JP2008063413A - Heat-conductive resin composition and sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子、電気機器に用いる放熱性の良い熱伝導性樹脂組成物およびシートに関する。 The present invention relates to a heat conductive resin composition and a sheet having good heat dissipation used for electronic and electrical equipment.
近年、電子部品の高集積化、高密度化に伴って、電力消費量も増大の一途にあり、発生した熱を効率良く放熱し、電子部品素子の温度上昇を少なくすることが重要な課題になっている。例えば、電子部品(例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話等の中央演算素子等の各種デバイス、パワートランジスタなど)、表示装置(例えばプラズマディスプレイパネルや有機ELを用いた表示装置等)では、発熱する電子部品や表示装置は温度が上昇するにつれて部品の劣化、誤動作、故障などにつながったり、温度の不均化により破損することがあるため、熱を取り除いたり、均熱化することが重要な課題となっている。
これらの発熱する部品や装置から熱を除去したり、あるいは同一部品内や装置内での温度差をなくす均熱化することを目的として、各種ヒートシンクや放熱板、あるいはハウジング等に熱を伝える熱伝導性組成物がシート状に加工され使用されている。この熱伝導性組成物には高い熱伝導性の他に柔軟性、密着性、耐久性などが求められている。
In recent years, as electronic components are highly integrated and densified, power consumption is also increasing, and it is important to efficiently dissipate the generated heat and reduce the temperature rise of electronic component elements. It has become. For example, in an electronic component (for example, various devices such as a central processing element such as a personal computer and a mobile phone, a power transistor, etc.) and a display device (for example, a display device using a plasma display panel or an organic EL), As the temperature of the display device rises, it can lead to deterioration, malfunction, failure, etc. of the parts, or it can be damaged by temperature unevenness, so it is important to remove heat or equalize the temperature. Yes.
Heat that conducts heat to various heat sinks, heat sinks, housings, etc., for the purpose of removing heat from these heat-generating parts and devices, or equalizing so as to eliminate temperature differences within the same parts and devices A conductive composition is processed into a sheet and used. This thermal conductive composition is required to have flexibility, adhesion, durability and the like in addition to high thermal conductivity.
このような熱伝導性組成物として、熱伝導性の高いフィラー粉末を混合した樹脂組成物があるが、少量のフィラー粉末を混合した材料ではそれほど熱伝導率が向上しないため、多量のフィラー粉末を混合する必要がある。樹脂に多量のフィラー粉末を混合すると、フィラー自体の比重が有機材料の比重の数倍あるためにシート状に加工された熱伝導性組成物はそれ自体重くなり、小型化した電子機器の重量を上げることが懸念されている。 As such a heat conductive composition, there is a resin composition in which a filler powder with high heat conductivity is mixed. However, a material mixed with a small amount of filler powder does not improve the thermal conductivity so much. Need to mix. When a large amount of filler powder is mixed with the resin, the specific gravity of the filler itself is several times the specific gravity of the organic material, so the thermally conductive composition processed into a sheet becomes heavier itself, reducing the weight of the miniaturized electronic device. There is concern about raising it.
近年、樹脂を配向させて高い熱伝導性を発現させる試みが行なわれている。配向させた方向に熱伝導率が向上するという性質を利用して、エポキシ樹脂のメソゲン部位を磁場配向し、高い熱伝導性を得ている(特許文献1)。しかし乍らこの方法では厚膜には適していないため任意の膜厚に対することができないという欠点を有している。
本発明は、上記に示した従来の問題点に鑑み、熱伝導性に優れ、さらにフレキシブル性も良好な樹脂組成物およびシートを提供することを目的とする。 In view of the conventional problems described above, an object of the present invention is to provide a resin composition and a sheet having excellent thermal conductivity and excellent flexibility.
本発明者は上記の現状に鑑み鋭意研究した結果、多孔性配位高分子が高い熱伝導率を有することを見い出し本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、
(1)熱伝導率が0.4W/m・K以上の多孔性配位高分子及び熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物
(2)多孔性配位高分子が、金属イオンと、該金属イオンと結合可能な有機化合物と、該金属イオンと結合可能なピラーリガンドを含有することを特徴とする上記(1)に記載の熱伝導性樹脂組成物
(3)多孔性配位高分子が細孔内に有機ポリマーを含むことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の熱伝導性樹脂組成物
(4)熱伝導性樹脂組成物が熱可塑性樹脂を2〜20質量%含むことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の熱伝導性組成物を用いることを特徴とする熱伝導性シート
である。
As a result of diligent research in view of the above-described present situation, the present inventor has found that the porous coordination polymer has high thermal conductivity, and has completed the present invention. That is, the present invention
(1) A heat conductive resin composition comprising a porous coordination polymer and a thermoplastic resin having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more, and (2) a porous coordination polymer, The thermally conductive resin composition according to (1) above, comprising a metal ion, an organic compound capable of binding to the metal ion, and a pillar ligand capable of binding to the metal ion (3) Porosity The thermal conductive resin composition as described in (1) or (2) above, wherein the coordination polymer contains an organic polymer in the pores. (4) The thermal conductive resin composition contains 2 thermoplastic resins. The thermally conductive resin composition as described in any one of (1) to (3) above, which is contained in an amount of ˜20% by mass.
(5) A heat conductive sheet using the heat conductive composition according to any one of (1) to (4).
本発明によれば、多孔性配位高分子あるいは有機ポリマーを含む多孔性配位高分子に熱可塑性樹脂を添加した組成物とすることにより、これを用いたシート等は熱伝導性に優れると共にフレキシブル性も良好となる。 According to the present invention, by using a composition obtained by adding a thermoplastic resin to a porous coordination polymer or a porous coordination polymer containing an organic polymer, a sheet or the like using the composition has excellent thermal conductivity. Flexibility is also good.
以下本発明について詳細に説明する。
本発明は熱伝導率が0.4W/m・K以上の多孔性配位高分子及び熱可塑性樹脂を含む熱伝導性樹脂組成物である。
この多孔性配位高分子は、金属イオンと、該金属イオンと結合可能な有機化合物と、該金属イオンと結合可能なピラーリガンドを含有してなる多孔質構造を有するものである。その詳細は特開2005−255651号公報およびS.Kitagawa,R.Kitaura,S.Noro,Angew.Chem.Int.Ed.,43,2334(2004)等に記載されている。これらの文献では有機金属錯体構造体と記載されているが、本発明の多孔性配位高分子はその下位概念に属するもので、有機金属錯体構造体の一種である。
多孔性配位高分子は、金属イオンと有機化合物とピラーリガンドとのモル比(金属イオン:有機化合物:ピラーリガンド)が、ほぼ2:2:1であるのが好ましい。モル比がほぼ2:2:1であると、多孔質構造において、金属イオンと有機化合物とで形成される有機金属層の層面に対して交差方向あるいは直交方向にピラーリガンドが結合し、その結果、ほぼ均一な大きさ、形状等を有しかつ規則的に配列した多数の細孔を有機金属層とピラーリガントとにより形成することができる。
The present invention will be described in detail below.
The present invention is a thermally conductive resin composition comprising a porous coordination polymer having a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more and a thermoplastic resin.
This porous coordination polymer has a porous structure containing a metal ion, an organic compound that can bind to the metal ion, and a pillar ligand that can bind to the metal ion. Details thereof are described in JP-A-2005-255651 and S.A. Kitagawa, R .; Kitaura, S .; Noro, Angew. Chem. Int. Ed. 43, 2334 (2004). Although these documents describe an organometallic complex structure, the porous coordination polymer of the present invention belongs to the subordinate concept, and is a kind of organometallic complex structure.
The porous coordination polymer preferably has a molar ratio of metal ion, organic compound and pillar ligand (metal ion: organic compound: pillar ligand) of approximately 2: 2: 1. When the molar ratio is approximately 2: 2: 1, in the porous structure, the pillar ligand is bonded in the cross direction or the orthogonal direction to the layer surface of the organometallic layer formed of the metal ion and the organic compound. A large number of pores having a substantially uniform size, shape and the like and regularly arranged can be formed by the organometallic layer and the pillar ligand.
多孔性配位高分子としては、式:{[M2Y2L]2・xH2O}n、で表される結晶水和物を含むのが好ましい。ただし、前記式において、Mは金属イオンを表し、Yは有機化合物を表し、Lはピラーリガンドを表し、x及びnは、整数を表す。例えば、金属イオンとして銅(Cu)を用い(原料としては、例えばCu(ClO4)2・6H2Oを用い)、有機化合物としてピラジン−2,3−ジカルボキシレート(pydc)を用い(原料としては、例えばピラジン−2,3−ジカルボン酸ナトリウムを用い)、ピラーリガンドとしてピラジン(pyz)を用いた場合には、該多孔性配位高分子は、式{[Cu2(pydc)2(pyz)]2・xH2O}n、で表される。 The porous coordination polymer preferably contains a crystalline hydrate represented by the formula: {[M 2 Y 2 L] 2 · xH 2 O} n . In the above formula, M represents a metal ion, Y represents an organic compound, L represents a pillar ligand, and x and n represent integers. For example, copper (Cu) is used as a metal ion (for example, Cu (ClO 4 ) 2 .6H 2 O is used as a raw material), and pyrazine-2,3-dicarboxylate (pydc) is used as an organic compound (raw material) For example, when pyrazine-2,3-dicarboxylate sodium is used) and pyrazine (pyz) is used as a pillar ligand, the porous coordination polymer is represented by the formula {[Cu 2 (pydc) 2 ( pyz)] 2 · xH 2 O} n .
本発明の熱伝導はフォノンを媒体としているため、分子が並んだ秩序性の高い結晶構造であることが必要である。本発明の多孔性配位高分子は結晶として得ることができ、結晶としてはワイヤー状、板状あるいは粒状などが挙げられる。結晶の大きさは、板状の場合には、例えば、その厚みが、0.1〜5μm程度であり、その板面の最大径が、2〜100μm程度で、粒状の場合には、例えば、その平均粒径(電子顕微鏡により測定)が、0.1〜1μm程度で、ワイヤー状の場合には、例えば、その長さが、2〜100μm程度であり、その直径が、0.1〜1μm程度である。 Since the heat conduction of the present invention uses phonons as a medium, it must have a highly ordered crystal structure in which molecules are arranged. The porous coordination polymer of the present invention can be obtained as a crystal, and examples of the crystal include a wire shape, a plate shape, and a granular shape. In the case of a plate shape, for example, the thickness of the crystal is about 0.1 to 5 μm, and the maximum diameter of the plate surface is about 2 to 100 μm. In the case where the average particle diameter (measured by an electron microscope) is about 0.1 to 1 μm and is in the form of a wire, for example, the length is about 2 to 100 μm and the diameter is 0.1 to 1 μm. Degree.
金属イオンとしては、特に制限はいが、長周期型周期表における6族元素から12族元素の中から選択される元素のイオン(原子)を選ぶことができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属イオン二量体ユニットを形成可能とする観点からは、2価以上の金属イオンが好ましく、規則的な有機金属層を形成する観点からは、2価の金属イオンがより好ましく、銅イオン、ロジウムイオン、クロムイオン、モリブデンイオン、パラジウムイオン及び亜鉛イオンから選択される金属イオンが更に好ましく、入手が容易で、銅イオンが特に好ましい。金属イオンは、多孔性配位高分子の製造の際の原料としては、該金属イオンを含む塩等の化合物を使用してもよい。 As a metal ion, although there is no particular limitation, an ion (atom) of an element selected from Group 6 elements to Group 12 elements in the long-period periodic table can be selected. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, from the viewpoint of enabling formation of a metal ion dimer unit, a divalent or higher valent metal ion is preferable, and from the viewpoint of forming a regular organometallic layer, a divalent metal ion is more preferable. Metal ions selected from copper ions, rhodium ions, chromium ions, molybdenum ions, palladium ions and zinc ions are more preferred, are readily available, and copper ions are particularly preferred. The metal ion may be a compound such as a salt containing the metal ion as a raw material in the production of the porous coordination polymer.
金属イオンと結合する有機化合物としては、特に制限はないが、金属イオンに架橋可能な架橋配位子が好適に挙げられる。有機化合物が架橋配位子である場合には、金属イオンと有機化合物とで金属錯体層を形成することができる。有機化合物の具体例としては、比較的安定で高強度な有機金属層を形成する観点からは、環状構造を有する化合物が好適に挙げられる。前記環状構造を有する化合物としては、例えば、脂環式化合物及びその誘導体、芳香族化合物及びその誘導体、ヘテロ芳香族化合物及びその誘導体、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
有機化合物が、芳香族化合物及びその誘導体である場合、その具体例としては、テレフタル酸(bdc)、ナフタレン−2,6−ジカルボキシレート(2,6ndc)、へテロ環式化合物及びその誘導体である場合、その具体例としては、ピラジン、4,4’−ビピリジン−2,2’−ジカルボン酸、ピリジン−2,3−ジカルボン酸、ピラジン−2,3−ジカルボキシレート(pzdc)などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Although there is no restriction | limiting in particular as an organic compound couple | bonded with a metal ion, The bridge | crosslinking ligand which can be bridge | crosslinked to a metal ion is mentioned suitably. When the organic compound is a bridging ligand, a metal complex layer can be formed with a metal ion and an organic compound. Specific examples of the organic compound include compounds having a cyclic structure from the viewpoint of forming a relatively stable and high-strength organometallic layer. Examples of the compound having a cyclic structure include alicyclic compounds and derivatives thereof, aromatic compounds and derivatives thereof, heteroaromatic compounds and derivatives thereof, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
When the organic compound is an aromatic compound and derivatives thereof, specific examples thereof include terephthalic acid (bdc), naphthalene-2,6-dicarboxylate (2,6ndc), heterocyclic compounds and derivatives thereof. In some cases, as specific examples thereof, pyrazine, 4,4′-bipyridine-2,2′-dicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, pyrazine-2,3-dicarboxylate (pzdc) and the like are preferable. Listed. These may be used alone or in combination of two or more.
ピラーリガンドとしては、特に制限はないが、有機金属層間に安定な前記細孔を形成する観点からは、ヘテロ原子を両末端に有する環状構造を有する化合物が好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。環状構造を有する化合物としては、例えば、脂環式化合物及びその誘導体、芳香族化合物及びその誘導体、ヘテロ芳香族化合物及びその誘導体、などが挙げられる。へテロ原子を両末端に有してなる化合物は、一端に位置するヘテロ原子が一の金属イオンに対して相互作用あるいは架橋し、他端に位置するへテロ原子が他の金属イオンに対して相互作用あるいは架橋し、3次元構造が形成され、前記多孔質構造が構築される。 Although there is no restriction | limiting in particular as a pillar ligand, From a viewpoint of forming the said stable pore between organometallic layers, the compound which has a cyclic structure which has a hetero atom in both ends is mentioned suitably. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Examples of the compound having a cyclic structure include alicyclic compounds and derivatives thereof, aromatic compounds and derivatives thereof, heteroaromatic compounds and derivatives thereof, and the like. In a compound having a heteroatom at both ends, a heteroatom located at one end interacts or bridges with one metal ion, and a heteroatom located at the other end with respect to another metal ion By interacting or cross-linking, a three-dimensional structure is formed and the porous structure is constructed.
ピラーリガンドの具体例としては、ピラジン、ビピリジン(bpy)、アゾピリジン、ジピリジルエチレン、ジピリジルベンゼン、ジピリジルグリコール、ジピリジルエタン、ジピリジルプロパン、ジヒドロキシ安息香酸、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(ted)、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。ピラーリガンドがこれらの場合、これらのピラーリガンドにおける、一端に位置する窒素原子が一の金属イオンに対して相互作用し、他端に位置する窒素原子が他の金属イオンに対して相互作用あるいは架橋し、3次元構造が形成され、多孔質構造が構築される。
Specific examples of the pillar ligand include pyrazine, bipyridine (bpy), azopyridine, dipyridylethylene, dipyridylbenzene, dipyridylglycol, dipyridylethane, dipyridylpropane, dihydroxybenzoic acid, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane ( ted), and the like.
These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. When these pillar ligands are used, the nitrogen atom located at one end of these pillar ligands interacts with one metal ion, and the nitrogen atom located at the other end interacts with or crosslinks with another metal ion. Then, a three-dimensional structure is formed and a porous structure is constructed.
本発明における多孔性配位高分子には有機ポリマー含有させることが好ましい。、有機ポリマーは生成した多孔性配位高分子の細孔内に固定される。有機ポリマーの固定化は該有機ポリマーのモノマーを固定化させてから、重合させることにより得ることができるため、多孔性配位高分子の細孔内に含まれる有機ポリマーとしては、ラジカル重合にて得られるものが好ましい。有機ポリマーとしては、単量体を1つ以上組み合わせて重合させたものを用いることができるため、ホモポリマーでも、コポリマーでも構わない。またリビングラジカル重合にて有機ポリマーを得ることも可能であるため、有機ポリマーがブロックポリマーであってもよい。 The porous coordination polymer in the present invention preferably contains an organic polymer. The organic polymer is fixed in the pores of the generated porous coordination polymer. Since the organic polymer can be immobilized by immobilizing the monomer of the organic polymer and then polymerizing it, the organic polymer contained in the pores of the porous coordination polymer can be obtained by radical polymerization. What is obtained is preferred. As the organic polymer, a polymer obtained by polymerizing one or more monomers can be used, so that it may be a homopolymer or a copolymer. Moreover, since an organic polymer can be obtained by living radical polymerization, the organic polymer may be a block polymer.
ラジカル重合性単量体としては、一般にラジカル重合能があるものは全て使用することができる。例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(炭素数1〜22)(メタ)アクリレート。シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の環構造またはヘテロ原子を含む環構造や置換または非置換フェニル基含有有機基の(メタ)アクリレート。2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、n−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、等のアルキルエーテル(メタ)アクリレート。 As the radical polymerizable monomer, any monomer having radical polymerization ability can be generally used. For example, alkyl (C1-22) (meth) acrylate such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, and the like. Includes ring structures or heteroatoms such as cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, caprolactone-modified tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, etc. (Meth) acrylates of ring structures and substituted or unsubstituted phenyl group-containing organic groups. Alkyl ether (meth) acrylates such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate and n-butoxyethyl (meth) acrylate;
フェノキシエチルア(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート等の環構造またはヘテロ原子を含む環構造や置換または非置換フェニル基含有有機基エーテル(メタ)アクリレート。ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールポリテトラメチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、等のアルコキシポリエチレングリコールまたはアルコキシポリプロピレングリコールの(メタ)アクリレート、環構造またはヘテロ原子を含む環構造や置換または非置換フェニル基含有アルコキシポリエチレングリコールまたはアルコキシポリプロピレングリコールの(メタ)アクリレート。 Ring structures such as phenoxyethyla (meth) acrylate and phenoxypolyethylene glycol acrylate, ring structures containing heteroatoms, and substituted or unsubstituted phenyl group-containing organic group ether (meth) acrylates. Polyethylene glycol monomethacrylate, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate, polypropylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol polypropylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol polytetramethylene glycol monomethacrylate, polypropylene glycol polytetramethylene glycol monomethacrylate, polypropylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol monoacrylate , Ethoxydiethylene glycol (meth) acrylate, etc., or (poly) alkoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, ring structure or ring structure containing a hetero atom or substituted or unsubstituted phenyl group-containing alkoxy polyethylene group (Meth) acrylates of calls or alkoxy polypropylene glycol.
また、アリル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のラジカル重合性基を複数持つ単量体も含まれる。2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の炭素数2〜10ヒドロキシアルキルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル2−ヒドロキシエチルフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル2−ヒドロキシプロピルフタレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートや、グリセロールモノ(メタ)アクリレートのように一分子中に複数の水酸基を持つ(メタ)アクリレートも含まれる。また、これら水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類にε−カプロラクトン、δ−カプロラクトン等のラクトン類を1〜5モル付加したラクトン変性(メタ)アクリルレートが挙げられる。 Also included are monomers having a plurality of radically polymerizable groups such as allyl (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and the like. C2-C10 hydroxyalkyl acrylate such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxy- 3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl 2-hydroxyethyl phthalate, 2- (meth) acryloyloxyethyl 2-hydroxypropyl phthalate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, etc. (Meth) acrylate and (meth) acrylate having a plurality of hydroxyl groups in one molecule such as glycerol mono (meth) acrylate. Further, lactone-modified (meth) acrylates in which 1 to 5 moles of lactones such as ε-caprolactone and δ-caprolactone are added to these hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters can be mentioned.
また、グリセロールジ(メタ)アクリレート等のラジカル重合性基を複数持つ単量体も含まれる。(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリルモルホリン等の(メタ)アクリレートのアミド化合物及びその誘導体が挙げられる。スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物、ビニルシクロヘキサン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、N−ビニル−2−ピペリドン、ビニルオキサゾリン等の環構造またはヘテロ原子を含む(エポキシ基含有有機基を除く)環構造基を持つビニル化合物。N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド誘導体類ジエチルマレエート、ジ−2−エチルヘキシルマレエート等のマレイン酸エステル、ジエチルフマレート、ジ−2−エチルヘキシルフマレート等のフマル酸エステル、塩化ビニル、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルN−メチルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド等の脂肪族ビニル化合物及びその誘導体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の脂肪族ビニルエステルなども挙げることができる。 Also included are monomers having a plurality of radically polymerizable groups such as glycerol di (meth) acrylate. (Meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N- (1,1-dimethyl-3-oxobutyl) (meth) acrylate, N- (meth) acrylmorpholine and the like ( Examples include amide compounds of meth) acrylate and derivatives thereof. Aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, vinylcyclohexane, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, N-vinyl-2-piperidone, vinyloxazoline, etc. A vinyl compound having a ring structure group or a ring structure group containing a hetero atom (excluding an epoxy group-containing organic group) Maleimide derivatives such as N-phenylmaleimide, N- (2-methylphenyl) maleimide, N-cyclohexylmaleimide, etc. Maleate such as diethyl maleate and di-2-ethylhexyl maleate, diethyl fumarate, di-2-ethylhexyl Fumarate esters such as fumarate, aliphatic vinyl compounds such as vinyl chloride, N-vinylacetamide, N-vinyl N-methylacetamide, N-vinylformamide and derivatives thereof, and aliphatic vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate And so on.
有機ポリマーは、ラジカル重合性単量体をラジカル重合開始剤の存在下、通常の条件に従って重合することができる。また必要に応じて、所定割合の連鎖移動剤を用いてもよい。上記ラジカル重合開始剤は通常、一般のラジカル重合反応開始剤として使用されるものであればあらゆるものが使用でき、たとえばアゾ系重合開始剤[ 例えば2, 2'-アゾビス(イソブチルニトリル)、2, 2'-アゾビス(2, 4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、2−シアノ−2−プロピルアゾ−フォルムアミド、ジメチル2, 2'-アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2, 2'-アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリル)等] 等が挙げられ、これらを組み合わせて使用することができる。
反応温度は特に限定しないが、ラジカル重合反応開始剤を分解する温度であればよく、通常50〜180℃が好ましく、段階的に低温から高温まで上昇させる方法をとってもよい。反応時間は特に限定されないが、通常1〜50時間が好ましい。
有機ポリマーあるいは多孔性配位高分子のユニット分子量にも依存するが、有機ポリマーは多孔性配位高分子に対して、20質量%程度まで含有させることができる。
本発明における多孔性配位高分子の熱伝導率は、金属イオン、有機化合物、およびピラーリガンドの種類により異なる。また金属イオン、有機化合物、およびピラーリガンドにより構築された細孔の形状等にも影響を受ける。熱伝導率を増大させる金属イオンとしては、銅イオンがよく、有機化合物およびピラーリガンドとしては、立体障害が低く平面性の高い構造あるいは金属イオンと結合する官能基が母体構造に対して対象性がよく置換されている構造を有していることが好ましい。
The organic polymer can polymerize a radical polymerizable monomer in the presence of a radical polymerization initiator according to normal conditions. Moreover, you may use a predetermined ratio of chain transfer agents as needed. Any radical polymerization initiator can be used as long as it is generally used as a general radical polymerization reaction initiator. For example, an azo polymerization initiator [for example, 2,2′-azobis (isobutylnitrile), 2, 2'-azobis (2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile), 2-cyano-2-propylazo-formamide, dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), 2, 2'- Azobis (2-hydroxymethylpropionitrile) and the like] and the like can be used in combination.
Although reaction temperature is not specifically limited, What is necessary is just the temperature which decomposes | disassembles a radical polymerization reaction initiator, Usually, 50-180 degreeC is preferable and the method of raising from low temperature to high temperature stepwise may be taken. Although reaction time is not specifically limited, Usually, 1 to 50 hours are preferable.
Although depending on the unit molecular weight of the organic polymer or the porous coordination polymer, the organic polymer can be contained up to about 20% by mass with respect to the porous coordination polymer.
The thermal conductivity of the porous coordination polymer in the present invention varies depending on the type of metal ion, organic compound, and pillar ligand. It is also affected by the shape of pores constructed by metal ions, organic compounds, and pillar ligands. Copper ions are good metal ions that increase thermal conductivity, and organic compounds and pillar ligands have low steric hindrance and high planarity, or functional groups that bind to metal ions have a target for the host structure. It is preferable to have a well-substituted structure.
多孔性配位高分子は脆い性質があるので、これに熱可塑性樹脂を添加した組成物とする。熱可塑性樹脂はバインダー的な作用をなし、成形体にフレキシブル性を付与するものであり、そのために2質量%以上が好ましいが、多すぎると熱伝導性を低下させるので20質量%以下が好ましい。
本発明で使用される熱可塑性樹脂としては、特に限定はなく公知のものを用いることができるが、スチレン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、オレフィン系などが好ましい。スチレン系エラストマーの例としては、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体)、SIS(スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体)、SEBS(スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体)、SEPS(スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体)などが挙げられる。
Since the porous coordination polymer has a brittle property, a composition in which a thermoplastic resin is added thereto is used. The thermoplastic resin acts as a binder and imparts flexibility to the molded body. For this reason, the content is preferably 2% by mass or more, but if it is too much, the thermal conductivity is lowered, so 20% by mass or less is preferable.
The thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited and known resins can be used, but styrene-based, polyester-based, polyurethane-based, olefin-based and the like are preferable. Examples of styrene elastomers include SBS (styrene-butadiene-styrene block copolymer), SIS (styrene-isoprene-styrene block copolymer), SEBS (styrene-ethylene-butadiene-styrene block copolymer), SEPS. (Styrene-ethylene-propylene-styrene block copolymer).
ポリエステル系としてはポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレングリコール重合体、ポリブチレンテレフタレート−ポリカプロラクトン重合体などが挙げられ、前者はポリエーテル・エステルエラストマー、後者はポリエステル・エステルエラストマーと呼ばれている。
ポリウレタン系としてはジイソシアナート(4,4−ジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、水素添加4,4−ジフェニルメタンジイソシアナート等)と短鎖グリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオールやビスフェノールA等)からなる硬質相とジイソシアナートと長鎖ポリオール(ポリテトラメチレングリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリアルキレンアジペートやポリカプロラクタン、ポリカーボナート等)からなる軟質相を有するポリマーなどが挙げられる。
Examples of polyesters include polybutylene terephthalate-polytetramethylene glycol polymer and polybutylene terephthalate-polycaprolactone polymer. The former is called a polyether / ester elastomer, and the latter is called a polyester / ester elastomer.
Polyurethanes include diisocyanates (4,4-diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated 4,4-diphenylmethane diisocyanate, etc.) and short chain glycols (ethylene glycol, propylene glycol). 1,4-butanediol, bisphenol A, etc.) and a diisocyanate and a long chain polyol (polyalkylene glycol such as polytetramethylene glycol, polyalkylene adipate, polycaprolactan, polycarbonate etc.) Examples thereof include a polymer having a soft phase.
オレフィン系としては、ブレンドタイプと架橋(重合)タイプがあり、前者は主にポリプロピレンとエチレン−プロピレン共重合体、あるいはエチレン−プロピレン−ジエン共重合体などが挙げられる。この時のジエンとしてはエチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエンなどが使用される。単純ブレンドの他に有機過酸化物等で部分架橋したもの、更に混練時に分散されたゴム相を完全架橋したもの、さらには硬質相の樹脂にポリエチレンをブンレンドしたもの、ゴムとしてNBR(アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム)やスチレン系ブロック共重合体等をブレンドしたものが挙げられる。
これらの熱可塑性樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる測定(ポリスチレン換算)で数平均分子量は5,000〜1,500,00の範囲のものが好ましく、分子構造は直線状、分岐状、放射状あるいはこれらの任意の組み合わせのいずれでもよい。またこれらの熱可塑性樹脂は単独、あるいは2種類以上混練して使用できる。好ましい熱可塑性樹脂の例としては耐熱性や柔軟性から、スチレン系が挙げられる。
As the olefin type, there are a blend type and a crosslinking (polymerization) type, and the former mainly includes polypropylene and an ethylene-propylene copolymer or an ethylene-propylene-diene copolymer. As the diene at this time, ethylidene norbornene, 1,4-hexadiene, dicyclopentadiene or the like is used. In addition to simple blends, partially cross-linked with organic peroxide, etc., further completely cross-linked rubber phase dispersed during kneading, furthermore, hard phase resin bunded with polyethylene, NBR (acrylonitrile-butadiene as rubber) Copolymer rubber), styrene block copolymers, and the like.
