JP6681924B2 - 熱伝導性エラストマー複合体 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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:
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。
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。
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。
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。
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。
なお、本発明には、以下の実施形態が包含されるものとする。
[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)以上の熱伝導率を有する、前記[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)以上の熱伝導率を有する、前記[1]または[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、前記[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、前記[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、前記[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、前記[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、前記[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、前記[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%以上の量で存在する、前記[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、前記[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、前記[1]〜[11]のいずれか一項に記載の組成物。
[13]前記[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]前記[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、前記[14]に記載の物品。
Claims (12)
- 少なくとも以下の
A)40〜80重量%のエチレンを含むエチレン/プロピレン/ジエンターポリマー(EPDM)を含む連続相と、
B)構成成分A、B、Cの総体積に基づいて5〜25体積%の、架橋エチレン/プロピレン/ジエンターポリマーを含む、不連続相と、
C)構成成分A、B、Cの総体積に基づいて20〜60体積%の、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であって、グラファイト及びアルミニウムの組み合わせである熱伝導性充填剤と、を含む、組成物であって、
前記組成物が1.5ワット毎メートル毎ケルビン(W/m・K)以上、5.0ワット毎メートル毎ケルビン(W/m・K)以下の熱伝導率を有する、組成物。 - 前記充填剤が、20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m・K)以上の熱伝導率を有する、請求項1に記載の組成物。
- 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または2に記載の組成物。
- 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1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 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1〜4のいずれか一項に記載の組成物。 - 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1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- 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6に記載の組成物。
- 構成成分A、B、Cが、前記組成物の総重量の95重量%以上の量で存在する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物。
- 構成成分Aが、前記組成物の総体積に基づいて、20〜75体積%の量で存在する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1〜9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。
- 請求項1〜10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。
- 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11に記載の物品。
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