JP6501570B2 - Filler comprising aluminum phosphate composition fixed or coated with inorganic compound, method for producing the same, and thermally conductive composition containing the filler - Google Patents
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Description
本発明は、リン及びアルミニウムの溶出が抑制されており、且つ優れた熱伝導性を有するアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラー等に関し、特に表面の全部又は一部に無機化合物を固着又は被覆させた、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーおよびその製造方法、そのフィラーを配合した熱伝導性組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a filler or the like comprising a phosphate composition of aluminum in which elution of phosphorus and aluminum is suppressed and which has excellent thermal conductivity, and in particular, an inorganic compound is fixed or coated on all or part of the surface. The present invention relates to a filler comprising a phosphate composition of aluminum, a method for producing the same, and a thermally conductive composition containing the filler.
情報処理機器や精密機械機器などの小型軽量化・高速化・多機能化に伴い、半導体素子などの発熱部品の集積密度が増大したことから、これらの機器に熱が蓄積されないように、放熱特性に優れた熱伝導性樹脂組成物(または放熱性樹脂組成物ともいう。)が開発されている。 Since the integration density of heat-generating components such as semiconductor devices has increased along with the reduction in size, weight, speed and multifunctionality of information processing equipment and precision machinery, heat dissipation characteristics are ensured so that heat is not accumulated in these equipment. A thermally conductive resin composition (also referred to as a heat dissipating resin composition) is being developed.
熱伝導性樹脂組成物は、例えば特開2005−330426号公報(特許文献1)に記載されているように、優れた放熱特性を得るために、金属粉末、金属酸化物粉末、セラミック粉末、具体的には、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、金粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化珪素粉末、ダイヤモンド粉末、カーボン粉末、シリカ粉末などの熱伝導性を有する無機材料からなる粒子を熱伝導性フィラー(放熱フィラー)として使用し、樹脂の中へ混合することによって製造される。 As described in, for example, JP-A-2005-330426 (Patent Document 1), the heat conductive resin composition is a metal powder, a metal oxide powder, a ceramic powder, in order to obtain excellent heat dissipation characteristics. Specifically, aluminum powder, copper powder, silver powder, nickel powder, gold powder, aluminum oxide powder, zinc oxide powder, magnesium oxide powder, aluminum nitride powder, boron nitride powder, silicon nitride powder, diamond powder, carbon powder, silica It manufactures by using the particle | grains which consist of inorganic materials which have thermal conductivity, such as a powder, as a thermally conductive filler (heat dissipation filler), and mixing in resin.
しかしながら、窒化物は製造コストが極めて高く、アルミナは硬度が高くて加工性に問題があり、酸化マグネシウムは耐水性に問題があり、シリカは熱伝導性が良好とはいえず加工性にも劣るなど、上述の熱伝導性フィラーは、熱伝導性、加工性、耐水性、難燃性、製造コストのすべてを満足させるものではなかった。 However, the production cost of nitride is extremely high, alumina is high in hardness and there is a problem in workability, magnesium oxide is in a problem of water resistance, silica is not good in thermal conductivity and inferior in workability. For example, the above-mentioned thermally conductive filler did not satisfy all of the thermal conductivity, the processability, the water resistance, the flame retardancy and the production cost.
このため、出願人は、優れた熱伝導性、絶縁性、低比重、低研磨性などを示し、且つ製造が比較的容易で安価に製造できることから、特願2014−26252号(特許文献2)に記載されているように、アルミニウムのリン酸塩組成物の粒子からなる熱伝導性フィラーを開発した。 For this reason, the applicant exhibits excellent thermal conductivity, insulation, low specific gravity, low polishability and the like, and since it is relatively easy to manufacture and inexpensive to manufacture, Japanese Patent Application No. 2014-26252 (Patent Document 2) A thermally conductive filler was developed consisting of particles of a phosphate composition of aluminum, as described in U.S. Pat.
ところが、熱伝導性フィラーが使用される放熱性樹脂組成物には、環境安定性といった高度な品質も求められており、特に高い耐熱性/耐湿性を有することが求められている。実際には、例えば温度120℃/湿度100%の雰囲気下に暴露された場合においても、放熱性樹脂組成物が変質などしないことが求められている。このため、上述のアルミニウムのリン酸塩組成物の粒子からなる熱伝導性フィラーの場合は、特にフィラー中のリン(P)が放熱性樹脂組成物の中へ溶出してしまう結果、成形体を劣化させてその強度などを低下させてしまうという問題があった。 However, high quality such as environmental stability is also required of the heat-releasing resin composition in which the heat conductive filler is used, and in particular, it is required to have high heat resistance / moisture resistance. In fact, it is required that the heat-dissipating resin composition does not deteriorate even when exposed to an atmosphere of temperature 120 ° C./humidity 100%, for example. For this reason, in the case of a thermally conductive filler comprising particles of the above-mentioned aluminum phosphate composition, in particular, phosphorus (P) in the filler elutes into the heat-dissipating resin composition, resulting in a molded body. There is a problem that it degrades to reduce its strength and the like.
そこで、本発明は、リンの溶出が抑制されており、それでいて優れた熱伝導性を有するアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーおよびその製造方法、そのフィラーを配合した熱伝導性組成物を得ることを目的とする。 Therefore, in the present invention, a filler comprising a phosphate composition of aluminum having suppressed phosphorus elution and yet having excellent thermal conductivity, a method for producing the same, and a thermally conductive composition containing the filler are obtained. The purpose is
本発明者等は、高温多湿雰囲気下に暴露された場合等における、アルミニウムのリン酸塩組成物のフィラーからリンが溶出する要因等を調べ、アルミニウムのリン酸塩組成物の改良・改質方法などについて鋭意検討を重ねた結果、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーを無機化合物で表面処理することによりリン及びアルミニウムの溶出を効果的に抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors examined the factor etc. which phosphorus elutes from the filler of the phosphate composition of aluminum in the case of being exposed under high temperature and high humidity atmosphere, etc., and the improvement and modification method of the phosphate composition of aluminum As a result of repeated investigations, etc., it was found that the elution of phosphorus and aluminum can be effectively suppressed by surface-treating a filler consisting of a phosphate composition of aluminum with an inorganic compound, and the present invention has been completed. .
すなわち、本発明のアルミニウムのリン酸塩組成物のフィラーは、その表面の全部又は一部に無機化合物が固着しているか、若しくはその表面の全部又は一部が無機化合物で被覆されているという特徴を有している。 That is, the filler of the aluminum phosphate composition of the present invention is characterized in that the inorganic compound adheres to all or part of the surface, or all or part of the surface is coated with the inorganic compound. have.
固着又は被覆材料として使用される無機化合物としては、カルシウムなどのアルカリ土類金属からなる炭酸物、水酸化物または酸化物、或いはマグネシウム、アルミニウム、亜鉛などの両性金属の炭酸物、水酸化物または酸化物が好ましく、より具体的には水酸化マグネシウム、炭酸カルシウムまたは塩基性炭酸亜鉛などが挙げられる。 As an inorganic compound used as a fixing or covering material, carbonates, hydroxides or oxides consisting of alkaline earth metals such as calcium, or carbonates or hydroxides of amphoteric metals such as magnesium, aluminum, zinc or the like An oxide is preferred, and more specifically, magnesium hydroxide, calcium carbonate or basic zinc carbonate and the like can be mentioned.
