KR20180008772A

KR20180008772A - 열적으로-전도성 폴리머 복합물

Info

Publication number: KR20180008772A
Application number: KR1020177036534A
Authority: KR
Inventors: 야친 짱; 밍청 꾸오; 하오웨이 탕; 샨 친; 셩윙 치안
Original assignee: 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2018-01-24
Also published as: CN107787349A; WO2017002000A1; US20180355170A1; KR101945836B1; EP3313922A1

Abstract

본 개시내용은 폴리머 복합물, 및, 특히, 열전도성 폴리머 복합물에 대한 것이다. 폴리머 복합물은 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지; 입자의 표면에 복수의 음전기 작용기를 갖고 그리고 적어도 2 W/m*K의 열전도도를 갖는 열전도성 입자를 포함하는, 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%의 열전도성 충전제 물질; 친수성 성분 및 소수성 사슬 성분을 포함하는, 약 0.01 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양친매성 상용화제; 및, 선택적으로, 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제를 포함할 수 있다. 0.00 wt.%의 양친매성 상용화제를 갖는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 증가된 기계적 강도, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 증가된 열전도도를 갖는다.

Description

열적으로-전도성 폴리머 복합물

관련 출원

본원은 2015년 6월 29일 출원된 미국 특허 출원번호 62/185,817에 대한 우선권과 그 이점을 주장하고, 그것의 전체는 임의의 및 모든 목적상 본 명세서에 참고로 편입된다.

기술 분야

본 개시내용은 폴리머 수지, 열전도성 충전제, 및 상용화제를 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합물에 대한 것이다.

열적으로-전도성 폴리머 복합물의 상업적 용도가 확대되고 있으며, 이들 복합물의 성능을 향상시키는 것뿐만 아니라 이들 복합물을, 특정한 기계적 성능 특징을 충족하는 것에 대한 복합물 무능 때문에 전형적인 산업-표준 물질 대신에 폴리머 복합물을 현재까지는 이용될 수 없었던, 신규한 산업 및 기술에 적용하는 것에 대한 증가하는 인식이 있다. 열을 발산시키기 위한 열적으로-전도성 폴리머 조성물은 수많은 적용, 예컨대, 예를 들면, 마이크로전자 장치 예컨대 반도체, 마이크로프로세서, 저항기, 회로 기판, 및 집적회로 소자에서 중요한 것이다. 열전도성 폴리머 조성물은 또한, 예를 들면 난연제의 분야에서 수많은 생성물과 조합하여 사용하기 위한 모터 부품, 조명 기구, 광학 헤드, 의료 기기 및 부품을 제조하는 데 사용된다.

비록 열적으로-전도성 폴리머 복합물이 선행기술에서 널리 기재되어 있지만, 이들 조성물은 적절하게 이용하기 위해 필요한 기계적 특성을 갖지 않을 수 있다. 열적으로-전도성 폴리머 복합물의 현재 조성물 및 제조 공정은 특정 수준의 기계적 성능을 유지하면서 열전도도를 최적화해야하는 경합하는 요구로부터 어려움을 겪을 수 있다. 예를 들면, 특정 열적으로-전도성 복합물에서, 얻어지는 복합체의 열전도도를 최적화하기 위해서는 열전도성 충전제의 높은 질량 장입이 폴리머 수지에 추가될 것이다. 그러나, 그와 같은 블렌딩된 복합체는 물질들 사이에서 좋지 못한 융합 및 좋지 못한 결합을 겪을 수 있어, 이로 인해 얻어진 복합체의 기계적 특성에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 복합물의 전반적인 기계적 특성 및 성능을 유지하거나 증가시키면서 개선된 열전도도를 제공할 수 있는 폴리머 복합물에 대해 당해 기술에서의 요구가 있다.

본 개시내용은 기재 폴리머 수지, 열전도성 충전제 물질 예컨대 열전도성 입자, 상용화제, 및 선택적으로, 첨가제를 포함하는 폴리머 복합물, 및 더 상세하게는, 열적으로-전도성 폴리머 복합물에 대한 것이다. 본 개시내용에 따른 열적으로-전도성 폴리머 복합물은, 상용화제가 없는 (0.00 wt.%) 대조 조성물과 비교될 때, 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 증가된 기계적 강도 및 수직면 및 수평면 시험에 의해 측정된 증가된 열전도도를 갖는다.

일 구현예에 따르면, 폴리머 복합체는 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지; 입자의 표면에 복수의 음전기 작용기를 갖고 그리고 적어도 2 W/m*K의 열전도도를 갖는, 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%의 열전도성 충전제 물질, 예컨대 열전도성 입자; 소수성 성분 및 친수성 성분을 갖는, 약 0.01 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양친매성 상용화제; 및, 선택적으로, 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제를 포함하고; 여기서 모든 성분의 종합한 중량 퍼센트 값은 약 100 wt.%를 초과하지 않고 그리고 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.

일 구현예에 따르면, 상용화제의 첨가는 한편으로 열전도성 입자와 다른 한편으로 기재 폴리머 수지의 융합으로부터 초래되는 폴리머 복합체에서의 상 경계를 감소시킨다. 또 다른 구현예에 따르면, 상용화제는 다른 점으로(other wise) 열전도성 입자와 기재 폴리머 수지의 부분적으로 또는 전적으로 불혼화성 블렌드가 각각의 성분 사이의 표면 장력을 감소시킴으로써 상호작용할 수 있게 하는 양친매성 구조를 가져, 개시된 열적으로-전도성 복합물에 대해 보다 안정적인 형태학을 초래할 수 있고, 그 결과로 개시된 열적으로-전도성 폴리머 복합체의 기계적 성능을 증가시킬 수 있다.

추가의 구현예에 따르면, 제조 물품이 개시되고, 상기 물품은 상기 열적으로-전도성 폴리머 복합체로부터 형성된다. 바람직한 구현예에서, 상기 물품은 성형 물품이다.

이 문서에서, 용어들 "the" "a" 또는 "an"은 하나 또는 하나보다 많은 것을 포함하고 용어 "또는"은 달리 나타내지 않는 한 비배타적인 "또는"을 지칭하기 위해 사용된다. 또한, 본 명세서에서 이용된 어법 또는 용어 및 달리 한정되지 않은 것은 단지 설명의 목적을 위한 것이고 제한의 목적이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 이 문서에서 언급된 모든 공보, 특허, 및 특허 문서는 개별적으로 참고로 편입된 것처럼 그 전문이 참고로 본 명세서에 편입된다. 별개의 구현예의 문맥에서 본 명세서에서 명백하게 하기 위해 기재된 본 발명의 특정한 특징은 단일 구현예에서 조합하여 제공될 수 있다는 것이 또한 인정되어야 한다. 반대로, 단일 구현예의 문맥에서 간결하게 하기 위해 기재된 본 발명의 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 하위조합으로 제공될 수 있다.

값의 범위가 표현될 때, 또 다른 구현예는 하나의 특정한 값에서부터 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 선행된 "약"의 사용에 의해 근사치로 표현될 때, 특정한 값은 또 다른 구현예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 양과 연계하여 사용된 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하며 맥락에 의해 지시된 의미를 갖는다 (예를 들면, 이것은 데이터를 획득하기 위해 사용된 계기장비 또는 방법론에 기초한 특정한 양의 측정과 관련된 오류의 정도를 포함한다). 본 명세서에 개시된 모든 범위는 종단점을 포괄하며 종단점은 서로 독립적으로 조합 가능하다. 또한, 범위에서 언급된 값에 대한 참조는 그 범위 내의 각각의 모든 값을 포함한다. 예를 들면, 제1 종단점 10 및 제2 종단점 15를 갖는 범위가 개시되면, 11, 12, 13 및 14도 또한 개시된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상호교환적으로 사용될 수 있는, 용어들 성분의 "중량 퍼센트", 및 "wt.%"는, 특별히 반대로 언급되지 않는 한, 본 성분이 포함된 제형 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 예를 들면 조성물 또는 물품 내의 특정한 요소 또는 성분이 8중량 %를 갖는 것으로 언급되는 경우, 이 백분율은 100중량 %의 총 구성분의 백분율에 대한 것이다고 이해된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이 "방향족 폴리머"는 방향족 고리를 포함하는 적어도 1종의 반복하는 기본 단위를 갖는 폴리머를 의미한다. 본 명세서에 기재된 방향족 폴리머는 치환된 또는 비치환된 고리, 단환형 또는 다환형 반복 단위를 포함할 수 있고, 동소환형 고리뿐만 아니라 복소환형 고리를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이 "음전기 작용기" 및 그것의 파생어는 분자, 이온 (단원자 및 다원자 모두), 작용기, 및 전하의 분리를 야기하는 전자의 불균등 공유 또는 분포를 갖는 다른 화학적 모이어티를 포함한다. 용어 "음전기 작용기"는, 예를 들면, 암모늄 이온 (NH₄ ⁺) 및 카복실레이트 이온 (COO^-) 모두가, 본 용어가 본 명세서에서 사용되도록 의도된 바와 같이, "음전기 작용기"를 갖는 것으로 고려될 수 있도록 음으로 하전된 작용기뿐만 아니라 양으로 하전된 작용기를 포괄하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다.

