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导热塑料制造技术

技术编号:42651005 阅读:7 留言:0更新日期:2024-09-06 01:44
本发明专利技术涉及一种导热塑料组合物(Y),包含‑5‑50vol.%的塑料组合物(S)和‑50‑95vol.%的具有至少5W/mK的导热率的至少一种导热填料(Z),条件是该导热塑料组合物(Y)具有至少0.6W/mK的导热率并且包含作为导热填料(Z)的至少20vol.%的金属硅颗粒,所述颗粒满足以下特征:a)其平均直径x50在30‑200μm的范围内;b)颗粒主要是圆形的,并且其特征在于宽度/长度比(纵横比b/l)为至少0.76;以及c)颗粒的分布宽度SPAN((x90‑x10)/x50)为至少0.28。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种导热塑料、其生产以及其用途。


技术介绍

1、导热塑料在汽车和电子工业中广泛用于热管理。重要的使用形式包括例如导热粘合剂、导热垫、间隙填充物、密封化合物和糊剂。

2、塑料通常表现出低热导率。塑料的典型热导率在约0.2至0.3w/mk的范围内。

3、现有技术公开了加入以增加塑料的热导率的各种导热填料。然而,这些导热填料具有严重的缺点。陶瓷填料(例如氧化铝)具有非常高的密度,并且因此非常显著地增加部件的重量。它们也是相对昂贵的。金属填料(例如铝粉或银粉)是导电的,这对于许多应用是不可接受的。许多金属和合金也是相对昂贵的。

4、许多另外的高度导热的填料(例如碳纳米管、氮化硼和氮化铝)由于它们相对高的成本,仅可以有限程度、少量或在特定应用中使用。

5、现有技术公开了包含硅颗粒作为导热填料的各种导热塑料组合物。这些是相对轻且成本有效的。硅作为半导体也具有非常低的导电性。然而,现有技术的硅颗粒不适合用于电动车辆和电子部件。

6、si颗粒通常通过研磨方法获得。这样的缺点是这样的颗粒具有大的表面积并且结合大量的聚合物。这非常显著地增加了该塑料组合物的粘度。仅可以生产具有相对低的填料含量和低的热导率的混合物。在较高的填料含量下,组合物变得非常坚硬,并且不再使用传统工艺(例如分配器)进行分配。包含研磨过的硅颗粒的塑料组合物也被证明是相对可燃的。

7、使用小于30μm的硅颗粒是不利的,因为这种小颗粒具有相对低的最小点火能量并且因此造成粉尘爆炸危险并且在工业加工过程中要求复杂且昂贵的安全预防措施。

8、jp 2019131669 a2教导了具有电绝缘涂层的0.1-200μm金属si颗粒作为用于无硅酮有机树脂的导热填料的用途。颗粒可通过热分解、熔融或研磨方法或由抛光或研磨方法产生。在单独的工艺步骤中,颗粒设置有电绝缘涂层。在其实施例中,jp 2019131669 a2公开了有机基团,这些有机基团包括按体积计高达65%的研磨的si颗粒,这些颗粒具有32μm的平均粒径以及高达7w/mk的导热率。使用相对可燃的研磨颗粒是不利的。所公开的硫化橡胶不是弹性的并且因此不适合用作锂离子电池中的间隙填料。

9、cn 106753140 a要求保护含有两种尺寸为20μm和27μm的球形硅颗粒的环氧树脂。

10、jp 2013221124 a21要求保护包含大于1μm的硅颗粒并具有任何期望的形状和制造方式的聚芳硫醚树脂。该实施例使用尺寸为6和17μm的不规则形状的硅颗粒。

11、us2015307764 a(=ep 2935432 a1)要求保护可以包含金属硅颗粒的塑料组合物。优选的尺寸范围是1至50μm。形状不再进一步规定。该实施例采用尺寸为2.5μm的硅颗粒。

12、硅酮在许多应用中是不希望的,因为其可以释放挥发性的聚二甲基硅氧烷,这些聚二甲基硅氧烷可以损害组分或涂层的粘附性。


技术实现思路

1、因此,本专利技术的目的是提供非硅酮类并且因此不含聚二甲基硅氧烷的塑料组合物,该组合物未表现出现有技术的上述缺点并且结合了低密度、低成本以及高热导率的特性。

2、这个目的是通过根据本专利技术的导热塑料组合物(y)实现的,该导热塑料组合物包含相对大的si颗粒,这些颗粒具有30至200μm的平均粒径以及占主导的圆形形状并且它们同时表现出特别大/宽的粒径分布。已经非常出人意料地通过实验发现,根据本专利技术的这些导热塑料组合物(y)表现出显著降低的可燃性。

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【技术保护点】

1.导热塑料组合物(Y),包含:

2.根据权利要求1所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于,所述塑料组合物(S)选自非硅酮基弹性体、热塑性和热固性聚合物和共聚物。

3.根据权利要求1或2所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于所述塑料组合物(S)选自以下项:

4.根据权利要求1或2所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于所述塑料组合物(S)选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚脲、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA、VAE)、硅烷改性的聚合物(SMP)、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯,以及它们的混合物和共聚物。

5.根据权利要求1或2所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于所述塑料组合物(S)选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂和硅烷改性的聚合物(SMP)以及它们的混合物和共聚物。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于,所述塑料组合物(S)包含按体积计至少25%的金属硅颗粒作为导热填料(Z)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于作为导热填料(Z)存在的所述金属硅颗粒还满足以下进一步的特征:

8.根据权利要求1至7中任一项所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于作为导热填料(Z)存在的所述金属硅颗粒是从熔融态生产的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的导热塑料组合物(Y),其特征在于,作为导热填料(Z)存在的所述金属硅颗粒是通过喷雾或雾化从硅熔体变成固体颗粒形状的。

10.用于生产根据权利要求1至9中任一项所述的导热塑料组合物(Y)的方法,包括混合单独的组分。

11.导热填料(Z)用于改进根据权利要求1所述的塑料组合物(S)的导热率的用途,所述导热填料(Z)选自非硅氧烷基弹性体、热塑性和热固性聚合物和共聚物。

12.通过填充或施加并且随后交联或固化根据权利要求1至9中任一项所述的导热塑料组合物(Y)获得的塑料产品。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的导热塑料组合物(Y)作为用于从电子设备中的发热器或散热器散热的导热糊剂、间隙填料(=导热元件)、导热垫、导热粘合剂以及封装化合物的用途。

...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.导热塑料组合物(y),包含:

2.根据权利要求1所述的导热塑料组合物(y),其特征在于,所述塑料组合物(s)选自非硅酮基弹性体、热塑性和热固性聚合物和共聚物。

3.根据权利要求1或2所述的导热塑料组合物(y),其特征在于所述塑料组合物(s)选自以下项:

4.根据权利要求1或2所述的导热塑料组合物(y),其特征在于所述塑料组合物(s)选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚脲、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva、vae)、硅烷改性的聚合物(smp)、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯,以及它们的混合物和共聚物。

5.根据权利要求1或2所述的导热塑料组合物(y),其特征在于所述塑料组合物(s)选自聚氨酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂和硅烷改性的聚合物(smp)以及它们的混合物和共聚物。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的导热塑料组合物(y),其特征在于,所述塑料组合物(s)包含按体积计至少25%的金属硅颗粒作为导热填料(z)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的导热塑料组合物(...

【专利技术属性】
技术研发人员:塞巴斯蒂安·克内
申请(专利权)人:瓦克化学股份公司
类型:发明
国别省市:

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