用于减少成型周期时间的导热聚合物组合物制造技术

一种含(1)聚合物材料，和(2)导热填料的导热聚合物组合物。所述导热填料可为氮化硼。所述导热聚合物组合物可用在成型操作中以形成模制品且可减少成型工艺的成型周期时间。在一个实施方案中，提高聚合物材料的热导率(相对于不含导热填料的材料的热导率)增大了热扩散系数并减少了制品的冷却时间。本发明专利技术还提供由该组合物形成模制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少成型周期时间的导热聚合物组合物 相关申请的引用 本申请要求2012年4月17日递交的题目为用于减少成型周期时间的导热聚合 物组合物的美国临时申请61/625, 289号的优先权，该申请的公开内容通过引用全文并入 本文。
本专利技术涉及用于成型操作的导热聚合物组合物和采用这种组合物的成型方法。
技术介绍
通过成型形成制品的工艺包括用合适的材料填充限定具有选定形状的腔的模具， 并使材料在模具中定型以形成并保持制品的最终形状。材料如何定型的性质将取决于所采 用的材料。对于热塑性材料，通过材料的冷却或者冷冻完成定型。对于热固性材料，所述定 型包括材料的固化或交联。 对于实际实施，形成物体的成型工艺一般包括：（1)任选的预装填步骤，包括在模 具中装填初始量的聚合物，或者聚合物复合材料；(2)把模具的两个半部合上以限定具有 所需形状的腔；（3)计量加入聚合物材料至模具腔中；(4)当模具腔中的材料冷却或者交联 时保持模具处于压力下，以形成所需的模压制品/零件；和（5)打开模具，从模具中取出/ 弹出制品。 上述的序列可称为一个成型周期。上述周期是相当通用的，并同时适用于热塑性 和热固性树脂。对于热塑性材料，该周期的一个修改版，被称为注射成型，用于高通量加工。 在塑料材料注射成型中，经常跳过预装填步骤，且用单螺杆注射螺杆将热塑性熔体计量加 入模具中。 减少实施成型周期的时间（周期时间）是降低最终制品的制造成本最有效的方 法之一。然而，周期时间受限于加热材料到所需温度和在模具中冷冻/交联和呈现最终所 需形状所需的时间。 加热和冷却制品所需要的时间与模具中材料的热导率，或更具体地说是热扩散系 数直接相关。热导率和热扩散系数通过公式a=k/PCp关联，其中α是材料的热扩散系 数，k是材料的热导率，P是材料的密度，Cp是材料的比热容。热扩散系数是热在材料中耗 散速率的最好的衡量。
技术实现思路
本专利技术提供导热聚合物组合物。一方面，本专利技术提供了导热聚合物组合物。在一 个实施方案中，该导热聚合物组合物包括（1)聚合物材料，和（2)导热填料。在一个实施方 案中，导热填料包括氮化硼。 所述导热聚合物组合物适用于成型操作以形成模制品。本专利技术人已发现含导热填 料的导热聚合物组合物降低了成型工艺的成型周期时间。在一个实施方案中，提高聚合物 材料的热导率（相对于不含导热填料的材料的热导率）增大了热扩散系数并减少了制品的 冷却时间。 在一个实施方案中，本专利技术提供了一种形成模制品的方法，其包括（a)计量加入 聚合物组合物至限定腔的模具中，（b)保持所述模具处于压力下一段时间并使所述聚合物 组合物冷却和/或者交联以形成模制品，和（c)从模具中取出模制品，其中所述聚合物组合 物包括（i)聚合物材料和（ii)导热填料。 在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物 的约0.Iwt%至约70wt%。在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所 述聚合物组合物的约lwt%至约30wt%。在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热 填料，其量为所述聚合物组合物的约I. 5wt%至约IOwt%。在一个实施方案中，所述聚合物 组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物的约2wt%至约5wt%。 在一个实施方案中，所述导热填料选自金属氧化物，金属硼化物，金属碳化物，金 属氮化物，金属硅化物，炭黑，石墨，膨胀石墨，碳纤维或石墨纤维，或其两种或多种的组合； 氧化铝，氧化镁，二氧化铈，二氧化铪，氧化镧，氧化钕，氧化钐，氧化镨，氧化钍，氧化铀，氧 化钇，氧化锌，氧化锆，硅铝氮氧化物，硼硅酸盐玻璃，钛酸钡，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳 化钛，碳化锆，氮化硼，氮化硅，氮化铝，氮化钛，氮化锆，硼化锆，二硼化钛，十二硼化铝，重 晶石（barytes),硫酸钡，石棉，重晶石（barite),娃藻土，长石，石膏，纤维棒石（hormite), 高岭土，云母，霞石正长岩，珍珠岩，叶蜡石，蒙石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸钙，钙硅 石，偏娃酸興，粘土，娃酸错，滑石，娃酸镁错，水合氧化错（hydratedalumina),水合氧化错 (hydratedaluminumoxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicondioxide)，二氧化 钛，玻璃纤维，玻璃鳞片，粘土，剥落的粘土，或其它高纵横比纤维，棒，或薄片，碳酸钙，氧化 锌，氧化镁，二氧化钛，碳酸钙，滑石，云母，钙硅石，氧化铝，氮化铝，石墨，膨胀石墨，金属粉 末，例如，铝，铜，青铜，黄铜等，碳纤维或碳晶须，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化铝，氮化铝，氧 化锌，纳米级纤维例如碳纳米管，氮化硼纳米片、氧化锌纳米管等，和其两种或多种的混合 物。 