含有激光直接成型添加剂的导热聚酰胺复合物制造技术

本发明专利技术公开了一种导热聚酰胺复合物。该复合物包含聚酰胺基质、氮化硼以及分散于基质中的激光直接成型添加剂。该复合物可被挤出、模塑、压延、热成形或3D打印为散热且激光直接成型的制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求本申请要求于2014年2月25日提交的美国临时专利申请系列号61/944,151(代理人案卷号12014002)的优先权，该文通过引用纳入本文。专利
本专利技术涉及热塑性聚合物复合物，该热塑性聚合物复合物是导热并阻燃的。专利技术背景当今社会的任何通电的产品均不是完全高效的。因此，能量的消耗伴随着热的散发。通电产品的热散逸是常见的工业工程问题。电子产品特别容易受到过量的热的影响。个人电脑包含风扇，通过对流散热来使灵敏电子部件保持在室温或室温附近。还存在导热聚合物复合物通过传导来散热。这些复合物成形为部件以用作散热片、散热器等以及其它更为传统的金属制品。氧化铝(aluminum oxide)，或更普遍地称为氧化铝(alumina)，通常用作热塑性聚合物基质的添加剂以作为散热载体。但是氧化铝是一种特别具有研磨作用的材料，会损坏如配混挤出机等制造设备的内表面。美国专利No.7,902,283(巴伯等人)公开了使用硫化锌的导热聚酰胺复合物。可制备聚合物制品以用于电路，其中可使用称作“激光直接成型”的工艺通过直接金属化在任意形状的聚合物制品的表面上制作集成电路迹线。根据兰福特(Ranft)等人的“导热聚合物的激光直接成型：一种革新的热管理方法”(“LASER DIRECT STRUCTURING OF THERMALLY CONDUCTIVE POLYMERS:AN INNOVATIVE THERMAL MANAGEMENT APPROACH”)(ANTEC,2012)，激光直接成型工艺(laser direct structuring process，LDS)是一种公认的技术，用于在三维热塑性部件即所谓的模塑互连装置(3D-MID)上通过直接金属化制作集成电路迹线。始于上世纪90年代晚期，LDS技术起步于数个汽车和通信应用的商业产品。近期，该技术的最大市场为集成手机天线的制造，多处于亚洲国家。兰福特等还报告了照明
的另一快速成长的市场以及重要的经济因素在于数目激增的基于高亮度发光二极管(LED)的应用。特别是与迫切的节能需求相关的发光效能的提高，使它们在交通灯、景观和汽车照明以及其他光电子应用中的利用得到增加。
技术实现思路
本领域需要的是一种导热聚酰胺复合物，该复合物具有导热性、以及在由该复合物制成的聚合物制品的表面的激光活化部分上使用激光直接成型通过直接金属化制作集成电路迹线的能力。本专利技术通过使用下述功能性添加剂和聚酰胺树脂解决了该问题：作为导热填料的氮化硼和用于激光直接成型的激光直接成型添加剂。因此，本专利技术的一个方面为导热聚合物复合物，其中包含：聚酰胺、氮化硼以及激光成型添加剂，其中该复合物依照ASTM E1461测得的面内热导率大于2.5W/mK，依照ASTM B568(在DOW Circuposit 4500上使用Pocan 7102作为镀覆参照)测得的镀层指数大于0.7，使用IPC-TM-650测得的粘附强度大于0.7N/mm。本专利技术的特征将在下文中探究。具体实施方式聚酰胺任何聚酰胺都是用于所述复合物的备选者，不管是从石化还是从生物来源获得的。最常用的聚酰胺是聚酰胺6(也称为尼龙6)。如以下示例所示，聚酰胺6树脂能够制成依照ASTM E1461测得的热导率大于2.5W/mK的树脂。其他聚酰胺(PA)的非限制性示例是用作本专利技术复合物的基质的备选物。合适的聚酰胺包括非晶质和半晶质的聚酰胺、脂肪族聚酰胺和芳族聚酰胺。脂肪族聚酰胺的示例除了PA6以外，还包括：PA 11；PA12；PA 4,6；PA 6,6；PA 10,10；PA 12,12；共聚酰胺；及其组合。芳族聚酰胺的示例包括：PA 6I；PA 6T；PA 9T；PA10T；PA 6I/66；PA 6T/66；PA 6I/6T；共聚酰胺；及其组合。无须过多实验，基于对成本、制造技术、物理性质、化学性质等的考虑，本领域技术人员可选择聚酰胺基质。氮化硼潜在的用于所述复合物的导热填料是氮化硼，以立方氮化硼或六方氮化硼的形式市售可得。如本领域已知，相对于立方氮化硼，六方氮化硼提供更高的热导率，因此优选六方氮化硼。六方氮化硼还有助于形成高的表面电阻率。激光直接成型添加剂用于激光直接成型工艺的任意现有添加剂均为用于本专利技术的备选物。对激光直接成型(LDS)工艺有用的典型材料通常是尖晶石基金属氧化物(例如，铜铬氧化物)、有机金属络合物(例如钯/含钯重金属复合物)、铜络合物或以上的组合。