본 개시내용 내에서, 조성물 및/또는 물질의 조합, 화합물, 서브셋, 상호작용, 그룹, 등이 특이적인 참조로 개시되는 경우, 이들 조성물의 각각의 다양한 개별적이고 집단적인 조합 및 순열이 명백하게 개시될 수는 없지만, 각각은 마치 이것이 본 명세서에서 기재되어 진 것처럼 구체적으로 고려된다. 따라서, 기재 폴리머 수지 A, B, 및 C의 부류가 개시될 뿐만 아니라 열전도성 입자 D, E, 및 F의 부류와 조합 A-D의 실시예가 개시된 경우, 그러면 각각이 개별적으로 인용되지 않더라도 각각은 개별적으로 그리고 집합적으로 고려된다. 따라서, 이 실시예에서, 각각의 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 구체적으로 고려되고 그리고 A, B, 및 C; 및 D, E, 및 F; 및 실시예 조합 A-D의 개시내용으로부터 개시된 것으로 고려되어야 한다. 마찬가지로, 이들의 임의의 서브셋 또는 조합이 또한 구체적으로 고려되고 개시된다. 따라서, 예를 들면, A-E, B-F, 및 C-E의 하위-그룹이 구체적으로 고려되고 그리고 A, B, 및 C; D, E, 및 F; 및 실시예 조합 A-D의 개시내용으로부터 개시된 것으로 고려되어야 한다. 이 개념은 비제한적으로 조성물, 및 본 개시된 조성물을 제조하고 사용하는 방법에서의 단계를 포함하는 본 개시내용의 모든 양태에 적용한다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계가 있는 경우, 이들 추가 단계 각각은 본 개시된 방법의 임의의 특정 구현예 또는 구현예의 임의의 조합으로 수행될 수 있다는 것과 각각의 이러한 조합이 구체적으로 고려되고 그리고 개시된 것으로 고려되어야 한다는 것이 이해된다.

본 개시내용 내에서, 본 개시내용에 따라 기재된 조성물에 비교하여 "대조 조성물"에 대한 언급이 있는 경우, 두 조성물 사이의 차이는 (본질상 화학적이든 또는 물리적이든) 특성에 관해 특히 인용될 것이다는 것이 이해된다. 예를 들면, 본 개시내용의 기재된 구현예가 인용된 성분이 함께 합쳐져서 조성물의 100 중량 퍼센트 (wt.%)인 성분 A, B, 및 C를 함유하는 조성물을 인용하고, 그리고 대조 조성물이 구체적으로 성분 C의 부재 또는 결여를 인용하는 경우, 대조 조성물의 잔존 성분 A 및 B는 반대로 명백하게 언급되지 않는 한 대조 조성물의 100 wt.%로 함께 취해질 것이다는 것이 이해되어 진다.

본 개시내용에 따르면, 폴리머 복합체가 기재된다; 예시적인 구현예에서 본 폴리머 복합체는 열적으로-전도성인 폴리머 복합체이다. 본 폴리머 복합체는 기재 폴리머 수지, 열전도성 입자의 열전도성 충전제 물질, 상용화제, 및 선택적으로, 첨가제를 포함한다. 본 개시내용에 따른 열적으로-전도성 폴리머 복합물은, 상용화제를 함유하지 않는(0.00 wt.%) 대조 조성물에 비교될 때, 아이조드 충격 시험 (아래에 보다 완전히 기재되는 바와 같이, 노치형 및 언노치형 아이조드 충격 시험 모두)에 의해 측정된 증가된 기계적 강도 및 (아래에 보다 완전히 기재되는 바와 같이) 수직면 및 수평면 시험에 의해 모두 측정된 증가된 열전도도를 갖는다.

일 구현예에 따르면, 본 폴리머 복합체는 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지; 입자의 표면에 복수의 음전기 작용기를 갖고 그리고 적어도 2 W/m*K의 고유한 열전도도를 갖는, 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%의 열전도성 충전제 물질, 예컨대 열전도성 입자; 소수성 성분 및 친수성 성분을 갖는, 약 0.01 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양친매성 상용화제; 및, 선택적으로, 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제를 포함하고; 여기서 모든 성분의 종합한 중량 퍼센트 값은 약 100 wt.%를 초과하지 않고 그리고 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.

기재 폴리머 수지

본 개시내용에 따른 기재 폴리머 수지를 구성하는 적합한 폴리머 조성물의 비제한적이고 예시적인 목록은 폴리알켄, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 방향족 폴리머, 폴리우레탄, 열경화성물질, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 인용된 특정한 폴리머 조성물은, 본 특정한 폴리머 조성물을 구성하는 특정한 반복 단위 또는 단위들의 특성에 의해, 본 명세서에서 인용된 폴리머 조성물의 일반적으로 개시된 부류 중 1 초과 이내로 된다고 고려될 수 있다고 인정되어야 한다. 예를 들면 스티렌계 폴리머는 폴리알켄 뿐만 아니라 방향족 폴리머의 부류 내에 포함될 수 있다. 유사하게, 예를 들면 PEEK (폴리에테르에테르케톤)과 같은, 폴리아릴에테르케톤으로 분류된 폴리머의 군은 폴리에테르 뿐만 아니라 방향족 폴리머의 부류 내에 포함될 수 있다.

일 구현예에 따르면, 기재 폴리머 수지를 구성하는 폴리머 조성물은 폴리알켄, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 다른 에틸렌계 코폴리머; 폴리카보네이트; 폴리아미드, 예를 들면 나일론 6 (PA6); 폴리에스테르, 예를 들면, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 또는 폴리사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 (PCT); 폴리아크릴레이트, 예를 들면 폴리메틸 (메트)아크릴레이트 예컨대 PMMA; 또는 방향족 폴리머, 예를 들면, 액정 폴리머 (LPC), 폴리페닐렌 설파이드 (PPS), 폴리페닐렌 에테르 (PPE), 폴리페닐렌 옥사이드-폴리스티렌 블렌드, 폴리스티렌, 고-충격 보강 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 터폴리머, 폴리에테르이미드 (PEI), 폴리우레탄, 폴리아릴에테르케톤 (PAEK) 예컨대 PEEK, 폴리 에테르 설폰 (PES), 또는 열경화성물질, 뿐만 아니라 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 기재 폴리머 수지에 대한 예시적인 폴리머 조성물은 나일론 (PA6), 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 설파이드, 열경화성물질, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 추가의 구현예에 따르면, 나일론 6 (PA6) 및 폴리카보네이트가 바람직하다.

일 구현예에 따르면 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%를 구성할 수 있어 일 구현예에 따르면, 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 적어도 약 20 wt.%를 구성하고, 그리고 또 다른 구현예에 따르면 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 약 80 wt.% 이하를 구성한다. 추가의 구현예에 따르면, 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 약 20 wt.% 내지 약 50 wt.%를 구성할 수 있어 일 구현예에 따르면, 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 20 wt.% 이하를 구성한다. 또 추가의 구현예에 따르면 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 약 50 wt.% 내지 약 80 wt.%를 구성할 수 있어 일 구현예에 따르면, 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 적어도 약 50 wt.%를 구성한다. 하나의 예시적인 구현예에서, 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 약 40 wt.% 내지 약 50 wt.%, 예를 들면 약 40 wt.%, 41 wt.%, 42 wt.%, 43 wt.%, 44 wt.%, 45 wt.%, 46 wt.%, 47 wt.%, 48 wt.%, 49 wt.%, 또는 50 wt.%를 구성할 수 있다. 또 다른 예시적인 구현예에서, 기재 폴리머 수지는 폴리머 복합체의 약 60 wt.% 내지 약 70 wt.%, 예를 들면 약 60 wt.%, 61 wt.%, 62 wt.%, 63 wt.%, 64 wt.%, 65 wt.%, 66 wt.%, 67 wt.%, 68 wt.%, 69 wt.%, 또는 70 wt.%를 구성할 수 있다.

