(HDT)。
长期耐热性:使用小型高温箱(ESPEC公司制、ST-120),将80mm×40mm×4mm厚的试验片在大气中、150℃气体氛围中放置2000小时。基于ISO178标准对试验前后的试验片的弯曲强度进行了测定,并计算出了弯曲强度保持率(放置2000小时后的弯曲强度/初期的弯曲强度)。
放射率:使用放射率检测仪(Japan Sensor公司制TSS-5X)测定了80mm×40mm×4mm厚的成型体的放射率。
防雾性:将通过注塑成型而制作的φ26mm×1mm厚的样品在23℃、湿度50%气体氛围中放置1周之后,在玻璃管(外径80mm×高180mm、开口部的外径60mm)中放入3片样品,在玻璃管的开口部上载置玻璃板,为了填补玻璃管与玻璃板间的间隙而用保鲜膜进行了密封。将该玻璃管浸入120℃的油浴中24小时,使此时产生的气体附着于玻璃板。其后,对该玻璃板利用浊度计(日本电色工业公司制NDH-300A)测定雾度值(浑浊度),如下所述地进行了防雾性的判定。○:雾度值低于5%、△:雾度值为5~10%、×:雾度值为10%以上。雾度值越小,则玻璃板的浑浊越少,防雾性越优异;雾度值越大,则玻璃板越浑浊,防雾性越差。
燃烧性:基于以下所示的UL94标准的规定进行了判定。用夹具夹住80mm×40mm×4mm厚的试验片的上端而将试验片垂直固定,将规定的火焰对准下端10秒钟后撤去,测定试验片的燃烧时间(第1次)。火熄灭后立即再次将火焰对准下端后撤去,测定试验片的燃烧时间(第2次)。针对5片重复同样的测定,得到了第1次燃烧时间的数据5个、和第2次燃烧时间的数据5个的共计10个数据。将10个数据的总和设为T、将10个数据中的最大值设为M。若T为50秒以下、M为10秒以下,且未燃烧到夹具,没有出现带有火焰的熔融物落下而点燃下方12英寸的木棉的情况,则相当于V-0;若T为250秒以下、M为30秒以下,其它满足与V-0同样的条件,则相当于V-1。对于不包含阻燃剂的导热性树脂组合物,将燃烧性全部记载为HB。
[表1]
Figure BDA0001592392830000291
[实施例1~16]
使用热风干燥机将热塑性树脂(A-1)~(A-3)在140℃下干燥4小时,准备了将表2中记载的各成分以表2所示的重量比率混合而成的组合物。向其中加入相对于树脂组合物100重量份分别为0.3重量份的酚类稳定剂(株式会社ADEKA制AO-60)及磷类抗氧剂(株式会社ADEKA制ADK STAB(商标)PEP-36)。使用株式会社Technovel制25mm完全啮合型同向旋转双螺杆挤出机MFU25TW-60HG-NH-1300,在喷出量20kg/h、螺杆转速150rpm下,将挤出料筒温度设定为表1所示的温度,对该混合物进行熔融混炼,由此得到了树脂组合物的粒料。
通过注塑成型由所得树脂组合物的粒料制作成型体,并进行了各种评价。成型体中包含的石墨粒子的体积平均粒径和长宽比、以各种物性值如表2所示。
[比较例1~5]
除了变更为表3所示的配方以外,与实施例1同样地实施。成型体中包含的石墨粒子的体积平均粒径和长宽比、以及各种物性值如表2所示。
Figure BDA0001592392830000311
Figure BDA0001592392830000321
将实施例1与比较例1进行比较可知,通过添加结晶促进剂,热塑性树脂(A)的结晶度提高、导热率的值变高。另外可知,实施例1中,防雾性也良好,还保持了耐热性等其它物性。由实施例2与比较例2的比较、实施例7与比较例3、实施例15与比较例4、及实施例16与比较例5的比较可以得出同样的结论。另外,由实施例8与实施例12的比较可知,通过在热塑性树脂(A)中组合使用聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯,可以在进一步提高热塑性树脂(A)的结晶度、提高导热率的同时,使成型加工性也提高。
关于无机填充剂(B)的种类,可以认为,通过使用具有高导热性的石墨,能够使导热性更大幅度地增加,使本发明的效果更显著地表现出来。关于石墨,由实施例2与实施例6的比较可知,通过使用熔融混炼前的石墨的体积平均粒径为201μm以上这样的大粒径的石墨,可使成型加工后的树脂组合物中包含的石墨粒子的粒径得到高度保持,使导热率和成型加工性提高。
[实施例17~19]
进行了散热器的放热性的确认。使用注塑成型机[东洋机械金属(株)制、Si-100],由在实施例2、3及7中得到的导热性树脂组合物的粒料而制作了在图7(a)~(c)中记载的散热器。在图7中记载的散热器的上面部设置的凹部整面上以使厚度为0.1mm以下的方式均匀地涂布具有2W/(m·K)的导热率的导热界面材料之后,在其上面设置了20mm×20mm×厚度1mm的铝板。设置后,对散热器的肋拱部进行超声波熔敷,将铝板固定之后,在铝板的中心设置了5mm×5mm×厚度2mm的发热体。以使散热器的散热片朝下的方式进行固定,在20℃气体氛围中对发热体施加10W。放置2小时后,测定了发热体的温度。各发热体的温度如表4所示。
[比较例6、7]
除了变更为表4所示的配方以外,与实施例17同样地实施。各发热体的温度如表4所示。
[表4]
Figure BDA0001592392830000331
由实施例17与比较例6、及实施例19与比较例7可知,通过添加结晶促进剂,可使导热率高、发热体的温度也低、放热性得到提高。另外可知,实施例在任意情况下均显示发热体的温度在100℃以下,具有优异的放热性。
