导热性阻燃聚合物组合物及其用途制造技术

本文公开了一种导热性组合物，包含20wt％至80wt％的热塑性聚合物或热固性聚合物、10wt％至70wt％的金属氢氧化物、和聚合物成炭剂，其中，当按照UL-94测试方案测试时，聚合物成炭剂为导热性组合物提供在1.5mm或更小厚度的V-0的阻燃性能；其中重量百分比是基于导热性组合物的总重量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导热性阻燃聚合物组合物及其用途相关申请的引用这是一个要求享有2012年12月14日提交的美国临时申请No.61/737,539的优先权的非临时申请，其全部内容结合于本文中作为参考。
本公开涉及一种导热性阻燃聚合物组合物。本专利技术还涉及制造这些组合物和包含这些组合物的制品的方法。
技术介绍
热塑性聚合物组合物适用于各种应用，如个人计算机外壳、显示设备、电子设备材料、汽车外部和内部部件等。对于在前述应用中所用的聚合物合乎需要的是具有阻燃性的同时也是导热性的而从器件热敏性部分耗散和散发掉热量。阻燃添加剂通常加入到热塑性聚合物组合物中以改善组合物的阻燃性。然而，加入某些阻燃添加剂常常会降低组合物的热导率和/或抗冲击强度。因此，合乎需要的是加入改善阻燃性而同时提高组合物的热导率的化合物。由于聚合物组合物导热性不如金属，则在这些材料中产生的任何热量就不容易散发到周围环境中。为了弥补这一缺陷，向热塑性聚合物组合物添加导热填料。填料的高体积分数用于获得适合于通过热塑性聚合物组合物有效热传输的热导率。陶瓷填料经常加入到热塑性聚合物组合物中以提高热导率。当前能够用于导热性组合物的陶瓷填料类型的数量是相对有限的，因为大多数陶瓷填料都是绝热的或具有相对较低的热导率。因此，使用具有高热导率的陶瓷填料代价高昂并且控制其它性质，如机械性能，流动和热稳定性的设计自由度是有限的。因此，合乎需要的是使用改良的填料或其组合以获得低廉而产生所需之时的阻燃性的导热性组合物。
技术实现思路
本文公开了一种导热性组合物，包含20wt％至80wt％的热塑性或热固性聚合物；10wt％至70wt％的金属氢氧化物；和聚合物成炭剂，其中聚合物成炭剂为导热性组合物提供了当按照UL-94测试方案进行测试时在1.5mm或更小的厚度下V-0的阻燃性。本文中还公开了一种导热性组合物，包含20wt％至80wt％的热塑性或热固性聚合物；10wt％至70wt％的金属氢氧化物；和0.5wt％至10wt％的聚合物成炭剂，其中导热性组合物具有对于层间(throughplane)热导率至少0.5W/mK的热导率；和当按照UL94测试标准进行测试时在1.5mm或更小的厚度下至少V-0的阻燃性能。本文中还公开了一种包括共混20wt％至80wt％的热塑性或热固性聚合物；10wt％至70wt％的金属氢氧化物；和0.5wt％至10wt％的聚合物成炭剂的方法，其中导热性组合物具有对于层间热导率至少0.5W/mK的热导率；和当按照UL94测试标准进行测试时在1.5mm或更小的厚度下至少V-0的阻燃性能。具体实施方式本专利技术更具体地在以下的描述和实施例中进行介绍，这些描述和实施例仅旨在举例说明，因为许多在其中的修改和变化对于本领域的那些技术人员而言将是显而易见的。正如在说明书和权利要求书中所用，术语“包括”可以包括“由…组成”和“基本由…组成”的实施方式。术语“一个”，“一种”等包括引用对象的复数数目。术语“和/或”包括“和”以及“或”。例如，A和/或B被解释为A，B，或A和B。本文公开的所有范围都包括端点并可以独立组合。本文公开的范围的端点和任何值不限于精确的范围或值；它们不是充分精确的而包括接近这些范围和/或值的值。正如本文中所用，近似语言可以用于修饰任何可以变化而不会导致与其相关的基本功能变化的量化表达。因此，由一个术语或多个术语，如“约”和“基本上”修饰的值，在某些情况下，可以不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于测定该值的仪器仪表的精度。本文公开了一种具有改善的阻燃行为的导热性组合物以及制备这些组合物的方法和由其制成的制品。在一个实施方式中，导热性组合物包含热塑性树脂，金属氢氧化物，聚合物基成炭剂或其组合，能够提供热导率特性的可选填料或增强剂和可选的其它颜料和/或加工助剂。