열전도성 충전제 물질

본 개시내용에 따르면, 폴리머 복합체는 열전도성 충전제 물질을 포함할 수 있다. 본 열전도성 충전제 물질은 열전도성 입자의 형태일 수 있고, 그리고 적어도 2 W/m*K의 고유한 열전도도를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 구현예에서, 열전도성 입자의 표면은 상용화제 및 기재 폴리머 수지와의 융합을 증진하는 음전기 표면 작용기를 갖는다. 일 구현예에 따르면, 열전도성 입자의 표면은 복수의 음전기 작용기를 갖는다. 적합한 음전기 작용기는 하이드록실 (OH-), 옥사이드 (예를 들면, 일산화물, 디옥사이드, 트리옥사이드, 테트로옥사이드, 등), 카보네이트 (CO₃ ² ^-), 설페이트 (SO₄ ² ^-), 실리케이트 (예를 들면, SiF₆ ² ^-, SiO₄ ⁴ ^-), 티타네이트 (예를 들면, TiO₄ ^4-, TiO₃ ² ^-), 질화물 (N³ ^-), 포스파이드 (P³ ^-), 설파이드 (S² ^-), 카바이드, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합 또는 혼합물을 포함할 수 있다.

열전도성 입자를 구성하는 적합한 화합물은 일반적으로 금속 염, 산화금속, 금속 수산화물 및 전술한 것의 조합 및 혼합물을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 음전기 작용기를 갖는 열전도성 충전제 물질을 구성하는 적합한 조성물은, 예를 들면, 보에마이트 γ-AlO(OH), 다이어스포어 α-AlO(OH), 및 깁사이트 Al(OH)₃, 또는 수산화마그네슘 Mg(OH)₂을 포함한 산화알루미늄 수산화물; 옥사이드 예컨대 산화칼슘 CaO, 산화마그네슘 MgO, 산화아연 ZnO, 이산화티타늄 TiO₂, 주석 디옥사이드 SnO₂, 크로뮴(II) 옥사이드 CrO, 크로뮴(III) 옥사이드 Cr₂O₃, 크로뮴 디옥사이드 (크로뮴(IV) 옥사이드) CrO₂, 크로뮴 트리옥사이드 (크로뮴(VI) 옥사이드) CrO₃, 및 크로뮴(VI) 옥사이드 과산화물 CrO₅을 포함한 크로뮴 옥사이드, 바륨 옥사이드 BaO, 실리콘 디옥사이드 SiO₂, 지르코늄 디옥사이드 ZrO₂, 마그네슘 알루미네이트 MgO*Al₂O₃, 산화알루미늄 Al₂O₃, 또는 베릴륨 옥사이드 BeO; 카보네이트 예컨대 탈산칼슘 CaCO₃, 또는 칼슘 탄산마그네슘 (백운석) CaMg(CO₃)₂; 설페이트 예컨대 바륨 설페이트 BaSO₄, 또는 황산칼슘 CaSO₄; 실리케이트 예컨대 아연 실리케이트, 마이카, 유리 구슬/섬유, 칼슘 실리케이트 (규회석) CaSiO₃, 규산마그네슘 (탈크) H2Mg₃(SiO₃)₄/Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂, 또는 점토; 질화물 예컨대 질화알루미늄 AlN, 질화붕소 BN, 알루미늄 옥시니트라이드 AlON, 질화마그네슘 규소 MgSiN₂, 또는 질화규소 Si₃N₄;포스파이드 예컨대 알루미늄 포스파이드 AlP, 또는 붕소 포스파이드 BP; 설파이드 예컨대 카드뮴 설파이드 CdS 또는 황화아연 ZnS; 및, 카바이드 예컨대 탄화알루미늄 Al₄C₃, 또는 탄화규소 SiC, 또는 이들의 조합 또는 혼합물을 포함할 수 있다.

추가 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 상대적으로 적은 내지 무 고유한 표면 작용기 (즉, 불활성)를 갖는 열전도성 입자를 포함할 수 있다. 불활성 열전도성 입자와 달리 사용하는 것이 바람직한 그와 같은 구현예에서 이들 입자의 표면은 입자의 표면이 음전기로 작용화될 수 있도록 가공 또는 처리될 수 있다. 예를 들면, 특정 요망된 열전도성 재료는 주로 화학적으로 불활성 탄소 예컨대 흑연, 그래핀, 탄소 섬유, 팽창된 흑연, 등의 이들 탄소-기재 조성물을 포함한다. 기능적으로 불활성 열전도성 재료는 폴리머 복합물의 다른 성분과의 융합을 증진하기 위해 음전기 표면 작용기를 야기하는 표면 처리 또는 코팅을 통해 표면 작용기를 부여하도록 가공될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 열전도성 입자의 표면이 음전기 작용기를 갖도록 코팅된 표면을 갖는 불활성 탄소-기재 조성물의 입자를 포함한다. 또 다른 구현예에서 열전도성 입자는 열전도성 입자의 표면이 음전기 작용기를 갖도록 처리된 표면을 갖는 불활성 탄소-기재 조성물의 입자를 포함한다. 추가의 구현예에 따르면, 적합한 표면 처리 또는 코팅은 스테아르산, 실란, 아민, 4차 암모늄 염, 에스테르콰이어츠, 또는 티탄산의 처리 또는 코팅을 포함할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 열전도성 입자는 구형체, 플레이크, 과립, 섬유, 필라멘트, 직육면체, 또는 타원체 중 임의의 하나를 포함하는 입자 형태학를 가질 수 있고, 그리고 규칙적 및 불규칙한 치수 모두를 가질 수 있다. 열전도성 충전제 물질은 다양한 형태학을 갖는 열전도성 입자의 블렌드 및 혼합물을 포함할 수 있다는 것이 인정되어야 한다. 일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 균질한 입자 형태학을 갖는다. 대안적인 구현예에서, 열전도성 충전제 물질은 불균일 입자 형태학을 갖는다. 일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 실질적으로 약 100nm 내지 약 1000μm의 크기 범위 내인 열전도성 입자를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 "크기 범위"는 선형 측정에 대해 언급될 때 입자의 가장 긴 단면 선형 차원 (예를 들면, 장축)의 길이이다. 일 구현예에 따르면, 열전도성 입자는 약 1 내지 약 500의 범위인 종횡비를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "종횡비"는 입자의 최장 교차-차원의 길이를 입자의 최단 교차-차원의 길이로 나눈 척도이다; 즉, 장축이 단축으로 나누어진다. 일 구현예에서, 열전도성 충전제 물질을 구성하는 실질적으로 모든 입자는 1 초과 내지 약 500; 예를 들면, 약 1.5 내지 약 500, 약 2.0 내지 약 500, 약 2.5 내지 약 500, 약 5 내지 약 500, 약 10 내지 약 500, 등을 갖는다. 더욱 또 다른 구현예에 따르면, 열전도성 입자는 약 0.1㎡/g 내지 약 500㎡/g의 표면적을 가질 수 있다.

일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 적어도 2 W/m*K 내지 약 500 W/m*K; 예를 들면, 예컨대 약 2 W/m*K 내지 약 5 W/m*K, 약 2 W/m*K 내지 약 10 W/m*K, 약 5 W/m*K 내지 약 10 W/m*Km, 약 2 W/m*K 내지 약 50 W/m*K, 약 10 W/m*K 내지 약 50 W/m*K, 약 10 W/m*K 내지 약 20 W/m*K, 약 20 W/m*K 내지 약 50 W/m*K, 약 50 W/m*K 내지 약 500 W/m*K, 약 50 W/m*K 내지 약 100 W/m*K, 약 50 W/m*K 내지 약 150 W/m*K, 약 150 W/m*K 내지 약 500 W/m*K, 또는 약 100 W/m*K 내지 약 500 W/m*K의 범위인 고유한 열전도도를 갖는다.

일 구현예에 따르면 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%를 구성할 수 있어 일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 적어도 약 1 wt.%를 구성하고, 그리고 또 다른 구현예에 따르면 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 약 70 wt.% 이하를 구성한다. 추가의 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 약 1 wt.% 내지 약 35 wt.%를 구성할 수 있어 일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 35 wt.% 이하를 구성한다. 또 추가의 구현예에 따르면 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 약 35 wt.% 내지 약 70 wt.%를 구성할 수 있어 일 구현예에 따르면, 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 적어도 약 35 wt.%를 구성한다. 하나의 예시적인 구현예에서, 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 약 30 wt.% 내지 약 40 wt.%, 예를 들면 약 30 wt.%, 31 wt.%, 32 wt.%, 33 wt.%, 34 wt.%, 35 wt.%, 36 wt.%, 37 wt.%, 38 wt.%, 39 wt.%, 또는 40 wt.%를 구성할 수 있다. 또 다른 예시적인 구현예에서, 열전도성 충전제 물질은 폴리머 복합체의 약 50 wt.% 내지 약 60 wt.%, 예를 들면 약 50 wt.%, 51 wt.%, 52 wt.%, 53 wt.%, 54 wt.%, 55 wt.%, 56 wt.%, 57 wt.%, 58 wt.%, 59 wt.%, 또는 60 wt.%를 구성할 수 있다.

상용화제

본 개시내용에 따르면 폴리머 복합체는 상용화제, 예컨대 양친매성 상용화제를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 양친매성 상용화제는 친수성 성분 및 소수성 사슬 성분을 포함한다. 일 구현예에 따르면, 친수성 성분은 티올, 4차 암모늄, 카복실산, 카복실레이트, 아민, 아미드, 하이드록실, 에폭사이드, 설폰산, 및 무수물, 및 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물을 포함한 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 소수성 사슬 성분은 적어도 6 단위의 최소 사슬 단위 길이를 갖는다. 본 단위는 포화 또는 불포화된 지방족 탄소, 방향족 탄소, 또는 알킬 또는 방향족 탄소로 포화된 실리콘을 포함하는 실리콘, 또는 전술한 것의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 양친매성 상용화제는 예를 들면, 스테아르산과 같은, 6보다 더 긴 사슬 길이를 갖는 지방산을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 양친매성 상용화제는 말레산 무수물 그라프팅된 (MAH-g) 폴리알켄 코폴리머 예컨대, 예를 들면, 에틸렌-프로필렌 폴리머 (MAH-g-EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머 (MAH-g-EPDM), 에틸렌-옥텐 코폴리머 (MAH-g-POE), 에틸렌-부텐 코폴리머 (MAH-g-EBR), 스티렌-에틸렌/부타디엔-스티렌 (MAH-g-SEBS), 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 구현예에 따르면, 양친매성 상용화제는 예를 들면, 나트륨 폴리아크릴레이트와 같은 폴리(아크릴산) (아크릴레이트 산로도 공지된다)을 포함할 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상용화제는 폴리머 복합체의 약 1 wt.% 내지 약 15 wt.%를 구성하여 일 구현예에 따르면, 상용화제는 폴리머 복합체의 적어도 약 1 wt.%를 구성하고, 그리고 또 다른 구현예에 따르면 상용화제는 폴리머 복합체의 약 15 wt.% 이하를 구성한다. 바람직한 구현예에 따르면, 상용화제는 폴리머 복합체의 약 1 wt.% 내지 약 5 wt.%를 구성하여 일 구현예에 따르면, 상용화제는 폴리머 복합체의 적어도 약 1 wt.%를 구성하고, 그리고 또 다른 구현예에 따르면 상용화제는 폴리머 복합체의 약 5 wt.% 이하를 구성한다. 이와 같이, 특정 구현예에서, 상용화제는 폴리머 복합체의 약 1.0 wt.%, 1.1 wt.%, 1.2 wt.%, 1.3 wt.%, 1.4 wt.%, 1.5 wt.%, 1.6 wt.%, 1.7 wt.%, 1.8 wt.%, 1.9 wt.%, 2.0 wt.%, 2.1 wt.%, 2.2 wt.%, 2.3 wt.%, 2.4 wt.%, 2.5 wt.%, 2.6 wt.%, 2.7 wt.%, 2.8 wt.%, 2.9 wt.%, 3.0 wt.%, 3.1 wt.%, 3.2 wt.%, 3.3 wt.%, 3.4 wt.%, 3.5 wt.%, 3.6 wt.%, 3.7 wt.%, 3.8 wt.%, 3.9 wt.%, 4.0 wt.%, 4.1 wt.%, 4.2 wt.%, 4.3 wt.%, 4.4 wt.%, 4.5 wt.%, 4.6 wt.%, 4.7 wt.%, 4.8 wt.%, 4.9 wt.%, 내지 약 5.0 wt.%를 구성할 수 있다.

첨가제

본 개시내용에 따르면, 폴리머 복합물은 선택적으로 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 1종 이상의 첨가제는 폴리머 복합물 및 이들로부터 제조된 임의의 성형 물품에 하나 이상의 선택된 특징을 부여하기 위해 폴리머 복합물에 포함된다. 적합한 첨가제는 열 안정제, 가공 안정제, 산화방지제, 광안정제, 가소제, 정전기방지제, 이형제, UV 흡수제, 윤활제, 안료, 염료, 착색제, 흐름 촉진제, 난연제, 또는 전술한 첨가제 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 1종 이상의 첨가제는 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 50 wt.%를 구성하여 일 구현예에 따르면, 1종 이상의 첨가제는 폴리머 복합체의 적어도 약 0.1 wt.%를 구성하고, 그리고 또 다른 구현예에 따르면 1종 이상의 첨가제는 폴리머 복합체의 약 50 wt.% 이하를 구성한다.

적합한 열 안정제는, 예를 들면, 오르가노 포스파이트 예컨대 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트 등; 포스포네이트 예컨대 디메틸벤젠 포스포네이트 등, 포스페이트 예컨대 트리메틸 포스페이트, 등, 또는 전술한 열 안정제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 열 안정제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 0.5 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 산화방지제는, 예를 들면, 오르가노포스파이트 예컨대 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등; 알킬화된 모노페놀 또는 폴리페놀; 디엔, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]메탄, 등과 폴리페놀의 알킬화된 반응 생성물; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화된 반응 생성물; 알킬화된 하이드로퀴논; 하이드록실화된 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 1가 또는 다가 알코올과 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 에스테르; 1가 또는 다가 알코올과 베타-(5-tert-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산의 에스테르; 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 등과 같은 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르; 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산 등의 아미드, 또는 전술한 산화방지제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 산화방지제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 0.5 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 광안정제는, 예를 들면, 벤조트리아졸 예컨대 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-tert-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-하이드록시-4-n-옥톡시 벤조페논 등 또는 전술한 광안정제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 광안정제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 1.0 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 가소제는, 예를 들면, 프탈산 에스테르 예컨대 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트, 트리스-(옥톡시카보닐에틸)이소시아누레이트, 트리스테아린, 에폭시화된 대두 오일 등, 또는 전술한 가소제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 가소제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.5 wt.% 내지 약 3.0 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 금형 이형제는 예를 들면, 금속 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 밀랍, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스, 등, 또는 전술한 금형 이형제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 금형 이형제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 1.0 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 UV 흡수제는 예를 들면, 하이드록시벤조페논; 하이드록시벤조트리아졸; 하이드록시벤조트리아진; 시아노아크릴레이트; 옥사닐라이드; 벤족사진온; 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페놀 (CYASORBT™ 5411); 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논 (CYASORB™ 531); 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)-페놀 (CYASORB™ 1164); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤족사진-4-온) (CYASORB™ UV-3638); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판 (UVINUL™ 3030); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤족사진-4-온); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; 모두 100 나노미터 미만의 입자 크기를 갖는 나노-크기 무기 물질 예컨대 산화티타늄, 세륨 옥사이드, 및 산화아연; 등, 또는 전술한 UV 흡수제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. UV 흡수제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 3.0 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 안료는 예를 들면, 무기 안료 예컨대 산화금속 및 혼합된 산화금속 예컨대 산화아연, 이산화티타늄, 산화철 등; 설파이드 예컨대 황화아연, 등; 알루미네이트; 나트륨 설포-실리케이트; 설페이트 및 크로메이트; 아연 페라이트; 울트라마린 블루; 피그먼트 브라운 24; 피그먼트 레드 101; 피그먼트 옐로우 119; 유기 안료 예컨대 아조, 디-아조, 퀸아크리도네스, 페릴렌, 나프탈렌 테트라카복실산, 플라반트론, 이소인돌리논, 테트라클로로이소인돌리논, 안트라퀴논, 안트안트론, 디옥사진, 프탈로시아닌, 및 아조 레이크; 피그먼트 블루 60, 피그먼트 레드 122, 피그먼트 레드 149, 피그먼트 레드 177, 피그먼트 레드 179, 피그먼트 레드 202, 피그먼트 바이올렛 29, 피그먼트 블루 15, 안료 녹색 7, 피그먼트 옐로우 147 및 피그먼트 옐로우 150, 또는 전술한 안료 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 안료는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 1.0 wt.% 내지 약 10 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 염료는, 예를 들면, 유기 염료 예컨대 쿠마린 460 (청색), 쿠마린 6 (녹색), 나일 레드 등; 란탄족 복합체; 탄화수소 및 치환된 탄화수소 염료; 다환형 방향족 탄화수소; 섬광 염료 (바람직하게는 옥사졸 및 옥사디아졸); 아릴- 또는 헤테로아릴-치환된 폴리 (2-8 올레핀); 카보시아닌 염료; 프탈로시아닌 염료 및 안료; 옥사진 염료; 카보스티릴 염료; 포르피린 염료; 아크리딘 염료; 안트라퀴논 염료; 아릴메탄 염료; 아조 염료; 디아조늄 염료; 니트로 염료; 퀴논 이민 염료; 테트라졸륨 염료; 티아졸 염료; 페릴렌 염료, 페리논 염료; 비스-벤즈옥사졸릴티오펜 (BBOT); 및 크산텐 염료; 근적외선 파장을 흡수하고 가시 파장을 방출하는 형광단 예컨대 안티-스토크 쉬프트 염료, 등; 발광 염료 예컨대 5-아미노-9-디에틸이미노벤조(a)펜옥사조늄 퍼클로레이트; 7-아미노-4-메틸카보스티릴; 7-아미노-4-메틸쿠마린; 3-(2'-벤즈이미다졸릴)-7-N,N-디에틸아미노쿠마린; 3-(2'-벤조티아졸릴)-7-디에틸아미노쿠마린; 2-(4-바이페닐일)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸; 2-(4-바이페닐)-6-페닐벤즈옥사졸-1,3;2,5-비스-(4-바이페닐일)-1,3,4-옥사디아졸; 2,5-비스-(4-바이페닐일)-옥사졸; 4,4'-비스-(2-부틸옥틸옥시)-p-쿠아테르페닐; p-비스(o-메틸스티릴)-벤젠; 5,9-디아미노벤조(a)펜옥사조늄 퍼클로레이트; 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란; 1,1'-디에틸-2,2'-카보시아닌 아이오다이드; 3,3'-디에틸-4,4',5,5'-디벤조티아트리카보시아닌 아이오다이드; 7-디에틸아미노-4-메틸쿠마린; 7-디에틸아미노-4-트리플루오로메틸쿠마린; 2,2'-디메틸-p-쿠아테르페닐; 2,2-디메틸-p-테르페닐; 7-에틸아미노-6-메틸-4-트리플루오로메틸쿠마린; 7-에틸아미노-4-트리플루오로메틸쿠마린; 나일 레드; 로다민 700; 옥사진 750; 로다민 800; IR 125; IR 144; IR 140; IR 132; IR 26; IR 5; 디페닐헥사트리엔; 디페닐부타디엔; 테트라페닐부타디엔; 나프탈렌; 안트라센; 9,10-디페닐안트라센; 피렌; 크리센; 루브렌; 코로넨; 펜안트렌 등, 또는 전술한 염료 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 염료는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 5 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 착색제는, 예를 들면 이산화티타늄, 안트라퀴논, 페릴렌, 페리논, 인단트론, 퀸아크리도네스, 크산텐, 옥사진, 옥사졸린, 티오크산텐, 인디고이드, 티오인디고이드, 나프탈이미드, 시아닌, 크산텐, 메틴, 락톤, 쿠마린, 비스-벤즈옥사졸릴티오펜 (BBOT), 나프탈렌테트라카복실 유도체, 모노아조 및 디스아조 안료, 트리아릴메탄, 아미노케톤, 비스(스티릴)바이페닐 유도체, 및 기타 동종의 것, 뿐만 아니라 전술한 착색제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 착색제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 5 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 발포제는 예를 들면, 저비점 할로 탄화수소 및 이산화탄소를 생성하는 것들; 실온에서 고형이고 그것의 분해 온도보다 높은 온도로 가열될 때 가스 예컨대 질소, 이산화탄소, 암모니아 가스를 발생하는 발포제, 예컨대 아조디카본아미드, 아조디카본아미드의 금속 염, 4,4' 옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드), 중탄산나트륨, 탄산암모늄, 등, 또는 전술한 발포제 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 발포제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 1.0 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양으로 사용된다.

적합한 난연제는, 비제한적으로, 트레타브로모 비스페놀 A 올리고머와 같은 할로겐화된 난연제, 예컨대 BC58 및 BC52, 브롬화된 폴리스티렌 또는 폴리(디브로모-스티렌), 브롬화된 에폭시, 데카브로모디페닐렌옥사이드, 펜타브롬벤질 아크릴레이트 모노머, 펜타브로모벤질 아크릴레이트 폴리머, 에틸렌-비스(테트라브로모프탈이미드, 비스(펜타브로모벤질)에탄, Mg(OH)₂ 및 Al(OH)₃와 같은 금속 수산화물, 멜라민 시아누레이트, 적색 인 같은 포스포르 기반 난연제 시스템, 멜라민 폴리포스페이트, 포스페이트 에스테르, 금속 포스피네이트, 암모늄 폴리포스페이트, 팽창성 흑연, 나트륨 또는 칼륨 퍼플루오로부탄 설페이트, 나트륨 또는 칼륨 퍼플루오로옥탄 설페이트, 나트륨 또는 칼륨 디페닐설폰 설포네이트 및 나트륨- 또는 칼륨-2,4,6-트리클로로벤조에이트 및 N-(p-톨릴설포닐)-p-톨루엔설피마이드 칼륨 염, N-(N'-벤질아미노카보닐) 설파닐이미드 칼륨 염, 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 함유하는 조합을 포함한다. 난연제는 일반적으로 폴리머 복합체의 약 0.1 wt.% 내지 약 60 wt.%의 양으로, 예컨대, 예를 들면 폴리머 복합체의 약 1.0 wt.% 내지 약 50 wt.%의 양으로 사용된다.

폴리머 복합체의 가공

일 구현예에 따르면, 열적으로-전도성 폴리머 복합체의 성분은 먼저 함께 건조 블렌딩될 수 있고, 그런 다음 단일 공급기 또는 다중-공급기로부터 압출기 안으로 공급될 수 있고, 또는 대안적인 구현예에서, 각각의 성분은 개별적으로 압출기 안으로 공급될 수 있다. 예를 들면, 기재 폴리머 수지는, 이것이 다중 폴리머 성분을 포함하는 경우, 먼저 함께 건조 블렌딩될 수 있거나, 또는 전술한 언급된 열전도성 충전제, 상용화제, 또는 첨가제의 임의의 조합과 건조 블렌딩될 수 있고, 그런 다음 단일 공급기 또는 다중-공급기로부터 압출기 안으로 공급될 수 있고, 또는 개별적으로 단일 공급기 또는 다중-공급기로부터 압출기 안으로 공급될 수 있다. 본 발명에서 사용된 열전도성 충전제는 또한 먼저 마스터 배치로 가공될 수 있고, 그 다음 압출기 안으로 공급될 수 있다.

