CN113646412A - 蓄热组合物、蓄热部件、电子设备及蓄热部件的制造方法 - Google Patents

蓄热组合物、蓄热部件、电子设备及蓄热部件的制造方法 Download PDF

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中山亚矢
松下卓人
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Abstract

本发明的课题在于提供一种具有优异滞然性的蓄热组合物及具有优异滞然性的蓄热部件。并且,本发明的课题在于提供一种具有蓄热部件的电子设备及蓄热部件的制造方法。本发明的蓄热组合物含有蓄热材料及阻燃剂,并满足特定的条件A。本发明的蓄热部件含有蓄热材料及阻燃剂,并满足特定的条件C。

Description

蓄热组合物、蓄热部件、电子设备及蓄热部件的制造方法
技术领域
本发明涉及蓄热组合物、蓄热部件、电子设备及蓄热部件的制造方法。
背景技术
在电子设备、建筑物、汽车及排热利用系统等设备中,正在利用储存来自发热体的热且抑制整体温度的上升的蓄热部件。蓄热部件中含有蓄热材料,该蓄热材料作为可储存产生于蓄热层的外部的材料发挥作用。
例如,在专利文献1中,公开了如下发明:(A)丙烯酸系共聚物,具有反应性官能团,并具有特定的分子量;(B)化合物,具有与丙烯酸系共聚物反应且链延长的官能团;(C)蓄热性丙烯酸系树脂组合物,作为基质而分别以特定的含量具有在分子链上不具有反应性官能团且具有特定的分子量的丙烯酸系共聚物;及片状成型体,通过使该蓄热性丙烯酸系树脂组合物成型及固化成片状而成(参考权利要求1及4)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开5192138号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如专利文献1中所记载的现有的蓄热部件作为蓄热材料含有石蜡等容易燃烧的材料,因此为了提高阻燃性,有时进一步含有阻燃剂。
作为抑制含有这种蓄热材料的蓄热组合物、蓄热片及蓄热部件(在本说明书中,将这种也统称为“蓄热物”)的燃烧的方法,可以举出提高抑制蓄热物着火的耐着火性、及提高抑制蓄热物中的燃烧范围扩大的滞然性(燃烧延迟性)这两种方法。本发明人等根据上述观点进一步研究了现有的含有阻燃剂的蓄热物的阻燃性,其结果,发现了这种蓄热物的滞然性还有进一步改善的余地。
本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的课题在于,提供一种具有优异滞然性的蓄热组合物及具有优异滞然性的蓄热部件。
并且,本发明的课题在于,提供一种具有蓄热部件的电子设备、及蓄热部件的制造方法。
用于解决技术课题的手段
用于解决本发明的课题的具体方式包括以下方式。
〔1〕一种蓄热组合物,
其含有蓄热材料及阻燃剂,并满足后述的条件A。
〔2〕根据〔1〕所述的蓄热组合物,其中,
上述蓄热材料含有石蜡。
〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的蓄热组合物,其中,
上述蓄热材料的含量相对于上述蓄热组合物的总质量为70质量%以上。
〔4〕根据〔1〕~〔3〕中任一项所述的蓄热组合物,其中,
上述阻燃剂的含量相对于上述蓄热材料的含量为0.1质量%以上。
〔5〕根据〔1〕~〔4〕中任一项所述的蓄热组合物,其中,
上述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及磷酸三甲酯组成的组中的至少一种。
〔6〕根据〔1〕~〔5〕中任一项所述的蓄热组合物,其中,
上述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵及磷酸二氢铵组成的组中的至少一种。
〔7〕根据〔1〕~〔6〕中任一项所述的蓄热组合物,其中,
上述阻燃剂的气体产生温度Tr为100℃以上。
〔8〕根据〔1〕~〔7〕中任一项所述的蓄热组合物,
其为片状。
〔9〕一种蓄热部件,
其含有蓄热材料及阻燃剂,并满足后述的条件C。
〔10〕根据〔9〕所述的蓄热部件,其中,
上述蓄热部件具有蓄热层及保护层,所述蓄热层含有上述蓄热材料,
上述蓄热层及上述保护层中的至少一方含有上述阻燃剂。
〔11〕根据〔9〕或〔10〕所述的蓄热部件,其中,
上述蓄热材料含有石蜡。
〔12〕根据〔9〕~〔11〕中任一项所述的蓄热部件,其中,
上述蓄热材料的含量相对于上述蓄热部件的总质量为70质量%以上。
〔13〕根据〔9〕~〔12〕中任一项所述的蓄热部件,其中,
上述阻燃剂的含量相对于上述蓄热材料的含量为0.1质量%以上。
〔14〕根据〔9〕~〔13〕中任一项所述的蓄热部件,其中,
上述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及磷酸三甲酯组成的组中的至少一种。
〔15〕根据〔9〕~〔14〕中任一项所述的蓄热部件,其中,
上述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵及磷酸二氢铵组成的组中的至少一种。
〔16〕根据〔9〕~〔15〕中任一项所述的蓄热部件,其中,
上述阻燃剂的气体产生温度Tr为100℃以上。
〔17〕根据〔10〕所述的蓄热部件,其中,
上述保护层含有阻燃剂。
〔18〕根据〔10〕或〔17〕所述的蓄热部件,其中,
上述保护层具有交联结构。
〔19〕根据〔10〕、〔17〕及〔18〕中任一项所述的蓄热部件,其中,
上述保护层的厚度为10μm以下。
〔20〕一种电子设备,
其具有选自由〔1〕~〔8〕中任一项所述的蓄热组合物及〔9〕~〔19〕中任一项所述的蓄热部件组成的组中的至少一种。
〔21〕一种蓄热部件的制造方法,
其为〔10〕、〔17〕~〔19〕中任一项所述的蓄热部件的制造方法,
在上述蓄热层的至少单面上配置上述保护层。
发明效果
根据本发明,能够提供一种具有优异滞然性的蓄热组合物、具有优异滞然性的蓄热片、及具有优异滞然性的蓄热部件。并且,根据本发明,能够提供一种具有蓄热部件的电子设备、及蓄热部件的制造方法。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
另外,根据本发明的代表性实施方式,可以进行关于本发明的实施方式的结构要件的说明,但本发明并不限定于这种实施方式。
在本说明书中,使用“~”而表示的数值范围表示分别包含“~”前后中记载的数值作为最小值及最大值的范围。在本说明书中阶段性记载的数值范围中,在某一数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为其他阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。并且,在本说明书中记载的数值范围中,在某一数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为实施例中示出的值。
在本说明书中阶段性记载的数值范围中,在一个数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为其他阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。并且,在本说明书中记载的数值范围中,其数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例中示出的值。
在本说明书中,“质量%”与“重量%”的含义相同,“质量份”与“重量份”的含义相同。
在本说明书中,两个以上优选方式的组合是更优选的方式。
在本说明书中,组合物或层中的各成分的量是指,在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下,只要没有特别说明,则是指组合物中存在的上述多种物质的合计量。
本发明的蓄热组合物含有蓄热材料及阻燃剂,并且满足如下条件A:利用测量方法A1获得的阻燃剂的气体产生温度Tr比利用测量方法A2获得的特定组合物(后述)的气体产生温度Ta低。
本发明的蓄热部件含有蓄热材料及阻燃剂,并且满足如下条件C:利用测量方法C1获得的阻燃剂的气体产生温度Tr比利用测量方法C2获得的特定部件(后述)的气体产生温度Tc低。
在本说明书中,将上述条件A及上述条件C也统称记载为“特定条件”。
通过满足上述特定条件的蓄热物获得本发明效果的详细机理等尚不明确,但本发明人推测蓄热物的滞燃性基于以下理由有所提高。
作为伴随火焰的燃烧的代表性工序,有如下工序:(a)发热体(例如火焰)接近,材料的温度上升;(b)从温度上升的材料生成燃烧性气体(自由基);(c)空气中的氧和燃烧性气体进行反应而着火;及(d)通过(c)而维持材料的温度,并反复进行(a)、(b)及(c)。相对于此,可推测为:在含有满足上述特定条件的阻燃剂的本发明的蓄热物中,阻燃剂在比蓄热材料分解而生成燃烧性气体的工序(b)的发生更低的温度下进行分解而生成消炎性气体,该消炎性气体与因蓄热材料的分解而生成的燃烧性气体进行反应(消炎),由此抑制蓄热物中燃烧范围的扩大。
以下,对本发明的蓄热组合物、本发明的蓄热片及本发明的蓄热部件分别进行详细说明。
[蓄热组合物]
本发明的蓄热组合物满足如下条件A:利用测量方法A1获得的阻燃剂的气体产生温度Tr比利用测量方法A2获得的特定组合物的气体产生温度Ta低。
在此,“特定组合物”是指,从蓄热组合物中去除阻燃剂及沸点为100℃以下的溶剂(以下,也记载为“特定溶剂”)而成的组合物。
〔条件A〕
<测量方法A1>
用于获得阻燃剂的气体产生温度Tr的测量方法A1为如下。
对蓄热组合物中所含有的阻燃剂的种类及含量进行鉴定。
作为鉴定方法,可以使用公知方法,根据阻燃剂及除了阻燃剂以外的蓄热组合物中所含有的成分的种类鉴定即可,并无特别限制,例如可以举出:在将蓄热组合物浸渍于溶剂(例如有机溶剂)中而提取蓄热材料之后,通过色谱法、核磁谐振法(NMR:NuclearMagnetic Resonance)或红外光谱法(IR:infrared spectroscopy)测量的方法;及在蓄热组合物为膜状的情况下,通过二次离子质量分析法(SIMS:Secondary Ion MassSpectrometry)测量相对于厚度方向倾斜地切削的膜的剖面,并鉴定构成上述膜的元素、构成分子和/或离子的方法等。
接着,关于所鉴定的阻燃剂,使用热重量差示热分析装置(TG-DTA:Thermogravimeter-Differential Thermal Analyzer)测量加热引起的重量变化。
关于阻燃剂、后述的特定溶剂及后述的蓄热物的加热引起的重量变化的测量,可以使用公知的TG-DTA来进行,例如能够在氮气氛下且在每分钟10℃的升温条件下进行。
根据所获得的测定结果,导出由下述式(A1)表示的温度T(℃)与阻燃剂的重量减少率Δma(T)的关系式。
Δma(T)=(ma0-ma(T))/(ma0) (A1)
在式(A1)中,ma(T)表示温度T(℃)下的阻燃剂的重量,ma0表示阻燃剂的加热前的重量(初始重量)。
并且,用于使用TG-DTA的测量试验中的各材料的加热前的重量,例如可以在使用TG-DTA进行加热处理之前进行测量。
在蓄热组合物含有两种以上阻燃剂的情况下,利用测量方法A1测量的阻燃剂的重量减少率Δma(T),作为将使用TG-DTA获得的各阻燃剂单独的重量减少率乘以各阻燃剂的含量相对于阻燃剂的总含量的比率所得出的乘积进行合计的合计值而算出。
例如,蓄热组合物含有由阻燃剂1及阻燃剂2构成的两种阻燃剂,各阻燃剂相对于阻燃剂的总含量的含量分别为a1及a2,在各阻燃剂单独在温度T(℃)下的重量减少率分别为Δma1(T)及Δma2(T)的情况下,利用测量方法1获得的阻燃剂的重量减少率Δma(T)由下述式获得。
Δma(T)=a1*Δma1(T)+a2*Δma2(T)
接着,使用式(A1)求出阻燃剂的重量减少率Δma(T)达到2质量%的温度,由此获得阻燃剂的气体产生温度Tr(℃)。
<测量方法A2>
用于获得特定组合物的气体产生温度Ta的测量方法A2为如下。
首先,使用TG-DTA测量蓄热组合物的加热引起的重量变化。关于使用TG-DTA的蓄热组合物的测量,如上所述。
根据所获得的测定结果,导出由下述式(A2)表示的温度T(℃)与蓄热组合物的重量减少率Δm1(T)的关系式。
Δm1(T)=(m10-m1(T))/(m10) (A2)
在式(A2)中,m1(T)表示温度T(℃)下的蓄热组合物的重量,m10表示蓄热组合物的加热前的重量。
并且,对蓄热组合物中所含有的特定溶剂的种类及含量进行鉴定。作为鉴定方法,可以举出如下公知方法:通过气相色谱-质谱法(GC-MS:Gas Chromatography-Massspectrometry)来定量有机物,并通过离子色谱法来定量无机物的方法等。
在蓄热组合物含有特定溶剂的情况下,关于所鉴定的特定溶剂,使用TG-DTA来测量加热引起的重量变化。关于使用TG-DTA的特定溶剂的测量,如上所述。
根据所获得的测定结果,导出由下述式(A3)表示的温度T(℃)与特定溶剂的重量减少率Δmb(T)的关系式。
Δmb(T)=(mb0-mb(T))/(mb0) (A3)
在式(A3)中,mb(T)表示温度T(℃)下的特定溶剂的重量,mb0表示特定溶剂的加热前的重量。