增强性填料可以是导热性的但向组合物提供热导率是可选的。导热性组合物能够用于各种应用，如需要电绝缘的热量或散热管理应用。在一个替代实施方式中，导热性组合物能够用于各种应用，如需要电导率的热量或热耗散管理应用。换言之，该组合物能够是导电的或电绝缘的，而同时又是导热的以及阻燃性的。实例包括用于计算机和消费者电器的电子组件的热沉，太阳能电池和电池组如处理器、灯、LED-灯、电动机、电子电路，电子装置的包装如线圈或外壳，太阳能电池背板、电池外壳、或对于高度困难(腐蚀性)环境的换热器的制造。在一个实施方式中，导热性组合物中所用的热塑性聚合物是有机聚合物。在这个实施方式中，有机聚合物选自多种热塑性树脂、热固性树脂、热塑性树脂的共混物或热固性树脂的共混物。热塑性聚合物也可以包括一种或多种热塑性树脂与一种或多种热固性树脂的共混物。热塑性聚合物也能够是聚合物、共聚物、三聚物、或包含前述有机聚合物中至少一种的组合的共混物。有机聚合物的实例是聚乙烯(PE)，包括高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的聚乙烯、马来酸酐官能化的聚乙烯、马来酸酐官能化的弹性体乙烯共聚物(比如VA1801和VA1803，来自ExxonMobil)，乙烯-丁烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化的乙烯-丙烯酸酯三聚物，酸酐官能化的乙烯-丙烯酸酯聚合物，酸酐官能化的乙烯-辛烯和酸酐官能化的乙烯-丁烯共聚物，聚丙烯(PP)，马来酸酐官能化的聚丙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的聚丙烯，聚缩醛，(甲基)丙烯酰基聚合物(本文中所用的包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸(C1-C6)烷基酯、甲基丙烯酸(C1-C6)烷基酯的聚合物和包含前述中至少一项的共聚物)，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚酯，聚酰胺，聚酰胺酰亚胺，聚芳酯，聚四氟乙烯，聚哌嗪，聚碳硼烷，聚氧杂二环壬烷，聚缩醛，聚酸酐，聚乙烯基醚，聚乙烯基硫醚，聚乙烯醇，聚乙烯酮，聚乙烯基卤化物，聚乙烯基腈，聚乙烯基酯，聚磺酸酯，聚硫化物，聚硫酯，聚磺酰胺，聚脲，聚膦腈，聚硅氮烷，聚氨酯等，或包含前述有机聚合物中至少一项的组合。也可以使用热固性聚合物。热固性聚合物的实例是环氧聚合物、不饱和的聚酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、双马来酰亚胺聚合物、双马来酰亚胺三嗪聚合物、氰酸酯聚合物、乙烯基聚合物、苯并噁嗪聚合物、苯并环丁烯聚合物、丙烯酸树脂、醇酸树脂、苯酚-甲醛聚合物、线性酚醛树脂树脂、甲阶酚醛树脂树脂、蜜胺-甲醛聚合物、脲-甲醛聚合物、羟甲基呋喃树脂、异氰酸酯、二烯丙基邻苯二甲酸酯物、三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、不饱和聚酯酰亚胺等，或包含前述热固性聚合物中至少一种的组合。在一个示例性实施方式中，能够用于导热性组合物的有机聚合物是聚酰胺、聚酯和聚烯烃。因此，在一个实施方式中，传导性组合物中能够使用的有机聚合物是聚酰胺。聚酰胺树脂包括称为尼龙的一类树脂家族，其特征在于酰胺基团(--C(O)NH--)的存在。任何含酰胺的聚合物都能够单独或组合使用。尼龙-6和尼龙-6，6是可获自各种商业源的合适聚酰胺树脂。然而，其它聚酰胺如尼龙-4、尼龙-4，6(PA46)、尼龙-12、尼龙-6，10、尼龙-6，9、尼龙-6，12、尼龙-9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热性组合物，包含：20wt％至80wt％的热塑性聚合物或热固性聚合物；10wt％至70wt％的金属氢氧化物；和0.5wt％至10wt％的聚合物成炭剂，其中，当按照UL‑94测试方案测试时，所述聚合物成炭剂为所述导热性组合物提供在1.5mm或更小厚度的V‑0的阻燃性能；并且其中重量百分比是基于所述导热性组合物的总重量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.14 US 61/737,5391.