JP2018517817A - 熱伝導性エラストマー複合体 - Google Patents

Abstract

エラストマーマトリックス内に分散された架橋インターポリマーエラストマー及び熱伝導性充填剤から構成される組成物、該組成物から作製される熱伝導性物品、ならびに該組成物及び該物品を生成する方法。
【選択図】なし

Description

本発明の実施形態は、エラストマーマトリックス内に分散された架橋インターポリマーエラストマー及び熱伝導性充填剤から構成される組成物、該組成物から作製される熱伝導性物品、ならびに該組成物及び該物品を生成する方法に関する。

マイクロエレクトロニクスデバイス、電子デバイス、通信デバイス、及び電気デバイス内で発生される熱を放散させる必要が増加するにつれて、熱伝導性エラストマー材料は、電子デバイスパッケージの性能全体にとってますます重要になっている。このようなデバイスにおいて放熱を提供する重要な構成要素としては、例えば、数ある中でも、熱界面材料（例えば、熱パッド、熱ゲルなど）及び熱伝導性ゴムシールが挙げられる。高温耐熱材料、例えばシリコーンゴム、フッ素エラストマー（ＦＰＭ）、及び熱伝導性エラストマー材料は、電子デバイス内で発生される熱を放散し、効果的に管理するために、このような構成要素に対してしばしば使用される。

電気絶縁性または導電性でもあり得る熱伝導性充填剤は、典型的に、熱伝導率（Ｔｃ）を増加させるためにエラストマー材料に添加される。目標Ｔｃに応じて、基本的に断熱材から熱伝導性材料へエラストマー材料を変換するために必要なネットワークを形成するために大量の充填剤が通常必要とされる。しかしながら、無機充填剤の高い体積分率は、エラストマー材料の他の特性、例えば柔軟性、圧縮永久歪み、配合物粘度などに対する負の効果を有することが既知である。加えて、大量の熱伝導性充填剤の使用に関連する経費が増大される。

充填剤、例えばグラファイト及び窒化ホウ素は、比較的低い装填で高い固有の熱伝導率（Ｔｃ）を一般に提供する好ましい材料である。グラファイト及び窒化ホウ素は、層状の平面ミクロ構造を有する。典型的に、層は、平行に積層されることによってプレートレット形状の粒子を形成する。層平面における原子は、共有結合されるのに対して、層間の結合は、弱いファンデルワールス結合を介するものである。その結果、これらの充填剤は、本質的に異方性（方向依存性）熱伝導率を有する。流れ処理中にエラストマー材料に添加されるとき、それらは材料の厚さ方向においてよりも平面（または流れ）方向において、非常に高いＴｃを配向して、提供する傾向がある。しかしながら、導電性エラストマー構成要素（例えば、熱界面パッド）の厚さ方向での高いＴｃは、デバイス構成における放熱に不可欠である。

このため、低い充填剤含有量を有し、かつ／または材料もしくは構成要素の厚さ方向での所与の充填剤装填で、高い熱伝導性（Ｔｃ）を有する熱伝導性エラストマー材料を提供することが望ましい。

一実施形態において、本発明は、少なくとも以下の
Ａ）エチレン／α−オレフィンインターポリマー、プロピレン／α−オレフィンインターポリマー、プロピレン／エチレンインターポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるエラストマーを含む連続相と、
Ｂ）該連続相内に分散された架橋エラストマーを含む不連続相であって、該架橋エラストマーが、架橋エチレン／α−オレフィンインターポリマー、架橋プロピレン／α−オレフィンインターポリマー、架橋プロピレン／エチレンインターポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、不連続相と、
Ｃ）該連続相内に分散された複数の粒子を含む熱伝導性充填剤と、を含む組成物を提供する。

別の態様において、本発明は、本明細書において開示される組成物から形成される架橋熱伝導性組成物を提供する。

別の態様において、本発明は、本明細書において開示される組成物から形成される少なくとも１つの構成要素を含む物品を提供する。

さらに別の態様において、本発明は、連続相エラストマーマトリックス内で分散された熱伝導性充填剤及び架橋エラストマーの領域を含む架橋熱伝導性材料を提供する方法を提供する。

本発明の種々の実施形態は、（ａ）エラストマーインターポリマー（またはエラストマー）マトリックスを含む連続相と、（ｂ）連続相内で分散されたまたは懸濁された架橋エラストマーの領域を含む不連続相と、（ｃ）連続相内で分散されたまたは懸濁された熱伝導性充填剤とを少なくとも含む熱伝導性エラストマー組成物に関する。加えて、ある特定の実施形態は、このような熱伝導性材料を用いる架橋組成物及び製品、ならびに熱伝導性材料を調製するための方法に関する。

種々の実施形態において、マトリックス構成成分及び／または架橋不連続相のエラストマーは、記載されるエラストマーうちの２つ以上の組み合わせであることができる。例えば、所望の範囲外の１つ以上の特性を有するエラストマーは、２つのエラストマーのブレンドが所望の特性を有するように、第２のエラストマーと組み合わされてもよい。

実施形態において、同じエラストマーが、マトリックス構成成分（連続相）、及び分散架橋構成成分（不連続相）の両方のために使用される。実施形態において、異なるエラストマーが、マトリックス構成成分のために使用される。両方の構成成分に対する同じエラストマーの使用は、連続相と不連続相との間の相溶性及びより良好な界面を促進する。

記載されるエラストマーを調製するために使用される生成プロセスは、広範であり、多様であり、当技術分野において既知である。記載される特性を有するエラストマーを生成するための任意の従来のまたは将来発見される生成プロセスが、本明細書において記載されるエラストマーを調製するために用いられてもよい。

エラストマーマトリックス（連続相）
上記のように、本明細書において記載される熱伝導性組成物の１つの構成成分は、連続相としてのエラストマーポリマー（「エラストマー」）マトリックスである。種々の実施形態において、エラストマーは、エチレン系インターポリマー、プロピレン系インターポリマー、またはそれらの組み合わせである。処理中、非架橋連続相エラストマーマトリックスは、充填剤構成成分及び架橋構成成分と配合される。架橋構成成分は、エラストマーマトリックス内で分散される、組成物の不連続相を形成する。実施形態において、連続相エラストマーマトリックスは、エラストマーマトリックスのインターポリマーが架橋されるように、硬化される。

種々の実施形態において、熱伝導性組成物は、エラストマーマトリックス、架橋エラストマー不連続相、及び熱伝導性充填剤の総体積に基づいて、２０〜７５体積パーセント（「体積％」）、または４０〜６０％の範囲の量でエラストマーマトリックス（連続相）を含む。

実施形態において、エラストマーマトリックスのエラストマーは、０．８〜１．４ｇ／ｃｍ^３、または０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する。実施形態において、エラストマーマトリックスのエラストマーは、≦０．５〜３０、または０．５〜２０、または０．５〜１０ｇ／１０分のメルトインデックスを有する。実施形態において、エラストマーマトリックスのエラストマーは、５〜１５０、または１０〜１００、または２０〜９０、または３０〜８０のムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１２５℃）を有する。

エチレン系インターポリマー
本明細書における使用に好適なエチレン系インターポリマーは、エチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンインターポリマーを含む、エチレン／アルファ−オレフィン（「α−オレフィン」）インターポリマーである。

このため、種々の実施形態において、エラストマーは、エチレン及びα−オレフィンコモノマーをその中で重合させたエチレン系インターポリマーである。一実施形態において、エチレン系インターポリマーは、均一に分岐した直鎖状エチレン／α−オレフィンコポリマーまたは均一に分岐した実質的に直鎖状のエチレン／α−オレフィンインターポリマーである。エラストマー構成成分における使用に好適なα−オレフィンモノマーとしては、Ｃ_３−２０（すなわち、３〜２０個の炭素原子を有する）直鎖状、分岐状、または環状α−オレフィンが挙げられる。Ｃ_３−２０α−オレフィンの例としては、プロペン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、及び１−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、３−シクロヘキシル−１−プロペン（アリルシクロヘキサン）及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらす、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を有し得る。例示的なエチレン／α−オレフィンエラストマーとしては、エチレン／プロピレンコポリマー、エチレン／１−ブテンコポリマー、エチレン／１−ヘキセンコポリマー、エチレン／１−オクテンコポリマー、及びエチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンインターポリマー、またはそれらの２つ以上の組み合わせが挙げられる。

実施形態において、エチレン系インターポリマーは、エチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンインターポリマーである。実施形態において、エチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンインターポリマーは、エチレン／α−オレフィン／ジエンターポリマー（ＥＡＯＤＭ）である。実施形態において、インターポリマーは、エチレン／プロピレン／ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）である。例示的なジエンとしては、５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、７−メチル−１，６−オクタジエンが挙げられる。実施形態において、ジエンは、５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢ）である。実施形態において、エチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンインターポリマーは、４０〜８０重量％のエチレン及び０．１〜１５重量％のポリエンを含む。

実施形態において、エチレン／α−オレフィン／非共役ポリエンインターポリマー（例えば、ＥＰＤＭ）は、連続相の総体積に基づいて、主要量の熱伝導性組成物のエラストマーマトリックス（連続相）を含む。

実施形態において、エチレン系インターポリマーは、０．８〜１．４ｇ／ｃｍ^３、または０．８５〜０．９３ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する。

実施形態において、エチレン系インターポリマーは、０．５未満〜３０ｇ／１０分、または０．１〜、または０．２〜、または０．３〜、または０．４〜、または０．５〜最大３０、または１５、または１０、または５ｇ／１０分の範囲のメルトインデックス（Ｉ_２）を有する。

実施形態において、エチレン系インターポリマーは、５〜、または１０〜、または１５〜、または２０〜、または３０〜最大１５０、または１００、または９０、または８０、例えば、２０〜８０のムーニー粘度（１２５℃でＭＬ（１＋４））を有する。

実施形態において、エチレン系インターポリマーは、１．５〜８、または２〜４の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を有する。

本明細書における使用に好適なエチレン系エラストマーの商業例としては、ＥＮＧＡＧＥ（商標）ポリオレフィンエラストマー（例えば、ＥＮＧＡＧＥ（商標）８１３０、８２００、８４０２、または８４５２ポリオレフィンエラストマー）、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）ポリオレフィンエラストマー（例えば、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）ＧＡ １８７５、１９００、１０００Ｒ、１９５０）、及びＮＯＲＤＥＬ（商標）ＩＰ ＥＰＤＭエラストマー（例えば、ＮＯＲＤＥＬ（商標）ＩＰ ４５７０）が挙げられ、すべてＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ，ＵＳＡから入手可能である。追加の市販のエチレン系エラストマーとしては、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ，ＵＳＡからすべて入手可能なＥＸＡＣＴ（商標）プラストマー及びＶＩＳＴＡＬＯＮ（商標）ＥＰＤＭゴム、Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｇｒｏｕｐ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎから入手可能なＴＡＦＭＥＲ（商標）α−オレフィンコポリマー、Ｍｉｔｓｕｉ ＥＰＴ ＥＰＤＭゴム、Ｌａｎｘｅｓｓ，Ｃｏｌｏｎ，ＧｅｒｍａｎｙからのＫｅｌｔａｎ（商標）ＥＰＤＭゴム、Ｌｉｏｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ，ＬＡ，ＵＳＡからのＲＯＹＡＬＥＮＥ（商標）及びＲＯＹＡＬＥＤＧＥ（商標）ＥＰＤＭゴム、Ｋｕｍｈｏ，ＫｏｒｅａからのＫＥＰ ＥＰＤＭゴム、ＳＫ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，ＫｏｒｅａからのＳＵＰＲＥＮＥ（商標）ＥＰＤＭゴム、Ｊａｐａｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＪａｐａｎからのＪＳＲ ＥＰＤＭゴム、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，ＪａｐａｎからのＥＳＰＲＥＮＥ（商標）ＥＰＤＭゴム、Ｖｅｒｓａｌｉｓ Ｓ．Ｐ．Ａ．，ＩｔａｌｙからのＤＵＴＲＡＬ（商標）ＥＰＤＭゴム、ならびにＣｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＫＵＮＬＵＮ（商標）ＥＰＤＭゴムが挙げられる。

プロピレン系インターポリマー
本明細書における使用に好適なプロピレン系インターポリマーは、プロピレン／α−オレフィンインターポリマー及びプロピレン／エチレンインターポリマーである。このため、種々の実施形態において、エラストマーは、プロピレン及びα−オレフィンコモノマーをその中で重合させたプロピレン系インターポリマーである。実施形態において、エラストマーは、プロピレン及びエチレンのインターポリマーである。

実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、インターポリマーの重量に基づいて、主要重量のプロピレンを有するエチレン／プロピレン／非共役ポリエンインターポリマーである。実施形態において、エチレン／プロピレン／非共役ポリエンインターポリマーは、エチレン／プロピレン／ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）である。例示的なジエンとしては、５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、７−メチル−１，６−オクタジエンが挙げられる。実施形態において、ジエンは、５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢ）である。実施形態において、エチレン／プロピレン／非共役ポリエンインターポリマーは、３０〜４５重量％のエチレン、４５〜７０重量％のプロピレン、及び０．１〜１５重量％のポリエンを含む。

実施形態において、エチレン／プロピレン／非共役ポリエンインターポリマー（例えば、ＥＰＤＭ）は、連続相の総体積に基づいて、主要量の熱伝導性組成物のエラストマーマトリックス（連続相）を含む。

実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、架橋前に、６０ｇ／１０分未満、少なくとも０．５、または少なくとも１、最大３０、または最大２５ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ、２３０℃／２．１６ｋｇでＡＳＴＭ Ｄ１２３８によって測定される場合）を有する。実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定する場合、１５〜９５℃のピーク融点（Ｔ_ｍａｘ）を呈する。

実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、０．８〜１ｇ／ｃｍ^３、または０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する。

実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、０．５未満〜３０ｇ／１０分、または０．１〜、または０．２〜、または０．３〜、または０．４〜、または０．５〜、最大３０、または１５、または１０、または５ｇ／１０分の範囲のメルトインデックス（Ｉ_２）を有する。

実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、５〜、または１０〜、または１５〜、または２０〜、または３０〜最大１５０、または１００、または９０、または８０のムーニー粘度（１２５℃で、ＭＬ（１＋４））を有する。

実施形態において、プロピレン系インターポリマーは、１．５〜６、または、２〜４の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を有する。

実施形態において、プロピレンポリマーは、アイソタクチック、シンジオタクチック、またはアタクチックポリプロピレンであることができる。

実施形態において、エラストマーは、ランダムプロピレンインターポリマーである。ランダムプロピレンインターポリマーは、典型的に、９０モル％以上の、プロピレンから誘導される単位を含み、残りは、少なくとも１つのα−オレフィンの単位から誘導される単位である。ランダムプロピレンコポリマーのα−オレフィン構成成分は、本明細書において述べるように、好ましくは、エチレン（本発明の目的のためのα−オレフィンと考えられる）またはＣ_４−２０直鎖状、分岐状、もしくは環状α−オレフィンである。例示的なランダムポリプロピレンインターポリマーは、プロピレン／エチレン、プロピレン／１−ブテン、プロピレン／１−ヘキセン、プロピレン／１−オクテンなどが挙げられるが、これらに限定されない。

ランダムコポリマーポリプロピレンは、市販されおり、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＲＳＩＦＹ（商標）プロピレン系エラストマー、及びＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ，ＵＳＡから入手可能なＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（商標）プロピレン系エラストマーが挙げられる。

架橋エラストマー（不連続相）
エラストマーマトリックス連続相内で分散されまたは懸濁されたものは、不連続相としての架橋エラストマーポリマーの領域（または「島」）である。種々の実施形態において、架橋エラストマーは、架橋エチレン系インターポリマー、架橋プロピレン系インターポリマー、またはそれらの組み合わせである。架橋エラストマー構成成分としての使用に好適なエチレン系インターポリマー及びプロピレン系インターポリマーは、本明細書において記載するように、エチレン／α−オレフィンインターポリマー及びプロピレン／α−オレフィンインターポリマー、ならびにそれらの組み合わせである。

実施形態において、組成物の不連続相の架橋エラストマー構成成分は、予め形成された粒子として連続相のエラストマーと組み合わされる。粒子は、従来の様式において、数ある中でも、例えば、ペルオキシド、フェノール、アジドなどのフリーラジカル開始剤を使用してエラストマー（インターポリマー）を架橋することによって、形成することができる。架橋材料は、機械破砕または粉砕によって粒子に形成することができる。このように、粒子の形状及び組成物内の架橋エラストマーの分散領域は、変化することができる。実施形態において、組成物の不連続相を形成する粒子（すなわち、分散領域）は、２０以上、または３０以上、または４０以上、または５０以上であり、５００μｍ以下、または４００μｍ以下、または３００μｍ以下、または２００μｍ以下、または１００μｍ以下である平均直径または幅を有する。実施形態において、粒子は、２０〜５００μｍまたは５０〜２００μｍの平均直径または幅を有する。

実施形態において、不連続相のエラストマー構成成分は、２０重量％以上、または３０重量％以上、または４０重量％以上、または５０重量％以上、または６０重量％以上、または７０重量％以上、または８０重量％以上、または９０重量％以上、最大１００重量％の不溶物のゲル含有量を有する架橋材料を提供する程度に架橋される。架橋度は、特定の時間、溶媒中の架橋エラストマー構成成分を溶解させ、パーセントゲルまたは非抽出構成成分を算出することによって測定することができる。例えば、以下のゲル含有量の決定を参照のこと。一実施形態において、架橋エラストマーは、エラストマーの重量に基づいて、２０〜１００重量％、さらに３０〜１００重量％、さらに４０〜１００重量％、さらに５０〜１００重量％、さらに６０〜１００重量％、さらに７０〜１００重量％、さらに８０〜１００重量％、さらに９０〜１００重量％のゲル含有量を有する。ゲル含有量は、特定の時間、溶媒中の架橋エラストマー構成成分を溶解させ、パーセントゲルまたは非抽出構成成分を算出することによって測定することができる。例えば、以下のゲル含有量の決定を参照のこと。

熱伝導性充填剤
上記のように、熱伝導性充填剤は、架橋エラストマーポリマー領域を有する連続相エラストマーマトリックス内で分散または懸濁される。

種々の実施形態において、熱伝導性充填剤は、２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上、または３０以上、または５０以上、または１００以上、または２００以上、最大１５００、または最大１０００、または最大８００の熱伝導率を有する。実施形態において、熱伝導性充填剤は、２０〜１５００、または５０〜１０００、または１００〜８００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する。

本明細書における使用に好適な熱伝導性充填剤の例としては、グラファイト、アルミニウム、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭素繊維、窒化ケイ素、グラフェンナノプレートレット、硫化亜鉛、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態において、熱伝導性充填剤は、グラファイト及びアルミニウムからなる群から選択される。このような充填剤のＴｃ値は、当技術分野において既知である。例えば、Ｇｅｏｒｇｅ Ｗｙｐｙｃｈ（著者）によるＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｆｉｌｌｅｒｓ（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ）、ＩＳＢＮ−１３：９７８−１８８４２０７６９３を参照のこと。

実施形態において、充填剤粒子は、１：１〜１：１００、または１：５〜１：８０、好ましくは１：１０〜１：５０の平均アスペクト比を有する。粒子は、プレートレットまたはプレート（すなわち、板形状）、繊維（すなわち、繊維状材料）、棒状、針状、顆粒、球体、またはそれらの任意の組み合わせとして成形することができる。一般に、板形状の粒子は、比較的大きい粒径及び比較的薄い厚さを有し、棒形状、針形状、及び繊維形状の粒子は、比較的小さい直径及び長い長さを有する。実施形態において、熱伝導性充填剤は、板形状である。

熱伝導性充填剤の粒子の形状は、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察によって確認することができる。すなわち、ＳＥＭ画像において、粒子は、平均アスペクト比（すなわち、幅（または直径）対厚さの比）が１０：１または３０：１である板形状を有すると考えられる。粒子は、平均アスペクト比（すなわち、長さ対直径）が３０：１または１００：１である棒形状、針形状、または繊維形状を有すると考えられる。粒子は、平均アスペクト比（すなわち、粒子の長軸と短軸との間の比）が２未満、または１．５：１、または１．２：１である、球形状または顆粒形状を有すると考えられる。

実施形態において、粒子は、５〜３００μｍの平均幅または直径及び０．５〜１０μｍの平均厚さを有する板形状粒子である。実施形態において、粒子は、０．５〜１０μｍの平均直径及び１５〜５００μｍの平均長を有する棒形状、針形状、及び繊維形状である。実施形態において、粒子は、５〜２００μｍの平均直径を有する球形状または顆粒形状である。

実施形態において、組成物は、少なくとも０．５、または少なくとも１．０、または少なくとも１．５、最大１０．０、または最大８．０、または最大５．０Ｗ／ｍ・Ｋ、実施形態において、１．０〜１０．０、または１．５〜８Ｗ／ｍ・Ｋの全体的な熱伝導率を提供するための熱伝導性充填剤の量を含む。１つ以上の実施形態において、熱伝導性充填剤は、組成物の総体積に基づいて、２０％以上、または３０％以上、最大６０％、または最大５０体積％の量で熱伝導性材料中に存在することができる。実施形態において、熱伝導性充填剤の量は、組成物の総体積に基づいて、２０〜６０体積％、好ましくは３０〜５０体積％の範囲である。

熱伝導性充填剤は、当技術分野において既知であり、市販されている。本明細書における使用のための異なる粒度の市販の熱伝導性充填剤の例としては、Ｑｉｎｇｄａｏ Ｔｉａｎｈｅｄａ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ（Ｃｈｉｎａ）から入手可能なグラファイトプレートレット、Ｎｉｐｐｏｎ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な繊維形状粒子、及びＨｅｎａｎ Ｙｕａｎｙａｎｇ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ（Ｃｈｉｎａ）から入手可能な球形状粒子が挙げられる。

実施形態において、熱伝導性充填剤は、単一の充填剤または少なくとも１つの特性、例えば粒子形状、平均粒度、粒度分布、及び充填剤のタイプにおいて異なる２つ以上の充填剤の組み合わせであることができる。

添加剤
熱伝導性エラストマー組成物は、任意選択で、限定されないが、数ある中でも、架橋剤、架橋助剤、鉱油、抗酸化剤、カップリング剤、可塑剤、加工助剤、難燃剤、充填剤（非熱伝導）、紫外線吸収剤、または安定剤、着色剤もしくは顔料、及び抗酸化剤を含む１つ以上の相溶性のある添加剤を含み得る。このような添加剤は、それらの所望の効果を達成するための所望の量で用いることができる。典型的に、このような添加剤は、組成物の総体積に基づいて、０．０１未満〜５０体積％の範囲の量で使用することができる。

種々の実施形態において、組成物は、１つ以上の架橋剤をさらに含むことができる。架橋剤の例としては、数ある中でも、硫黄硬化剤、アゾ化合物、シラン（例えば、ビニルトリ−エトキシまたはビニルトリ−メトキシシラン）、ペルオキシド、ならびにラジカル発生剤の他のタイプ（例えば、Ｎ−Ｏ中断タイプ及びＣ−Ｃ中断タイプ）が挙げられるが、これらに限定されない。

