KR102491529B1

KR102491529B1 - 올레핀 블록 복합체 열전도성 물질

Info

Publication number: KR102491529B1
Application number: KR1020177012293A
Authority: KR
Inventors: 무함마드 에쎄기어; 바라트 아이. 쵸드리; 제프리 엠. 코겐; 게리 알. 머챈드
Original assignee: 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2023-01-26
Also published as: MX2017004790A; CA2965306A1; BR112017007922B1; BR112017007922A2; EP3212698B1; US20170227304A1; EP3212698A1; CA2965306C; US10648750B2; CN106795357A; KR20170076699A; JP2017533316A; JP6831323B2; WO2016069265A1; CN106795357B

Abstract

순수한 상태의 올레핀 블록 복합체에 비하여 올레핀 블록 복합체의 열전도도를 증가시키기에 충분한 양으로 열전도성 충전제가 존재하는, 올레핀 블록 복합체 및 열전도성 충전제를 포함한 열전도성 물질. 이러한 열전도성 물질은 다양한 제조 물품, 예컨대 열 계면 물질 또는 성형된 방열 부품에 사용될 수 있다.

Description

올레핀 블록 복합체 열전도성 물질 {OLEFIN BLOCK COMPOSITE THERMALLY CONDUCTIVE MATERIALS}

관련 출원에 대한 참조

본 출원은 2014년 10월 29일 출원된 미국 가출원 번호 62/069,873의 우선권을 주장한다.

분야

본 발명의 다양한 구현예는 올레핀 블록 복합체 및 열전도성 충전제를 포함한 열전도성 물질에 관한 것이다.

도입

열전도성 폴리머는 관련 장비 또는 장치의 적절한 작동 온도를 유지하기 위해 바람직하지 않은 위치에서의 열을 제거 또는 방출하기 위한 많은 열-관리 응용 분야에서 요구된다. 열 관리는 전자장치가 제대로 작동하기 위한 특정 설계 온도를 초과하지 않도록 전자 장치에 의해 발생된 열이 적절히 방출되어야 하는 전자, 전기 통신, 및 컴퓨터 응용분야에 널리 사용된다. 컴퓨팅 및 데이터 전송 전력의 증가에 따라, 열 관리는 계속 성장하는 도전 분야이다. 보다 구체적으로, 예를 들어 원격 무선 헤드 유닛 및 데이터 서버와 같은, 전기통신 및 데이터 기반시설용 마이크로일렉트로닉스 장치로부터 열을 방출할 필요성이 증가하고 있다. 산업적 관심이 있는 두 분야는 경량 방열 부품의 저비용 제조를 위한 열 계면 물질("TIM") 및 사출 성형 가능한 열전도성 물질이다. 이러한 분야에서 발전이 이루어졌지만, 여전히 개선이 요구된다.

요약

하나의 구현예는,

(a) 올레핀 블록 복합체; 및

(b) 열전도성 충전제

를 포함하는 열전도성 물질로서,

상기 열전도성 충전제는 순수한 상태의 상기 올레핀 블록 복합체에 비하여 더 높은 열전도도를 갖는 상기 열전도성 물질을 제공하기에 충분한 양으로 존재한다.

상세한 설명

본 발명의 다양한 구현예는 올레핀 블록 복합체 및 열전도성 충전제를 포함한 열전도성 물질에 관한 것이다. 이러한 열전도성 물질은 다양한 제조 물품, 예컨대 열 계면 물질 또는 성형된 방열 부품에 사용될 수 있다.

올레핀 블록 복합체

본원에서 기재된 열전도성 물질은 올레핀 블록 복합체를 포함한다. 용어 "블록 복합체"는 3개 성분: (1) 연질 코폴리머, (2) 경질 폴리머, 및 (3) 연질 분절 및 경질 분절을 갖는 블록 코폴리머를 포함한 폴리머 조성물을 지칭한다. 블록 코폴리머의 경질 분절은 블록 복합체의 경질 폴리머와 동일한 조성물이고 블록 코폴리머의 연질 분절은 블록 복합체의 연질 코폴리머와 동일한 조성물이다.

올레핀 블록 복합체에서 존재하는 블록 코폴리머는 선형 또는 분지형일 수 있다. 더욱 구체적으로, 연속 공정으로 생산되는 경우, 블록 복합체는 1.7 내지 15, 1.8 내지 3.5, 1.8 내지 2.2, 또는 1.8 내지 2.1의 PDI를 가질 수 있다. 배치식 또는 세미-배치식 공정으로 생산되는 경우, 블록 복합체는 1.0 내지 2.9, 1.3 내지 2.5, 1.4 내지 2.0, 또는 1.4 내지 1.8의 PDI를 가질 수 있다. 용어 "올레핀 블록 복합체"는 2 이상의 α-올레핀 유형의 모노머로부터 단독으로 또는 실질적으로 단독으로 제조된 블록 복합체를 지칭한다. 다양한 구현예에서, 올레핀 블록 복합체는 단지 2개의 α-올레핀 유형의 모노머 단위로 이루어질 수 있다. 올레핀 블록 복합체의 예는, 프로필렌 모노머 잔기만을 포함하거나 실질적으로 프로필렌 모노머만을 포함한 경질 분절 및 경질 폴리머와, 에틸렌과 프로필렌 코모노머 잔기만을 포함하거나 실질적으로 에틸렌과 프로필렌 코모노머 잔기만을 포함하는 연질 분절 및 연질 폴리머의 복합체일 수 있다.

올레핀 블록 복합체를 설명함에 있어, "경질" 분절은 단일 모노머가 95 mol% 초과, 또는 98 mol% 초과 양으로 존재하는 중합 단위의 고 결정성 블록을 지칭한다. 다시 말해, 경질 분절에서 코모노머 함량은 5 mol% 미만, 또는 2 mol% 미만이다. 일부 구현예에서, 경질 분절은 모든 또는 실질적으로 모든 프로필렌 단위를 포함한다. 한편, "연질" 분절은 10 mol% 초과의 코모노머 함량을 갖는 중합 단위의 비정질 블록, 실질적으로 비정질인 블록 또는 엘라스토머성 블록을 지칭한다. 일부 구현예에서, 연질 분절은 에틸렌/프로필렌 인터폴리머를 포함한다.