기재 폴리머 수지 폴리머, 양친매성 상용화제, 첨가제, 열전도성 충전제 및 보강제, 또는 임의의 조합 또는 이들의 혼합물의 공급물은 스로트 호퍼 또는 양태 공급기로부터 압출기 안으로 공급될 수 있다.

본 발명에서 사용된 압출기는 단일 스크류, 다중 스크류, 치합형 동-회전 또는 역회전 스크류, 비-치합형 동-회전 또는 역회전 스크류, 반복 스크류, 핀을 갖는 스크류, 스크린을 갖는 스크류, 핀, 롤, 램, 나선 로터를 갖는 배럴, 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 가질 수 있다. 복합물의 용융 블렌딩은 전단력, 확장력, 압축력, 초음파 에너지, 전자기 에너지, 열에너지, 또는 전술한 힘이나 에너지의 형태 중 적어도 하나를 포함하는 조합의 사용을 포함한다.

배합하는 동안 압출기 상의 배럴 온도는, 유기 폴리머의 적어도 일부분이, 수지가 세미-결정성 유기 폴리머이면 용융 온도에 대해 또는 수지가 비정질 수지이면 유동점 (예를 들면, 유리전이 온도)에 대해 그 이상의 온도에 도달하는 온도 또는 온도 범위 내로 설정될 수 있다.

폴리머 복합체는 얻어지는 성형가능 물품을 형성하기 전에 바람직하다면 다중 블렌딩 및 성형 단계를 겪을 수 있다. 예를 들면, 폴리머 복합체는 먼저 압출되어 펠렛으로 형성될 수 있다. 펠릿은 그런 다음 성형기로 공급될 수 있으며, 여기서 이것은 바라던 대로 임의의 형상 또는 생성물의 제조 물품으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 폴리머 복합체는 단일 용융 블렌더로부터 방출될 수 있고 후속적으로 시트 또는 가닥으로 형성될 수 있고 그리고 그 다음 추가로 어닐링 또는 단일축 또는 2축 배향과 같은 후-압출 공정에 적용될 수 있다.

용액 블렌딩은 또한 폴리머 복합체로부터 형성된 결과적인 성형가능 물품을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 용액 블렌딩은 또한 폴리머 복합체의 성분의 균질화를 증진하기 위해 추가 에너지 예컨대 전단, 압축, 초음파 진동, 등을 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 폴리머 복합체는 (예를 들면, 콜로이드성 혼합물 또는 현탁액을 형성하는) 유체에 기재 폴리머 수지를 현탁하고 그리고 그 다음 상기 현탁액을 기재된 열전도성 충전제 물질, 상용화제, 또는 첨가제 중 임의의 하나 또는 모두와 함께 초음파의 음파발생장치 안에 위치시킴에 의해 형성된다. 열전도성 충전제 물질, 상용화제, 또는 첨가제는 단독으로 또는 조합하여 상기 현탁액에 도입될 수 있고 그리고 초음파발생장치 내에 상기 현탁액의 배치 전에 또는 상기 현탁액을 음파처리하는 공정 동안 도입될 수 있다. 본 조성물은 기재 폴리머 수지 중에 성분들을 분산하기에 효과적인 기간 동안 초음파처리에 의해 용액 블렌딩될 수 있다. 폴리머 복합체는 그런 다음 건조되고, 압출되고 그리고 바라던 대로 제조 물품으로 성형될 수 있다.

하나의 바람직한 구현예에 따르면, 폴리머 복합체는 기재 폴리머 수지로 폴리아미드, 열전도성 충전제 물질로서 수산화마그네슘 또는 질화붕소, 및 상용화제로 스테아르산 또는 MAH-g-EPM을, 금형 이형제의 첨가로 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서 열적으로-전도성 폴리머 복합체는 (a) 약 40 wt.% 내지 약 70 wt.%의 폴리아미드; (b) 약 25 wt.% 내지 약 55%의 수산화마그네슘 또는 질화붕소 또는 이들의 조합; (c) 약 2.0 wt.% 내지 약 3.0 wt.%의 스테르 산 또는 MAH-g-EPM 또는 이들의 조합; 및, (d) 약 0.2 wt.% 내지 1 wt.%의 금형 이형제를 포함하고; 여기서 모든 성분의 종합한 중량 퍼센트 값은 약 100 wt.%를 초과하지 않고 그리고 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 이 특히 바람직한 구현예에서; 0.00 wt.%의 성분 (c)를 갖는 대조 조성물과 비교될 때, 본 폴리머 복합체인, 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 약 20% 내지 약 45% 기계적 강도의 증가, 및 (ii) 수직면 및 수평면 시험에 의해 측정된 약 4% 내지 약 25% 열전도도의 증가를 갖는다.

실시예

(표 1) 원료

샘플 조제

이 구현예에서, 샘플을 트윈 스크류 압출기 (Toshiba TEM-37BS, L/D=40.5)를 사용하여 제조하였고, 압출기 배럴의 온도는 260℃로 설정하였다. 압출기로부터 압출된 펠렛은 먼저 난연성 측정을 위해 10 mm*10 mm*0.8 mm 바로 사출 성형하였고 그리고 그 다음 열전도도 측정을 위해 80 mm*10 mm*3 mm 바를 사출 성형하였고 그리고 10 mm*10 mm* 3 mm 샘플로 절단하였다.

열전도도 (κ, W/m-K)를 ASTM E1461 (대략 실온, 예를 들면, 25℃에서)에 따라 유사한 두께를 갖는 Pyrex 7740의 참조 샘플을 사용하여 Nanoflash LFA447에 의해 측정하였다. 측정은 수침법(water immersion method) (ASTM D792)을 사용하여 측정된 밀도 (ρ, g/㎤)와 함께, 샘플의 열확산도 (α, ㎠/s) 및 비열(Cp, J/g-K)을 결정하고, 3개 값의 곱은 κ = α(T) Cp(T) ρ(T)에 따라 수직면 방향 및 수평면 방향에서의 열전도도를 제공한다.

실시예 1-2

표 2에 기재된 값은 기재 폴리머 수지로 나일론 6 (PA6) 및 열전도성 충전제로 수산화마그네슘 (Kisuma 5-C)을 포함하는 폴리머 복합물로부터 수득되었다. 데이터는 상용화제가 없는 대조 조성물인 실시예 1에 비교된, 양친매성 상용화제 (이 구현예에서, 스테아르산)를 갖는 본 개시내용에 따른 폴리머 복합체인 실시예 2의 비교 TC (열전도도) 및 기계적 성능은 나타냈다. 표 2에서 실증된 바와 같이, 샘플 실시예 1 (대조 조성물)과 3 wt.%의 스테아르산이 첨가된 실시예 2 사이에서 열전도도 및 기계적 성능 모두에서 증가가 있다. 수직면 TC는 13.8% 증가되었고 수평면 TC는 22.4% 증가되었다. 노치 아이조드 충격 (NII) 값은 42% 증가되었고 언노치 아이조드 충격 (UNI)은 35% 증가되었다. 양자 NII 및 UNI 값은 ASTM D2556에 따라 측정 및 결정되었고, 충격 손상에 견디는 물질의 능력을 측정한다.

(표 2) 스테아르산을 사용한 TC 및 기계적 성능.

실시예 3-6

표 3에 기재된 값은 기재 폴리머 수지로 나일론 6 (PA6) 및 열전도성 충전제로 질화붕소 (BNHN) (실시예 3-4) 및 수산화마그네슘 (H5-IV) (실시예 5-6)을 포함하는 폴리머 복합물로부터 수득되었다. 데이터는 상용화제가 없는 각각의 대조 조성물 (실시예 3 및 5)에 비교된, 양친매성 상용화제 (이 구현예에서, 말레산 무수물-그라프팅된 에틸렌-프로필렌 폴리머 (MAH-g-EPM))를 갖는 본 개시내용에 따른 폴리머 복합체 (실시예 4 및 6)의 비교 TC (열전도도) 및 기계적 성능은 나타냈다. 표 3에서 실증된 바와 같이, 샘플 실시예 3 (대조 조성물)과 2 wt.%의 MAH-g-EPM이 첨가된 실시예 4 사이에서 열전도도 및 기계적 성능 모두에서 증가가 있다. 수직면 TC는 4.9% 증가되었고 수평면 TC는 6.7% 증가되었다. 노치 아이조드 충격 (NII) 값은 4.0% 증가되었고 언노치 아이조드 충격 (UNI)은 22.7% 증가되었다. 샘플 실시예 5 (대조 조성물)와 2 wt.%의 MAH-g-EPM의 첨가를 갖는 실시예 6 사이에서 같이 열전도도 및 기계적 성능 모두에서 증가가 있다. 수평면 TC는 18% 증가되었다. 노치 아이조드 충격 (NII) 값은 34.9% 증가되었고 언노치 아이조드 충격 (UNI)은 20.8% 증가되었다.

(표 3) MAH-g-EPM를 사용한 TC 및 기계적 성능.

전반적으로, 상기 데이터는 기재 폴리머 수지 및 음전기 표면 작용기를 갖는 열전도성 충전제 물질과 양친매성 상용화제의 조합을 포함하는 본 개시내용의 폴리머 복합물 (및 이들로부터 형성된 물품)은 상용화제를 갖지 않는 대조 조성물에 비교하여 개선된 열전도도 및 기계적 성능을 가질 수 있다는 것을 입증한다. 일 구현예에 따르면, 본 개시내용의 폴리머 복합물은 상용화제를 갖지 않는 대조 조성물에 비교하여 (수평면 또는 수직면 열전도도 중 어느 하나에 의해 측정된) 열전도도에서 적어도 4.0%, 300.0%를 포함하여 300.0%까지의 증가율을 가질 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 본 개시내용의 폴리머 복합물은 (NII 또는 UNI 중 어느 하나에 의해 측정된) 충격 저항성에서 적어도 4.0%, 300.0%를 포함하여 300.0%까지의 증가율을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 개시내용의 폴리머 복합물은 상용화제를 갖지 않는 대조 조성물에 비교하여 (수평면 또는 수직면 열전도도 중 어느 하나에 의해 측정된) 열전도도, 또는 (NII 또는 UNI 중 어느 하나에 의해 측정된) 충격 저항성 중 어느 하나에서 예를 들면, 5.0%, 10.0%, 50.0%, 75.0%, 100.0%, 150.0%, 200.0%, 250.0%, 및 300.0%를 포함하여 300.0%까지의 증가율을 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 본 개시내용의 폴리머 복합물은 상용화제를 갖지 않는 대조 조성물에 비교하여 (수평면 또는 수직면 열전도도 중 어느 하나에 의해 측정된) 열전도도에서 적어도 4.0%, 50.0%를 포함하여 50.0%까지의 증가율, 예컨대 예를 들면 열전도도에서 적어도 5.0% 내지 약 25.0% 증가율을 가질 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 본 개시내용의 폴리머 복합물은 (NII 또는 UNI 중 어느 하나에 의해 측정된) 충격 저항성에서 적어도 5.0%, 50.0%를 포함하여 50.0%까지의 증가율을 가질 수 있다.

본 개시내용은 하기 양태를 포함한다:

양태 1. 하기를 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체:

(a) 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지;

(b) 입자의 표면에 복수의 음전기 작용기를 갖고 그리고 적어도 2 W/m*K의 열전도도를 갖는 열전도성 입자를 포함하는, 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%의 열전도성 충전제 물질;

(c) 친수성 성분 및 소수성 사슬(chain) 성분을 포함하는, 약 0.01 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양친매성 상용화제; 및, 선택적으로,

(d) 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제;

여기서 모든 성분의 종합한 중량 퍼센트 값은 약 100 wt.%를 초과하지 않고 그리고 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고;

여기서, 0.00 wt.%의 양친매성 상용화제를 갖는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 증가된 기계적 강도, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 증가된 열전도도를 갖는다.

양태 2. 양태 1의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 기재 폴리머 수지는 폴리알켄, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 방향족 폴리머, 폴리우레탄, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함한다.

양태 3. 양태 2에 따른 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 기재 폴리머 수지는 폴리아미드, 방향족 폴리머, 폴리카보네이트, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함한다.

양태 4. 양태 3에 따른 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 기재 폴리머 수지는 나일론 6, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아릴에테르케톤, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 설파이드, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함한다.

양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 음전기 작용기는 하이드록실, 옥사이드, 카보네이트, 설페이트, 실리케이트, 티타네이트, 질화물, 포스파이드, 설파이드, 카바이드, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합 또는 혼합물을 포함한다.

양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 금속 염, 산화금속, 금속 수산화물, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물을 포함한다.

양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 약 100 nm 내지 약 1000 um의 범위인 장축을 따른 평균 단면 길이를 갖는다.

양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 약 1 내지 약 500의 범위인 평균 종횡비를 갖는다.

양태 9. 양태 1 내지 8 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 2 W/m*K 내지 10 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는다.

양태 10. 양태 1 내지 8 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 10 W/m*K 내지 50 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는다.

양태 11. 양태 1 내지 8 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 50 W/m*K 내지 150 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는다.

양태 12. 양태 1 내지 11 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 친수성 성분은: 4차 암모늄, 에스테르콰이어츠(esterquats), 카복실산, 카복실레이트, 아민, 아미드, 하이드록실, 에폭사이드, 설폰산, 및 무수물, 및 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함한다.

양태 13. 양태 1 내지 12 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 소수성 성분은 포화 또는 불포화된 지방족 탄소, 방향족 탄소, 또는 알킬 또는 방향족 탄소로 포화된 실리콘을 포함하는 실리콘, 또는 전술한 것의 혼합물을 포함하고, 상기 소수성 성분은 적어도 6의 최소 사슬 길이를 갖는다.

양태 14. 양태 1 내지 13 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 양친매성 상용화제는 스테아르산, 아크릴레이트 산, 에틸렌-프로필렌 폴리머 (MAH-g-EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머 (MAH-g-EPDM), 에틸렌-옥텐 코폴리머 (MAH-g-POE), 에틸렌-부텐 코폴리머 (MAH-g-EBR), 스티렌-에틸렌/부타디엔-스티렌 (MAH-g-SEBS)을 포함한 말레산 무수물 그라프팅 폴리에틸렌 코폴리머, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.

양태 15. 양태 1 내지 14 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 양친매성 상용화제는 상기 복합체의 1 wt.% 내지 5 wt.%를 구성한다.

양태 16. 양태 1 내지 15 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 양친매성 상용화제는 상기 복합체의 2 wt.% 내지 3 wt.%를 구성한다.

양태 17. 양태 1 내지 16 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 첨가제는 보강 충전제, 난연제, 금형 이형제, 산화방지제, 또는 UV 안정제, 또는 전술한 것의 임의의 조합을 포함한다.

양태 18. 다음을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체:

(a) 약 40 wt.% 내지 약 70 wt.%의 폴리아미드;

(b) 약 25 wt.% 내지 약 55%의 수산화마그네슘 또는 질화붕소 또는 이들의 조합;

(c) 약 2.0 wt.% 내지 약 3.0 wt.%의 스테르 산 또는 MAH-g-EPM 또는 이들의 조합; 및,

(d) 약 0.2 wt.% 내지 1 wt.%의 금형 이형제;

여기서, 0.00 wt.%의 성분 (c)를 갖는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 약 5.0% 내지 약 50.0% 기계적 강도의 증가, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 약 4.0% 내지 약 25.0% 열전도도의 증가를 갖는다.

양태 19. 양태 1 내지 18 중 어느 하나의 양태의 폴리머 복합체로부터 형성된 물품.

양태 20. 양태 19의 물품으로, 여기서 상기 물품은 성형 물품이다.

양태 21. 다음을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체:

(a) 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지;

(c) 친수성 성분 및 소수성 사슬 성분을 포함하는, 약 0.01 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양친매성 상용화제; 및, 선택적으로,

(d) 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제;

여기서, 열적으로-전도성 폴리머 복합체와 동일한 성분으로 본질적으로 구성되지만 양친매성 상용화제를 갖지 않는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 증가된 기계적 강도, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 증가된 열전도도를 갖는다.