実施形態において、１つ以上の架橋助剤（共活性化剤）及び／または促進剤は、架橋剤と組み合わせて使用することができる。好適な架橋助剤の例としては、数ある中でも、多官能性（メタ）アクリレートエステル（例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ））ジマレイミド、（メタ）アクリル酸の亜鉛塩、アリル含有シアヌレート（例えば、トリアリルシアヌレート（ＴＡＣ））、アリル含有イソシアヌレート（例えば、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ））、アリル含有フタレート、ジエンのホモポリマー、及びジエンとビニル芳香族化合物とのコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。典型的に、架橋助剤は、組成物の総体積に基づいて、０．１体積％〜０．８体積％の範囲の量で熱伝導性組成物中に存在することができる。促進剤の例としては、数ある中でも、スルホンアミド、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオ尿素、チアゾール、チウラム、ジチオカルバメート、及びキサンテートが挙げられるが、これらに限定されない。

鉱油は、コンパウンディングを促進し、使用可能な混合物及び良好な分散物を確保するための加工助剤として、さらに、例えば、大量の充填剤が組成物中に存在するとき、柔軟性増加剤として含まれ得る。好適な鉱油の例としては、数ある中でも、パラフィン、ナフテン、及び芳香族油が挙げられる。実施形態において、組成物は、組成物の総体積に基づいて、１０〜４０体積％の鉱油を含む。

好適な抗酸化剤の例としては、数ある中でも、ヒンダードフェノール、ビスフェノール、及びチオビスフェノール、及び置換ハイドロキノンが挙げられるが、これらに限定されない。

カップリング剤の例としては、数ある中でも、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニウムカップリング剤、マグネシウムカップリング剤、及びスズカップリング剤が挙げられるが、これらに限定されない。

可塑剤の例としては、数ある中でも、フタレート、ベンゾエート、ジベンゾエート、熱可塑性ポリウレタン可塑剤、フタル酸エステル、ナフタレンスルホネート、トリメリテート、アジペート、セバケート、マレエート、スルホンアミド、有機リン酸エステル、及びポリブチレンが挙げられるが、これらに限定されない。

加工助剤の例としては、数ある中でも、ワックス（例えば、ポリエチレンワックス、植物蝋、石油蝋）、カルボン酸の金属塩（例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど）、脂肪酸（例えば、ステアリン酸、オレイン酸、エルカ酸など）、脂肪族アミド（例えば、ステアルアミドなど）、エチレンオキシドのポリマー、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのコポリマー、非イオン性界面活性剤、及びポリシロキサンが挙げられるが、これらに限定されない。加工助剤は、０．５〜５．０体積％の量で使用することができる。

好適な難燃剤としては、数ある中でも、水酸化マグネシウム、三水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）、リン酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、ホウ酸バリウム、カオリナイト、シリカ、酸化アンチモン、ハロカーボン、ハロゲン化エステル、ハロゲン化エーテル、臭素化難燃剤、及びハロゲンフリー化合物、例えば有機リン化合物、有機窒素化合物、膨張性難燃剤が挙げられるが、これらに限定されない。実施形態において、組成物は、組成物中のエラストマー構成成分の総体積に基づいて、１０〜３０体積％の１つ以上の難燃剤を含む。

好適な非熱伝導充填剤としては、粘土、タルク、二酸化チタン、炭酸カルシウム、ゼオライトなど、カーボンブラック、及び繊維、例えば、ガラス繊維、鋼線またはメッシュ、ナイロンまたはポリエステル繊維、金属繊維などが挙げられるが、これらに限定されない。実施形態において、充填剤は、組成物の総体積に基づいて、０．０１〜１０体積％の量で存在することができる。

コンパウンディング
組成物は、設備、これらに限定されないが、例えば、構成成分を溶融混練するためのミキサ、ならびに単軸及び二軸スクリュ押出機、スタティックミキサ、ファレル連続ミキサを含む連続混合手順のために使用される設備、ならびに密接な接触で構成成分を分散させるように設計された他の機械及びプロセスを使用して、本明細書において記載されるように構成成分の混合物を提供する、従来の手順または将来発見される手順によって、調製することができる。

実施形態において、熱伝導性充填剤は、充填剤含有マスターバッチを作製するためにエラストマー中に溶融混合することができる。実施形態において、エラストマーマトリックス（連続相）として使用されるエラストマーは、充填剤マスターバッチを調製するために使用される。マスターバッチ相中の充填剤装填量は、３０〜９０体積％、または４０〜８５体積％、または６０〜８０体積％の範囲であることができる。充填剤及びエラストマーの溶融混合は、従来のまたは将来発見される溶融混合手順によって達成することができる。例えば、ＨＡＡＫＥ溶融混合器内での溶融押出または混合を用いることができる。充填剤含有マスターバッチが調製されると、その後、最終生成組成物中の所望の充填剤の濃度を提供するように決定された量でエラストマーマトリックス構成成分に、充填剤含有マスターバッチを添加することができる。実施形態において、充填剤含有マスターバッチは、溶融混合法を使用して、連続相のエラストマーマトリックス構成成分と溶融混合される。添加剤は、用いられる場合、マスターバッチ相、非マスターバッチ相、または組み合わされた材料のいずれかの中に任意の時点で溶融混合され得る。

組成物の実施形態において、組成物中のエラストマーマトリックス（連続相）（構成成分Ａ）、架橋エラストマー不連続相（構成成分Ｂ）、熱伝導性充填剤（構成成分Ｃ）の組み合わされた体積％は、組成物の総体積の９５体積％以上（≧）、または９８体積％以上、または９９体積％以上である。

実施形態において、熱伝導性充填材構成成分（Ｃ）は、構成成分Ａ、Ｂ、及びＣの総体積に基づいて、２０〜６０体積％、または３０〜５０体積％の量で存在する。実施形態において、エラストマーマトリックス構成成分（連続相）は、構成成分Ａ、Ｂ、及びＣの総体積に基づいて、２０〜７５体積％の量で存在する。実施形態において、架橋エラストマー構成成分（不連続相）は、構成成分Ａ、Ｂ、及びＣの総体積に基づいて、５〜２５体積％の量で存在する。

実施形態において、構成成分Ａは、５〜７０重量％であり、構成成分Ｂは、１〜４０重量％であり、構成成分Ｃは、２５〜９０重量％である。

実施形態において、構成成分Ａ対構成成分Ｂの体積比は、４：５〜１５：１である。実施形態において、構成成分Ａ対構成成分Ｃの体積比は、１：３〜１５：４である。実施形態において、構成成分Ｂ対構成成分Ｃの体積比は、１：１２〜５：４である。

実施形態において、構成成分Ａ対構成成分Ｂの重量比は、３：７〜２６：１である。構成成分Ａ対構成成分Ｃの重量比は、１：２１〜２１：８である。構成成分Ｂ対構成成分Ｃの重量比は、１：８４〜７：８である。

実施形態において、熱伝導性組成物は、０．５ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上、または１．０以上、及び最大２０、または最大１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。

実施形態において、熱伝導性組成物は、３０℃〜１３０℃の融点、４０〜９０のショアＡ硬度、１０〜４０のショアＤ硬度、及び１０〜５００ＭＰａの引張係数を有する。

組成物は、本明細書において記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。

架橋組成物
種々の実施形態において、熱伝導性組成物は、フリーラジカル開始剤の存在下で、従来の様式において、または既知の技法による電離放射線によって架橋することができる。

架橋剤の例としては、数ある中でも、フリーラジカル開始剤、例えば、ペルオキシド、アゾ化合物、シラン、及びフェノール樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。有機開始剤は、数ある中でも、例えば、ペルオキシド開始剤のうちの任意の１つ、例えば、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、ｔ−ブチルペルベンゾエート、ベンゾイルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルペルオクトエート、メチルエチルケトンペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３−ヘキシン、ラウリルペルオキシド、及びｔｅｒｔ−ブチルペルアセテートが好ましい。好適なアゾ化合物は、数ある中でも、２，２´−アゾビス（イソブチロニトリル）を含む。好適なビニルシランは、数ある中でも、ビニルトリメトキシシラン及びビニルトリエトキシシランを含む。

架橋剤は、任意選択で、１つ以上の架橋助剤（共活性化剤）及び／または促進剤と組み合わせて使用することができる。使用される架橋剤の量は、組成物の総体積に基づいて、０．５〜５体積％の範囲であることができる。架橋温度は、一般に、５０℃〜２５０℃の範囲である。