本发明的导热性树脂组合物具有优异的导热性及成型加工性、比重低,因此在发热成为课题的用途中,可被用作金属的替代物。由本发明的导热性树脂组合物能够容易且廉价地获得形状的自由度高、轻质的成型体。另外,本发明的导热性树脂组合物的电磁屏蔽性也优异,还可以适用于要求电磁遮蔽性的用途。此外,本发明的导热性树脂组合物具有高耐热性及防雾性,可适用于放热框体、放热底盘、汽车用LED灯散热器等各种用途。

Claims (9)

1.一种导热性树脂组合物,其至少含有:
(A) 热塑性树脂30~90质量%、
(B) 具有1W/(m·K)以上的导热率的无机填充剂9~69质量%、及
(C) 结晶促进剂0.05~10质量%,
该导热性树脂组合物的比重为1.4~2.0、且面方向的导热率为1W/(m·K)以上,
所述热塑性树脂(A)为选自下组中的一种以上:聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、及聚酯-聚醚共聚物,
所述无机填充剂(B)是体积平均粒径为10~700μm、固定碳量为98质量%以上、长宽比为21以上的鳞片状石墨,
所述结晶促进剂(C)为有机类结晶促进剂,
所述有机类结晶促进剂为数均分子量为200~10,000的酯化合物,
所述酯化合物包括聚酯低聚物和/或聚乙二醇二苯甲酸酯。
2.根据权利要求1所述的导热性树脂组合物,其中,所述鳞片状石墨为天然石墨。
3.根据权利要求1或2所述的导热性树脂组合物,其中,所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、及聚酯-聚醚共聚物的数均分子量为12,000~70,000。
4. 根据权利要求1或2所述的导热性树脂组合物,其进一步含有0.01~5质量%的选自环氧化合物、碳二亚胺化合物及
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAA
唑啉化合物中的至少一种以上化合物。
5.根据权利要求3所述的导热性树脂组合物,其进一步含有0.01~5质量%的选自环氧化合物、碳二亚胺化合物及
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAAA
唑啉化合物中的至少一种以上化合物。
6.制造权利要求1~5中任一项所述的导热性树脂组合物的方法,该方法包括将各成分进行熔融混炼而制造所述导热性树脂组合物的工序,
所述无机填充剂(B)为鳞片状石墨,
该熔融混炼前的鳞片状石墨的体积平均粒径为201~700μm、固定碳量为98质量%以上、长宽比为21以上。
7.一种放热框体,其由权利要求1~5中任一项所述的导热性树脂组合物形成。
8.一种放热底盘,其由权利要求1~5中任一项所述的导热性树脂组合物形成。
9.一种汽车用LED灯散热器,其由权利要求1~5中任一项所述的导热性树脂组合物形成。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106536609B (zh) 2014-07-07 2022-04-29 霍尼韦尔国际公司 具有离子清除剂的热界面材料
MY183994A (en) 2014-12-05 2021-03-17 Honeywell Int Inc High performance thermal interface materials with low thermal impedance
US10312177B2 (en) * 2015-11-17 2019-06-04 Honeywell International Inc. Thermal interface materials including a coloring agent
US10781349B2 (en) 2016-03-08 2020-09-22 Honeywell International Inc. Thermal interface material including crosslinker and multiple fillers
US10501671B2 (en) 2016-07-26 2019-12-10 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material
US11041103B2 (en) 2017-09-08 2021-06-22 Honeywell International Inc. Silicone-free thermal gel
TWI694563B (zh) * 2017-09-28 2020-05-21 雙鴻科技股份有限公司 雙迴路液冷系統
US10428256B2 (en) 2017-10-23 2019-10-01 Honeywell International Inc. Releasable thermal gel
US20190178486A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Wei Chen Module for led lighting fixture
US11072706B2 (en) 2018-02-15 2021-07-27 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material
US11084925B2 (en) * 2018-02-20 2021-08-10 Ticona Llc Thermally conductive polymer composition
WO2019189182A1 (ja) * 2018-03-29 2019-10-03 Jnc株式会社 熱伝導性複合フィラーとこれを含む放熱性樹脂組成物、該放熱性樹脂組成物からなる放熱性グリース及び放熱部材
