CN1281024A - 导热性有机材料 - Google Patents

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CN1281024A
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数马安男
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

一种可确保良好的导热性,同时可大幅度地提高拉伸强度的导热性有机材料。将规定量的鳞片状和/或粉状的导热性材料3以及规定量的纤维状的导热性材料4添加至有机材料的基体2。

Description

导热性有机材料
本发明涉及导热性树脂等导热性有机材料。
现有导热性有机材料一般藉由向树脂等有机材料添加具有导热性的铝粉、铜粉等金属粉、粉状或膦鳞片状的石墨等来确保导热性。
在如此的现有导热性有机材料中，由于添加剂为粉状或鳞片状，故体积大，所以若为了提高热传导率而增加其配合率，则造成成形品的外观严重恶化的缺点。因此，添加剂的配合率被限制，所得到的热传导率有限度。又，于上述限度内提高添加剂的配合率的场合，具有一方面可得到高的热传导率，而另一方面反而使强度下降的特性，例如成为拉伸强度几乎不增加而拉伸异常地降低之所谓非常脆的材料。
本发明之目的是为了解决如此的课题，而提供一种导热性有机材料，其可确保良好的导热性，同时可大幅地提高拉伸强度。
为了达到此目的，本发明的导热性有机材料的特征在于：规定量的鳞片状和／或粉状的导热性材料以及规定量的纤维状的导热性材料被添加至有机材料的基体。
依据此导热性有机材料，于有机材料的基体中，除了鳞片和／或粉状的导热性材料间的热传送外，藉由鳞片状和／或粉状的导热性材料与纤维状的导热性材料互相接触连接而在两者间施行热传送。其结果，相较于单独添加鳞片状和／或粉状的导热性材料的现有情况，可有效地施行热传送，因此可确保良好的导热性。又，纤维状的导热性材料可达到补强的功能，而可提高拉伸强度。
于此场合，最好由石墨构成鳞片状和／或粉状的导热性材料，且以碳纤维来构成纤维状的导热性材料。依据此构造，由于石墨具有价廉且导热性良好的特性，而碳纤维具有刚性高而补强效果佳且导热性良好的特性，故组合两者而添加至有机材料，可廉价地构成导热性及拉伸强度两者佳的导热性有机材料。
且于此场合，最好石墨的规定量为20重量％以上，且碳纤维的规定量为10重量％以上。此构造藉由分别添加规定量以上的石墨及碳纤维，可确保良好的导热性及高的拉伸强度。
又，于此场合，最好石墨的规定量为30重量％以上，且碳纤维的规定量为15重量％以上。此构造通过增加石墨及碳纤维的添加量，可进一步提高导热性及拉伸强度。
附图的简要说明如下：
图1为模式地显示依据本发明之导热性有机材料的组成图。
以下，参照附图来说明本发明的最佳实施例。图1显示适用本发明的导热性有机材料的组成。如同图所示，此导热性有机材料1于有机材料的基体2分别添加规定量的鳞片状的导热性材料3及纤维状的导热性材料4。
基体2可由热可塑性树脂、热硬化性树脂或热可塑性弹性体等树脂以及加硫橡胶等有机材料构成。又，基体2也可用涂装膜来构成，亦即，亦可于有机涂料添加上述导热性材料3、4，而成为导热性涂料。
导热性材料3例如以鳞片状的石墨来构成。或者也可以取代鳞片状石墨以粉状的石墨或具有导热性的铝粉或铜粉等金属粉构成该导热性材料3，也可以组合鳞片状及粉状物而构成此导热性材料3。就材料成本的观点而言，最好为石墨。
导热性材料4例如以碳纤维或玻璃纤维等来构成。就刚性、强度的观点而言，最好为碳纤维。
下表1与各种比较例一起显示依据三个实施例之导热性有机材料1的热特性及强度特性。这些实施例及比较例均使用尼龙12弹性体来当作基体2。又，在各实施例中，分别使用鳞片状的石墨及碳纤维(CF)来当作导热性材料3及导热性材料4，且被添加至基体2，石墨及碳纤维的添加量在第1～第3实施例中，分别为20重量％和10重量％、30重量％和15重量％以及40重量％和20重量％。
第1及第2比较例相当于现有导热性树脂，仅鳞片状的石墨分别添加20重量％及30重量％的添加量。又，第3～第6比较例用以比较由添加剂的变更所造成之特性的变化；第3及第4比较例为仅碳纤维添加20重量％及30重量％的添加量的例子；第5比较例为仅玻璃纤维(GF)添加20重量％的添加量的例子；第6比较例为无添加者。表1
试料     添加剂 温度(℃) 密度(kg／m3) 比热(J／kgk) 热扩散率(×10-6m2／s) 热传导率(kcal／mhr℃) 拉伸强度(Mpa)
实施例 ① CF：10wt％石墨：20wt％ 23℃ 1180  1600     0．255     0．41  47．8
② GF：15wt％石墨：30wt％ 23℃ 1280  1440     0．514     0．81  57．8
③ CF：20wt％石墨：40wt％ 23℃ 1410  1240     1．26     1．88  59．7
比较例 ① 石墨：20wt％ 23℃ - - -     0．39  29．2
② 石墨：30wt％ 23℃ - - -     0．75  19．9
③ CF：20wt％ 23℃ - - -     0．43 -
④ CF：30wt％ 23℃ - - -     0．59 -
⑤ GF：20wt％ 23℃ - - -     0．30 -
⑥     无添加 23℃ 1030 - -     0．26  40．0
于同表中，首先，若观察相当于现有导热性树脂之第1及第2比较例的特性，则在仅石墨添加20重量％的第1比较例中，热传导率为0．39kcal／mhr℃，且拉伸强度为29．2Mpa，而与此相对在石墨增加至30重量％的第2比较例中，热传导率为0．75kcal／mhr℃，且拉伸强度为19．9Mpa，虽然热传导率增加，但拉伸强度却显著地降低。
然而，在石墨及碳纤维分别添加20重量％及10重量％的第1实施例中，热传导率为0．41kcal／mhr℃，且拉伸强度为47．8Mpa，相较于第1比较例，可得到同等的热传导率，同时藉由碳纤维的补强效果而可急剧地增加拉伸强度。
又，在石墨及碳纤维分别增加至30重量％及15重量％的第2实施例中，可得到热传导率为0．81kcal／mhr℃，且拉伸强度为57．8Mpa，亦即，相较于第1实施例，热传导率大体倍增而大幅度地改善，同时拉伸强度进一步增加。此乃由于除了石墨间的热传送外，藉由石墨与碳纤维互相接触连接而在两者间施行热传送，藉以提高整体的热传送效率的缘故。
在石墨及碳纤维分别进一步增加至40重量％及20重量％的第3实施例中，可得到热传导率为1．88kcal／mhr℃，且拉伸强度为59．7Mpa，亦即，相较于第2实施例可知，热传导率增加至2倍以上，进一步大幅度地改善，同时拉伸强度也进一步稍有改善。
如上所述，依据本实施例的导热性有机材料1，由于将分别当作导热性材料3、4的石墨及碳纤维组合而添加至由有机材料构成的基体2，故除了石墨间的热传送外，藉由石墨与碳纤维互相接触连接而在两者间施行热传送，可确保良好的导热性，同时藉由碳纤维的补强效果而可大幅地提高拉伸强度。
另外，本发明并不限定于所说明的实施例，而可以各种形态来实施。例如，基体2、导热性树脂3、4的各材质只要符合本发明的精神，实施例所示以外的亦可适用。又，关于导热性树脂3、4的添加量，当然亦可采用实施例所示以外的值。其他，在不脱离本发明的精神的范围内，可适当变更局部的构造。
如以上所详述，本发明的导热性有机材料具有可确保良好的导热性，同时可大幅度地提高拉伸强度等效果。

Claims (4)

1．一种导热性有机材料，其特征在于：将规定量的鳞片状和／或粉状的导热性材料以及规定量的纤维状的导热性材料添加至有机材料的基体。
2．如权利要求1所述的导热性有机材料，其特征在于：以石墨来构成所述鳞片状和／或粉状的导热性材料，且以碳纤维来构成所述纤维状的导热性材料。
3．如权利要求2所述的导热性有机材料，其特征在于：所述石墨的所述规定量为20重量％以上，且所述碳纤维的所述规定量为10重量％以上。
4．如权利要求3所述的导热性有机材料，其特征在于：所述石墨的所述规定量为30重量％以上，且所述碳纤维的所述规定量为15重量％以上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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