本発明によれは、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーを、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛などの炭酸物や水酸化物、酸化物からなる無機化合物で被覆、または該フィラーへ前記無機化合物を固着させると、無機化合物を該フィラー表面に固着又は被覆させた範囲に関わらず、リン及びアルミニウムの溶出はほとんど無視し得るほどに抑制することができる。また、無機化合物を固着又は被覆させても、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーが本来的に有している優れた熱伝導性、絶縁性、低比重、低研摩性などの特性が損なわれることはない。 According to the present invention, a filler comprising a phosphate composition of aluminum is coated with an inorganic compound comprising a carbonate or hydroxide such as calcium, magnesium, aluminum or zinc, or an oxide, or the above inorganic compound The elution of phosphorus and aluminum can be suppressed to a negligible extent regardless of the range in which the inorganic compound is attached or coated on the surface of the filler. In addition, even if the inorganic compound is fixed or coated, the characteristics such as the excellent thermal conductivity, the insulating property, the low specific gravity, and the low abrasiveness originally possessed by the filler composed of the aluminum phosphate composition are impaired. There is nothing to be done.
また、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウムまたは塩基性炭酸亜鉛などの無機化合物は、その固着量又は被覆量として、アルミニウムのリン酸塩組成物(フィラー)中に1.0重量%以上含まれていることが好ましく、該組成物中に10.0重量%以下含まれていることがさらに好ましい。 In addition, an inorganic compound such as magnesium hydroxide, calcium carbonate or basic zinc carbonate is contained in an amount of 1.0% by weight or more in the aluminum phosphate composition (filler) as the fixed amount or the covering amount thereof. Is more preferable, and 10.0% by weight or less is more preferably contained in the composition.
固着量又は被覆量として、上述の無機化合物が、アルミニウムのリン酸塩組成物中に1.0重量%以上含まれていると、リンの溶出量は、無機化合物を固着又は被覆させていない場合と比べて数十分の一から数百分の一程度にまで低減される。また、無機化合物でアルミニウムのリン酸塩組成物を表面処理することによるリンの溶出量抑制効果は、アルミニウムのリン酸塩組成物中の無機化合物の固着量又は被覆量を1.0重量%よりも増大させても殆ど変わらず一定となる。 When the above-mentioned inorganic compound is contained in the phosphate composition of aluminum as 1.0% by weight or more as the fixed amount or the coated amount, the elution amount of phosphorus does not adhere to or cover the inorganic compound. It is reduced to a few tenths to a few hundredths as compared with. Moreover, the elution amount suppression effect of phosphorus by carrying out the surface treatment of the phosphate composition of aluminum with an inorganic compound is that the adhering amount or covering amount of the inorganic compound in the phosphate composition of aluminum is 1.0 weight% Even if it increases, it becomes almost unchanged.
また、固着量又は被覆量として、上述の無機化合物が、アルミニウムのリン酸塩組成物中に3.0重量%以上含まれていると、アルミニウムの溶出量は0ppmにまで抑制される。 In addition, when the above-mentioned inorganic compound is contained in the phosphate composition of aluminum in an amount of 3.0% by weight or more as the adhering amount or the covering amount, the elution amount of aluminum is suppressed to 0 ppm.
さらに、無機化合物を固着又は被覆させた、本発明のアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、所定の樹脂の中に分散させた場合も2.0W/m・K以上の優れた熱伝導率を示す。特にアルミニウムのリン酸塩組成物に対する無機化合物の固着量又は被覆量が1.0重量%以上10.0重量%以下の範囲にあると、上述の熱伝導率は一番高い値(ピーク値)を示す。 Furthermore, a filler consisting of the aluminum phosphate composition of the present invention having an inorganic compound fixed or coated thereon has an excellent thermal conductivity of 2.0 W / m · K or more even when dispersed in a predetermined resin. Indicates the rate. In particular, the thermal conductivity described above has the highest value (peak value) when the amount of adhesion or coverage of the inorganic compound to the phosphate composition of aluminum is in the range of 1.0% by weight or more and 10.0% by weight or less. Indicates
本発明では、アルミニウムのリン酸塩組成物は、Al:Pの原子比が1:0.8〜1:3.2の範囲内に調整されていることが好ましく、1:1〜1:3の範囲内に調整されているとより好ましい。 In the present invention, the aluminum phosphate composition is preferably adjusted to have an Al: P atomic ratio in the range of 1: 0.8 to 1: 3.2, preferably 1: 1 to 1: 3. More preferably, it is adjusted within the range of
アルミニウムのリン酸塩組成物のAl:Pの原子比が、好ましくは1:0.8〜1:3.2の範囲内に、より好ましくは1:1〜1:3の範囲内に調整されていると、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、特に優れた熱伝導性、絶縁性、低密度、低研磨性を示すことができる。 The atomic ratio of Al: P in the phosphate composition of aluminum is preferably adjusted in the range of 1: 0.8 to 1: 3.2, more preferably in the range of 1: 1 to 1: 3. Thus, a filler composed of a phosphate composition of aluminum can exhibit particularly excellent thermal conductivity, insulation, low density, and low polishability.
このようにAl:Pの原子比が特定の範囲内に調整されたアルミニウムのリン酸塩組成物には、トリポリリン酸アルミニウム、ピロリン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、オルトリン酸アルミニウムなどの種々のアルミニウムのリン酸塩が含まれる。中でもメタリン酸アルミニウム、オルトリン酸アルミニウム又はそれらの混合物は優れた熱伝導性を有しているので、リン及びアルミニウムの溶出が抑制された本発明のフィラーを作製する材料として好適である。 Thus, the aluminum phosphate composition in which the atomic ratio of Al: P is adjusted within a specific range includes phosphorus of various aluminums such as aluminum tripolyphosphate, aluminum pyrophosphate, aluminum metaphosphate and aluminum orthophosphate. Contains acid salts. Among them, since aluminum metaphosphate, aluminum orthophosphate or a mixture thereof has excellent thermal conductivity, it is suitable as a material for producing the filler of the present invention in which elution of phosphorus and aluminum is suppressed.
さらに、無機化合物で表面処理された本発明のフィラーは、丸味を帯びているほど、樹脂材料、油剤、グリースなどの組成物へ配合した際に優れた分散性を示すことから、球状形態であることが好ましい。この場合、無機化合物で表面処理する前のアルミニウムのリン酸塩組成物からなる粒子のアスペクト比が1.0〜1.2および/またはBET法による比表面積が1.5m2/g以下であることが好ましく、また、無機化合物で表面処理された本発明のフィラーが丸味を帯びていることを示す他の指標として、アスペクト比が1.0〜1.2の範囲内にあることが好ましい。 Furthermore, the filler of the present invention, which is surface-treated with an inorganic compound, has a spherical shape because it exhibits excellent dispersibility when blended into a composition such as a resin material, an oil agent, or a grease as it has a roundness. Is preferred. In this case, the aspect ratio of the particles comprising the phosphate composition of aluminum before surface treatment with the inorganic compound is 1.0 to 1.2 and / or the specific surface area according to the BET method is 1.5 m 2 / g or less Moreover, it is preferable that an aspect ratio exists in the range of 1.0-1.2 as another parameter | index which shows that the filler of this invention surface-treated by the inorganic compound is roundish.