블록 복합체를 언급하는 경우, 용어 "폴리에틸렌"은 에틸렌의 호모폴리머 및 에틸렌이 적어도 50 몰 퍼센트를 차지하는 하나 이상의 C_3-8 α-올레핀과 에틸렌의 코폴리머를 포함한다. 용어 "프로필렌 코폴리머" 또는 "프로필렌 인터폴리머"는 프로필렌과 하나 이상의 공중합성 코모노머를 포함한 코폴리머를 의미하고, 여기에서 폴리머의 적어도 하나의 블록 또는 분절(결정성 블록)의 복수의 중합 모노머 단위는, 적어도 90 몰 퍼센트, 적어도 95 몰 퍼센트, 또는 적어도 98 몰 퍼센트의 양으로 존재할 수 있는, 프로필렌을 포함한다. 4-메틸-1-펜텐과 같은 상이한 α-올레핀으로 주로 이루어진 폴리머는 유사하게 명명될 것이다. 용어 "결정성"이 올레핀 블록 복합체를 설명하기 위해 사용되는 경우, 시차주사열량계("DSC") 또는 이에 상당하는 기술에 의해 결정되는 1차 전이점 또는 결정 융점("Tm")을 갖는 폴리머 또는 폴리머 블록을 지칭한다. 용어 "결정성"은 용어 "반결정성(semicrystalline)"과 상호교환적으로 사용될 수 있다. 용어 "비정질"은 결정 융점이 없는 폴리머를 지칭한다. 용어, "아이소택틱"은 ¹³C-핵 자기 공명("NMR") 분석에 의해 결정되는 적어도 70 퍼센트의 아이소택틱 펜타드를 갖는 폴리머 반복 단위를 나타낸다. "고 아이소택틱"은 적어도 90 퍼센트의 아이소택틱 펜타드를 갖는 폴리머를 나타낸다.

올레핀 블록 복합체를 언급하는 경우, 용어 "블록 코폴리머" 또는 "분절된 코폴리머"는 선형 방식으로 연결된 화학적으로 구분된 2 이상의 영역 또는 분절("블록"으로 칭함)을 포함한 폴리머, 즉, 펜던트 또는 그래프트 방식보다는, 중합 에틸렌성 작용기에 대해 말단간 연결된 화학적으로 구별되는 단위를 포함한 폴리머를 지칭한다. 하나의 구현예에서, 블록은, 그 안에 포함된 코모노머의 양 또는 유형, 밀도, 결정도의 양, 이러한 조성물의 폴리머에 기인하는 결정 크기, 입체규칙성(아이소택틱 또는 신디오택틱)의 유형 또는 정도, 위치 규칙성 또는 위치 불규칙성, 장쇄 분지화 또는 과-분지화를 포함한 분지화의 양, 균질성, 또는 기타 화학적 또는 물리적 특성이 상이하다. 본원에서 사용된 올레핀 블록 복합체는, 바람직한 구현예에서, 블록 복합체 제조에 사용된 촉매(들)와 조합된 셔틀링제(들)의 효과로 인한, 특유의 폴리머 PDI 분포, 블록 길이 분포, 및/또는 블록 수 분포를 특징으로 한다.

본원에서 사용된 올레핀 블록 복합체는 첨가 중합 조건하에 첨가 중합성 모노머 또는 모노머의 혼합물을 적어도 하나의 첨가 중합 촉매, 공촉매 및 사슬 셔틀링제("CSA")를 포함한 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있고, 상기 방법은 정상 상태 중합 조건하에 작동하는 2 이상의 반응기에서 또는 플러그 유동 중합 조건하에 작동하는 반응기의 2 이상의 구역에서, 차별화된 공정 조건하에, 성장 폴리머 사슬의 적어도 일부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 올레핀 블록 복합체 제조에 사용하기에 적합한 모노머는, 임의의 α-올레핀을 포함한, 임의의 첨가 중합성 모노머, 예컨대 임의의 올레핀 또는 디올레핀 모노머를 포함한다. 적합한 모노머의 예는 2 내지 30개, 또는 2 내지 20개 탄소 원자의 직쇄 또는 분지형 α-올레핀, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센 및 1-에이코센; 및 디- 및 폴리-올레핀, 예컨대 부타디엔, 이소프렌, 4-메틸-1,3-펜타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,4-펜타디엔, 1,5-헥사디엔, 1,4-헥사디엔, 1,3-헥사디엔, 1,3-옥타디엔, 1,4-옥타디엔, 1,5-옥타디엔, 1,6-옥타디엔, 1,7-옥타디엔, 에틸리덴 노르보르넨, 비닐 노르보르넨, 디사이클로펜타디엔, 7-메틸-1,6-옥타디엔, 4-에틸리덴-8-메틸-1,7-노나디엔, 및 5,9-디메틸-1,4,8-데카트리엔을 포함한다. 다양한 구현예에서, 에틸렌과 적어도 하나의 공중합성 코모노머, 프로필렌과 4 내지 20개의 탄소를 갖는 적어도 하나의 공중합성 코모노머, 1-부텐과 2 또는 5 내지 20개의 탄소를 갖는 적어도 하나의 공중합성 코모노머, 또는 4-메틸-1-펜텐과 4 내지 20개의 탄소를 갖는 적어도 하나의 상이한 공중합성 코모노머가 사용될 수 있다. 하나의 구현예에서, 올레핀 블록 복합체는 프로필렌과 에틸렌 모노머를 사용하여 제조된다.

수득한 블록 복합체에서 코모노머 함량은 임의의 적합한 기술, 예컨대 NMR 분광법을 이용하여 측정될 수 있다. 일부 또는 모든 폴리머 블록은, 비정질이거나 비교적 비정질인 폴리머, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 또는 4-메틸-1-펜텐과 코모노머의 코폴리머, 특히 프로필렌, 1-부텐, 또는 4-메틸-1-펜텐과 에틸렌의 랜덤 코폴리머를 포함하고, 존재할 경우, 임의의 나머지 폴리머 블록(경질 분절)은 중합된 형태의 프로필렌, 1-부텐 또는 4-메틸-1-펜텐을 주로 포함하는 것이 매우 바람직하다. 바람직하게, 이러한 경질 분절은 고 결정성 또는 입체특이성 폴리프로필렌, 폴리부텐 또는 폴리-4-메틸-1-펜텐, 특히 아이소택틱 호모폴리머이다.

또한, 블록 복합체의 블록 코폴리머는 10 내지 90 중량 퍼센트("wt%") 경질 분절 및 90 내지 10 wt% 연질 분절을 포함한다.

연질 분절 내에서, 코모노머의 몰 퍼센트는 5 내지 90 wt%, 또는 10 내지 60 wt% 범위일 수 있다. 코모노머가 에틸렌인 경우에서, 10 내지 75 wt%, 또는 30 내지 70 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 구현예에서, 프로필렌은 연질 분절의 나머지를 구성한다.

하나의 구현예에서, 올레핀 블록 복합체의 블록 코폴리머는 80 내지 100 wt% 프로필렌인 경질 분절을 포함한다. 경질 분절은 90 wt%, 95　wt%, 또는 98 wt% 초과 프로필렌일 수 있다.