在蓄热组合物含有两种以上特定溶剂的情况下,与利用测量方法A1测量的阻燃剂的重量减少率Δma(T)同样地,利用测量方法A2测量的特定溶剂的重量减少率Δmb(T),作为将使用TG-DTA获得的各特定溶剂单独的重量减少率乘以各特定溶剂的含量相对于特定溶剂的总含量的比率所得出的乘积进行合计的合计值而算出。
接着,导出由下述式(A4)表示的温度T(℃)与特定组合物的重量减少率Δmx(T)的关系式。
Δmx(T)=(100*Δm1(T)-a*Δma(T)-b*Δmb(T))/(100-a-b)(A4)
在式(A4)中,a表示阻燃剂的含量(在存在两种以上阻燃剂的情况下,为其总含量)相对于蓄热组合物的总质量的比率(质量%)。b表示特定溶剂的含量(在存在两种以上特定溶剂的情况下,为其总含量)相对于蓄热组合物的总质量的比率(质量%)。Δma(T)表示在测量方法A1中求出的阻燃剂的重量减少率。
使用式(A4)求出特定组合物的重量减少率Δmx(T)达到2质量%的温度,将其作为特定组合物的气体产生温度Ta(℃)。
比较通过上述测量方法A1获得的阻燃剂的气体产生温度Tr和通过上述测量方法A2获得的特定组合物的气体产生温度Ta,在阻燃剂的气体产生温度Tr比特定组合物的气体产生温度Ta低(Ta-Tr>0)的情况下,蓄热组合物满足条件A。
可推测为:在蓄热组合物满足条件A的情况下,升温时因阻燃剂的分解先产生的消炎性气体与因蓄热材料的分解后产生的燃烧性气体进行反应,抑制蓄热组合物燃烧,因此蓄热组合物的滞然性提高。
并且,在满足条件A的本发明的蓄热组合物具有优异滞然性,并且耐着火性也优异。因满足条件A而蓄热组合物的耐着火性提高的详细机理等尚不明确,但可推测为基于与因满足条件A而滞然性提高的理由相同的理由。
蓄热组合物中的阻燃剂的气体产生温度Tr及特定组合物的气体产生温度Ta只要满足条件A,则并无特别限制。
从提高蓄热组合物的使用时的稳定性的观点考虑,阻燃剂的气体产生温度Tr优选为100℃以上,更优选为120℃以上。阻燃剂的气体产生温度Tr的上限只要比特定组合物的气体产生温度Ta低,则并无特别限制,但优选比燃烧时蓄热组合物被加热的温度充分低的温度,更优选为300℃以下。
并且,从提高蓄热组合物的使用时的稳定性的观点考虑,特定组合物的气体产生温度Ta优选为100℃以上,更优选为120℃以上。
从提高特定部件的气体产生温度Ta以提高蓄热组合物的使用时的稳定性的观点考虑,蓄热组合物优选实质上不含有低分子量化合物。“低分子量化合物”是指,分子量为150以下的化合物,“实质上不含有”是指,含量相对于蓄热组合物的总质量为1质量%以下。
此外,从蓄热组合物的保存稳定性更优异的观点考虑,阻燃剂的气体产生温度Tr与特定组合物的气体产生温度Ta的差优选为100℃以下,优选为50℃以下。
〔成分〕
以下,对蓄热组合物所含有的蓄热材料及阻燃剂等成分进行更详细说明。
另外,蓄热组合物只要含有蓄热材料和阻燃剂,并且满足条件A,则其组成、结构及形态并无特别限制。
蓄热组合物中所含有的蓄热材料可以以包含于微胶囊的形式存在,也可以以不包含于微胶囊的形式存在。
从蓄热材料能够以相应于温度的相状态稳定地存在的观点、以及能够防止高温时变成液体的蓄热材料泄漏到蓄热组合物外,不污染蓄热组合物周边的部件且能够维持蓄热组合物的蓄热能的观点考虑,在蓄热组合物中,优选为蓄热材料的至少一部分包含于微胶囊而存在。
以下,以微胶囊为例,对蓄热组合物中所含有的蓄热材料进行具体说明。
<微胶囊(蓄热材料)>
蓄热组合物中所含有的微胶囊具有芯部及用于包含形成芯部的芯材料(包含物质(也称为内包成分。))的壁部,壁部也称为“胶囊壁”。
(芯材料)
作为芯材料(内包成分),微胶囊包含蓄热材料。
由于蓄热材料的至少一部分包含于微胶囊而存在,因此蓄热材料能够以相应于温度的相状态稳定地存在。
-蓄热材料-
作为蓄热材料,能够根据热量控制或者热利用等目标对象物(例如,发热体)或目的等而适当选自能够反复进行伴随相应于温度变化的溶解与凝同的状态变化的固相-液相间的相变化的材料。
蓄热材料的相变化优选为基于蓄热材料本身所具有的熔点。
作为蓄热材料,例如,可以是能够将在蓄热组合物的外部产生的热作为显热储存的材料及能够将在蓄热组合物的外部产生的热作为潜热储存的材料(以下,也称为“潜热蓄热材料”。)中的任一种。蓄热材料优选为能够释放所储存的热的材料。
其中,从可交换热量的控制、热的控制速度及热量的大小的观点考虑,蓄热材料更优选潜热蓄热材料。
·潜热蓄热材料
潜热蓄热材料是指,通过将储存在蓄热组合物的外部产生的热作为潜热,将根据材料确定的熔点作为相变化温度而反复进行溶解和凝固之间的变化,能够交换基于潜热的热的材料。
潜热蓄热材料能够利用熔点下的溶解热及凝固点下的凝固热,伴随固体-液体间的相变化进行蓄热并进行散热。
潜热蓄热材料能够选自具有熔点并且能够进行相变化的化合物。
作为潜热蓄热材料,例如,可以举出冰(水);石蜡(例如,异链烷烃、正构石蜡)等脂肪族烃;无机盐;三(辛酸/癸酸)甘油酯、肉豆蔻酸甲酯(熔点16~19℃)、肉豆蔻酸异丙酯(熔点167℃)及酞酸二丁酯(熔点-35℃)等有机酸酯系化合物;二异丙基萘(熔点67~70℃)等烷基萘系化合物、1-苯基-1-二甲苯基乙烷(熔点小于-50℃)等二芳基烷烃系化合物、4-异丙基联苯(熔点11℃)等烷基联苯系化合物、三芳基甲烷系化合物、烷基苯系化合物、苄基萘系化合物、二芳基亚烷基系化合物及芳基印满系化合物等芳香族烃;茶花油、大豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油、橄榄油、椰子油、蓖麻油及鱼油等天然动植物油;以及矿物油等天然物高沸点馏分。
在潜热蓄热材料中,从显现优异蓄热性的观点考虑,优选石蜡。
作为石蜡,优选熔点为0℃以上脂肪族烃,更优选熔点为0℃以上且碳原子数14以上脂肪族烃。
作为熔点为0℃以上脂肪族烃,可以举出十四烷(熔点6℃)、十五烷(熔点10℃)、十六烷(熔点18℃)、十七烷(熔点22℃)、十八烷(熔点28℃)、十九烷(熔点32℃)、二十烷(熔点37℃)、二十一烷(熔点40℃)、二十二烷(熔点44℃)、二十三烷(熔点48~50℃)、二十四烷(熔点52℃)、二十五烷(熔点53~56℃)、二十七烷(熔点60℃)、二十八烷(熔点65℃)、二十九烷(熔点63~66℃)及三十烷(熔点64~67℃)等。
作为无机盐,优选为无机水合物盐,例如,可以举出碱金属的氯化物的水合物(例:氯化钠2水合物等)、碱金属的乙酸盐的水合物(例:乙酸钠水合物等)、碱金属的硫酸盐的水合物(例:硫酸钠水合物等)、碱金属的硫代硫酸盐的水合物(例:硫代硫酸钠水合物等)、碱土类金属的硫酸盐的水合物(例:硫酸钙水合物等)及碱上类金属的氯化物的水合物(例:氯化钙水合物等)。
蓄热材料的熔点能够根据发热的发热体的种类、发热体的发热温度、冷却后的温度或保持温度及冷却方法等目的进行选择。通过适当地选择熔点,例如,能够将发热的发热体的温度稳定地保持在不过度冷却的适当的温度。
蓄热材料优选为以在目标温度区域(例如,发热体的工作温度;以下,也称为“热控制区域”。)的中心温度下具有熔点的材料为主进行选择。
蓄热材料的选择能够根据蓄热材料的熔点结合热控制区域来进行选择。热控制区域可根据用途(例如,发热体的种类)设定。
具体而言,所选择的蓄热材料的熔点根据热控制区域而不同,但作为蓄热材料,能够适当地选择具有以下熔点的材料。在用途为电子设备(尤其,小型或者便携式或手持式电子设备)的情况下,则这些蓄热材料是合适的。
(1)在上述蓄热材料(优选潜热蓄热材料)中,优选熔点为0℃以上且80℃以下的蓄热材料。
在使用熔点为0℃以上且80℃以下的蓄热材料时,熔点小于0℃或超过80℃的材料不包含在蓄热材料中。在熔点小于0℃或超过80℃的材料中,处于液体状态的材料可作为溶剂与蓄热材料并用。
(2)在上述中,更优选熔点为10℃以上且70℃以下的蓄热材料。
在使用熔点为10℃以上且70℃以下的蓄热材料时,熔点小于10℃或超过70℃的材料不包含在蓄热材料中。在熔点小于10℃或超过70℃的材料中,处于液体状态的材料可作为溶剂与蓄热材料并用。
(3)进而,更优选熔点为15℃以上且50℃以下的蓄热材料。
在使用熔点为15℃以上且50℃以下的蓄热材料时,熔点小于15℃或超过50℃的材料不包含在蓄热材料中。在熔点小于15℃或超过50℃的材料中,处于液体状态的材料可作为溶剂与蓄热材料并用。
蓄热材料可以单独使用一种,也可以混合多种使用。通过单独使用一种蓄热材料或使用不同熔点的多个蓄热材料,能够根据用途调节显现蓄热性的温度区域及蓄热量。
以在欲获得蓄热材料的蓄热作用的中心温度下具有熔点的蓄热材料为中心,将在中心温度以上及中心温度以下具有熔点的其他两种蓄热材料进行混合,由此能够扩大可蓄热的温度区域。若以将石蜡用作蓄热材料的情况为例进行具体说明,则将在欲获得蓄热材料的蓄热作用的中心温度下具有熔点的石蜡a用作中心材料,并将石蜡a和具有比石蜡a的碳原子数更多或更少的碳原子数的其他两种石蜡进行混合,由此也能够将材料设计成具有宽的温度区域(热控制区域)。
并且,在欲获得蓄热作用的中心温度下具有熔点的石蜡的含量相对于蓄热材料的总质量优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上。
另一方面,根据电子设备等用途,蓄热组合物中含有的蓄热材料实质上还优选为一种。若所使用的蓄热材料实质上为一种,则蓄热材料以高纯度填充于蓄热组合物,因此电子设备对发热体的吸热性变良好。其中,实质上为一种蓄热材料是指,在蓄热组合物中含有的多种蓄热材料中,含量最多的蓄热材料的含量相对于蓄热组合物中含有的所有蓄热材料的总质量为95质量%以上,优选为98质量%以上。上限值并无特别限制,只要100质量%以下即可。
例如,在将石蜡用作潜热蓄热材料时,可以单独使用一种石蜡,也可以混合使用两种以上。在使用熔点不同的多种石蜡时,能够扩大显现蓄热性的温度区域。
在使用多种石蜡时,从显现蓄热性的温度区域及蓄热量的观点考虑,相对于石蜡总质量的主石蜡的含量优选为80~100质量%,更优选为90~100质量%,进一步优选为95~100质量%。此外,“主石蜡”是指,在所含有的多种石蜡中,含量最多的石蜡。主石蜡的含量相对于多种石蜡的合计量优选为50质量%以上。
并且,作为相对于蓄热材料(优选潜热蓄热材料)的总质量的石蜡的含量,优选为80~100质量%,更优选为90~100质量%,进一步优选为95~100质量%。
在蓄热组合物内,蓄热材料可以存在于微胶囊的外部。即,蓄热组合物可以含有包含于微胶囊中的蓄热材料和在蓄热组合物内且在微胶囊外的蓄热材料。此时,蓄热组合物中含有的蓄热材料的总质量中,优选处于95质量%以上蓄热材料包含于微胶囊的状态。即,在蓄热组合物中所含有的蓄热材料的总质量中,包含在微胶囊中的蓄热材料的含量(包含率)优选为95质量%以上。上限并无特别限制,可以举出100质量%。
从通过相当于总质量的95质量%以上的蓄热材料包含于微胶囊中而能够防止高温时成为液体的蓄热材料泄漏至蓄热组合物外,不污染蓄热组合物所使用的周边部件而能够维持作为蓄热组合物的蓄热能,并且延迟燃烧及着火等观点考虑,蓄热组合物中的蓄热材料是有利的。
在本发明中,从蓄热组合物的蓄热性的观点考虑,蓄热材料在蓄热组合物中的含量相对于蓄热组合物的总质量优选为65质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为75质量%以上,尤其优选为80质量%以上。若在蓄热材料的含量为65质量%以上蓄热组合物中适用本发明的构成,则能够在维持高吸热量的同时,提高滞然性及耐着火性。蓄热材料的含量能够通过减薄微胶囊的壁厚的方法、增加微胶囊的含量的方法及组合这种方法来调节。蓄热材料在蓄热组合物中的含量相对于蓄热组合物的总质量优选为99.9质量%以下,更优选为99质量%以下,进一步优选为98质量%以下。
蓄热组合物中的蓄热材料的含量的测量通过以下方法实施。
首先,从蓄热组合物中取出蓄热材料,并鉴定蓄热材料的种类。此外,在蓄热材料由多种构成时,也鉴定其混合比。作为鉴定方法,可以举出NMR(核磁谐振(NuclearMagnetic Resonance))测量及IR(红外光谱(infrared spectroscopy))测量。并且,作为从蓄热组合物中取出蓄热材料的方法,可以举出将蓄热组合物浸渍于溶剂(例如,有机溶剂)中以提取蓄热材料的方法。
接着,另外准备通过上述顺序鉴定的蓄热组合物中所含有的蓄热材料,使用差示扫描热量计(DSC)测量其蓄热材料单独的吸热量(J/g)。将所获得的吸热量作为吸热量A。此外,如上所述,在蓄热材料由多种构成时,另外准备该混合比率的蓄热材料,实施上述吸热量的测量。
接着,以与上述相同的方法来测量蓄热组合物的吸热量。将所获得的吸热量作为吸热量B。
接着,计算相对于吸热量A的比例X(%){(B/A)×100}。该比例X相当于蓄热组合物中的蓄热材料的含量(蓄热材料相对于蓄热组合物的总质量的含量的比例)。例如,假设在蓄热组合物仪由蓄热材料构成的情况下,吸热量A与吸热量B成为相同值,上述比例X(%)成为100%。相对于此,在蓄热组合物中的蓄热材料的含量为规定比例的情况下,吸热量成为与该比例相应的值。即,通过比较吸热量A与吸热量B,能够求出蓄热组合物中的蓄热材料的含量。
-其他成分-
作为在微胶囊中作为芯材料而可以包含的其他成分,例如,可以举出溶剂及阻燃剂等添加剂。
在微胶囊中,可以包含其他成分作为芯材料,但从蓄热性的观点考虑,相对于芯材料的总质量,蓄热材料在芯材料中所占的含量优选为80~100质量%,更优选为100质量%。