一种导热性组合物，包含：20wt％至80wt％的热塑性聚合物或热固性聚合物；10wt％至70wt％的金属氢氧化物；具有大于或等于50W/mK的固有热导率的导热性填料或增强剂；和0.5wt％至10wt％的聚合物成炭剂，其中，所述聚合物成炭剂是聚芳醚、聚醚酰亚胺、聚醚酰亚胺和聚酰亚胺的共聚物、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酮、或包含前述聚合物成炭剂中至少一种的组合，并且当按照UL-94测试方案测试时，所述聚合物成炭剂为所述导热性组合物提供在大于或等于0.8mm至1.5mm厚度的V-0的阻燃性能；并且其中重量百分比是基于所述导热性组合物的总重量。2.根据权利要求1所述的导热性组合物，包含5wt％至60wt％的所述导热性填料或增强剂，或包含前述导热性填料和增强剂中至少一种的组合。3.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述热塑性聚合物是聚丙烯、聚乙烯、乙烯基共聚物、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、改性的高抗冲聚苯乙烯、(甲基)丙烯酰基聚合物、聚氨酯、或包含前述热塑性聚合物中至少一种的组合。4.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述金属氢氧化物是Mg(OH)2、γ-AlO(OH)、α-AlO(OH)、Al(OH)3或包含前述金属氢氧化物中至少一种的组合。5.根据权利要求2所述的导热性组合物，其中，所述增强剂包括玻璃纤维。6.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述导热性填料或增强剂包含AlN、Al4C3、Al2O3、BN、AlON、MgSiN2、SiC、Si3N4、石墨、石墨烯、碳纤维、或包含前述填料或增强剂中至少一种的组合。7.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述导热性填料或增强剂包含膨胀石墨。8.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述组合物进一步包含按重量计1％至10％的颜料、加工助剂、或包含前述颜料和加工助剂中至少一种的组合。9.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述热固性聚合物是环氧聚合物、不饱和的聚酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、氰酸酯聚合物、乙烯基聚合物、苯并噁嗪聚合物、苯并环丁烯聚合物、醇酸聚合物、苯酚-甲醛聚合物、线性酚醛树脂聚合物、甲阶酚醛树脂聚合物、蜜胺-甲醛聚合物、脲-甲醛聚合物、羟甲基呋喃聚合物、异氰酸酯聚合物、或包含前述热固性聚合物中至少一种的组合。10.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述热固性聚合物是(甲基)丙烯酰基聚合物、二烯丙基邻苯二甲酸酯聚合物、三烯丙基氰脲酸酯聚合物、三烯丙基异氰脲酸酯聚合物、双马来酰亚胺聚合物、不饱和聚酯酰亚胺、或包含前述热固性聚合物中至少一种的组合。11.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，所述热固性聚合物是双马来酰亚胺三嗪聚合物。12.根据权利要求1所述的导热性组合物，其中，基于所述导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯库斯·彼特鲁斯·玛丽亚·梅尔克斯，萨沙·特尔霍斯特，
申请(专利权)人：沙特基础全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL