JP5474854B2 - 有機無機複合粒子およびその製造方法、熱伝導性フィラー、並びに、熱伝導性樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents
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で表されるポリアルコキシシロキサンであることを特徴としている。
以下、本発明をより詳細に説明する。
で表されるポリアルコキシシロキサンである。すなわち、前記ポリアルコキシシロキサンの珪素上の置換基Rの全てが、炭素数1〜4のアルキル基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基)である。ポリアルコキシシロキサンを無機粒子と核との界面に存在させるために、ポリアルコキシシロキサンがある程度以上の親水性を持つ事が必要とされる。置換基Rの全てが炭素数1〜4のアルキル基である場合、置換基Rの少なくとも1つが長鎖炭化水素基や芳香族炭化水素基などである場合と比較して、ポリアルコキシシロキサンの疎水性が弱く(親水性が強く)なり、ポリアルコキシシロキサンが核内部に取り込まれることを回避できる。
本発明の有機無機複合粒子の製造方法は、重合性ビニル系モノマーと重合開始剤とを含むモノマー混合物を、無機粒子の存在下で水系懸濁重合させる方法であって、前記モノマー混合物が、前記重合性ビニル系モノマーに対して不活性なポリアルコキシシロキサンオリゴマーをさらに含み、前記無機粒子の使用量が、前記重合性ビニル系モノマー100重量部に対して0.5重量部以上であり、前記無機粒子の熱伝導率が、10W/(m・K)以上である。この方法により、前述した本発明の有機無機複合粒子を製造することができる。
で表されるポリアルコキシシロキサンオリゴマーであることが好ましい。
カラム:「TSK gel G−1000R」(東ソー株式会社製)
「TSK gel G−2000H」(東ソー株式会社製)
「TSK gel G−4000H」(東ソー株式会社製)
流出溶媒:テトラヒドロフラン
流出速度:1ml/分
流出温度:40℃
で行うことができる。
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、前述した本発明の有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂(ベース樹脂)とを含むものである。マトリックス樹脂としては、特に限定されるものではないが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂などが挙げられる。熱伝導性樹脂組成物中におけるマトリックス樹脂の含有量は、有機無機複合粒子100重量部に対して10〜100重量部の範囲内であることが好ましい。マトリックス樹脂の含有量が有機無機複合粒子100重量部に対して10重量部以上である場合、有機無機複合粒子に由来する十分な熱伝導性を熱伝導性樹脂組成物に付与できる。一方、マトリックス樹脂の含有量が有機無機複合粒子100重量部に対して100重量部以下である場合、熱伝導性樹脂組成物の成形が容易になる。
有機無機複合粒子の平均粒子径は、コールター方式精密粒度分布測定装置マルチサイザーIII(ベックマン・コールター株式会社製)を用いて測定した。測定方法は、Coulter Electronics Limited発行のReference MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER(1987)に従って、50μmアパチャーを用いてマルチサイザーIIIのキャリブレーションを行い、平均粒子径の測定を行った。
熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は、熱伝導率測定装置TC−7000H(アルバック理工製)を用い、レーザーフラッシュ法により測定した。試料(熱伝導性樹脂組成物)の熱伝導率λは、試料の密度ρ、比熱容量Cp、および熱拡散率αより、次式によって算出した。
試料の密度ρは、試料の重量および体積より算出した。試料の体積は、試料の形状および寸法より算出した。
まず、水2700gに対し、無機粒子(懸濁安定剤として機能する)としての球状アルミナ微粒子ASFP−20(電気化学工業株式会社製、平均粒子径200nm、熱伝導率27W/(m・K))225gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.6gと、アルカリ金属ハロゲン化物としての塩化ナトリウム(NaCl)27gとを混合して、分散媒を調製した。この分散媒を、攪拌装置を有する重合容器に入れた。
相当する)に対して、球状アルミナ微粒子ASFP−20の使用量は26重量部、塩化ナトリウムの使用量は3.2重量部、MKCシリケートMS57の使用量は5.3重量部である。
球状アルミナ微粒子ASFP−20の使用量を90g(重合性ビニル系モノマー100重量部に対して11重量部)に、ドデシル硫酸ナトリウムの使用量を0.27gに、ホモミキサーの攪拌速度を3000rpmにそれぞれ変更したことを除き、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、35.0μmであった。
無機粒子として球状アルミナ微粒子ASFP−20に代えて球状アルミナ微粒子AO−502(株式会社アドマテックス製;平均粒子径700nm、熱伝導率28W/(m・K))225gを用いたことを除き、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、13.4μmであった。
重合性ビニル系モノマーをメタクリル酸メチル550g、スチレン260g、およびエチレングリコールジメタクリレート45gに変更した(重合性ビニル系モノマーの全重量は変更なし)ことを除き、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、11.9μmであった。
無機粒子(懸濁安定剤として機能する)として、球状アルミナ微粒子ASFP−20に代えて平均粒子径0.6μmの窒化アルミニウム(AlN)粒子(熱伝導率100W/(m・K))225gを用い、塩化ナトリウムの使用量を40.5g(重合性ビニル系モノマー100重量部に対して4.7重量部)に変更した以外は、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、12.1μmであった。
塩化ナトリウムを使用しないことを除き、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、60μmと大きかった。これは、分散媒中でのモノマー混合物の分散安定性が実施例1〜5と比較して悪いためと考えられる。また、重合安定性も、実施例1〜5と比較して悪く、凝集物も発生した。この結果は、アルカリ金属ハロゲン化物を使用しなかったことに起因すると考えられる。
ポリアルコキシシロキサンオリゴマーを使用しないことを除き、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は9.5μmであった。しかし、有機無機複合粒子を定性濾紙にて吸引濾過する際に、反応液の濾過性が悪かったため、反応液から有機無機複合粒子を単離することが困難であった。この結果は、ポリアルコキシシロキサンオリゴマーを使用しなかったことに起因すると考えられる。
