CN1798818A - 热界面材料和制备热界面材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一个方面中，本发明提供了一种制备热界面材料的方法，包括步骤：(a)提供数均分子量大于25,000的聚合热熔性压敏粘合剂；(b)熔融共混聚合物和至少25重量％导热填料，形成混合物；和(c)形成热熔性压敏粘合剂和导热填料混合物薄膜。另一个方面中，本发明可以进一步包括步骤：提供阻燃剂和/或微纤维形成材料；和/或用γ或电子束(E－束)，或两者结合辐射照射薄膜，以形成热界面材料。

Description

热界面材料和制备热界面材料的方法
背景
集成电路、有源和无源元件、光盘驱动器等在使用条件下产生必须散遗的热量，以能够连续使用发热元件。这些发热元件通常连接有翅片金属块形式散热器和包含热管的热量扩散器，以导走余热并辐射到环境中。可用于提供发热元件和散热器/热扩散器之间热桥的材料是已知的。许多这些材料基于凝胶物质、液体至固相变化化合物、润脂油、或必须机械夹持在发热元件和散热器/热扩散器之间的衬垫。
新近，已经引入复合粘合剂的导热材料。这些导热粘合剂材料通常在发热元件和散热器/热扩散器之间形成粘合连接，使得不需要机械夹持。导热粘合剂中已经使用热活化(热熔性)粘合剂和压敏粘合剂。在所有情况下，这些热界面材料需要热增强(与未填充或稍微填充的聚合物组合物相比)，在高温(发热元件通常在50℃或更高温度下运转)是尺寸稳定的，并且柔性和顺应性足够在基材之间提供良好的接触(润湿)。
可以用多种已知方法制备热界面材料。一种方法是在低粘度材料、例如单体或低分子量聚合物中分散导热颗粒，随后聚合和/或固化和/或交联单体或低分子量聚合物。例如，EP公开No.0566093描述了制备导热电绝缘性压敏粘合剂，其通过在反应性单体和/或低聚物或部分光聚合浆剂中共混导热、电绝缘颗粒，脱气混合物，在两个硅氧烷脱模处理膜之间涂布组合物，并光聚合涂层至压敏粘合剂状态。另一种方法是加入低分子量组分至高分子量组分，以提供合适粘度，从而有助于复合导热颗粒。另一种方法是使用热熔性可涂布PSA组合物，并利用光化辐射交联。起始尝试使用相对低分子量热熔性PSA组合物没能得到良好的高温剪切性能。后来热熔性PSA方法的改进集中于加入辐射感光、多官能小分子，以改善交联步骤。已经建议多种不同的小分子适当地改善高温剪切性能。这些方法具有一些缺点，其需要多重处理步骤和/或多种成分组合物，这增加了制备的总体成本。
一些应用中，需要返工和/或修补，例如，连接铝制框架至等离子体显示板(PDP)。这些应用中，具有易于移去附加体系、例如拉伸可脱模附加体系的导热粘合剂界面制品将是有利的。
因此，需要提供一种简单的、经济合算的制备导热粘合剂界面制品的方法，该制品具有可接受的导热性。此外，还需要在阻燃剂和/或拉伸-脱模构造中提供上述导热制品。
概述
一个方面中，本发明提供一种制备热界面材料的方法，包括步骤：
(a)提供数均分子量大于25000的聚合热熔性压敏粘合剂；
(b)熔融共混该聚合物和至少25wt％导热填料，形成混合物；和
(c)形成热熔性压敏粘合剂和导热填料的混合物薄膜。
另一个方面中，本发明可以进一步包括如下步骤：
提供一种阻燃剂和/或微纤维形成材料；和/或
用γ或电子束(E-束)或两者结合辐射照射薄膜以形成热界面材料。
另一个方面中，本发明提供了一种包含薄膜的热界面材料，薄膜包括数均分子量大于25000的聚合热熔性压敏粘合剂和至少25wt％导热填料的共混物，其中薄膜是交联的，基本上没有加入的自由基引发剂，且基本上没有交联剂。
另一个方面中，本发明提供了一种具有拉伸脱模性能、包括薄膜的热界面材料，薄膜包含数均分子量大于25000的聚合热熔性压敏粘合剂和至少25wt％导热填料的共混物，和在材料加工方向取向且基本上连续的粘弹性和/或弹性微纤维。
另一个实施方案中，本发明提供了一种热界面材料，包括(a)薄膜，其包含数均分子量大于25000的聚合热熔性压敏粘合剂和至少25wt％导热填料的共混物，和(b)与薄膜连接的导热表面粘合剂层。
根据详细说明和所附权利要求，本发明的其它特征和优点对本领域的技术人员显而易见。
附图说明
图1是显示本发明热界面材料的透视图。
图2是显示第二热界面材料的透视图。
图3是特征为薄膜结合导热表面粘合剂层的热界面材料透视图。
图4是用于制备本发明制品的挤出加工装置的示意图。
图5是实施例中所用的薄型加热器试验装置示意图。
图6是实施例中用来计算整体导热率的热阻抗(Zcorr)对厚度(t)的绘制图。
详细说明
在这里使用了一些术语来描述本发明的优选实施方案。所有这样的术语应当理解为与本领域技术人员用语一致的含义。为了方便起见，以下举例说明所指含义，但并非限定：
″阻燃剂″是指当施加至或混合到易燃材料内部时，该物质降低或消除材料点燃的趋势，和/或当暴露至热或火焰时降低一旦点燃继续燃烧的趋势。
″拉伸脱模″是指粘合制品的性能，特征为当以30厘米/分钟的速度和45°或更小的角度从基材表面拉伸和延长制品时，制品从基材表面分离，没有在基材上留下大量可见的残余物，或当在两个坚硬基材之间使用该制品时，以30厘米/分钟的速度和5°或更小的角度拉伸并延长制品，该制品分离，在至少一个坚硬基材上没有留下大量可见的残余物。
″基本上连续″是指加工方向未破损微纤维至少约0.5cm。
″基本上没有″是指存在于本发明TIM中的组分含量小于0.1、0.09或0.08wt％，基于聚合热熔性压敏粘合剂的重量。
本发明提供了包含导热填料和聚合热熔性压敏粘合剂共混物的热界面材料(TIMs)，基本上没有或没有低聚物或低分子量聚合物，除了PSA聚合产生的残留物，(也就是说，＜25000数均分子量)，N-叔丁基丙烯酰胺、有机溶剂、加入的自由基引发剂和交联剂，例如多官能交联剂和三嗪。本发明TIMs包含用本发明描述的检测方法测定的小于约5、4、3、2或1％空隙体积。空隙或空隙体积降低整体导热率。
本发明TIM所需特性包括下列一种或多种：(1)整体导热率至少约0.5瓦/米-K；(2)Shore A硬度小于约60；(3)当根据如下所述试验方法测试时，在22℃或70℃下的静剪切强度至少约10000分钟；和(4)当TIM包含粘弹性微纤维时，至少约150％TIM屈服强度的拉伸断裂强度伸长率大于约200％，并且延长100％后小于约50％回复，当TIM包含弹性微纤维时，TIM伸长率大于约200％，延长100％后大于约50％回复。包含连续粘合薄膜和/或任选施加至粘合薄膜表面的导热表面粘合剂层(一个或多个)的TIMs当施加至板条时可以具有高粘性，例如90度剥离强度大于约0.0438kN/m(4oz/in)，其它实施方案中，大于约0.176kN/m，或大于约0.352kN/m。
可用于本发明的聚合热熔性压敏粘合剂具有大于25000的数均分子量；其它实施方案中，数均分子量大于100000、数均分子量大于200000、或数均分子量大于400000(根据Introduction to PhysicalPolymer Science中的定义，第1章，第6页，L.H.Sperling ISBN 0-471-89092-8)。聚合热熔性压敏粘合剂可以选自任何多种聚合材料，例如橡胶、弹性体、热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、聚α-烯烃聚合物、丙烯酸酯聚合物和甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚物，以及上述的组合物。
通常，任何热熔性可加工压敏粘合剂组合物都是合适的。任选的导热粘合剂层可以是压敏粘合剂，例如丙烯酸粘合剂、聚α-烯烃粘合剂、橡胶基粘合剂、硅氧烷粘合剂、橡胶基粘合剂和丙烯酸粘合剂的共混物、以及其组合物。同样地，任选的导热粘合剂层可以是热活化粘合剂。薄膜和/或任选的导热粘合剂层可以具有单独基本上连续的聚合微纤维，分散在聚合粘合剂基体中，并以薄膜加工方向取向，其中微纤维赋予制品拉伸脱模性能。此外，薄膜和/或任选的导热粘合剂层可以包含阻燃剂。
图1中展示了本发明的一种TIM实例。TIM 10包含薄膜11，并具有第一表面12和与第一表面12相对的第二表面(没有显示)。根据本发明，至少一种导热填料14分散在整个聚合粘合剂基体16中。可以理解其它层和/或结构可以施加或附着至薄膜11的第一表面12。其它层或结构与表面12结合，可以首先施加导热表面粘合剂层至第一表面12，以粘结附加层或结构至表面12。同样地，可以双面带材提供TIM 10，其在与第一表面12相对的表面上具有另一个粘合剂层，特别是导热粘合剂层。脱模衬底等可以在薄膜11的一个或两个表面上结合表面粘合剂(一种或多种)。
图2中展示了本发明另一个实施方案。TIM 100是薄膜101形式，具有第一表面102和与第一表面相对的第二表面(没有显示)。根据本发明该实施方案，至少一种导热填料104和单独基本上连续的粘弹性和/或弹性微纤维108分散到整个聚合粘合剂基体106中，并以加工方向取向。可以理解其它层和/或结构可以施加或附着至薄膜101的表面102。在结合其它层或结构与表面102时，可以首先施加导热表面粘合剂层至第一表面102，以粘结附加层或结构至表面102。同样地，可以双面带材提供TIM 100，其在与第一表面102相对的表面上具有另一个粘合剂层，特别是导热粘合剂层。脱模衬底等可以在薄膜101的一个或两个表面上结合表面粘合剂(一种或多种)。
图3描述了本发明的另一个实施方案，其中在薄膜201的一个表面202上提供导热表面粘合剂层220的TIM 200包含导热颗粒204和聚合粘合剂206的共混物。表面粘合剂层220可以包含任何多种在这里进一步描述的粘合剂材料和导热填料。通常根据预定应用或使用的粘合性能选择表面粘合剂层220中使用的粘合剂。通常，表面粘合剂层220是导热压敏粘合剂，通常其中没有配制阻燃材料。在施加表面粘合剂层220至另一种基材等之前，可以任选包括脱模衬底(没有显示)，以保护表面粘合剂层220。
可用于本发明的热熔性压敏粘合剂(在与导热填料混合之前)具有大于25000的数均分子量，并在室温(约22℃)下发粘。压敏粘合剂(PSAs)是一种独特的粘合剂类别，其干燥(无溶剂的)形式在室温下永久地发粘。仅通过接触，只需要指压或手压，它们便稳固地粘附至多种不同的表面。压敏粘合剂不须用水、溶剂或热活化产生相对强的粘合剂保持力。可以使用″Dahlquist标准″定量描述PSAs，该标准使这些材料的弹性模量在室温下保持小于106达因/cm2。参见Pocius，A.V.，Adhesion & Adhesives：An Introduction，Hanser Publishers，New York，NY，First Edition，1997。本发明聚合物基体可以包含一种或更多种压敏粘合剂(PSA)。需要使用具有不同组成的两种或更多种PSA聚合物，以获得独特的性能。通过有选择地挑选PSA组分类型和浓度，可以获得大范围的物理性能。可以基于最终制品所需的性能，选择特定的聚合物。
热熔性压敏粘合剂可以是任何多种不同的聚合物材料，包括弹性体、橡胶、热塑性弹性体、聚α-烯烃聚合物、丙烯酸聚合物和其共混物。通常，聚合物材料类型适用于熔融挤出加工，如描述于例如美国专利No 6,103,152。需要共混两种或更多种具有化学上不同组成的聚合物。通常基于最终TIM所需的性能选择或挑选特定的聚合物。认识到用于制备热熔性PSA的聚合物材料可以包含剩余量自由基引发剂、低聚物或低分子量聚合物(＜25000数均分子量)、N-叔丁基丙烯酰胺或有机溶剂。
用于制备有用的热熔性压敏粘合剂的合适材料包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物。形成该聚合物可以通过聚合50至100重量份的一种或更多种非叔烷基醇的单体丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，该烷基具有1至20个碳原子(例如3至18个碳原子)。合适的丙烯酸酯单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸环已酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十八烷酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸十二烷酯。此外有用的是芳香丙烯酸酯，例如丙烯酸苄酯和丙烯酸环苄酯。一些应用中，需要使用小于50重量份的单体丙烯酸或甲基丙烯酸酯。任选，可以聚合约0至50份的一种或更多种单烯属不饱和共聚单体与丙烯酸酯单体。一类有用的共聚单体包括均聚物玻璃化转变温度大于丙烯酸酯均聚物玻璃化转变温度的那些。这类合适的共聚单体的实例包括丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺如N，N-二甲基丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、醋酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、异冰片基丙烯酸酯、氰基丙烯酸乙酯、N-乙烯基己内酰胺、马来酸酐、羟基烷基丙烯酸酯、N，N-二甲基氨乙基(甲基)丙烯酸酯、N，N-二乙基丙烯酰胺、β-羧乙基丙烯酸酯，新癸酸、新壬酸、新戊酸、2-乙基己酸或丙酸的乙烯基酯(例如，可从UnionCarbide Corp.of Danbury，CT，以商品名VYNATES获得)，偏二氯乙烯、苯乙烯、乙烯基甲苯和烷基乙烯基醚。
第二类有用的共聚单体包括均聚物玻璃化转变温度低于丙烯酸酯均聚物玻璃化转变温度的那些。这类合适的共聚单体包括乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(Tg＝-71℃)和聚乙二醇甲醚400丙烯酸酯(Tg＝-65℃，可从Shin Nakamura Chemical Co.，Ltd.，以商品名NK Ester AM-90G获得)。
另一类用于本发明的聚合物包括从非可光聚合单体制备的压敏和热熔性粘合剂。该聚合物可以是粘合剂聚合物(也就是说，聚合物为固有的粘合剂)，或聚合物不是固有的粘合剂，但是当与增粘剂混合时能够形成粘合剂组分。具体实例包括聚氨酯、聚α-烯烃(例如，聚辛烯、聚己烯和无规聚丙烯)、嵌段共聚物基粘合剂(SBR、SIS、SBS、SEBS)、天然和合成橡胶、硅氧烷粘合剂、乙烯-醋酸乙烯酯、和含环氧的结构粘合剂共混物(例如，环氧丙烯酸酯和环氧聚酯共混物)和其组合物。
在有些情况下，需要热界面材料具有高的使用温度(也就是说，直至或高于70℃)。这可以通过几种已知的方法实现。例如，可以用电子束、γ辐射等辐照交联丙烯酸基粘合剂。在有些情况下，需要首先暴露挤出物至电子束，随后暴露至γ辐射。嵌段共聚物基热界面材料可通过加入聚苯醚(PPO)或端基封闭增强树脂至如下所述嵌段共聚物来改善其高温性能，例如，描述于美国专利No 6,277,488。
许多导热填料适用于本发明粘合剂。导热填料选自多种材料，其根据ASTM D1530测量整体传导率为约5至1000瓦/米-K。合适的导热填料实例包括但不限于氧化铝、氧化铍、氧化锆、钛酸铝、碳化硅、碳化硼、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化钛、氮化铝、四氮化三硅、氮化硼、一氮化钛等、和其组合物。发现这些填料具有多种形状/形式(球形、薄片、成团、晶体、针状、热解的)。形状的选择取决于选择粘合剂的流变能力和加工挤出物的容易程度。填料可以多种晶体类型(例如，六角形和斜方形氮化硼)得到，选择的晶体类型将取决于晶体的热传导率(包括沿不同晶轴导热率的各向异性)、晶体类型对最终机械性能和成本的影响。
粒度和分布影响导热率、机械和粘合剂性质，因此粒径选择应该适应最终的粘合性要求。其它实施方案中，选择填料的粒度(或填料混合物)和颗粒载荷，以产生合适的导热性，同时保留适当的机械和粘合剂性质。
通常，有用的导热填料的平均粒度为0.5微米(u m)至250μm。其它实施方案中，导热填料的平均粒度可为1至100μm，和10至70μm。颗粒平均粒度可以为0.5至250μm，并且可以是0.5至250μm的任何平均粒度。粘合剂可以包含导热填料，其可以桥接粘合剂和/或热界面基体，并将基体暴露至随其尺寸而增加的程度。因此，压敏粘合剂内部包含颗粒，并改善热源基材和导热制品例如散热器制品之间通路的导热性。这些颗粒具有足够的尺寸，以接近或接触散热器制品基体，使得在散热器制品投入运行之前或之后，粒子压入或压到制品表面上。一般地，将这些颗粒的尺寸增加至与粘合剂相同的厚度将增加热源基材和导热制品之间的热传导率。
粒径的选择取决于应用。例如，当粘合层为25至100μm(例如中央处理单元(CPU)和散热器之间)时，主要尺寸至少约1-2μm且约30μm或以下的颗粒是合适的，其它实施方案中为约5至20μm。当热和冷基材之间存在较大缝隙的情况下，使用大于约20至30μm、例如50至250μm的颗粒。此外，可以使用不同粒度材料的组合物。导热填料粒度越大使得整体传导率越高。当至少一些选择的颗粒能够在散热器制品连接期间塑性变形时，这些颗粒尺寸可以甚至大于上述尺寸。颗粒尺寸的混合可以导致改善的装填密度，其改善得到的导热率。不同的导热填料组合物已经显示出在降低成本的条件下提供相等的热性能，通过用价格较低的填料(例如碳化硅)取代一部分昂贵的填料(例如，氮化硼)。导热填料通常具有沿着多个晶体平面的各向异性导热性，因此通过已知方法使填料取向可用于增强热性能。
导热填料可以总组合物量的至少25wt％存在于本发明粘合剂共混物中。本发明的其它实施方案中，导热填料存在量为粘合剂共混物的至少约30wt％、至少约40wt％，本发明的一些实施方案中，至少约50wt％。其它实施方案中，导热填料可以25至80wt％、30至80wt％、40至80wt％、50至80wt％、或25至80wt％的任何范围存在于本发明粘合剂共混物中。
虽然基于TIM的最终性质(例如、硬度、顺应性、粘性和导热性)选择导热填料的最大量，但导热填料一般存在量小于约80wt％。TIM整体导热率大于约0.5W-m/K、0.6W-m/K或0.8W-m/K。
某些应用中，可能需要和/或可能由应用规程要求阻燃剂特征。例如，电气或电子应用中使用的TIMs可以直接暴露至电流、暴露至短路、和/或暴露至伴随电子元件或电气装置使用时产生的热。因此，行业标准或规程可以对使用该TIMs施加条件，要求进行资格测试，例如燃烧测试等。对于电气和电子应用，工业标准可燃性试验是Underwriters Laboratories(UL 94″设备和器械中部分塑性材料易燃性的测试标准″)。优选TIM达到UL 94 V-2可燃性等级，其它实施方案中将达到UL 94 V-0可燃性等级。
适用于包括在本发明TIMs中的阻燃剂包括任何类型的阻燃剂，其通常以基于TIM总重量5wt％至40wt％的浓度存在于薄膜中。阻燃剂可以是膨胀阻燃剂和/或非膨胀阻燃剂。其它实施方案中，阻燃剂是不含卤素且没有锑的。用于此处描述薄膜的合适阻燃剂实例包括可从Clariant Corporation of Charlotte，NC，以商品名EXOLIT商购的，包括名称为IFR 23、AP 750、基于有机亚磷化合物的EXOLIT OP等级材料、和EXOLIT RP等级红磷材料，非卤化阻燃剂，例如FIREBRAKEZB和BORGARD ZB，以及FR 370(三(三溴新戊基)磷酸酯)，可从DeadSea Bromine Group，Beer Shiva，Israel获得。也起导热填料作用的合适阻燃剂的实例包括氢氧化铝和氢氧化镁。
本发明TIMs中还可以使用一种或更多种阻燃剂和/或增效剂和/或消烟剂的共混物。由多种参数，例如所需应用的工业标准和薄膜聚合物基体的成分确定选择阻燃剂体系。
除了上述明确排除的物质外，TIM还可以包括许多其它添加剂。合适的添加剂实例包括增粘剂(例如松香酯、萜烯、苯酚和脂肪族、芳香族或脂肪族和芳香族合成烃类树脂的混合物)、颜料、增强剂、疏水性或亲水性二氧化硅、碳酸钙、增韧剂、纤维、填料、抗氧化剂、稳定剂和其组合物。上述附加试剂和成分通常以足够量加入，以获得具有所需最终性质、特别是粘合剂性质的制品。对于良好的顺应性和表面接触，优选TIM具有小于约60 Shore A的硬度。
本发明的其它实施方案包括带材和转移带材。有用的背衬材料是导热的。该背衬材料可以是固有导热的，或可以包含添加剂(一种或多种)，例如如上所述的那些，以赋予导热性。合适的背衬材料实例包括纤维素材料，例如纸和布料(纺织和非纺织物)；薄膜，例如聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯和尼龙；麻布；和金属箔，例如铝箔。另一个实施方案中，当背衬材料是脱模衬底时，形成转移带材，其中脱模衬底不需要是导热的。脱模衬底可以用脱模涂料涂布在一面或两面上。还可以提供多层背衬。
借助于一些粘附方式、例如粘合剂，通过层压各层，或通过从各自的成型孔口层挤出薄膜也可制备多层制品。可以使用的其它技术包括挤压涂布，并包括共挤出，其描述于例如美国专利No 5,429,856。
按照本发明的主题，上述导热表面粘合剂层或表面粘合剂可以结合导热薄膜，通过例如共挤出可挤出粘合剂薄膜组分和一种或更多种可挤出表面粘合剂组分，如以下更详细的描述。通常配制和/或选择没有阻燃剂的导热粘合剂组合物，以提供粘合剂制品，例如其中薄膜形成用于带材的基材。可以施加粘合剂至薄膜的部分表面(例如，在其一个主要的表面上)，留下薄膜的部分表面(第二主要的表面)作为基材，以支撑附加层或结构。还可以层压表面粘合剂至薄膜表面，或在表面粘合剂施加至脱模衬里后，可直接挤出或涂布薄膜到表面粘合剂上。表面粘合剂可以采用多个粘合剂层。通常，表面粘合剂层导热填料的浓度低于薄膜层的导热填料浓度，使得可以最大化粘附力。通常，随着导热填料的量增加，粘性降低。
参考图4，展示了挤出过程300，用于制备本发明的TIM。根据本发明方法，将压敏粘合剂聚合物给料至第一挤出机310(通常为单螺杆挤出机)，以软化并混合聚合物成为适于挤出的形式。得到的PSA聚合物将用于形成薄膜的聚合物基体。聚合物可以任何方便的形式，例如颗粒、胶粒、堆积、股状、袋状和绳状加到挤出机310中。
下面，当存在导热填料时，进料增粘性树脂、阻燃剂和其它添加剂至第二挤出机312(例如通常为双螺杆挤出机)。热熔性聚合PSA可以直接从挤出机310进料通过第一端口311进入第二挤出机312。可以将导热填料和其它添加剂进料至第二挤出机的任何端口，并通常在入口313进料至第二挤出机312，该入口313通常位于挤出机312的混合/分散区域之前的位置。一旦结合，在挤出机312中较好地混合聚合物和添加剂。选择成分加入的次序和混合条件(例如螺杆速度、螺旋长度和温度)，以获得最佳混合。应该认识到如果以适于挤出的形式提供热熔性聚合PSA，可以省略第一挤出步骤，直接加入PSA至挤出机312。当加入大量导热填料时，需要通过多个加入端口(也就是说分路进料，没有显示)加入填料至挤出机，通过端口309用真空除去残留空气。残留空气或空隙会降低整体导热率。热界面材料需要包含用此处描述测试方法测定的小于约5％的空隙体积。
一旦加入，在捏合段熔融混合导热填料、PSA和任选的阻燃剂和/或微纤维形成材料和/或其它添加剂，以形成可挤出的组合物。熔融混合步骤的目的是制备可挤出组合物，其中导热填料和其它添加剂(如果存在)分散在整个熔融PSA中。尽管也可以使用传送元件，但熔融混合操作通常使用入口313下游侧的一个捏合段，以获得充分混合。基于要加工的特定化学成分，选择具体的加入次序、区域温度、压力、剪切速率和混合时间，选择这些条件在本领域技术人员可实现的范围内。
熔融混合后，使用齿轮泵316计量可挤出组合物，通过转移管318进入多层挤出模头314(例如接触模(contact die)或冲模)的一层。单层模头可以用于单层TIM构造。模头314内部温度保持在与转移管318内部基本上相同的温度。模头314内部体积大于管318的内部体积，使得从管318流入模头314的材料发生压降至低于转移管318内部的压力。模头314内部的压力将随可挤出组合物接近模头314的出口315继续降低。保持PSA通过挤出机312和模头314的流速，以保持模腔中压力较低。可以选择或改变模头314的形状，以提供成品导热薄膜的所需形状。可以制备任何多种形状，包括连续或不连续膜。
如果需求，可以使用压料辊317、或通过在每个薄膜表面上使用平滑衬底并使复合制品通过辊夹来增加一个或两个粘性膜表面的平滑度，其中压料辊317压迫薄膜在制品从模头314出来后紧靠冷却辊319。表面(一个或多个)的平滑度有益于良好的表面接触和粘附。对于最佳导热性，特别是当粘合具有较大附着面积的刚性基材时，需要在导热粘合剂制品和基材之间没有滞留空气。不接触或不粘结区域不导热，从而降低制品的整体导热性。
在要求改善粘性的应用中，导热薄膜结合一个或更多表面粘合剂层；其它实施方案中，施加一个或更多导热表面粘合剂层至薄膜的外表面，形成TIM。表面粘合剂层的厚度通常是0.025mm(1mil)至0.125mm(5mils)；其它实施方案中，0.025mm(1mil)至0.076mm(3mils)。图4显示了该共挤出方法。通过加入粘合剂树脂/聚合物至挤出机330(例如单螺杆挤出机)将表层粘合剂引入体系，其中在进料至第二挤出机332(例如，通常为双螺杆挤出机)之前软化表面层粘合剂，在第二挤出机332中混合表面层粘合剂和导热填料和其它添加剂，如果存在的话。对于该应用，配制导热表面粘合剂，没有加入其它降低粘合剂粘性或胶粘性的添加剂。尽管表面粘合剂配方中通常不包含阻燃材料，但表面粘合剂内也可以包括少量的阻燃剂，其浓度有效赋予表面粘合剂阻燃性质，同时没有明显减低表面粘合剂的粘性。具体地，需要在非常薄(也就是说＜0.635mm(＜0.025英寸))的导热阻燃制品中加入少量阻燃剂至表面粘合剂。加入至表面粘合剂的阻燃剂量不大于表面粘合剂总重量的约30wt％，其它实施方案中，不大于约20wt％，不大于约10wt％，和不大于约5wt％。
使用齿轮泵336从挤出机332计量可挤出导热表面粘合剂组合物，通过转移管334至模头314的适当腔室。共挤出导热表面粘合剂和导热薄膜通过模头314上的出口315，以直接施加导热表面粘合剂至挤出导热薄膜的外表面。如果提供具有两个主要外表面的导热薄膜，可以施加导热表面粘合剂至导热薄膜的一个或两个主要外表面上。用粘合剂涂布制品的共挤出方法是本领域技术人员已知的，不必在这里进一步说明。其它方法可以用于施加粘合剂，例如直接涂布、喷涂、图案涂饰法、丝网印刷法、层压法等。
如果施加表面粘合剂至两个主要的外部薄膜表面，得到的制品是三层制品，表面粘合剂在导热薄膜的各个主要表面上。对于三层A/B/C结构(表面粘合剂A/薄膜层B/表面粘合剂C)，可以采用另一个挤出机和相关设备，以施加另一种表面粘合剂至薄膜的其它主要表面。该结构中，可以粘附薄膜的主要表面至任何多种表面，用于需要和/或要求薄膜导热性质的应用。此外，表面粘合剂中不含阻燃剂使得导热薄膜粘附至表面或基材，由使用的特定表面粘合剂提供最大的粘合程度。
合适的用于本发明制品的表面粘合剂包括任何粘合剂，其提供可接受的与多种极性和/或非极性基材的粘性。压敏粘合剂是通常可接受的。合适的压敏粘合剂包括基于丙烯酸聚合物、聚氨酯、热塑性弹性体，例如可以商品名KRATON商购的(例如，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和其组合物)和其它嵌段共聚物，聚烯烃例如聚α-烯烃和无定形聚烯烃、硅氧烷、橡胶基粘合剂(包括天然橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、丁基橡胶等)，以及这些粘合剂的组合物或共混物。表面粘合剂可以包含增粘剂、聚苯醚(PPO)聚合物、填料、微纤维形成材料、交联剂、抗氧化剂、染料、着色剂、以及活性成分，例如抗微生物剂。
已知可用作本发明中表面粘合剂的压敏粘合剂类别是例如描述于例如美国专利No RE 24,906的丙烯酸酯共聚物，特别是共聚物包括重量比90∶10至98∶2丙烯酸异辛酯∶丙烯酸共聚物。此外可接受的共聚物包括重量比90∶10至98∶2丙烯酸2-乙基己基酯∶丙烯酸共聚物，和65∶35丙烯酸2-乙基己基酯∶丙烯酸异冰片酯共聚物。有用的粘合剂描述于例如美国专利No 5,804,610和5,932,298。还可以使用丙烯酸粘合剂和橡胶基粘合剂的共混物，例如描述于WO 01/57152。
可以施加脱模衬底320至设置在导热粘性膜的一个或两个主要表面上的表面粘合剂层。可以从送料辊322分配衬底320。用于衬底320的合适材料包括硅氧烷脱模衬底、脱模涂布的聚酯薄膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)，和聚烯烃薄膜(例如聚乙烯薄膜)。然后在夹辊324间将衬底和导热粘性膜层压到一起。
可以将任选的脱模衬底340加到薄膜的相对表面，通过放置任选的第二送料辊342靠近夹辊324中的一个。第二脱模衬底340可以与脱模衬底320相同或不同。此外，提供的第二脱模衬底340可具有涂覆或施加至脱模衬底340一个表面的粘合剂层。用这样的方式，可以施加第二表面粘合剂层(没有显示)至薄膜材料的第二主要表面。第二表面粘合剂层可以与上述共挤出粘合剂相同或不同。通常，表面粘合剂层将包含导热压敏粘合剂。也可提供表面粘合剂层涂覆或施加至其一个表面的脱模衬底320。
上述方法和使用设备的变化是本领域的技术人员已知的，本发明不限于此处图4描述的装置。制备多层薄膜/粘合剂结构的其它方法在本发明范围内。
层压后，TIM任选暴露至来自电子束辐射源326的辐射，以交联薄膜获得改善的内聚强度。对于较厚的膜，电子束必需通过TIM两个主要表面，以充分穿透材料诱发更彻底的交联。电子束辐照后，可以使用卷取辊329从TIM除去任选的第二脱模衬底340，并将层压品卷到卷取辊328上。
可以使用γ辐射和其它辐射源，只要辐射能量足够穿透薄膜厚度，以引发并充分交联整个厚度的导热粘合剂。可以使用辐射的组合。对于厚膜，辐照必需通过薄膜的两个主要表面，以充分穿透材料，诱发更彻底的交联。替代地，卷绕成卷后可以γ辐照TIM。
通常用脱模剂例如含氟化合物或硅氧烷涂布脱模衬底。例如，美国专利No 4,472,480描述了低表面能全氟化合物衬底。合适的脱模衬底包括纸、聚烯烃薄膜或用硅氧烷脱模材料涂布的聚酯薄膜。当与丙烯基压敏粘合剂一起使用时，聚烯烃薄膜可以不需要脱模涂层。可商购的硅氧烷涂布脱模衬底实例是POLYSLIKTM硅氧烷脱模纸(可从James River Co.获得，H.P.Smith Division，Bedford Park，IL)和由DCP-Lohja(Dixon，IL)现在称为Loparex，Inc.(Willowbrook，IL)提供的硅氧烷脱模纸。特定的脱模衬底已知为商品名1-60BKG-157，具有水基硅氧烷脱模表面的高级日历牛皮纸，可从DCP-Lohja获得。其它类型电子束稳定的无杂质脱模衬底也可用于本发明，例如描述于未决美国专利公开No 02-0155243-A1中的那些，已转让给本申请的受让人。
为了提供拉伸脱模性质并进一步增强本发明的TIMs，导热薄膜、表面粘合剂或两种薄膜和表面粘合剂将包括此处描述的生产过程期间原位形成的粘弹性和/或弹性微纤维的微纤维形成材料。个体微纤维单个基本上是连续的，并分散在整个粘性聚合物基体中，并以薄膜加工方向取向。已经发现合适的微纤维包括根据未决美国专利公开No 02-0187294-A1的教导配制的那些。本发明TIMs中，微纤维在加工方向至少约0.5厘米(cm)未破损；其它实施方案中，至少约2cm、约5cm、或约8cm。另一个方面中，基本上连续的微纤维通常具有0.05至5微米的最大直径、通常0.1至1微米，并且基本上连续微纤维的长宽比(即长度与直径的比例)大于约1000。
可以进行上述共挤出过程，通过装备有适当供料模块的模头314或通过使用多前驱或多歧管模头，产生一层或双层导热粘性制品，或产生具有三层或更多层(例如10-100层或更多层)的制品。此外可以制备多层制品，通过层压如上所述的附加层至薄膜，或在制品从模头314出来后层压至任何共挤出的聚合物层。其它可以使用的技术包括图案涂饰法。本发明制品中的层(一个或多个)可以是厚的，即，大于或等于0.25mm(0.010英寸)或薄的(即，＜0.25mm(0.010英寸))。
本发明的TIMs可以用于多种应用，包括航天、汽车、电子和医药应用。本发明的TIMs通常用于连接处理器和元件至热量散逸设备(例如散热器和扩散器)。制品的性质可以专门制作以满足所需应用的要求。具体应用实例包括带材、衬垫或片材、振动阻尼制品、磁带背材、垫圈、垫片和密封剂。本发明的TIMs可以切割例如冲切至任何尺寸。
下列非限定实施例中进一步说明本发明的实施方案特征。
实施例
这些实施例仅用于说明目的，不是对附加权利要求范围的限定。实施例和说明书其余部分中的所有份数、百分数、比例等均以重量计，除非另外标明。
以下测试方法和实施例中，样品尺寸(通常为长度)是近似的，除了宽度，其中宽度是量测到切割工具的准确度。
测试方法
密度和空隙体积
根据ASTM D792-86″通过替换法测量塑料密度和比重(相对密度)的标准测试方法″测定密度。样品切成大约2.54cm×2.54cm(1英寸(in)×1英寸(in))样品，并在高精度天平上称重，可以Model AG245从Mettler-Toledo，Greifensee，Switzerland得到。通过在室温下(23℃+/-1℃)测量替换水的质量，获得每个样品的体积。使用天平的专门附件以克测量每个样品的浮力。采用其质量除以其浮力作为样品的密度(Dmeas)，假定在23℃的水密度为1g/cc。
根据以下公式确定组合物的理论密度(Dtheor)：
组合物的Dtheor＝(粘性组分的wt％×粘性组分的Dmeas)+(第一填料组分的wt％×第一填料组分的Dtheor)+(第二填料组分的wt％×第二填料组分的Dtheor)+(第三填料组分的wt％×第三填料组分的Dtheor)等。
并根据该结果，从下式计算空隙体积百分数：
％空隙体积＝(1-组合物的Dmeas/组合物的Dtheor)×100
粘度
使用Rheometrics动态分析仪RDA II，可从Rheometrics，Inc.，Piscataway，NJ.获得，测量粘度的变化。将粘合剂放入直径25mm、厚度1mm的平行板中。将数据以复合体粘度对温度和在180℃的剪切速率作图。记录1弧度/秒下的频率粘度。
硬度测试
测量并记录样品的厚度(约3.81cm(1.5英寸)×2.54cm(1.0英寸))。然后层压样品至清洁的干玻璃板条，注意避免在样品和玻璃间残留气泡。以相同方式层压附加制品样品至第一制品，直到获得至少0.34cm(0.135英寸)总厚度。使用Shore A硬度测试仪(型号CV Stand，硬度计类型A ASTM D2240 Gauge，可以从Shore Instrument Mfg.Co.Inc.获得，Freeport，NY)，在每个样品的三个位置上从设备读取初始硬度，并且平均其值。
静剪切强度测试
从要测试制品切取2.54cm(1.0英寸)宽×约3.81cm(1.5英寸)长样品，并压到溶剂洗涤(丙酮洗涤一次，随后用庚烷洗涤三次)并干燥的0.508cm(2英寸)宽×7.62cm(3英寸)长的304型不锈钢基材板条上，并把样品放在板条一端的中心。将约10.16cm(4英寸)长×约3.175cm(1.25英寸)宽×0.0025cm(0.001英寸)厚的原聚酯薄膜片材粘附至样品，通过使用2千克(4.5磅)硬橡胶辊将聚酯薄膜的原侧面轧制到样品上，每个方向双程轧制，注意在薄膜和样品之间不能留存气泡，约5.1em(2英寸)聚酯薄膜延伸出板条作为标志牌。然后切割板条上的层压品至2.54cm(1.0英寸)长度，使得得到的粘结面积是2.54cm×2.54cm(1.0英寸×1.0英寸)。然后将5.1cm(2英寸)标志牌折叠在三角形夹子周围，用遮蔽胶带缠绕，并用钉钉住，使得可以连接重物至测试样品。在室温下1000g重量用于测试样品，在70℃(158°F)500克重量用于测试样品。由此制备的样品可以在室温和大约50％相对湿度下保留大约24至72小时。然后将测试样品放置在具有2度向后倾斜角的静剪切标准夹具中。然后在室温下(约22℃)或设置在70℃(158)的强制通风烘箱中测试紧固样品。然后在连接500g重量之前经过10分钟加热得到高温测试样品。进行测试直至测试样品破损或经过10,000分钟。记录破损时间。
拉伸断裂强度和伸长率测试(方法I)
根据ASTM D412-98a″硫化橡胶和热塑性弹性体-拉伸的标准测试方法″测定拉伸和伸长率。施加硅氧烷脱模衬里至制品的暴露面，该制品单面上已经具有衬底。在加工方向上使用Die E从要测试制品切割样品，以形成测试样品。使用具有0.1千克(3.5oz)力和0.0635cm(0.25英寸)直径底部的AMES量规，在每个样品的中心测量样品厚度。拉伸测试仪设置为下列条件：
夹片间隙：8.89cm(3.5英寸)
测试速度：51cm/分钟(20英寸/分钟)
荷重元：45千克(100磅)
通过分开设备夹紧钳至该长度设置初始量规长度在8.89cm(3.5英寸)，并将样品居中水平地放在夹片间，使得每个夹片夹持大约等长的样品。以51cm/分钟(20英寸/分钟)的测试速度测试样品，直至样品破坏或达到机器的最大伸长(101.6cm(40英寸))。记录拉伸强度的磅数(随后转换成千克)和伸长距离。通过用伸长距离除以起始间隙距离×100测定伸长百分率。进行十一次重复测试实验，除了其中指明，计算平均值，以提供厚度、峰值荷载、峰值应力、峰值应力下的应变百分比(％)、断裂载荷、断裂应变％、断裂能和模量。
拉伸断裂强度和(断裂)伸长率测试(方法II)
施加硅氧烷脱模衬底至制品的无衬底侧面。在加工方向上从要测试制品切割1.27cm(0.5英寸)宽×约12.7cm(5英寸)长的样品，以形成测试样品。除去一个衬底，并测量2.54cm(1.0英寸)的长度，并在测试样品的中心标明，以提供起始间隙距离。通过将带材边缘放置在两个标记上，跨过TIM放置2.54cm(1英寸)宽×约7.62cm(3英寸)的遮蔽胶带，使得标出的2.54cm(1.0英寸)长区域没被带材覆盖。然后除去其它衬底，并将遮蔽胶带完全缠绕在制品周围，以确保遮蔽胶带跨过制品排列。该带材用于防止样品粘附至INSTRON夹片，并防止样品在夹片夹紧的位置断裂。INSTRON设置为下列条件：
夹片间隙：2.54cm(1.0英寸)
测试速度：25.4cm/分钟(10英寸/分钟)
然后将测试样品放置在INSTRON夹片中，使得夹片夹在遮蔽胶带边缘。以25.4cm/分钟(10英寸/分钟)的测试速度测试样品，直至样品断裂。记录拉伸断裂强度或最大荷载的磅数(随后转换成千克)，并记录伸长距离。通过用伸长距离除以起始间隙距离×100测定断裂伸长率。测试每种样品的一个试样。
90-度剥离强度测试
从要测试制品切割25.4mm(1英寸)或12.7mm(0.5英寸)宽×约127mm(5英寸)长样品。通过将制品轧制到聚酯薄膜的最初侧面上，层压25.4mm(1英寸)宽样品至约152.4mm(6英寸)长×约28.6mm(1.125英寸)宽×0.025mm(0.001英寸)厚的最初聚酯薄膜，注意不要在薄膜和制品之间留存气泡。类似地层压12.7(0.5英寸)宽样品至约152.4mm(6英寸)长×约15.8mm(0.625英寸)宽×0.025mm(0.001英寸)厚的最初聚酯薄膜。然后将层压品放置在溶剂洗涤(丙酮洗涤一次，随后庚烷洗涤三次)且干燥的51mm(2英寸)宽×约127mm(5英寸)长型6061-T6型合金裸标准铝板条上，或者放置在溶剂洗涤(异丙醇洗涤三次)且干燥的51mm(2英寸)宽×约127mm(5英寸)长聚丙烯板条上，使得层压品居中放在板条上，且一部分层压品延伸出板条作为标志盘。使用2千克(4.5磅)硬橡胶辊，每个方向上单程，将层压品轧制到板条上。注意不要在板条和层压品之间留存泡沫。在室温(约22℃)下将如此制备的样品保持约24小时。然后在室温(约22℃)下用以下描述的方法A(用于聚丙烯面板)或方法B(用于铝板条)测试样品的90度剥离强度。
方法A：使用装有4.5千克(10磅)荷重元的IMASS测试仪，以30cm/分钟(12英寸/分钟)的测试速度测试样品。忽略从最初0.51cm(0.2英寸)长度剥离获得的剥离值。记录接着5.08cm(2英寸)的剥离值或″剥离面积″。报告值是三次重复实验综合剥离强度值的平均值。
方法B：使用装有45千克(100磅)荷重元的SINTECH 5/GLInstron测试仪，以30cm/分钟(12英寸/分钟)的测试速度测试样品。忽略从最初1.27cm(0.5英寸)长度剥离获得的剥离值。记录接着89mm(3.5英寸)的剥离值或″剥离面积″。报告值是三次重复实验综合剥离强度值的平均值。
拉伸脱模测试
在样品的加工方向上从测试样品切割12.5mm(0.5英寸)宽×127mm(5英寸)长的长条。
将一长条层压至50.8mm(2英寸)宽×127mm(5英寸)长的铝或玻璃板条，使得长条距板条的一个长边缘约为0.635cm(0.25英寸)，且约25.4mm(1.0英寸)的长条延伸超出板条末端。注意确保长条和板条间的润湿或接触最大化。期望获得100％的接触。
类似地，沿着玻璃或铝板条的其它边缘层压得自不同实施例的长条。
然后直接层压第二个类似板条(即，铝和铝，或玻璃和玻璃)至第一板条上，确保长条和第二板条之间没有留存气泡。在室温(约22℃)下使粘结样品保持24小时至72小时。
用手以约30cm/分钟(约12英寸/分钟)的速度在基本上与板条平行的方向拉伸测试长条的自由端，以引发拉伸脱模移去，直到粘合失效。仅目视检查玻璃板条是否存在残余物，并记录失效的模式。如果从板条完全移去，样品列为″通过″。如果样品不能完全除去，样品列为″失败″。
热阻抗测量
根据ASTM C-1114测试方法″用薄型-加热器装置测量稳态热传导性质″测量本发明公开发明的单层热阻抗。
图5中显示出薄型加热器装置500的简图。
使用小型电阻器502作为薄型加热器。使用的电阻器是在0.806cm2(0.125英寸2)面积的TO-220封装中为10欧姆的电阻器，(例如Caddock Electronics MP930)。在穿过电阻器背面的小孔中放置细丝热电偶504，以测量热侧温度，Th。
通过设定电流和电压(功率＝电流×电压)，从精密电源506(例如Hewlett Packard E3611A)提供已知的功率Q。将要测试的样品508放置到可弃测试表面509上，并在薄型加热器和冷铝测试块510之间用运转冷水通过冷却块511冷却。冷却试块具有测量冷侧温度Tc的热电偶512。增加电阻器功率，并使电阻器温度达到平衡。记录温度Th和Tc，并根据ASTM C 1114使用下列关系式计算阻抗和导热率：
A＝薄型加热器面积
功率，Q＝电压×供应电流
热流率，q＝Q/A，
ΔT＝Th-Tc
热阻(R)＝ΔT/q
热阻抗(Zuncorr)＝R×A
用电阻器顶(水平面)表面(而不是样品的侧面)的任何热损失校正热阻抗，并报告为Zcorr。
Zcorr＝Zuncorr-[电阻器的对流热损耗×(电阻器的表面温度Th-室温)]
其中TO-220类型电阻器的对流热损耗值＝0.011瓦。
在文章″Factors Affecting  Convection  Heat Transfer″，HeatTransfer，Watlow Education Series，Book One，1995，16-17页中可以得到进一步的论述。从上述书的17页图17上读取电阻器的对流热损失值，且该值基于测试电阻器的尺寸。
整体导热率测量
阻抗作图法用于计算整体导热率(k)。
根据上述测试方法对于不同厚度的样品测量校正的热阻抗(Zcorr)。以不同厚度挤出材料得到样品，或通过结合多层单个样品以得到不同的厚度。然后考虑到界面阻抗的有限值对该数据作图。该作图方法可以用以下公式表示：
Zcorr＝Zinterface+t/k
图6展示了热阻抗(Zcorr)对厚度(t)的作图。作图得到了斜率＝1/k和t＝0处截距等于Zintcrface的直线。然后从校正后热阻抗值的直线斜率计算整体导热率(k)。
实施例中使用的材料
  组分   商品名   说明   来源
  粘合剂
  2-EHA   丙烯酸2-乙基己基酯   丙烯酸酯单体   BASF Corp，Mt.Olive，NJ
  AA   丙烯酸   丙烯酸酯单体   BASF Corp.
  IOTG   巯基乙醇酸异辛基酯   链转移剂   BASF Corp.
  KRATON D1107   KratonTMD1107   苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯线性热塑性弹性体(标称分子量229,000)   Kraton Polymers U.S.LLC，Houston，TX
  Shellflex371N   ShellflexTM371N   精炼石油   Shell Lubricants，Houston，TX
  Irganox1010   IrganoxTM1010   抗氧化剂   Ciba Specialty ChemicalsCorp，Tarrytown，NY
  WingtackPlus   WingtackTMPlus   增粘树脂(标称数均分子量1070)   Goodyear Tire & Rubber Co，ChemicalsDivision.Akron，OH
  IRG 651   IrgacureTM 651   2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮   Ciba Specialty ChemicalsCorp
  VA-24薄膜   VA-24薄膜   0.0635mm厚热封性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物薄膜，具有6％的乙酸乙烯酯   CT Film of Dallas，TX
  填料
  BlendexHPP857M   BlendexTMHPP857M   聚亚苯基醚，粉末，Tg165℃，Mw 6300，比重1.02g/cm3   GE Specialty Chemicals，Inc，Morgantown，WV
  Exact3040   ExactTM 3040   乙烯基己烯共聚物，标称拉伸屈服强度(MD)5.4Mpa(780psi)，拉伸断裂强度(MD)51.6Mpa(7490psi)，断裂伸长率(MD)460％，MI 16.5，密度0.900g/cm3，峰熔融温度96℃(205)   ExxonMobil ChemicalCompany，Houston，TX
  BN   氮化硼   导热填料，六角形，理论密度1.80   Advanced CeramicsCorporation，Cleveland，OH；现在称为GE AdvancedCcramics
  Al(OH)3   Martinal ON320   氢氧化铝，粒度20微米，理论密度2.40   AlbemarleCorporation，BatonRouge，LA
  Mg(OH)2   氢氧化镁   导热填料，理论密度2.40   Albemarle Corporation
实施例1
使用变化量的导热填料制备丙烯酸热界面组合物。
制备压敏粘合剂A(PSA-A)：
通过混合95份2-EHA，5份AA，0.15份IRG651，和0.02份IOTG制备压敏粘合剂组合物。
将该组合物放入测量约100mm×50mm×5mm厚的VA-24薄膜封装中，浸于水浴，并暴露至描述于美国专利No 5,804,610的紫外线辐射。根据上述测试方法，PSA-A的粘度测试为约3981泊(P)。该粘合剂被认为具有约700,000至约1,200,000的重均分子量(Mw)。PSA-A的密度是0.98g/cc。
制备热界面材料：
通过51mm单螺杆挤出机(Bonnot挤出机)进料PSA-A至具有四个端口(Werner Pfleider)的30mm同向双螺杆挤出机筒区域1的进料口。Bonnot挤出机中所有区域的温度均设置为149℃(300°F)。将表1中指定的导热填料(每100重量份的PSA-A和导热填料表1中指定的重量份)干燥固体的一部分加入至同向双螺杆挤出机筒区域5的进料口，该同向双螺杆挤出机以200rpm的螺杆速度(实际速度约177rpm)运转，导热填料和上述制备的压敏粘合剂的总流速约3.18千克/小时(千克/hr)(7磅/小时(lb/hr))。双螺杆挤压机的所有六个温度区域中，温度均设置在93.5℃(200°F)。通过筒区域9的端口施加真空(约-77.9+/-10.2牛顿/平方米(N/m2)(-23+/-3英寸水银柱(Hg))。三个挤出机接头的温度是113℃(235°F)，并且挤出机出口端的挠性软管全部设置在113℃(235°F)。用热的Zenith熔体泵控制流速，标称10.3cc/rev，设置在113℃(235°F)。
将挤出物经过热的软管泵至具有约0.114cm(0.045英寸)间隙的单层15.24cm(6英寸)宽锻模，并且设置在149℃(300°F)。调节线速度，以提供表1中指定的目标厚度。将压出片材流延到两个冷却辊(一个金属，一个橡胶)形成的压辊中，在两个硅氧烷涂布的聚酯脱模衬底之间。冷却辊的温度设置为7.5℃(45°F)。每个衬底为0.051mm(0.002英寸)厚双侧硅氧烷涂布的聚酯衬底，每个侧面上具有不同的脱模材料(标识为5035和7200)，可以从DCP-LOHJA Inc.，Willowbrook，IL，以2-2PESTR(P2)-5035和7200获得。压出片材接触一个衬底的7200侧面和另一个衬底的5035侧面。除去具有与压出片材接触的7200脱模材料的衬底，并将得到的制品绕成卷，用于随后的交联。
表1
  样品   导热填料   导热填料wt％   目标厚度，cm(mils)   测量厚度，cm(mils)
  1   BN   40   0.0254(10)   0.0282(11.1)
  CE1   Al(OH)3   40   0.0508(20)   0.0546(21.5)
  CE2   Al(OH)3   50   0.0508(20)   0.0518(20.4)
  CE3   Mg(OH)2   50   0.0508(20)   0.0544(21.4)
从上述样品卷切割两个约0.46米(m)(18英寸)长的片。小心地层压聚酯衬底、2-2PESTR(P2)5035和7200至每个片的露出侧面(侧面2)，其中片具有与露出侧(侧面2)接触的7200硅氧烷涂布的侧面。然后对两个面上具有衬底的压出片材按照如下所述进行γ辐射。
通过γ处理单元(Research Loop of Panasonic Industrial Irradiator JS7500，Cobalt 60 Wet Storage，可从M.D.S.Nordion，Kanota，Ontario，Canada获得)对样品进行γ辐射。每个片接受的γ剂量测量为31.6至36.4千戈瑞(kGy)(目标剂量＝30kGy)。
然后根据上述测试方法测试得到制品的物理性能和粘合性能。实施例1和对比例1-3的整体导热率分别是NT、0.55、0.58和0.70瓦/米-K。结果在表2中给出。
表2
  密度g/cm3(测量/理论)   ％空隙体积   硬度   剥离强度，kN/m(oz/in)   静态剪切，分钟   阻抗，℃-cm2/W(℃-平方英寸/W)
  Al   PP   22℃   70℃   Zuncorr.   Zcorr.
  1   1.266/1.30   2.62   34   0.508(46.4)   0.186(17.0)   10000+   10000+   6.45(1.00)   6.90(1.07)
  CE1   1.057(b)(c)/1.55   31.8   14   0.583(53.3)   0.287(26.2)   10000+   10000+   14.645(2.27)   17.16(2.66)
  CE2   1.159(b)(c)/1.69   31.42   18   0.508(46.4)   0.175(16.0)   10000+   10000+   11.355(1.76)   12.71(1.97)
  CE3   1.317(b)/1.69   22.07   33   0.408(37.3)   0.049(4.5)   10000+   10000+   11.677(1.81)   13.10(2.03)
(a)NT＝没有测试
(b)样品中较大空隙(经过单个进料口加入填料)
(c)Al(OH)3在模头温度释放水
实施例2-10
使用多种导热填料制备丙烯酸热界面组合物。以多种厚度涂布每个组合物。
制备压敏粘合剂B(PSA-B)：
通过混合97份2-EHA、3份AA、0.15份IRG 651、和0.01份IOTG制备压敏粘合剂组合物。将该组合物放入包装，浸于水浴，同时暴露至如实施例1所述的紫外线。根据上述测试方法，PSA-B粘度测试为约2215P。该粘合剂被认为具有约800,000至约1,300,000的重均分子量(Mw)。PSA-B的密度是0.98g/cc。
制备热界面组合物：
通过实施例1的Bonnet挤出机以4.55千克/时(10磅/小时)的进料速度将PSA-B进料到同向双螺杆挤出机(40mm BerstorffZE-40，L/D＝40，10个筒)的筒1。Bonnot挤出机的所有温度区域设置为149℃(300°F)，除了区域1设置为135℃(275°F)。使用重力进料器(K-Tron型号T20，K-Tron，Pitman，NJ)，将导热填料以干燥固体进料到双螺杆挤出机的筒2和4。以下表3提供了填料进料速度。该分路给料装置用来成功地获得低体积密度填料所需的填充量。此外，使垂直下降距离保持尽可能短，以避免留存过量空气。每个挤出螺杆由自清效应的方形通道变螺距(60mm、40mm和30mm)双程传送元件组成。螺杆还包含5-桨叶捏合段、长度50mm，三种不同的偏移设置：(1)向前(LI)方向45度，(2)反转(RE)方向45度，或(3)中线(neutral pattern)90度。螺杆的起始370毫米由向前传送、自清效应元件(螺距30和60)组成。将第一捏和区域设置在螺杆的370-520mm间，并由向前、中线和反转捏合段组成。随后为传送区域(520-770mm)和另一个捏和段(770-920mm)。该捏和区域由两个向前段和随后的反转段组成。螺杆的其余部分(920-1600mm)由多种螺距的自清效应的方形通道向前传送元件组成，通常，随后螺距为下降倾向(60mm，40mm，30mm)。以200rpm(实际速度约200rpm)的螺杆速度，全部区域在125℃(257°F)温度下运转双螺杆挤出机。通过区域8中的开口施加真空(约-94.81kN/m2(-28英寸水银柱(Hg))，以除去任何挥发物和/或水分。如该螺杆设计中说明，真空区域中使用较大螺距向前传送元件，以提供较低的填充率，从而最大化聚合物表面面积。通过设置在154.4℃(310P)的1.905cm(0.75英寸)直径的不锈钢颈管，通过热的Normag熔体泵泵送挤出物，标称10.3cc/rev，设置在125℃(257°F)，送至具有0.102cm(0.040英寸)间隙(可以从Cloeren Company，Orange，TX获得)的4.17cm(10英寸)宽3-层Cloeren锻模的中央/中心层。模头温度设置为177℃(350°F)。调节线速度以提供表3中指定的目标厚度。
表3
  实施例号   导热填料   导热填料wt％   区域2进料速度，千克/小时(磅/小时)   区域4进料速度，千克/小时(磅/小时)   目标厚度，cm(mils)   测量厚度，cm(mils)
  2   BN   30   0.973   0.973   0.0508(20)   0.0635(25)
  3   BN   30   (2.14)   (2.14)   0.0762(30)   0.0838(33)
  4   BN   30   0.1016(40)   0.119(47)
  5   BN   40   1.51(3.33)   1.51(3.33)   0.0508(20)   0.0660(26)
  6   BN   40   0.0762(30)   0.0813(32)
  7   BN   40   0.1016(40)   0.119(47)
  8   BN   50   1.82(4.0)   2.73(6.0)   0.0508(20)   0.0533(21)
  9   BN   50   0.0762(30)   0.0762(30)
  10   BN   50   0.1016(40)   0.0635(25)
将压出片材铸塑到与用冷铸辊接触的双面硅氧烷涂布的聚酯衬底上。铸辊的温度设置为7.5℃(54°F)。将得到的制品绕成卷，用于随后的交联。
从上述样品卷切割八个约0.46米(18英寸)长的片。小心地层压衬底2-2PESTR(P2)-5035和7200至每个片露出的侧面(侧面2)上，每个片具有与露出侧面(侧面2)接触的7200硅氧烷涂布的侧面。然后对两面具有衬底的挤出片材进行如下所述电子束或者γ辐射。
电子束：然后令两面具有衬底的两个挤出片材通过以300keV加速电压运转的电子束处理单元(ESI Electro Curtain)，每个侧面以测量9兆拉德(Mrads)的电子束剂量通过一次。
γ：对样品进行γ辐射，并通过实施例1的γ处理单元。两个样品各自接受目标(实际测量)γ剂量为约30kGy(31.6-31.7kGy)、45kGy(44.4-45.9kGy)或60kGy(58.8-59.7kGy)。
然后根据上述测试方法测试得到制品的物理性能和粘合性能。结果在表5和6中给出。用于表5的测试方法是拉伸断裂强度和伸长率测试(方法I)。
表4
  实施例号   密度g/cm3(测量/理论)   硬度   ％空隙体积   辐射类型和目标量   剥离强度，kN/m(oz/in)   静态剪切，分钟   阻抗，℃-cm2/W(℃-in2/W)   整体导热率
  Al   22℃   70℃   Zuncorr.   Zcorr.
