用于散热器的导热聚合物组合物制造技术

本发明专利技术提供一种包含聚酰胺的聚合物组合物。该组合物表现出如根据ISO测试号179‑1:2010在23℃的温度下测量的约5kJ/m

Thermal conductive polymer compositions for radiators

The invention provides a polymer composition comprising polyamide. The composition exhibits a measurement of about 5kJ/m at 23 ~C according to ISO test No. 179 1:2010.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于散热器的导热聚合物组合物相关申请本申请要求2016年8月8日提交的序列号为62/371,952的美国临时申请和2017年4月28日提交的序列号为62/491,362的美国临时申请的优先权，这些美国临时申请以全文引用的方式并入到本文中。
技术介绍
金属材料通常用于导热散热器中以散热，例如用于半导体封装、前照灯等。在这些应用中，金属材料通常由块状金属用工具加工或机械加工成所需的构造。然而，不利的是，可由金属制品形成的几何形状非常局限于与机械加工或工具加工工艺相关的固有限制。这严重限制了散热器设计的效率。因此，已经进行了各种尝试来使用导热聚合物组合物来形成散热器。尽管在某些情况下是成功的，但具有高热导率值的聚合物组合物往往具有相对差的结构完整性和强度，相反，具有高度结构完整性和强度的组合物往往具有相对低的热导率值。因此，在需要高度强度和完整性的应用中，例如在外部汽车应用(例如前照灯)和工业应用中，传统上很难使用导热聚合物组合物。因此，目前存在对具有高热导率和良好结构完整性的导热聚合物组合物的需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，公开了一种聚合物组合物，其包含聚酰胺、导热颗粒材料、环氧官能化烯烃共聚物和无机纤维。该聚合物组合物表现出如根据ISO测试号179-1:2010在23℃温度下测量的约5kJ/m2或更高的夏比无缺口冲击强度，以及根据ASTME1461-13测定的约15W/m-K或更高的面内热导率。根据本专利技术的另一个实施例，公开了一种包括聚合物组合物的散热器。该聚合物组合物包括聚酰胺和导热颗粒材料，并且该组合物表现出如根据ISO测试号179-1:2010在23℃温度下测量的约5kJ/m2或更高的夏比无缺口冲击强度以及根据ASTME1461-13测定的约15W/m-K或更高的面内热导率。该散热器可用于灯组件(例如，车辆前照灯、隧道灯等)中。本专利技术的其它特征和方面将在下文中更详细地阐述。附图说明在说明书的其余部分，包括参考附图，向本领域技术人员更具体地阐述了本专利技术的完整和能够实现的公开，包括最佳实施方式，其中:图1是可以根据本专利技术形成的散热器的一个实施例的立体图，在该实施例中散热器被示出为附连到灯组件。具体实施方式本领域的普通技术人员应当理解，本讨论仅是对例示性实施例的描述，并不旨在限制本专利技术的更广泛方面。总的来说，本专利技术涉及一种导热聚合物组合物，该组合物可以表现出冲击强度(例如夏比无缺口冲击强度)和拉伸性能(例如拉伸强度和拉伸模量)的独特组合，使其能够用于复杂的散热器设计中。例如，聚合物组合物可表现出如根据ISO测试179-1:2010(技术上等同于ASTMD256-10，方法B)在23℃下测量的约5kJ/m2或更高的夏比无缺口冲击强度，在一些实施例中约6kJ/m2或更高，在一些实施例中约7至约30kJ/m2，在一些实施例中约8至约25kJ/m2的夏比无缺口冲击强度。该组合物还可表现出约40兆帕(“MPa”)或更高，在一些实施例中约50兆帕或更高，在一些实施例中约55至约200兆帕，在一些实施例中约60至约150兆帕的拉伸强度；以及约9000兆帕或更高，在一些实施例中约10000兆帕或更高，在一些实施例中约11000至约50000兆帕，在一些实施例中，约12000至约25000MPa的拉伸模量，其中拉伸性能根据ISO测试号527:2012(技术上等同于ASTMD638-14)在23℃下测定。该组合物还可表现出约70至约500MPa，在一些实施例中为约80至约400MPa，在一些实施例中为约90至约300MPa的挠曲强度；和/或约10000MPa至约30000MPa，在一些实施例中，约12000MPa至约25000MPa，在一些实施例中，约14000MPa至约20000MPa的挠曲模量。挠曲性能可根据ISO测试号178:2010(技术上等同于ASTMD790-10)在23℃下测定。与传统观念相反，已经发现这种平衡的高冲击强度和拉伸强度可以在对导热性没有负面影响的情况下实现。以这种方式，该组合物能够产生用于从部件传热的热路径，从而可以快速消除“热点”，并且可以在使用过程中降低部件的整体温度。更具体地，根据ASTME1461-13测定，该组合物具有约15W/m-K或更高，在一些实施例中约20W/m-K或更高，在一些实施例中约20W/m-K至约40W/m-K的面内热导率。根据ASTME1461-13，该组合物(和由其形成的散热器)还可以在-z方向(高度)、-x方向(长度)和-y方向(宽度)上表现出相对高的导热性。例如，–z方向的热导率可以是约7W/m-K或更高，在一些实施例中为约8W/m-K或更高，在一些实施例中为约9至约15W/m-K。此外，该组合物甚至在暴露于紫外光后也能够保持其颜色。这种UV颜色稳定性可以通过在暴露于紫外光之前和之后(例如，750小时或1000小时之后)用分光光度计测量组合物的吸光度来量化。根据ISO测试方法4892-2(周期1-照射0.5W/m2，黑板温度65℃，相对湿度50％，102分钟无喷雾的光和18分钟前试样喷雾的光的周期时间)，紫外光可以使用氙弧老化试验机(Ci4000)提供。同样，颜色测量可以使用DataColor600分光光度计执行，该分光光度计使用积分球，使用镜面排除模式进行测量。颜色坐标可以根据ASTMD2244-11，在光源D65，10°观察器下，使用CIELAB单位来计算。