KR20230051671A - 질화 붕소 입자, 수지 조성물, 및 수지 조성물의 제조 방법 - Google Patents

질화 붕소 입자, 수지 조성물, 및 수지 조성물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는, 질화 붕소 입자. 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고, 복수의 부분끼리가 타단측에서 결합하고 있는, 질화 붕소 입자.

Description

질화 붕소 입자, 수지 조성물, 및 수지 조성물의 제조 방법
본 개시는 질화 붕소 입자, 수지 조성물, 및 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
질화 붕소는, 윤활성, 고열전도성, 및 절연성을 갖고 있어, 고체 윤활재, 이형재, 화장료의 원료, 방열(放熱)재, 및 내열성 및 절연성을 갖는 소결체 등의 여러 가지 용도에 이용되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 수지에 충전하여 얻어지는 수지 조성물에 높은 열전도성과 높은 절연 내력을 부여하는 것이 가능한 육방정 질화 붕소 분말로서, 육방정 질화 붕소의 1차 입자로 이루어지는 응집 입자를 포함하고, BET 비표면적이 0.7∼1.3m2/g이고, 또한 JIS K 5101-13-1에 기초하여 측정되는 흡유량이 80g/100g 이하인 것을 특징으로 하는 육방정 질화 붕소 분말이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2016-160134호 공보
본 발명의 주된 목적은, 신규한 질화 붕소 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는, 질화 붕소 입자이다.
상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향의 길이가 80μm 이상이어도 된다.
본 발명의 다른 일 측면은, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고, 상기 복수의 부분끼리가 상기 타단측에서 결합하고 있는, 질화 붕소 입자이다.
상기 복수의 부분에 있어서의 상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향의 길이가 80μm 이상이어도 된다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 질화 붕소 입자와, 수지를 함유하는 수지 조성물이다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 질화 붕소 입자를 준비하는 공정과, 상기 질화 붕소 입자를 수지와 혼합하는 공정을 구비하는, 수지 조성물의 제조 방법이다. 이 수지 조성물의 제조 방법은, 상기 질화 붕소 입자를 분쇄하는 공정을 추가로 구비해도 된다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 신규한 질화 붕소 입자를 제공할 수 있다.
[도 1] 실시예 1의 질화 붕소 입자의 X선 회절 측정 결과의 그래프이다.
[도 2] 실시예 1의 질화 붕소 입자의 SEM 화상이다.
[도 3] 실시예 2의 질화 붕소 입자의 SEM 화상이다.
[도 4] 실시예 3의 질화 붕소 입자의 SEM 화상이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시형태는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는, 질화 붕소 입자(이 질화 붕소 입자를 질화 붕소 입자 A라고 부른다)이다.
본 명세서에 있어서, 질화 붕소 입자 A의 일단으로부터 타단을 향하는 방향을 축 방향, 당해 축 방향에 대해서 수직한 방향을 직경 방향으로 한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 질화 붕소 입자 A의 직경이란, 질화 붕소 입자의 직경 방향의 크기를 의미한다.
종래의 질화 붕소 입자는 인편(鱗片)상, 구상, 또는 불규칙한 형상인 데 반하여, 일 실시형태에 따른 질화 붕소 입자 A는, 질화 붕소 입자의 일단으로부터 타단을 향해 직경이 서서히 커진다. 그 때문에, 질화 붕소 입자 A의 축 방향에 있어서 중심(重心)이 타단측에 위치하게 되기 때문에, 질화 붕소 입자 A는, 방열재(방열 시트)에 이용되었을 때에, 일단측(직경이 상대적으로 작은 측)을 위로, 타단측(직경이 상대적으로 큰 측)을 아래로 해서, 방열재의 두께 방향으로 서기 쉬워진다고 생각된다. 따라서, 이 질화 붕소 입자 A는, 방열재에 적합하게 이용할 수 있다. 한편, 질화 붕소 입자 A의 용도로서 방열재를 예시했지만, 이 질화 붕소 입자 A는, 방열재에 한하지 않고 여러 가지 용도에 이용할 수 있다.