另外，如PCT专利公开WO2012056416所报告，在一种有机金属络合物的情况下，被活化时需要更高的负载量以实现足够致密的用于快速金属化的核，这些更高的量对材料的机械性能带来负面影响。被认为有用的LDS添加剂的示例公开于PCT专利公开WO2012056416，因此用于本专利技术的备选物为金属氧化物、金属氧化物涂覆的填料或包括上段所鉴定的前述更传统的LDS添加剂中至少一种的组合。例如，PCT专利公开WO2012056416所鉴定的LDS材料为云母基板上的掺杂锑的锡氧化物涂层，它是一种包括含铜金属氧化物、含锌金属氧化物、含锡金属氧化物、含镁金属氧化物、含铝金属氧化物、含金金属氧化物、含银金属氧化物、或包含前述金属氧化物的至少一种的组合的涂层，所述基板可以是其他任意矿物，例如二氧化硅。PCT专利公开WO2012056416继续鉴定了锡氧化物、含锌金属氧化物、含锡金属氧化物、含铝金属氧化物、或包含前述金属氧化物的至少一种的组合。目前优选的是名为“LDS-添加剂(LDS-Additive)”的激光直接成型材料，采购于德国加布森奥斯特摩(Osteriede)7(D-30827)的LPKF激光电子股份有限公司(LPKF Laser&Electronics AG)，其中，将LDS-添加剂作为商业机密而未鉴定CAS编号或其他具体化学指示。任选的其它添加剂本专利技术的复合物可包括常规塑料添加剂，其用量足以使复合物获得所需的加工性质或性能。所述用量不应造成添加剂的浪费或对复合物的加工或性能有害。热塑性配混领域的技术人员无需过多的实验，仅须参考一些文献，例如来自“塑料设计库”(Plastics Design Library)(www.williamandrew.com)的“塑料添加剂数据库”(Plastics Additives Database)(2004)，就能够选择许多不同类型的添加剂加入本专利技术的复合物中。任选添加剂的非限制性示例包括粘合促进剂；杀生物剂(抗菌剂、杀真菌剂和防霉剂)、抗雾化剂；抗静电剂；粘合剂、起泡剂和发泡剂；分散剂；填料和增量剂，例如滑石和玻璃纤维；阻燃剂；烟雾抑制剂；抗冲改性剂；引发剂；润滑剂；云母；颜料、着色剂和染料；增塑剂，例如核/壳抗冲改性剂；加工助剂；脱模剂；硅烷、钛酸盐/酯(titanate)和锆酸盐/酯(zirconate)；滑爽剂和抗粘连剂；稳定剂；硬脂酸盐/酯(stearate)；紫外光吸收剂；粘度调节剂；蜡；催化剂失活剂；及其组合。任选添加剂中的两种为滑石和玻璃纤维，前者主要起填料的作用，后者提供强化。另外，LPKF激光电子股份有限公司是一家在激光直接成型
活跃的公司，其报告称LDS工艺中滑石也可增强镀覆性能。表1显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热聚合物复合物，其包含：(a)聚酰胺，(b)氮化硼,以及(c)激光成型添加剂，其中该复合物依照ASTM E1461测得的面内热导率大于2.5W/mK，依照ASTM B568在DOW Circuposit 4500上使用Pocan 7102作为镀覆参照时测得的镀层指数大于0.7，以及使用IPC‑TM‑650测得的粘附强度大于0.7N/mm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.25 US 61/944,1511.一种导热聚合物复合物，其包含：(a)聚酰胺，(b)氮化硼,以及(c)激光成型添加剂，其中该复合物依照ASTM E1461测得的面内热导率大于2.5W/mK，依照ASTM B568在DOW Circuposit 4500上使用Pocan 7102作为镀覆参照时测得的镀层指数大于0.7，以及使用IPC-TM-650测得的粘附强度大于0.7N/mm。2.如权利要求1所述的复合物，其中，所述聚酰胺为聚酰胺6，所述氮化硼为六方氮化硼。3.如权利要求1或2所述的复合物，其中，所述激光直接成型添加剂选自尖晶石基金属氧化物、有机金属络合物、铜络合物、金属氧化物、金属氧化物涂覆的填料或其组合。4.如权利要求1～3中任一项所述的复合物，其中，所述复合物还包含选自以下的添加剂：粘合促进剂；杀生物剂；抗雾化剂；抗静电剂；粘合剂、起泡剂和发泡剂；分散剂；填料和增量剂；阻燃剂；玻璃纤维；烟雾抑制剂；抗冲改性剂；引发剂；润滑剂；云母；颜料、着色剂和染料；增塑剂；加工助...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡映珠，陈海燕，
申请(专利权)人：普立万公司，
类型：发明
国别省市：美国;US