実施形態において、架橋は、既知の技法に従って、照射（例えば、ｅ−ビームもしくはＸ線放射）または水分によっても得ることができる。

架橋度は、特定の時間、溶媒（例えば、キシレンまたはデカリン）中の組成物を溶解させ、パーセントゲルまたは非抽出構成成分を算出することによって測定することができる。ゲル含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５に従って決定することができる。一般に、パーセントゲルは、典型的に、架橋レベルの増加に伴い増加する。実施形態において、組成物は、キシレン抽出分を使用して測定する場合、連続相エラストマーマトリックスの総重量に基づいて、少なくとも２０重量％、または少なくとも３０重量％、または少なくとも４０重量％、または少なくとも５０重量％、または少なくとも６０重量％、または少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％、及び最大１００重量％、または最大９０重量％のパーセントゲル含有量を有する硬化物品を提供するような程度に架橋される。実施形態において、架橋組成物は、キシレン抽出分を使用して測定される場合、連続相エラストマーマトリックスの総重量に基づいて、２０〜１００重量％、さらに３０〜１００重量％、さらに４０〜１００重量％、さらに５０〜１００重量％、さらに６０〜１００重量％、さらに７０〜１００重量％、さらに８０〜１００重量％、さらに９０〜１００重量％のゲル含有量を有する。

本発明の実施形態は、高いＴｃレベル（例えば、グラファイト）を有するエラストマーマトリックス（例えば、ＥＰＤＭ）及び熱伝導性充填剤に基づく海島構造の熱伝導性複合体を提供する。実施形態において、熱伝導性充填剤（例えば、グラファイト）は、均一に分布するが、エラストマーマトリックス中で実質的に一方向に配向される。実施形態において、架橋エラストマー粉末は、配合中に分散された（島）相として、エラストマーマトリックスに組み込まれる。実施形態において、熱伝導性充填剤は、エラストマーマトリックス（海）連続相内に濃縮され、架橋エラストマー（島）不連続相内に実質的に充填剤を有しない。このため、より連続的な熱伝導経路を形成することができ、より高い熱伝導率を達成することができる。

実施形態において、架橋エラストマー粉末分散相は、マトリックスエラストマーの加硫（架橋）前の処理中に熱伝導性充填剤（例えば、グラファイト）の配向を妨げるための障害として作用することができる。

実施形態において、エラストマーマトリックス連続相内の熱伝導性充填剤（例えば、グラファイト）の配向は、架橋エラストマー分散相の存在及び交互作用によって高熱伝導性（Ｔｃ）を達成するために制御される。

実施形態において、多量の熱伝導性充填剤（例えば、グラファイト）は、架橋エラストマー分散相の存在によって、流れ（平面）方向から厚さ方向へ再配向され、結果として熱伝導性材料の厚さ方向においてＴｃを望ましく増加させる熱伝導性経路をもたらす。実施形態において、本発明の熱伝導性材料は、本明細書において提供される島／海構造中に架橋エラストマー分散相を含まない熱伝導性材料としてのレベルの２倍であるＴｃを有する。

実施形態において、熱伝導性充填剤の大部分は、材料の厚さ方向において配向される。実施形態において、材料の熱伝導率（Ｔｃ）は、同じ材料よりも厚さ方向において少なくとも２倍大きいが、架橋エラストマー領域は分散していない。

製品
本発明の組成物は、多様な製品、またはそれらの構成要素部もしくはその一部を調製するために使用されてもよい。実施形態において、架橋剤を含む組成物を物品に製作し、温度を上昇させてエラストマーマトリックス（連続相）の架橋を可能にすることができる。別の実施形態において、架橋剤を含む組成物を物品に製作し、放射線源に曝露して、組成物の架橋を可能にすることができる。

本発明の組成物は、多くの従来の技法及び装置のうちのいずれか１つによって、物品に処理されてもよい。例示的な加工としては、射出成形、押出成形、熱成形、圧縮成形、回転成形、スラッシュ成形、オーバーモールディング、インサート成形、ブロー成形、カレンダ加工、及び当業者に周知の他の加工技法が挙げられるが、これらに限定されない。多層フィルムを含むフィルムは、ブローフィルムプロセスを含む、鋳造または侵入プロセスによって生成されてもよい。

物品としては、シート、型製品、及び押出部品が挙げられるが、これらに限定されない。追加の物品としては、様々な用途の中で、自動車部品、雨よけ、ベルト、ホース、電線ケーブル外被、及び難燃性バージョン、シール、Ｏリング、タイヤ構成成分、コンピュータ部品、建築材料、電子材料を含む絶縁体が挙げられる。

種々の実施形態において、架橋熱伝導性組成物は、多様な製品において熱界面材料として用いることができる。種々の実施形態では、熱伝導性材料は、発熱構成要素、放熱構成要素、及び熱界面材料を含み、熱界面材料が、発熱構成要素から放熱構成要素に熱を伝達するように位置付けられ、熱界面材料が、上述の熱伝導性材料を含む、製品において用いることができる。発熱構成要素の例としては、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置、及び図形プロセッサが挙げられるが、これらに限定されない。放熱構成要素の例としては、ヒートシンクが挙げられるが、これに限定されない。

種々の実施形態において、架橋熱伝導性組成物は、エラストマーシールとして用いることができる。このようなシールは、通信デバイス、ポンプ、弁などにおいて使用することができる。シールは、Ｏリング、Ｔリング、ガスケットなどを含む任意の形状であることができる。

物品は、本明細書において記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。

定義
反対の記述、文脈からの暗示、または当技術分野においての慣例がない限り、すべての部及び百分率は重量基準であり、すべての試験方法は、本願の出願日時点で最新のものである。

米国特許実務のために、参照されるあらゆる特許、特許出願または公開の内容は、特に、合成技法、製品及び加工設計、ポリマー、触媒、定義の開示（本開示において具体的に示されるいかなる定義とも矛盾しない程度に）、及び当技術分野における一般知識に関して、その全体が参照により組み込まれるものとする（または、その相当する米国版が、同じように参照により組み込まれる）。

この開示における数値範囲は、概算であり、このため、特に明記しない限り範囲外の値を含んでもよい。数値範囲は、任意の低い値と任意の高い値との間に少なくとも２単位の離れがある場合、１単位刻みで低い値及び高い値を含む低い値から高い値のすべての値を含む。一例として、例えば、分子量、重量百分率等などの組成、物理的、または他の特性が１００〜１，０００である場合、そのとき、意図は、すべてのその個々の値、例えば１００、１０１、１０２等、及び部分範囲、例えば１００〜１４４、１５５〜１７０、１９７〜２００等が明確に列挙されることである。１未満である値を含有する、または１超の分数を含有する範囲（例えば、０．９、１．１等）の場合、１単位は、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１、または０．１であるとみなされる。１０未満の一桁の数字（例えば、１〜５）を含有する範囲の場合、１つの単位は、典型的に、０．１であると考えられる。これらは、明確に意図されるものだけの例であり、列挙される最低値と最高値との間のすべての数値の可能な組み合わせは、本開示で明確に述べられると考えられる。とりわけ、本発明の組成物中の種々の構成成分の量、ならびにこれらの組成物及びこれらの組成物から作製される光ケーブル保護構成要素が定義される種々の特徴及び特性について本開示内で数値範囲が提供される。

本明細書で使用する場合、「アスペクト比」は、最長寸法の平均値対最短寸法の平均値の比を指す。非繊維の板（板様）形状を有する粒子に関して、アスペクト比は、粒子幅または直径（すなわち、最長寸法）の平均値対粒子厚（すなわち、最短寸法）の平均値の比を指す。棒、針、及び繊維粒子に関して、アスペクト比は、粒子長（すなわち、最長寸法）の平均値対粒子幅または直径（すなわち、最短寸法）の平均値の比を指す。球体に関して、アスペクト比は、粒子の長軸と短軸との間の比を指す。

本発明で使用する場合、「組成物」などの用語は、２つ以上の構成成分の混合物またはブレンドを意味する。

「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、及びそれらの誘導体は、同じであることが特に開示されているかどうかにかかわらず、任意の添加の構成要素、ステップ、または手順の存在を排除することを意図しない。あらゆる疑念を回避するために、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語の使用により請求されるすべての組成物は、反対の記述がない限り、重合による、または別の方法によるかにかかわらず、あらゆる添加物、補助剤、または化合物を含む。対照的に、「から本質的になる」という用語は、あらゆる後続の詳説の範囲から、あらゆる他の構成要素、ステップ、または手順を除外し、実施可能性にとって必須でないものを除く。「からなる」という用語は、明確に詳述されないかまたは列挙されない、あらゆる構成要素、ステップ、もしくは手順を除く。

「連続相」は、分散または多相系中で他の構成成分を分散するまたは懸濁する構成成分を意味する当技術分野において認められている用語であり、（「島」相に対して）「海」相とも称される。

本明細書で使用する場合、「架橋された」、「硬化された」などの用語は、２０〜１００重量％の不溶物のゲル含有量を有する組成物または構成成分を提供するために、架橋が誘発される処理に供された、または曝露された組成物または組成物の構成成分を指す。架橋度は、架橋前に組成物または構成成分を溶解する溶媒（例えば、キシレンまたはデカリン）中の組成物または構成成分を、特定の時間、溶解させ、パーセントゲルまたは非抽出構成成分を算出することによって、ＡＳＴＭ ２７６５−８４に従って測定されてもよい。パーセントゲル含有量は、通常、架橋レベルの増加に伴い増加する。

本明細書において使用する場合、「エラストマー」などの用語は、粘弾性を有するポリマーを表す。概して、エラストマーは、熱可塑性などの他の材料よりも低い引張係数及びより高い破壊歪みを有する。

本明細書において使用する場合、「エチレン系ポリマー」という用語は、重合形態で、（ポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセント（重量％）のエチレン、及び任意選択で、少なくとも１つのコモノマー含むポリマーを指す。

本明細書において使用する場合、「エチレン系インターポリマー」、「エチレン系エラストマー」などという用語は、エチレンの重合されたで、（ポリマーの重量に基づいて）、及び少なくとも１つのコモノマー含むポリマーを指す。一実施形態において、「エチレン系インターポリマー」は、（インターポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセントのエチレンを含む。

本明細書で使用する場合、「エチレン／α−オレフィンインターポリマー」という用語は、重合形態で、エチレン、及び少なくともα−オレフィンを含むインターポリマーを指す。一実施形態において、「エチレン／α−オレフィンインターポリマー」は、（インターポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセントのエチレンを含む。

本明細書において使用する場合、「エチレン／α−オレフィンコポリマー」という用語は、重合形態で、唯一の２つのモノマータイプとして、（コポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセント（重量％）のエチレンモノマー、及びα−オレフィンを含むコポリマーを指す。

本明細書で使用する場合、「エチレン／α−オレフィン／ジエンインターポリマー」という用語は、重合形態で、エチレン、少なくともα−オレフィン、及びジエンを含むポリマーを指す。一実施形態において、「エチレン／α−オレフィン／ジエンインターポリマー」は、（インターポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセントのエチレンを含む。一実施形態において、「エチレン／α−オレフィン／ジエンインターポリマー」は、（インターポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセントのプロピレンを含む。

本明細書で使用する場合、「エチレン／α−オレフィン／ジエンターポリマー」という用語は、重合形態で、唯一の３つのモノマータイプとして、エチレン、α−オレフィン、及びジエンを含むポリマーを指す。一実施形態において、「エチレン／α−オレフィン／ジエンターポリマー」は、（ターポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセントのエチレンを含む。一実施形態において、「エチレン／α−オレフィン／ジエンターポリマー」は、（インターポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセントのプロピレンを含む。

本明細書で使用する場合、「繊維粒子」などの用語は、単一の多重プライ繊維としての撚り合わせたフィラメント、織物構造、及び編組などの他の形態を含む、糸、フィラメント、または繊維の形態における粒子を指す。

本明細書で使用する場合、「インターポリマー」などの用語は、少なくとも２種類の異なるモノマーの重合によって調製されるポリマーを意味する。したがって、総称のインターポリマーは、コポリマー（２種類の異なるモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる）、ならびに３種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマー（例えば、ターポリマー（３つの異なるモノマータイプ）及びテトラポリマー（４つの異なるモノマータイプ））から調製されるポリマーを含む。

本明細書において使用する場合、「板状」、「板様」などの用語は、薄い、平坦なプレートまたはシートに似ているような粒子のモルホロジーまたは形状を指す。

本明細書で使用する場合、「ポリマー」などの用語は、同じまたは異なるタイプであるかにかかわらず、モノマーを重合させることによって調製されるポリマー化合物を指す。したがって、総称のポリマーは、（微量の不純物をポリマー構造に組み入れることができるという理解とともに、１種類のみのモノマーから調製されるポリマーを意味するのに用いられる）ホモポリマーという用語、及び本明細書において定義されるインターポリマーという用語を包含する。触媒残留物などの微量の不純物は、ポリマーに及び／またはポリマー内に組み込むことができる。

本明細書で使用する場合、「ポリオレフィンエラストマー」などの用語は、エチレンモノマーを含む、２種類以上のα−オレフィンモノマーから調製される熱可塑性エラストマーインターポリマーを表す。一般に、ポリオレフィンエラストマーは、実質的に直鎖状であることができ、またコモノマーの実質的に均一な分布を有することができる。

本明細書において使用する場合、「プロピレン系ポリマー」は、重合形態で、（ポリマーの総重量に基づいて）主要重量パーセント（重量％）のプロピレンモノマー、及び任意選択で、少なくとも１つのコモノマー含むポリマーを指す。

本明細書において使用する場合、「プロピレン系インターポリマー」、「プロピレン系エラストマー」などという用語は、重合形態で、（ポリマーの総重量に基づいて）主要重量パーセント（重量％）のプロピレンモノマー、及び少なくとも１つのコモノマー含むポリマーを指す。

本明細書において使用する場合、「プロピレン／α−オレフィンコポリマー」は、重合形態で、唯一の２つのモノマータイプとして、（コポリマーの重量に基づいて）主要量のプロピレンモノマー、及びα−オレフィンを含むコポリマーを指す。

本明細書において使用する場合、「プロピレン／エチレンコポリマー」は、重合形態で、唯一の２つのモノマータイプとして、（コポリマーの重量に基づいて）主要重量パーセント（重量％）（すなわち、＞５０重量％）のプロピレンモノマー、及びエチレンを含むコポリマーを指す。

本明細書において使用する場合、「ランダムコポリマー」などの用語は、モノマーがポリマー鎖全体にランダムに分布するコポリマーを意味する。

本明細書で使用する場合、「熱伝導性充填剤」は、熱を伝導することができる充填剤である。実施形態において、熱伝導性充填剤は、熱を伝導することができ、かつ電気絶縁性である。他の実施形態において、熱伝導性充填剤は、熱を伝導することができ、かつ導電性である。

試験方法
圧縮永久歪み。試験用試料の圧縮永久歪みは、条件：９０℃、２５％の圧縮比で１６８時間、サイズ：ＡタイプのもとＧＢ／Ｔ ７７５９−１９９６に従って測定された。圧縮永久歪み測定は、３つの試料の平均値であった。Ｄ７９２。各試験用試料は、実験の章に記載される圧縮成形プラークから、３ｃｍの直径を有する円形プレートをカットし、その後、４つの円形プレート（対面）を１つの試験用試料へ積み重ねることによって調製された。

密度。本明細書において提供されるポリマー密度（ｇ／ｃｍ^３）は、ＡＳＴＭインターナショナル（「ＡＳＴＭ」）法Ｄ７９２に従って決定される。

ゲル含有量。ゲル含有量（不溶性画分）は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５に従って１７０℃で１２時間、沸騰キシレンにおいて、抽出することにより決定される。約３ｍｍの粒度を有する１０グラムの架橋エラストマーペレットが試験のために使用される。ゲル含有量は、３つの試験試料の平均値をとることによって得られる。