양태 22. 다음을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체:

(a) 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지;

(d) 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제;

여기서, (a) 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지, (b) 입자의 표면에 복수의 음전기 작용기를 갖고 그리고 적어도 2 W/m*K의 열전도도를 갖는 열전도성 입자를 포함하는, 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%의 열전도성 충전제 물질, 및 (c) 0.00 wt.%의 양친매성 상용화제로 본질적으로 구성되는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 증가된 기계적 강도, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 증가된 열전도도를 갖는다.

양태 23. 양태 21 또는 22의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 기재 폴리머 수지는 폴리알켄, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 방향족 폴리머, 폴리우레탄, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함한다.

양태 24. 양태 23에 따른 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 기재 폴리머 수지 폴리아미드, 방향족 폴리머, 폴리카보네이트, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함한다.

양태 25. 양태 24에 따른 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 기재 폴리머 수지는 나일론 6, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아릴에테르케톤, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 설파이드, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함한다.

양태 26. 양태 21 내지 25 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 음전기 작용기는 하이드록실, 옥사이드, 카보네이트, 설페이트, 실리케이트, 티타네이트, 질화물, 포스파이드, 설파이드, 카바이드, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합 또는 혼합물을 포함한다.

양태 27. 양태 21 내지 26 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 금속 염, 산화금속, 금속 수산화물, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물을 포함한다.

양태 28. 양태 21 내지 27 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 약 100 nm 내지 약 1000 um의 범위인 장축을 따른 평균 단면 길이를 갖는다.

양태 29. 양태 21 내지 28 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 약 1 내지 약 500의 범위인 평균 종횡비를 갖는다.

양태 30. 양태 21 내지 29 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 2 W/m*K 내지 10 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는다.

양태 31. 양태 1 내지 8 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 10 W/m*K 내지 50 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는다.

양태 32. 양태 1 내지 8 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 열전도성 입자는 50 W/m*K 내지 150 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는다.

양태 33. 양태 21 내지 32 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 친수성 성분은: 4차 암모늄, 에스테르콰이어츠, 카복실산, 카복실레이트, 아민, 아미드, 하이드록실, 에폭사이드, 설폰산, 및 무수물, 및 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함한다.

양태 34. 양태 21 내지 33 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 소수성 성분은 포화 또는 불포화된 지방족 탄소, 방향족 탄소, 또는 알킬 또는 방향족 탄소로 포화된 실리콘을 포함하는 실리콘, 또는 전술한 것의 혼합물을 포함하고, 상기 소수성 성분은 적어도 6의 최소 사슬 길이를 갖는다.

양태 35. 양태 21 내지 34 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 양친매성 상용화제는 스테아르산, 아크릴레이트 산, 에틸렌-프로필렌 폴리머 (MAH-g-EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머 (MAH-g-EPDM), 에틸렌-옥텐 코폴리머 (MAH-g-POE), 에틸렌-부텐 코폴리머 (MAH-g-EBR), 스티렌-에틸렌/부타디엔-스티렌 (MAH-g-SEBS)을 포함한 말레산 무수물 그라프팅 폴리에틸렌 코폴리머, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.

양태 36. 양태 21 내지 35 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 양친매성 상용화제는 상기 복합체의 1 wt.% 내지 5 wt.%를 구성한다.

양태 37. 양태 21 내지 36 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 양친매성 상용화제는 상기 복합체의 2 wt.% 내지 3 wt.%를 구성한다.

양태 38. 양태 21 내지 37 중 어느 하나의 열적으로-전도성 폴리머 복합체로, 여기서 상기 첨가제는 보강 충전제, 난연제, 금형 이형제, 산화방지제, 또는 UV 안정제, 또는 전술한 것의 임의의 조합을 포함한다.

Claims

(a) 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%의 기재 폴리머 수지;
(b) 입자의 표면에 복수의 음전기 작용기를 갖고 그리고 적어도 2 W/m*K의 열전도도를 갖는 열전도성 입자를 포함하는, 약 1 wt.% 내지 약 70 wt.%의 열전도성 충전제 물질;
(c) 친수성 성분 및 소수성 사슬(chain) 성분을 포함하는, 약 0.01 wt.% 내지 약 20 wt.%의 양친매성 상용화제; 및, 선택적으로,
(d) 약 0 wt.% 내지 50 wt.%의 첨가제를 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체로;
여기서 모든 성분의 종합한 중량 퍼센트 값은 약 100 wt.%를 초과하지 않고 그리고 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고;
여기서, 0.00 wt.%의 양친매성 상용화제를 갖는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 증가된 기계적 강도, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 증가된 열전도도를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항에 있어서, 상기 기재 폴리머 수지는 폴리알켄, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 방향족 폴리머, 폴리우레탄, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제2항에 있어서, 상기 기재 폴리머 수지는 폴리아미드, 방향족 폴리머, 폴리카보네이트, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제3항에 있어서, 상기 기재 폴리머 수지는 나일론 6, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아릴에테르케톤, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 설파이드, 열경화성, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 코폴리머 또는 혼합물을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음전기 작용기는 하이드록실, 옥사이드, 카보네이트, 설페이트, 실리케이트, 티타네이트, 질화물, 포스파이드, 설파이드, 카바이드, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합 또는 혼합물을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자는 금속 염, 산화금속, 금속 수산화물, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자는 약 100 nm 내지 약 1000 um의 범위인 장축을 따른 평균 단면 길이를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자는 약 1 내지 약 500의 범위인 평균 종횡비를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자는 2 W/m*K 내지 10 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자는 10 W/m*K 내지 50 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자는 50 W/m*K 내지 150 W/m*K의 범위인 평균 열전도도를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친수성 성분은: 4차 암모늄, 에스테르콰이어츠(esterquats), 카복실산, 카복실레이트, 아민, 아미드, 하이드록실, 에폭사이드, 설폰산, 및 무수물, 및 전술한 것 중 임의의 것의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 성분은 포화 또는 불포화된 지방족 탄소, 방향족 탄소, 또는 알킬 또는 방향족 탄소로 포화된 실리콘을 포함하는 실리콘, 또는 전술한 것의 혼합물을 포함하고, 상기 소수성 성분은 적어도 6의 최소 사슬 길이를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양친매성 상용화제는 스테아르산, 아크릴레이트 산, 에틸렌-프로필렌 폴리머 (MAH-g-EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머 (MAH-g-EPDM), 에틸렌-옥텐 코폴리머 (MAH-g-POE), 에틸렌-부텐 코폴리머 (MAH-g-EBR), 스티렌-에틸렌/부타디엔-스티렌 (MAH-g-SEBS)을 포함한 말레산 무수물 그라프팅 폴리에틸렌 코폴리머, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양친매성 상용화제는 상기 복합체의 1 wt.% 내지 5 wt.%를 구성하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양친매성 상용화제는 상기 복합체의 2 wt.% 내지 3 wt.%를 구성하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제는 보강 충전제, 난연제, 금형 이형제, 산화방지제, 또는 UV 안정제, 또는 전술한 것의 임의의 조합을 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체.
(a) 약 40 wt.% 내지 약 70 wt.%의 폴리아미드;
(b) 약 25 wt.% 내지 약 55%의 수산화마그네슘 또는 질화붕소 또는 이들의 조합;
(c) 약 2.0 wt.% 내지 약 3.0 wt.%의 스테르 산 또는 MAH-g-EPM 또는 이들의 조합; 및,
(d) 약 0.2 wt.% 내지 1 wt.%의 금형 이형제를 포함하는 열적으로-전도성 폴리머 복합체로,
여기서 모든 성분의 종합한 중량 퍼센트 값은 약 100 wt.%를 초과하지 않고 그리고 모든 중량 퍼센트 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고;
여기서, 0.00 wt.%의 성분 (c)를 갖는 대조 조성물에 비교될 때, 상기 복합체는 (i) 아이조드 충격 시험에 의해 측정된 약 5.0% 내지 약 50.0% 기계적 강도의 증가, 및, (ii) 수직면 또는 수평면 시험에 의해 측정된 약 4.0% 내지 약 25.0% 열전도도의 증가를 갖는 열적으로-전도성 폴리머 복합체
청구항 1 내지 18 중 어느 한 항의 폴리머 복합체로부터 형성된 물품.
제19항에 있어서, 상기 물품은 성형 물품인 물품.