질화 붕소 입자 A가 상기의 형상을 갖는 것은, 질화 붕소 입자 A를 SEM으로 관찰했을 때의 관찰 화상에 있어서, 질화 붕소 입자 A의 축 방향으로 등간격의 10개소에 있어서의 질화 붕소 입자 A의 직경을 질화 붕소 입자 A의 일단으로부터 타단을 향해 순서대로 A1, A2, ···, A10(질화 붕소 입자 A의 일단의 직경을 A1, 타단의 직경을 A10)으로 했을 때에, A1, A2, ···, A10이 서서히 커지는 것에 의해 확인할 수 있다. 질화 붕소 입자 A의 직경 An(n은 2∼10의 정수)은, A2∼A10의 9개소 모두에 있어서, 직경 An-1보다도 커지는 것이 바람직하지만, 9개소 중의 8개소에 있어서 An이 An-1보다도 커져 있으면 된다. 질화 붕소 입자 A의 직경의 측정은, SEM 화상을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여 행해도 된다.
질화 붕소 입자 A의 직경 A10이, 질화 붕소 입자 A의 직경 A1에 대해서 클수록, 질화 붕소 입자 A의 축 방향에 있어서 중심이 보다 타단측에 위치하게 된다. 그 때문에, 예를 들면, 질화 붕소 입자 A를 수지와 혼합하여 방열재로 했을 때에, 질화 붕소 입자 A가 방열재의 두께 방향으로 보다 서기 쉬워지기 때문에, 방열재는 우수한 열전도율을 갖는다고 생각된다. 질화 붕소 입자 A의 직경 A10은, 질화 붕소 입자 A의 직경 A1에 대해서, 1.2배 이상, 1.4배 이상, 1.6배 이상, 1.8배 이상, 또는 2배 이상이어도 되고, 10배 이하, 8배 이하, 또는 6배 이하여도 된다.
질화 붕소 입자 A의 축 방향의 최대 길이는, 80μm 이상, 100μm 이상, 125μm 이상, 150μm 이상, 175μm 이상, 200μm 이상, 225μm 이상, 250μm 이상, 300μm 이상, 또는 350μm 이상이어도 되고, 500μm 이하여도 된다. 질화 붕소 입자 A의 최대 길이의 측정은, SEM 화상을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여 행해도 된다.
질화 붕소 입자 A의 축 방향의 길이가 큼으로써, 예를 들면, 질화 붕소 입자 A가 전술한 바와 같이 방열재의 두께 방향으로 섰을 때에, 방열재의 두께 방향으로 나열되는 질화 붕소 입자의 수가 적어져, 질화 붕소 입자간에서의 전열 로스가 작아진다. 그 때문에, 방열재는, 우수한 열전도율을 갖는다고 생각된다.
질화 붕소 입자 A의 직경의 최대치는, 50μm 이상, 80μm 이상, 100μm 이상, 125μm 이상, 150μm 이상, 175μm 이상, 200μm 이상, 225μm 이상, 250μm 이상, 300μm 이상, 또는 350μm 이상이어도 되고, 500μm 이하여도 된다.
질화 붕소 입자 A의 직경의 최소치는, 1μm 이상, 2μm 이상, 5μm 이상, 10μm 이상, 15μm 이상, 또는 20μm 이상이어도 되고, 100μm 이하, 80μm 이하, 70μm 이하, 60μm 이하, 50μm 이하, 또는 40μm 이하여도 된다.
질화 붕소 입자 A의 직경의 평균치(상기 직경 A1∼A10의 평균치)는, 10μm 이상, 15μm 이상, 20μm 이상, 25μm 이상, 30μm 이상, 40μm 이상, 또는 50μm 이상이어도 되고, 200μm 이하, 150μm 이하, 100μm 이하, 80μm 이하, 70μm 이하, 또는 60μm 이하여도 된다.
질화 붕소 입자 A의 어스펙트비는, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 1.5 이상, 2.0 이상, 3.0 이상, 5.0 이상, 또는 7.0 이상이어도 되고, 12.0 이하, 10.0 이하, 9.5 이하, 9.0 이하, 8.0 이하여도 된다. 질화 붕소 입자 A의 어스펙트비는, 질화 붕소 입자 A의 축 방향의 최대 길이(L1)와, 질화 붕소 입자 A의 상기 직경 A1∼A10의 평균치(L2)의 비(L1/L2)로서 정의된다.
질화 붕소 입자 A의 어스펙트비가 클수록, 질화 붕소 입자 A는 보다 가늘고 긴 형상을 갖는다. 그 때문에, 예를 들면, 질화 붕소 입자 A를 수지와 혼합하여 방열재로 했을 때에, 질화 붕소 입자 A는 다른 질화 붕소 입자와 겹치기 쉬워진다. 또, 질화 붕소 입자 A가 다른 질화 붕소 입자와 겹칠 때, 가늘고 긴 형상을 갖는 질화 붕소 입자 A가 비스듬히 겹친다고 생각된다. 따라서, 방열재의 두께 방향으로 나열되는 질화 붕소 입자의 수가 적어져, 질화 붕소 입자간에서의 전열 로스가 작아지기 때문에, 방열재는 우수한 열전도성을 갖는다고 생각된다.
질화 붕소 입자 A는, 중실 또는 중공이어도 된다. 질화 붕소 입자 A가 중공인 경우, 질화 붕소 입자 A는, 질화 붕소에 의해 형성되는 외각(外殼)부와, 외각부에 둘러싸인 중공부를 가져도 된다. 중공부는, 질화 붕소 입자 A의 축 방향으로 신장하고 있어도 되고, 질화 붕소 입자 A의 외관 형상과 대략 상사형의 형상이어도 된다. 이 경우, 질화 붕소 입자 A는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 튜브상의 질화 붕소 입자라고 할 수도 있다.
질화 붕소 입자 A의 일단 및 타단 중 한쪽 또는 양쪽이 개구단이어도 된다. 당해 개구단은, 전술한 중공부와 연통하고 있어도 된다. 질화 붕소 입자 A가 중공이고, 질화 붕소 입자 A의 일단 및 타단 중 적어도 한쪽이 개구단인 것에 의해, 예를 들면, 질화 붕소 입자 A를 수지와 혼합하여 방열재로서 이용했을 때에, 질화 붕소 입자 A보다도 가벼운 수지가 중공부에 충전됨으로써, 열전도율을 가지면서 방열재의 경량화를 기대할 수 있다.
다른 일 실시형태에 있어서, 질화 붕소 입자는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고, 복수의 부분끼리가 타단측에서 결합하고 있는, 질화 붕소 입자(이 질화 붕소 입자를 질화 붕소 입자 B라고 부른다)여도 된다.
질화 붕소 입자 B에 있어서, 각 부분의 일단으로부터 타단을 향하는 방향을 축 방향, 당해 축 방향에 대해서 수직한 방향을 직경 방향으로 한다. 질화 붕소 입자 B의 각 부분이 상기의 형상을 갖는 것은, 전술한 질화 붕소 입자 A의 형상의 확인 방법과 마찬가지의 방법이어도 된다. 질화 붕소 입자 B의 각 부분의 축 방향의 최대 길이 등은, 전술한 질화 붕소 입자 A의 축 방향의 최대 길이 등으로서 설명한 범위와 동일해도 된다.
종래의 질화 붕소 입자는 인편상, 구상, 또는 불규칙한 형상인 데 반하여, 일 실시형태에 따른 질화 붕소 입자 B는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고, 복수의 부분끼리가 타단측에서 결합하고 있다. 그 때문에, 질화 붕소 입자 B의 중심이 타단측(복수의 부분끼리가 결합하고 있는 측)에 위치하게 되기 때문에, 질화 붕소 입자 B는, 방열재(방열 시트)에 이용되었을 때에, 타단측을 아래로 해서, 방열재의 두께 방향으로 서기 쉬워진다고 생각된다. 따라서, 이 질화 붕소 입자 B도, 방열재에 적합하게 이용할 수 있다. 한편, 이 질화 붕소 입자 B도, 방열재에 한하지 않고 여러 가지 용도에 이용할 수 있다.
질화 붕소 입자 B는, 중실 또는 중공이어도 된다. 질화 붕소 입자 B가 중공인 경우, 질화 붕소 입자 B는, 질화 붕소에 의해 형성되는 외각부와, 외각부에 둘러싸인 중공부를 가져도 된다. 중공부는, 질화 붕소 입자 B의 복수의 부분 중 1개의 부분에 있어서 축 방향으로 신장하고 있어도 되고, 복수의 부분 중 2 이상의 부분에 있어서 축 방향으로 신장하고 있어도 된다. 중공부는, 질화 붕소 입자 B의 각 부분의 외관 형상과 대략 상사형의 형상이어도 된다. 중공부가 질화 붕소 입자 B의 복수의 부분에 있어서 축 방향으로 신장하고 있는 경우, 질화 붕소 입자 B는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 튜브 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고, 복수의 부분끼리가 타단측에서 결합하고 있는, 질화 붕소 입자라고 할 수도 있다.
질화 붕소 입자 B의 복수의 부분은, 각각, 일단 및 타단 중 한쪽 또는 양쪽이 개구단이어도 된다. 당해 개구단은, 전술한 중공부와 연통하고 있어도 된다. 질화 붕소 입자 B가 중공이고, 질화 붕소 입자 B의 일단 및 타단 중 적어도 한쪽이 개구단인 것에 의해, 예를 들면, 질화 붕소 입자 B를 수지와 혼합하여 방열재로서 이용했을 때에, 질화 붕소 입자 B보다도 가벼운 수지가 중공부에 충전됨으로써, 열전도율을 가지면서 방열재의 경량화를 기대할 수 있다.
전술한 질화 붕소 입자(질화 붕소 입자 A 및 질화 붕소 입자 B)는, 실질적으로 질화 붕소만으로 이루어져도 된다. 전술한 질화 붕소 입자가 실질적으로 질화 붕소만으로 이루어지는 것은, X선 회절 측정에 있어서, 질화 붕소에서 유래하는 피크만이 검출되는 것에 의해 확인할 수 있다.
계속해서, 전술한 질화 붕소 입자(질화 붕소 입자 A 및 질화 붕소 입자 B)의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다. 전술한 질화 붕소 입자는, 예를 들면, 탄소 재료로 형성된 용기 내에, 탄화 붕소, 질화 붕소 및 붕산을 함유하는 혼합물과, 탄소 재료로 형성된 기재를 배치하는 공정(배치 공정)과, 용기 내를 질소 분위기로 한 상태에서 가열 및 가압하는 것에 의해, 기재 상에 질화 붕소 입자를 생성시키는 공정(생성 공정)을 구비하는 질화 붕소 입자의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시형태는, 이와 같은 질화 붕소 입자의 제조 방법이다.
탄소 재료로 형성된 용기는, 상기 혼합물 및 기재를 수용할 수 있는 용기이다. 당해 용기는, 예를 들면 카본 도가니여도 된다. 용기는, 바람직하게는, 개구부에 덮개를 하는 것에 의해, 기밀성을 높일 수 있는 용기이다. 배치 공정에서는, 예를 들면, 혼합물을 용기 내의 저부에 배치하고, 기재를 용기 내의 측벽면이나 덮개의 내측에 고정하도록 배치해도 된다. 탄소 재료로 형성된 기재는, 예를 들면, 시트상, 판상, 또는 봉상이어도 된다. 탄소 재료로 형성된 기재는, 예를 들면, 카본 시트(그래파이트 시트), 카본판, 또는 카본봉이어도 된다.
상기 혼합물과 기재 표면의 거리를 조정함으로써, 전술한 질화 붕소 입자의 일단의 직경을 조정할 수 있다. 상기 혼합물과 기재 표면의 거리가 먼(예를 들면, 2.0cm 이상인) 경우, 질화 붕소 입자의 일단의 직경이, 타단의 직경의 반분 이하가 되는 경향이 있다.
혼합물 중의 탄화 붕소는, 예를 들면 분말상(탄화 붕소 분말)이어도 된다. 혼합물 중의 질화 붕소는, 예를 들면 분말상(질화 붕소 분말)이어도 된다. 혼합물 중의 붕산은, 예를 들면 분말상(붕산 분말)이어도 된다. 혼합물은, 예를 들면, 탄화 붕소 분말과, 질화 붕소 분말과, 붕산 분말을 공지된 방법으로 혼합하는 것에 의해 얻어진다.
탄화 붕소 분말은, 공지된 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 탄화 붕소 분말의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 붕산과 아세틸렌 블랙을 혼합한 후, 불활성 가스(예를 들면 질소 가스) 분위기 중에서, 1800∼2400℃에서, 1∼10시간 가열하여, 괴상의 탄화 붕소 입자를 얻는 방법을 들 수 있다. 이 방법에 의해 얻어진 괴상의 탄화 붕소 입자를, 분쇄, 체분리, 세정, 불순물 제거, 건조 등을 적절히 행함으로써 탄화 붕소 분말을 얻을 수 있다.
괴상의 탄소 붕소 입자의 분쇄 시간을 조정하는 것에 의해, 탄화 붕소 분말의 평균 입자경을 조정할 수 있다. 탄화 붕소 분말의 평균 입자경은, 5μm 이상, 7μm 이상, 또는 10μm 이상이어도 되고, 100μm 이하, 90μm 이하, 80μm 이하, 또는 70μm 이하여도 된다. 탄화 붕소 분말의 평균 입자경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정할 수 있다.
질화 붕소 분말은, 공지된 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 질화 붕소 분말의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 붕산 또는 산화 붕소와, 멜라민과, 물을 혼합하고, 그 혼합물로부터 여과, 원심분리, 건조 등의 방법에 의해 물을 제거한 후, 비산화성 가스 분위기하에서 소성함으로써 질화 붕소 분말을 얻을 수 있다.
질화 붕소 분말의 평균 입자경은, 5μm 이상, 7μm 이상, 또는 10μm 이상이어도 되고, 100μm 이하, 90μm 이하, 80μm 이하, 또는 70μm 이하여도 된다. 질화 붕소 분말의 평균 입자경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정할 수 있다.
탄화 붕소와 질화 붕소와 붕산의 혼합 비율은, 적절히 선택할 수 있다. 혼합물 중의 질화 붕소의 함유량은, 탄화 붕소의 팽창에 의해 혼합물과 기재 표면의 거리가 변화하는 것을 억제하는 관점에서, 탄화 붕소 100질량부에 대해서, 바람직하게는 50질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 70질량부 이상이고, 더 바람직하게는 80질량부 이상이며, 150질량부 이하, 120질량부 이하, 또는 100질량부 이하여도 된다. 혼합물 중의 붕산의 함유량은, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 탄화 붕소 100질량부에 대해서, 바람직하게는 2질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 5질량부 이상이고, 더 바람직하게는 8질량부 이상이며, 100질량부 이하, 90질량부 이하, 또는 80질량부 이하여도 된다. 혼합물 중의 붕산의 함유량이, 혼합물의 전체 질량을 기준으로 해서, 10질량% 이상일 때, 질화 붕소 입자 B가 생성되기 쉽다.
탄화 붕소, 질화 붕소 및 붕산을 함유하는 혼합물은, 다른 성분을 추가로 함유해도 된다. 다른 성분으로서는, 탄화 규소, 탄소, 산화 철 등을 들 수 있다. 탄화 붕소, 질화 붕소 및 붕산을 함유하는 혼합물이 탄화 규소를 추가로 포함함으로써, 개구단을 갖지 않는 질화 붕소 입자를 얻기 쉬워진다.
용기 내는, 예를 들면 95체적% 이상의 질소 가스를 포함하는 질소 분위기로 되어 있다. 질소 분위기 중의 질소 가스의 함유량은, 바람직하게는 95체적% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.9체적% 이상이며, 실질적으로 100체적%여도 된다. 질소 분위기 중에, 질소 가스에 더하여, 암모니아 가스 등이 포함되어도 된다.
가열 온도는, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 1450℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 1600℃ 이상이며, 더 바람직하게는 1800℃ 이상이다. 가열 온도는, 2400℃ 이하, 2300℃ 이하, 또는 2200℃ 이하여도 된다.
가압할 때의 압력은, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 0.3MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 0.6MPa 이상이다. 가압할 때의 압력은, 1.0MPa 이하, 또는 0.9MPa 이하여도 된다.
가열 및 가압을 행하는 시간은, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 3시간 이상이고, 보다 바람직하게는 5시간 이상이다. 가열 및 가압을 행하는 시간은, 40시간 이하, 또는 30시간 이하여도 된다.
이 제조 방법에 의하면, 전술한 질화 붕소 입자가 탄소 재료로 형성된 기재 상에 생성된다. 따라서, 기재 상의 질화 붕소 입자를 회수하는 것에 의해, 질화 붕소 입자가 얻어진다. 기재 상에 생성된 입자가 질화 붕소 입자인 것은, 당해 입자의 일부를 기재로부터 회수하고, 회수한 입자에 대하여 X선 회절 측정을 행하여, 질화 붕소에서 유래하는 피크가 검출되는 것에 의해 확인할 수 있다.
이상과 같이 해서 얻어지는 질화 붕소 입자에 대해서, 특정 범위의 최대 길이를 갖는 질화 붕소 입자만이 얻어지도록 분급하는 공정(분급 공정)을 실시해도 된다.
이상과 같이 해서 얻어지는 질화 붕소 입자는, 수지와 혼합하여 수지 조성물로서 이용할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시형태는, 상기의 질화 붕소 입자와, 수지를 함유하는 수지 조성물이다.
수지로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 유레아 수지, 불포화 폴리에스터, 불소 수지, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리에터이미드, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 에터, 폴리페닐렌 설파이드, 전방향족 폴리에스터, 폴리설폰, 액정 폴리머, 폴리에터설폰, 폴리카보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS(아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌) 수지, AAS(아크릴로나이트릴-아크릴 고무·스타이렌) 수지, AES(아크릴로나이트릴·에틸렌·프로필렌·다이엔 고무-스타이렌) 수지 등을 들 수 있다.
질화 붕소 입자의 함유량은, 수지 조성물을 방열재로서 이용하는 경우, 방열재의 열전도율을 향상시켜, 우수한 방열 성능이 얻어지기 쉬운 관점에서, 수지 조성물의 전체 체적을 기준으로 해서, 15체적% 이상, 20체적% 이상, 30체적% 이상, 40체적% 이상, 50체적% 이상, 또는 60체적% 이상이어도 된다. 질화 붕소 입자의 함유량은, 수지 조성물을 시트상의 방열재로 성형할 때에 공극이 발생하는 것을 억제하여, 시트상의 방열재의 절연성 및 기계 강도의 저하를 억제할 수 있는 관점에서, 수지 조성물의 전체 체적을 기준으로 해서, 85체적% 이하, 80체적% 이하, 70체적% 이하, 60체적% 이하, 50체적% 이하, 또는 40체적% 이하여도 된다.
수지의 함유량은, 수지 조성물의 용도, 요구 특성 등에 따라서 적절히 조정해도 된다. 수지의 함유량은, 수지 조성물의 전체 체적을 기준으로 해서, 예를 들면, 15체적% 이상, 20체적% 이상, 30체적% 이상, 40체적% 이상, 50체적% 이상, 또는 60체적% 이상이어도 되고, 85체적% 이하, 70체적% 이하, 60체적% 이하, 50체적% 이하, 또는 40체적% 이하여도 된다.
수지 조성물은, 수지를 경화시키는 경화제를 추가로 함유하고 있어도 된다. 경화제는, 수지의 종류에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면 에폭시 수지와 함께 이용되는 경화제로서는, 페놀 노볼락 화합물, 산 무수물, 아미노 화합물, 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 경화제의 함유량은, 수지 100질량부에 대해서, 예를 들면, 0.5질량부 이상 또는 1.0질량부 이상이어도 되고, 15질량부 이하 또는 10질량부 이하여도 된다.
수지 조성물은, 그 밖의 성분을 추가로 함유해도 된다. 그 밖의 성분은, 경화 촉진제(경화 촉매), 커플링제, 습윤 분산제, 표면 조정제 등이어도 된다.
경화 촉진제(경화 촉매)로서는, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트, 트라이페닐포스페이트 등의 인계 경화 촉진제, 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸 등의 이미다졸계 경화 촉진제, 삼불화 붕소 모노에틸아민 등의 아민계 경화 촉진제 등을 들 수 있다.
커플링제로서는, 실레인계 커플링제, 타이타네이트계 커플링제, 및 알루미네이트계 커플링제 등을 들 수 있다. 이들 커플링제에 포함되는 화학 결합기로서는, 바이닐기, 에폭시기, 아미노기, 메타크릴기, 머캅토기 등을 들 수 있다.
습윤 분산제로서는, 인산 에스터염, 카복실산 에스터, 폴리에스터, 아크릴 공중합물, 블록 공중합물 등을 들 수 있다.
표면 조정제로서는, 아크릴계 표면 조정제, 실리콘계 표면 조정제, 바이닐계 표면 조정제, 불소계 표면 조정제 등을 들 수 있다.
수지 조성물은, 예를 들면, 일 실시형태에 따른 질화 붕소 입자를 준비하는 공정(준비 공정)과, 질화 붕소 입자를 수지와 혼합하는 공정(혼합 공정)을 구비하는, 수지 조성물의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시형태는, 이와 같은 수지 조성물의 제조 방법이다. 혼합 공정에서는, 질화 붕소 입자 및 수지에 더하여, 전술한 경화제나 그 밖의 성분을 추가로 혼합해도 된다.
일 실시형태에 따른 수지 조성물의 제조 방법은, 질화 붕소 입자를 분쇄하는 공정(분쇄 공정)을 추가로 구비해도 된다. 분쇄 공정은, 준비 공정과 혼합 공정 사이에 행해져도 되고, 혼합 공정과 동시에 행해져도 된다(질화 붕소 입자를 수지와 혼합함과 동시에, 질화 붕소 입자를 분쇄해도 된다).
상기의 수지 조성물은, 예를 들면 방열재로서 이용할 수 있다. 방열재는, 예를 들면, 수지 조성물을 경화시키는 것에 의해 제조할 수 있다. 수지 조성물을 경화시키는 방법은, 수지 조성물이 함유하는 수지(및 필요에 따라서 이용되는 경화제)의 종류에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면, 수지가 에폭시 수지이고, 전술한 경화제가 함께 이용되는 경우, 가열에 의해 수지를 경화시킬 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
괴상의 탄화 붕소 입자를 분쇄기에 의해 분쇄하여, 평균 입자경이 10μm인 탄화 붕소 분말을 얻었다. 얻어진 탄화 붕소 분말 50질량부와, 질화 붕소 분말(덴카 주식회사제, GP 그레이드) 45질량부와, 붕산 9질량부를 혼합하고, 얻어진 혼합물을 카본 도가니에 충전하고, 카본 도가니의 개구부를 카본 시트(NeoGraf사제)로 덮고, 카본 도가니의 덮개와 카본 도가니로 카본 시트를 협지함으로써, 카본 시트를 고정했다. 혼합물과 카본 시트의 거리는 2.0cm였다. 덮개를 한 카본 도가니를 저항 가열로 내에서, 질소 가스 분위기하에서, 2000℃, 0.85MPa의 조건에서 10시간 가열함으로써, 카본 시트 상에 입자가 생성되었다.
카본 시트 상에 생성된 입자의 일부를 회수하고, X선 회절 장치(주식회사 리가쿠제, 「ULTIMA-IV」)를 이용하여 X선 회절 측정했다. 이 X선 회절 측정 결과, 및 비교 대상으로서 덴카 주식회사제의 질화 붕소 분말(GP 그레이드)의 X선 회절 측정 결과를 각각 도 1에 나타낸다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 질화 붕소에서 유래하는 피크만이 검출되어, 질화 붕소 입자가 생성된 것을 확인할 수 있었다. 얻어진 질화 붕소 입자의 SEM 화상을 도 2에 나타낸다. 얻어진 질화 붕소 입자 중 하나(도 2에 있어서 화살표로 나타낸 질화 붕소 입자)는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖고 있었다. 당해 질화 붕소 입자의 축 방향의 최대 길이는 184μm이고, 직경의 최대치는 108μm였다. 당해 질화 붕소 입자의 축 방향으로 등간격의 10개소에 있어서의 당해 질화 붕소 입자의 직경을 당해 질화 붕소 입자의 일단으로부터 타단을 향해 순서대로 A1, A2, ···, A10(당해 질화 붕소 입자의 일단의 직경을 A1, 타단의 직경을 A10)으로 했을 때, A1은 33μm이고, A10은 108μm이고, A1∼A10의 평균치는 63μm였다.
(실시예 2)
질화 붕소 분말을 덴카 주식회사제의 SGP 그레이드의 질화 붕소 분말로 변경하여 혼합물을 얻고, 얻어진 혼합물과 카본 시트의 거리를 1.5cm로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 카본 시트 상에 입자를 생성시켰다. 카본 시트 상에 생성된 입자의 일부를 회수하고, X선 회절 측정한 바, 질화 붕소에서 유래하는 피크만이 검출되어, 질화 붕소 입자가 생성된 것을 확인할 수 있었다. 얻어진 질화 붕소 입자의 SEM 화상을 도 3에 나타낸다. 얻어진 질화 붕소 입자 중 하나(도 3에 있어서 화살표로 나타낸 질화 붕소 입자)는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖고 있었다. 당해 질화 붕소 입자의 축 방향의 최대 길이는 153μm이고, 직경의 최대치는 106μm였다. 당해 질화 붕소 입자의 축 방향으로 등간격의 10개소에 있어서의 당해 질화 붕소 입자의 직경을 당해 질화 붕소 입자의 일단으로부터 타단을 향해 순서대로 A1, A2, ···, A10(당해 질화 붕소 입자의 일단의 직경을 A1, 타단의 직경을 A10)으로 했을 때, A1은 51μm이고, A10은 106μm이고, A1∼A10의 평균치는 80μm였다.
(실시예 3)
붕산의 배합량을 12질량부로 변경하여 혼합물을 얻은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 카본 시트 상에 입자를 생성시켰다. 카본 시트 상에 생성된 입자의 일부를 회수하고, X선 회절 측정한 바, 질화 붕소에서 유래하는 피크만이 검출되어, 질화 붕소 입자가 생성된 것을 확인할 수 있었다. 얻어진 질화 붕소 입자의 SEM 화상을 도 4에 나타낸다. 얻어진 질화 붕소 입자 중 하나(도 4에 있어서 화살표로 나타낸 질화 붕소 입자)는, 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고 있고, 당해 복수의 부분끼리가 타단측에서 결합하고 있었다.

Claims (7)

  1. 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는, 질화 붕소 입자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향의 길이가 80μm 이상인, 질화 붕소 입자.
  3. 일단으로부터 타단을 향하여 직경이 서서히 커지는 형상을 갖는 복수의 부분을 구비하고,
    상기 복수의 부분끼리가 상기 타단측에서 결합하고 있는, 질화 붕소 입자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 부분에 있어서의 상기 일단으로부터 상기 타단을 향하는 방향의 길이가 80μm 이상인, 질화 붕소 입자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 질화 붕소 입자와, 수지를 함유하는 수지 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 질화 붕소 입자를 준비하는 공정과,
    상기 질화 붕소 입자를 수지와 혼합하는 공정을 구비하는, 수지 조성물의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 질화 붕소 입자를 분쇄하는 공정을 추가로 구비하는, 수지 조성물의 제조 방법.
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