在一个实施方案中，所述导热填料是白色填料。根据一个实施方案，所述白色填料 选自高岭石粘土，煅烧高岭石粘土，碳酸钙，硅酸铝，硅酸钙，矾土，滑石，云母，三水合氧化 铝，二氧化硅，碳酸镁，氢氧化镁，白云石，硫酸钙，二氧化钛，氧化锌，氧化钇，氮化硼，纳米 级填料如氮化硼纳米管，氮化硼纳米片，氧化锌纳米管，和其两种或多种的混合物。 在一个实施方案中，所述白色填料的比表面积为0.Olm2g4至300m2g'在一个实 施方案中，所述白色填料的比表面积为〇.Im2P至IOOm2g' 在一个实施方案中，所述导热填料包括氮化硼。根据一个实施方案，所述聚合物组 合物包含氮化硼，其量为所述聚合物组合物的约3wt%至约IOwt%。 在一个实施方案中，所述聚合物材料选自热塑性或者热固性材料。根据一个实施 方案，所述聚合物材料选自聚碳酸酯，聚烯烃，丙烯酸树脂，乙烯基树脂，碳氟化合物，聚酰 胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，环氧树脂，聚酰亚胺，聚酯，丙烯腈，或其两种或多种的组 合。 在一个实施方案中，所述模具由包含（iii)聚合物材料，和（iv)导热填料的聚合 物组合物形成。 根据一个实施方案，所述聚合物材料（iii)是热固性材料。 在一个实施方案中，所述导热材料（iv)包含氮化硼。 根据一个实施方案，实施步骤（a)-(C)的时间比使用无导热填料（ii)的聚合物组 合物实施这些步骤的时间短。 在另一方面，本专利技术提供了一种形成模制品的方法，其包括：(a)计量加入聚合物 组合物至限定腔的模具中；(b)保持模具处于压力下一段时间并使聚合物组合物冷却和/ 或交联以形成模制品；和（C)从模具中取出模制品，其中所述模具由含（i)聚合物材料，和 (ii)导热填料的聚合物组合物形成。 在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物 的约0.Iwt%至约70wt%;所述聚合物组合物的约Iwt%至约30wt%;所述聚合物组合物的 约I. 5wt%至约10wt%;甚至所述聚合物组合物的约2wt%至约5wt%。 在一个实施方案中，所述导热填料选自金属氧化物，金属硼化物，金属碳化物，金 属氮化物，金属硅化物，炭黑，石墨，膨胀石墨，碳纤维或石墨纤维或其两种或多种的组合； 氧化铝，氧化镁，二氧化铈，二氧化铪，氧化镧，氧化钕，氧化钐，氧化镨，氧化钍，氧化铀，氧 化钇，氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成模制品的方法，其包括：(a)计量加入聚合物组合物至限定腔的模具中；(b)保持所述模具处于压力下一段时间并使所述聚合物组合物冷却和/或交联以形成模制品；和(c)从模具中取出模制品，其中所述聚合物组合物包括(i)聚合物材料和(ii)导热填料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.17 US 61/625,2891. 一种用于形成模制品的方法，其包括： (a) 计量加入聚合物组合物至限定腔的模具中； (b) 保持所述模具处于压力下一段时间并使所述聚合物组合物冷却和/或交联以形成 丰旲制品；和 (c) 从模具中取出模制品，其中所述聚合物组合物包括（i)聚合物材料和（ii)导热填 料。2. 根据权利要求1所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所述 聚合物组合物的约〇. lwt%至约70wt%。3. 根据权利要求1所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所述 聚合物组合物的约lwt%至约30wt%。4. 根据权利要求1所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所述 聚合物组合物的约1. 5wt%至约10wt%。5. 根据权利要求1所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所述 聚合物组合物的约2wt %至约5wt %。6. 根据权利要求1-5任一项所述方法，其中所述导热填料选自金属氧化物，金属硼化 物，金属碳化物，金属氮化物，金属硅化物，炭黑，石墨，膨胀石墨，碳纤维，金属粉末，纳米级 纤维或石墨纤维或其两种或多种的组合。7. 根据权利要求1-5任一项所述方法，其中所述导热填料选自氧化铝，氧化镁，二氧化 铈，二氧化铪，氧化镧，氧化钕，氧化钐，氧化镨，氧化钍，氧化铀，氧化钇，氧化锌，氧化锆，硅 铝氮氧化物，硼硅酸盐玻璃，钛酸钡，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳化钛，碳化锆，氮化硼，氮 化硅，氮化铝，氮化钛，氮化锆，硼化锆，二硼化钛，十二硼化铝，重晶石（barytes)，硫酸钡， 石棉，重晶石（barite)，硅藻土，长石，石膏，纤维棒石（hormite)，高岭土，云母，霞石正长 岩，珍珠岩，叶蜡石，蒙脱石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸钙，钙硅石，偏硅酸钙，粘土，硅 酸错，滑石，娃酸镁错，水合氧化错（hydrated alumina),水合氧化错（hydrated aluminum oxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicon dioxide)，二氧化钛，玻璃纤维，玻璃鳞片， 粘土，剥落的粘土，或其它高纵横比的纤维，棒，或薄片，碳酸钙，氧化锌，氧化镁，二氧化钛， 碳酸钙，滑石，云母，钙硅石，氧化铝，氮化铝，石墨，铝粉，铜粉，青铜粉，黄铜粉，碳纤维或碳 晶须，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化铝，氮化铝，氧化锌，碳纳米管，氮化硼纳米片，氧化锌纳米 管，和其两种或多种的混合物。8. 根据权利要求1-5任一项所述方法，其中所述导热填料为白色填料。9. 根据权利要求8所述方法，其中所述白色填料选自高岭石粘土，煅烧高岭石粘土，碳 酸钙，硅酸铝，硅酸钙，矾土，滑石，云母，三水合氧化铝，二氧化硅，碳酸镁，氢氧化镁，白云 石，硫酸钙，二氧化钛，氧化锌，氧化钇，氮化硼，氧化铝，氧化镁，氮化硼纳米管，氮化硼纳米 片，氧化锌纳米管，和其两种或多种的混合物。10. 根据权利要求9所述方法，其中所述白色填料具有0. OlmY1至300H1Y1的比表面 积。11. 根据权利要求9所述方法，其中所述白色填料具有0. lmY1至lOOmY1的比表面积。12. 根据权利要求1所述方法，其中所述白色填料包括氮化硼。13. 根据权利要求12所述方法，其中所述聚合物组合物包含氮化硼，其量为所述聚合 物组合物的约3wt %至约lOwt %。14. 根据权利要求1-13任一项所述方法，其中所述聚合物材料选自热塑性或热固性材 料。15. 根据权利要求1-13任一项所述方法，其中所述聚合物材料选自聚碳酸酯，聚烯烃， 丙烯酸树脂，乙烯基树脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，环氧树脂，聚 酰亚胺，聚酯，丙烯腈，或其两种或多种的组合。16. 根据权利要求1-15任一项所述方法，其中所述模具由含（iii)聚合物材料，和 (iv)导热填料的聚合物组合物形成。17. 根据权利要求16所述方法，其中所述聚合物材料（iii)是热固性材料。18. 根据权利要求16或17所述方法，其中所述导热材料（iv)包括氮化硼。19. 根据权利要求1-18任一项所述方法，其中实施步骤（a)-(c)的时间比使用无导热 填料（ii)的聚合物组合物实施这些步骤的时间短。20. 通过权利要求1-19任一项所述方法制备的模制品。21. -种用于形成模制品的方法，其包括： (a) 计量加入聚合物组合物至限定腔的模具中； (b) 保持模具处于压力下一段时间并使聚合物组合物冷却和/或交联以形成模制品； 和 (c) 从模具中取出模制品，其中所述模具由含⑴聚合物材料，和（b)导热填料的聚合 物组合物形成。22. 根据权利要求21所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所 述聚合物组合物的约〇. lwt%至约70wt%。23. 根据权利要求21所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所 述聚合物组合物的约lwt%至约30wt%。24. 根据权利要求21所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所 述聚合物组合物的约1. 5wt%至约10wt%。25. 根据权利要求21所述方法，其中所述聚合物组合物包含所述导热填料，其量为所 述聚合物组合物的约2wt%至约5wt%。26. 根据权利要求21-25任一项所述方法，其中所述导热填料选自金属氧化物，金属硼 化物，金属碳化物，金属氮化物，金属硅化物，炭黑，石墨，膨胀石墨，碳纤维，金属粉末，纳米 级纤维或石墨纤维或其两种或多种的组合。27. 根据权利要求26所述方法，其中所述导热填料选自氧化铝，氧化镁，二氧化铈， 二氧化铪，氧化镧，氧化钕，氧化钐，氧化镨，氧化钍，氧化铀，氧化钇，氧化锌，氧化锆，硅铝 氮氧化物，硼硅酸盐玻璃，钛酸钡，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳化钛，碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德拉谢卡尔·拉曼，韦恩·A·厄利，
申请(专利权)人：莫门蒂夫性能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US