在不明显损害蓄热性效果的范围内,微胶囊可以在芯部含有溶剂作为油成分。
作为溶剂,可以举出熔点偏离使用蓄热组合物的温度区域(热控制区域;例如,发热体的工作温度)的上述蓄热材料。即,溶剂是指,在热控制区域中不以液体状态进行相变化,并且被区分为在热控制区域内引起相转移而产生吸热/散热反应的蓄热材料。
相对于内包成分的总质量,内包成分中的溶剂的含量优选为小于30质量%,更优选为小于10质量%,进一步优选为1质量%以下。下限并无特别限制,可以举出0质量%。
此外,溶剂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
除了上述成分以外,例如,能够根据需要在微胶囊中的芯材料中包含紫外线吸收剂、光定剂、抗氧化剂、石蜡及除臭剂等添加剂。
(壁部(胶囊壁))
微胶囊具有包含芯材料的壁部(胶囊壁)。
通过微胶囊具有胶囊壁,能够形成胶囊粒子,并能够包含形成芯部的上述芯材料。
-胶囊壁形成材料-
作为形成微胶囊的胶囊壁的材料,只要为聚合物,则并无特别限制,例如可以举出聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲、三聚氰胺树脂及丙烯酸树脂。从通过薄化胶囊壁而赋予优异蓄热性的观点考虑,优选聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲或三聚氰胺树脂,更优选聚氨酯、聚脲或聚氨酯脲。并且,从能够防止有时在壁材料与蓄热材料的界面不易产生蓄热材料的相变化或结构变化等情况的观点考虑,更优选聚氨酯、聚脲或聚氨酯脲。
并且,微胶囊优选以变形的粒子存在。
在微胶囊为变形的粒子时,能够变形而不破裂,且能够提高微胶囊的填充率。其结果,能够增加蓄热组合物中的蓄热材料的量而能够实现更加优异的蓄热性。从该观点考虑,作为形成胶囊壁的材料,优选聚氨酯、聚脲或聚氨酯脲。
关于微胶囊变形而不破裂,只要确认到变形发生自未对各个微胶囊施加外压的状态下的形状,则与变形量的程度无关地能够被认为是已变形的状态。例如表示如下性质:在欲使微胶囊密实地存在于片材内时,即使各胶囊因微胶囊彼此在片材内相互挤压而受到压力,胶囊壁也不会被破坏而通过变形缓和施加到胶囊的压力,由此维持芯材料包含于微胶囊的状态。
在片材内微胶囊彼此相互挤压时,在微胶囊中产生的变形中,例如包括球面彼此接触而形成平面状的接触面的变形。
从上述观点考虑,微胶囊的变形率优选为10%以上,更优选为30%以上。并且,从胶囊的物理强度及耐久性的观点考虑,微胶囊的变形率的上限也可设为80%以下。
(微胶囊的含量)
微胶囊在蓄热组合物中的含量相对于蓄热组合物的总质量大多在70质量%以上。其中,优选75质量%以上。通过使微胶囊的含量在75质量%以上,能够增加蓄热材料相对于蓄热组合物的总质量的存在量,其结果,成为显示优异蓄热性的蓄热组合物。
从蓄热性的观点考虑,优选微胶囊在蓄热组合物中的含量高。具体而言,作为微胶囊在蓄热组合物中的含量,优选为80质量%以上,更优选为85~99质量%,进一步优选为90~99质量%。
微胶囊可以是单独一种,也可以混合两种以上使用。
(微胶囊的制造方法)
微胶囊例如能够通过以下方法来制造。
作为微胶囊的制造方法,在胶囊壁由聚氨酯、聚脲或聚氨酯脲形成时,可以举出适用包括如下工序的界面聚合法的方法,该界面聚合法包括:将含有蓄热材料和胶囊壁材料的油相分散于含有乳化剂的水相来制备乳化液的工序(乳化工序);及使胶囊壁材料在油相与水相界面聚合来形成胶囊壁,由此形成包含蓄热材料的微胶囊的工序(胶囊化工序)。
此外,作为上述胶囊壁材料,例如,可以举出含有聚异氰酸酯和选自由多元醇及多胺组成的组中的至少一种胶囊壁材料。此外,聚异氰酸酯的一部分可以在反应体系中与水进行反应而成为多胺。因此,只要胶囊壁材料至少含有聚异氰酸酯,则能够将其一部分转换成多胺而使聚异氰酸酯与多胺进行反应来合成聚脲。
胶囊壁由三聚氰胺甲醛树脂形成时,能够适用凝胶法来制造微胶囊,该凝胶法包括:将含有蓄热材料的油相分散于含有乳化剂的水相来制备乳化液的工序(乳化工序);及将胶囊壁材料添加到水相而在乳化液滴的表面形成基于胶囊壁材料的高分子层来形成包含蓄热材料的微胶囊的工序(胶囊化工序)。
-乳化工序-
在乳化工序中,在胶囊壁由聚氨酯、聚脲或聚氨酯脲形成时,将含有蓄热材料及胶囊壁材料的油相分散于含有乳化剂的水相来制备乳化液。
并且,在胶囊壁由三聚氰胺甲醛树脂形成时,将含有蓄热材料的油相分散于含有乳化剂的水相来制备乳化液。
~乳化液~
乳化液通过将含有蓄热材料及胶囊壁材料(根据需要含有)的油相分散于含有乳化剂的水相来形成。
(1)油相
油相中至少含有蓄热材料,也可以根据需要进一步含有胶囊壁材料、溶剂和/或添加剂等成分。
作为溶剂,可以举出熔点偏离使用蓄热组合物的温度区域(热控制区域;例如,发热体的工作温度)的上述蓄热材料。
(2)水相
水相中至少含有水性介质及乳化剂。
-水性介质-
作为水性介质,可以举出水、以及水与水溶性有机溶剂的混合溶剂,优选水。水溶性有机溶剂的“水溶性”是指,对象物质相对于25℃的100质量%水的溶解量为5质量%以上。
水性介质的含量相对于作为油相与水相的混合物的乳化液的总质量优选为20~80质量%,更优选为30~70质量%,进一步优选为40~60质量%。
-乳化剂-
乳化剂中包括分散剂、表面活性剂或它们的组合。
作为分散剂,例如,可以举出后述的粘合剂,优选聚乙烯醇。
聚乙烯醇可以使用市售品,例如,可以举出KURARAY CO.,LTD制KURARAY POVAL系列(例:KURARAY POVAL PVA-217E、KURARAY POVAL KL-318等)。
从微胶囊的分散性的观点考虑,聚乙烯醇的聚合度优选为500~5000,更优选为1000~3000。
作为表面活性剂,可以举出非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂及两性表面活性剂。表面活性剂可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。
从提高膜强度的观点考虑,乳化剂优选为能够与上述聚异氰酸酯键合的乳化剂。例如,在使用含有聚异氰酸酯的胶囊壁材料来制造微胶囊时,作为乳化剂的聚乙烯醇能够与聚异氰酸酯键合。即,聚乙烯醇中的羟基能够与聚异氰酸酯键合。
乳化剂的浓度相对于作为油相与水相的混合物的乳化液的总质量,优选为超过0质量%且20质量%以下,更优选为0.005~10质量%,进一步优选为0.01~10质量%,尤其优选为1~5质量%。
此外,如后所述,在使用分散有用乳化剂制作的微胶囊的分散液来制作蓄热组合物时,存在乳化剂作为粘合剂而残留于蓄热组合物中的情况。如后所述,为了降低蓄热组合物中的粘合剂的含量,乳化剂的使用量也优选在不损害乳化性能的范围内少。
水相也可以根据需要含有紫外线吸收剂、抗氧化剂及防腐剂等其他成分。
并且,在蓄热组合物含有微胶囊的情况下,阻燃剂可以含在油相及水相中的任一种,优选为含在水相中。
~分散~
分散表示将油相作为油滴而分散于水相(乳化)。分散可以使用用于油相和水相分散的公知的方法,例如均质器、高压乳化机(Menton Gorley)、超声波分散机、溶解器、卡迪磨(Keddy Mill)或其他公知的分散装置来进行分散。
油相相对于水相的混合比(油相质量/水相质量)优选为0.1~1.5,更优选为0.2~1.2,进一步优选为0.4~1.0。若混合比在0.1~1.5的范围内,则能够保持在适当的粘度,制造适性优异且乳化液的稳定性也优异。
-胶囊化工序-
在胶囊化工序中,使胶囊壁材料在油相与水相的界面聚合而形成胶囊壁,由此形成包含蓄热材料的微胶囊。
~聚合~
聚合是使乳化液中的油相中含有的胶囊壁材料在与水相的界面聚合的工序,由此形成胶囊壁。聚合优选在加热下进行。聚合中的反应温度优选为40~100℃,更优选为50~80℃。并且,聚合的反应时间优选为0.5~10小时左右,更优选为1~5小时左右。聚合温度越高,聚合时间变得越短,但在使用有可能在高温下分解的包含物和/或胶囊壁材料时,优选选择在低温下作用的聚合引发剂而在相对低温下进行聚合。
在聚合工序中,为了防止微胶囊彼此的凝聚,优选进一步加入水性溶液(例如,水及乙酸水溶液等)来降低微胶囊彼此的碰撞概率,也优选进行充分搅拌。也可以在聚合工序中再次添加凝聚防止用分散剂。进而,根据需要,能够对乳化液添加苯胺黑等电荷调节剂,或其他任意辅助剂。这些辅助剂能够在形成胶囊壁时或任意时候添加到乳化液中。
蓄热组合物中所含有的蓄热材料也可以以不包含于微胶囊的形式存在。关于蓄热组合物中所含有的蓄热材料不包含于微胶囊中时的蓄热组合物的组成,除了含有相当于上述芯材料的蓄热性组合物来代替微胶囊以外,优选为与含有上述微胶囊时的蓄热组合物的组成相同。
关于该情况下的相当于上述芯材的组合物,包括其优选组成及方式在内,可以与关于上述芯材料所记载的事项相同。
<阻燃剂>
作为蓄热组合物中所含有的阻燃剂,只要具有利用测量方法1测量的如气体产生温度Tr满足条件A的组成,则并无特别限制。
若气体产生温度Tr的范围适当,则阻燃剂并无特别限制,但在电子设备中使用蓄热组合物的情况下,从防止污染及抑制导电性的观点考虑,优选非金属材料。其中,从考虑环境及腐蚀性等观点考虑,优选不含有卤素的材料,更优选含磷材料(即,含有磷原子的阻燃剂)。
并且,优选阻燃剂不胶囊化。通过将不胶囊化的阻燃剂配置于包含蓄热材料的胶囊的外侧,能够使阻燃剂比特定组合物的燃烧更快地燃烧,其结果,能够使滞然性及耐着火性更优异。
蓄热组合物进一步优选含有选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及磷酸三甲酯的至少一种作为阻燃剂,从蓄热组合物的保存稳定性更优异的观点考虑,尤其优选为含有磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
含磷材料可以使用市售品,例如可以举出Taihei Chemical Industrial Co.’Ltd.制的Taien系列(例如:Taien N等)。
蓄热组合物在满足条件A的范围内,也可以含有除了上述优选阻燃剂以外的阻燃剂(以下,也记载为“其他阻燃剂”)。
作为其他阻燃剂并无特别限制,能够使用公知的阻燃剂。例如,能够使用“阻燃剂·阻燃材料的应用技术”(CMC Publishing Co.,Ltd.出版)中记载的阻燃剂等,优选使用卤素系阻燃剂、含有磷原子的阻燃剂(磷系阻燃剂)、或无机系阻燃剂。在电子用途中期望抑制卤素的混入时,更优选使用磷系阻燃剂及无机系阻燃剂。
作为其他阻燃剂中所含有的磷系阻燃剂,可以举出磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、三(二甲苯基)磷酸酯、磷酸甲苯基苯基酯及2-乙基己基二苯基磷酸酯等磷酸酯系材料、除了磷酸酯系材料以外的芳香族磷酸酯、芳香族缩合磷酸酯、苯环盐类、膦酸金属盐以及红磷。
在蓄热组合物含有包含蓄热材料的微胶囊的情况下,阻燃剂可以存在于微胶囊的内部、壁部及外部的任意部分,但从使微胶囊的蓄热性等特性及胶囊壁部的强度等特性不发生变化的观点考虑,阻燃剂优选存在于微胶囊的外部。
阻燃剂可以单独使用1种,也可以将两种以上组合使用。
作为阻燃剂在蓄热组合物中的含量,从蓄热性及阻燃性的观点考虑,相对于蓄热组合物的总质量优选为0.01~20质量%,更优选为0.01~15质量%,进一步优选为0.05~5质量%。
并且,从阻燃性更优异的观点考虑,阻燃剂的含量相对于蓄热材料的含量优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上。上限并无特别限制,但若含量多,则蓄热部件中的蓄热材料的含量变少,蓄热量变小,因此优选为5质量%以下,更优选为1质量%以下。
蓄热组合物还优选与阻燃剂一起含有阻燃助剂。作为阻燃助剂,例如,可以举出季戊四醇、亚磷酸及22氧4锌12硼7水合物等。
<粘合剂>
蓄热组合物除了微胶囊以外,优选在微胶囊的外部含有至少一种粘合剂。蓄热组合物通过含有粘合剂而能够赋予耐久性。
此外,如上所述,在制造微胶囊时,也可以使用聚乙烯醇等乳化剂。因此,在利用使用乳化剂所形成的含有微胶囊的组合物来制作蓄热组合物时,有时在蓄热组合物中含有源自乳化剂的粘合剂。
作为粘合剂,只要为能够形成膜的聚合物,则并无特别限制,可以举出水溶性聚合物及油溶性聚合物。
水溶性聚合物的“水溶性”是指,对象物质相对于25℃的100质量%水的溶解量为5质量%以上。作为水溶性聚合物,优选为上述溶解量为10质量%以上聚合物。
并且,后述的“油溶性聚合物”是指,除了上述“水溶性聚合物”以外的聚合物。
作为水溶性聚合物,可以举出聚乙烯醇及其改性物、聚丙烯酸酰胺及其衍生物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚苯乙烯磺酸钠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯基-丙烯酸共聚物、羧甲基纤维素、甲基纤维素、干酪素、明胶、淀粉衍生物、阿拉伯胶及藻酸钠,优选为聚乙烯醇。
作为油溶性聚合物,例如可以举出国际公开第2018/207387号及日本特开2007-31610号公报中记载的具有蓄热性的聚合物,优选具有长链烷基(更优选碳原子数12~30的长链烷基)的聚合物,更优选具有长链烷基(更优选碳原子数12~30的长链烷基)的丙烯酸树脂。