メルトフローレート（ＭＦＲ）。本明細書において提供される場合、ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８（２３０℃／２．１６ｋｇ）に従って決定される。

メルトインデックス。本明細書において提供されるメルトインデックス（Ｉ_２）は、ＡＳＴＭ法Ｄ１２３８に従って決定される。特に明記しない限り、メルトインデックス（Ｉ_２）は、１９０℃／２．１６ｋｇで決定され、１０分当たりに溶出したグラムで報告される。

融点。融点は、示差走査熱量測定によって決定される。測定は、窒素雰囲気下でＤＳＣ−Ｑ２０００計器で実行される。約８ｍｇの試料が使用される。動的温度走査を、室温から１８０℃まで１０℃／分の加熱速度で適用する。同じランプ速度を使用して２回の走査を遂行し、相変化温度は、２回目の走査から得られる。第１の加熱走査後、冷却走査を実施した。

分子量／分子量分布。ｇ／ｍｏｌとしての分子量（Ｍ_ｗ）及び分子量分布（ＭＷＤ）（Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎ）（重量平均分子量として定義されるＭ_ｗ及び数平均分子量としてのＭ_ｎ）は、「多分散指数」（ＰＤＩ）とも呼ばれ、ゲル浸透クロマトグラフィによって決定される。

ムーニー粘度、ＭＶ。ムーニー粘度、ＭＶは、特に明記しない限り、ＡＳＴＭ Ｄ１６４６に従ってＭＬ（１＋４）１２５℃として測定される。ムーニー粘度は、ニートインターポリマー（油なし、充填剤なし）のものである。

モルホロジー観察。実験の章から調製されたプラーク試料は、断面イメージングのための０．５ｃｍ（幅）×１．０ｃｍ（長さ）×３ｍｍ（厚さ）の切片に切り取った。磨いた試験片は、Ｎｏｖａ Ｎａｎｏ６３０ ＳＥＭを使用する後方散乱電子検出器によって、観察された。

ショアＡ硬度。ショアＡ硬度（１０秒で）は、１０秒の規定時間で測定される圧こんに基づいて、ＡＳＴＭ法Ｄ２２４０に従って決定された。試料の試験片は、実験の章からの圧縮成形されたプラークから切り取った。ショアＡ硬度は、３つの試料の平均値であった。

熱伝導率（Ｔｃ）。定常状態熱流法（ＡＳＴＭ Ｄ５４７０−２００６に従うＤＲＬ−ＩＩ装置）が、熱伝導率（Ｔｃ）測定のために使用された。Ｔｃ測定のための試料は、実験の章に記載されるように、圧縮成形された加硫プラークから切り取った。試料のサイズは、３０ｍｍ（直径）×３ｍｍ（厚さ）であった。測定温度は、およそ６０℃であった。Ｔｃ測定は、３つの試料の平均値であった。

特定の実施形態
材料及び試薬
以下で詳述する実施例において、以下の材料を用いる：

発明例及び比較例の調製
試料コンパウンディング
すべての試料は、実験室規模のＨＡＡＫＥミキサを使用して配合された。ＨＡＡＫＥミキサは、最初９０℃、及び８０〜１００毎分回転数（ｒｐｍ）のロータ速度に設定された。

充填剤（すなわち、グラファイト、アルミニウム粉末）、ＥＰＤＭ粉末、架橋剤、及び架橋助剤は、振盪によって一緒に混合され、ブレンドを形成した。ＥＰＤＭゴム（またはシリコーンゴム）は、チャンバ温度が約９０℃に上昇されるまで、コンパウンディング用ＨＡＡＫＥミキサチャンバに最初に装入された。その後、充填剤ブレンドは、４つの別個の追加物として、ゆっくりと混合物に添加された。必要であれば、トルクが急激に低下しないことを確実にするために、充填剤混合物をそれぞれ添加した後に鉱油がゆっくりと装入された。すべての構成成分が添加された後、ブレンドは、例えば、さらに５分間一緒に混合された。架橋を防止するために、溶融温度は、コンパウンディングプロセスの期間中１２５℃未満に制御された。

圧縮成形によるプラークの調製
ＨＡＡＫＥ混合から得られる複合体は、「６ｃｍ×６ｃｍ×３ｍｍ」のプラークに圧縮成形された（１２０℃及び３０秒間の２０ＭＰａ）。その後、調製されたプラークは、１８０℃にて１６分間の１０ＭＰａ下で加硫された。加硫ゴム複合体の得られたプラーク試料は、熱伝導率、ショアＡ硬度、及び圧縮永久歪み測定のために使用された。各測定は、以下の方法によって分析された。

試料の重量％（ｗｔ％）の体積％（ｖｏｌ％）への変換
試料それぞれについて、構成成分の重量パーセント（ｗｔ％）は、各構成成分の密度に基づいて、体積パーセント（ｖｏｌ％）に変換された。

以下の表２は、以下の表３からの本発明の試料ＴＳ２ａの構成成分に対する重量％から体積％の算出の例を提供する。

調査１
本発明による３つの試験用試料（ＴＳ１、ＴＳ２ａ、ＴＳ２ｂ）及び２つの比較試料（ＣＳ１、ＣＳ２）を以下の表３において提供される処方に従って調製した。

表３に示すように、比較試料ＣＳ１を、連続相（マトリックス）として、６０体積％のＥＰＤＭとともに調製した。試験用試料ＴＳ１において、ＣＳ１中と同じＥＰＤＭの体積分率を、分散（島）相として１８．２体積％の架橋ＥＰＤＭ粉末で置き換えた。試験用試料において使用される架橋ＥＰＤＭ粉末は、再利用の以前に架橋されたＥＰＤＭ材料から調製した。したがって、グラファイト充填剤は、ＥＰＤＭ粉末（分散）相に入ることはなく、試料を配合及び成形する間、ＥＰＤＭマトリックス内で濃縮された。

架橋ＥＰＤＭ粉末を含むＴＳ１の熱伝導率（Ｔｃ）は、約８３％（１．９Ｗ／ｍＫへ）の増加またはＣＳ１のＴｃレベルのほぼ２倍（１．０３Ｗ／ｍＫ）を示した。試験用試料ＴＳ１複合体の成形プラークの撮られた断面ＳＥＭ画像は、グラファイトが熱伝導経路を形成したＥＰＤＭ連続相内でグラファイトが濃縮されたことを示した。ＳＥＭ画像は、ＴＳ１複合体の架橋ＥＰＤＭ粉末分散（島）相中にグラファイトプレートレットがないことを示した。

ＣＳ１と比較したＴＳ１複合体のＳＥＭ画像は、ＥＰＤＭ粉末の導入もグラファイトプレートレットの一部の配向を妨げることを示した。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、架橋ＥＰＤＭ粉末によるＥＰＤＭマトリックス内のグラファイトプレートレットの再配向が試験用試料ＴＳ１における厚さ方向のＴｃを高めたと考えられる。

試験用試料ＴＳ２ａにおいて、グラファイト及び球状Ａｌ粉末のハイブリッド充填剤を使用して、ＥＰＤＭマトリックス（海相）内で分散された不連続（島）位相としての架橋ＥＰＤＭのＴｃ値に対する効果を証明した。表３に示すように、試験用試料ＴＳ２ａは、ＣＳ２のＴｃレベル（１．２６Ｗ／ｍ・Ｋ）の２倍となるＴｃレベル（２．５４Ｗ／ｍ・Ｋ）を有した。ＳＥＭ画像は、ＴＳ２ａ中のハイブリッド充填剤が架橋ＥＰＤＭ粉末相ではなく、連続ＥＰＤＭマトリックス相内で再び濃縮されたことを示した。