  2   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.396(36.2)   10000+   NT   NT   NT   0.55
  1.201(a)/1.22   NT   1.56   γ，30kGy   NT   10000+   10000+   12.90(2.0)   15.55(2.41)
  3   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.432(39.5)   10000+   NT   NT   NT
  1.188(a)/1.22   NT   2.61   γ，30kGy   NT   10000+   10000+   15.81(2.45)   20.0(3.10)
  4   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.746(68.2)   45内聚   NT   NT   NT
  1.187(a)/1.22   23   2.70   γ，30kGy   1.532(140.0)   10000+   10000+   19.16(2.97)   25.81(4.00)
  5   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.135(12.3)   10000+   NT   NT   NT   0.83
  1.277(a)/1.30   NT   1.68   γ，30kGy   NT   10000+   NT   10.90(1.69)   12.77(1.98)
  6   NT   NT   NT   EB.9Mrad   0.289(26.4)   10000+   NT   NT   NT
  1.275(a)/1.30   NT   1.94   γ，30kGy   NT   10000+   NT   12.06(1.87)   14.39(2.23)
  7   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.326(29.8)   144内聚   NT   NT   NT
  1.278(a)/1.30   35   1.77   γ，30kGy   1.165(106.4)   10000+   NT   15.23(2.36)   19.10(2.96)
  8   NT   NT   NT   EB，9Mrad   (4.1)   10000+   NT   NT   NT   1.09
  1.373(a)/1.38   NT   0.53   γ，30kGy   NT   10000+   NT   8.32(1.29)   9.29(1.44)
  9   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.078(7.1)   10000+   NT   NT   NT
  NT   NT   NT   γ，30kGy   0.594(54.4)   10000+   NT   9.94(1.54)   11.42(1.77)
  1.376/1.38   NT   0.30   γ，45kGy   0.542(49.6)   NT   NT   NT   NT
  NT   NT   NT   γ，60kGy   0.192(17.6)   NT   NT   NT   NT
  10   NT   NT   NT   EB，9Mrad   0.057(5.2)   10000+   NT   NT   NT
  1.394(a)/1.38   48   0   γ，30kGy   NT   10000+   9.03(1.40)   10.26(1.59)
(a)测量样品暴露至45kGyγ辐射
表5
  实施例号   辐射类型和量   厚度，cm(mils)   峰值载荷，千克(磅)   峰值应力，Mpa(psi)   在峰值载荷的％应变   断裂应力，Mpa(psi)   断裂载荷，千克(磅)   ％断裂应变   断裂能量cm-千克(英寸—磅)   模量，Mpa(psi)
  4   EB，9Mrad   0.104(41)   0.82(1.8)   1.193(173)   660.1   0.82(1.8)   1.188(172.3)   670.1   33.63(29.13)   0.314(45.6)
  γ，30kGy   0.109(43)   0.73(1.6)   1.00(145)   902.6   0.73(1.6)   1.000(145)   915.8   38.45(33.3)   0.163(23.61)
  γ，45kGy   0.114(45)   0.86(1.9)   1.186(172)   824.5   0.86(1.9)   1.185(171.9)   826.2   46.09(39.92)   0.294(42.64)
  γ，60kGy   0.117(46)   0.95(2.1)   1.296(188)   684.7   0.95(2.1)   1.284(186.3)   687.1   43.54(37.71)   0.420(60.94)
  7   EB，9Mrad   0.107(42)   0.82(1.8)   1.213(176)   309.1   0.77(1.7)   1.119(162.3)   483.4   27.84(24.11)   0.640(92.81)
  γ，30kGy   0.109(43)   0.91(2.0)   1.241(180)   420.3   0.77(1.7)   1.098(159.2)   692.1   41.52(35.96)   0.443(64.27)
  γ，45kGy   0.114(45)   1.045(2.3)   1.413(205)   318   0.95(2.1)   1.284(186.3)   526.5   38.24(33.12)   0.698(101.29)
  γ，60kGy   0.112(44)   1.18(2.6)   1.641(238)   260.7   1.14(2.5)   1.555(225.6)   375.6   29.85(25.85)   1.002(145.37)
  9   EB，9Mrad   0.066(26)   1.00(2.2)   2.302(334)   154.4   0.91(2.0)   2.090(303.2)   209.9   13.35(11.56)   2.197(318.67)
  γ，30kGy   0.0685(27)   0.82(1.8)   1.806(262)   290.5   0.68(1.5)   1.593(231.1)   409.7   20.27(17.56)   0.866(125.58)
  γ，45kGy   0.0685(27)   0.91(2.0)   2.054(298)   218.1   0.82(1.8)   1.832(265.7)   310.6   17.98(15.57)   1.344(194.89)
  γ，60kGy   0.074(29)   1.045(2.3)   2.220(322)   182.3   0.95(2.1)   2.010(290.9)   250.1   16.76(14.52)   1.817(263.61)
样品1-2
使用Mg(OH)2和BN作为导热填料和实施例2-10的压敏粘合剂PSA-B的共混物制备丙烯酸热界面组合物。
经过实施例1的Bonnot挤出机以1.95千克/小时(4.28磅/小时)的进料速度进料PSA-B至实施例1双螺杆挤出机的筒区域3的进料口。Bonnot挤出机中所有区域的温度设置为149℃(300°F)。将表7中指定的导热填料干燥固体的一部分(表7中说明的每100重量份PSA-B加上导热填料的重量份)以1.95千克/小时(4.28磅/小时)的进料速度加入至双螺杆挤出机筒区域1的进料口，其中双螺杆挤出机在实施例1a-c以225rpm的螺杆速度运转，在实施例2a-c以275rpm螺杆速度运转(实际速度分别约198rpm和246rpm)。导热填料和PSA-B的总流速是约3.90千克/小时(8.56磅/小时)。双螺杆挤出机所有温度区域中，温度设置为149℃(300°F)，除了区域4设置为93.5℃(200°F)。通过筒区域10中端口施加真空(约-77.9+/-10.2N/m2(-23+/-3英寸水银柱(Hg))。三个挤出机接头和挤出机出口端挠性软管的温度均设置为149℃(300°F)。用热的Zenith熔体泵控制流速，标称10.3cc/rev，设置在149℃(300°F)。
将挤出物通过热的软管泵送至单层15.24cm(6英寸)宽锻模，其具有约0.114cm(0.045英寸)垫片、约0.114cm(0.045英寸)间隙，设置在149℃(300°F)。
以多种厚度涂布本组合物。
表6
  样品   导热填料   导热填料wt％   目标厚度，cm(mils)   测量厚度，cm(mils)
  1a   75/25Mg(OH)2/BN   50   0.0508(20)   0.0495(19.5)
  1b   75/25Mg(OH)2/BN   50   0.0762(30)   0.0673(26.5)
  1c   75/25Mg(OH)2/BN   50   0.1016(40)   0.0927(36.5)
  2a   50/50Mg(OH)2/BN   50   0.0508(20)   0.0406(16.0)
  2b   50/50Mg(OH)2/BN   50   0.0762(30)   0.0889(35.0)
  2c   50/50Mg(OH)2/BN   50   0.1016(40)   0.1727(68.0)
按照实施例1中描述制备样品卷，然后进行γ辐射。每个卷接受30kGy(33.4至35.3kGy)的目标(实际测量)γ剂量。
从得到的卷切割样品，然后根据上述测试方法测试物理性能和粘合性能。结果在表7中给出。
表7
  样品   密度g/cm3(测量/理论)   ％空隙体积   硬度   剥离强度，kN/m(lb/0.5in)   静态剪切，分钟   阻抗，℃-cm2/W(℃-in2/W)   整体导热率
  Al   22℃   70℃   Zuncorr.   Zcorr.
  1a   NT   NT   NT   0.981(2.8)   10000+   10000+   10.13(1.57)   11.61(1.80)   0.58
  1b   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   13.74(2.13)   16.39(2.54)
  1c   1.444(a)/1.614   10.5   38.2   NT   10000+   10000+   15.55(2.41)   19.10(2.96)
  2a   NT   NT   NT   0.981(2.8)   10000+   10000+   9.55(1.48)   10.84(1.68)   0.81
  2b   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   16.45(2.55)   20.90(3.24)
  2c   1.368(a)/1.54   11.2   32.7   NT   10000+   NT   20.52(3.18)   27.74(4.30)
(a)单个填料进料口
样品3-6
使用Exact 3040和多种导热填料制备具有拉伸脱模性能的TIMs。以多种厚度涂覆每种组合物。
制备热界面组合物：
通过实施例1的Bonnot挤出机，将实施例2-10的PSA-B进料至实施例1双螺杆挤出机筒区域3中的进料口。Bonnot挤出机中所有区域的温度设置为149℃(300°F)。将表9中指定导热填料干燥固体(每100重量份PSA-B加上导热填料的重量份)的一部分加入至双螺杆挤出机的筒区域1中进料口，其中双螺杆挤出机以160rpm的螺杆速度(实际速度约139rpm)运转。
PSA-B、导热填料(一种或多种)和Exact 3040的进料速度如以下表8所示。
表8
  样品   PSA-B的进料速度，千克/小时(磅/小时)   填料的进料速度，千克/小时(磅/小时)   Exact 3040的进料速度，千克/小时(磅/小时)
  3a-c   3.41(7.5)   3.73(8.20)   1.14(2.50)
  4a-c   3.41(7.5)   3.98(8.763)   1.46(3.21)
  5a-c   1.95(4.28)   2.12(4.67)   0.65(1.43)
  6a-c   1.95(4.28)   2.27(5.0)   0.83(1.83)
双螺杆挤出机中的六个温度区域中，区域1、2和4的温度设置为93.5℃(200°F)，区域3、5和6设置为149℃(300°F)。通过筒区域10中的端口施加真空(约-77.9+/-10.2N/m2(-23+/-3英寸水银柱(Hg))。三个挤出机接头和挤出机出口端挠性软管的温度都设置为149℃(300°F)。用热的Zenith熔体泵控制流速，标称10.3cc/rev，设置在149℃(300°F)。
将挤出物经过加热水管泵至具有约0.114cm(0.045英寸)间隙的15.24cm(6英寸)宽单层锻模，设置在149℃(300°F)。调节线速度，以提供表9中指定的目标厚度。将压出片材铸塑到由两个冷却辊(一个金属，一个橡胶)形成的压辊间隙，在实施例1的两个硅氧烷涂布的聚酯脱模衬底之间。压辊间隙压力设置为0.103MPa(15psi)。冷却辊的温度设置为7.5℃(45°F)。
按照实施例1中描述制备样品卷，然后进行γ辐射。每个卷接受30kGy(33.4至35.3kGy)的目标(实际测量)γ剂量。
表9
  样品   导热填料   导热填料wt％   Exact 3040wt％   目标厚度，cm(mils)   测量厚度，cm(mils)
  3a   Al(OH)3   45   25   0.0508(20)   0.0508(20.0)
  3b   Al(OH)3   45   25   0.0762(30)   0.066(26.0)
  3c   Al(OH)3   45   25   0.1016(40)   0.0965(38.0)
  4a   Al(OH)3   45   30   0.0508(20)   0.0526(20.7)
  4b   Al(OH)3   45   30   0.0762(30)   0.0483(19.0)
  4c   Al(OH)3   45   30   0.1016(40)   0.0978(38.5)
  5a   95/5Mg(OH)2/Al(OH)3   45   25   0.0508(20)   0.05456(21.5)
  5b   95/5Mg(OH)2/Al(OH)3   45   25   0.0762(30)   0.0686(27.0)
  5c   95/5Mg(OH)2/Al(OH)3   45   25   0.1016(40)   0.0914(36.0)
  6a   95/5Mg(OH)2/Al(OH)3   45   30   0.0508(20)   0.0432(17.0)
  6b   95/5Mg(OH)2/Al(OH)3   45   30   0.0762(30)   0.0737(29.0)
  6c   95/5Mg(OH)2/Al(OH)3   45   30   0.1016(40)   0.0904(35.6)
从得到的卷切割样品，然后根据上述测试方法测试物理性能和粘合性能。结果在表10和11中给出。用于表11的测试方法是拉伸断裂强度和伸长率测试(方法II)。
表10
  样品   密度g/cm3(测量/理论)   ％空隙体积   硬度   拉伸脱模，破坏模式   剥离强度，kN/m(oz/in)   静态剪切，分钟   阻抗，℃-cm2/W(℃-in2/W)   整体导热率
  玻璃/玻璃   Al   22℃   70℃   Zuncorr.   Zcorr.