본원에서 기재된 블록 복합체는 종래의, 랜덤 코폴리머, 폴리머의 물리적 블렌드, 및 순차적인 모노머 첨가를 통해 제조된 블록 코폴리머와 차별화될 수 있다. 본 블록 복합체는, 비슷한 양의 코모노머에 대한 더 높은 용융 온도, 이하 설명하는 블록 복합체 지수와 같은 특성에 의해 랜덤 코폴리머와 차별화될 수 있고; 블록 복합체 지수, 더 나은 인장 강도, 개선된 균열 강도, 더 미세한 형태, 개선된 광학 특성, 및 더 낮은 온도에서의 더 큰 충격 강도와 같은 특성에 의해 물리적 블렌드와 차별화될 수 있으며; 분자량 분포, 레올로지, 전단 박화, 레올로지 비에 의해, 그리고 블록 다분산도가 있다는 점에서 순차적인 모노머 첨가로 제조된 블록 코폴리머와 차별화될 수 있다.

일부 구현예에서, 블록 복합체는, 0 초과 0.4 미만, 또는 0.1 내지 0.3의, 아래에서 정의된 바와 같은, 블록 복합체 지수("BCI")를 갖는다. 다른 구현예에서, BCI는 0.4 초과 최대 약 1.0이다. 또한, BCI는 0.4 내지 0.7, 0.5 내지 0.7, 또는 0.6 내지 0.9 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, BCI는 0.3 내지 0.9, 0.3 내지 0.8, 0.3 내지 0.7, 0.3 내지 0.6, 0.3 내지 0.5, 또는 0.3 내지 0.4 범위이다. 다른 구현예에서, BCI는 0.4 내지 1.0 미만, 0.5 내지 1.0 미만, 0.6 내지 1.0 미만, 0.7 내지 1.0 미만, 0.8 내지 1.0 미만, 또는 0.9 내지 1.0 미만 범위이다. BCI는 100%로 나눈 블록 코폴리머의 중량 백분율(즉, 중량 분율)과 같도록 본원에서 정의된다. 블록 복합체 지수의 값은 0 내지 1 범위일 수 있고, 여기에서 1은 100% 블록 코폴리머와 같고 0은 종래의 블렌드 또는 랜덤 코폴리머와 같은 물질에 대한 값이 된다. BCI는 미국 공개 특허 출원 번호 2011/0082258(단락 [0170] 내지 [0189])에 기재된 방법에 따라 결정된다.

올레핀 블록 복합체는 100℃ 초과, 바람직하게는 120℃　초과, 더 바람직하게는 125℃ 초과의 Tm을 가질 수 있다. 블록 복합체의 용융 지수("I₂")는 0.1 내지 1000 g/10분, 0.1 내지 50 g/10분, 0.1 내지 30 g/10분, 또는 1 내지 20 g/10분 범위일 수 있다. 용융 지수는 ASTM 국제("ASTM") 방법 D1238에 따라 결정된다. 달리 언급하지 않는 한, 용융 지수는 190℃ 및 2.16 kg 조건을 이용하여 결정된다. 블록 복합체는 10,000 내지 2,500,000, 35,000 내지 1,000,000, 50,000 내지 300,000, 또는 50,000 내지 200,000 g/mol의 중량평균 분자량("Mw")을 가질 수 있다. 올레핀 블록 복합체는 적어도 0.877 g/cm³, 적어도 0.880 g/cm³, 또는 적어도 0.882 g/cm³의 밀도를 가질 수 있다. 올레핀 블록 복합체는 0.94 g/cm³ 미만, 또는 0.93 g/cm³ 미만의 밀도를 가질 수 있다. 밀도는 ASTM D792에 따라 결정된다.

본 발명에 사용하기에 적합한 올레핀 블록 복합체 생산에 유용한 방법은, 예를 들어, 2008년 10월 30일 공개된 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0269412에서 알아낼 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 촉매 및 촉매 전구체는, 예컨대 WO 2005/090426에 개시된 금속 착물, 특히, 20쪽 30행에서 시작하여 53쪽 20행까지 개시된 것을 포함한다. 적합한 촉매는 U.S. 2006/0199930; U.S. 2007/0167578; U.S. 2008/0311812; U.S. 2011/0082258; 미국 특허 번호 7,355,089; 및 WO 2009/012215에 또한 개시되어 있다. 적합한 공촉매는 WO 2005/090426에 개시된 것, 특히, 54쪽 1행 내지 60쪽 12행에 개시된 것이다. 적합한 사슬 셔틀링제는 WO 2005/090426에 개시된 것, 특히, 19쪽 21행 내지 20쪽 12행에 개시된 것이다. 특히 바람직한 사슬 셔틀링제는 디알킬 아연 화합물이다. 올레핀 블록 복합체 자체는 미국 특허 번호 8,476,366에 더욱 자세히 기재되어 있다.

하나 이상의 구현예에서, 올레핀 블록 복합체는 올레핀 블록 복합체 및 열전도성 충전제의 합계 중량을 기준으로 10 내지 90 wt%, 또는 60 내지 90 wt% 범위의 양으로 열전도성 물질에 존재할 수 있다.

열전도성 충전제

순수한 올레핀 블록 복합체에 비하여, 전술한 올레핀 블록 복합체의 열전도도를 증가시킬 임의의 열전도성 충전제가 사용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 열전도성 충전제는 순수한 올레핀 블록 코폴리머의 열전도도를 적어도 10%, 적어도 50%, 적어도 100%, 적어도 200%, 적어도 500%, 또는 적어도 1,000%만큼 증가시키기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 또한, 열전도성 충전제는 적어도 0.1 와트 / 미터 켈빈("W/m·K"), 적어도 0.5 W/m·K, 적어도 1 W/m·K, 적어도 2 W/m·K, 또는 적어도 4 W/m·K의 열전도도를 갖는 열전도성 물질을 제공하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 다양한 구현예에서, 열전도성 물질은 10 W/m·K 미만, 8 W/m·K 미만, 또는 6 W/m·K 미만의 열전도도를 가질 수 있다. 열전도도는 아래 시험 방법 섹션에 기재된 절차에 따라 결정되고, 25℃에서 보고된다.

대표적인 전도성 충전제는, 비제한적으로, 전도성 카본블랙, 전도성 탄소, 및 금속 입자를 포함한다. 이들 전도성 충전제 중 2 이상의 혼합물은 임의의 상대적인 비로 사용될 수 있다. 충전제는 실란, 지방산, 등과 같은 다양한 표면 코팅 또는 처리를 포함하거나 수반할 수 있다.

전도성 카본블랙은, ASTM 지정: N50, N60, N110, N121, N220, N231, N234, N242, N293, N299, S315, N326, N330, M332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 및 N991에 따라 열거된 카본블랙을 포함하는, ASTM D-1765-76에 열거된 임의의 카본블랙으로부터 선택될 수 있다. 카본블랙은 또한 퍼네스 블랙, 아세틸렌 블랙, 서멀 블랙, 램 블랙, 및 케첸 블랙을 포함한다. 이들 카본블랙은 10 내지 200 g/kg 범위의 요오드 흡수량 및 30 내지 400　cc/100　g 범위의 DBP 수, 10 내지 1,000 cm³/100 g 범위의 질소 표면적을 갖는다. 표면적은 ASTM D 4820-93a(Multipoint B.E.T. 질소 흡착)에 따라 결정된다. 일반적으로, 비용 고려 사항이 허용하는 한, 보다 작은 입자 크기의 카본블랙이 사용된다. 하나의 구현예에서 카본블랙은 전도성 퍼네스 블랙이다.

전도성 카본블랙과 구별되는 전도성 탄소는 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 풀러렌, 그래핀, 그래파이트 및 팽창 그래파이트 소판을 포함한다. 이러한 물질의 평균 입자 크기는 일반적으로 나노-크기이다.

전도성 금속 입자는 과립, 분말, 섬유, 소판 등 및 그 산화물을 포함한다. 이들 금속 입자는 X-레이 선폭 증가로 측정 시 일반적으로 0.1 내지 100 μm, 더욱 일반적으로 0.3 내지 30 μm의 평균 입자 크기를 갖는다. 공지된 바와 같이, 금속-충전된 생성물의 의도된 최종 용도에 형상 선택이 따라 달라질 수 있지만, 금속 입자는 원하는 임의의 입자 형상을 가질 수 있다. 구형 형상, 소판, 각기둥 형상, 휘스커 등이 사용될 수 있다.

전도성 충전제로서 사용될 수 있는 금속은 알루미늄, 인듐, 주석, 납, 비스무트, 뿐만 아니라 아연, 카드뮴, 스칸듐, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 망간, 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금 등과 같은 원소를 포함한 주기율표의 II-B족 내지 VII-B족 원소를 단독으로 또는 하나 이상의 다른 이러한 금속과의 혼합물로, 또는 미세 분말 합금으로서 포함한다. 알루미늄, 아연, 철, 니켈, 주석, 납, 및 은이 편의상 특히 만족스럽고 상대적으로 저렴하다. 구리는, 전도성인 반면, 일부 고무 배합 제형에서 부적당한 금속 형태일 수 있다.

다양한 구현예에서, 전도성 충전제의 특정 유형과 무관하게, 전도성 충전제는 나노-크기 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다시 말해, 다양한 구현예에서, 전도성 충전제는 1 나노미터 이상, 1,000 나노미터 미만, 500 나노미터 미만, 200 나노미터 미만, 100 나노미터 미만, 또는 50 나노미터 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.

본원에서 사용하기에 적합한 열전도성 충전제의 구체적 예는, 비제한적으로, 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화마그네슘(MgO), 질화붕소(BN), 산화아연(ZnO), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 그래파이트, 팽창 그래파이트, 다중-벽 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 열분해 그래파이트 시트, 은, 알루미늄, 구리, 및 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함한다. 다양한 구현예에서, 열전도성 충전제는 팽창 그래파이트, 질화붕소, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

하나 이상의 구현예에서, 열전도성 충전제는 올레핀 블록 복합체 및 열전도성 충전제의 합계 중량을 기준으로 10 내지 90 wt%, 또는 10 내지 40 wt% 범위의 양으로 열전도성 물질에 존재할 수 있다. 다른 구현예에서, 열전도성 충전제는 올레핀 블록 복합체 및 열전도성 충전제의 합계 중량을 기준으로 30 wt% 초과, 또는 40 wt% 초과의 양으로 열전도성 물질에 존재할 수 있다.

선택적 가소제

다양한 구현예에서, 열전도성 물질은 선택적 가소제를 포함할 수 있다. 본원에서 유용한 가소제(이 용어는 종래의 가소제, 뿐만 아니라 오일 증량제, 왁스, 파라핀 및 용매를 포함한다)는, 비제한적으로, 프탈산 디에스테르("프탈레이트"로도 알려짐), 예컨대 디-이소노닐 프탈레이트(DINP), 디알릴 프탈레이트(DAP), 디-2-에틸헥실프탈레이트(DEHP), 디옥틸 프탈레이트(DOP) 및 디이소데실 프탈레이트(DIDP); 트리멜리테이트, 예컨대 트리메틸 트리멜리테이트, n-옥틸 트리멜리테이트, 및 트리-(2-에틸헥실) 트리멜리테이트; 아디페이트계 가소제, 예컨대 비스(2-에틸헥실)아디페이트, 디메틸 아디페이트 및 디옥틸 아디페이트; 세바케이트계 가소제, 예컨대 디부틸 세바케이트; 말레에이트, 예컨대 디부틸 말레에이트; 벤조에이트; 설폰아미드, 예컨대 N-에틸 톨루엔 설폰아미드; 오르가노포스페이트; 폴리부텐; 글리콜/폴리에테르, 예컨대 트리에틸렌 글리콜 디헥사노에이트; 파라핀계 공정 오일, 예컨대 SUNPAR 2280(Sunoco Corp.); 특수 탄화수소 유체, 및 폴리머 개질제; 및 에폭시화 곡물(예를 들면, 대두, 옥수수, 등) 오일과 같은 재생 가능한 공급원으로부터 유도된 것(즉, 생화학적 가소제)을 포함한다. 가소제의 혼합물은 최적의 특성을 얻기 위해 종종 사용된다.

존재한다면, 선택적 가소제는 열전도성 물질의 총 중량을 기준으로 0 초과(예를 들면, 0.01) 내지 30 wt%, 1 내지 20 wt%, 또는 5 내지 15 wt% 범위의 양으로 존재할 수 있다.

선택적 경화제

하나의 구현예에서 열전도성 물질은 완전히 또는 부분적으로 가교될 수 있다. 조성물이 가교되는 구현예에서, 열전도성 물질은 일반적으로 조성물의 가교를 용이하게 하기 위한 적어도 하나의 가교제, 촉진제, 및/또는 스코치 지연제를 함유한다. 이들 선택적 성분은, 비제한적으로, (1) 자유 라디칼 개시제(예를 들면, 유기 퍼옥사이드 또는 아조 화합물), (2) 일반적으로 수분으로 활성화된 실란 작용기(예를 들면, 비닐 알콕시 실란 또는 비닐 알콕시 실란을 갖는 실란 관능성 폴리올레핀), (3) 가황을 용이하게 하기 위한 황-함유 경화제, 및/또는 (4) 전자기 방사선(예를 들면, 적외선(IR), 자외선(UV), 가시광선, 감마선, 등)으로 조성물의 가교를 촉진시키기 위한 방사선-경화제를 포함한다.