ＳＥＭ画像はまた、ほとんどのグラファイトプレートレットが面方向（すなわち、流れ方向）において配向されたＣＳ２複合体と比較して、より大部分のグラファイトプレートレットが、試験用試料ＴＳ２ａ内で厚さ方向において配向されたことを示した。ＴＳ２ａのより高いＴｃ値は、望ましい厚さ方向において複合体材料のＴｃ値を増加させるための熱伝導性充填剤の配向に対する架橋ＥＰＤＭの効果を証明する。

試験用試料ＴＳ２ｂにおいて、ＥＰＤＭ粉末の量を１２体積％まで減少させた。ＴＳ２ａと比較したＴＳ２ｂのより低いＴｃ値は、減少された充填剤濃度の効果及びＴＳ２ｂ複合体内の充填剤配向の変化を証明する。しかしながら、ＴＳ２ｂのＴｃ値がＴＳ２ａのＴｃ値よりも低かったものの、架橋ＥＰＤＭ粉末の領域（島）の存在から生じるＴｃの増大は、ＣＳ２と比較して依然として有意であった（〜６７％）。

表３におけるＣＳ２、ＴＳ２ａ、及びＴＳ２ｂのそれぞれについて、圧縮永久歪み値は、３０％未満であり、それは一般のシーラント用途に対する要件を満たした。しかしながら、４０体積％の充填剤の添加は、ショアＡ硬度を９０（非充填相対物のショアＡ硬度は〜６０であった）に増加させ、それはシーラント及び熱界面材料に関するほとんどの用途に対して、高過ぎると考えられる。しかしながら、このような組成物は、より低いショアＡ硬度値を必要としない他の応用に対して有用である。

調査２
試験用試料を試験用試料ＴＳ２ｂに基づいて調製し、複合体のショアＡ硬度のレベルを減少させるための白色鉱油の効果を検討した。３つの試験用試料（Ｔ２ｃ、ＴＳ２ｄ、ＴＳ２ｅ）は、以下の表４において提供される処方に従って調製した。表は、比較として試験用試料ＴＳ２ｂを含む。

試験用試料ＴＳ２ｃについて、３１．０体積％の鉱油の添加は、ＴＳ２ｂと比較して、ショアＡ硬度を９０から７０へ著しく減少させたが、Ｔｃレベルは、ほぼ同じのままであった。圧縮永久歪みは約２６％から約１８％に下がった。圧縮永久歪みは、異なる硬度により変化し得るが、ＴＳ２ｃにおける約１８％の圧縮永久歪みは、ほとんどの熱伝導性エラストマー材料用途に対して許容可能である。

試験用試料ＴＳ２ｄ及びＴＳ２ｅについて、マトリックスとしての、ＥＰＤＭ及び鉱油を本質的に低いショアＡ硬度を有するシリコーンゴムと組み合わせることは、結果として、６２及び６４へと（ＴＳ２ｃについての７０と比較して）ショアＡ硬度をさらに減少させたが、圧縮永久歪みは、約２０％で維持された。ＴＳ２ｃと比較して、試料ＴＳ２ｄ及びＴＳ２ｅのＴｃ値は、ある程度減少したが、それはＥＰＤＭ（ＥＰＤＭ Ｎｏｒｄｅｌ ＩＰ ４５７０、Ｔｃ＝０．２２Ｗ／ｍ・Ｋ）と比較してシリコーンゴム（Ｔｃ＝０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）のより低い固有のＴｃに起因し得るものであった。

調査３
調査２において証明されるように、ＥＰＤＭ／油マトリックスのみと比較して、ＥＰＤＭ／油マトリックスに添加された低硬度を有するシリコーンゴムは、複合体のショアＡ硬度をさらに減少させた。シリコーンゴムの低硬度がある特定の応用においてＥＰＤＭより優れた利点を提供することは、一般に既知である。

この研究において、単独のマトリックス構成成分（比較試料ＣＳ３）としての低硬度シリコーンゴムの使用が、柔軟な熱伝導性ゴム配合物を開発するために検討され、ＥＰＤＭ／鉱油／シリコーンゴムマトリックスによって作製された試験用試料ＴＳ２ｅと比較した。

試料ＣＳ３を、以下の表５において提供される処方に従って調製した。表は、試験用試料ＴＳ２ｅ（表４から）を含む。

表５における結果が示すように、単独のマトリックス構成成分としてシリコーンゴムで作製された試料ＣＳ３は、ＥＰＤＭ／油／シリコーンゴムマトリックスで作製されたＴＳ２ｅ試験用試料よりも高いショアＡ硬度を有した。加えて、試料ＣＳ３は、ＥＰＤＭ／油マトリックスまたはＥＰＤＭ／油／シリコーンゴムマトリックス（それぞれＴｃ＝２．１２、１．８０及び１．９０Ｗ／ｍ・Ｋ）で作製された、試験用試料ＴＳ２ｃ、ＴＳ２ｄ、及びＴＳ２ｅよりも低いＴｃ値（１．５５Ｗ／ｍ・Ｋ）を有した。さらに、シリコーンゴム単独に基づくマトリックスの使用は、圧縮永久歪みに関してＴＳ２ｅ試験用試料より優れた利点を示さなかった。

表５における結果は、ＥＰＤＭ／油性混合物またはＥＰＤＭ／油／シリコーンゴム混合物から作製されたマトリックスが、シリコーンゴム単独から構成されるマトリックスから作製された複合体よりも高いＴｃ、低い硬度、及び低い圧縮永久歪みを有する熱伝導性エラストマー複合体を提供したことを証明する。

本発明は、本明細書に含まれる実施形態及び例証に限定されるものではなく、実施形態の一部及び以下の請求項の範囲内に付属する様々な実施形態の要素の組み合わせを含むそれらの実施形態の改変形態を含むことが特に意図されている。

Claims (15)

1. 少なくとも以下の
   Ａ）エチレン／α−オレフィンインターポリマー、プロピレン／α−オレフィンインターポリマー、プロピレン／エチレンインターポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるエラストマーを含む連続相と、
   Ｂ）前記連続相内に分散された架橋エラストマーを含む不連続相であって、前記架橋エラストマーが、架橋エチレン／α−オレフィンインターポリマー、架橋プロピレン／α−オレフィンインターポリマー、架橋プロピレン／エチレンインターポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、不連続相と、
   Ｃ）前記連続相内に分散された複数の粒子を含む熱伝導性充填剤と、を含む、組成物。
2. 前記組成物が、≧０．５ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する、請求項１に記載の組成物。
3. 前記充填剤が、≧２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する、請求項１または請求項２に記載の組成物。
4. 前記充填剤が、グラファイト、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、炭素繊維、窒化ケイ素、グラフェンナノプレートレット、硫化亜鉛、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
5. 前記充填剤が、１：１〜１：１００のアスペクト比を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 前記充填剤の前記粒子が、板形状、繊維形状、またはそれらの組み合わせである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
7. 構成成分Ａの前記エラストマーが、
   ０．８〜１．４ｇ／ｃｃの密度、及び
   ５〜１５０のムーニー粘度（ＭＬ１＋４、１２５℃）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
8. 前記構成成分Ａの前記エラストマーが、エチレン／α−オレフィンインターポリマーである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物。
9. 前記エチレン／α−オレフィンインターポリマーが、エチレン／プロピレン／ジエン（ＥＰＤＭ）である、請求項８に記載の組成物。
10. 構成成分Ａ、Ｂ、Ｃが、前記組成物の総重量の≧９５重量％の量で存在する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の組成物。
11. 構成成分Ｃの前記熱伝導性充填剤が、前記組成物の総体積に基づいて、２０〜６０体積パーセント（体積％）の量で存在する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
12. 構成成分Ａが、前記組成物の総体積に基づいて、２０〜７５体積％の量で存在し、
    構成成分Ｂが、前記組成物の総体積に基づいて、５〜２５体積％の量で存在する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の組成物。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の組成物から形成される、架橋組成物。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の組成物から形成される少なくとも１つの構成成分を含む、物品。
15. 前記物品が、熱界面材料及びエラストマーシールからなる群から選択される、請求項１４に記載の物品。