These thermoplastic resins preferably have a number average molecular weight in the range of 5,000 to 1,500,00 as measured by gel permeation chromatography (in terms of polystyrene), and the molecular structure is linear, branched, radial or these Any combination of these may be used. These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more. Examples of preferred thermoplastic resins include styrene based on heat resistance and flexibility.
本発明の熱伝導性組成物を得るための混練方法特は特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。例えばブレード型混練機(ニーダ等)、ロール型混練機(ロールミル、テーパーロール、加圧ニーダ、バンバリーミキサ、インターナルミキサ、ラボプラストミル、ミックスラボ、エクストルーダ等)などが挙げられるが、好ましくはロールミルやエクストルーダ等が挙げられる。
本発明の熱伝導性組成物は、用途に応じて厚さ0.1〜3mmのシート状に加工することができる。加工方法としては特に限定はないが、押出成形、圧縮成形、カレンダー成形などで加工することが可能であるが、連続的に成形でき且つ巻き取りが可能な押し出し成形やカレンダー成形が好ましい。この時、粘着性が強い場合、ポリテトラフルオロエチレンシートや離型紙、離型フィルムなどを用いながら加工して、ほこりが付着したり成形装置に付着しないようにすることが好ましい。シート状の熱伝導性組成物は離型紙、離型フィルムを挟んでロールにして巻き取ることが可能である。
シートの大きさに特に制限はなく、用途に応じて加工できる。より好ましい製造方法としては、エクストルーダにより各成分を混練しながらTダイに押し出しすることでシートを成形、両面離型紙あるいは両面離型フィルムとともにシート引取装置によって巻き取る方法が挙げられる。この時の押出条件としては、組成によってあるいは成形するシートの幅で異なるが、押出機の設定温度は130〜190℃、スクリュー回転数5〜80rpm、L/D(スクリューの長さと直径比)は20以上が好ましい。
There is no particular limitation on the kneading method for obtaining the heat conductive composition of the present invention, and a known method can be used. Examples include blade type kneaders (kneaders, etc.), roll type kneaders (roll mills, taper rolls, pressure kneaders, Banbury mixers, internal mixers, lab plast mills, mix labs, extruders, etc.), preferably roll mills. And extruders.
The heat conductive composition of the present invention can be processed into a sheet having a thickness of 0.1 to 3 mm depending on the application. The processing method is not particularly limited, but it can be processed by extrusion molding, compression molding, calendar molding, or the like, but extrusion molding or calendar molding capable of continuous molding and winding is preferable. At this time, when the adhesiveness is strong, it is preferable to process using a polytetrafluoroethylene sheet, a release paper, a release film or the like so that dust does not adhere to the molding apparatus. The sheet-like heat conductive composition can be rolled up with a release paper or a release film in between.
There is no restriction | limiting in particular in the magnitude | size of a sheet | seat, It can process according to a use. A more preferable production method includes a method of forming a sheet by kneading each component with an extruder and extruding it onto a T-die, and winding the sheet together with a double-sided release paper or a double-sided release film. Extrusion conditions at this time vary depending on the composition or the width of the sheet to be molded, but the set temperature of the extruder is 130 to 190 ° C., the screw rotation speed is 5 to 80 rpm, and the L / D (screw length to diameter ratio) is 20 or more is preferable.
以下、実施例・比較例によって、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these Examples.
(多孔性配位高分子の合成)
ピラジン−2,3−ジカルボキシレートナトリウム塩(pzdc,0.42g)およびビピリジン(bpy,0.156g)を水:エタノール(1:1混合溶液)に溶かした後、この溶液に過塩素酸銅6水塩(0.74g)を含む水溶液100mlを室温にてゆっくり添加した。その溶液を1日攪拌した後、得られた沈殿をろ過し、減圧乾燥をして0.56gの固体を得た。また上記のpzdcに代えて2,6ndc、bpyに代えてtedを用い、上記と同様の方法で合成した。
(Synthesis of porous coordination polymer)
Pyrazine-2,3-dicarboxylate sodium salt (pzdc, 0.42 g) and bipyridine (bpy, 0.156 g) were dissolved in water: ethanol (1: 1 mixed solution), and then copper perchlorate was added to the solution. 100 ml of an aqueous solution containing hexahydrate (0.74 g) was slowly added at room temperature. After stirring the solution for 1 day, the resulting precipitate was filtered and dried under reduced pressure to obtain 0.56 g of a solid. Further, 2,6ndc was used instead of pzdc, and ted was used instead of bpy, and synthesis was performed in the same manner as described above.
(有機ポリマーの固定)
金属イオンを銅イオン(実施例3),亜鉛イオン(実施例4)、有機化合物をテレフタル酸(bdc)、ピラーリガンドを1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(ted)とした多孔性配位高分子を、上述と同様の方法にて合成した。この多孔性配位高分子(0.20g)をフラスコ内で、さらに窒素雰囲気下で減圧乾燥後(130℃、3時間)、2,2‘−アゾビス(イソブチロニトリル)3mgを含むスチレン(0.5ml)を室温にて加え攪拌した。攪拌し乍ら室温にて、減圧下で2時間多孔性配位高分子に固定されなかったスチレンを除去した。フラスコ内に窒素を導入し、70℃、48時間、窒素雰囲気下で加熱した。冷却後得られた固体を繰り返しメタノールで洗浄後減圧乾燥した(0.21g)。
(Fix organic polymer)
Porous metal ion as copper ion (Example 3), zinc ion (Example 4), organic compound as terephthalic acid (bdc), and pillar ligand as 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane (ted) The functional coordination polymer was synthesized by the same method as described above. This porous coordination polymer (0.20 g) was dried in a flask under reduced pressure under a nitrogen atmosphere (130 ° C., 3 hours), and then styrene (3 mg) containing 2,2′-azobis (isobutyronitrile) ( 0.5 ml) was added at room temperature and stirred. While stirring, styrene that was not fixed to the porous coordination polymer was removed at room temperature under reduced pressure for 2 hours. Nitrogen was introduced into the flask and heated in a nitrogen atmosphere at 70 ° C. for 48 hours. The solid obtained after cooling was repeatedly washed with methanol and dried under reduced pressure (0.21 g).
(熱可塑性樹脂を用いないシートの作成)
合成した多孔性配位高分子を錠剤成型機にて8MPa、5分間印圧して厚さ1mmの円盤状のシートを作成した。
(熱可塑性樹脂との混練およびシートの作成)
ラボプラストミル(東洋精機製Eモデル)を用いて、熱可塑性エラストマー(リケンテクノス(株)製 超軟質アクティマーAE−2000S)および水酸化アルミニウムを、170℃で5分間混練し樹脂組成物を得た。厚さ1mmのステンレス板を打ち抜いて金型とし、そこに混練した樹脂組成物を入れ両面をアルミ箔で挟み、更に3mmのステンレス板で両面を挟んだ。それを150℃に加熱したプレス機で予熱5分、加圧1分、冷却加圧5分を行った。
(Creation of sheet without using thermoplastic resin)
The synthesized porous coordination polymer was printed with a tablet molding machine at 8 MPa for 5 minutes to form a disc-shaped sheet having a thickness of 1 mm.
(Kneading with thermoplastic resin and creation of sheet)
Using a Laboplast mill (E model manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), a thermoplastic elastomer (extra soft actimator AE-2000S manufactured by Riken Technos Co., Ltd.) and aluminum hydroxide were kneaded at 170 ° C. for 5 minutes to obtain a resin composition. . A stainless steel plate having a thickness of 1 mm was punched into a mold, and the kneaded resin composition was put therein, and both surfaces were sandwiched between aluminum foils. Further, both surfaces were sandwiched between 3 mm stainless steel plates. It was preheated for 5 minutes, pressurized for 1 minute, and cooled and pressurized for 5 minutes with a press machine heated to 150 ° C.
(熱伝導率の測定)
熱伝導率測定は、多孔性配位高分子および樹脂組成物を直径5mm、厚さ1mmの円盤状に成型した後、レーザーフラッシュ法熱物性測定装置(京都電子工業(株)製 LFA-502)を用い、25℃で測定した。
(Measurement of thermal conductivity)
Thermal conductivity measurement was performed by molding a porous coordination polymer and a resin composition into a disk shape having a diameter of 5 mm and a thickness of 1 mm, and then a laser flash method thermophysical property measuring device (LFA-502, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) And measured at 25 ° C.
(熱伝導率の測定結果)
実施例および比較例を表1に示す配合にて熱伝導性シートを作製し、熱伝導率を測定した。
Examples and Comparative Examples were prepared with the formulations shown in Table 1 to produce heat conductive sheets, and the thermal conductivity was measured.
本発明の樹脂組成物は多孔性配位高分子あるいは有機ポリマーを含む多孔性配位高分子に熱可塑性樹脂が添加されているので、そのシート等の成形体は熱伝導性に優れると共にフレキシブル性も良好である。したがって電子部品、表示装置などの産業上の応用範囲は広い。 In the resin composition of the present invention, since a thermoplastic resin is added to a porous coordination polymer or a porous coordination polymer containing an organic polymer, the molded article such as a sheet has excellent thermal conductivity and flexibility. Is also good. Therefore, the range of industrial applications such as electronic parts and display devices is wide.
Claims (5)
A heat conductive sheet using the heat conductive composition according to claim 1.
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