대표적인 스코치 저해제는 비제한적으로 2,2,6,6-테트라메틸피페리디녹실(TEMPO) 및 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리디녹실(4-하이드록시 TEMPO)을 포함한다. 대표적인 촉진제는 비제한적으로 트리알릴 이소시아누레이트; 에톡실화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트; α-메틸 스티렌 다이머; 및 USP 5,346,961 및 4,018,852에 기재된 것과 같은 기타 보조제를 포함한다. 이들 선택적 가교제, 촉진제 및 스코치 저해제는 공지된 방식으로 및 공지된 양으로 사용된다.

가교제로서 사용하기에 적합한 자유 라디칼 개시제는 디알킬 퍼옥사이드 및 디퍼옥시케탈 개시제이다. 이들 화합물은 Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd edition, Vol. 17, pp 27-90 (1982)에 기재되어 있다. 2 이상의 자유 라디칼 개시제의 혼합물이 자유 라디칼 개시제로서 함께 사용될 수도 있다. 또한, 자유 라디칼은 전단 에너지, 열, 또는 방사선으로부터 형성될 수 있다.

디알킬 퍼옥사이드의 군에서, 적합한 자유 라디칼 개시제의 비제한적 예는 디큐밀 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-아밀퍼옥시)-헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 2,5-디메틸-2,5-디(t-아밀퍼옥시)헥신-3, α,α-디[(t부틸퍼옥시)-이소프로필]-벤젠, 디-t-아밀 퍼옥사이드, 1,3,5-트리-[(t-부틸퍼옥시)-이소프로필]벤젠, 1,3-디메틸-3-(t-부틸퍼옥시)부탄올, 1,3-디메틸-3-(t-아밀퍼옥시) 부탄올, 및 이들 개시제 중 2 이상의 혼합물이다.

디퍼옥시케탈 개시제의 군에서, 적합한 자유 라디칼 개시제의 비제한적 예는 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산 n-부틸, 4,4-디(t-아밀퍼옥시)발레레이트, 에틸 3,3-디(t-부틸퍼옥시)부티레이트, 2,2-디(t-아밀퍼옥시)프로판, 3,6,6,9,9-펜타메틸-3-에톡시카보닐메틸-1,2,4,5-테트라옥사사이클로노난, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)-발레레이트, 에틸-3,3-디(t-아밀퍼옥시)-부티레이트 및 이들 개시제 중 2 이상의 혼합물을 포함한다.

조성물에 존재하는 자유 라디칼 개시제의 양은 다양할 수 있고, 최소 양은 원하는 범위의 가교를 제공하기에 충분하다. 다양한 구현예에서, 자유 라디칼 개시제의 최소 양은 가교성 폴리머(들)의 중량을 기준으로 적어도 0.02 wt%, 적어도 0.05 wt%, 또는 적어도 0.1 wt%일 수 있다. 또한, 조성물에서 자유 라디칼 개시제의 최대 양은 다양할 수 있고, 일반적으로 비용, 효율, 및 원하는 가교 정도와 같은 인자에 의해 결정된다. 다양한 구현예에서, 최대 양은 가교성 폴리머(들)의 중량을 기준으로 15 wt% 미만, 10 wt% 미만, 또는 5　wt% 미만일 수 있다.

첨가제

본원에서 기재된 열전도성 물질은 또한 첨가제를 함유할 수 있다. 대표적인 첨가제는, 비제한적으로, 항산화제, 가교 보조제, 경화 촉진제, 스코치 지연제, 가공 조제, 커플링제, 자외선 안정제(UV 흡수제 포함), 정전기 방지제, 조핵제, 슬립제, 윤활제, 점도 조절제, 점착부여제, 블로킹 방지제, 계면활성제, 신전유, 제산제, 난연제, 접착 촉진제, 및 금속 비활성제를 포함한다. 이들 첨가제는 일반적으로 종래의 방식으로, 종래의 양(예를 들면, 조성물의 중량을 기준으로 0.01 wt% 이하 내지 20 wt% 이상)으로 사용된다.

적합한 자외선 안정제는 힌더드 아민 광안정제(HALS) 및 자외선 흡수제(UVA) 첨가제를 포함한다. 대표적인 UVA 첨가제는 벤조트리아졸 타입, 예컨대 Ciba, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Tinuvin 326 및 Tinuvin 328을 포함한다. HAL과 UVA 첨가제의 블렌드도 효과적이다. 항산화제의 예는 힌더드 페놀, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)] 메탄; 비스[(베타-(3,5-디tert-부틸-4-하이드록시벤질)메틸카복시에틸)]-설파이드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 및 티오디에틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시)-하이드로신나메이트; 포스파이트 및 포스포나이트, 예컨대 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐) 포스파이트 및 디-tert-부틸페닐-포스포나이트; 티오 화합물, 예컨대 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트, 및 디스테아릴티오디프로피오네이트; 다양한 실록산; 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, n,n'-비스(1,4-디메틸펜틸-p-페닐렌디아민), 알킬화된 디페닐아민, 4,4'-비스(알파, 알파-디메틸벤질)디페닐아민, 디페닐-p-페닐렌디아민, 혼합된 디-아릴-p-페닐렌디아민, 및 기타 힌더드 아민 항-분해제 또는 안정제를 포함한다.

가공 조제의 예는 비제한적으로 카복실산의 금속 염, 예컨대 스테아르산아연 또는 스테아르산칼슘; 지방산, 예컨대 스테아르산, 올레산, 또는 에루스산; 지방 아미드, 예컨대 스테아르아미드, 올레아미드, 에루카미드, 또는 N,N'-에틸렌 비스-스테아르아미드; 폴리에틸렌 왁스; 산화된 폴리에틸렌 왁스; 에틸렌 옥사이드의 폴리머; 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 코폴리머; 식물성 왁스; 석유 왁스; 비-이온성 계면활성제; 실리콘 유체 및 폴리실록산을 포함한다.