一般的に、熱伝導性フィラーとして用いられるアルミナの密度は、約3.9g/cm3である。一方、これに対し、無機化合物で表面処理された本発明のフィラーの密度は、大よそ2.6g/cm3程度である。このため、本発明のフィラーは酸化アルミニウムよりも比重が小さいことから、熱伝導性フィラーとして、熱伝導性組成物中にアルミナと同じ体積比率で充填された場合、充填後の組成物におけるトータル重量を軽減することができる。したがって、本発明のフィラーは、熱伝導性フィラーとして使用した場合、最終製品の軽量化や単位重量あたりのフィラーの高充填化に大きく貢献する。 In general, the density of alumina used as a thermally conductive filler is about 3.9 g / cm 3 . On the other hand, the density of the filler of the present invention surface-treated with an inorganic compound is about 2.6 g / cm 3 . For this reason, since the filler of the present invention has a specific gravity smaller than that of aluminum oxide, when it is filled with the same volume ratio as that of alumina in the thermally conductive composition as a thermally conductive filler, the total weight in the composition after filling Can be reduced. Therefore, the filler of the present invention, when used as a thermally conductive filler, greatly contributes to weight reduction of the final product and high filling of the filler per unit weight.
無機化合物で表面処理された本発明のフィラーは、1〜100μmの平均粒子径を有していることが好ましく、5〜70μmの平均粒子径を有していることがより好ましく、10〜50μmの平均粒子径を有していることがさらに好ましい。 The filler of the present invention surface-treated with an inorganic compound preferably has an average particle diameter of 1 to 100 μm, more preferably 5 to 70 μm, and 10 to 50 μm More preferably, it has an average particle size.
無機化合物を固着又は被覆させた、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーの平均粒子径が1μmより小さくなると、フィラーの凝集が激しくなり、樹脂、塗料、油剤、グリースなどの組成物の中へ均一にまたは高濃度に配合することができなくなる。一方、平均粒子径が100μmより大きくなると、樹脂、塗料、油剤、グリースなどの組成物の中におけるフィラーの充填密度を高めることができなくなる。 When the average particle size of the filler consisting of the phosphate composition of aluminum fixed or coated with an inorganic compound is smaller than 1 μm, the filler becomes strongly coagulated, and the composition such as resin, paint, oil, grease etc. It can not be blended uniformly or in high concentration. On the other hand, when the average particle size is larger than 100 μm, the filler density in the composition such as resin, paint, oil, grease and the like can not be increased.
無機化合物を固着又は被覆させた、本発明のアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、熱伝導性フィラーとして、樹脂、塗料、油剤、グリースなどへ配合することにより、熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性塗料組成物、熱伝導性油剤組成物、熱伝導性グリース組成物などの各種の熱伝導性組成物を得ることができ、得られた熱伝導性組成物はそれぞれに優れた熱伝導率を示す。なお、熱伝導性組成物には必要に応じて硬化促進剤、触媒、加硫剤、滑剤・離型剤、安定剤、光安定剤、着色剤、難燃剤、カップリング剤等の添加剤を配合することもできる。 A filler comprising the phosphate composition of aluminum of the present invention to which an inorganic compound is fixed or coated, is incorporated as a thermally conductive filler into a resin, a paint, an oil agent, a grease or the like to obtain a thermally conductive resin composition , Various kinds of heat conductive compositions such as a heat conductive paint composition, a heat conductive oil agent composition, a heat conductive grease composition, etc. can be obtained, and the obtained heat conductive composition has excellent heat conductivity. Indicates the conductivity. In addition, additives such as a curing accelerator, a catalyst, a vulcanizing agent, a lubricant / releasing agent, a stabilizer, a light stabilizer, a coloring agent, a flame retardant, a coupling agent and the like are optionally added to the thermally conductive composition. It can also be blended.
例えば、本発明のフィラーは、熱伝導性フィラーとしてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーンゴム、ポリスチレンゴムなどの基材へ配合し、そして分散させることにより、優れた熱伝導率を有する熱伝導性樹脂組成物を得ることができる。例えば、ポリエチレン樹脂またはエポキシ樹脂などからなるマトリックスに、本発明のフィラーを40体積%以上配合して作製した熱伝導性樹脂組成物は、1.0W/m・K以上、より好ましくは2.0W/m・K以上という高い熱伝導率を有する熱伝導性樹脂組成物を得ることができる。 For example, the filler of the present invention can be blended with a base material such as epoxy resin, silicone resin, polyamide resin, polycarbonate resin, silicone rubber, polystyrene rubber, etc. as a thermally conductive filler and then dispersed to obtain excellent thermal conductivity. The heat conductive resin composition which has it can be obtained. For example, a thermally conductive resin composition prepared by blending 40 vol% or more of the filler of the present invention in a matrix made of polyethylene resin or epoxy resin is 1.0 W / m · K or more, more preferably 2.0 W A thermally conductive resin composition having a high thermal conductivity of at least / m · K can be obtained.
また、本発明のフィラーは、アルミナと比較していわゆる硬さが低いため、熱伝導性フィラーとして樹脂組成物へ配合し、熱伝導性組成物などを作製した場合は、研削による加工が容易となり、精密機械機器等へ適用し易くなる。また、樹脂の他、塗料、油剤、グリースなどの組成物へ配合して混練した場合、混練機の摩耗が抑えられ、混練機の材質が混入しないことや混練機のメンテナンスが容易となるという効果がある。なお、本発明のフィラーを構成する無機化合物を固着又は被覆させた、アルミニウムのリン酸塩組成物の研磨性は、アルミナの研磨性に対し1/2以下である。 Moreover, since the filler of the present invention has a so-called hardness lower than that of alumina, when it is added to a resin composition as a thermally conductive filler and a thermally conductive composition or the like is produced, processing by grinding becomes easy. , It becomes easy to apply to precision machine equipment etc. In addition to the resin, when mixed with a composition such as paint, oil, grease, etc., the abrasion of the kneader is suppressed, the material of the kneader is not mixed, and maintenance of the kneader becomes easy. There is. The abrasiveness of the aluminum phosphate composition on which the inorganic compound constituting the filler of the present invention is adhered or coated is 1/2 or less of the abrasiveness of alumina.
無機化合物を固着又は被覆させた、本発明のアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、以下の工程(ステップ)を含む製造方法により作製することができる。 A filler consisting of the aluminum phosphate composition of the present invention to which an inorganic compound is fixed or coated can be produced by a production method including the following steps (steps).
本発明のフィラーは、先ず、Al:Pの原子比が1:0.8〜1:3.2となるように調整された水酸化アルミニウムとリン酸とを、セラミックスなどの容器の中に入れて撹拌混合しながら溶解するまで加熱し、次に、加熱溶解された水酸化アルミニウムとリン酸の混合物を300℃以上の温度で焙焼し、その焙焼物を粉砕することにより、BET比表面積が0.1m2/g以上2.0m2/g以下および/またはアスペクト比が1.0以上1.2以下の丸味を帯びた球状形態のフィラーを得ることができる。 In the filler of the present invention, first, aluminum hydroxide and phosphoric acid adjusted to have an atomic ratio of Al: P of 1: 0.8 to 1: 3.2 are placed in a container such as ceramics. The mixture is heated to dissolution with stirring and mixing, and then the mixture of the heated and dissolved aluminum hydroxide and phosphoric acid is roasted at a temperature of 300.degree. C. or higher, and the roasted product is crushed to thereby obtain a BET specific surface area. It is possible to obtain a rounded spherical filler having a size of 0.1 m 2 / g to 2.0 m 2 / g and / or an aspect ratio of 1.0 to 1.2.
また、上述の焙焼工程において、300〜500℃の温度で一次焙焼した後、粉砕および分級し、そして分級して得られた混合物をさらに900〜1300℃、より好ましくは1000〜1200℃の温度で二次焙焼すると、BET比表面積が0.1m2/g以上2.0m2/g以下および/またはアスペクト比が1.0以上1.2以下の丸味を帯びた球状形態のフィラーをより容易に得られるようになる。 In the above-mentioned roasting step, after primary roasting at a temperature of 300 to 500 ° C., the mixture obtained by grinding, classification and classification is further 900 to 1300 ° C., more preferably 1000 to 1200 ° C. When subjected to secondary roasting at a temperature, a rounded spherical filler having a BET specific surface area of 0.1 m 2 / g or more and 2.0 m 2 / g or less and / or an aspect ratio of 1.0 or more and 1.2 or less It will be easier to obtain.
なお、二次焙焼温度を1300℃より高くすると、アルミニウムのリン酸塩組成物が溶融する影響で、BET比表面積が0.1m2/g以上2.0m2/g以下またはアスペクト比が1.0以上1.2以下の丸味を帯びた球状形態のフィラーを得ることが難しくなる。なお、所望の球状形態のフィラーを得るためには、一次焙焼は1〜3時間程度、二次焙焼は1〜5時間程度実施することが好ましい。 If the secondary roasting temperature is higher than 1300 ° C., the BET specific surface area is 0.1 m 2 / g or more and 2.0 m 2 / g or less, or the aspect ratio is 1 due to the influence of melting of the aluminum phosphate composition. It becomes difficult to obtain a filler having a rounded spherical shape of 0 or more and 1.2 or less. In addition, in order to obtain the filler of a desired spherical form, it is preferable to implement primary roasting about 1 to 3 hours, and secondary roasting about 1 to 5 hours.
さらに、一次焙焼または一次焙焼と二次焙焼された球状形態のフィラーを、アルカリ土類金属の炭酸物、水酸化物または酸化物、若しくは両性金属の炭酸物、水酸化物または酸化物で表面処理することにより、リン及びアルミニウムの溶出が抑制されており、それでいて優れた熱伝導性を有する、無機化合物を固着又は被覆させた、本発明のアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーを得ることができる。 Further, the filler in the spherical form which has been subjected to primary roasting or primary roasting and secondary roasting, carbonates, hydroxides or oxides of alkaline earth metals, or carbonates, hydroxides or oxides of amphoteric metals Surface treatment with the above to suppress the elution of phosphorus and aluminum, yet having excellent thermal conductivity, a filler comprising the phosphate composition of the present invention, which is adhered or coated with an inorganic compound You can get it.
表面処理の方法としては、水溶性の金属塩、例えば塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、亜鉛−アンミン錯体、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムを水に溶解させて、例えば水酸化ナトリウム、アンモニア水、様々なアミン、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム等のアルカリ水溶液で中和して水酸化物、炭酸物を表面処理する。さらにアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムのような金属アルカリ水溶液を硫酸、塩酸、硝酸等の酸で中和して水酸化物を表面処理することができる。これら表面処理したアルミニウムのリン酸塩組成物を焙焼することで酸化物を表面処理することができる。 As a method of surface treatment, water-soluble metal salts such as calcium chloride, calcium nitrate, calcium sulfate, magnesium chloride, magnesium nitrate, magnesium sulfate, zinc chloride, zinc nitrate, zinc sulfate, zinc-ammine complex, aluminum chloride, nitrate Dissolve aluminum in water and neutralize it with an aqueous alkaline solution such as sodium hydroxide, ammonia water, various amines, sodium carbonate, ammonium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, etc. To process. Further, the hydroxide can be surface-treated by neutralizing an aqueous metal alkaline solution such as sodium aluminate or potassium aluminate with an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid. The oxide can be surface-treated by roasting the surface-treated aluminum phosphate composition.
或いは表面処理したい微粒の無機化合物を核となる粒子等へメカノケミカルにて担持させることにより、表面処理することもできる。また、本発明で使用可能な表面処理の方法はこれらに限定されるものでなく、表面処理したい微粒の無機化合物を核となる粒子等へ固着させることができるものであれば、公知の表面処理方法を使用することができる。 Alternatively, surface treatment can also be carried out by causing fine particles of an inorganic compound to be surface treated to be supported by mechanochemicals on core particles and the like. Further, the method of surface treatment usable in the present invention is not limited to these, and any known surface treatment can be used as long as fine particles of an inorganic compound to be surface treated can be fixed to core particles and the like. The method can be used.
本発明によれば、リン及びアルミニウムの溶出が十分に抑制された、無機化合物を固着又は被覆させた、アルミニウムのリン酸塩組成物からなる球状形態のフィラーが提供される。また、本発明のフィラーは、優れた熱伝導性、絶縁性、低比重、低研磨性を示し、そして比較的簡単な製造方法により安価に製造することができる。さらに、本発明のフィラーは、熱伝導性フィラーとして、樹脂、塗料、油剤、グリースなどへ所定量配合することにより、高い熱伝導率を発現する熱伝導性組成物を作製することができる。 According to the present invention, there is provided a filler of spherical form consisting of a phosphate composition of aluminum fixed or coated with an inorganic compound, in which elution of phosphorus and aluminum is sufficiently suppressed. In addition, the filler of the present invention exhibits excellent thermal conductivity, insulation, low specific gravity, low polishability, and can be manufactured inexpensively by a relatively simple manufacturing method. Furthermore, the thermally conductive composition which expresses high thermal conductivity can be produced by mix | blending the filler of this invention with resin, a coating material, an oil agent, grease etc. as a thermally conductive filler by predetermined amounts.
また、本発明の製造方法によれば、Al:Pの原子比が特定の範囲内となるようにアルミニウム化合物とリン酸化合物を混合し、特定の温度範囲で焙焼し、そして無機化合物で表面処理することにより、無機化合物を固着又は被覆させた、アルミニウムのリン酸塩組成物からなる球状形態のフィラーを容易に得ることができる。 Further, according to the production method of the present invention, the aluminum compound and the phosphoric acid compound are mixed so that the atomic ratio of Al: P is in a specific range, roasted in a specific temperature range, and the surface with the inorganic compound. By the treatment, it is possible to easily obtain a filler of spherical form consisting of a phosphate composition of aluminum fixed or coated with an inorganic compound.
以下、表面の全部又は一部に無機化合物を固着又は被覆させた、本発明の一実施形態に係るアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーおよびその製造方法、そのフィラーを配合した熱伝導性組成物について、具体例を交えながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。 Hereinafter, a filler consisting of a phosphate composition of aluminum according to an embodiment of the present invention in which an inorganic compound is fixed or coated on all or part of the surface, a method for producing the same, and a thermally conductive composition containing the filler The objects will be described in detail with specific examples. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below, A various change is possible within the range which does not deviate from the technical idea of this invention.
1.原材料の作製
水酸化アルミニウム3,900gと、85%リン酸17,250gとを配合した材料(Al/Pの原子比=1/3)をセラミックス容器内で撹拌しながら、内容物が溶解するまでホットプレートで加熱する。その溶解液を400℃×2時間で一次焙焼し粗粉砕を行う。分級装置を内蔵した流体ミル(大平洋機工社製 マルチノジェットミルMJ2070−M型)にて粉砕分級し、さらに100μm以上の粒子を篩(140メッシュ)にてカットし、1200℃×3時間で二次焙焼することによって、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーを得た。なお、得られたアルミニウムのリン酸塩の主成分はメタリン酸アルミニウムであり、その粒子形状を走査型電子顕微鏡にて確認したところ、図1に示されるように丸味を帯びた球状形態を有しており、そのアスペクト比は1.12、BET法による比表面積は0.5m2/gであった。
1. Preparation of Raw Materials While stirring a material (Al / P atomic ratio = 1/3) containing 3,900 g of aluminum hydroxide and 17,250 g of 85% phosphoric acid until the contents are dissolved in a ceramic container Heat on a hot plate. The solution is subjected to primary roasting and coarse crushing at 400 ° C. for 2 hours. The product is pulverized and classified with a fluid mill (manufactured by Pacific Kiko Co., Ltd., Multinojet mill MJ2070-M type) with a built-in classifier, and particles of 100 μm or more are further cut with a sieve (140 mesh). By subsequent roasting, a filler consisting of a phosphate composition of aluminum was obtained. The main component of the obtained aluminum phosphate is aluminum metaphosphate, and when the particle shape is confirmed by a scanning electron microscope, it has a round spherical shape as shown in FIG. The aspect ratio was 1.12, and the specific surface area according to the BET method was 0.5 m 2 / g.
2.原材料の表面処理による実施例1〜3及び比較例1,2のフィラーの作製
[実施例1]
上述の「1.原材料の作製」にて作製したリン酸アルミニウム3,000gを15Lの水にてスラリー化する。スラリー化したリン酸アルミニウムへ、350g/Lの塩化マグネシウム水溶液を1.5L(塩化マグネシウム6水和物530g)を投入し、24重量%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH8.5に調整する。pH8.5に調整したスラリー溶液を80℃に加温し、30分熟成した後、ろ過及び洗浄し、不要な塩類を除去する。また、再度スラリー化し、ろ過及び洗浄を行う。ろ過及び洗浄を行ったスラリー溶液を120℃にて乾燥し、エックアトマイザーにて粉砕することにより、リン酸アルミニウムに対して水酸化マグネシウムを5重量%固着又は被覆させた実施例1のフィラーを得た。
2. Preparation of Fillers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 by Surface Treatment of Raw Materials [Example 1]
Slurry 3,000 g of aluminum phosphate prepared in the above-mentioned "1. Preparation of raw materials" with 15 L of water. To the slurried aluminum phosphate, 1.5 L (530 g of magnesium chloride hexahydrate) of 350 g / L of an aqueous solution of magnesium chloride is added, and a 24 wt% aqueous solution of sodium hydroxide is added to adjust to pH 8.5. The slurry solution adjusted to pH 8.5 is heated to 80 ° C., aged for 30 minutes, filtered and washed to remove unnecessary salts. In addition, the slurry is made again, and filtration and washing are performed. The slurry solution subjected to filtration and washing is dried at 120 ° C., and crushed with an ectomicizer to obtain the filler of Example 1 in which 5% by weight of magnesium hydroxide is fixed or coated to aluminum phosphate. The
得られた、水酸化マグネシウムで表面処理した実施例1のフィラーを走査型電子顕微鏡にて観察したところ、図2に示されるように、水酸化マグネシウムはリン酸アルミニウムの表面の一部を覆うように固着しており、水酸化マグネシウムを固着させたアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、全体として丸味を帯びた球状形態を有していることが観察された。 When the obtained filler of Example 1 surface-treated with magnesium hydroxide was observed with a scanning electron microscope, as shown in FIG. 2, magnesium hydroxide covered a part of the surface of aluminum phosphate. It was observed that the filler consisting of a phosphate composition of aluminum fixed to magnesium hydroxide fixed thereto has a rounded spherical morphology as a whole.
[実施例2]
上述の「1.原材料の作製」にて作製したリン酸アルミニウム3,000gを15Lの水にてスラリー化する。スラリー化したリン酸アルミニウムへ、350g/Lの塩化カルシウム水溶液を0.48L(塩化カルシウム167g)を投入し、100g/L炭酸ナトリウム水溶液を加えてpH8.5に調整する。pH8.5に調整したスラリー溶液を80℃に加温し、30分熟成した後、ろ過及び洗浄し、不要な塩類を除去する。また、再度スラリー化し、ろ過及び洗浄を行う。ろ過及び洗浄を行ったスラリー溶液を120℃にて乾燥し、エックアトマイザーにて粉砕することにより、リン酸アルミニウムに対して炭酸カルシウムを5重量%固着又は被覆させた実施例2のフィラーを得た。
Example 2
Slurry 3,000 g of aluminum phosphate prepared in the above-mentioned "1. Preparation of raw materials" with 15 L of water. 0.48 L of calcium chloride aqueous solution of 350 g / L (167 g of calcium chloride) is added to the slurried aluminum phosphate, and 100 g / L of sodium carbonate aqueous solution is added to adjust to pH 8.5. The slurry solution adjusted to pH 8.5 is heated to 80 ° C., aged for 30 minutes, filtered and washed to remove unnecessary salts. In addition, the slurry is made again, and filtration and washing are performed. The slurry solution subjected to filtration and washing was dried at 120 ° C., and ground with an ectomizer to obtain the filler of Example 2 in which 5% by weight of calcium carbonate was adhered to or coated with aluminum phosphate. .
[実施例3]
上述の「1.原材料の作製」にて作製したリン酸アルミニウム3,000gを15Lの水にてスラリー化する。スラリー化したリン酸アルミニウムへ、200g/Lの塩化亜鉛水溶液を1L(塩化亜鉛205g)を投入し、100g/L炭酸ナトリウム水溶液を加えてpH8.5に調整する。pH8.5に調整したスラリー溶液を80℃に加温し、30分熟成した後、ろ過及び洗浄し、不要な塩類を除去する。また、再度スラリー化し、ろ過及び洗浄を行う。ろ過及び洗浄を行ったスラリー溶液を120℃にて乾燥し、エックアトマイザーにて粉砕することにより、リン酸アルミニウムに対して塩基性炭酸亜鉛を5重量%固着又は被覆させた実施例3のフィラーを得た。
[Example 3]
Slurry 3,000 g of aluminum phosphate prepared in the above-mentioned "1. Preparation of raw materials" with 15 L of water. To the slurried aluminum phosphate, 1 L (205 g of zinc chloride) of a 200 g / L aqueous solution of zinc chloride is added, and a 100 g / L aqueous solution of sodium carbonate is added to adjust to pH 8.5. The slurry solution adjusted to pH 8.5 is heated to 80 ° C., aged for 30 minutes, filtered and washed to remove unnecessary salts. In addition, the slurry is made again, and filtration and washing are performed. The slurry solution subjected to filtration and washing is dried at 120 ° C., and crushed with an ectomicizer, whereby the filler of Example 3 in which 5% by weight of basic zinc carbonate is adhered to or coated with aluminum phosphate is obtained. Obtained.
[比較例1]
上述の「1.原材料の作製」にて作製したリン酸アルミニウムを比較例1のフィラーとした。
Comparative Example 1
The aluminum phosphate produced in the above-mentioned "1. Production of raw material" was used as a filler of Comparative Example 1.
[比較例2]
上述の「1.原材料の作製」にて作製したリン酸アルミニウム3,000gを15Lの水にてスラリー化する。スラリー化したリン酸アルミニウムへ、24重量%の水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH8.5に調整する。pH8.5に調整したスラリー溶液を80℃に加温し、30分熟成した後、ろ過及び洗浄し、不要な塩類を除去する。ろ過及び洗浄を行ったスラリー溶液を120℃にて乾燥し、エックアトマイザーにて粉砕することにより、リン酸アルミニウムを水洗した比較例2のフィラーを得た。
Comparative Example 2
Slurry 3,000 g of aluminum phosphate prepared in the above-mentioned "1. Preparation of raw materials" with 15 L of water. To the slurryed aluminum phosphate, a 24 wt% aqueous sodium hydroxide solution is added to adjust to pH 8.5. The slurry solution adjusted to pH 8.5 is heated to 80 ° C., aged for 30 minutes, filtered and washed to remove unnecessary salts. The slurry solution subjected to filtration and washing was dried at 120 ° C., and pulverized with an ectomizer to obtain a filler of Comparative Example 2 in which aluminum phosphate was washed with water.
3.実施例1〜3及び比較例1,2のフィラーの特性
実施例1〜3および比較例1,2により得られたアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーのアスペクト比および粒子径を以下の方法により測定した。
3. Properties of Fillers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 The aspect ratio and particle diameter of the filler composed of the phosphate composition of aluminum obtained by Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are the following methods. It measured by.
(1)アスペクト比
アスペクト比は、粉体を走査型電子顕微鏡にて撮影し、各粒子の縦軸、横軸の長さを500サンプル以上測定して各粒子のアスペクト比を計算した。
(1) Aspect Ratio The aspect ratio was obtained by photographing the powder with a scanning electron microscope and measuring the length of the vertical and horizontal axes of each particle by 500 samples or more to calculate the aspect ratio of each particle.
(2)粒子径
粒子径は、日機装社製 MICROTRAC MT3000を用いて、レーザー回折・散乱法にて測定した。
(2) Particle Size The particle size was measured by a laser diffraction / scattering method using MICROTRAC MT 3000 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
実施例1〜3および比較例1,2により得られたアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーのアスペクト比、粒子径およびAl/P原子比の測定結果を表1に示す。 The results of measurement of the aspect ratio, particle size and Al / P atomic ratio of the filler comprising the aluminum phosphate composition obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1.
本発明の無機化合物を固着又は被覆させた、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、Al:Pの原子比が1:0.8〜1:3.2となるように調整されていることが好ましい。Alに対するPの原子比を上記範囲よりも小さくすると、水酸化アルミニウムをリン酸に加熱溶解することが困難となり、一方、Alに対するPの原子比を上記範囲よりも大きくしても、所望のAl:Pの原子比を有するアルミニウムのリン酸塩組成物を得ることができなくなる。 The filler comprising the phosphate composition of aluminum, to which the inorganic compound of the present invention is fixed or coated, is adjusted so that the atomic ratio of Al: P is 1: 0.8 to 1: 3.2. Is preferred. If the atomic ratio of P to Al is smaller than the above range, it becomes difficult to heat and dissolve aluminum hydroxide in phosphoric acid, while if the atomic ratio of P to Al is larger than the above range, the desired Al It is not possible to obtain a phosphate composition of aluminum having an atomic ratio of P: P.
4.実施例1〜3及び比較例1,2のフィラーの耐湿熱試験
実施例1〜3および比較例1,2のフィラーを温度100℃、湿度100%の恒温恒湿器の中で静置し、0時間、250時間、700時間経過後に実施例1〜3および比較例1,2のフィラーを取り出す。取り出した実施例1〜3および比較例1,2のフィラー10gをイオン交換水100mLにスラリー化し、5分間煮沸する。冷却後、そのスラリーの濃度調整を行い、0.2μmメンブランフィルターにて固液分離した後、液中のアルミニウム(Al)、リン(P)の溶出量をICP発光分析装置にて測定した。また冷却後のスラリーの導電率、pHを測定した。
4. Moisture and Heat Resistance Test of Fillers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 The fillers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are allowed to stand still in a thermostatic humidifier with a temperature of 100 ° C. and a humidity of 100%. After 0 hours, 250 hours and 700 hours, the fillers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are taken out. 10 g of the fillers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 taken out are slurried in 100 mL of ion exchanged water, and boiled for 5 minutes. After cooling, the concentration of the slurry was adjusted, and after solid-liquid separation with a 0.2 μm membrane filter, the elution amounts of aluminum (Al) and phosphorus (P) in the solution were measured with an ICP emission analyzer. Moreover, the conductivity and pH of the slurry after cooling were measured.
実施例1〜3および比較例1,2により得られたアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーのリン及びアルミニウムの溶出量の測定結果を表2に示す。 The measurement results of the elution amount of phosphorus and aluminum of the filler consisting of the phosphate composition of aluminum obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 2.
実施例1〜3および比較例1,2により得られたアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーのpH値、導電率(μS/cm)の測定結果を表3に示す。 The measurement results of the pH value and the conductivity (μS / cm) of the filler comprising the aluminum phosphate composition obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 3.
表2,3より、無機化合物で表面処理を施していない比較例1,2のアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーの場合は、リンのみならず、アルミニウムも溶出していることが判った。また、比較例1,2では、樹脂組成物の劣化要因となるリンの溶出は、700時間経過後のリンの溶出量が、試験当初(0時間)のリンの溶出量に対し400〜600倍程度にまで増加することが判った。 From Tables 2 and 3, it was found that not only phosphorus but also aluminum was eluted in the case of the filler consisting of the aluminum phosphate composition of Comparative Examples 1 and 2 which was not surface-treated with an inorganic compound. . Moreover, in Comparative Examples 1 and 2, the elution of phosphorus, which causes deterioration of the resin composition, was 400 to 600 times the elution amount of phosphorus after 700 hours with respect to the elution amount of phosphorus at the beginning of the test (0 hour) It was found to increase to some extent.
このため、比較例1,2のフィラーの場合は、pH値においても時間が経過すると共に低下する傾向にある。また、比較例1,2のフィラーの導電率(μS/cm)は、時間が経過すると共に大きく変化(500〜1000倍程度上昇)し、不安定となることが判った。 For this reason, in the case of the fillers of Comparative Examples 1 and 2, the pH value also tends to decrease as time passes. In addition, it was found that the conductivity (μS / cm) of the fillers of Comparative Examples 1 and 2 largely changed (increased by about 500 to 1000 times) as time passed, and became unstable.
一方、実施例1の水酸化マグネシウムで表面処理された、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラー、実施例2の炭酸カルシウムで表面処理された、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーおよび実施例3の塩基性炭酸亜鉛で表面処理された、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、いずれも、高温多湿という過酷な条件下においても長時間にわたり安定してリン及びアルミニウムの溶出が抑制されることが判った。このため、実施例1〜3のフィラーの場合は、pH値においてもフィラーの導電率(μS/cm)においても、時間の経過によらず殆ど変化することがない。 On the other hand, a filler consisting of a phosphate composition of aluminum surface-treated with magnesium hydroxide of Example 1, a filler consisting of a phosphate composition of aluminum surface-treated with calcium carbonate of Example 2 All the fillers made of the phosphate composition of aluminum surface-treated with the basic zinc carbonate of Example 3 stably suppress the elution of phosphorus and aluminum over a long period of time even under severe conditions of high temperature and humidity. It turned out to be done. For this reason, in the case of the fillers of Examples 1 to 3, the pH value and the conductivity (μS / cm) of the filler hardly change regardless of the passage of time.
特に実施例1〜3のフィラーでは、樹脂組成物の劣化要因となるリンの溶出は、700時間経過後のリンの溶出量が、試験当初(0時間)のリンの溶出量に対し2〜7倍程度であるというように、ほとんど無視し得るほどに抑制されることが判った。このため、無機化合物で表面処理を施した実施例1〜3のフィラーは、無機化合物で表面処理を施していない比較例1,2のフィラーに対して、リンの溶出量を数百分の1に低減することができる。 In particular, in the fillers of Examples 1 to 3, the elution of phosphorus, which causes deterioration of the resin composition, is such that the elution amount of phosphorus after 700 hours is 2 to 7 with respect to the elution amount of phosphorus at the beginning of the test (0 hour) It was found that it was suppressed almost negligible, such as being about double. For this reason, the fillers of Examples 1 to 3 which have been surface-treated with an inorganic compound have an elution amount of phosphorus several times smaller than the fillers of Comparative Examples 1 and 2 which have not been surface-treated with an inorganic compound. Can be reduced to
図3は、上述の耐湿熱試験において、フィラーのリン酸アルミニウムに対する水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム又は塩基性炭酸亜鉛の固着量又は被覆量を0〜75%まで変化させた場合の700時間経過後のリンの溶出量を示している。 FIG. 3 shows 700 hours after the adhesion amount or covering amount of magnesium hydroxide, calcium carbonate or basic zinc carbonate to aluminum phosphate of the filler is changed to 0 to 75% in the heat and humidity resistance test described above. The elution amount of phosphorus is shown.
図3を参照して理解されるように、本発明の無機化合物で表面処理された、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、固着又は被覆される無機化合物が水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム又は塩基性炭酸亜鉛のいずれの場合においても、その固着量又は被覆量がアルミニウムのリン酸塩組成物中に1.0重量%以上含まれていると、リンの溶出量は、無機化合物で表面処理されていないフィラーと比べて数十分の一から数百分の一程度にまで低減されることが判った。また、無機化合物でアルミニウムのリン酸塩組成物を表面処理することによるリンの溶出量抑制効果は、アルミニウムのリン酸塩組成物中の無機化合物の固着量又は被覆量を1.0重量%よりも増大させても殆ど変わらず一定となることが判った。 As will be understood with reference to FIG. 3, the filler comprising the aluminum phosphate composition surface-treated with the inorganic compound of the present invention may be magnesium hydroxide, calcium carbonate or an inorganic compound to be fixed or coated. In any case of basic zinc carbonate, the elution amount of phosphorus is surface-treated with an inorganic compound when the fixed amount or the covering amount is 1.0% by weight or more in the aluminum phosphate composition. It was found to be reduced to a few tenths to a few hundredths as compared to unfilled fillers. Moreover, the elution amount suppression effect of phosphorus by carrying out the surface treatment of the phosphate composition of aluminum with an inorganic compound is that the adhering amount or covering amount of the inorganic compound in the phosphate composition of aluminum is 1.0 weight% It has been found that even if the
5.実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物の作製
[実施例4]
ポリエチレン樹脂(スミカセンF705)96重量部を混練機のロールに巻き付け、実施例1のフィラーを390部(フィラー含有量60体積%)を混練した。取り出した混練体を縦5cm×横10cm×厚み1mmの金型に入れ、圧力200kg/cm2、120℃×5分間硬化させることにより、実施例4の熱伝導性樹脂組成物を得た。
5. Preparation of thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 [Example 4]
96 parts by weight of a polyethylene resin (Sumikasen F 705) was wound on a roll of a kneader, and 390 parts (filler content 60 volume%) of the filler of Example 1 was kneaded. The heat-conductive resin composition of Example 4 was obtained by putting the kneaded body taken out into a mold of 5 cm long x 10 cm wide x 1 mm thick and curing at a pressure of 200 kg / cm 2 and 120 ° C. for 5 minutes.
[実施例5]
ポリエチレン樹脂へ配合するフィラーとして実施例2のフィラーを用いたこと以外は、実施例4と同じ製造条件および製造方法により、実施例5の熱伝導性樹脂組成物を得た。
[Example 5]
A thermally conductive resin composition of Example 5 was obtained under the same production conditions and production method as in Example 4 except that the filler of Example 2 was used as a filler to be blended in a polyethylene resin.
[実施例6]
ポリエチレン樹脂へ配合するフィラーとして実施例3のフィラーを用いたこと以外は、実施例4と同じ製造条件および製造方法により、実施例6の熱伝導性樹脂組成物を得た。
[Example 6]
A thermally conductive resin composition of Example 6 was obtained under the same production conditions and production method as in Example 4 except that the filler of Example 3 was used as a filler to be blended in a polyethylene resin.
[比較例3]
ポリエチレン樹脂へ配合するフィラーとして比較例1のフィラーを用いたこと以外は、実施例4と同じ製造条件および製造方法により、比較例3の熱伝導性樹脂組成物を得た。
Comparative Example 3
A thermally conductive resin composition of Comparative Example 3 was obtained under the same production conditions and method as in Example 4 except that the filler of Comparative Example 1 was used as a filler to be blended in a polyethylene resin.
[比較例4]
ポリエチレン樹脂へ配合するフィラーとして比較例2のフィラーを用いたこと以外は、実施例4と同じ製造条件および製造方法により、比較例4の熱伝導性樹脂組成物を得た。
Comparative Example 4
A thermally conductive resin composition of Comparative Example 4 was obtained under the same production conditions and production method as in Example 4 except that the filler of Comparative Example 2 was used as a filler to be blended in a polyethylene resin.
5.実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物の特性
実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率を以下の方法により測定した。
5. Properties of Thermally Conductive Resin Compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 The thermal conductivity of the thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 was measured by the following method.