CN108546398A (zh) * 2018-04-09 2018-09-18 上海小糸车灯有限公司 车灯用防起雾材料及其制备方法
KR102152164B1 (ko) * 2019-03-20 2020-09-04 주식회사 오투마 방열장치 및 그 제조방법
US11373921B2 (en) 2019-04-23 2022-06-28 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material with low pre-curing viscosity and elastic properties post-curing
JP6935162B1 (ja) * 2020-02-13 2021-09-15 富士高分子工業株式会社 耐熱性シリコーン樹脂組成物及び耐熱性シリコーン樹脂複合材料
WO2021200711A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 東洋紡株式会社 熱伝導性樹脂組成物及びそれからなる成形品
JP6900078B1 (ja) * 2020-05-20 2021-07-07 ユニチカ株式会社 熱伝導性樹脂組成物およびそれからなる成形体
JP6997834B1 (ja) * 2020-06-26 2022-01-24 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性樹脂組成物及びこれを用いた熱伝導性シート
JP7315107B2 (ja) * 2021-04-08 2023-07-26 株式会社レゾナック 熱伝導性ウレタン樹脂組成物及び硬化物
TW202248315A (zh) * 2021-05-27 2022-12-16 美商伊利諾工具工程公司 導熱絕緣薄膜及包括該導熱絕緣薄膜的電池組

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5761045A (en) * 1980-10-01 1982-04-13 Teijin Ltd Polyester composition
JPH0229453A (ja) * 1988-07-18 1990-01-31 Toray Ind Inc 熱可塑性ポリエステル樹脂組成物
JPH051214A (ja) * 1991-06-21 1993-01-08 Toray Ind Inc ポリエステル組成物
JP3726169B2 (ja) * 1996-08-14 2005-12-14 松下電工株式会社 畜熱体及びその製造方法、床暖房システム
JP2001060413A (ja) 1999-06-17 2001-03-06 Showa Denko Kk 導電樹脂組成物及びそれを用いた成形物
JP2001277279A (ja) * 2000-04-04 2001-10-09 Chuo Kaseihin Kk 回収樹脂射出成形品
JP5225558B2 (ja) 2005-05-26 2013-07-03 テクノポリマー株式会社 熱伝導性樹脂組成物及び成形品
JP5226270B2 (ja) * 2007-10-05 2013-07-03 株式会社カネカ 高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物
JP2011016937A (ja) * 2009-07-09 2011-01-27 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物及び成形品
JP5476203B2 (ja) * 2010-04-26 2014-04-23 株式会社カネカ 高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物
JP2012072351A (ja) * 2010-09-03 2012-04-12 Nec Corp ポリシロキサン変性ポリ乳酸系樹脂組成物およびその製造方法
JP6117178B2 (ja) * 2012-03-07 2017-04-19 株式会社カネカ 熱伝導性樹脂成形体および当該熱伝導性樹脂成形体の製造方法
US8587945B1 (en) * 2012-07-27 2013-11-19 Outlast Technologies Llc Systems structures and materials for electronic device cooling
JPWO2014024743A1 (ja) * 2012-08-10 2016-07-25 株式会社カネカ 絶縁性高熱伝導性熱可塑性樹脂組成物
JP5990077B2 (ja) * 2012-10-02 2016-09-07 株式会社カネカ 高熱伝導性樹脂成形体
JP2014078335A (ja) * 2012-10-09 2014-05-01 Kaneka Corp Led照明器具用放熱部材及びled照明器具
WO2015190324A1 (ja) * 2014-06-10 2015-12-17 株式会社カネカ 熱伝導性樹脂組成物
EP3190636B1 (en) 2014-09-01 2020-07-29 Kaneka Corporation Automotive led lamp heat sink
JP7149074B2 (ja) * 2015-06-03 2022-10-06 株式会社カネカ 金属樹脂複合体、及び、その製造方法

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