球状アルミナ微粒子ASFP−20の添加量を2.7g(重合性ビニル系モノマー100重量部に対して0.32重量部)に変更したことを除いて、実施例1と同様にして有機無機複合粒子の製造を試みた。しかし、分散媒中でのモノマー混合物の分散安定性が悪いため粒子が凝集して、目的とする一次粒子(有機無機複合粒子)が得られなかった。この結果は、無機粒子の添加量が、重合性ビニル系モノマー100重量部に対して0.5重量部未満であったことに起因すると考えられる。
AO−502:平均粒子径700nmの球状アルミナ微粒子AO−502
SDS:ドデシル硫酸ナトリウム
MMA:メタクリル酸メチル
EGDMA:エチレングリコールジメタクリレート
St:スチレン
MS57:MKCシリケートMS57(一般式(1)で、Rがメチル基、nの平均が15〜18、重量平均分子量1300〜1500であるポリアルコキシシロキサンオリゴマー)
ABN−V:2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
〔実施例7〕
まず、実施例1と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、10.5μmであった。
まず、実施例2と同様にして有機無機複合粒子を得た。得られた有機無機複合粒子の平均粒子径は、前述の測定方法により測定したところ、35.0μmであった。
まず、水2300gを5Lのオートクレーブに供給し、90℃に加熱した後、懸濁安定剤としてのピロリン酸ナトリウム100gを水に溶解させて水溶液とし、次いで懸濁安定剤としての塩化マグネシウム185gを水に溶解させた。さらに、界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム4.0gを水溶液に混合することにより、懸濁安定剤および界面活性を含有する水溶液を分散媒として得た。
Claims (17)
- ビニル系ポリマーからなる核と、この核を囲む無機粒子とを含む有機無機複合粒子であって、
前記核と前記無機粒子との間に介在するポリアルコキシシロキサンとを含み、
前記無機粒子の熱伝導率が、10W/(m・K)以上であり、
前記ポリアルコキシシロキサンが、下記一般式
で表されるポリアルコキシシロキサンであることを特徴とする有機無機複合粒子。 - 請求項1に記載の有機無機複合粒子であって、
前記ポリアルコキシシロキサンの含有量が、前記ビニル系ポリマー100重量部に対し0.5〜5重量部の範囲内であることを特徴とする有機無機複合粒子。 - 請求項1または2に記載の有機無機複合粒子であって、
前記無機粒子の平均粒子径が、1μm以下であることを特徴とする有機無機複合粒子。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子であって、
前記無機粒子の含有量が、前記ビニル系ポリマー100重量部に対して0.5〜50重量部の範囲内であることを特徴とする有機無機複合粒子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子であって、
前記無機粒子が、アルミナ粒子であることを特徴とする有機無機複合粒子。 - 重合性ビニル系モノマーと重合開始剤とを含むモノマー混合物を、無機粒子の存在下で水系懸濁重合させる有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記モノマー混合物が、前記重合性ビニル系モノマーに対して不活性なポリアルコキシシロキサンオリゴマーをさらに含み、
前記無機粒子の使用量が、前記重合性ビニル系モノマー100重量部に対して0.5重量部以上であり、
前記無機粒子の熱伝導率が、10W/(m・K)以上であることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記無機粒子の使用量が、前記重合性ビニル系モノマー100重量部に対して50重量部以下であることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6または7に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記ポリアルコキシシロキサンオリゴマーの使用量が、前記重合性ビニル系モノマー100重量部に対して0.5〜5重量部の範囲内であることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6〜8のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記無機粒子の平均粒子径が、1μm以下であることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6〜9のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記無機粒子が、アルミナ粒子であることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6〜10のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記ポリアルコキシシロキサンオリゴマーが、下記一般式
で表されるポリアルコキシシロキサンオリゴマーであることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6〜11のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記重合性ビニル系モノマーが、1個のビニル基を有する単官能モノマーと、2個以上のビニル基を有する多官能モノマーとを含むことを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6〜12のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記単官能モノマーが、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル、スチレン、およびスチレン誘導体から選択される少なくとも一種であり、
前記多官能モノマーが、ジ(α−メチレン脂肪族カルボン酸)エステルであることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項6〜13のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子の製造方法であって、
前記モノマー混合物を、前記無機粒子とアルカリ金属ハロゲン化物との存在下で水系懸濁重合させることを特徴とする有機無機複合粒子の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。
- 請求項6〜14のいずれか1項に記載の製造方法によって有機無機複合粒子を製造する工程と、
前記有機無機複合粒子と、マトリックス樹脂とを混合する工程とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機無機複合粒子からなることを特徴とする放熱シート用または放熱グリス用の熱伝導性フィラー。
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