并且,除了上述以外,作为油溶性聚合物,可以举出聚乙烯醇的改性物、聚丙烯酸酰胺的衍生物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、异亚丁基-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯基-丙烯酸共聚物及苯乙烯-丙烯酸共聚物。
在上述粘合剂中,使微胶囊在蓄热组合物中的含量在70质量%以上(优选75质量%以上)的观点考虑,优选水溶性聚合物,更优选多元醇,进一步优选聚乙烯醇。通过使用水溶性聚合物,能够维持在制备将芯材料作为石蜡等油溶性材料的油/水型(O/W(Oil inWater)型)的微胶囊液时的分散性的同时制备适于形成片状的蓄热组合物的组合物。由此,容易将蓄热组合物中的微胶囊调节为70质量%以上的含量。
聚乙烯醇可以使用市售的市售品,例如,可以举出KURARAY CO.,LTD制KURARAYPOVAL系列(例:KURARAY POVAL PVA-217E、KURARAY POVAL KL-318等)。
并且,粘合剂为聚乙烯醇时,从微胶囊的分散性及膜强度的观点考虑,聚乙烯醇的聚合度优选为500~5000,更优选为1000~3000。
从在维持蓄热组合物的膜强度的同时,容易将蓄热组合物中的微胶囊的含量调节为70质量%以上的观点考虑,粘合剂在蓄热组合物中的含量优选为0.1~20质量%,更优选为1~11质量%。
粘合剂的含量越少,总质量中所占的微胶囊量变得越多,因此优选。并且,若粘合剂的含量在不过低的范围,则粘合剂会保护微胶囊,并且容易保持形成含有微胶囊的层的能力,因此容易获得具有物理强度的微胶囊。
在蓄热组合物中,粘合剂相对于微胶囊的总质量的含量并无特别限制,但从蓄热组合物的蓄热性更优异的观点考虑,优选为15质量%以下,更优选为11质量%以下。下限并无特别限制,但优选为0.1质量%以上。
~分子量~
从膜强度的观点考虑,粘合剂的数均分子量(Mn)优选为20,000~300,000,更优选为20,000~150,000。
粘合剂的数均分子量(Mn)是通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的值。
在利用凝胶渗透色谱法(GPC)的测量中,作为测量装置使用HLC(注册商标)-8020GPC(TOSOH CORPORATION),作为管柱,使用3根TSKgel(注册商标)Super MultiporeHZ-H(4.6mm ID×15cm、TOSOH CORPORATION),作为洗脱液,使用THF(四氢呋喃)。并且,作为测量条件,将试样浓度设为0.45质量%、将流速设为0.35ml/min、将样品注入量设为10μl及将测量温度设为40℃,并且使用RI(差示折射率)检测器进行测量。
校准曲线根据TOSOH CORPORATION的“标准试样TSK standard,polystyrene”:“F-40”,“F-20”,“F-4”,“F-1”,“A-5000”,“A-2500”,“A-1000”及“正丙基苯”这8个样品米制作。
<溶剂>
蓄热组合物可以含有溶剂。在蓄热组合物含有微胶囊的情况下,蓄热组合物优选含有溶剂作为分散介质。通过使蓄热组合物含有作为微胶囊的分散介质的溶剂,由此在将蓄热组合物使用于各种用途时,能够容易与其他材料配合。
溶剂能够根据蓄热组合物的用途适当地选择。作为含有微胶囊的蓄热组合物中所含有的溶剂,优选为不影响微胶囊的壁材料的液状成分。作为液状成分,例如可以举出水系溶剂、粘度调节剂及稳定化剂等。作为稳定化剂,例如可以举出能够用于上述水相的乳化剂。
作为水系溶剂,可以举出离子交换水等水及醇。
蓄热组合物中所含有的溶剂可以单独使用一种,也可将两种以上组合使用。
在蓄热组合物含有溶剂的情况下,溶剂的含量能够根据用途适当地选择,优选为0.0001~0.1质量%。
并且,蓄热组合物可以含有沸点为100℃以下的特定溶剂。
作为特定溶剂,例如可以举出水和碳原子数1~7的醇、酮及酯等水性有机溶剂。
蓄热组合物中所含有的特定溶剂可以单独使用一种,也可将两种以上组合使用。
在蓄热组合物含有特定溶剂的情况下,特定溶剂的含量相对于蓄热组合物的总质量优选为1质量%以下。其中,蓄热组合物更优选实质上不含有特定溶剂。“实质上不含有特定溶剂”是指,特定溶剂的含量相对于蓄热组合物的总质量为0.5质量%以下。下限并无特别限制,可以是0质量%(检测极限以下)。
<其他成分>
蓄热组合物根据需要也可以在微胶囊的外部含有导热性材料、紫外线吸收剂、抗氧化剂及防腐剂等其他成分。
相对于蓄热组合物的总质量,可存在于微胶囊的外部的其他成分的含量优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下。从提高上述特定部件的气体产生温度Ta以提高蓄热组合物的使用时的稳定性的观点考虑,蓄热组合物优选实质上不含有上述其他成分。“在实质上不含有”是指,相对于蓄热组合物的总质量的含量为1质量%以下。并且,微胶囊和粘合剂的合计量相对于蓄热组合物的总质量优选为80质量%以上,更优选为90~100质量%,进一步优选为98~100质量%。
-导热性材料-
蓄热组合物优选在微胶囊的外部进一步含有导热性材料。通过含有导热性材料,蓄热后的蓄热组合物的散热性优异,并且能够良好地保持发热的发热体的冷却效率、冷却速度及温度。
导热性材料的“导热性”表示导热率为10Wm-1K-1以上的材料。其中,从蓄热组合物的散热性变良好的观点考虑,导热性材料的导热率优选为50Wm-1K-1以上。
导热率(单位:Wm-1K-1)是利用闪光法在25℃的温度下,利用遵照日本工业标准(JIS)R1611的方法测量的值。
作为导热性材料,例如,可以举出碳(人造石墨、碳黑等;100~250)、碳纳米管(3000~5500)、金属(例如,银:420、铜:398、金:320、铝:236、铁:84、铂:70、不锈钢:16.7~20.9及镍:90.9)以及硅(Si;168)。
此外,上述括号内的数值表示各材料的导热率(单位:Wm-1K-1)。
作为导热性材料在蓄热组合物中的含量,相对于蓄热组合物的总质量优选为2质量%以上。从蓄热组合物的蓄热与散热的平衡的观点考虑,导热性材料的含量优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下。
〔蓄热组合物的特性〕
(潜热容量)
作为蓄热组合物的潜热容量,从蓄热性高、适于调节发热的发热体的温度的观点考虑,优选为110J/ml以上,更优选为135J/ml以上,进一步优选为145J/ml以上。上限并无特别限制,但大多在400J/ml以下。
潜热容量是根据差示扫描热量计(DSC:Differential scanning calorimetry)的测量结果和蓄热组合物的厚度算出的值。
此外,从在有限的空间内显现高蓄热量的观点考虑,以“J/ml(每单位体积的蓄热量)”为单位的蓄热量为适当,但在电子设备等用途中,电子设备的重量也变得重要。因此,从在有限的质量内显现高蓄热性的观点考虑,有时以“J/g(每单位质量的蓄热量)”为单位的蓄热量为适当。此时,作为潜热容量,优选为140J/g以上,更优选为150J/g以上,进一步优选为160J/g以上,尤其优选为190J/g以上为特佳。上限并无特别限制,但大多在450J/g以下。
(孔隙率)
微胶囊的体积在蓄热组合物的体积中所占的比率优选40体积%以上,更优选60体积%以上,进一步优选80体积%以上。上限并无特别限制,可以举出100体积%。
若蓄热组合物中存在孔隙,则即使蓄热组合物中所含有的蓄热材料或微胶囊的含量相同,蓄热组合物的体积也会变大。因此,在要减少蓄热组合物所占的空间的情况下,蓄热组合物优选不具有孔隙。从该观点考虑,作为蓄热组合物中所占的孔隙的体积的比例(孔隙率),优选50体积%以下,更优选40体积%以下,进一步优选20体积%以下,尤其优选15体积%以下,最优选10体积%以下。下限并无特别限制,可以举出0体积%。
蓄热组合物的形状并无特别限制,可以是液状及浆料状等具有流动性的无定形方式,也可以具有片状及粒状等形状。
在蓄热组合物为片状的情况下,蓄热组合物除了含有蓄热材料(优选包含蓄热材料的微胶囊)的层以外,还可以具有保护层、基材及密合层等其他层。在片状蓄热组合物具有其他层的情况下,阻燃剂可以含在其他层中。
关于片状蓄热组合物可以具有的保护层、基材及密合层等其他层,在后述的蓄热部件中进行详细说明。
〔蓄热组合物的制造方法〕
蓄热组合物的制造方法并无特别限制。例如,能够通过将包含蓄热材料的微胶囊(或者相当于芯材的组合物)、阻燃剂、根据需要所使用的粘合剂等任意成分进行混合,能够制作液状蓄热组合物(微胶囊的分散液)。并且,通过将微胶囊的分散液涂布于基材上并使其干燥,能够制作片状蓄热组合物。
作为涂布方法,例如,可以举出模涂法、气刀涂布法、辊涂法、刮涂法、凹版涂布法及帘涂法,其中优选刮涂法、凹版涂布法或帘涂法。并且,也可以举出浇铸含有包含蓄热材料的微胶囊及粘合剂的分散液来形成层的方法。
在水系溶剂的情况下,优选在60~130℃的范围内进行干燥。
在干燥工序中,可以使用辊对含有微胶囊的层(例如,由单层构成的蓄热组合物)进行平坦化操作。并且,也可以进行使用压辊及压延机等装置对含有微胶囊的层(例如,由单层构成的蓄热组合物)施加压力来提高膜中的微胶囊的填充率的操作。
并且,为了减少蓄热组合物中的孔隙率,优选采用选自由使用容易变形的微胶囊的步骤、在熔点以上的温度下涂布包含于微胶囊中的蓄热材料的步骤、缓慢地进行形成含有微胶囊的层时的干燥的步骤、及分成多次进行涂布而并非一次性形成厚膜的涂布层的步骤组成的组中的至少一种方法。
作为蓄热组合物的制造方法的优选方式之一,可以举出具有如下工序的方式:将蓄热材料、多异氰酸酯、选自由多元醇及多胺组成的组中的至少一种含活性氢化合物以及乳化剂进行混合来制作含有包含上述蓄热材料的至少一部分的微胶囊的分散液的工序A和使用分散液来制作蓄热组合物而实质上不对分散液添加粘合剂的工序B。
根据上述方法,由于不使用粘合剂而制作蓄热组合物,因此能够增加蓄热组合物中的微胶囊的含量,其结果,能够提高蓄热组合物中的蓄热材料的含量。
此外,工序A中所使用的蓄热材料的总量中,包含在微胶囊中的蓄热材料的含量(包含率)优选为95质量%以上。上限并无特别限制,可以举出100质量%。
关于工序A中所使用的材料(选自由蓄热材料、聚异氰酸酯、多元醇及多胺组成的组中的至少一种含活性氢化合物以及乳化剂)的说明如上所述。
并且,关于制造工序A的微胶囊的顺序,可以举出上述方法。作为工序A的具体顺序,优选实施如下工序:将含有蓄热材料和胶囊壁材料(聚异氰酸酯、含活性氢化合物)的油相分散于含有乳化剂的水相(更优选含有乳化剂及阻燃剂的水相)来制备乳化液的工序(乳化工序)和使胶囊壁材料在油相与水相的界面聚合来形成胶囊壁,由此形成含有包含蓄热材料的微胶囊的分散液的工序(胶囊化工序)。
在工序B的顺序中,实质上不向含有上述中制作的微胶囊的分散液中加入粘合剂。即,对在工序A中获得的分散液实质上不添加粘合剂而将该分散液用于蓄热组合物的制作。其中,“实质上不添加粘合剂”是指,相对于分散液中的微胶囊总质量的粘合剂的添加量为1质量%以下。其中,粘合剂的添加量相对于分散液中的微胶囊总质量优选为0.1质量%以下,更优选为0质量%。
在工序B中,作为使用分散液来制作蓄热组合物的顺序,如上所述,可以举出通过涂布于基材上并使涂布膜干燥而制作片状蓄热组合物的顺序。
包括分散液的涂布方法及涂布膜的干燥方法的工序B的顺序及制造条件的优选方式,如上所述。
在通过具有上述工序A及工序B的制造方法来制作片状蓄热组合物的情况下,添加阻燃剂的工序可以是工序A、工序B及除此以外的工序中的任一种,但在工序A中制备的分散液优选含有阻燃剂,含有在工序A中使用的乳化剂的水相更优选含有阻燃剂。
〔蓄热片〕
作为片状蓄热组合物的一例,对含有由蓄热材料(优选包含蓄热材料的微胶囊)及阻燃剂的层构成的片材(以下,也记载为“蓄热片”)进行说明。
关于蓄热片所含有的蓄热材料及阻燃剂、以及蓄热片的组成,也包括其优选方式在内,可以与关于上述蓄热组合物所记载的事项相同。
关于蓄热片可含有的粘合剂、导热性材料、紫外线吸收剂、抗氧化剂及防腐剂等成分,也包括其优选方式在内,可以与关于上述蓄热组合物所记载的事项相同。
<蓄热片的物性>
作为蓄热片的厚度,优选为1~1000μm,更优选为1~500μm。蓄热片的厚度可以通过蓄热组合物的涂布量或成膜量来调节,也可通过贴合多个蓄热片而调节。将蓄热片的厚度设为如下平均值:用扫描型电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscope)观察沿厚度方向裁切了蓄热片的裁切面,测量任意5点的厚度,并对5点的厚度进行平均的平均值。
关于蓄热片的潜热容量及孔隙率,也包括其优选方式在内,可以与关于上述蓄热组合物所记载的事项相同。
并且,蓄热片的制造方法并无特别限制,也包括其优选方式在内,可以与关于片状蓄热组合物所记载的事项相同。
[蓄热部件]
本发明的蓄热部件含有蓄热材料及阻燃剂,并满足如下条件C:利用测量方法C1获得的阻燃剂的气体产生温度Tr比利用测量方法C2获得的特定部件的气体产生温度Tc低。
在此,“特定部件”是指,从蓄热部件中去除阻燃剂及特定溶剂而成的部件。
〔条件C〕
<测量方法C1>
用于获得蓄热片中的阻燃剂的气体产生温度Tr的测量方法C1如下。另外,测量方法C1适用蓄热部件来代替蓄热组合物,除此以外,与上述测量方法A1相同,关于其详细方式及优选方式,能够援用关于测量方法A1的记载。