该方法定义了三个颜色坐标L*、a*和b*，它们对应于基于色觉相对理论的感知颜色的三个特征，定义如下：L*＝发光度值，范围从0到100，其中0＝黑色，100＝白色；a*＝红/绿轴，范围从-150到100；正值为红色，负值为绿色；而b*＝黄/蓝轴，范围从-100到100；正值为黄色，负值为蓝色。因为CIELAB颜色空间在视觉上有些均匀，所以可以使用以下方程式来计算代表人类感知的两种颜色之间(例如，紫外线老化之前和之后)的总绝对色差的差值(ΔE):ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2其中，ΔL*是从UV老化前试样颜色的发光度值中减去UV老化后试样颜色的发光度值，Δa*是从UV老化前试样颜色的红/绿轴值中减去UV老化后试样颜色的红/绿轴值；Δb*是从UV老化前试样颜色的黄/蓝轴值中减去UV老化后试样颜色的黄/蓝轴值。在CIELAB颜色空间中，每个ΔE单位大约等于两种颜色之间的“最小可察觉”差，因此是一个客观的独立于设备的表色系的良好度量，其可以用于表达颜色差异。例如，本专利技术的组合物在以1377kJ/m2的总暴露水平暴露于紫外光750小时后，可以显示约10或更小，在一些实施例中为约5或更小，在一些实施例中为约0.1至约3的ΔE值。此外，该聚合物组合物还可以具有优异的抗静电行为。这种抗静电行为的特征可以是根据IEC60093测定的相对低的表面和/或体积电阻率。例如，聚合物组合物可表现出约1000欧姆或更小，在一些实施例中为约1至约800欧姆，在一些实施例中为约200至约600欧姆的表面电阻率。类似地，聚合物组合物还可表现出约10欧姆-厘米或更小，在一些实施例中约5欧姆-厘米或更小，在一些实施例中约0.5至约2欧姆-厘米的体积电阻率。专利技术人已发现，通过选择性控制组合物中所用组分的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含聚酰胺、导热颗粒材料、环氧官能化烯烃共聚物和无机纤维的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物表现出如根据ISO测试号179‑1:2010在23℃温度下测量约5kJ/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.08 US 62/371,952;2017.04.28 US 62/491,3621.一种包含聚酰胺、导热颗粒材料、环氧官能化烯烃共聚物和无机纤维的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物表现出如根据ISO测试号179-1:2010在23℃温度下测量约5kJ/m2或更高的夏比无缺口冲击强度，以及根据ASTME1461-13测定的约15W/m-K或更高的面内热导率。2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物表现出如根据ISO测试号No.527:2012在23℃的温度下测定的约40MPa或更高的拉伸强度和/或约9000MPa或更高的拉伸模量。3.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物表现出如根据ISO测试号No.178:2010在23℃的温度下测定的约70至约500MPa的挠曲强度和/或约10000MPa至约30000MPa的挠曲模量。4.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，对于每100重量份聚酰胺，所述导热颗粒材料占所述组合物的约50至约350重量份。5.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，对于每100重量份聚酰胺，所述环氧官能化烯烃共聚物占所述组合物的约1至约30重量份。6.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，对于每100重量份聚酰胺，所述无机纤维占约20至约80重量份。7.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，聚酰胺占所述组合物的约20重量％至约70重量％。8.根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其中，所述聚酰胺是脂肪族聚酰胺。9.根据权利要求8所述的聚合物组合物，其中，所述脂肪族聚酰胺是聚酰胺6、聚酰胺66或它们的组合。10.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述聚酰胺是半芳族聚酰胺或全芳族聚酰胺。11.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述导热颗粒材料具有约50W/m-K或更高的固有热导率。12.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述导热颗粒材料包括石墨。13.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述导热颗粒材料呈薄片形式。14.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述环氧官能化烯烃共聚物包含乙烯单体单元。15.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述环氧官能化烯烃共聚物包含环氧官能化(甲基)丙烯酸单体组分。16.根据权利要求15所述的聚合物组合物，其中，所述环氧官能化(甲基)丙烯酸单体组分衍生自丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或其...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣申，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US