具有增加的体积电阻率的基于石墨的组合物制造技术

一种共混的热塑性组合物，其包括：约20wt％至约99wt％的热塑性聚合物成分；约1wt％至约60wt％的基于石墨的填料成分，所述基于石墨的填料成分包括在基于石墨的填料成分的表面上的至少约0.01wt％的官能团；约0.1wt％至约30wt％的官能剂成分；和约0至约50wt％的导热且电绝缘填料。所述官能剂成分包括与基于石墨的填料成分的表面上的官能团相互作用的官能团，这导致与不包括官能剂成分的基本上相同的导电共混的热塑性组合物的体积电阻率相比，共混的热塑性组合物的体积电阻率至少1×10

Graphite based composition with increased volume resistivity

A blended thermoplastic composition includes: a thermoplastic polymer composition of about 20wt% to about 99wt%; a graphite based filler composition of about 1wt% to about 60wt%, wherein the graphite based filler composition includes at least about 0.01wt% of the functional groups on the surface of the graphite based filler composition; a functional agent composition of about 0.1wt% to about 30wt%; and a heat conduction composition of about 0 to about 50wt% And electrical insulation filler. The functional agent composition includes functional groups interacting with functional groups on the surface of graphite based filler composition, which results in the volume resistivity of the blended thermoplastic composition being at least 1 \u00d7 10 compared with the volume resistivity of the substantially same conductive blending thermoplastic composition excluding the functional agent composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增加的体积电阻率的基于石墨的组合物
本公开涉及具有增加的体积电阻率的基于石墨的组合物和由其制成的制品。
技术介绍
在数种新兴应用比如电子、LED照明以及电力和电池系统中，热管理正变得越来越重要。对于消费电子设备和LED照明应用，在使用期间热量积聚可能会降低设备效率并可能缩短使用寿命。从用户的角度来看，积聚的热量可能会使设备触摸起来不舒服。为了降低温度，采用了散热器。它们将热量从来源驱散，并通过对流将热量散布到很大的区域。如今，散热器通常由铝制成，因为它代表了期望的特性比如轻的重量、导热率和成本之间的良好折衷。当由导电材料比如铝制成外壳/散热器时，绝缘材料通常会将电子部件与散热器分开以防止短路。包括绝缘材料会增加制造复杂性和成本二者。此外，基于金属的材料比可替代的材料解决方案更难以加工，这减小了零件设计的自由度。例如，与金属解决方案相比，热塑性塑料1)更易于加工，这在零件设计方面给出了更大的自由度；2)重量显著更轻；3)电绝缘。因此，尽管热塑性塑料可能需要用电绝缘的、导热填料进行改性以满足性能要求，但是热塑性塑料通常可以提供期望的特性，并且代表有希望铝和金属的替代品。一种感兴趣的具体填料是石墨，因为它具有出色的导热特性。然而，由于石墨具有导电性，因此必须抑制该导电性才能满足此特定应用领域的需求。另外，对于高导热性和电绝缘性应用，存在基于氮化硼的材料。然而，氮化硼的成本以及所需的高填料负荷(以实现高导热率)使其使用成本过高，这使得该解决方案对于普通应用无法作为铝的替代品。通过本公开内容的方面解决了这些和其他缺点。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，在不同的视图中相同的数字可以描述相似的组件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过举例而以非限制的方式大体上图解了本文档中讨论的各种实例。图1A-1D是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表1A-1D。图1E和1F是显示图1A-1C中显示的组合物的体积电阻率或导热率随填料负荷变化的数据的图。图2A和2B是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表2A和2B。图2C、2D、2E和2F是显示图2A和2B中显示的组合物的体积电阻率或导热率随填料负荷变化的数据的图。图3是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表3。图4是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表4。图5是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表5。图6A-6C是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表2A-2C。图7是显示根据本公开内容的方面形成的示例性组合物和不包括官能剂成分的参考实例的表7。
技术实现思路
本公开内容的方面涉及共混的热塑性组合物，该组合物包括：约20wt％至约99wt％的热塑性聚合物成分；约1wt％至约60wt％的基于石墨的填料成分，该基于石墨的填料成分包括在基于石墨的填料成分的表面上的至少约0.01wt％的官能团；约0.1wt％至约30wt％的官能剂成分；和约0至约50wt％的导热且电绝缘填料。官能剂成分包括与基于石墨的填料成分的表面上的官能团相互作用的官能团，这导致与不包括官能剂成分的基本上相同的导电共混的热塑性组合物的体积电阻率相比，共混的热塑性组合物的体积电阻率至少1×102的增加。本公开内容的方面进一步涉及共混的热塑性组合物，该组合物包括：约20wt％至约99wt％的热塑性聚合物成分；约1wt％至约60wt％的预处理的基于石墨的填料成分，该预处理的基于石墨的填料成分包括在预处理的基于石墨的填料成分的表面上的至少约0.01wt％的官能团；约0.1wt％至约30wt％的官能剂成分；和约0至约50wt％的导热且电绝缘填料。预处理的基于石墨的填料成分被预处理以增加预处理的基于石墨的填料成分的表面上的官能团的含量。官能剂成分包括热塑性聚合物，该热塑性聚合物包括与预处理的基于石墨的填料成分的表面上的官能团相互作用的官能团，这导致与不包括预处理的基于石墨的填料成分的基本上相同的导电共混的热塑性组合物的体积电阻率相比，共混的热塑性组合物的体积电阻率至少1×102的增加。具体实施方式通过参考本公开内容的以下详细描述和其中包括的实施例可以更容易地理解本公开内容。然而，在公开和描述本专利技术的化合物、组合物、制品、设备和/或方法之前，应该理解以下描述的方面不限于具体的合成方法，因为它们当然可以变化。还应该理解，本文所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并不意欲是限制性的。尽管类似于或等同于本文描述的方法和材料的任何方法和材料都可以用于实践或测试本公开内容，但是现在描述了实例方法和材料。此外，应该理解的是，除非另有明确地说明，否则绝不意欲将本文阐述的任何方法解释为要求其步骤以具体顺序执行。因此，在方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序的情况下，或者在权利要求书或说明书中没有另外明确陈述步骤必须限于具体顺序的情况下，这绝不意欲在任何方面推断顺序。尽管如此，以给定顺序呈现的步骤可以被认为代表这种方法的一个方面。这适用于任何可能的非表达的解释基础，这包括：与步骤或操作流程的安排有关的逻辑问题；从语法组织或标点符号得出的普通含义；以及说明书中描述的方面的数量或类型。定义还应该理解，本文使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并不意欲是限制性的。如在说明书和权利要求书中所使用的，术语“包括(comprising)”可以包括方面“由……组成(consistingof)”和“基本上由……组成(consistingessentiallyof)”。除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本说明书和所附的权利要求书中，将参考本文定义的许多术语。如在说明书和所附权利要求书中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数指示物。因此，例如，提及“聚碳酸酯聚合物”包括两种或更多种聚碳酸酯聚合物的混合物。如本文所使用的，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。范围在本文可以表示为从一个特定值和/或到另一特定值。当表达这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解该特定值形成另一方面。将进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点都是有意义的，并且独立于另一个端点。还应该理解，本文公开了许多值，并且每个值在本文中除了该值本身之外还公开为“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则也公开了“约10”。还应该理解，还公开了两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。如本文所使用，术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共混的热塑性组合物，其包括：/n(a)约20wt％至约99wt％的热塑性聚合物成分；/n(b)约1wt％至约60wt％的基于石墨的填料成分，所述基于石墨的填料成分包括在所述基于石墨的填料成分的表面上的至少约0.01wt％的官能团；/n(c)约0.1wt％至约30wt％的官能剂成分；和/n(d)约0至约50wt％的导热且电绝缘填料，/n其中所述官能剂成分包括与所述基于石墨的填料成分的表面上的官能团相互作用的官能团，这导致与不包括官能剂成分的基本上相同的导电共混的热塑性组合物的体积电阻率相比，所述共混的热塑性组合物的体积电阻率至少1×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170330 EP 17305383.61.一种共混的热塑性组合物，其包括：
(a)约20wt％至约99wt％的热塑性聚合物成分；
(b)约1wt％至约60wt％的基于石墨的填料成分，所述基于石墨的填料成分包括在所述基于石墨的填料成分的表面上的至少约0.01wt％的官能团；
(c)约0.1wt％至约30wt％的官能剂成分；和
(d)约0至约50wt％的导热且电绝缘填料，
其中所述官能剂成分包括与所述基于石墨的填料成分的表面上的官能团相互作用的官能团，这导致与不包括官能剂成分的基本上相同的导电共混的热塑性组合物的体积电阻率相比，所述共混的热塑性组合物的体积电阻率至少1×102的增加。


2.根据权利要求1所述的共混的热塑性组合物，其中所述基于石墨的填料成分的表面上的官能团包括基于氧的官能团、基于氮的官能团或其组合。


3.根据权利要求2所述的共混的热塑性组合物，其中所述基于石墨的填料成分被预处理以增加在所述基于石墨的填料成分的表面上所述基于氧的官能团或所述基于氮的官能团的含量。


4.根据权利要求3所述的共混的热塑性组合物，其中通过等离子体工艺、氧化工艺、高温空气工艺或臭氧工艺中的一种或多种预处理所述基于石墨的填料成分以增加在所述基于石墨的填料成分的表面上所述基于氧的官能团或所述基于氮的官能团的含量。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的共混的热塑性组合物，其中所述官能剂成分包括聚合物成分，所述聚合物成分包括环氧官能团、马来酸酐官能团、胺官能团或其组合。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的共混的热塑性组合物，其中所述官能剂成分包括非聚合物低分子量成分，所述非聚合物低分子量成分包括环氧化物、马来酸酐、胺或其组合。


7.一种共混的热塑性组合物，其包括：
(a)约20wt％至约99wt％的热塑性聚合物成分；
(b)约1wt％至约60wt％的预处理的基于石墨的填料成分，所述预处理的基于石墨的填料成分包括在所述预处理的基于石墨的填料成分的表面上的至少约0.01wt％的官能团；
(c)约0.1wt％至约30wt％的官能剂成分；和
(d)约0至约50wt％的导热且电绝缘填料，
其中
所述预处理的基于石墨的填料成分被预处理以增加所述预处理的基于石墨的填料成分的表面上的官能团的含量，并且
所述官能剂成分包括热塑性聚合物，所述热塑性聚合物包括与所述预处理的基于石墨的填料成分的表面上的官能团相互作用的官能团，这导致与不包括预处理的基于石墨的填料成分的基本上相同的导电共混的热塑性组合物的体积电阻率相比，所述共混的热塑性组合物的体积电阻率至少1×102的增加。

【专利技术属性】
技术研发人员：F·P·M·莫希，F·达罗萨，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL