WO2023145548A1 - 酸化マグネシウム粒子及びその製造方法 - Google Patents

酸化マグネシウム粒子及びその製造方法 Download PDF

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WO2023145548A1
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oxide particles
less
particles
dead
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良 吉松
隆 荒瀬
祐司 上田
直人 西田
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宇部マテリアルズ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00—Compounds of magnesium
    • C01F5/02—Magnesia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals

Definitions

  • the present invention relates to magnesium oxide particles and a method for producing the same.
  • Thermally conductive filler is known as one of the uses of magnesium oxide.
  • spherical magnesium oxide particles are proposed for the purpose of improving the filling property of a thermally conductive filler made of magnesium oxide and enhancing the thermal conductivity.
  • needle-like magnesium oxide particles with a large aspect ratio have also been proposed for the purpose of enhancing the effect of forming heat conduction paths (see Patent Document 2).
  • Needle-shaped magnesium oxide particles with a high aspect ratio easily form heat-conducting paths, and when they are filled in a resin, they have the effect of increasing the rigidity of the resin composition.
  • high rigidity is not required for the resin composition, there is no need to use needle-shaped magnesium oxide particles, and since needle-shaped magnesium oxide particles are generally easy to break, kneading with the resin is difficult. Some challenges are difficult.
  • the problem of the present invention is that it is easier to knead with a resin than needle-shaped magnesium oxide having a large aspect ratio, exhibits high thermal conductivity without being highly filled in the resin, and as a result does not excessively increase the specific gravity of the resin composition.
  • An object of the present invention is to provide magnesium oxide particles.
  • the granules produced using dead-burnt magnesium oxide particles as a raw material have a spherical shape close to a true sphere, and heat is generated inside the granules.
  • the present inventors have found that a structure including conduction paths and voids provides high thermal conductivity and low apparent density, and have completed the present invention.
  • the present invention comprises a spherical body having open pores in which a plurality of dead-burnt magnesium oxide particles are partially fused together,
  • the present invention provides magnesium oxide particles in which the average particle diameter (D2) of the spherical bodies is 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and the circularity of the projected image is 0.7 or more.
  • the present invention provides a step of spherically granulating a raw material composition containing dead-burnt magnesium oxide particles having an average particle size of 1.0 ⁇ m or more and 20.0 ⁇ m or less and a flux component to produce a granule; and firing the granules at a temperature of 900° C. or higher and 1700° C. or lower.
  • FIG. 1 is a scanning electron microscope image of magnesium oxide particles obtained in Example 1.
  • FIG. 2 is a scanning electron microscope image of magnesium oxide particles obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 1 is a scanning electron microscope image of magnesium oxide particles obtained in Example 1.
  • the present invention relates to magnesium oxide particles.
  • One of the characteristics of the magnesium oxide particles of the present invention is that they have a low apparent density while making the most of the inherent high thermal conductivity of magnesium oxide.
  • the low apparent density of the magnesium oxide particles of the present invention is due to the large number of voids in the particles.
  • the magnesium oxide particles of the present invention are composed of spherical bodies in which a plurality of dead-burnt magnesium oxide particles are partially fused together and which have voids between the particles.
  • the primary particles of the magnesium oxide particles forming the spherical bodies will be described below.
  • the term "particles" may refer to individual particles or may refer to powder, which is an aggregate of particles, depending on the context.
  • the magnesium oxide particles of the present invention are composed of a fused body in which a plurality of dead-burned magnesium oxide particles are partially fused together.
  • primary magnesium oxide particles refer to individual particles that form a spherical body surrounded by the partially fused grain boundaries and voids.
  • Raw material particles refer to particles used in the step of producing a granulated material, which will be described later.
  • the raw material particles preferably have an average particle size of 1.0 ⁇ m or more and 20.0 ⁇ m.
  • the raw material particles When the raw material particles have an average particle diameter of 1.0 ⁇ m or more, it is possible to suppress the progress of sintering when the firing described later is performed, thereby leaving sufficient voids between the primary particles, and furthermore, It is easy to maintain the spherical shape of the particles after formation. Further, when the average particle size of the raw material particles is 20.0 ⁇ m or less, it is easy to obtain magnesium oxide particles having a shape close to a perfect sphere after performing the below-described firing. From these points of view, the average particle size of the raw material particles is more preferably 3.0 ⁇ m or more and 15.0 ⁇ m or less, and even more preferably 5.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less.
  • the BET specific surface area of the raw material particles is preferably 2.0 m 2 /g or less from the viewpoint of retaining voids after firing, which will be described later, and more preferably 0.09 m 2 /g or more and 1.8 m 2 /g or less. It is preferably 0.09 m 2 /g or more and 1.0 m 2 /g or less.
  • the average particle size of the raw material particles is the median size measured using a particle size distribution measuring device MT3300EX manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.
  • the main component of the raw material particles is magnesium oxide (MgO). It is desirable that the raw material particles consist only of MgO, but if the purity is 93% by mass or more, particularly 95% by mass or more, and especially 97% by mass or more, the effect of the present invention is sufficiently exhibited. Therefore, it is permissible for the raw material particles to contain impurities within a range that does not impair the effects of the present invention. Examples of impurities include calcium compounds, silicon compounds, aluminum compounds, iron compounds, and boron compounds.
  • the purity of magnesium oxide in the raw material particles is obtained by measuring the concentration of impurities such as CaO, SiO 2 , Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 and B 2 O 3 by ICP-AES and subtracting the value from 100%. required by law.
  • the raw material particles are preferably composed of a dead-burnt magnesium oxide sintered body.
  • Dead-burnt magnesium oxide is magnesium oxide obtained by burning magnesium hydroxide at a temperature of 1400° C. or higher, and is also called heavy-burnt magnesium oxide or magnesia clinker.
  • the dead-burnt magnesium oxide sintered body has almost no activity, and has high water resistance, high insulation properties, and high thermal conductivity.
  • the magnesium oxide particles of the present invention are useful as a thermally conductive filler because the raw material particles are composed of dead-burned magnesium oxide sintered bodies.
  • light-burnt magnesium oxide is also known.
  • Lightly burned magnesium oxide is obtained by burning magnesium hydroxide at 450° C. to 1300° C., and is also called calcined magnesium oxide. Light-burned magnesium oxide differs from dead-burnt magnesium oxide in that it has relatively high activity, low water resistance, and low thermal conductivity.
  • the raw material particles may be polycrystals or single crystals.
  • the magnesium oxide particles of the present invention which are spherical bodies in which a plurality of dead-burnt magnesium oxide particles are partially fused together, will be described.
  • the magnesium oxide particles of the present invention have many voids. By having voids, it becomes possible to lower the apparent density of the magnesium oxide particles of the present invention.
  • voids are retained in the granules due to the fact that sintering of the raw material particles hardly progresses in the production method described below. These voids become open pores that connect to the particle surface.
  • the void ratio is preferably 10% or more and 50% or less, more preferably 10% or more and 45% or less, and still more preferably. is 12% or more and 40% or less. Since the magnesium oxide particles of the present invention have such a high porosity, when a resin composition is produced by blending the magnesium oxide particles with a resin, for example, an excessive increase in the specific gravity of the resin composition is suppressed. In addition, it exhibits high thermal conductivity. A method for measuring the porosity is as follows. Silicone resin KE-106 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. and magnesium oxide particles are mixed and formed into a sheet having a thickness of 1 mm.
  • This sheet is polished with a cross section polisher manufactured by JEOL Ltd. to prepare a cross section.
  • the cross section is photographed with a scanning electron microscope MT400II manufactured by Hitachi High-Tech, and the cross-sectional observation image is image-analyzed using the image analysis software "Azo-kun" manufactured by Asahi Kasei Engineering.
  • the area ratio of voids other than magnesium oxide is measured to determine the void ratio.
  • the porosity (%) is defined as the area of voids other than magnesium oxide/(area of magnesium oxide+area of voids other than magnesium oxide) ⁇ 100.
  • the magnesium oxide particles of the present invention have voids composed of a large number of open pores, the magnesium oxide particles of the present invention have a large oil absorption.
  • the oil absorption is a measure of the apparent density of the particles, and the higher the oil absorption, the lower the apparent density of the magnesium oxide particles of the present invention.
  • the magnesium oxide particles of the present invention preferably have an oil absorption of 30 ml/100 g or more, more preferably 31 ml/100 g or more, and even more preferably 32 ml/100 g or more.
  • the upper limit of the oil absorption is not particularly limited, it can be, for example, 40 ml/100 g or less. Oil absorption is measured according to JIS K5101-13-1 using 5 g of magnesium oxide particles and boiled linseed oil.
  • the magnesium oxide particles of the present invention have a low BET specific surface area and low activity by using dead-burnt magnesium oxide as raw material particles. Therefore, it has low reactivity with moisture and high water resistance.
  • the magnesium oxide particles of the present invention preferably have a BET specific surface area of 0.05 m 2 /g or more and 2.0 m 2 /g or less, and 0.05 m 2 / g or more and 1.0 m 2 /g or less. is more preferable, and more preferably 0.10 m 2 /g or more and 0.5 m 2 /g or less.
  • the BET specific surface area is measured by the BET one-point method after deaeration at 180° C. for 10 minutes as pretreatment using Monosorb manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.
  • the magnesium oxide particles of the present invention consist of spherical bodies formed by partially fusing a plurality of dead-burnt magnesium oxide particles.
  • partially fused means that the primary particles of the dead-burnt magnesium oxide particles are not completely fused to each other, but are fused to each other while leaving unfused portions. It means that it is fused so that it occurs.
  • the definition of "primary particles" is as described above.
  • the magnesium oxide particles of the present invention are spherical, they can easily be highly filled in a resin. As a result, the thermal conductivity of the resin composition can be improved.
  • the spherical magnesium oxide particles of the present invention preferably have a circularity of 0.7 or more, more preferably 0.72 or more, and even more preferably 0.75 or more. preferable. The circularity is calculated based on the projected image of the spherical magnesium oxide particles of the present invention. Specifically, using a particle shape evaluation device PITA-3 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd., 0.1 g of magnesium oxide particles are dispersed in 20 mL of a 0.2% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution and measured. More than 3000 particles are measured to obtain sufficient measurement accuracy.
  • the spherical magnesium oxide particles of the present invention preferably have an average particle diameter D50 of 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less from the viewpoint of high dispersibility and filling property when kneaded with a resin, and water resistance.
  • the average particle diameter D50 is more preferably 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, even more preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and further preferably 40 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less. More preferred.
  • the average particle diameter D50 is a median diameter measured using a particle size distribution measuring device MT3300EX manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd. (hereinafter, " D50 " means the value measured by this method. .).
  • the value of D2/D1 which is the ratio of D2 to D1 is 3 or more and 10 or less. is preferable from the viewpoint of exhibiting high thermal conductivity and having a high porosity and a small apparent density. From the viewpoint of making this advantage more remarkable, the value of D2/D1 is preferably 3 or more and 9 or less. Where the value of D2/D1 is preferably within the range described above, D1, that is, the value of the BET specific surface area equivalent particle size of the spherical body itself, is 3 on the condition that the value of D2/D1 is within the range described above.
  • D1 is more preferably 3.5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and still more preferably 4.0 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • Dead-burned magnesium oxide those that are generally sold as electrofused magnesia or magnesia clinker can be used without particular limitation.
  • Dead-burnt magnesium oxide can be produced by a method of calcining and thermally decomposing magnesium salts such as magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium chloride, magnesium nitrate and magnesium sulfate.
  • magnesium hydroxide magnesium carbonate
  • magnesium chloride magnesium chloride
  • magnesium nitrate magnesium nitrate
  • magnesium sulfate Magnesium hydroxide that can be used is precipitated by a reaction between magnesium salt in seawater and calcium hydroxide. Magnesite ore or the like can be used as magnesium carbonate.
  • the firing temperature is preferably 1300°C or higher, more preferably 1300°C or higher and 2800°C or lower, and more preferably 1400°C or higher and 2400°C or lower.
  • the firing time is set to a time sufficient to generate dead-burned magnesium oxide, and is generally in the range of 10 minutes to 10 hours.
  • the particles of the dead-burnt magnesium oxide sintered body thus obtained are adjusted to primary particles having a preferable average particle size in a sizing step combining pulverization and classification.
  • the pulverization step can be appropriately selected according to the properties of the dead-burnt magnesium oxide particles to be pulverized. For example, crushing devices such as roll crushers and jaw crushers, and pulverizing devices such as tumbling ball mills, vibrating ball mills and airflow mills can be used singly or in combination of two or more.
  • a classification step may be performed after the pulverization step or in combination with a pulverization device.
  • a vibrating screen, an air classifier, a cyclone classifier, and the like can be used alone or in combination of two or more.
  • a pulverizer having a classifying mechanism can also be used.
  • the average particle diameter D50 of the raw material particles of dead-burnt magnesium oxide obtained in the pulverization and classification step is preferably 1.0 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, and is 3.0 ⁇ m or more and 15.0 ⁇ m or less as described above. more preferably 5.0 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less.
  • (2) Granulation step The raw material particles of dead-burnt magnesium oxide obtained through the pulverization and classification steps described above are spray-dried in the granulation step to be granulated into granules of a predetermined size.
  • a raw material composition comprising a suspension containing raw material particles of dead-burnt magnesium oxide obtained through a classification step and a flux component is used, and the raw material composition is sprayed into hot air. etc. can be mentioned.
  • the type of flux component is particularly limited as long as it can promote the grain growth of raw material particles of dead-burnt magnesium oxide in the subsequent firing step and fuse the raw material particles together at the firing temperature in the firing step. no.
  • a lithium compound, a boron compound, a silicon compound, and a halogen compound which are flux components that provide a flux effect in the temperature range of 1100° C. or higher and 1700° C. or lower, are preferable from the viewpoint of the balance between the flux effect and economy.
  • lithium compounds used as flux components include lithium hydroxide, lithium acetate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium oxide, lithium peroxide, lithium nitride, lithium sulfide, lithium metasilicate, lithium titanium oxide, lithium formate, and lithium carbonate. , lithium dodecyl sulfate, lithium oxalate, lithium citrate, lithium lactate, lithium salicylate, lithium stearate, lithium tartrate, lithium hydroxybutyrate, lithium 2-ethylhexanoate, lithium cyclohexanebutyrate, lithium amide, lithium benzoate, pyruvic acid Lithium, cyclopentadienide lithium, lithium acetylacetonate and the like.
  • Boron compounds include, for example, boric acid, boron oxide, boron hydroxide, boron nitride, boron carbide, and ammonium borate.
  • silicon compounds include sodium silicate, silicon oxide, and polymethylsiloxane.
  • Halogen compounds include, for example, lithium fluoride and magnesium fluoride. These flux components can be used alone or in combination of two or more.
  • the concentration of dead-burnt magnesium oxide in the suspension is preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 35% by mass or less, from the viewpoint of suitable granulation.
  • the concentration of the flux component in the suspension is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, relative to 100% of magnesium oxide, from the viewpoint of successful fusion of dead-burned magnesium oxide, and 1% by mass. It is more preferable to set the content to 5% by mass or less.
  • a binder can be added to the raw material composition consisting of the suspension.
  • a binder for example, a polyacrylate such as ammonium polyacrylate can be used.
  • the concentration of the binder in the suspension is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and 1% by mass or more and 5% by mass or less with respect to 100 of magnesium oxide. It is more preferable that
  • the granules produced in the granulation step preferably have an average particle size of 20 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and still more preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Granules consist of spherical porous bodies having a plurality of open pores.
  • Step of firing granules The granules having a plurality of open pores obtained in the granulation step are fired in the firing step so that the raw material particles of dead-burnt magnesium oxide constituting the granules are partially separated from each other. effectively fused.
  • the result is a single spherical magnesium oxide particle. Since the raw material particles are made of dead-burnt magnesium oxide, the change in particle size due to firing is small, and the raw material particles are partially fused by the low-melting flux component, resulting in A void occurs.
  • the granules are preferably heated to 900° C. or higher and 1700° C. or lower, preferably 1000° C. or higher and 1600° C. Firing at a high temperature of Various sintering devices can be used as a suitable method of achieving this high temperature.
  • the heat source of the sintering apparatus is not particularly limited as long as the necessary temperature can be obtained, and an electric furnace, a gas furnace, or the like can be selected according to the scale of production.
  • the firing temperature and firing time can be appropriately selected according to the type and amount of flux.
  • the magnesium oxide particles produced by the above method are suitably used as a thermally conductive filler, taking advantage of the high thermal conductivity of dead-burned magnesium oxide.
  • This thermally conductive filler can be mixed with, for example, various resins to form a resin composition. Since the thermally conductive filler consists of spherical bodies, it can be highly filled in the resin. Moreover, since the thermally conductive filler is made of a spherical body, it has the advantage that its shape is easily maintained during kneading with the resin, compared to, for example, a needle-shaped filler.
  • the thermally conductive filler composed of magnesium oxide particles of the present invention exhibits a high thermal conductivity of 1.2 W/mK or more when filled in a resin at 40% by volume.
  • the method for measuring the thermal conductivity of magnesium oxide particles is as follows. A mixture of silicone resin KE-106 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. and magnesium oxide particles is formed into a sheet having a thickness of 1 mm. The thermal conductivity of this sheet is measured with a thermal conductivity measuring device TPS2500S manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd. Magnesium oxide particles are blended in an amount of 40% by volume of the void-free magnesium oxide occupied by the silicone resin.
  • thermally Conductive Resin Composition By filling a resin with the thermally conductive filler of the present invention, the thermal conductivity of the resin composition can be enhanced.
  • the thermally conductive filler of the present invention can also be used as a thermally conductive filler in combination with particles of other materials such as silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, and boron nitride. Particles of other materials may be spherical like the thermally conductive filler of the present invention, or may have other shapes.
  • the resin into which the thermally conductive filler of the present invention is blended can be appropriately selected depending on the application.
  • oils and greases made of silicone resins, thermosetting resins such as epoxy resins, polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, and thermoplastic resins such as liquid crystalline polymers may be used.
  • the blending amount of each component in the resin composition is 1% by mass or more and 90% by mass or less of the thermally conductive filler and 10% by mass or more and 99% of the resin when the total mass of the resin composition is 100% by mass. % or less is preferable.
  • the thermally conductive filler of the present invention can exhibit equivalent thermal conductivity with a smaller addition amount than conventional thermally conductive fillers made of magnesium oxide.
  • the resin composition containing the thermally conductive filler of the present invention can be produced by mixing the resin and the thermally conductive filler by a known method.
  • the obtained thermally conductive resin composition can be molded by a known method such as extrusion molding and processed into a desired shape.
  • the thermally conductive filler is surface-treated and then may be used.
  • Compounds that can be used for surface treatment include, for example, silane coupling agents having a vinyl group, an alkyl group, a phenyl group, an amino group, a phenylamino group, metal soaps such as magnesium stearate, and interface agents such as sodium stearate. activators and the like. These surface treatment agents may be mixed with the thermally conductive filler in a mixer before being kneaded with the resin, or may be integrally blended during kneading of the resin and the thermally conductive filler.
  • the resin composition containing the thermally conductive filler of the present invention can be applied to various articles, and can be suitably used particularly for articles that require high thermal conductivity and moisture resistance.
  • articles include lamp sockets and various electrical components in the automobile field.
  • heat sinks, die pads, printed wiring boards, semiconductor package parts, cooling fan parts, pickup parts, connectors, switches, bearings, case housings and the like can be mentioned.
  • the thermally conductive filler of the present invention can impart high thermal conductivity to a resin with a low addition amount, it can be suitably used as a thermally conductive filler for members that require weight reduction.
  • Example 1 A dead-burned magnesium oxide sintered body (magnesia clinker UBE995S (MgO purity 99.5%) manufactured by Ube Materials Co., Ltd.) is crushed to 1 mm or less by a roll crusher MRCA-0 manufactured by Makino, and then sent to Shizuoka Plant. The powder was pulverized in a 250BMS cyclone mill manufactured by Manufacture Co., Ltd. to obtain dead-burnt magnesium oxide particles. Particles of 20 ⁇ m or more were removed from the dead-burnt magnesium oxide particles with an air classifier CFA100 manufactured by Ashizawa Fine Tech Co., Ltd., and fine powder with an average particle diameter of 6 ⁇ m was recovered to obtain dead-burnt magnesium oxide raw material particles.
  • MRCA-0 manufactured by Makino
  • 500 g of the dead-burnt magnesium oxide raw material particles were dispersed in 1417 g of ion-exchanged water together with 8.9 g of ammonium polyacrylate and 14.5 g of lithium hydroxide to form a suspension.
  • This suspension was used for granulation by spray drying.
  • a spray dryer FL-11 manufactured by Okawara Kakoki Co., Ltd. was used for granulation.
  • the granulation conditions were an atomizer disk rotation speed of 14000 rpm, an inlet temperature of 220°C, and an outlet temperature of 105°C. As a result, spherical granules having an average particle size of 49 ⁇ m were obtained.
  • the resulting spherical granules were fired in an air atmosphere at 1300°C for 2 hours using an electric furnace KL-2030D manufactured by Motoyama to obtain a fired product.
  • the fired product was pulverized in a mortar and sieved at 75 ⁇ m to obtain the target spherical porous magnesium oxide particles.
  • Example 1 was the same as in Example 1, except that a dead-burned magnesium oxide sintered body (magnesia clinker UBE975 (MgO purity 97.5%) manufactured by Ube Material Industries, Ltd.) was used as the dead-burned magnesium oxide sintered body. Spherical porous magnesium oxide particles were obtained in the same manner.
  • a dead-burned magnesium oxide sintered body magnesium oxide sintered body (magnesia clinker UBE975 (MgO purity 97.5%) manufactured by Ube Material Industries, Ltd.) was used as the dead-burned magnesium oxide sintered body.
  • Spherical porous magnesium oxide particles were obtained in the same manner.
  • the present invention it is easy to knead with a resin, exhibits high thermal conductivity even if the resin is not highly filled, and as a result, magnesium oxide particles that do not excessively increase the specific gravity of the resin composition, and a method for producing the same are provided. be.

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Abstract

本発明の酸化マグネシウム粒子は、複数の死焼酸化マグネシウム粒子どうしが部分的に融着した開気孔を有する球状体からなる。前記球状体の平均粒子径（Ｄ２）が１０μｍ以上２００μｍ以下であり、投影像の円形度が０．７以上である。画像解析による前記球状体内の空隙率が１０％以上５０％以下であることが好適である。前記球状体のＢＥＴ比表面積換算粒子径Ｄ１に対する、前記球状体の平均粒子径Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が３以上１０以下であることも好適である。

Description

酸化マグネシウム粒子及びその製造方法
　本発明は、酸化マグネシウム粒子及びその製造方法に関する。
　酸化マグネシウムの用途の一つとして熱伝導性フィラーが知られている。特許文献１においては、酸化マグネシウムからなる熱伝導性フィラーの充填性を向上させて、熱伝導性を高めることを目的として、球状の酸化マグネシウム粒子が提案されている。
　また、熱伝導パスの形成効果を高める目的で、アスペクト比の大きい針状の酸化マグネシウム粒子も提案されている（特許文献２参照）。
特開２０１６－０８８８３８号公報 特開２０２０－１５２６１３号公報
　特許文献１に記載されているような球状の酸化マグネシウム粒子は充填性に優れることから、これを樹脂に高充填してなる樹脂組成物は高熱伝導率を示す。しかし酸化マグネシウムの密度は樹脂よりも高いことから、酸化マグネシウム粒子を高充填した樹脂組成物は比重が大きくなるという課題を有する。また、一般的に樹脂よりも高価な材料である球状の酸化マグネシウム粒子を多量に使用することから、経済的にも不利である。
　アスペクト比の高い針状の酸化マグネシウム粒子は、熱伝導パスを形成しやすいとともに、これを樹脂に充填した場合には樹脂組成物の剛性を高める効果がある。しかし、樹脂組成物に高い剛性が求められない場合には、針状の酸化マグネシウム粒子を使用する必要はなく、また針状の酸化マグネシウム粒子は一般的に折れやすいことから、樹脂との混練が難しいという課題もある。
　したがって本発明の課題は、アスペクト比が大きい針状の酸化マグネシウムよりも樹脂と混練させやすく、樹脂に高充填しなくとも高い熱伝導性を示し、結果として樹脂組成物の比重が過度に高くならない酸化マグネシウム粒子を提供することにある。
　本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、死焼酸化マグネシウム粒子を原料として用いて製造された造粒物は、真球に近い球形となり、造粒物の内部に熱伝導パスと空隙を包含する構造によって、熱伝導性が高く、しかも見掛け密度が低くなることを見出し、本発明を成すに至った。
　すなわち本発明は、複数の死焼酸化マグネシウム粒子どうしが部分的に融着した開気孔を有する球状体からなり、
　前記球状体の平均粒子径（Ｄ２）が１０μｍ以上２００μｍ以下であり、投影像の円形度が０．７以上である、酸化マグネシウム粒子を提供するものである。
　また本発明は、平均粒子径が１．０μｍ以上２０．０μｍ以下である死焼酸化マグネシウム粒子及びフラックス成分を含む原料組成物を球状に造粒して造粒物を製造する工程と、
　前記造粒物を９００℃以上１７００℃以下で焼成する工程と、を有する酸化マグネシウム粒子の製造方法を提供するものである。
図１は、実施例１で得られた酸化マグネシウム粒子の走査型電子顕微鏡像である。 図２は、比較例２で得られた酸化マグネシウム粒子の走査型電子顕微鏡像である。
　以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。
　本発明は酸化マグネシウム粒子に関するものである。本発明の酸化マグネシウム粒子は、酸化マグネシウムが本来的に有する高熱伝導性を活かしつつ、見掛け密度が低い点に特徴の一つを有する。本発明の酸化マグネシウム粒子の見掛け密度の低さは、該粒子内に多数の空隙を有することに起因している。詳細には、本発明の酸化マグネシウム粒子は、複数の死焼酸化マグネシウム粒子どうしが部分的に融着した、粒子間に空隙を有する球状体から構成されている。以下、この球状体を構成する酸化マグネシウム粒子の一次粒子について説明する。なお、以下の説明において「粒子」というときには、文脈に応じ、個々の粒子を指す場合と、粒子の集合体である粉体を指す場合とがある。
１．死焼酸化マグネシウム粒子
　本発明の酸化マグネシウム粒子は、複数の死焼酸化マグネシウム粒子が部分的に融着した融着体から構成されている。以下の説明において酸化マグネシウム一次粒子とは、前記部分的に融着した粒界と空隙に囲まれた、球状体を構成する個々の粒子のことを指す。
　原料粒子とは、後述する造粒物を製造する工程に用いる粒子を指す。原料粒子は、平均粒子径が好ましくは１．０μ以上２０．０μｍのものである。原料粒子の平均粒子径が１．０μｍ以上であることで、後述する焼成を行ったときに、焼結の進行を抑制でき、それによって一次粒子間に十分な空隙を残すことができ、しかも焼結後の粒子を球形に維持しやすい。また、原料粒子の平均粒子径が２０．０μｍ以下であることで、後述する焼成を行った後に、真球に近い形状の酸化マグネシウム粒子が得られやすい。これらの観点から、原料粒子の平均粒子径は、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であることが更に好ましく、５．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが一層好ましい。
　原料粒子のＢＥＴ比表面積は、２．０ｍ２／ｇ以下であることが後述する焼成を行った後に空隙を保持する観点から好ましく、０．０９ｍ２／ｇ以上１．８ｍ２／ｇ以下がより好ましく、０．０９ｍ２／ｇ以上１．０ｍ２／ｇ以下が更に好ましい。
　原料粒子の平均粒子径は、マイクロトラック・ベル株式会社の粒子径分布測定装置ＭＴ３３００ＥＸ型を用いて測定されたメジアン径である。
　原料粒子は、その主成分が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる。原料粒子は、ＭｇＯのみから構成されていることが望ましいが、その純度が９３質量％以上、特に９５質量％以上、とりわけ９７質量％以上であれば、本発明の効果は十分に奏される。したがって、原料粒子に、本発明の効果を損なわない範囲で不純物が含まれることは許容される。不純物としては、例えばカルシウム化合物、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、鉄化合物、ホウ素化合物などが挙げられる。原料粒子における酸化マグネシウムの純度は、ＩＣＰ－ＡＥＳによってＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３などの不純物の濃度を測定し、その値を１００％から差し引く差数法で求める。
　原料粒子は、死焼酸化マグネシウム焼結体から構成されていることが好ましい。死焼酸化マグネシウムとは、水酸化マグネシウムを１４００℃以上の温度で焼成して得られた酸化マグネシウムのことであり、重焼酸化マグネシウムやマグネシアクリンカーとも呼ばれる。死焼酸化マグネシウム焼結体は活性が殆どなく、高耐水性、高絶縁性、高熱伝導性を有している。本発明においては原料粒子が死焼酸化マグネシウム焼結体からなることで、本発明の酸化マグネシウム粒子は、熱伝導性フィラーとして有用なものとなる。
　死焼酸化マグネシウムとは別に、軽焼酸化マグネシウムも知られている。軽焼酸化マグネシウムは水酸化マグネシウムを４５０℃～１３００℃で焼成して得られるものであり、仮焼酸化マグネシウムとも呼ばれる。軽焼酸化マグネシウムは活性が比較的大きく耐水性が低いほか、熱伝導性が低い点で死焼酸化マグネシウムと相違する。
　原料粒子は多結晶体であってもよく、あるいは単結晶体であってもよい。
２．酸化マグネシウム粒子
　次に、上述した原料粒子、すなわち死焼酸化マグネシウム粒子が複数部分的に融着した球状体からなる本発明の酸化マグネシウム粒子について説明する。
　本発明の酸化マグネシウム粒子は多数の空隙を有している。空隙を有することで、本発明の酸化マグネシウム粒子の見掛け密度を低くすることが可能になる。本発明の酸化マグネシウム粒子では、後述する製造方法において原料粒子どうしの焼結が殆ど進んでいないことに起因して、造粒物の空隙が保持されている。これらの空隙は粒子表面に繋がる開気孔となる。
　本発明の酸化マグネシウム粒子中に存在する空隙の程度を空隙率で表した場合、該空隙率は好ましくは１０％以上５０％以下であり、更に好ましくは１０％以上４５％以下であり、一層好ましくは１２％以上４０％以下である。本発明の酸化マグネシウム粒子がこのような高い空隙率を有することで、該酸化マグネシウム粒子を例えば樹脂に配合して樹脂組成物を製造した場合、該樹脂組成物は比重の過度の増加が抑制された上で、高い熱伝導性を示すものとなる。
　空隙率の測定方法は次のとおりである。信越化学工業株式会社製のシリコーン樹脂ＫＥ－１０６と、酸化マグネシウム粒子とを混合して厚さ１ｍｍのシートに成形する。このシートを、日本電子株式会社製のクロスセクションポリッシャーで研磨して断面を作製する。その断面を、日立ハイテク製の走査型電子顕微鏡ＭＴ４００ＩＩで撮影し、その断面観察像を旭化成エンジニアリング製画像解析ソフト「Ａ像くん」を用いて画像解析することで酸化マグネシウム粒子の内部の酸化マグネシウムと酸化マグネシウム以外の空隙部分の面積比率を計測し、空隙率を求める。空隙率（％）は、酸化マグネシウム以外の空隙部分の面積／（酸化マグネシウムの面積＋酸化マグネシウム以外の空隙部分の面積）×１００で定義される。
　本発明の酸化マグネシウム粒子が多数の開気孔からなる空隙を有していることによって、本発明の酸化マグネシウム粒子はその吸油量が大きいものとなる。吸油量は粒子の見掛け密度の尺度となり、吸油量が多いほど本発明の酸化マグネシウム粒子は見掛け密度が低いことを意味する。この観点から、本発明の酸化マグネシウム粒子は、その吸油量が３０ｍｌ／１００ｇ以上であることが好ましく、３１ｍｌ／１００ｇ以上であることが更に好ましく、３２ｍｌ／１００ｇ以上であることが一層好ましい。吸油量の上限値に特に制限はないが、例えば４０ｍｌ／１００ｇ以下とすることができる。
　吸油量は、５ｇの酸化マグネシウム粒子と煮アマニ油とを用い、ＪＩＳ　Ｋ５１０１－１３－１に従って測定される。
　本発明の酸化マグネシウム粒子は、死焼酸化マグネシウムを原料粒子として用いることでＢＥＴ比表面積が低く、活性が低い。よって、水分との反応性が低く高耐水性である。本発明の酸化マグネシウム粒子は、そのＢＥＴ比表面積が０．０５ｍ２／ｇ以上２．０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、０．０５ｍ２／ｇ以上１．０ｍ２／ｇ以下であることが更に好ましく、０．１０ｍ２／ｇ以上０．５ｍ２／ｇ以下であることが一層好ましい。
　ＢＥＴ比表面積は、ユアサアイオニクス株式会社製のモノソーブを用い、前処理として１８０℃で１０分間脱気後、ＢＥＴ１点法にて測定する。
　本発明の酸化マグネシウム粒子は、複数の死焼酸化マグネシウム粒子が部分的に融着してなる球状体からなる。部分的に融着とは、死焼酸化マグネシウム粒子の一次粒子どうしが完全に融着しているのではなく、非融着部分を残して融着していること、すなわち一次粒子間に空隙が生じるように融着していることを意味する。「一次粒子」の定義は先に述べたとおりである。
　本発明の酸化マグネシウム粒子が球状体であることによって樹脂中へ容易に高充填することが可能となる。その結果、樹脂組成物の熱伝導性を向上させることができる。この観点から、球状体である本発明の酸化マグネシウム粒子は、その円形度が０．７以上であることが好ましく、０．７２以上であることが更に好ましく、０．７５以上であることが一層好ましい。
　円形度は、球状体である本発明の酸化マグネシウム粒子の投影像に基づき算出される。詳細には、株式会社セイシン企業製の粒子形状評価装置ＰＩＴＡ－３を用い、０．２質量％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液２０ｍLに酸化マグネシウム粒子０．１ｇを分散させて測定する。十分な測定精度を得るために、３０００個以上の粒子を測定する。
　球状体からなる本発明の酸化マグネシウム粒子は、その平均粒子径Ｄ５０が１０μｍ以上２００μｍ以下であることが、樹脂と混練した場合の分散性や充填性の高さ、耐水性の観点から好ましい。この利点を一層顕著なものとする観点から、平均粒子径Ｄ５０は、２０μｍ以上１５０μｍ以下であることが更に好ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下であることが一層好ましく、４０μｍ以上６０μｍ以下であることが更に一層好ましい。
　平均粒子径Ｄ５０は、マイクロトラック・ベル株式会社の粒子径分布測定装置ＭＴ３３００ＥＸ型を用いて測定されたメジアン径である（以下「Ｄ５０」というときには、この方法で測定された値を意味する。）。
　本発明の酸化マグネシウム粒子は、その平均粒子径Ｄ５０をＤ２とし、ＢＥＴ比表面積換算粒子径をＤ１としたとき、Ｄ１に対するＤ２の比であるＤ２／Ｄ１、の値が３以上１０以下であることが、高い熱伝導性を示し、且つ、高い空隙率と小さい見掛け密度を有する観点から好ましい。この利点を一層顕著なものとする観点から、Ｄ２／Ｄ１の値は３以上９以下であることが好ましい。
　Ｄ２／Ｄ１の値は上述の範囲であることが好ましいところ、Ｄ１、すなわち球状体のＢＥＴ比表面積換算粒子径そのものの値は、Ｄ２／Ｄ１の値が上述の範囲であることを条件として、３．０μｍ以上１５μｍ以下であることが、高い熱伝導性を示し、且つ、大きい円形度を有する酸化マグネシウム粒子が得られる観点から好ましい。この利点を一層顕著なものとする観点から、Ｄ１は３．５μｍ以上１５μｍ以下であることが更に好ましく、４．０μｍ以上１５μｍ以下であることが一層好ましい。
３．酸化マグネシウム粒子の製造方法
　次に、本発明の酸化マグネシウム粒子の好適な製造方法について説明する。この製造方法は、（１）原料粒子である死焼酸化マグネシウムの原料粒子の準備工程、（２）造粒工程、及び（３）造粒物の焼成工程に大別される。以下、それぞれの工程について説明する。
（１）死焼酸化マグネシウムの原料粒子の準備工程
　死焼酸化マグネシウムとしては、一般に電融マグネシアやマグネシアクリンカーとして販売されているものを特に制限なく使用できる。
　死焼酸化マグネシウムは、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウム塩を焼成して熱分解する方法などにより製造することができる。
　水酸化マグネシウムとしては、海水中のマグネシウム塩と水酸化カルシウムとの反応で沈殿したものなどを使用することができる。
　炭酸マグネシウムとしては、マグネサイト鉱石などを使用することができる。
　水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウムの焼成方法に特に制限はなく、一般的な焼成炉を使用できる。
　焼成温度は好ましくは１３００℃以上であり、更に好ましくは１３００℃以上２８００℃以下の範囲内、より好ましくは１４００℃以上２４００℃以下の範囲内である。
　焼成時間は、死焼酸化マグネシウムが生成するに足る時間とし、一般には１０分以上１０時間の範囲内である。
　このようにして得られた死焼酸化マグネシウム焼結体の粒子は、粉砕と分級とを組み合わせた整粒工程で好ましい平均粒子径を有する一次粒子に調整される。
＜粉砕・分級工程＞
　粉砕工程は、粉砕対象物である死焼酸化マグネシウム粒子の性状に合わせて適宜選択することができる。例えば、ロールクラッシャー及びジョークラッシャーなどの破砕装置、転動ボールミル、振動ボールミル及び気流式ミルなどの粉砕装置を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。粉砕工程の後、あるいは粉砕装置と組み合わせて分級工程を行ってもよい。分級工程では、振動篩、風力分級機及びサイクロン式分級機などを単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。あるいは、分級機構を有する粉砕装置を用いることもできる。粉砕・分級工程で得られた死焼酸化マグネシウムの原料粒子の平均粒子径Ｄ５０は、先に述べたとおり１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であることが更に好ましく、５．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが一層好ましい。
（２）造粒工程
　上述した粉砕・分級工程を経て得られた死焼酸化マグネシウムの原料粒子は、これを造粒工程において噴霧乾燥することによって所定の大きさの造粒物に造粒される。噴霧乾燥方法としては、分級工程を経て得られた死焼酸化マグネシウムの原料粒子とフラックス成分とを含む懸濁液からなる原料組成物を用い、該原料組成物を熱風中に噴霧するスプレードライ法などを挙げることができる。
　フラックス成分は、次工程である焼成工程において死焼酸化マグネシウムの原料粒子の粒成長を促進させ、該原料粒子どうしを焼成工程における焼成温度で融着させ得るものであれば、その種類に特に限定はない。例えば１１００℃以上１７００℃以下の温度範囲でフラックス効果が得られるフラックス成分であるリチウム化合物、ホウ素化合物、ケイ素化合物及びハロゲン化合物が、フラックス効果と経済性とのバランスの観点から好ましい。
　フラックス成分として用いられるリチウム化合物としては、例えば水酸化リチウム、酢酸リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、酸化リチウム、過酸化リチウム、窒化リチウム、硫化リチウム、メタケイ酸リチウム、酸化チタンリチウム、蟻酸リチウム、炭酸リチウム、ドデシル硫酸リチウム、シュウ酸リチウム、クエン酸リチウム、乳酸リチウム、サリチル酸リチウム、ステアリン酸リチウム、酒石酸リチウム、ヒドロキシ酪酸リチウム、２－エチルヘキサン酸リチウム、シクロヘキサン酪酸リチウム、リチウムアミド、安息香酸リチウム、ピルビン酸リチウム、シクロペンタジエニドリチウム、リチウムアセチルアセトナート等が挙げられる。
　ホウ素化合物としては、例えばホウ酸、酸化ホウ素、水酸化ホウ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、ホウ酸アンモニウム等が挙げられる。
　ケイ素化合物としては、例えばケイ酸ナトリウム、酸化ケイ素、ポリメチルシロキサンなどが挙げられる。
　ハロゲン化合物としては、例えばフッ化リチウム、フッ化マグネシウムなどが挙げられる。
　これらのフラックス成分は、それぞれ単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　死焼酸化マグネシウム原料粒子及びフラックス成分を含む懸濁液の媒体としては例えば水や有機溶媒を用いることができる。懸濁液における死焼酸化マグネシウムの濃度は、好適に造粒を行う観点から、１０質量％以上４０質量％以下とすることが好ましく、１５質量％以上３５質量％以下とすることが更に好ましい。
　懸濁液におけるフラックス成分の濃度は、死焼酸化マグネシウムの融着を首尾よく行う観点から、酸化マグネシウムに１００対して、０．１質量％以上１０質量％以下とすることが好ましく、１質量％以上５質量％以下とすることが更に好ましい。
　懸濁液からなる原料組成物には、死焼酸化マグネシウム原料粒子及びフラックス成分に加えて、結合剤を配合することができる。結合剤としては、例えばポリアクリル酸アンモニウムなどのポリアクリル酸塩などを用いることができる。懸濁液における結合剤の濃度は、好適に造粒を行う観点から、酸化マグネシウム１００に対して、０．１質量％以上１０質量％以下とすることが好ましく、１質量％以上５質量％以下とすることが更に好ましい。
　造粒工程において製造される造粒物は、その平均粒子径が好ましくは２０μｍ以上３００μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以上２００μｍ以下、一層好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下である。造粒物は、複数の開気孔を有する球状の多孔質体からなる。
（３）造粒物の焼成工程
　造粒工程で得られた複数の開気孔を有する造粒物は、焼成工程において焼成され、該造粒物を構成する死焼酸化マグネシウムの原料粒子どうしが部分的に融着する。その結果、単一の球状の酸化マグネシウム粒子が得られる。原料粒子は死焼酸化マグネシウムからなることから、焼成による粒子径の変化は小さく、且つ原料粒子間は低融点のフラックス成分にて部分的に融着されることに起因して、原料粒子間に空隙が生じる。
　死焼酸化マグネシウム造粒物の開気孔を残したまま原料粒子を融着させることを目的として、焼成工程においては、造粒物を好ましくは９００℃以上１７００℃以下、好ましくは１０００℃以上１６００℃の高温で焼成する。この高温を得る好適な方法として様々な焼成装置を使用できる。焼成装置の熱源は必要な温度が得られれば特に限定されず、電気炉やガス炉などを生産規模に応じて選択することができる。焼成温度と焼成時間は、フラックスの種類と量により適宜選択することができる。
４．熱伝導性フィラー
　以上の方法で製造された酸化マグネシウム粒子は、死焼酸化マグネシウムの高い熱伝導性を活かして、熱伝導性フィラーとして好適に用いられる。この熱伝導性フィラーは、例えば各種の樹脂と混合して樹脂組成物となすことができる。熱伝導性フィラーは、球状体からなることから、樹脂中に高充填することが可能である。また、熱伝導性フィラーは、球状体からなることから、例えば針状のフィラーと比較して、樹脂との混練中にその形状が維持されやすいという利点もある。
　本発明の酸化マグネシウム粒子からなる熱伝導性フィラーは、樹脂に４０容積％充填した際の熱伝導率が、１．２Ｗ／ｍＫ以上という高い値を示す。
　酸化マグネシウム粒子の熱伝導率の測定方法は次のとおりである。信越化学工業株式会社製のシリコーン樹脂ＫＥ－１０６に酸化マグネシウム粒子を混合してなる混合物を、厚さ１ｍｍのシートに成形する。このシートを対象として、京都電子工業製の熱伝導率測定装置ＴＰＳ２５００Ｓで熱伝導率を測定する。酸化マグネシウム粒子は、前記シリコーン樹脂に対して空隙を含まない酸化マグネシウムの占有体積として４０体積％配合する。
５．熱伝導性樹脂組成物
　本発明の熱伝導性フィラーは、これを樹脂に充填することで、樹脂組成物の熱伝導性を高めることができる。また、本発明の熱伝導性フィラーと、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの他の材料の粒子と組み合わせて、熱伝導性フィラーとして用いることもできる。他の材料の粒子は、本発明の熱伝導性フィラーと同様に球状体でもよく、あるいは他の形状であってもよい。
　本発明の熱伝導性フィラーが配合される樹脂は、用途などに応じて適宜設定することができる。例えば、シリコーン樹脂によるオイルやグリス、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶性高分子などの熱可塑性樹脂でもよい。
　樹脂組成物における各成分の配合量は、該樹脂組成物の全質量を１００質量％としたときに、熱伝導性フィラーが１質量％以上９０質量％以下であり、樹脂が１０質量％以上９９質量％以下であることが好ましい。熱伝導性フィラーの配合量を１質量％以上とすることで、得られる樹脂組成物の熱伝導率を十分に高くすることができる。また、熱伝導性フィラーの配合量を９０質量％以下とすることで、十分な熱伝導性を付与しつつ、樹脂特性を維持することができる。
　特に本発明の熱伝導性フィラーは、酸化マグネシウムからなる従来の熱伝導性フィラーに比べ、少ない添加量で、同等の熱伝導性を発現させることが可能である。
　本発明の熱伝導性フィラーが配合された樹脂組成物は、樹脂と熱伝導性フィラーとを公知の方法で混合することで製造することができる。得られた熱伝導性樹脂組成物は、押出成形など公知の方法で成形し、所望の形状に加工することができる。