  Al/Al   0.73
  3a   NT   NT   NT   P-LR   2.21(6.3)   10000+   10000+   11.48(1.78)   13.48(2.09)
  P-SB
  3b   NT   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   13.74(2.13)   16.65(2.58)
  3c   1.4184(a)/1.62   12.44   46.7   NT   NT   10000+   10000+   16.06(2.49)   20.00(3.10)
  4a   NT   NT   NT   P-LR   12.96(3.7)   10000+   10000+   10.65(1.65)   12.26(1.90)   0.78
  F-SB
  4b   NT   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   10.90(1.69)   12.58(1.95)
  4c   1.3042(a)/1.62   19.49   53.5   NT   NT   10000+   10000+   15.10(2.34)   18.58(2.88)
  5a   NT   NT   NT   P-R   0.245(0.7)   10000+   10000+   12.32(1.91)   14.52(2.25)   0.72
  P
  5b   NT   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   14.00(2.17)   16.97(2.63)
  5c   1.270(a)/1.62   21.64   53.7   NT   NT   10000+   10000+   16.00(2.48)   19.68(3.05)
  6a   NT   NT   NT   P-R   0.280(0.8)   10000+   10000+   10.00(1.55)   11.48(1.78)   0.537
  P
  6b   NT   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   14.90(2.31)   18.58(2.88)
  6c   1.275(a)/1.62   21.31   59.0   NT   NT   10000+   10000+   15.94(2.47)   19.94(3.09)
(a)单个填料进料口；Al(OH)3在模头温度释放水
说明和破损模式：
P＝通过  SB＝样品断裂
VLR＝非常少残余物  R＝残余物   LR＝较少残余物
表11
  样品   厚度，cm(mils)   峰值载荷，千克(磅)   在峰值载荷的伸长率％
  3a   0.048(19)   2.09(4.6)   620
  3b   0.076(30)   3.32(7.3)   720
  3c   0.102(40)   4.45(9.8)   740
  4a   0.051(20)   2.5(5.5)   700
  4b   0.074(29)   3.95(8.7)   800
  4c   0.097(38)   4.64(10.2)   810
  5a   0.051(20)   4(8.8)   830
  5b   0.076(30)   4.41(9.7)   940
  5c   0.099(39)   5.82(12.8)   990
  6a   0.048(19)   3.41(7.5)   840
  6b   0.076(30)   4.95(10.9)   960
  6c   0.097(38)   5.91(13.0)   890
样品7-8
使用两种导热填料和不同含量的聚苯醚的共混物制备两种热塑性弹性体热界面组合物。没有预混合压敏粘合剂组合物。以多种厚度涂布本组合物。
制备TIMs：
将KRATOND1107、BLENDEX HPP857M(PPO)和IRGANOX 1010的干燥共混物、和90/10重量比Mg(OH)2和Al(OH)3导热填料的共混物进料至30mm同向双螺杆挤出机筒区域1中进料口，该同向双螺杆挤出机具有四个端口(Werner Pfleider)，以200rpm的螺杆速度(实际速度约176rpm)运转。在Helicon Mixer中熔融Wingtack Plus增粘性树脂，泵和软管温度设置为163℃(325°F)，并泵送至筒区域5中进料口。使用Zenith泵通过筒区域7中进料口加入SHELLFLEX 371N油。在挤出机中均匀熔融共混所有组分。
表12给出组分、组分量和进料速度。聚苯醚(PPE)与KRATOND1107的聚苯乙烯(PS)含量比例(即PPE/PS)为1.0。
表12
  组分   7   8
  量   进料速度，千克/小时(磅/小时)   量   进料速度，千克/小时(磅/小时)
  KratonTM D1107   100   1.10(2.428)   100   1.013(2.228)
  WingtackTM Plus   155   1.71(3.763)   161   1.6745(3.684)
  ShellflexTM 371N   22.9   0.253(0.556)   26.7   0.278(0.611)
  IrganoxTM 1010   3   0.033(0.073)   3   0.0314(0.069)
  BlendexTM HPP857M   7.4   0.082(0.180)   15.2   0.1582(0.348)
  90/10重量比Mg(OH)2和Al(OH)3的共混物   236   2.6045(5.730)   236   2.6045(5.730)
双螺杆挤出机中的六个温度区域设置如下：区域1、2在176.5℃(350°F)，区域3在163℃(325°F)，区域4至6在149℃(300°F)。通过筒区域10中端口施加真空(约-77.9+/-10.2N/m2(-23+/-3英寸水银柱(Hg))。三个挤出机接头和挤出机出口端挠性软管的温度设置为149℃(300°F)。用热的Zenith熔体泵控制流速，标称10.3cc/rev，设置在160℃(300°F)。挤出物的总流速为约5.79千克/小时(12.73磅/小时)。
将挤出物通过热的软管泵至具有约0.114cm(0.045英寸)间隙的15.24cm(6英寸)宽单层锻模，设置在149℃(300°F)。调节线速度，以提供表13中指定的目标厚度。将压出片材铸塑到由两个冷却辊(一个金属，一个橡胶)形成的压辊间隙，在实施例1的两个硅氧烷涂布的聚酯脱模衬底之间。冷却辊的温度设置为7.5℃(45°F)。聚苯醚(PPE)与KRATON D1107的聚苯乙烯(PS)含量比例(即PPE/PS)对于样品7为0.5，对于样品8为1.0。如在实施例1中，除去一个衬底，并将片材绕成卷。不同于上述的实施例，样品7和8没有暴露至辐射。
表13
  样品   目标厚度，cm(mils)   测量厚度，cm(mils)
  7a   0.0508(20)   0.0584(23.0)
  7b   0.0762(30)   0.0749(29.5)
  7c   0.1016(40)   0.0775(30.5)
  8a   0.0508(20)   0.0610(24.0)
  8b   0.0762(30)   0.0711(28.0)
  8c   0.1016(40)   0.0940(37.0)
然后根据上述测试方法测试得到制品的物理性能和粘合性能。结果在以下表14中给出。对于密度计算，样品7和8的PSA密度为0.96g/cc。
表14
  样品   密度g/cm3(测量/理论)   ％空隙体积   硬度   剥离强度，kN/m(磅/0.5英寸)   静态剪切，分钟   阻抗，℃-cm2/W(℃-in2/W)   整体导热率
  Al   22℃   70℃   Zuncorr.   Zcorr.
  7a   NT   NT   NT   0.981(2.8)   10000+   10000+   16.90(2.62)   21.61(3.35)   0.759
  7b   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   23.16(3.59)   33.03(5.12)
  7c   1.28(b)/1.62   21.41   NT   NT   10000+   10000+   26.06(4.04)(a)   39.00(6.045)(a)
  8a   NT   NT   NT   0.981(2.8)   10000+   10000+   16.06(2.49)   20.26(3.14)   0.58
  8b   NT   NT   NT   NT   10000+   10000+   17.35(2.69)   22.45(3.48)
  8c   1.28(b)/1.62   21.24   NT   NT   10000+   10000+   19.35(3.00)   26.06(4.04)
(a)对于该样品，将两片层压在一起，得到0.156cm(61.50mils)的厚度
(b)使用单个填料端口：Al(OH)3在模头温度释放水
虽然已经详细描述本发明优选实施方案的多种特征，但这些特征和描述实施方案的变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。该变化或改变被认为在本发明所附权利要求的保护范围和主旨内。

Claims (24)

1.一种制备热界面材料的方法，包括步骤：
(a)提供数均分子量大于25,000的聚合热熔性压敏粘合剂；
(b)熔融共混聚合物和至少25wt％导热填料，以形成混合物；和
(c)使热熔性压敏粘合剂和导热填料的混合物形成热界面材料。
2.权利要求1的方法，进一步包括辐照热界面材料以交联热界面材料的步骤。
3.权利要求2的方法，其中辐照为γ辐射、电子束辐射或两者的结合。
4.权利要求1的方法，其中聚合物/填料混合物进一步包括阻燃剂。
5.权利要求1的方法，其中聚合物/填料混合物进一步包括微纤维形成材料。
6.权利要求1的方法，进一步包括施加脱模衬底到热界面材料上的步骤。
7.权利要求6的方法，进一步包括将热界面材料/衬底的组合缠绕成卷的步骤。
8.权利要求1的方法，进一步包括冲切热界面材料的步骤。
9.权利要求6的方法，进一步包括辐照热界面材料以形成交联热界面材料的步骤。
10.权利要求1的方法，进一步包括施加一种或更多种表面粘合剂层以形成多层热界面材料的步骤。
11.权利要求1的方法，其中填料选自氮化硼、氮化硅、氮化铝、一氮化钛、氧化铝、氧化铍、氧化锆、碳化硅、碳化硼、氢氧化镁、氧化镁、氢氧化铝和其组合物。
12.权利要求1的方法，其中熔融共混聚合物和导热填料的步骤中，包括分路进料导热填料至熔融共混容器，并在真空下熔融共混聚合物和填料。
13.一种具有拉伸脱模性能的热界面材料，包含数均分子量大于25,000的聚合热熔性压敏粘合剂和至少25wt％导热填料的共混物，和单个基本上连续的粘弹性和/或弹性微纤维，其中微纤维分散在整个粘合剂基体中，并以加工方向取向。
14.一种包含薄膜的热界面材料，其中薄膜包含数均分子量大于25,000的聚合热熔性压敏粘合剂和至少25wt％导热填料的共混物，其中薄膜是交联的，基本上没有加入的自由基引发剂，并且基本上没有交联剂。
15.一种热界面材料，包含(a)薄膜，含数均分子量大于25,000的聚合热熔性压敏粘合剂和至少25wt％导热填料的共混物，和(b)连接至薄膜的导热表面粘合剂层。
16.权利要求13、14或15的热界面，其中制品包含低于约5Vol％的空隙体积。
17.权利要求13、14或15的热界面，其中制品包含低于约1Vol％的空隙体积。
18.权利要求13、14或15的热界面，其中导热填料选自陶瓷、金属氧化物、金属氢氧化物和其组合物。
19.权利要求13、14或15的热界面材料，其中导热填料选自氮化硼、氮化硅、氮化铝、一氮化钛、氧化铝、氧化铍、氧化锆、碳化硅、碳化硼、氢氧化镁、氧化镁、氢氧化铝和其组合物。
20.权利要求14或15的热界面材料，进一步具有邻接所述粘性薄膜的衬底。
21.权利要求14的热界面材料，进一步具有至少一个表面粘合剂层，其连接至所述薄膜的至少一部分。
22.权利要求21的热界面材料，其中至少一个粘合剂表面层包含导热填料。
23.权利要求13、14或15的热界面，具有至少约0.5瓦/米-K的整体导热率。
24.权利要求13、14或15的热界面，进一步包含阻燃剂。
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