(3)熱伝導率の測定
得られた樹脂組成物の25℃の比熱を日立ハイテクサイエンス社製 高感度型示差走査熱量計DSC7020型で、真密度をカンタクローム・インスツルメンツ合同会社製 全自動ピクノメーターULTRAPYC1200e型機で、熱拡散率をアイフェイズ社製 アイフェイズ・モバイル1u熱拡散率・熱伝導率測定装置を用いて測定し、以下の計算式にて熱伝導率を計算した。
λ=a×ρ×Cp
[λ:熱伝導率(W/m・K),a:熱拡散率×10−7(m2/s),ρ:真密度(g/mL),Cp:比熱(J/g・K)]
(3) Measurement of thermal conductivity The specific heat at 25 ° C. of the obtained resin composition was measured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. High sensitivity type differential scanning calorimeter DSC 7020 type, true density by Cantachrome Instruments GK Co., Ltd. Fully automatic pycnometer The thermal diffusivity was measured using an IPHASE's i-phase mobile 1u thermal diffusivity / thermal conductivity measuring apparatus using an ULTRAPYC 1200e type machine, and the thermal conductivity was calculated according to the following formula.
λ = a × ρ × Cp
[Λ: thermal conductivity (W / m · K), a: thermal diffusivity × 10 −7 (m 2 / s), :: true density (g / mL), Cp: specific heat (J / g · K) ]
実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率の測定結果を表4に示す。 The measurement results of the thermal conductivity of the thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 are shown in Table 4.
表4より、実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物は、いずれも2.0W/m・K以上の優れた熱伝導率を有することが判った。 From Table 4, it was found that the thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 all have excellent thermal conductivity of 2.0 W / m · K or more.
これは、実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物は、いずれも配合したフィラーの主成分が、メタリン酸アルミニウム、オルトリン酸アルミニウム若しくはこれらの混合物などの優れた熱伝導率を有するアルミニウムのリン酸塩組成物から構成されていることによるものと考えられる。 This is because the heat conductive resin compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 have excellent heat conductivity such that the main component of the filler compounded in each of them is aluminum metaphosphate, aluminum orthophosphate or a mixture thereof It is considered to be due to being composed of the aluminum phosphate composition having the ratio.
図4は、上述の実施例4と同じ製造条件および製造方法において、ポリエチレン樹脂へ配合するフィラーのリン酸アルミニウムに対する水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム又は塩基性炭酸亜鉛の固着量又は被覆量を0〜75%まで変化させた場合の熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率を示している。 FIG. 4 shows the adhesion amount or coating amount of magnesium hydroxide, calcium carbonate or basic zinc carbonate to aluminum phosphate of the filler to be added to the polyethylene resin under the same production conditions and production method as Example 4 described above. The heat conductivity of the heat conductive resin composition when changing to% is shown.
図4を参照して理解されるように、本発明の無機化合物で表面処理された、アルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、固着又は被覆される無機化合物が水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム又は塩基性炭酸亜鉛のいずれの場合においても、その固着量又は被覆量が1.0重量%以上10.0重量%以下の範囲にあると、フィラーが配合された熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率を一番高い値(ピーク値)に誘導することが判った。 As understood with reference to FIG. 4, the filler comprising the phosphate composition of aluminum surface-treated with the inorganic compound of the present invention, the inorganic compound to be fixed or coated is magnesium hydroxide, calcium carbonate or In any case of the basic zinc carbonate, the thermal conductivity of the thermally conductive resin composition containing the filler when the adhering amount or the covering amount is in the range of 1.0% by weight or more and 10.0% by weight or less It was found that the rate was induced to the highest value (peak value).
5.実施例4〜6及び比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物の耐湿熱試験
実施例4〜6および比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物を温度100℃、湿度100%の恒温恒湿器の中で静置し、100時間、200時間、500時間、1000時間経過後の熱伝導性樹脂組成物の劣化状態を目視により観察し評価した。その結果を表5に示す。
5. Moisture and Heat Resistance Test of Thermally Conductive Resin Composition of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 A constant temperature of 100 ° C. and humidity of 100% for the thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 After standing for 100 hours, 200 hours, 500 hours and 1000 hours in a humidifier, the state of deterioration of the thermally conductive resin composition was visually observed and evaluated. The results are shown in Table 5.
表5より、無機化合物で表面処理を施していない比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物は、時間の経過と共に劣化することが確認された。これは、比較例3,4の熱伝導性樹脂組成物へ配合した比較例1,2のフィラーが、高温多湿条件下では、時間の経過と共にリンの溶出量が増加したことによるものと考えられる。 From Table 5, it was confirmed that the thermally conductive resin compositions of Comparative Examples 3 and 4 which have not been surface-treated with an inorganic compound deteriorate with the passage of time. This is considered that the filler of Comparative Examples 1 and 2 blended to the heat conductive resin composition of Comparative Examples 3 and 4 is due to an increase in the elution amount of phosphorus with the passage of time under high temperature and humidity conditions. .
一方、無機化合物で表面処理を施した実施例4〜6の熱伝導性樹脂組成物は、いずれも時間の経過と共に劣化することがなかった。これは、実施例4〜6の熱伝導性樹脂組成物へ配合した実施例1の水酸化マグネシウムで表面処理したアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラー、実施例2の炭酸カルシウムで表面処理したアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーおよび実施例3の塩基性炭酸亜鉛で表面処理したアルミニウムのリン酸塩組成物からなるフィラーは、いずれも、高温多湿という過酷な条件下においてもリンの溶出が抑制されていたことによるものと考えられる。 On the other hand, the thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 which were surface-treated with an inorganic compound did not deteriorate with the passage of time. This was surface-treated with the calcium carbonate of Example 2, a filler comprising the phosphate composition of aluminum surface-treated with magnesium hydroxide of Example 1 blended into the thermally conductive resin compositions of Examples 4 to 6 The filler consisting of the phosphate composition of aluminum and the filler consisting of the phosphate composition of aluminum surface-treated with the basic zinc carbonate of Example 3 both cause elution of phosphorus under severe conditions of high temperature and humidity. Is considered to have been suppressed.
Claims (10)
前記混合物を加熱溶解するステップと、
加熱溶解された前記混合物を300〜500℃の温度で一次焙焼するステップと、
一次焙焼された前記混合物を粉砕分級するステップと、
粉砕分級された前記混合物を900〜1300℃の温度で二次焙焼するステップと、そして
二次焙焼された前記混合物をアルカリ土類金属の炭酸物、水酸化物または酸化物、若しくは両性金属の炭酸物、水酸化物または酸化物で表面処理するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のフィラーの製造方法。 Preparing a mixture of an aluminum compound and a phosphoric acid compound adjusted to have an atomic ratio of Al: P of 1: 0.8 to 1: 3.2;
Heating and melting the mixture;
Primary roasting the heated and melted mixture at a temperature of 300-500 ° C .;
Pulverizing and classifying said primary roasted mixture;
Secondary roasting the ground and classified mixture at a temperature of 900-1300 ° C., and the secondary roasted mixture is alkaline earth metal carbonate, hydroxide or oxide, or amphoteric metal Surface treatment with carbonates, hydroxides or oxides of
The method for producing a filler according to any one of claims 1 to 7 , further comprising
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