배합

다양한 구현예에서, 열전도성 물질의 성분은 용융 블렌딩용 배치식 또는 연속식 혼합기에 첨가될 수 있다. 성분은 임의의 순서로 또는 다른 성분과 블렌딩을 위한 하나 이상의 마스터배치를 먼저 제조함으로써 첨가될 수 있다. 하나의 구현예에서, 하나의 수지 또는 수지의 블렌드내 열전도성 충전제의 마스터배치가 제조되고 나서 추가의 수지에 첨가될 수 있다. 첨가제는 벌크 수지 및/또는 충전제에 첨가되기 전에 하나 이상의 다른 성분과 블렌딩될 수 있다. 하나의 구현예에서, 첨가제는 이전에 제조된 마스터배치의 사용 없이 배합 라인에 직접 첨가될 수 있다. 일반적으로, 용융 블렌딩은 최고 용융 폴리머 초과 온도에서 수행되지만, (퍼옥사이드가 존재할 경우) 퍼옥사이드의 활성화 온도 미만의 온도에서 수행된다. 용융 블렌딩된 조성물은 그 다음, 압출기 또는 사출 성형기에 전달되거나, 원하는 물품으로 성형하기 위해 다이를 통과하거나, 또는 다음의 성형 또는 가공 단계에 공급하기 위한 물질을 제조하기 위해 또는 보관용으로 펠렛, 테이프, 스트립 또는 필름 또는 일부 다른 형태로 변환된다. 선택적으로, 펠렛 또는 일부 유사한 형태로 성형되는 경우, 펠렛 등은 보관 동안 조작을 용이하게 하기 위해 블로킹 방지제로 코팅될 수 있다.

조성물의 배합은 당업자에게 공지된 표준 장비에 의해 수행될 수 있다. 배합 장비의 예는 내부 배치 혼합기, 예컨대 Banbury™ 또는 Bolling™ 내부 혼합기이다. 대안적으로, 연속식 단축, 또는 2축, 혼합기, 예컨대 Farrel™ 연속식 혼합기, Werner and Pfleiderer™ 2축 혼합기, 또는 Buss™ 혼련 연속식 압출기가 사용될 수 있다. 이용된 혼합기의 유형, 및 혼합기의 작동 조건은 조성물의 특성, 예컨대 점도, 용적 저항률, 및 압출된 표면 평탄성에 영향을 미칠 수 있다.

열전도성 물질

수득한 열전도성 물질은 하나 이상의 용도에서의 사용에 적합하도록 다양한 특성을 가질 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 열전도성 물질은 100 μm 열-기계적 분석("TMA") 프로브 침투에 대해 적어도 100℃, 적어도 110℃, 또는 적어도 120℃의 온도를 필요로 할 수 있다. TMA 프로브 침투는 ASTM 방법 E2347에 따라 결정된다. 다양한 구현예에서, 열전도성 물질은 100 μm TMA 프로브 침투에 대해 100℃ 내지 150℃, 110℃ 내지 140℃, 또는 120℃ 내지 130℃ 범위의 온도를 필요로 할 수 있다.

제조 물품

전술한 열전도성 물질은 다양한 제조 물품에서 열 계면 물질로서 이용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 열전도성 물질은 발열 부품, 방열 부품, 및 열 계면 물질을 포함한 제조 물품에 이용될 수 있고, 여기에서 열 계면 물질은 발열 부품으로부터 방열 부품으로 열을 전달하도록 배치되고, 열 계면 물질은 전술한 열전도성 물질을 포함한다. 발열 부품의 예는, 비제한적으로, 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치, 및 그래픽 프로세서를 포함한다. 방열 부품의 예는, 비제한적으로, 히트 싱크를 포함한다.

다른 구현예에서, 열전도성 물질을 함유한 성형품은, 배합된 물질이 사출 성형기에 공급되어 주어진 설계의 성형 파트를 제조하는, 사출 성형 방법을 통해 제조될 수 있다. 다양한 구현예에서, 성형 파트는 방열 장치, 예컨대 히트 싱크일 수 있다.

시험 방법

밀도

밀도는 ASTM D792에 따라 결정된다.

용융 지수

용융 지수, 또는 I₂ 는, 190℃ / 2.16　kg 조건에서, ASTM D1238에 따라 측정되고, 10 분 당 용출된 그램으로 보고된다.

쇼어 경도

쇼어 경도(A 및 D)는 ASTM 방법 D2240에 따라 결정된다.

열-기계적 분석(TMA) 프로브 침투

복합체의 연화점을 결정하기 위해 TA instruments의 열기계적 분석기 모델 2940을 이용한다. 시험은 1.00 N의 하중 하에, ASTM 방법 E2347에 따라 수행된다. 0℃에서 기기를 평형화한 이후, 분당 10℃로 200℃까지 온도를 올린다. 연화점은 100 μm의 프로브 침투에 대한 온도로서 보고된다. 모든 측정은 75 mil(1.9 mm) 압축 성형된 시편 상에서 수행된다.

열전도도

Hot Disk 장비(TP 2500, 일시적 평면 공급원) 및 K 시스템(라인 공급원 프로브)을 이용하여 열전도도를 결정한다. 이 방법은 ISO 22007-2:2008에 따른다. 구체적으로, 50 mm x 50 mm x 1 mm의 크기를 갖는 샘플이 사용된다.

일부 샘플은 고온에서 시효처리되고 나서 열전도도에 대하여 분석된다. 상기 시효처리는 75 mil 압축-성형된 플라크로부터 잘라낸 시편을 90℃에서 2 주 동안 오븐에 보관함으로써 수행된다.

물질

하기 물질이 아래 실시예에서 이용된다.

제1 올레핀 블록 복합체("BC 1")는 0.882 g/cm³의 밀도 및 230℃에서 18.2의 용융 지수를 갖는 아이소택틱-폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌 올레핀 블록 복합체이다.

제2 올레핀 블록 복합체("BC 2")는 0.877 g/cm³의 밀도 및 230℃에서 6의 용융 지수를 갖는 아이소택틱-폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌 올레핀 블록 복합체이다.

3개 올레핀 블록 복합체의 각각은 하기 절차에 따라 제조된다. 촉매-1([[rel-2',2'''-[(1R,2R)-1,2-사이클로헥산디일비스(메틸렌옥시-κO)] 비스[3-(9H-카바졸-9-일)-5-메틸[1,1'-바이페닐]-2-올레이토-κO]](2-)]디메틸-하프늄) 및 공촉매-1, 실질적으로 USP 5,919,983, Ex. 2.에 개시된 바와 같이, 장쇄 트리알킬아민(Armeen™ M2HT, Akzo-Nobel, Inc.로부터 입수 가능), HCl 및 Li[B(C₆F₅)₄]의 반응에 의해 제조된, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트의 메틸디(C_14-18알킬)암모늄 염의 혼합물은 Boulder Scientific으로부터 구매되고 추가 정제 없이 사용된다.

CSA-1(디에틸아연 또는 DEZ) 및 공촉매-2(개질된 메틸알루목산("MMAO"))는 Akzo Nobel로부터 구매되고 추가 정제 없이 사용된다. 중합 반응용 용매는 ExxonMobil Chemical Company로부터 수득 가능한 탄화수소 혼합물(ISOPAR^®E)이고 사용에 앞서 13-X 분자체의 층을 통해 정제된다.

블록 복합체는 연속적으로 연결된 2개의 연속 교반 탱크 반응기("CSTR")를 이용하여 제조된다. 제1 반응기는 용적으로 대략 12 갤런이고 반면에 제2 반응기는 대략 26 갤런이다. 각 반응기는 유압식으로 충만하고 정상 상태 조건에서 작동하도록 설정된다. 모노머, 용매, 수소, 촉매-1, 공촉매-1, 공촉매-2 및 CSA-1은 표 1에서 개괄된 공정 조건에 따라 제1 반응기에 공급된다. 표 1에서 기재된 제1 반응기 내용물은 연속적으로 제2 반응기로 이동한다. 추가의 모노머, 용매, 수소, 촉매-1, 공촉매-1, 및 선택적으로, 공촉매-2가 제2 반응기에 첨가된다.

표 1 - 블록 복합체 공정 조건

표 2 - 블록 복합체 특성

제1 올레핀 멀티블록 코폴리머(OMBC 1)는 중간상-분리된 에틸렌/옥텐 코폴리머이다. 에틸렌/옥텐 멀티블록 코폴리머는 미국 특허 번호 7,947,793, 예를 들어 실시예 번호 24-28 및 29-40에 상세히 기재된 절차에 따라 제조된다. 에틸렌/옥텐 멀티블록 코폴리머는 하기 특성을 갖는다:

밀도: 0.896 g/cm³

I₂: 9.5 g/10분

I₁₀: 66.7 g/ 10분

I₁₀/I₂: 7.0

중량평균 분자량("Mw") (g/mol): 69,750

수평균 분자량("Mn") (g/mol): 32,850

다분산도 지수("Mw/Mn"): 2.1

융해열 (J/g): 128.7

용융 온도 ("T_m"): 119.6

결정화 온도 ("T_c"): 104.3

전체 옥텐 함량 (mol%): 10.6

연질 분절내 옥텐 함량 (mol%): 29.3

경질 분절내 옥텐 함량 (mol%): 1.6

△옥텐: 27.7

제2 올레핀 멀티블록 코폴리머(OMBC 2)는 중간상-분리된 에틸렌/옥텐 코폴리머이다. 에틸렌/옥텐 멀티블록 코폴리머는 미국 특허 번호 7,947,793, 예를 들어 실시예 번호 24-28 및 29-40에 상세히 기재된 절차에 따라 제조된다. 에틸렌/옥텐 멀티블록 코폴리머는 하기 특성을 갖는다:

밀도: 0.887 g/cm³

I₂: 10.5 g/10분

I₁₀: 77.5 g/10분

I₁₀/I₂: 7.4

중량평균 분자량("Mw") (g/mol): 70,740

수평균 분자량("Mn") (g/mol): 32,800

다분산도 지수 ("Mw/Mn"): 2.2

융해열 (J/g): 72.7

용융 온도 ("T_m"): 119.8

결정화 온도 ("T_c"): 104.5

전체 옥텐 함량 (mol%): 13.1

연질 분절내 옥텐 함량 (mol%): 26.1

경질 분절내 옥텐 함량 (mol%): 1.4

△옥텐: 24.7

ENGAGE^TM 8200은 5.0　g/10분의 용융 지수 및 0.870 g/cm³의 밀도를 갖는 에틸렌/옥텐 폴리올레핀 엘라스토머이다. ENGAGE^TM 8200은 Dow Chemical Company(Midland, MI, USA)로부터 상업적으로 입수 가능하다.

KRATON^TM A1536H는, 42 wt%의 전형적인 폴리스티렌 함량, 65의 쇼어 A 경도, 및 7 g/10분의 용융 지수(260℃, 5 kg)를 갖는, 스티렌과 에틸렌/부틸렌("SEBS") 기반의 선형 트리블록 코폴리머이다. KRATON^TM A1536H는 Kraton Performance Polymers, Inc.(Houston, TX, USA)로부터 상업적으로 입수 가능하다.

KRATON^TM G1701E는, 35% 질량의 결합된 스티렌 및 0.91의 비중을 갖는, 스티렌과 에틸렌/프로필렌("S-E/P") 기반의 선형 디블록 코폴리머이다.

팽창 그래파이트는 Timcal Graphite and Carbon으로부터 상업적으로 입수 가능한 TIMREX^TM C-Therm 011이고, 받은 상태로 사용되었다. 이는 높은 종횡비와 0.3% 미만의 회분을 가지는 연질 과립형으로서 기재되고, 폴리머성 수지에 첨가되는 경우 열전도도 부여에 높은 효과를 갖는 것으로 보고된다.

질화붕소는 70-nm 평균 입자 크기 및 2.29 g/cm³의 밀도를 갖는 MK-hBN-N70이다. 질화붕소는 Lower Friction(M.K. IMPEX CANADA의 계열사, Mississauga, Ontario, Canada)로부터 상업적으로 입수 가능하다.

디큐밀 퍼옥사이드("DCP")는 Sigma Aldrich로부터 상업적으로 이용가능하다.

실시예

실시예 1 - 베이스 폴리머의 열전도도

상기, 시험 방법 섹션에 기재된 절차에 따라 ENGAGE^TM 8200, OMBC 1, 및 BC 1의 열전도도를 측정한다. 결과는 아래 표 3에 제공된다.

표 3 - 베이스 폴리머의 열 전도도

실시예 2 - 블록 복합체 대 가교된 폴리올레핀 엘라스토머의 비교

아래 표 5에 제공된 제형에 따라 2개 비교 샘플(CS1 및 CS2) 및 2개 샘플(S1 및 S2)을 제조한다. 모든 샘플의 배합은 45 rpm 로터 속도로 설정된 250-cc 브라벤더 배치 혼합기에서 수행된다. 화합물 제조에서, 폴리머 수지가 먼저 로딩되고, 그 다음 열 충전제가 서서히 로딩되어 전체가 첨가된다. 이렇게 함으로써 폴리머 용융물 속에 충전제를 충분히 혼입시킬 수 있다. 모든 성분이 첨가되면, 표 4에 나타낸 혼합 기간 동안 혼합기가 작동된다. 퍼옥사이드를 함유한 조성물의 경우, 모든 샘플에 공통인 1차 혼합 기간 이후, 혼합기는 느려지고 5 rpm의 감소된 속도로 작동되어 화합물을 약 125℃까지 냉각시켜 퍼옥사이드의 분해 유발 없이 퍼옥사이드가 첨가될 수 있도록 한다. 퍼옥사이드가 첨가되면, 10 rpm에서 추가의 5 분 동안 혼합되고, 그 동안 이 첨가 단계가 125℃를 초과하지 않는 온도에서 일어나는지를 확인하기 위해 관찰한다. 모든 샘플에 대한 배합 조건은 표 4에서 주어진다.

표 4 - 브라벤더 배합 조건

표 5 - CS1, CS2, S1, 및 S2의 조성

상기 기재된 시험 방법에 따라 CS1, CS2, S1, 및 S2를 분석한다. 분석의 결과는 아래 표 6에 제공된다.

표 6 - CS1, CS2, S1, 및 S2의 특성

샘플 S1 및 S2는 동등한 팽창 그래파이트 로딩에 대하여 CS1 및 CS2와 비교하여 열전도도에 관점에서 유사한 결과를 보여준다. S1 및 S2 조성물이 퍼옥사이드를 함유하지 않고 가교되어 있지 않다는 것에 주목해야 한다. S1 및 S2에 대한 열 기계적 분석(TMA) 시험은 각각 120.5℃ 및 127.5℃에서 일어나는 100 마이크론 프로브 침투를 보여주며, 이는 이들이 가교되어 있지 않다는 사실에도 불구하고, CS1 및 CS2에 비해 우수한 내열성을 나타내고, 따라서 이들 화합물이 더 고온의 용도에 적합하다는 것을 증명한다.

실시예 3 - 블록 복합체 대 폴리올레핀 엘라스토머 및 올레핀 멀티블록 코폴리머의 비교

아래 표 7에 제공된 제형에 따라 2개 비교 샘플(CS3 및 CS4) 및 1개 샘플(S3)을 제조한다. CS3, CS4, 및 S3은 표 4에 제공된 배합 조건을 이용한 실시예 2에 기재된 배합 절차를 이용하여 제조된다.

표 7 - CS3, CS4, 및 S3의 조성

상기 기재된 시험 방법에 따라 CS3, CS4, 및 S3을 분석한다. 분석의 결과는 아래 표 8에 제공된다.

표 8 - CS3, CS4, 및 S3의 특성

비-가교된 시스템과 비교하면, CS3 및 CS4는 각각 랜덤 올레핀 코폴리머 엘라스토머 및 상-분리된 올레핀 멀티블록 코폴리머를 이용하고, 각각은 40 wt%의 팽창 합성 그래파이트를 함유하고, 각각 4.71 및 4.30 W/m·K의 열전도도 값을 나타낸다. CS3 및 CS4에 대한 TMA 시험은 CS3에 대하여 62.8℃ 및 CS4에 대하여 117.5℃에서 발생하는 100 마이크론의 프로브 침투를 보여준다. S3은, 그에 비해, 5.09 W/m·K의 더 높은 열전도도 및 128.5℃의 더 높은 프로브 침투 온도를 보여준다.

실시예 4 - 블록 복합체 대 폴리올레핀 엘라스토머, 올레핀 멀티블록 코폴리머, 및 스티렌계 블록 코폴리머의 비교

아래 표 9에 제공된 제형에 따라 4개 비교 샘플(CS5-CS8) 및 1개 샘플(S4)을 제조한다. CS5-CS8 및 S4는 표 4에 제공된 배합 조건을 이용한 실시예 2에 기재된 배합 절차를 이용하여 제조된다.

표 9 - CS5-CS8 및 S4의 조성

상기 기재된 시험 방법에 따라 CS5-CS8 및 S4를 분석한다. 분석의 결과는 아래 표 10에 제공된다.

표 10 - CS5-CS8 및 S4의 특성

표 10에 제공된 결과에서 나타낸 바와 같이, 샘플 S4는 시험된 스티렌계 블록 코폴리머(CS7 및 CS8)에 비해 0.44 W/m-K의 더 높거나 동등한 열전도도 및 100℃의 더 높은 프로브 침투 온도를 보여준다. 또한 S4는, 더 낮은 밀도를 가짐에도 불구하고, 더 높은 TMA 프로브 침투 값에 의해 입증된 바와 같이, 폴리올레핀 엘라스토머(CS5) 및 올레핀 멀티블록 코폴리머(CS6)보다 유리한 온도 저항성 이점을 나타낸다.

Claims

(a) (1) 연질 코폴리머와 (2) 경질 코폴리머와 (3) 연질 분절 및 경질 분절을 갖는 블록 코폴리머를 포함하고, 상기 블록 코폴리머의 상기 연질 분절은 상기 연질 코폴리머와 동일한 조성이며 상기 블록 코폴리머의 상기 경질 분절은 상기 경질 코폴리머와 동일한 조성인, 60 wt% 내지 90 wt%의 올레핀 블록 복합체; 및
(b) 10 wt% 내지 40 wt%의 열전도성 충전제
를 포함하는 열전도성 물질로서,
상기 열전도성 충전제는 순수한 상태의 상기 올레핀 블록 복합체에 비하여 더 높은 열전도도를 갖는 상기 열전도성 물질을 제공하기에 충분한 양으로 존재하며,
여기서 중량 퍼센트(wt%)는 상기 올레핀 블록 복합체 및 상기 열전도성 충전제의 합계 중량이 기준인, 열전도성 물질.
제1항에 있어서, 상기 올레핀 블록 복합체는 경질 폴리프로필렌 분절 및 연질 에틸렌-프로필렌 분절을 갖는 블록 코폴리머를 포함하는, 열전도성 물질.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 올레핀 블록 복합체는 적어도 0.880 g/cm³의 밀도를 갖는, 열전도성 물질.
삭제
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전도성 물질의 열전도도는 순수한 상태의 상기 올레핀 블록 복합체의 열전도도보다 적어도 10 퍼센트 더 큰, 열전도성 물질.
◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전도성 물질은 ASTM E2347에 따른 100 μm TMA 프로브 침투에 대하여 적어도 100 ℃의 온도를 필요로 하는, 열전도성 물질.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전도성 충전제는 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화마그네슘(MgO), 질화붕소(BN), 산화아연(ZnO), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 그래파이트, 팽창 그래파이트, 다중-벽 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 열분해 그래파이트 시트, 은, 알루미늄, 구리, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 열전도성 물질.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 또는 제2항에 있어서, 가소제, 경화제, 가공 조제, 점착부여제, 항산화제, 안정제, 난연제, 및 접착 촉진제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 열전도성 물질.
(a) 발열 부품;
(b) 방열 부품; 및
(c) 열 계면 물질
을 포함하는 제조 물품으로서,
상기 열 계면 물질은 상기 발열 부품으로부터 상기 방열 부품으로 열을 전달하도록 배치되고,
상기 열 계면 물질은 제1항 또는 제2항의 상기 열전도성 물질의 적어도 일부를 포함하는, 제조 물품.
제1항 또는 제2항의 상기 열전도성 물질의 적어도 일부를 포함하는 성형된 방열 장치를 포함하는 제조 물품.