CN111741841A - 导热聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

提供了一种聚合物组合物,其包含聚合物基质,在该聚合物基质中分布有多个薄片形矿物颗粒和矿物晶须。该聚合物组合物显示出约0.2W/m‑K或更大的平面内热导率,其根据ASTM E 1461‑13测定。

Description

导热聚合物组合物
相关申请
本申请要求美国申请系列号62/632612(于2018年2月20日提交)的优先权,其以其全部内容通过对其引用结合至本文。
发明背景
金属材料常常用于导热散热器中以耗散热如半导体包装、前照灯等中的热。在这些应用中,金属材料典型地由块状金属工具加工或机器加工成期望的构造。然而,不幸地,可以由金属制品形成的几何形状非常受到与机器加工或工具加工过程相关的固有限制。这给散热器设计的效率带来了苛刻的限制。因此已经进行了各种尝试以使用导热聚合物组合物来形成散热器。虽然在一些情形中是成功的,但是具有高热导率值的聚合物组合物倾向于具有相对差的结构完整性和强度,和相反地,具有高度的结构完整性和强度的组合物倾向于具有相对低的热导率值。因此,传统上难以将导热聚合物组合物用于需要高度的完整性和强度的应用中如用于汽车外部应用(例如前照灯)和工业应用中。照此,目前存在对于具有高热导率和良好结构完整性的导热聚合物组合物的需求。
发明概述
根据本发明的一种实施方案,公开了一种聚合物组合物,其包含聚合物基质,在该聚合物基质中分布有多个薄片形矿物颗粒和矿物晶须。该聚合物组合物显示出约0.2W/m-K或更大的平面内热导率,其根据ASTM E 1461-13测定。
本发明的其他特征和方面在以下更详细地阐述。
附图说明
本发明的完整且能够实现的公开内容,包括其对于本领域技术人员来说的最佳模式,在说明书的其余部分中,包括参考附图更具体地阐述,在附图中:
图1是可以根据本发明形成的散热器的一种实施方案的透视图,在这个实施方案中显示为连接到光组件上。
详述
本领域技术人员将理解目前的讨论仅是示例性实施方案的描述,并且并非意图限制本发明的较宽泛的方面。
通常来说,本发明涉及一种聚合物组合物,其含有矿物纤维(“晶须”)和薄片形矿物颗粒的组合。通过选择性控制该聚合物组合物的这些和其他组分的具体性质以及它们的相关浓度,本发明人已经发现所得的组合物可以实现高度的热导率,其使得该组合物能够产生用于从某些部件(例如LED模块)转移掉热量的热通道,以便可以快速消除“热点”,并且在使用期间可以降低整体温度。该组合物可以例如显示出约0.2W/m-K或更大,在一些实施方案中约0.5W/m-K或更大,在一些实施方案中约0.6W/m-K或更大,在一些实施方案中约0.8W/m-K或更大,和在一些实施方案中,约1至约3.5W/m-K的平面内热导率,其根据ASTM E1461-13测定。该组合物还可以显示出约0.3W/m-K或更大,在一些实施方案中约0.5W/m-K或更大,在一些实施方案中约0.40W/m-K或更大,和在一些实施方案中约0.7至约2W/m-K的穿过平面热导率,其根据ASTM E 1461-13测定。
明显地,已经令人惊讶地发现这样的热导率可以在不使用具有高度的固有热导率的常规材料的情形下实现。例如该聚合物组合物可以通常不含固有热导率为50W/m-K或更大,在一些实施方案中100W/m-K或更大,和在一些实施方案中150W/m-K或更大的填料。这样的高固有导热材料的实例可以包括例如氮化硼、氮化铝、氮化镁硅、石墨(例如膨胀石墨)、碳化硅、碳纳米管、氧化锌、氧化镁、氧化铍、氧化锆、氧化钇、铝粉和铜粉。虽然通常期望的是使这样的高固有导热材料的存在最小化,但是它们可以以相对小的百分比存在于某些实施方案中,例如以该聚合物组合物的约10wt%或更小,在一些实施方案中约5wt%或更小,和在一些实施方案中约0.01wt%至约2wt%的量存在。
此外,常规上据信具有高热导率的组合物不能还具有足够好的力学性能。然而,与常规想法相反,本发明人已经发现通过仔细控制所用的特定材料(例如聚合物基质、薄片形矿物颗粒、矿物纤维等的性质)和它们的加工方式,可以由该聚合物组合物形成的部件仍然具有优异力学性能。例如该组合物可以显示出大于约5kJ/m2,在一些实施方案中约10至约50kJ/m2,和在一些实施方案中约15至约30kJ/m2的简支梁无缺口冲击强度,其在23℃下根据ISO测试号179-1:2010(技术上等同于ASTM D256-10e1)测量。该组合物还可以显示出大于约0.5kJ/m2,在一些实施方案中约1至约20kJ/m2,和在一些实施方案中约2至约10kJ/m2的简支梁缺口冲击强度,其在23℃下根据ISO测试号179-1:2010(技术上等同于ASTM D256-10e1)测量。拉伸和挠曲力学性能也可以是良好的。例如该组合物可以显示出约30至约300MPa,在一些实施方案中约60至约200MPa,和在一些实施方案中约90至约150MPa的拉伸强度;约0.3%或更大,在一些实施方案中约0.4%至约3%,和在一些实施方案中约0.5%至约2%的拉伸断裂应变;和/或约10000MPa至约40000MPa,在一些实施方案中约15000MPa至约35000MPa,和在一些实施方案中约18000MPa至约30000MPa的拉伸模量。该拉伸性能可以根据ISO测试号527-1:2012(技术上等同于ASTM D638-14)在23℃下测定。该聚合物组合物还可以显示出约30MPa至约500MPa,在一些实施方案中约80MPa至约500MPa,在一些实施方案中约120MPa至约400MPa,和在一些实施方案中约130MPa至约250MPa的挠曲强度;约0.5%或更大,在一些实施方案中约0.6%至约5%,和在一些实施方案中约0.7%至约2.5%的挠曲断裂应变;和/或约7000MPa至约40000MPa,在一些实施方案中约10000MPa至约40000MPa,在一些实施方案中约15000MPa至约35000MPa,和在一些实施方案中约18000MPa至约30000MPa的挠曲模量。该挠曲性能可以根据ISO测试号178:2010(技术上等同于ASTM D790-15e2)在23℃下测定。该聚合物组合物还可以显示出约160℃或更大,和在一些实施方案中约180℃至约240℃的负荷变形温度(DTUL),其根据ISO75-2:2013(技术上等同于ASTMD648-07)在1.8MPa的额定负荷下测定。该聚合物组合物的比重也可以是相对低的,例如约2.5g/cm3或更小,在一些实施方案中约2g/cm3或更小,和在一些实施方案中约1.2至约1.9g/cm3,其根据ISO 1183-1:2012测定。
本发明人已经发现实现具有这样的独特性能组合的聚合物组合物的能力可以通过选择性控制该组合物中所用组分的性质和它们的相对浓度来实现。例如该矿物晶须典型地以每100重量份该组合物中所用的聚合物基质约60至约350重量份、在一些实施方案中约80重量份至约300重量份和在一些实施方案中约100至约250重量份的量使用。同样,薄片形矿物颗粒典型地以小于该矿物晶须的量使用,例如以每100重量份该组合物中所用的聚合物基质约1至约60重量份、在一些实施方案中约5重量份至约50重量份和在一些实施方案中约10至约40重量份的量使用。例如该矿物晶须可以占该聚合物组合物的约20wt%至约70wt%,在一些实施方案中约25wt%至约65wt%,和在一些实施方案中约30wt%至约60wt%,而该薄片形矿物颗粒可以占该聚合物组合物的约1wt%至约20wt%,在一些实施方案中约2wt%至约18wt%,和在一些实施方案中约5wt%至约15wt%。
现在将更详细描述本发明的各种实施方案。
I.聚合物组合物
A.聚合物基质
该聚合物基质典型地占该组合物的约10wt%至约50wt%,在一些实施方案中约15wt%至约45wt%和在一些实施方案中约20wt%至约40wt%。多种聚合物的任一种或聚合物的组合通常可以用于该聚合物基质中。合适的聚合物可以包括例如聚烯烃(例如乙烯聚合物、丙烯聚合物等),聚酰胺(例如脂族、半芳族或芳族聚酰胺),聚酯,聚芳硫醚,聚醚酰亚胺,聚缩醛(例如聚甲醛),聚苯醚,聚芳基酮(例如聚醚醚酮,聚醚酮酮等),聚碳酸酯等以及其共混物。
芳族聚合物是特别合适的,因为这样的聚合物通常被认为是“高性能”聚合物,它们具有相对高的玻璃化转变温度和/或高熔融温度。这样的高性能芳族聚合物因此可以为所得聚合物组合物提供实质程度的耐热性。例如该芳族聚合物可以具有约40℃或更大,在一些实施方案中约50℃或更大和在一些实施方案中约60℃至约320℃的玻璃化转变温度。该芳族聚合物还可以具有约200℃或更大,在一些实施方案中约210℃至约400℃,和在一些实施方案中约220℃至约380℃的熔融温度。该玻璃化转变温度和熔融温度可以如本领域公知的,使用差示扫描量热法(“DSC”)测定,例如通过ISO测试号11357-2:2013(玻璃化转变温度)和11357-3:2011(熔融温度)测定。
合适的半结晶芳族聚合物的一个实例例如是芳族聚酯,其是具有8-14个碳原子的芳族二羧酸和至少一种二醇的缩合产物。合适的二醇可以包括例如新戊二醇,环己烷二甲醇,2,2-二甲基-1,3-丙二醇和式HO(CH2)nOH的脂族二醇,其中n是2-10的整数。合适的芳族二羧酸可以包括例如间苯二甲酸,对苯二甲酸,1,2-二(对羧基苯基)乙烷,4,4′-二羧基二苯醚等及其组合。稠环也可以存在,例如在1,4-或1,5-或2,6-萘-二甲酸中。这样的芳族聚酯的特定实例可以包括例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(PBT)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)(PPT)、聚(2,6-萘甲酸1,4-丁二醇酯)(PBN)、聚(2,6-萘甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(对苯二甲酸1,4-环己二亚甲酯)(PCT)及其共聚物和混合物。
另外,还可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物的改性物或共聚物。例如在一种实施方案中,改性酸或改性二醇可以用于生产改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物和/或改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。如本文所用,术语“改性酸”和“改性二醇”表示定义这样的化合物,其可以分别形成聚酯的酸和二醇重复单元的部分,并且其可以改性聚酯以降低它的结晶度或赋予该聚酯无定形。当然,该聚酯可以是未改性的,并且不含有改性酸或改性二醇。在任何情况下,改性酸组分的实例可以包括但不限于间苯二甲酸、邻苯二甲酸、1,3-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、2,6-萘二甲酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、辛二酸、1,12-十二烷二酸等。在实践中,经常优选的是使用其官能酸衍生物如二羧酸的二甲酯、二乙酯或二丙酯。在实践中还可以使用这些酸的酸酐或酸卤化物。改性二醇组分的实例可以包括但不限于新戊二醇,1,4-环己烷二甲醇,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,2-甲基-1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇,1,2-环己二醇,1,4-环己二醇,1,2-环己烷二甲醇,1,3-环己烷二甲醇,2,2,4,4-四甲基1,3-环丁二醇,Z,8-双(羟甲基三环-[5.2.1.0]-癸烷,其中Z表示3、4或5;1,4-双(2-羟基乙氧基)苯,4,4′-双(2-羟基乙氧基)二苯基醚[双-羟乙基双酚A],4,4′-双(2-羟基乙氧基)二苯基硫化物[双-羟乙基双酚S]和链中含有一个或多个氧原子的二醇如二甘醇、三甘醇、二丙二醇、三丙二醇等。通常,这些二醇含有2-18个,和在一些实施方案中2-8个碳原子。脂环族二醇可以以它们的顺式-构造或反式-构造或以这两种形式的混合物来使用。
聚芳硫醚也是合适的半结晶芳族聚合物。该聚芳硫醚可以是均聚物或共聚物。例如二卤代芳族化合物的选择性组合可以产生含有不小于两个不同单元的聚芳硫醚共聚物。例如当对二氯苯与间二氯苯或4,4'-二氯二苯基砜组合使用时,可以形成含有如下这样的链段的聚芳硫醚共聚物,该链段具有下式的结构:
Figure BDA0002641964490000061
和该链段具有下式的结构:
Figure BDA0002641964490000071
或该链段具有下式的结构:
Figure BDA0002641964490000072
该聚芳硫醚可以是线性、半线性、支化或交联的。线性聚芳硫醚典型地含有80mol%或更多的重复单元–(Ar–S)–。这样的线性聚合物还可以包括少量支化单元或交联单元,但是该支化单元或交联单元的量典型地小于该聚芳硫醚的总单体单元的约1mol%。线性聚芳硫醚聚合物可以是含有上述重复单元的无规共聚物或嵌段共聚物。半线性聚芳硫醚同样可以具有交联结构或支化结构,其向聚合物中引入了少量的具有三个或更多个反应性官能团的一种或多种单体。作为实例,用于形成半线性聚芳硫醚的单体组分可以包括一定量的每分子具有两个或更多个卤素取代基的聚卤代芳族化合物,其可以用于制备支化聚合物。这样的单体可以由式R'Xn表示,其中每个X选自氯、溴和碘,n是整数3-6,和R'是化合价n的多价芳基,其可以具有至多约4个甲基取代基,R'中的碳原子总数在6至约16的范围内。可以用于形成半线性聚芳硫醚的每分子具有大于两个卤素取代基的一些聚卤代芳族化合物的实例包括1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3-二氯-5-溴苯、1,2,4-三碘苯、1,2,3,5-四溴苯、六氯苯、1,3,5-三氯-2,4,6-三甲基苯、2,2',4,4'-四氯联苯、2,2',5,5'-四-碘联苯、2,2',6,6'-四溴-3,3',5,5'-四甲基联苯、1,2,3,4-四氯萘、1,2,4-三溴-6-甲基萘等及其混合物。
除了上述的聚合物之外,结晶聚合物也可以用于该聚合物组合物。特别合适的是液晶聚合物,其具有使得它们能够有效填充模具的小空间的高结晶度。在其可以具有棒状结构和在其熔融态(例如热致性向列态)中显示出结晶行为的意义上,液晶聚合物通常被分类为“热致性”。该聚合物具有相对高的熔融温度如约250℃至约400℃,在一些实施方案中约280℃至约390℃,和在一些实施方案中约300℃至约380℃。这样的聚合物可以由本领域已知的一种或多种类型的重复单元形成。液晶聚合物可以例如典型地以该聚合物的约60mol%至约99.9mol%,在一些实施方案中约70mol%至约99.5mol%,和在一些实施方案中约80mol%至约99mol%的量含有一种或多种芳族酯重复单元。该芳族酯重复单元通常可以由下式(I)表示:
Figure BDA0002641964490000081
其中,
环B是取代的或未取代的6元芳基(例如1,4-亚苯基或1,3-亚苯基),稠合至取代的或未取代的5元或6元芳基的取代的或未取代的6元芳基(例如2,6-萘),或连接至取代的或未取代的5元或6元芳基的取代的或未取代的6元芳基(例如4,4-联苯撑);和
Y1和Y2独立地是O、C(O)、NH、C(O)HN或NHC(O)。
典型地,Y1和Y2的至少之一是C(O)。这样的芳族酯重复单元的实例可以包括例如芳族二羧酸重复单元(式I中Y1和Y2是C(O)),芳族羟基羧酸重复单元(式I中Y1是O和Y2是C(O))及其各种组合。
例如可以使用得自芳族二羧酸的芳族二羧酸重复单元,该芳族二羧酸例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、二苯基醚-4,4'-二羧酸、1,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、4,4'-二羧基联苯、双(4-羧基苯基)醚、双(4-羧基苯基)丁烷、双(4-羧基苯基)乙烷、双(3-羧基苯基)醚、双(3-羧基苯基)乙烷等,以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代基和它们的组合。特别合适的芳族二羧酸可以包括例如对苯二甲酸(“TA”)、间苯二甲酸(“IA”)和2,6-萘二甲酸(“NDA”)。当使用时,得自芳族二羧酸(例如IA、TA和/或NDA)的重复单元典型地占该聚合物的约5mol%至约60mol%,在一些实施方案中约10mol%至约55mol%,和在一些实施方案中约15mol%至约50%。
还可以使用得自芳族羟基羧酸的芳族羟基羧酸重复单元,该芳族羟基羧酸例如4-羟基苯甲酸;4-羟基-4'-联苯甲酸;2-羟基-6-萘甲酸;2-羟基-5-萘甲酸;3-羟基-2-萘甲酸;2-羟基-3-萘甲酸;4'-羟基苯基-4-苯甲酸;3'-羟基苯基-4-苯甲酸;4'-羟基苯基-3-苯甲酸等,以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代基和它们的组合。特别合适的芳族羟基羧酸是4-羟基苯甲酸(“HBA”)和6-羟基-2-萘甲酸(“HNA”)。当使用时,得自羟基羧酸(例如HBA和/或HNA)的重复单元典型地占该聚合物的约10mol%至约85mol%,在一些实施方案中约20mol%至约80mol%和在一些实施方案中约25mol%至约75mol%。
其他重复单元也可以用于该聚合物中。在某些实施方案中,例如可以使用得自芳族二醇的重复单元,该芳族二醇例如氢醌、间苯二酚、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、1,6-二羟基萘、4,4'-二羟基联苯(或4,4’-双酚)、3,3'-二羟基联苯、3,4'-二羟基联苯、4,4'-二羟基联苯醚、双(4-羟基苯基)乙烷等、以及其烷基、烷氧基、芳基和卤素取代基和它们的组合。特别合适的芳族二醇可以包括例如氢醌(“HQ”)和4,4’-双酚(“BP”)。当使用时,得自芳族二醇(例如HQ和/或BP)的重复单元典型地占该聚合物的约1mol%至约30mol%,在一些实施方案中约2mol%至约25mol%和在一些实施方案中约5mol%至约20mol%。还可以使用重复单元如得自芳族酰胺(例如对乙酰氨基酚(“APAP”))和/或芳族胺(例如4-氨基苯酚(“AP”)、3-氨基苯酚、1,4-苯二胺、1,3-苯二胺等)的那些。当使用时,得自芳族酰胺(例如APAP)和/或芳族胺(例如AP)的重复单元典型地占该聚合物的约0.1mol%至约20mol%,在一些实施方案中约0.5mol%至约15mol%和在一些实施方案中约1mol%至约10mol%。还应当理解可以将各种其他单体重复单元引入该聚合物中。例如在某些实施方案中,该聚合物可以含有一个或多个得自非芳族单体如脂族或脂环族羟基羧酸、二羧酸、二醇、酰胺、胺等的重复单元。当然在其他实施方案中,该聚合物可以是“全芳族的”,这在于它缺少得自非芳族(例如脂族或脂环族)单体的重复单元。
虽然不是必需要求的,但是在其含有最低含量的得自环烷羟基羧酸和环烷二羧酸如萘-2,6-二甲酸(“NDA”)、6-羟基-2-萘甲酸(“HNA”)或其组合的重复单元的意义上,该液晶聚合物可以是“低环烷的”聚合物。即得自环烷羟基羧酸和/或二羧酸(例如NDA、HNA或HNA和NDA的组合)的重复单元的总量典型地为聚合物的不大于30mol%,在一些实施方案中不大于约15mol%,在一些实施方案中不大于约10mol%,在一些实施方案中不大于约8mol%,和在一些实施方案中是0mol%至约5mol%(例如0mol%)。尽管不存在高水平的常规环烷酸,但是据信所得的“低环烷的”聚合物仍然能够显示出良好的热和力学性能。
在一种特定实施方案中,该液晶聚合物可以由得自4-羟基苯甲酸(“HBA”)和对苯二甲酸(“TA”)和/或间苯二甲酸(“IA”)以及各种其他任选的成分的重复单元来形成。得自4-羟基苯甲酸(“HBA”)的重复单元可以占该聚合物的约10mol%至约80mol%,在一些实施方案中约30mol%至约75mol%,和在一些实施方案中约45mol%至约70mol%。得自对苯二甲酸(“TA”)和/或间苯二甲酸(“IA”)的重复单元同样可以占该聚合物的约5mol%至约40mol%,在一些实施方案中约10mol%至约35mol%,和在一些实施方案中约15mol%至约35mol%。还可以使用得自4,4’-双酚(“BP”)和/或氢醌(“HQ”)的重复单元,其量是该聚合物的约1mol%至约30mol%,在一些实施方案中约2mol%至约25mol%,和在一些实施方案中约5mol%至约20mol%。其他可能的重复单元可以包括得自6-羟基-2-萘甲酸(“HNA”)、2,6-萘二甲酸(“NDA”)和/或对乙酰氨基酚(“APAP”)的那些。在某些实施方案中,当使用时,例如得自HNA、NDA和/或APAP的重复单元可以各自占约1mol%至约35mol%,在一些实施方案中约2mol%至约30mol%,和在一些实施方案中约3mol%至约25mol%。
在某些实施方案中,令人期望的是可以在聚合物基质内使用聚合物的共混物。例如聚合物基质可以含有第一芳族聚合物,其具有比第二芳族聚合物更快的结晶速率。在一种实施方案中,该第一芳族聚合物可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和该第二芳族聚合物可以包括聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物。将具有不同结晶速率的芳族聚合物进行组合可以提供各种优点和益处。例如较慢结晶的聚合物(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯)可倾向于迁移到部件的表面并且提供了良好的表面光泽度和美观性,而较快结晶的聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)可增强力学性能。当使用这样的共混物时,典型地期望第一聚合物以比第二聚合物更大的量存在。例如第一聚合物与第二聚合物的重量比可以是约1至约20,在一些实施方案中约2至约15,和在一些实施方案中,约3至约10。第一聚合物可以例如占该聚合物组合物的约10wt%至约40wt%,在一些实施方案中约15wt%至约35wt%,和在一些实施方案中约20wt%至约30wt%,而第二聚合物可以占该聚合物组合物的约1wt%至约10wt%,在一些实施方案中约2wt%至约9wt%和在一些实施方案中约3wt%至约8wt%。