首先,对蓄热部件中所含有的阻燃剂的种类及含量进行鉴定。接着,使用TG-DTA来测量由阻燃剂的加热引起的重量变化。根据所获得的测定结果,导出由下述式(C1)表示的温度T(℃)与阻燃剂的重量减少率Δma(T)的关系式。
Δma(T)=(ma0-ma(T))/(ma0) (C1)
在式(C1)中,ma(T)表示温度T(℃)下的阻燃剂的重量,ma0表示阻燃剂的加热前重量。
接着,使用式(C1)求出阻燃剂的重量减少率Δma(T)达到2质量%的温度,由此获得阻燃剂的气体产生温度Tr(℃)。
<测量方法C2>
用于获得特定部件的气体产生温度Tc的测量方法C2为如下。另外,测量方法C2适用蓄热部件来代替蓄热组合物,并适用特定部件来代替特定组合物,除此以外,与上述测量方法A2相同,关于其详细方式及优选方式,能够援用关于测量方法A2的记载。
首先,使用TG-DTA对加热引起的蓄热部件的重量变化进行测量。
根据所获得的测定结果,导出由下述式(C2)表示的温度T(℃)与蓄热部件的重量减少率Δm3(T)的关系式。
Δm3(T)=(m30-m3(T))/(m30) (C2)
在式(C2)中,m3(T)表示温度T(℃)下的蓄热部件的重量,m30表示蓄热部件的加热前的重量。
并且,对蓄热部件中所含有的特定溶剂的种类及含量进行鉴定。经测量结果,在蓄热部件含有特定溶剂的情况下,关于所鉴定的特定溶剂,使用TG-DTA来测量加热引起的重量变化。
根据所获得的测定结果,导出由下述式(C3)表示的温度T(℃)与特定溶剂的重量减少率Δmb(T)的关系式。
Δmb(T)=(mb0-mb(T))/(mb0) (C3)
在式(C3)中,mb(T)表示温度T(℃)下的特定溶剂的重量,mb0表示特定溶剂的加热前的重量。
接着,导出由下述式(C4)表示的温度T(℃)与从蓄热部件中去除阻燃剂及特定溶剂而成的特定部件的重量减少率Δmz(T)的关系式。
Δmz(T)=(100*Δm3(T)-a*Δma(T)-b*Δmb(T))/(100-a-b)(C4)
在式(C4)中,a表示在阻燃剂的含量(在存在两种以上阻燃剂的情况下,为其总含量)相对于蓄热部件的总质量的比率(质量%)。b表示在特定溶剂的含量(在存在两种以上特定溶剂的情况下,为其总含量)相对于蓄热部件的总质量的比率(质量%)。Δma(T)表示在测量方法C1中求出的阻燃剂的重量减少率。
使用式(C4)求出特定部件的重量减少率Δmz(T)达到2质量%的温度,将其作为特定部件的气体产生温度Tc(℃)。
比较通过上述测量方法C1获得的阻燃剂的气体产生温度Tr和通过上述测量方法C2获得的特定部件的气体产生温度Tc,在阻燃剂的气体产生温度Tr比特定部件的气体产生温度Tc低(Tc-Tr>0)的情况下,蓄热片满足条件C。
关于满足条件C的蓄热部件的滞然性及耐着火性提高的理由,与满足条件A的蓄热组合物的滞然性及耐着火性提高的理由相同。
并且,关于蓄热部件中的阻燃剂的气体产生温度Tr、特定部件的气体产生温度Tb、及蓄热部件中的低分子量化合物的含量,也包括其优选方式在内,与关于上述蓄热组合物所记载的事项相同。
以下,按各层说明蓄热部件的结构。
〔蓄热层〕
关于蓄热部件所具有的蓄热层含有的蓄热材料、蓄热层含有阻燃剂时的阻燃剂,也包括其优选方式在内,可以与关于上述蓄热组合物所记载的事项相同。
并且,关于蓄热层可含有的粘合剂、导热性材料、紫外线吸收剂、抗氧化剂及防腐剂等成分,也包括其优选方式在内,可以与关于上述蓄热组合物所记载的事项相同。
并且,关于蓄热层的物性及制造方法,也包括其优选方式在内,可以与关于上述蓄热片所记载的事项相同。
从蓄热量的观点考虑,蓄热部件中的蓄热层的厚度相对于蓄热部件的整体厚度优选为50%以上,更优选为70%以上,进一步优选为80%以上,尤其优选为90%以上。并且,蓄热部件中的蓄热层的厚度的上限优选为99.9%以下,更优选为99%以下。
〔保护层〕
蓄热部件可以具有保护层。保护层是配置于蓄热层上并具有保护蓄热层的作用的层。保护层能够防止在制造蓄热部件的过程中产生划痕及折弯,并且能够赋予操作性。蓄热部件具有基材时,保护层多配置于蓄热层上的与基材相反的一侧的面侧。
保护层优选配置于蓄热部件的最外层。其中,关于蓄热部件,“保护层配置于最外层”是指,在构成蓄热部件的层叠体的层叠方向的两端中的任一端配置保护层。并且,也可以在保护层的与和蓄热层对向的表面相反的一侧的表面进一步设置另一层。
保护层可以配置成与蓄热层接触,也可以经由其他层配置于蓄热层上。优选通过将保护层配置成与蓄热层的至少一个表面接触而制作蓄热层与保护层彼此接触的蓄热部件。
作为蓄热部件具有保护层时的方式,可以举出蓄热层及保护层中的至少一方含有阻燃剂的方式,更具体而言,可以举出:蓄热层含有阻燃剂,保护层不含有阻燃剂的方式;保护层含有阻燃剂,蓄热层不含有阻燃剂的方式;及蓄热层及保护层双方含有阻燃剂的方式。
保护层可以含有阻燃剂,从蓄热部件的蓄热性更优异的观点考虑,保护层优选含有阻燃剂,更优选只有保护层含有阻燃剂。并H,蓄热层及保护层双方含有阻燃剂的方式也是优选的。在该情况下,保护层所具有的阻燃剂优选比蓄热层所具有的阻燃剂的量多,更优选蓄热层所具有的阻燃剂的量为保护层所具有的阻燃剂的量的一半以下。能够通过使保护层含有更多的阻燃剂,在维持高吸热量的同时提高阻燃性。关于保护层中所含有的阻燃剂的方式,也包括其优选方式在内,如上所述。
关于保护层中的阻燃剂的含量,从阻燃性更优异的观点考虑,相对于保护层的总质量优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为1质量%以上,尤其优选为5质量%以上。上限并无特别限制,但从蓄热部件的蓄热量更优异的观点考虑,优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为30质量%以下,尤其优选为10质量%以下。
保护层可以含有二氧化硅等无机粒子作为阻燃剂。无机粒子的量及种类能够根据面状和/或膜质进行调节。无机粒子的尺寸优选为0.01~1μm,更优选为0.05~0.2μm,进一步优选为0.1~0.1μm。无机粒子的含量相对于保护层的总质量优选为0.1~50质量%,更优选为1~40质量%。
并且,保护层优选与阻燃剂一起含有阻燃助剂。作为阻燃助剂,例如,可以举出季戊四醇、亚磷酸及22氧4锌12硼7水合物。
从蓄热部件的滞然性及耐着火性更优异的观点考虑,保护层优选具有交联结构。在本说明书中,“交联结构”是指,通过交联形成的网眼结构。
因保护层具有交联结构而蓄热部件的滞然性及耐着火性进一步提高的理由尚不明确,但可以推测是因为能够抑制蓄热层中所含有的蓄热材料分解而生成的燃烧性气体泄漏到外部。
关于蓄热部件所具有的保护层中有无交联结构,能够通过以下方法进行评价。
首先,沿层叠方向切取蓄热部件,制作2cm见方尺寸的样品。将所获得的样品浸渍于50ml的水中,用搅拌器搅拌10分钟后取出样品。肉眼确认在取出样品的表面是否残留有保护层,由此评价保护层的水溶解性。
接着,沿层叠方向切取蓄热部件,制作2cm见方尺寸的样品。将所获得的样品浸渍于50ml的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,用搅拌器搅拌10分钟后取出样品。肉眼确认在取出样品的表面是否残留有保护层,由此评价保护层的溶剂溶解性。
上述试验的结果,在保护层几乎不溶解于水及DMF中的任一种而残留时,将蓄热部件所具有的保护层评价为具有交联结构。
作为构成保护层的材料,只要是可以形成交联结构的材料,则并无特别限制,优选树脂,从耐水性及阻燃性变得更良好的观点考虑,更优选选自由含有氟原子的树脂(以下,也记载为“氟树脂”)及硅氧烷树脂组成的组中的树脂。
在保护层内形成交联结构的方法并无特别限制,能够将用公知方法形成交联结构的树脂用作构成保护层的材料。
例如,使用氟树脂时,通过使用具有含有羟基及酰胺基等反应性基的结构的氟树脂并混介具有与其进行反应的取代基的交联剂,并使其与上述氟树脂进行反应来交联的方法,能够在氟树脂中形成交联结构。
并且,硅氧烷树脂的情况通过作为由后述式(1)表示的化合物使用具有3个以上水解性基的化合物来进行水解缩合,能够制作具有交联结构的硅氧烷树脂。
作为氟树脂,可以举出公知的氟树脂。作为氟树脂,例如可以举出聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯及聚四氟丙烯。
氟树脂可以是单独聚合含氟单体的均聚物,也可以是共聚两种以上含氟单体而成的共聚物。并且,可以是这种含氟单体与除了含氟单体以外的其他单体的共聚物。
作为共聚物,例如可以举出四氟乙烯与四氟丙烯的共聚物、四氟乙烯与偏二氟乙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯的共聚物、四氟乙烯与丙烯的共聚物、四氟乙烯与乙烯醚的共聚物、四氟乙烯与全氟乙烯醚的共聚物、三氟氯乙烯与乙烯醚的共聚物及三氟氯乙烯与全氟乙烯醚的共聚物。
作为氟树脂,例如可以举出Obbligato(注册商标)SW0011F(AGC COAT-TECH Co.,Ltd.制);SIFCLEAR-F101及F102(JSR Corporation制);以及KYNAR AQUATEC(注册商标)ARC及FMA-12(均为Arkema公司制)。
硅氧烷树脂是具有含有硅氧烷骨架的反复单元的聚合物,优选由下述式(1)表示的化合物的水解缩合物。
Si(X)n(R)4-n 式(1)
X表示水解性基。作为水解性基,例如可以举出烷氧基、卤素基、乙酰氧基及异氰酸酯基。
R表示非水解性基。作为非水解性基,例如可以举出烷基(例如,甲基、乙基及丙基)、芳基(例如,苯基、甲苯基及均三甲苯基)、烯基(例如,乙烯基及烯丙基)、卤烷基(例如,γ-氯丙基)、氨基烷基(例如,γ-氨基丙基及γ-(2-氨基乙基)氨基丙基)、环氧烷基(例如,γ-环氧丙氧基丙基及β-(3,4-环氧环己基)乙基)、γ-巯基烷基、(甲基)丙烯酰氧基烷基(γ-甲基丙烯酰氧基丙基)、以及羟烷基(例如,γ-羟丙基)。
n表示1~4的整数,优选3或4。
上述水解缩合物表示对由式(1)表示的化合物中的水解性基进行水解并对所获得的水解物进行缩合而获得的化合物。此外,作为上述水解缩合物,可以是所有水解性基被水解且水解物全部被缩合的缩合物(完全水解缩合物),也可以是一部分水解性基被水解且一部分水解物被缩合的缩合物(部分水解缩合物)。即,上述水解缩合物可以是完全水解缩合物、部分水解缩合物或这种的混合物。
保护层含有硅氧烷树脂时,从进一步抑制表面裂纹的观点考虑,优硅氧烷树脂优选为对混合两种以上由式(1)表示的化合物而获得的混合物进行水解而成的水解缩合物。
由两种以上由式(1)表示的化合物的使用量的比率并无特别限制,但量最多的化合物的量相对于量第二多的化合物的量的比优选为100/1以下,更优选为20/1以下。下限值并无特别限制,只要1/1以上即可。
作为保护层,例如,也可以使用日本特开2018-202696号公报、日本特开2018-183877号公报及日本特开2018-111793号公报中记载的含有公知的硬涂剂的层或硬涂膜。并且,从蓄热性的观点考虑,也可以使用国际公开第2018/207387号及日本特开2007-031610号公报中记载的含有具有蓄热性的聚合物的保护层。
保护层也可以含有除了树脂以外的其他成分。作为其他成分,可以举出固化剂、粘度调节剂(增粘剂)、导热性材料、紫外线吸收剂、抗氧化剂及防腐剂。
保护层优选具有不易产生裂纹的可挠性及不易划伤的硬涂性。从这些观点考虑,保护层优选至少含有固化剂、交联剂或热引发剂或者光引发剂。并且,从耐着火性优异的观点考虑,保护层更优选含有固化剂。由于保护层具有固化剂,因此能够形成交联密度高的紧密的保护层。
作为保护层中所含有的固化剂,可以举出通过热或放射线固化的反应性单体、低聚物以及聚合物(例如,丙烯酸树脂及聚氨酯树脂及橡胶等)。作为固化剂,优选含有与上述的保护层所具有的树脂进行反应的固化剂,例如可以举出三聚氰胺化合物、恶唑啉化合物、环氧化合物、异氰酸酯系化合物、碳二亚胺系化合物、硅烷偶联化合物等。这种固化剂可以并用两种以上。另外,作为与这种固化剂一起固化的成分,可以在涂布液中含有任意的聚合性单体。
固化剂在保护层中的含量相对于保护层的总质量优选为5~50质量%,更优选为10~40质量%。
从耐着火性优异的观点考虑,保护层优选含有粘度调节剂。因保护层含有粘度调节剂而蓄热部件的耐着火性提高的理由尚不明确,但可以推测是因为与相邻的蓄热层等层之间的微小之间隙被填充,能够抑制燃烧性气体向外部泄漏。
作为保护层中所含有的粘度调节剂,若是公知的粘度调节剂,则并无特别限制,但优选作为上述蓄热组合物可以含有的粘合剂而举出的水溶性聚合物或纤维素,更优选聚乙烯醇或羧甲基纤维素(CMC:Carboxymethyl cellulose)。
作为保护层中所含有的聚乙烯醇,可以使用市售的市售品,例如可以举出DenkaCompany Limited.制的Denka Poval系列(例如:Denka PovalB-24及B-33)、KURARAY CO.,LTD.制的KURARAY POVAL系列(例:KURARAY POVAL PVA-217E、KURARAY POVAL KL-318等)。
在粘度调节剂是聚乙烯醇的情况下,聚乙烯醇的聚合度优选为500~5000,更优选为1000~3000。
保护层中的粘度调节剂的含量相对于保护层的总质量优选为5~50质量%,更优选为10~40质量%。