　樹脂と熱伝導性フィラーを混合するときの分散性及び混合性を改善する目的で、及び、得られた樹脂組成物の機械特性などを改善する目的で、熱伝導性フィラーを表面処理してから用いてもよい。表面処理に用いることができる化合物としては、例えばビニル基、アルキル基、フェニル基、アミノ基、フェニルアミノ基などを有するシランカップリング剤や、ステアリン酸マグネシウムなどの金属石鹸、ステアリン酸ナトリウムなどの界面活性剤などが挙げられる。これらの表面処理剤は、樹脂との混練前に熱伝導性フィラーとミキサーなどで混合してもよく、あるいは樹脂と熱伝導性フィラーとの混練時に混合するインテグラルブレンドにて行ってもよい。
　本発明の熱伝導性フィラーを含む樹脂組成物は、各種物品に適用することができ、特に高い熱伝導率と耐湿性が求められる物品に対して好適に使用することができる。そのような物品としては、例えば自動車分野におけるランプソケットや各種電装部品などを挙げることができる。電子機器分野では、ヒートシンク、ダイパッド、プリント配線基板、半導体パッケージ用部品、冷却ファン用部品、ピックアップ部品、コネクタ、スイッチ、軸受け、ケースハウジングなどを挙げることができる。
　また、本発明の熱伝導性フィラーは、低い添加量で樹脂に高い熱伝導性を付与できることから、軽量化を求められる部材の熱伝導性フィラーとして好適に用いることができる。
　以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではなく、また、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。以下の実施例では特に断らない限り「％」は「質量％」を意味する。
〔実施例１〕
　死焼酸化マグネシウム焼結体（宇部マテリアルズ株式会社製マグネシアクリンカーＵＢＥ９９５Ｓ（ＭｇＯ純度９９．５％））を、マキノ製ロールクラッシャーＭＲＣＡ－０型にて１ｍｍ以下になるように破砕した後、静岡プラント製サイクロンミル２５０ＢＭＳ型にて粉砕し、死焼酸化マグネシウム粒子を得た。
　この死焼酸化マグネシウム粒子を、アシザワファインテック製風力分級機ＣＦＡ１００型にて２０μｍ以上の粒子を除去し、平均粒子径６μｍの微粉を回収して死焼酸化マグネシウム原料粒子とした。
　この死焼酸化マグネシウム原料粒子５００ｇを、８．９ｇのポリアクリル酸アンモニウムと、１４．５ｇの水酸化リチウムとともに、１４１７ｇのイオン交換水中に分散し懸濁液とした。この懸濁液を用いて噴霧乾燥による造粒を行った。造粒には大川原化工機製のスプレードライヤーＦＬ－１１型を使用した。造粒の条件は、アトマイザーのディスク回転数１４０００ｒｐｍ、入口温度２２０℃、出口温度１０５℃とした。これによって平均粒子径が４９μｍである球状の造粒物を得た。
　得られた球状の造粒物を、モトヤマ製電気炉ＫＬ－２０３０Ｄを用い、大気雰囲気下、１３００℃で２時間焼成し焼成物を得た。この焼成物を乳鉢で解砕し、７５μｍで篩別することで、目的とする球状の多孔質酸化マグネシウム粒子を得た。
〔実施例２〕
　実施例１において、死焼酸化マグネシウム焼結体として、死焼酸化マグネシウム焼結体（宇部マテリアルズ株式会社製マグネシアクリンカーＵＢＥ９７５（ＭｇＯ純度９７．５％））を用いた以外は、実施例１と同様にして球状の多孔質酸化マグネシウム粒子を得た。
〔比較例１〕
　本比較例では、熱伝導性フィラーとして市販されている酸化マグネシウムＲＦ－９８（宇部マテリアルズ製、平均粒子径５６．６μｍ）をそのまま用いた。
〔比較例２〕
　六角板状の水酸化マグネシウム粒子（強熱後のＭｇＯ純度９８．２％、平均粒子径２μｍ）５００ｇを、８．９ｇのポリアクリル酸アンモニウムと、１０ｇの水酸化リチウムともに、１４２３ｇのイオン交換水中に分散し懸濁液とした。この懸濁液を用いて実施例１と同様にして噴霧乾燥による造粒を行った。これによって平均粒子径が５μｍである球状の造粒物を得た。
　得られた球状の造粒物を、モトヤマ製電気炉ＫＬ－２０３０Ｄを用い、大気雰囲気下、１３００℃で２時間焼成し焼成物を得た。この焼成物を乳鉢で解砕し、７５μｍで篩別することで、酸化マグネシウム粒子を得た。
〔比較例３〕
　六角板状の水酸化マグネシウム粒子（強熱後のＭｇＯ純度９８．２％、平均粒子径４．０μｍ）５００ｇを、８．９ｇのポリアクリル酸アンモニウムとともに、１４２３ｇのイオン交換水中に分散し懸濁液とした。この懸濁液を用いて実施例１と同様にして噴霧乾燥による造粒を行った。これによって平均粒子径が５５μｍである球状の造粒物を得た。
　得られた球状の造粒物を、モトヤマ製電気炉ＫＬ－２０３０Ｄを用い、大気雰囲気下、１３００℃で２時間焼成し焼成物を得た。この焼成物を乳鉢で解砕し、７５μｍで篩別することで、酸化マグネシウム粒子を得た。
〔評価〕
　実施例及び比較例で得られた酸化マグネシウム粒子について、上述の方法でＢＥＴ比表面積、ＢＥＴ比表面積換算粒子径Ｄ１、平均粒子径Ｄ２、吸油量。熱伝導率、円形度及び空隙率を測定した。それらの結果を以下の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明によれば、樹脂と混練させやすく、樹脂に高充填しなくても高い熱伝導性を示し、結果として、樹脂組成物の比重が過度に高くならない酸化マグネシウム粒子及びその製造方法が提供される。
 

Claims (9)

  1. 　複数の死焼酸化マグネシウム粒子どうしが部分的に融着した開気孔を有する球状体からなり、
    　前記球状体の平均粒子径（Ｄ２）が１０μｍ以上２００μｍ以下であり、投影像の円形度が０．７以上である、酸化マグネシウム粒子。
  2. 　前記球状体のＢＥＴ比表面積換算粒子径（Ｄ１）が３．０μｍ以上１５μｍ以下である、請求項１に記載の酸化マグネシウム粒子。
  3. 　画像解析による前記球状体内の空隙率が１０％以上５０％以下である、請求項１又は２に記載の酸化マグネシウム粒子。
  4. 　前記球状体のＢＥＴ比表面積換算粒子径Ｄ１に対する、前記球状体の平均粒子径Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が３以上１０以下である、請求項１又は２に記載の酸化マグネシウム粒子。
  5. 　ＪＩＳ　Ｋ５１０１－１３－１に準じて測定された吸油量が３０ｍＬ／１００ｇ以上である、請求項１又は２に記載の酸化マグネシウム粒子。
  6. 　平均粒子径が１．０μｍ以上２０．０μｍ以下である死焼酸化マグネシウム粒子及びフラックス成分を含む原料組成物を球状に造粒して造粒物を製造する工程と、
    　前記造粒物を９００℃以上１７００℃以下で焼成する工程と、を有する酸化マグネシウム粒子の製造方法。
  7. 　前記フラックス成分が、リチウム化合物、ホウ素化合物、ケイ素化合物又はハロゲン化合物である、請求項６に記載の製造方法。
  8. 　複数の死焼酸化マグネシウム粒子どうしが部分的に融着した開気孔を有する球状体を含み、
    　前記球状体の平均粒子径（Ｄ２）が１０μｍ以上２００μｍ以下であり、投影像の円形度が０．７以上である、熱伝導性フィラー。
  9. 　請求項８に記載の熱伝導性フィラーと樹脂とを含む樹脂組成物。
PCT/JP2023/001238 2022-01-28 2023-01-17 酸化マグネシウム粒子及びその製造方法 WO2023145548A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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