B.薄片形矿物颗粒
如上所述,该聚合物组合物含有多个薄片形矿物颗粒以帮助实现热导率和力学性能的期望组合。该颗粒通常具有相对高的长径比(例如平均直径除以平均厚度),例如约4或更大,在一些实施方案中约8或更大,和在一些实施方案中约10至约500。该颗粒的平均直径可以例如是约5微米至约200微米,在一些实施方案中约8微米至约150微米,和在一些实施方案中约10微米至约100微米。平均厚度同样可以是约2微米或更小,在一些实施方案中约5纳米至约1微米,和在一些实施方案中约20纳米至约500纳米。薄片形颗粒典型地由天然和/或合成硅酸盐矿物如云母、埃洛石、高岭石、伊利石、蒙脱石、蛭石、坡缕石、叶蜡石、硅酸钙、硅酸铝、硅灰石等形成。云母例如是特别合适的。通常可以使用任何形式的云母,包括例如白云母(KAl2(AlSi3)O10(OH)2),黑云母(K(Mg,Fe)3(AlSi3)O10(OH)2),金云母(KMg3(AlSi3)O10(OH)2),锂云母(K(Li,Al)2-3(AlSi3)O10(OH)2),海绿石(K,Na)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH2)等。白云母基云母特别适合用于该聚合物组合物。
C.矿物晶须
该聚合物组合物还含有多个矿物纤维(也称作“晶须”)。这样的矿物纤维的实例包括得自以下的那些:硅酸盐如单岛硅酸盐、群岛状硅酸盐、链硅酸盐(例如链硅酸钙如硅灰石;钙镁链硅酸盐如透闪石;钙镁铁链硅酸盐如阳起石;镁铁链硅酸盐如直闪石;等)、层状硅酸盐(例如铝层状硅酸盐如坡缕石)、架状硅酸盐等;硫酸盐如硫酸钙(例如脱水或无水石膏);矿棉(例如岩棉或矿渣棉);等。特别合适的是链硅酸盐如在商标名
Figure BDA0002641964490000121
(例如
Figure BDA0002641964490000122
4W或
Figure BDA0002641964490000123
8)下从Nyco Minerals可获得的硅灰石纤维。
矿物纤维可以具有约1至约35微米,在一些实施方案中约2至约20微米,在一些实施方案中约3至约15微米,和在一些实施方案中约7至约12微米的中值宽度(例如直径)。矿物纤维还可以具有窄尺寸分布。即,至少约60体积%的纤维,在一些实施方案中至少约70体积%的纤维和在一些实施方案中至少约80体积%的纤维可以具有在上述范围内的尺寸。不意图受限于理论,据信具有上述尺寸特性的矿物纤维可以更容易移动通过模制设备,这增强了在聚合物基质内的分布并且使得表面缺陷的产生最小化。除了具有上述尺寸特性之外,矿物纤维还可以具有相对高的长径比(平均长度除以中值宽度)以帮助进一步改进所得聚合物组合物的力学性能和表面质量。例如矿物纤维可以具有约2至约100,在一些实施方案中约2至约50,在一些实施方案中约3至约20,和在一些实施方案中约4至约15的长径比。这样的矿物纤维的体积平均长度可以例如是约1至约200微米,在一些实施方案中约2至约150微米,在一些实施方案中约5至约100微米,和在一些实施方案中约10至约50微米。
D.增强纤维
也可以使用增强纤维以帮助改进力学性能。当使用时,这样的增强纤维典型地以每100重量份该组合物中所用的聚合物基质约1至约60份,在一些实施方案中约5份至约50份和在一些实施方案中约10至约40重量份的量使用。例如增强纤维可以占聚合物组合物的约1wt%至约20wt%,在一些实施方案中约2wt%至约18wt%和在一些实施方案中约5wt%至约15wt%。为了帮助保持绝缘性能(其往往是用于电子部件所期望的),增强纤维可以由通常也是绝缘性质的材料如玻璃、陶瓷(例如氧化铝或二氧化硅)、芳族聚酰胺(例如
Figure BDA0002641964490000124
)、聚烯烃、聚酯等及其混合物形成。玻璃纤维是特别合适的,例如E-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、AR-玻璃、R-玻璃、S1-玻璃、S2-玻璃等及其混合物。纤维的体积平均长度可以是约1至约400微米,在一些实施方案中约50至约400微米,在一些实施方案中约80至约250微米,在一些实施方案中约100至约200微米,和在一些实施方案中约110至约180微米。纤维还可以具有约10至约35微米,和在一些实施方案中约15至约30微米的平均直径。当使用时,增强纤维典型地占组合物的约1wt%至约25wt%,在一些实施方案中约2wt%至约20wt%和在一些实施方案中约5wt%至约15wt%。
E.其他组分
广泛多种另外的添加剂也可以包括在该聚合物组合物中,例如润滑剂、成核剂、偶联剂、颜料、抗氧化剂、UV稳定剂、表面活性剂、蜡、阻燃剂、防滴添加剂、另外的聚合物、以及加入以增强性能和可加工性的其他材料。例如该组合物可以包括成核剂,其量为每100重量份该组合物中所用的聚合物基质约0.1至约5重量份,在一些实施方案中约0.2重量份至约3重量份和在一些实施方案中约0.3至约2重量份。例如成核剂可以占该聚合物组合物的约0.01wt%至约5wt%,在一些实施方案中约0.05wt%至约2wt%,和在一些实施方案中约0.1wt%至约1wt%。合适的成核剂可以包括例如二羧酸的盐(例如钠盐),例如对苯二甲酸钠、萘二甲酸钠和间苯二甲酸钠。合适的成核剂还包括C10-C36单官能有机酸和在一些实施方案中C30-C36单官能有机酸的盐(例如钠盐)如硬脂酸钠、山萮酸钠、芥酸钠、棕榈酸钠、褐煤酸钠或其组合。这样的成核剂的实例是褐煤酸的钠盐,其是在商标名LicomontTM NaV101下从Clariant可商购的。
还可以使用润滑剂,例如聚烯烃蜡(例如聚乙烯蜡)、酰胺蜡、脂肪酸酯蜡等。这样的蜡典型地占每100份该组合物中所用的聚合物基质的约0.1至约20份,在一些实施方案中约0.4至约10份和在一些实施方案中约0.5至约5份。脂肪酸酯蜡可以例如通过粗天然蜡的氧化漂白和随后脂肪酸与醇的酯化来获得。醇典型地具有1-4个羟基和2-20个碳原子。当醇是多官能(例如2-4个羟基)时,2-8的碳原子数是特别期望的。特别合适的多官能醇可以包括二元醇(例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和1,4-环己烷二醇),三元醇(例如甘油和三羟甲基丙烷),四元醇(例如季戊四醇和赤藓糖醇)等。芳族醇也可以是合适的,例如邻-、间-和对-甲苯基甲醇,氯苄醇,溴苄醇,2,4-二甲基苄醇,3,5-二甲基苄醇,2,3,5-三甲苯甲醇,3,4,5-三甲基苄醇,对枯茗醇,1,2-邻苯二甲醇,1,3-双(羟甲基)苯,1,4-双(羟甲基)苯,假枯烯二醇,
Figure BDA0002641964490000141
二醇和
Figure BDA0002641964490000142
甘油。用于本发明的特别合适的脂肪酸酯得自褐煤蜡。
Figure BDA0002641964490000143
OP(Clariant)例如含有用丁二醇部分酯化的褐煤酸和用氢氧化钙部分皂化的褐煤酸。因此
Figure BDA0002641964490000144
OP含有褐煤酸酯和褐煤酸钙的混合物。可以使用的其他褐煤酸酯包括
Figure BDA0002641964490000145
E、
Figure BDA0002641964490000147
OP和
Figure BDA0002641964490000146
4(全部来自Clariant),例如从粗褐煤蜡的氧化精制作为次级产物获得的褐煤酯。
Figure BDA0002641964490000148
E和
Figure BDA0002641964490000149
4含有用乙二醇或甘油酯化的褐煤酸。
又另一合适的润滑剂可以是硅氧烷聚合物,其改进了内润滑并且还有助于增强遇到另一表面的组合物的磨损和摩擦性能。这样的硅氧烷聚合物典型地占每100份该组合物中所用的聚合物基质的约0.2至约20份,在一些实施方案中约0.5至约10份,和在一些实施方案中约0.8至约5份。通常可以使用任何多种硅氧烷聚合物。该硅氧烷聚合物可以例如涵盖在主链中包括具有下式的硅氧烷单元的任何聚合物、共聚物或低聚物:
RrSiO(4-r/2)
其中
R独立地是氢或取代的或未取代的烃基,和
r是0、1、2或3。
合适的基团R的一些实例包括例如烷基,芳基,烷基芳基,烯基或炔基,或环烷基,其是任选取代的并且其可以被杂原子间断,即在碳链或环中可以含有一个或多个杂原子。合适的烷基可以包括例如甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,异丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,新戊基和叔戊基,己基(例如正己基),庚基(例如正庚基),辛基(例如正辛基),异辛基(例如2,2,4-三甲基戊基),壬基(例如正壬基),癸基(例如正癸基),十二烷基(例如正十二烷基),十八烷基(例如正十八烷基)等。同样,合适的环烷基可以包括环戊基,环己基,环庚基,甲基环己基等;合适的芳基可以包括苯基,联苯基,萘基,蒽基和菲基;合适的烷基芳基可以包括邻-,间-或对-甲苯基,二甲苯基,乙基苯基等;和合适的烯基或炔基可以包括乙烯基,1-丙烯基,1-丁烯基,1-戊烯基,5-己烯基,丁二烯基,己二烯基,环戊烯基,环戊二烯基,环己烯基,乙炔基,炔丙基,1-丙炔基等。取代的烃基团的实例是卤代烷基(例如3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基和全氟己基乙基)和卤代芳基(例如对氯苯基和对氯苄基)。在一种特定实施方案中,该硅氧烷聚合物包括键合到至少70mol%的Si原子上的烷基(例如甲基)和键合到0.001-30mol%的Si原子上的任选的乙烯基和/或苯基。硅氧烷聚合物还优选主要包含二有机硅氧烷单元。聚有机硅氧烷的端基可以是三烷基硅氧基,特别是三甲基硅氧基或二甲基乙烯基硅氧基。然而,这些烷基中的一种或多种被羟基或烷氧基如甲氧基或乙氧基取代也是可以的。硅氧烷聚合物特别合适的实例包括例如二甲基聚硅氧烷、苯基甲基聚硅氧烷、乙烯基甲基聚硅氧烷和三氟丙基聚硅氧烷。
硅氧烷聚合物还可以包括在聚合物的硅氧烷单体单元的至少一部分上的反应性官能团,例如以下中的一种或多种:乙烯基、羟基、氢化物、异氰酸酯基、环氧基、酸基、卤素原子、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基和丙氧基)、酰氧基(例如乙酰氧基和辛酰氧基)、酮肟(ketoximate)基(例如二甲基酮肟、甲基酮肟和甲基乙基酮肟)、氨基(例如二甲氨基、二乙氨基和丁氨基)、酰胺基(例如N-甲基乙酰胺和N-乙基乙酰胺)、酸酰胺基、氨基氧基、巯基、烯氧基(例如乙烯氧基、异丙烯氧基、和1-乙基-2-甲基乙烯氧基)、烷氧基烷氧基(例如甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基和甲氧基丙氧基)、氨氧基(例如二甲基氨氧基和二乙基氨氧基)、巯基等。
不管它的特定结构,该硅氧烷聚合物典型地具有相对高的分子量,这降低了它迁移或扩散到聚合物组合物表面的可能性和因此进一步使得相分离的可能性最小化。例如该硅氧烷聚合物典型地具有约100000g/mol或更大,在一些实施方案中约200000g/mol或更大,和在一些实施方案中约500000g/mol至约2000000g/mol的重均分子量。该硅氧烷聚合物还可以具有相对高的运动粘度,例如约10000厘沲或更大,在一些实施方案中约30000厘沲或更大,和在一些实施方案中约50000至约500000厘沲。
如果期望的话,二氧化硅颗粒(例如气相法二氧化硅)也可以与硅氧烷聚合物组合使用以帮助改进它被分散在组合物中的能力。这样的二氧化硅颗粒可以例如具有约5纳米至约50纳米的粒度,约50平方米/克(m2/g)至约600m2/g的表面积,和/或约160千克/立方米(kg/m3)至约190kg/m3的密度。当使用时,二氧化硅颗粒典型地占约1至约100重量份和在一些实施方案中约20至约60重量份,基于100重量份的硅氧烷聚合物。在一种实施方案中,二氧化硅颗粒可以与硅氧烷聚合物组合,然后将混合物加入至聚合物组合物。例如可以将包括超高分子量聚二甲基硅氧烷和气相法二氧化硅的混合物引入聚合物组合物中。这样的预成型的混合物是作为
Figure BDA0002641964490000161
Pellet S从Wacker Chemie,AG可获得的。
II.成型
聚合物基质、薄片形矿物颗粒、矿物晶须和其他任选的添加剂可以熔融加工或共混在一起。组分可以分别或组合供给到挤出机,该挤出机包括可旋转安装并接纳在筒(例如圆柱形筒)中的至少一个螺杆,并且可以限定进料区段和沿着螺杆长度位于进料区段下游的熔融区段。典型地期望使得挤出机的混合和/或熔融区段内所用的分布和/或分散混合元件的数目最小化。矿物颗粒和/或晶须可以在供给一种或多种聚合物的点(例如料斗)的下游位置加入。矿物颗粒和/或晶须还可以在一种或多种聚合物下游的位置处供给到挤出机。挤出机的一个或多个区段典型地进行加热,例如在约200℃至约450℃,在一些实施方案中约210℃至约350℃和在一些实施方案中约220℃至约350℃的温度范围内加热以形成组合物。可以选择螺杆的速度以实现期望的停留时间、剪切速率、熔体加工温度等。例如螺杆速度可以是约50至约800转/分钟(“rpm”),在一些实施方案中约70至约150rpm和在一些实施方案中约80至约120rpm。在熔体共混期间的表观剪切速率也可以是约100s-1至约10000s-1,在一些实施方案中约500s-1至约5000s-1和在一些实施方案中约800s-1至约1200s-1。表观剪切速率等于4Q/πR3,其中Q是聚合物熔体的体积流速(“m3/s”),和R是熔融的聚合物流动通过的毛细管(例如挤出机模头)的半径(“m”)。
不管它成型的具体方式,本发明人已经发现所得的聚合物组合物可以具有优异的热性能。例如聚合物组合物的熔体粘度可以足够低,以使得它可以容易地流入具有小尺寸模具的腔中。在一种特定实施方案中,聚合物组合物可以具有约10到约600帕斯卡·秒(“Pa·s”),在一些实施方案中约40到约300Pa·s和在一些实施方案中约50到约200Pa·s的熔体粘度,其在1000s-1的剪切速率下测定。熔体粘度可以根据ISO测试号11443:2005在至少比组合物的熔融温度高约15℃的温度(例如300℃)下测定。
III.成形部件
一旦成型,可以将聚合物组合物成形为用于宽泛多种不同应用的部件。这样的部件可以使用多种不同的方法成型,例如通过模制(例如注塑、压塑等),浇注,热成型等进行。例如成形部件可以使用单组分注塑方法来模制,其中将由聚合物组合物形成的颗粒注入模具中,成形和其后冷却。
在一种特定实施方案中,例如该聚合物组合物可以用于形成“散热器”,该“散热器”能够移除、传导和/或吸收来自另一部件或表面的热量。所得散热器的设计和形状可以如本领域已知的那样变化,并且可以取决于多种不同的因素如具体应用、所需的传热程度、散热器的位置和可利用的空间量。在一种实施方案中,例如散热器可以含有增加散热器的总表面积的多个间隔开的散热元件(例如翅片、纤维等)。散热元件的数目可以变化,但是典型地为2-20,在一些实施方案中为4-18,和在一些实施方案中为6-16。散热元件的高度典型地是约1至约100毫米,在一些实施方案中约2至约60毫米和在一些实施方案中约5至约40毫米。散热元件可以从基部向外突出,该基部可以通常是平坦的并且具有任何期望的形状如矩形、正方形、圆形等。元件从基部延伸的方向可以根据期望而变化,例如垂直于基部的主表面,从基部径向延伸等。除了用于形成散热器之外,也可以将本发明的聚合物组合物成型为其他类型的成形部件,例如用于以下的壳体:灯隧道灯、前灯等的光源(例如发光二极管(“LED”)),或其他电子设备如用于计算机、电话、电子控制单元等。这样的导热散热器和/或壳体结构可以特别用于车辆(例如汽车、巴士、摩托车、船只等)如电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)或使用电力来推进的其他类型车辆(统称为“电动车辆”)。
参见图1,例如显示了可以含有本发明聚合物组合物的光组件42的一种特定实施方案。在所示出的实施方案中,光组件42含有散热器18,其具有基部,多个热辐射元件50(例如翅片)在垂直于基部主表面的方向上从基部突出以限定高度“l”。如果期望的话,散热器18的任何部分(例如翅片和/或基部)可以由本发明的聚合物组合物形成。散热器18位于光组件26的外壳体26的外部,在外壳体26中安装有LED模块12。如果期望的话,壳体26的任何部分可以由本发明聚合物组合物形成。连接器20也可以在散热器18的一端22处连接和在另一端24处连接到LED模块12,并且经配置以将热量从LED模块12传导离开并且到散热器18。连接器20可以使用固定装置58如卡扣、铆钉、螺栓、螺钉、夹具、螺柱、焊缝(weld)、铜焊、焊料(solder)、粘结剂等来连接。连接器20和/或固定装置58还可以是导热的,并且可以由金属或导热聚合物组合物(如本文所述的)形成。当然,散热器18也可以直接连接至壳体26或LED模块12,或可以甚至与这样的部件一体地成型。LED模块12可以含有一个或多个发光二极管36(例如2个),其可以位于基底38上。LED电路44也位于基底38上。反射器48帮助在期望的方向上从LED模块引导光。反射器48可以包括壳34,在壳34的内表面上具有反射性涂层如金属涂层。可以将电流从车辆的电池组供给到LED模块12以引起二极管36发光,然后所述光穿过透镜54并且通过反射器48从光组件16向外投射。在LED发光时,它还产生热,所述热可以通过散热器18移除。
参考以下实施例可以更好的理解本发明。
测试方法
热导率:平面内和穿过平面热导率值根据ASTM E1461-13测定。
比重:比重可以根据ISO 1183-1:2012测定。
熔体粘度:熔体粘度(Pa·s)可以根据ISO测试号11443:2005测定,例如用DyniscoLCR7001毛细管流变仪进行。流变仪孔口(模头)可以例如直径是1mm,长度是20mm,L/D比是20:1,和入射角是180°。筒的直径是9.55mm+0.005mm和棒长度是233.4mm。熔体粘度典型地在高于熔融温度至少15℃的温度(例如300℃)下和在400s-1或1200s-1的剪切速率下测定。
玻璃化转变温度和熔融温度:玻璃化转变温度(“Tg”)和熔融温度(“Tm”)可以通过本领域已知的差示扫描量热法(“DSC”)测定。对于半结晶和结晶材料,熔融温度是通过ISO测试号11357-2:2016测定的差示扫描量热法(DSC)峰值熔体温度。在DSC程序下,将样品以20℃/min加热和冷却,如ISO标准所述。
拉伸性能:拉伸性能可以根据ISO测试号527:2012(技术上等同于ASTM D638-14)测试。测试条样品可以具有80mm的长度,10mm的厚度和4mm的宽度。测试温度可以是23℃,和测试速度可以是1或5mm/min。
挠曲性能:挠曲性能可以根据ISO测试号178:2010(技术上等同于ASTM D790-10)测试。该测试可以在64mm载体跨度上进行。测试可以在未切割的ISO 3167多用途棒的中心部分上进行。测试温度可以是23℃和测试速度可以是2mm/min。
无缺口和缺口简支梁冲击强度:简支梁性能可以根据ISO测试号ISO 179-1:2010)(技术上等同于ASTM D256-10,方法B)测试。该测试可以使用1型试样尺寸(长度80mm、宽度10mm和厚度4mm)来进行。当测试缺口冲击强度时,该缺口可以是A型缺口(0.25mm基部半径)。试样可以从多用途棒的中心使用单齿铣床来切割。测试温度可以是23℃或-30℃。
负荷变形温度(“DTUL”):负荷变形温度可以根据ISO测试号75-2:2013(技术上等同于ASTM D648-07)测定。更特别地,可以使长度80mm、厚度10mm和宽度4mm的测试条样品经受沿边的三点弯曲测试,在该测试中额定负荷(最大外纤维应力)是1.8兆帕。可以将试样下降到以2℃/min升温的硅油浴中,直到它变形0.25mm(对于ISO测试号75-2:2013来说,0.32mm)。
实施例1
聚合物组合物由28.6wt%聚对苯二甲酸乙二醇酯(AdanteTM13006)、5wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯(
Figure BDA0002641964490000201
2020ED3002K40)、10wt%玻璃纤维(Owens Corning)、10wt%云母、45wt%硅灰石纤维(NyglosTM8)、1wt%粒化有机硅(GenioplastTM Pellet S)、0.2wt%聚乙烯蜡(LicolubTM H 12)和0.2wt%成核剂(LicomontTM Nav 101)的共混物形成。
实施例2
聚合物组合物由24.6wt%聚对苯二甲酸乙二醇酯(AdanteTM13006)、5wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯(
Figure BDA0002641964490000202
2020ED3002K40)、20wt%云母、50wt%硅灰石纤维(NyglosTM4W)、0.2wt%聚乙烯蜡(LicolubTM H12)和0.2wt%成核剂(LicomontTM Nav 101)的共混物形成。
实施例3
聚合物组合物由24.6wt%聚对苯二甲酸乙二醇酯(AdanteTM13006)、5wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯(
Figure BDA0002641964490000203
2020ED3002K40)、10wt%玻璃纤维(Owens Corning)、20wt%云母、40wt%硅灰石纤维(NyglosTM4W)、0.2wt%聚乙烯蜡(LicolubTM H12)和0.2wt%成核剂(LicomontTM Nav 101)的共混物形成。
实施例4
聚合物组合物由24.6wt%聚对苯二甲酸乙二醇酯(AdanteTM13006)、5wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯(
Figure BDA0002641964490000212
2020ED3002K40)、10wt%玻璃纤维(Owens Corning)、20wt%云母、40wt%硅灰石纤维(NyglosTM4W,进行了分级)、0.2wt%聚乙烯蜡(LicolubTM H12)和0.2wt%成核剂(LicomontTM Nav 101)的共混物形成。
实施例5
聚合物组合物由24.6wt%聚对苯二甲酸乙二醇酯(AdanteTM13006)、5wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯(
Figure BDA0002641964490000213
2020ED3002K40)、10wt%玻璃纤维(Owens Corning)、20wt%云母、40wt%硅灰石纤维(NyglosTM8)、0.2wt%聚乙烯蜡(LicolubTM H12)和0.2wt%成核剂(LicomontTM Nav 101)的共混物形成。
实施例6
聚合物组合物由29.6wt%聚对苯二甲酸乙二醇酯(AdanteTM13006)、5wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯(
Figure BDA0002641964490000214
2020ED3002K40)、10wt%玻璃纤维(Owens Corning)、20wt%云母、35wt%硅灰石纤维(NyglosTM8)、0.2wt%聚乙烯蜡(LicolubTM H12)和0.2wt%成核剂(LicomontTM Nav 101)的共混物形成。
实施例7
聚合物组合物由29.6wt%聚苯硫醚(
Figure BDA0002641964490000215
0203)、5wt%液晶聚合物(
Figure BDA0002641964490000216
E 9500i)、10wt%玻璃纤维(Owens Corning)、10wt%云母、45wt%硅灰石纤维(NyglosTM8)、0.08wt%的3-氨丙基三乙氧基硅烷、0.2wt%润滑剂(GlycolubeTM P)的共混物形成。
测试了实施例1-7的样品的热和力学性能,其结果提供在下表中。
Figure BDA0002641964490000211
Figure BDA0002641964490000221
在不脱离本发明的精神和范围的情形下,本发明的这些和其他改动和变化可以由本领域普通技术人员实践。另外,应当理解各种实施方案的方面可以整体或部分地互换。此外,本领域普通技术人员将了解前述描述仅是示例性的,并且并非意图限制在这样的附加权利要求中如此进一步描述的本发明。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种聚合物组合物,其包含聚合物基质,在该聚合物基质中分布有多个薄片形矿物颗粒和矿物晶须,其中该聚合物组合物显示出约0.2W/m-K或更大的平面内热导率,其根据ASTM E 1461-13测定。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物显示出约0.5W/m-k或更大的穿过平面热导率,其根据ASTM E 1461-13测定。
3.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物不含固有传导率为50W/m-K或更大的导热填料。
4.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物不含氮化硼、氮化铝、氮化镁硅、石墨、碳化硅、碳纳米管、氧化锌、氧化镁、氧化铍、氧化锆、氧化钇、铝粉和铜粉。
5.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物显示出约30至约300MPa的拉伸强度和/或约10000MPa至约40000MPa的拉伸模量,其根据ISO测试号527-1:2012在23℃的温度下测定。
6.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物显示出约30至约500MPa的挠曲强度和/或约7000MPa至约40000MPa的挠曲模量,其根据ISO测试号178:2010在23℃的温度下测定。
7.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该矿物晶须的用量是约60至约350重量份/100重量份聚合物基质。
8.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该薄片形矿物颗粒的用量是约1至约60重量份/100重量份聚合物基质。
9.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质占该聚合物组合物的约10wt%至约50wt%。
10.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质含有玻璃化转变温度为约40℃或更大的芳族聚合物。
11.根据权利要求10所述的聚合物组合物,其中该芳族聚合物具有约200℃或更大的熔融温度。
12.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质含有芳族聚酯。
13.根据权利要求12所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(2,6-萘二甲酸1,4-丁二醇酯)、聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-环己二亚甲酯)或其共聚物或混合物。
14.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包含第一芳族聚合物和第二芳族聚合物的共混物,其中该第一芳族聚合物与第二芳族聚合物的重量比是约1至约20。
15.根据权利要求14所述的聚合物组合物,其中该第一芳族聚合物是聚对苯二甲酸乙二醇酯和该第二芳族聚合物是聚对苯二甲酸丁二醇酯。
16.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包括液晶聚合物。
17.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包括聚芳硫醚。
18.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该薄片形矿物颗粒具有约4或更大的长径比。
19.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该薄片形矿物颗粒包括云母。
20.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该矿物晶须具有约2至约100的长径比。
21.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该矿物晶须包括硅灰石晶须。
22.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其进一步包含增强纤维,该增强纤维的量为约1至约60重量份/100重量份聚合物基质。
23.根据权利要求22所述的聚合物组合物,其中该增强纤维包括玻璃纤维。
24.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其进一步包含成核剂,该成核剂的量为约0.1至约5重量份/100重量份聚合物基质。
25.根据权利要求24所述的聚合物组合物,其中该成核剂包括C10-C36单官能有机酸的盐。
26.一种散热器,其包含根据权利要求1所述的聚合物组合物。
27.根据权利要求26所述的散热器,其中该散热器含有由该聚合物组合物形成的多个间隔开的散热元件。
28.根据权利要求27所述的散热器,其中该散热元件是翅片。
29.根据权利要求27所述的散热器,其中该散热元件从基部向外突出,其中该基部由该聚合物组合物形成。
30.一种用于电子部件或光源的壳体,其包含根据权利要求1所述的聚合物组合物。
31.一种光组件,包含:
LED模块,其含有一个或多个发光二极管;
壳体,其包封该LED模块;和
散热器,其位于该壳体的外部,
其中该散热器、该壳体或二者含有根据权利要求1所述的聚合物组合物。
32.根据权利要求31所述的光组件,其中该散热器通过连接器连接至该LED模块。
33.根据权利要求31所述的光组件,其中该散热器连接至该壳体。

Claims (33)

1.一种聚合物组合物,其包含聚合物基质,在该聚合物基质中分布有多个薄片形矿物颗粒和矿物晶须,其中该聚合物组合物显示出约0.2W/m-K或更大的平面内热导率,其根据ASTM E 1461-13测定。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物显示出约W/m-k或更大的穿过平面热导率,其根据ASTM E 1461-13测定。
3.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物不含固有传导率为50W/m-K或更大的导热填料。
4.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物不含氮化硼、氮化铝、氮化镁硅、石墨、碳化硅、碳纳米管、氧化锌、氧化镁、氧化铍、氧化锆、氧化钇、铝粉和铜粉。
5.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物显示出约30至约300MPa的拉伸强度和/或约10000MPa至约40000MPa的拉伸模量,其根据ISO测试号527-1:2012在23℃的温度下测定。
6.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该组合物显示出约30至约500MPa的挠曲强度和/或约7000MPa至约40000MPa的挠曲模量,其根据ISO测试号178:2010在23℃的温度下测定。
7.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该矿物晶须的用量是约60至约350重量份/100重量份聚合物基质。
8.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该薄片形矿物颗粒的用量是约1至约60重量份/100重量份聚合物基质。
9.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质占该聚合物组合物的约10wt%至约50wt%。
10.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质含有玻璃化转变温度为约40℃或更大的芳族聚合物。
11.根据权利要求10所述的聚合物组合物,其中该芳族聚合物具有约200℃或更大的熔融温度。
12.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质含有芳族聚酯。
13.根据权利要求12所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,3-丙二醇酯)、聚(2,6-萘二甲酸1,4-丁二醇酯)、聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1,4-环己二亚甲酯)或其共聚物或混合物。
14.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包含第一芳族聚合物和第二芳族聚合物的共混物,其中该第一芳族聚合物与第二芳族聚合物的重量比是约1至约20。
15.根据权利要求14所述的聚合物组合物,其中该第一芳族聚合物是聚对苯二甲酸乙二醇酯和该第二芳族聚合物是聚对苯二甲酸丁二醇酯。
16.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包括液晶聚合物。
17.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该聚合物基质包括聚芳硫醚。
18.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该薄片形矿物颗粒具有约4或更大的长径比。
19.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该薄片形矿物颗粒包括云母。
20.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该矿物晶须具有约2至约100的长径比。
21.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其中该矿物晶须包括硅灰石晶须。
22.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其进一步包含增强纤维,该增强纤维的量为约1至约60重量份/100重量份聚合物基质。
23.根据权利要求22所述的聚合物组合物,其中该增强纤维包括玻璃纤维。
24.根据权利要求1所述的聚合物组合物,其进一步包含成核剂,该成核剂的量为约0.1至约5重量份/100重量份聚合物基质。
25.根据权利要求24所述的聚合物组合物,其中该成核剂包括C10-C36单官能有机酸的盐。
26.一种散热器,其包含根据权利要求1所述的聚合物组合物。
27.根据权利要求26所述的散热器,其中该散热器含有由该聚合物组合物形成的多个间隔开的散热元件。
28.根据权利要求27所述的散热器,其中该散热元件是翅片。
29.根据权利要求27所述的散热器,其中该散热元件从基部向外突出,其中该基部由该聚合物组合物形成。
30.一种用于电子部件或光源的壳体,其包含根据权利要求1所述的聚合物组合物。
31.一种光组件,包含:
LED模块,其含有一个或多个发光二极管;
壳体,其包封该LED模块;和
散热器,其位于该壳体的外部,
其中该散热器、该壳体或二者含有根据权利要求1所述的聚合物组合物。
32.根据权利要求31所述的光组件,其中该散热器通过连接器连接至该LED模块。
33.根据权利要求31所述的光组件,其中该散热器连接至该壳体。
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