保护层的厚度并无特别限制,从蓄热部件的蓄热性及裂纹特性优异的观点考虑,优选为50μm以下,更优选为25μm以下,进一步优选为15μm以下,尤其优选为10μm。下限值并无特别限制,从蓄热部件的阻燃性更优异的观点考虑,优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为大于3μm。
并且,从蓄热部件的蓄热性优异的观点考虑,保护层的厚度相对于蓄热层的厚度的比优选1/10以下,更优选1/20以下,进一步优选1/40以下。下限值并无特别限制,从蓄热部件的阻燃性更优异的观点考虑,优选为1/1000以上,更优选1/200以上。通过将蓄热层和保护层的厚度设为上述范围,能够在维持高吸热量的同时,使滞然性及耐着火性优异。
将保护层的厚度设为如下平均值:用SEM观察与厚度方向平行地裁切了保护层的裁切面,测量任意5处的厚度并对5处的厚度进行平均的平均值。
保护层优选在保护层的与和蓄热层对向的表面相反的一侧的表面不存在裂纹。其中,“不存在裂纹”是指,用SEM以200倍的倍率观察保护层的表面时,末观测到裂纹的状态。根据固化剂的量及待固化的聚合物前驱物的交联点的数量来调节保护层中的交联的比例,由此能够调节保护层的裂纹特性。并且,通过减薄保护层的膜厚,也能够抑制产生裂纹。通过形成不存在裂纹的可挠性保护层,能够将蓄热部件适用于卷状形态。
保护层的形成方法并无特别限制,可以举出公知方法。例如,可以举出使含有树脂或其前驱物的保护层形成用组合物与蓄热层接触,在蓄热层上形成涂布膜,且根据需要实施涂布膜的固化处理的方法及将保护层贴合在蓄热层上的方法。
保护层形成用组合物中含有的树脂如上所述。作为保护层形成用组合物,例如可以举出选自由含有氟原子的树脂及硅氧烷树脂或其前驱物组成的组中的至少一种组合物。
此外,树脂的前驱物是指,通过固化处理成为树脂的成分,例如可以举出由上述式(1)表示的化合物。
保护层形成用组合物可根据需要含有溶剂(例如,水及有机溶剂)。保护层形成用组合物优选含有阻燃剂。
使保护层形成用组合物与蓄热层接触的方法并无特别限制,可以举出将保护层形成用组合物涂布于蓄热层上的方法、将蓄热层浸渍于保护层形成用组合物中的方法、及在蓄热层上涂布含有上述粘度调节剂作为粘合剂的保护层形成用组合物而形成涂布膜的方法。
在涂布含有粘度调节剂(粘合剂)的保护层形成用组合物来形成涂布膜的方法中,保护层形成用组合物优选进一步含有溶剂。保护层形成用组合物含有溶剂时,优选在形成涂布膜之后,进行干燥工序来使溶剂从涂布膜挥发。并且,从使涂布性提高的观点考虑,含有粘度调节剂(粘合剂)的保护层形成用组合物可以进一步含有表面活性剂等添加剂。
作为涂布保护层形成用组合物的方法,可以举出利用浸涂机、模涂机、狭缝涂布机、棒涂机、挤压涂布机、帘流涂布机及喷涂机等公知的涂布装置、以及凹版印刷、丝网印刷、平板印刷及喷墨印刷等印刷装置的方法。
〔其他层〕
蓄热部件可以具有除了蓄热层及保护层以外的层。
<基材>
蓄热部件可以进一步具有基材,优选进一步具有基材。
作为基材,例如可以举出聚酯(例:聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚萘二甲酸乙二酯)、聚烯烃(例:聚乙烯及聚丙烯)、聚氨酯等树脂基材、玻璃基材以及金属基材。并且,还优选通过提高面方向或膜厚方向的导热性来对基材赋予从发热部分向蓄热部位迅速进行热扩散的作用。此时,也优选将金属基材及石墨烯片等导热性材料作为基材进行组合。
基材的厚度并无特别限制,能够根据目的及情况适当选择。从操作性的观点考虑,基材的厚度优选更厚,从蓄热量(微胶囊的蓄热层中的含量)观点考虑,基材的厚度优选更薄。
基材的厚度优选为1~100μm,更优选为1~25μm,进一步优选为3~15μm。
为了提高与蓄热层的密合性,优选处理基材的表面。作为表面处理方法,可以举出电晕处理、等离子体处理及赋予作为易粘接层的薄层等方法。
易粘接层优选与蓄热层及基材双方的材料具有亲疏水性及亲和性且具有密合性。根据蓄热层的材料不同,构成易粘接层的优选材料有所不同。
作为构成易粘接层的材料,并无特别限制,优选苯乙烯-丁二烯橡胶、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚硅氧树脂或聚乙烯基树脂。在基材含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),蓄热层含有聚氨酯、聚脲、选自由聚氨酯、聚脲及聚乙烯醇组成的组中的至少一种的情况下,作为构成易粘接层的材料,例如,可以优选使用苯乙烯-丁二烯橡胶或聚氨酯树脂。
从膜强度及密合性的观点考虑,易粘接层中优选导入交联剂。可以认为,为了防止膜自身因凝聚破坏而变得容易剥离的情况且从密合性的观点考虑不使膜过硬,因此存在适当量的交联剂。作为交联剂,优选使用与所述的固化剂相同的交联剂。
易粘接层可以含有两种以上的材料,包括容易与基材密接的材料及容易与蓄热层密接的材料。并且,易粘接层也可以是含有容易与基材密接的层及容易与蓄热层密接的层的2层以上层叠体。
从密合性的观点考虑,易粘接层的厚度优选厚,但若易粘接层过厚,则作为蓄热部件整体的蓄热量降低。因此,易粘接层的厚度优选为0.1~5μm,更优选为0.5~2μm。
<密合层>
在基材的与具有蓄热层一侧相反的一侧可以具有密合层。
作为密合层,并无特别限制,能够根据目的而适当选择,例如可以举出含有公知的粘合剂的层(也称为粘合剂层)或粘接剂(也称为粘接层)的层。
作为粘合剂,例如可以举出丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂及聚硅氧系粘合剂。并且,作为粘合剂,也可以举出在“剥离纸·剥离膜及粘合胶带的特性评价及其控制技术”(信息机构、2004年)第2章中记载的丙烯酸系粘合剂、紫外线(UV)固化型粘合剂及聚硅氧粘合剂。
此外,丙烯酸系粘合剂是指含有(甲基)丙烯酸单体的聚合物((甲基)丙烯聚合物)的粘合剂。
进而,粘合剂层可以含有粘合赋予剂。
作为粘接剂,例如,可以举出聚氨酯树脂粘接剂、聚酯粘接剂、丙烯酸树脂粘接剂、乙烯乙酸乙烯基树脂粘接剂、聚乙烯醇粘接剂、聚酰胺粘接剂及聚硅氧粘接剂。从接着强度更高的观点考虑,优选聚氨酯树脂粘接剂或聚硅氧粘接剂。
作为密合层的形成方法,并无特别限制,可以举出在基材上转印密合层而形成的方法及在基材上涂布含有粘合剂或粘接剂的组合物而形成的方法等。
作为密合层的厚度,从粘合力、操作性及蓄热量的观点考虑,优选为0.5~100μm,更优选为1~25μm,进一步优选为1~15μm。
在密合层的与基材对向的一侧相反的一侧面上可以贴合有剥离片。通过贴合有剥离片,例如,在基材上涂布微胶囊分散液时,能够提高基材和密合层的厚度薄时的操作性。
作为剥离片,并无特别限制,例如,能够适当使用在PET或聚丙烯等支承体上附设有聚硅氧等离型材料的形态的剥离片。
〔蓄热部件的物性〕
<潜热容量>
作为蓄热部件的潜热容量,从蓄热性高、适于发热体的温度调节的观点考虑,优选为105J/ml以上,更优选为120J/ml以上,进一步优选为130J/ml以上。上限并无特别限制,但大多在400J/ml以下。
潜热容量是根据差示扫描热量计(DSC:Differential scanning calorimetry)的测量结果和蓄热部件的厚度算出的值。
此外,从在有限的空间内显现高蓄热量的观点考虑,以“J/ml(每单位体积的蓄热量)”为单位的蓄热量为适当,但在电子设备等用途中,电子设备的重量也变得重要。因此,从在有限的质量内显现高蓄热性的观点考虑,有时以“J/g(每单位重量的蓄热量)”为单位的蓄热量为适当。此时,作为潜热容量,作为蓄热部件优选为120J/g以上,更优选为140J/g以上,进一步优选为150J/g以上,尤其优选为160J/g以上。上限并无特别限制,但大多在450J/g以下。
<拉伸断裂伸长率>
从能够提供为卷状形态的观点考虑,优选为蓄热部件的拉伸强度及拉伸断裂时的伸长率大。拉伸断裂时的伸长率优选为10%以上,更优选为20%以上,进一步优选为30%以上。上限并无特别限制,大多在500%以下。拉伸强度优选为1MPa以上,更优选为5MPa以上,进一步优选为10MPa以上。上限并无特别限制,大多在100MPa以下,优选为50MPa以下。
蓄热部件的拉伸强度及拉伸断裂时的伸长率按照JIS K6251中记载的方法进行测量。具体而言,以哑铃状2号形切出蓄热片,将初始标记线间距离设为20mm,制作出标注有2条标记线的试验片。将该试验片安装在拉伸试验机上,以200mm/min的速度拉伸而使其断裂。此时,测量到断裂为止的最大的力(N)及断裂时的标记线间距离(mm),通过下式算出拉伸强度及拉伸断裂时的伸长率。
拉伸强度TS(MPa)通过以下式算出。
TS=Fm/Wt
Fm:最大的力(N)
W:平行部分的宽度(mm)
t:平行部分的厚度(mm)
拉伸断裂时的伸长率Eb(%)通过下式算出。
Eb=(Lb-L0)/L0×100
Lb:断裂时的标记线间距离(mm)
L0:初始标记线间距离(mm)
[电子设备]
电子设备具有上述蓄热组合物、上述蓄热片和/或上述蓄热部件。
电子设备可以具有除了蓄热组合物、蓄热片及蓄热部件以外的其他部件。作为其他部件,例如可以举出发热体、导热材料、热管、均温板(vapor chamber)、粘接剂及基材。电子设备优选具有发热体及导热材料中的至少一种,更优选具有发热体。
作为电子设备的优选方式之一,可以举出具有蓄热片或蓄热部件、配置于蓄热片或蓄热部件上的导热材料、导热材料中的蓄热片或配置于与蓄热部件相反的面侧的发热体的方式。
关于电子设备所具有的蓄热组合物、蓄热片及蓄热部件,如上所述。
〔发热体〕
发热体是在电子设备中含有的存在发热情况的部件,例如,可以举出CPU(CentralProcessing Unit:中央处理单元)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理单元)、SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存取记忆体)及RF(Radio Frequency:射频)设备等SoC(Systems on a Chip:单晶片系统)、相机、LED封装、电力电子设备以及电池(尤其锂离子二次电池)。
发热体可以配置成与蓄热部件接触,也可以经由其他层(例如,后述导热材料)而配置于蓄热部件。
〔导热材料〕
电子设备优选为进一步具有导热材料。
导热材料是指,具有将从发热体产生的热传递到其他介质的作用的材料。
导热材料的“导热性”是指,导热率为10Wm-1K-1以上的材料。导热率(单位:Wm-1K-1)是利用闪光法在25℃的温度下,利用遵照日本工业标准(JIS)R1611的方法测量的值。
作为导热材料,可以举出金属板、散热片及硅滑脂等,优选金属板或散热片。
作为电子设备,优选具有上述蓄热部件、配置于蓄热部件上的导热材料、配置于与导热材料中的蓄热部件相反的面侧的发热体。并且,电子设备更优选具有上述蓄热部件、配置于蓄热部件上的金属板及配置于与金属板上的蓄热部件相反的面侧的发热体。
上述蓄热部件具有保护层时,作为电子设备的优选方式之一,可以举出具有上述蓄热部件、配置于与上述蓄热部件上的上述保护层相反的面侧的金属板及配置于与上述金属板上的上述蓄热部件相反的面侧的发热体的方式。换言之,优选依次层叠有保护层、蓄热层、金属板及发热体的方式。
<散热片>
散热片是具有将从发热体产生的热传递至其他介质的作用的片材,优选具有散热材料。作为散热材料,例如可以举出碳、金属(例如,银、铜、铝、铁、铂、不锈钢及镍等)以及硅。
作为散热片,例如可以举出铜箔片、金属板、金属覆膜树脂片、含金属树脂片及石墨烯片,优选为石墨烯片。散热片的厚度并无特别限制,优选为10~500μm,更优选为20~300μm。
〔热管、均温板〕
电子设备也可以具有选自由热管及均温板组成的组中的热传输部件。
热管及均温板均由金属等形成,具备具有中空结构的部件和密封在其内部空间的热传递介质即工作流体,在高温部(蒸发部)中工作流体蒸发(气化)而吸收热,在低温部(冷凝部)中经气化的工作流体冷凝而释放热。热管及均温板具有通过工作流体其内部的相变化而从与高温部接触的部件向与低温部接触的部件传输热量的作用。
电子设备具有蓄热部件和选自由热管及均温板组成的组中的热传输部件时,优选为蓄热部件与热管或均温板接触,更优选为蓄热部件与热管或均温板的低温部接触。
并且,电子设备具有蓄热部件和选自由热管及均温板组成的组中的热传输部件时,优选为蓄热层中所含有的蓄热材料的相变化温度与热管或均温板工作的温度区域重叠。作为热管或均温板工作的温度区域,例如可以举出工作流体在各自内部能够发生相变化的温度的范围。
构成热管及均温板的材料只要为导热性高的材料,则并无特别限制,可以举出铜及铝等金属。
作为密封在热管及均温板的内部空间的工作流体,例如可以举出水、甲醇、乙醇及氟氯烷(CFC)替代物,可根据所适用的电子设备的温度范围,适当选择使用。
〔其他部件〕
电子设备可以含有除了保护层、蓄热层、金属板及发热体以外的其他部件。作为其他部件,可以举出散热片、基材及密合层。关于基材及密合层,如同作为蓄热部件可以具有的基材及密合层而记载的部件。
电子设备可以在蓄热层与金属板之间具有选自由散热片、基材及密合层组成的组中的至少一种部件。在蓄热层与金属板之间配置有散热片、基材及密合层中的两个以上部件时,优选从蓄热层侧向金属板侧依次配置基材、密合层及散热片。
并且,电子设备可以在金属板与发热体之间具有散热片。
实施例
以下,通过实施例更进一步对本发明进行具体说明,本发明只要不超出其主旨,则并不限定于以下实施例。此外,只要没有特别说明,“份”及“%”为质量基准。
此外,微胶囊的粒径D50及壁厚的测量是利用上述方法进行。
[实施例1]
(蓄热层形成用组合物的制备)
在60℃下加热溶解二十烷(潜热蓄热材料;熔点37℃、碳原子数20的脂肪族烃)72质量份而获得添加有乙酸乙酯120质量份的溶液A1。
将N,N,N’,N’-四(2-羟丙基)乙二胺(ADEKA聚醚EDP-300,ADEKACORPORATION)0.05质量份添加到搅拌中的溶液A1中,从而获得了溶液B1。
将溶解于甲基乙基酮1质量份中的甲苯二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(BARNOCKD-750、DIC CORPORATION)4质量份添加到搅拌中的溶液B1中,获得了溶液C1。
在水140质量份中作为乳化剂溶解了聚乙烯醇(KURARAY POVAL(注册商标)KL-318(KURARAY CO.,LTD制;PVA(Polyvinyl alcohol:聚乙烯醇))7.4质量份的溶液中,添加上述溶液C1进行乳化分散,从而获得了乳化液D1。在乳化液D1中添加水250质量份,一边搅拌所获得的液体,一边加温至70℃,持续搅拌1小时之后,冷却至30℃。再向冷却后的液体中添加水来调节浓度,由此获得了具有聚氨酯脲的胶囊壁的包含二十烷的微胶囊分散液。
包含二十烷的微胶囊分散液的固体成分浓度为14质量%。
包含二十烷的微胶囊的胶囊壁的质量相对于所包含的二十烷的质量为6质量%。
微胶囊的以体积基准计的中值径D50为20μm。微胶囊的胶囊壁的厚度δ为0.1μm。
对所获得的微胶囊分散液1000质量份添加侧链烷基苯磺酸胺盐(NEOGEN T,DKSCo.Ltd.)1.5质量份、1,2-双(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己氧基羰基)乙烷磺酸钠(W-AHE,FUJIFILM Corporation制)0.15质量份及聚氧化烯烷基醚(NOIGEN LP-90,DKS Co.Ltd.)0.15质量份,并进行混合而制备出蓄热层形成用组合物1。
(附易粘接层及粘合剂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材(1)的制作)
将LINTEC Corporation制的光学粘合片MO-3015(厚度:5μm)贴附于厚度6μm的PET基材上来形成了粘合剂层。
对PET基材的与具有粘合剂层一侧相反的一侧的面上,涂布了将Nippol LatexLX407C4E(Zeon Corporation制)、Nippol Latex LX407C4C(Zeon Corporation制)及AQUABRID EM-13(Daicel Fine Chem Ltd)混合溶解成以固体成分浓度计成为22∶77.5∶0.5(质量基准)的水溶液。将所获得的涂布膜在115℃下干燥2分钟,形成厚度1.3μm的由苯乙烯-丁二烯橡胶系树脂构成的易粘接层,由此制作了附易粘接层及粘合剂层的PET基材(1)。
(保护层形成用组合物1的制备)
混合以下成分,并搅拌混合液12小时,由此制备出保护层形成用组合物1。
·KYNAR Aquatec ARC(Arkema公司制、固体成分浓度为44质量%;含氟树脂)12.4质量份
·EPOCROS WS-700(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制、固体成分浓度为25质量%;恶唑啉系同化剂)10.9质量份
·FUJI JET BLACK B-15(Fuji Pigment Co.,Ltd.制、固体成分浓度为15质量%;碳黑)17.0质量份
·Taien N(Taihei Chemical Industrial Co.,Ltd.制、以固体成分浓度为20质量%含有磷酸氢二铵及磷酸二氢铵的水性分散液;阻燃剂)5.1质量份
·NOIGEN LP-70(DKS Co.Ltd.制、同体成分浓度为2质量%的水溶液;表面活性剂)1.4质量份
·W-AHE(FUJIFILM Corporation制、同体成分浓度为2质量%、含有1,2-双(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己氯基羰基)乙烷磺酸钠的水溶液;表面活性剂)1.4质量份
·Denka Poval B-33(Denka Company Limited.制、固体成分浓度为6.84质量%、含有聚乙烯醇的水溶液;增粘剂)36.7质量份
·纯水15.1质量份
(蓄热部件的制作)
利用棒涂机将以上制备的蓄热层形成用组合物1涂布于附易粘接层及粘合剂层的PET基材(1)的易粘接层侧的面上,以使干燥后的质量成为143g/m2,并使涂布膜在100℃下干燥10分钟,从而形成了厚度190μm的蓄热层1。
接着,将保护层形成用组合物1涂布于位于与易粘接层接触的面的相反侧的蓄热层1的表面,使涂布膜在45℃下干燥2分钟,从而形成了厚度为3μm的保护层1。
由此,制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层、蓄热层1及保护层1的蓄热部件1。
[实施例2]
对按照实施例1(蓄热层形成用组合物的制备)中所记载的方法所制备的微胶囊分散液1000质量份,添加侧链烷基苯磺酸胺盐(NEOGEN T、DKS Co.Ltd.)1.5质量份、1,2-双(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己氧基羰基)乙烷磺酸钠(W-AHE、FUJIFILM Corporation制)0.15质量份、聚氧化烯烷基醚(NOIGEN LP-90、DKS Co.Ltd.)0.15质量份及Taien N(TaiheiChemical Industrial Co.,Ltd.制、以固体成分浓度20质量%含有磷酸氢二铵及磷酸二氢铵的水性分散液;阻燃剂)进行混合,从而制备出蓄热层形成用组合物2。另外,Taien N的使用量调节为,相对于蓄热层形成组合物2的总固体成分的含量,Taien N的含量为1.0质量%。
使用蓄热层形成用组合物2来代替蓄热层形成用组合物1而形成蓄热层2、以及除了没有形成保护层1以外,按照实施例1(蓄热部件的制作)中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层及蓄热层2的蓄热部件2。
[实施例3]
使用以固体成分浓度20质量%含有TMP(DAIHACHI CHEMICAL INDUSTRY C0.,LTD.制、磷酸三甲酯;阻燃剂)的水性分散液来代替在实施例1中所使用的Taien N,除此以外,按照实施例1(保护层形成用组合物1的制备)中所记载的方法制备出保护层形成用组合物2。
使用上述中所获得的保护层形成用组合物2来代替保护层形成用组合物1,除此以外,按照实施例1中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层、蓄热层1及保护层2的蓄热部件3。
[实施例4]
使用以固体成分浓度20质量%含有TMP(DAIHACHI CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.制、磷酸三甲酯;阻燃剂)的水性分散液来代替在实施例2中使用于乳化液D2的制备中的Taien N来制备乳化液D3,并使用了乳化液D3来代替乳化液D2,除此以外,按照实施例2中所记载的方法制备出蓄热层形成用组合物3。
接着,使用蓄热层形成用组合物3来代替蓄热层形成用组合物2而形成了蓄热层3,除此以外,按照实施例2中所记载的方制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层及蓄热层3的蓄热部件4。
[实施例5]
不使用在实施例1中使用于制备保护层形成用组合物1中的EPOCROS WS-700,而使用了纯水26.0质量份,除此以外,按照实施例1(保护层形成用组合物1的制备)中所记载的方法制备出保护层形成用组合物3。
使用上述中所获得的保护层形成用组合物3来代替保护层形成用组合物1,除此以外,按照实施例1中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层、蓄热层1及保护层3的蓄热部件5。
[实施例6]
不使用在实施例1中使用于保护层形成用组合物1的制备中的Denka Poval B-33,而使用了纯水51.8质量份,除此以外,按照实施例1(保护层形成用组合物1的制备)中所记载的方法制备出保护层形成用组合物4。
使用上述中所获得的保护层形成用组合物4来代替保护层形成用组合物1,除此以外,按照实施例1中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层、蓄热层1及保护层4的蓄热部件6。
[实施例7]
将按照实施例1(蓄热层形成用组合物的制备)中所记载的方法制备出的溶液C1添加到在水627质量份中溶解了聚乙烯醇(KURARAY POVAL(注册商标)KL-318(KURARAY CO.,LTD.制;PVA(Polyvinyl alcohol);乳化剂)33.0质量份的溶液中进行乳化分散,获得了乳化液D3。使用乳化液D3来代替乳化液D1,除此以外,按照实施例1(蓄热层形成用组合物的制备)中所记载的方法制备出具有聚氨酯脲的胶囊壁,并含有包含二十烷的微胶囊的蓄热层形成用组合物4。
使用蓄热层形成用组合物4来代替蓄热层形成用组合物1而形成了蓄热层4,除此以外,按照实施例1(蓄热部件的制作)中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层、蓄热层4及保护层1的蓄热部件7。
[比较例1]
除了没有形成保护层1以外,按照实施例1(蓄热部件的制作)中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层及蓄热层1的蓄热部件C1。
[比较例2]
使用了Taien K(Taihei Chemical Industrial Co.,Ltd.制、固体成分浓度20质量%、含有多磷酸二铵的水性分散液;阻燃剂)来代替在实施例2中用于制备蓄热层形成用组合物2的Taien N,除此以外,按照实施例2中所记载的蓄热层形成用组合物2的制备方法制备出蓄热层形成用组合物5。
使用蓄热层形成用组合物5来代替蓄热层形成用组合物2而形成了蓄热层5,除此以外,按照实施例2中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层及蓄热层5的蓄热部件C2。
[比较例3]
使用了PX200(Taihei Chemical Industrial Co.,Ltd.制、固体成分浓度20质量%、含有1,3-亚苯基双(二甲苯基磷酸酯)的水性分散液;阻燃剂)来代替在实施例1中所使用的Taien N,除此以外,按照实施例1(保护层形成用组合物1的制备)中所记载的方法制备出保护层形成用组合物5。
使用上述中所获得的保护层形成用组合物5来代替保护层形成用组合物1,除此以外,按照实施例1中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层、蓄热层1及保护层5的蓄热部件C3。
[比较例4]
使用了PX200(Taihei Chemical Industrial Co.,Ltd.制、固体成分浓度20质量%、含有1,3-亚苯基双(二甲苯基磷酸酯)的水性分散液;阻燃剂)来代替在实施例2中用于制备蓄热层形成用组合物2的Taien N,除此以外,按照实施例2中所记载的蓄热层形成用组合物2的制备方法制备出蓄热层形成用组合物6。
使用蓄热层形成用组合物6来代替蓄热层形成用组合物2而形成了蓄热层6,除此以外,按照实施例2中所记载的方法制作出依次层叠有粘合剂层、PET基材(1)、易粘接层及蓄热层6的蓄热部件C4。
[评价]
对实施例1~7及比较例1~4中所制作出的各蓄热部件实施了以下评价。将评价结果示于后述的表1及表2中。
〔满足特定条件的判定〕
(阻燃剂的气体产生温度Tr的测量(测量方法C1))
按照上述测量方法C1测量了各蓄热部件所含有的各阻燃剂的气体产生温度Tr。
首先,通过上述方法测量了蓄热部件中所含有的阻燃剂的种类及含量。将蓄热部件中的阻燃剂及蓄热材料的含量示于下述表1中。
关于由蓄热部件中所含有的阻燃剂的加热引起的重量变化,使用TG-DTA在氮气氛下且在每分钟10℃的升温条件下进行了测量。基于测量结果,导出温度T(℃)与阻燃剂的重量减少率Δma(T)的关系式(式(C1)),并求出重量减少率Δma(T)达到2质量%的温度作为气体产生温度Tr。
其结果,在各实施例及各比较例中所使用的Taien N、TMP、Taien K及PX-200的气体产生温度Tr分别为150℃、45℃、280℃及326℃。
(特定部件的气体产生温度Tc的测量(测量方法C2))
按照上述测量方法C2测量了从蓄热部件中去除阻燃剂及特定溶剂而成的特定部件的气体产生温度Tr。
关于各实施例及各比较例的由蓄热部件的加热引起的重量变化,使用TG-DTA在氮气氛下且在每分钟10℃的升温条件下进行了测量。基于测量结果,导出温度T(℃)与蓄热部件的重量减少率Δm3(T)的关系式(式(C2))。
另外,测量上述蓄热部件中所含有的各成分的结果,在各实施例及各比较例的蓄热部件中没有检测出特定溶剂。
根据温度T(℃)与蓄热部件的重量减少率Δm3(T)的关系式、及温度T(℃)与阻燃剂的重量减少率Δma(T)的关系式,导出温度T(℃)与特定部件的重量减少率Δmz(T)的关系式,并求出重量减少率Δmz(T)达到2质量%的温度作为特定部件的气体产生温度Tc。
其结果,在各实施例的蓄热部件中,阻燃剂的气体产生温度Tr均比特定部件的气体产生温度Tc低(Tc-Tr>0),并满足条件C。
另一方面,在使用了阻燃剂的比较例1~3的蓄热部件中,阻燃剂的气体产生温度Tr均比特定部件的气体产生温度Tc高(Tc-Tr<0),并不满足条件C。
〔滞然性的评价〕
(着火性)
从各蓄热部件切取具有纵长12.5cm、横长1.3cm尺寸的样品,将该样品与0.2mm厚度的铝板贴附成样品的粘合剂层与铝板接触,由此制作出3个附铝板样品。按照UL94HB标准(Underwriters Laboratories Inc.)的方法,使各附铝板样品的蓄热部件侧接触火焰,确认了是否有着火。根据3个附铝板样品中着火样品的个数,按以下基准评价了蓄热部件的着火性。
4:3个附铝板样品均未着火。
3:1个附铝板样品着火。
2:2个附铝板样品着火。
1:3个附铝板样品着火。
(滞然性)
按照在上述着火性的评价中记载的方法,制作出3个附铝板的各蓄热部件的样品。在各样品上标注有相隔75mm的两条标记线。按照UL94HB标准(Underwriters LaboratoriesInc.)的方法,从各附铝板样品的铝板侧起接触火焰,以点燃蓄热部件。测量在标注于各样品上的两条标记线之间移动的火焰的速度(燃烧速度),根据所获得的燃烧速度的平均值并基于UL94HB标准的以下基准评价了各样品的滞然性。
2:燃烧速度小于75mm/分钟、或者在到达第2条标记线之前消炎
1:燃烧速度为75mm/分钟以上
〔保存试验前后的外观评价〕
将各蓄热部件在温度90℃、湿度10RH%以下的环境下保存了250小时。肉眼观察保存试验前后的外观变化,根据观察结果并基于以下基准进行了评价。
2:与保存前相比,观察到蓄热部件的色调和/或表面反射的变化
1:未观察到外观变化
(潜热容量的测量)
根据差示扫描热量计(DSC)的测量结果和蓄热层的厚度,算出所获得的蓄热部件的每单位质量的潜热容量(单位:J/g)。
(其他评价〕
(交联结构的评价)
关于实施例1、3及5~7、比较例1的各蓄热部件,通过以下方法评价了保护层的交联结构。
从各蓄热部件切取具有2cm见方尺寸的样品,将该样品浸渍于50ml的水中。用搅拌器搅拌10分钟后,取出了样品。肉眼确认在取出样品的表面是否残留有保护层,按照以下基准评价了保护层的水溶解性。
3:残留有保护层。
2:残留有少量保护层。
1:没有残留保护层。
使用50ml的N,N-二甲基甲酰胺来代替水,除此以外,按照上述方法进行试验,按照以下基准评价了保护层的溶剂溶解性。
3:残留有保护层。
2:残留有少量保护层。
1:没有残留保护层。
经上述评价结果,评价为在各蓄热部件所具有的保护层的水溶解性及溶剂溶解性的评价均为“3”,并具有不溶解于水及溶剂中的任一种的构造,即,交联结构。
(裂纹的评价)
使用SEM以200倍的倍率观察在实施例1、3及5~7、比较例1中所制作出的各蓄热部件的最外层上所配置的保护层的表面。根据保护层的表面上的裂纹的状态,基于以下基准评价了保护层表面的裂纹。
3:保护层的表面不存在裂纹。
2:保护层的表面存在少量裂纹。
1:保护层的表面存在很多裂纹。
经上述评价结果,评价为在各蓄热部件所具有的保护层中保护层表面的裂纹的评价均为“3”。
[表1]
Figure BDA0003277339430000491
[表2]
Figure BDA0003277339430000501
从表1及表2所示结果可以确认,满足条件C的本发明的蓄热部件均为滞然性优异且耐着火性优异。
另外可以确认,在本实施例中所制作出的实施例1~7的蓄热部件均满足条件A的本发明的蓄热组合物的一方式,如上所述,滞然性优异且耐着火性优异。
并且,从实施例1~6与实施例7的比较可知,若蓄热材料的含量相对于蓄热组合物的总质量为65质量%以上,则吸热量及阻燃性更优异。
并且,从实施例1及3与实施例5的比较可知,若保护层具有固化剂,则耐着火性更优异。
并且,从实施例1及3与实施例6的比较可知,若保护层具有粘度调节剂,则耐着火性更优异。
并且,从实施例1和2及实施例3与4的比较可知,若在保护层中具有阻燃剂,则吸热量及阻燃性更优异。
产业上的可利用性
本发明的蓄热组合物、蓄热片及蓄热部件能够适合使用于如下用途:例如通过将电子设备内的发热部的表面温度保持在任意温度区域,能够适合用作用于稳定工作的蓄热散热材料;适合于白天的温度急剧上升或室内供暖时调节温度的建筑材料(例如地板材料、屋顶材料、墙壁材料等);适合于根据环境温度的变化或运动时或休息时的体温变化进行温度调节的衣物(例如内衣、上衣、防寒服及手套等);寝具;储存不必要的排热而作为热能利用的排热利用系统等。

Claims (21)

1.一种蓄热组合物,其含有蓄热材料及阻燃剂,并满足下述条件A,
条件A:利用下述测量方法A1获得的所述阻燃剂的气体产生温度Tr比利用下述测量方法A2获得的下述特定组合物的气体产生温度Ta低,
测量方法A1:对所述蓄热组合物中所含有的所述阻燃剂的种类及含量进行鉴定,使用热重量差示热分析装置来测量加热引起的所述阻燃剂的重量变化,基于测量结果,导出由下述式(A1)表示的温度T与所述阻燃剂的重量减少率Δma(T)的关系式,
Δma(T)=(ma0-ma(T))/ma0 (A1)
在式(A1)中,ma(T)表示温度T下的所述阻燃剂的重量,ma0表示所述阻燃剂的加热前的重量,使用所述式(A1)求出所述阻燃剂的重量减少率Δma(T)达到2质量%的温度,并将其作为所述阻燃剂的气体产生温度Tr,
测量方法A2:使用热重量差示热分析装置来测量加热引起的所述蓄热组合物的重量变化,基于测量结果,导出由下述式(A2)表示的温度T与所述蓄热组合物的重量减少率Δm1(T)的关系式,
Δm1(T)=(m10-m1(T))/(m10) (A2)
在式(A2)中,m1(T)表示温度T下的所述蓄热组合物的重量,m10表示所述蓄热组合物的加热前的重量,
并且,对所述蓄热组合物中所含有的沸点为100℃以下的溶剂的种类及含量进行鉴定,作为测量的结果,在所述蓄热组合物含有所述溶剂的情况下,使用热重量差示热分析装置来测量加热引起的所述溶剂的重量变化,基于测量结果,导出由下述式(A3)表示的温度T与所述溶剂的重量减少率Δmb(T)的关系式,
Δmb(T)=(mb0-mb(T))/(mb0) (A3)
在式(A3)中,mb(T)表示温度T下的所述溶剂的重量,mb0表示所述溶剂的加热前的重量,
导出由下述式(A4)表示的温度T与从所述蓄热组合物中去除所述阻燃剂及所述溶剂而成的特定组合物的重量减少率Δmx(T)的关系式,
Δmx(T)=(100*Δm1(T)-a*Δma(T)-b*Δmb(T))/(100-a-b)(A4)
在式(A4)中,a表示所述阻燃剂的含量相对于所述蓄热组合物的总质量的以质量%计的比率,b表示所述溶剂的含量相对于所述蓄热组合物的总质量的以质量%计的比率,Δma(T)表示在所述测量方法A1中求出的所述阻燃剂的重量减少率,
使用所述式(A4)求出所述特定组合物的重量减少率Δmx(T)达到2质量%的温度,并将其作为所述特定组合物的气体产生温度Ta,
所述温度T、所述气体产生温度Tr、所述气体产生温度Ta的单位为℃。
2.根据权利要求1所述的蓄热组合物,其中,
所述蓄热材料含有石蜡。
3.根据权利要求1或2所述的蓄热组合物,其中,
所述蓄热材料的含量相对于所述蓄热组合物的总质量为70质量%以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄热组合物,其中,
所述阻燃剂的含量相对于所述蓄热材料的含量为0.1质量%以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄热组合物,其中,
所述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及磷酸三甲酯组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄热组合物,其中,
所述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵及磷酸二氢铵组成的组中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄热组合物,其中,
所述阻燃剂的气体产生温度Tr为100℃以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的蓄热组合物,其为片状。
9.一种蓄热部件,其含有蓄热材料及阻燃剂,并满足下述条件C,
条件C:利用下述测量方法C1获得的所述阻燃剂的气体产生温度Tr比利用下述测量方法C2获得的下述特定部件的气体产生温度Tc低,
测量方法C1:对所述蓄热部件中所含有的所述阻燃剂的种类及含量进行鉴定,使用热重量差示热分析装置来测量加热引起的所述阻燃剂的重量变化,基于测量结果,导出由下述式(C1)表示的温度T与所述阻燃剂的重量减少率Δma(T)的关系式,
Δ ma(T)=(ma0-ma(T))/(ma0) (C1)
在式(C1)中,ma(T)表示温度T下的所述阻燃剂的重量,ma0表示所述阻燃剂的加热前的重量,使用所述式(C1)求出所述阻燃剂的重量减少率Δma(T)达到2质量%的温度,并将其作为所述阻燃剂的气体产生温度Tr,
测量方法C2:使用热重量差示热分析装置来测量加热引起的所述蓄热部件的重量变化,基于测量结果,导出由下述式(C2)表示的温度T与所述蓄热部件的重量减少率Δm3(T)的关系式,
Δm3(T)=(m30-m3(T))/(m30) (C2)
在式(C2)中,m3(T)表示温度T下的所述蓄热部件的重量,m30表示所述蓄热部件的加热前的重量,
并且,对所述蓄热部件中所含有的沸点为100℃以下的溶剂的种类及含量进行鉴定,作为测量的结果,在所述蓄热部件含有所述溶剂的情况下,使用热重量差示热分析装置来测量加热引起的所述溶剂的重量变化,基于测量结果,导出由下述式(C3)表示的温度T与所述溶剂的重量减少率Δ mb(T)的关系式,
Δmb(T)=(mb0-mb(T))/(mb0) (C3)
在式(C3)中,mb(T)表示温度T下的所述溶剂的重量,mb0表示所述溶剂的加热前的重量,
导出由下述式(C4)表示的温度T与从所述蓄热部件中去除所述阻燃剂及所述溶剂而成的特定部件的重量减少率Δmz(T)的关系式,
Δmz(T)=(100*Δm3(T)-a*Δma(T)-b*Δmmb(T))/(100-a-b)(C4)
在式(C4)中,a表示所述阻燃剂的含量相对于所述蓄热部件的总质量的以质量%计的比率,b表示所述溶剂的含量相对于所述蓄热部件的总质量的以质量%计的比率,Δma(T)表示在所述测量方法C1中求出的所述阻燃剂的重量减少率,
使用所述式(C4)求出所述特定部件的重量减少率Δmz(T)达到2质量%的温度,并将其作为所述特定部件的气体产生温度Tc,
所述温度T、所述气体产生温度Tr、所述气体产生温度Ta的单位为℃。
10.根据权利要求9所述的蓄热部件,其中,
所述蓄热部件具有蓄热层及保护层,所述蓄热层含有所述蓄热材料,
所述蓄热层及所述保护层中的至少一方含有所述阻燃剂。
11.根据权利要求9或10所述的蓄热部件,其中,
所述蓄热材料含有石蜡。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的蓄热部件,其中,
所述蓄热材料的含量相对于所述蓄热部件的总质量为70质量%以上。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的蓄热部件,其中,
所述阻燃剂的含量相对于所述蓄热材料的含量为0.1质量%以上。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的蓄热部件,其中,
所述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵、磷酸二氢铵及磷酸三甲酯组成的组中的至少一种。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的蓄热部件,其中,
所述阻燃剂含有选自由磷酸氢二铵及磷酸二氢铵组成的组中的至少一种。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的蓄热部件,其中,
所述阻燃剂的气体产生温度Tr为100℃以上。
17.根据权利要求10所述的蓄热部件,其中,
所述保护层含有阻燃剂。
18.根据权利要求10或17所述的蓄热部件,其中,
所述保护层具有交联结构。
19.根据权利要求10、17及18中任一项所述的蓄热部件,其中,
所述保护层的厚度为10μm以下。
20.一种电子设备,其具有选自由权利要求1至8中任一项所述的蓄热组合物及权利要求9至19中任一项所述的蓄热部件组成的组中的至少一种。
21.一种蓄热部件的制造方法,其为权利要求10、17至19中任一项所述的蓄热部件的制造方法,
在所述蓄热层的至少单面上配置所述保护层。
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