热界面材料制造技术

本文的传授内容涉及用于热界面材料的新组合物，这些组合物提供改善的热导率而不需要昂贵或研磨性的填料材料。使用增加的填料负载量、选择具有宽粒度分布的填料、以及选择非研磨性的填料的组合来实现改善的热导率。为了实现最大的热导率，优选地选择液体基体材料和填料的组合以避免在填料颗粒之间形成结合。还可以通过包括对填料颗粒的表面进行改性的表面改性剂来避免此类结合。改性剂来避免此类结合。改性剂来避免此类结合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热界面材料


[0001]本文的传授内容涉及通常具有高热导率的热界面材料、包括该热界面材料的部件和制品、以及相关的方法。该热界面材料包括低聚物或聚合物基体相和一种或多种分散在该基体相中的导热填料。

技术介绍

[0002]汽车工业在过去的十年中出现了减轻车辆重量的趋势。该轻量化趋势主要由减少车队的CO2排放的法规推动。近年来，越来越多的电驱动车辆已经进一步刺激了轻量化构造策略。日益增长的汽车市场和日益增长的电动车辆市场份额的结合导致电驱动车辆数量的强劲增长。为了提供长续航里程，需要具有高能量密度的电池。目前，几种电池策略遵循不同的详细构思，但是所有长里程耐用电池构思的共同点是需要热管理。特别地，为了将电池单元(cell)或模块热连接至冷却单元，需要热界面材料。
[0003]包括传导填料的各种组合物描述于PCT专利申请号WO 2001/041213 A1：WO 2014/047932 A1；WO 2015/148318 A1；WO 2016/145651 A1；WO 2017/091974 A1；WO 2018/34721；和WO 2006/016936 A1；欧洲专利申请EP 1438829 A1；日本专利申请JP 2010/0138357 A；以及美国专利申请US 2009/0250655 A1中；每篇专利通过援引以其全文并入本文。在这些先前的尝试中，组合物经历对于可负担的热界面材料的一种或多种需要，诸如组合物的热导率不足、组合物难以生产、组合物没有适当地填充间隙使得接触不足；组合物需要昂贵的材料；或者组合物需要可能损坏加工设备的研磨性填料。
[0004]对于具有高热导率和低粘度两者的热界面材料的需要持续存在。对于具有为非研磨性的填料材料的热界面材料的需要也持续存在。对于在原材料成本和/或制造/加工成本方面更经济的热界面材料的需要也持续存在。

技术实现思路

[0005]使用根据本文传授内容的热界面材料可以实现以上需要中的一个或多个。
[0006]本文传授内容的一方面涉及一种组合物，其包含：包括低聚物或聚合物的连续基体相、以及包含一种或多种分散在该基体相中的填料的分散填料相；其中该一种或多种填料具有特征在于约3或更大的D
90
/D
50
的比率的宽粒度分布；并且其中该一种或多种填料包括被表面改性剂覆盖和/或与表面改性剂反应。
[0007]根据本文传授内容的另一方面涉及一种组合物，其包含：包括低聚物或聚合物的连续基体相、以及约86重量百分比或更大的分散填料相，该分散填料相包含一种或多种分散在该基体相中的传导填料；其中一种或多种传导填料具有特征在于约3或更大的D
90
/D
50
的比率的宽粒度分布。
[0008]根据本文传授内容的任何方面的特征可以进一步在于以下特征中的一个或任何组合：组合物是具有约2.0W/mK或更大(优选地约2.5W/mK或更大、并且更优选地约3.0W/mK或更大)的热导率的热界面材料；该一种或多种填料是具有约3W/mK至约80W/mK)的热导率
的传导填料(即，导热填料)；传导填料具有约60W/mK或更小(例如，约40W/mK或更小、或约20W/mK或更小)的热导率；传导填料包含一种或多种金属原子，其中一种或多种金属原子的浓度是基于传导填料中原子的总数约25百分比或更小；传导填料包括氢氧化铝；传导填料具有约6或更小、优选地约5或更小、并且更优选地约4或更小的莫氏硬度；低聚物或聚合物具有约15,000g/mol或更小、或约10,000g/mol或更小的重均分子量；低聚物或聚合物包括烷氧基团；表面改性剂包括具有约6个或更多个(优选地约8个或更多个、或约10个或更多个、或约12个或更多个)碳原子的烷基和在一端上与填料共价键合的官能团；基于组合物的总重量，表面改性剂以约0.05重量百分比或更大(优选地约0.2重量百分比或更大、并且更优选地约0.5重量百分比或更大)的量存在；表面改性剂以约10重量百分比或更小、优选地约8重量百分比或更小、更优选地约6重量百分比或更小、并且更优选地约4重量百分比或更小的量存在；基于组合物的总重量，一种或多种填料的量是约86重量百分比或更大；该一种或多种填料的量是约95重量百分比或更小；表面改性剂的该一个或多个官能团包括烷氧基硅烷基团；组合物混合为无破碎的光滑块；组合物具有约700N或更小的粘度(如通过在0.5mm下的压入力所确定的)；或者基于组合物的总重量，基体相的低聚物或聚合物、表面改性剂(如果存在)、以及该一种或多种填料(例如，传导填料或ATH)的总量是约95重量百分比或更大(优选地约97重量百分比或更大、或约99重量百分比或更大、或约100重量百分比)。
[0009]另一方面涉及一种制品，其包括根据本文传授内容的组合物的层。制品可以包括产生热量的第一部件和/或用于去除热量的第二部件。优选地，制品包括第一部件和第二部件两者，并且该层插入在第一部件与第二部件之间，并且该层提供用于从第一部件至第二部件的热量流动的路径。优选地，第一部件包括电池单元。
[0010]另一方面涉及一种用于冷却装置的方法，该方法包括以下步骤：在第一部件中产生热量；通过使热量流过热界面部件将热量传递至第二部件；其中热界面部件由根据本文传授内容的组合物形成。
附图说明
[0011]图1是说明具有总体上窄粒度分布的填料(A)的组合物、具有总体上宽粒度分布的填料(B)的组合物、以及具有总体上宽粒度分布的已经被表面改性的填料(C)的组合物的特征的图。
[0012]图2是说明表面改性剂与传导填料之间的反应的特征的图。例如，表面改性剂可以改变表面的疏水性。
[0013]图3是示出具有不同量的填料的说明性组合物的图，其中填料(A)具有窄粒度分布；(B)具有宽粒度分布，以及(C)具有宽粒度分布和表面改性剂以使基体相材料与填料之间的结合降低或最小化。
[0014]图4是具有宽粒度分布的说明性传导填料的光学显微照片。
[0015]图5是示出包括热界面材料的装置的说明性特征的图。
[0016]图6是包括热界面材料的电池的说明性图。
具体实施方式
[0017]除非另有说明，否则术语“基本上由
…
组成”包括约90重量百分比或更大、约95重
量百分比或更大、约98重量百分比或更大、或约99重量百分比或更大的量。
[0018]除非另有说明，否则术语“传导(conductive)”和“传导率(conductivity)”是指“导热”和“热导率”。
[0019]热界面材料包括两相或更多相，并且优选地包括两相。热界面材料的第一相是基体相。基体相优选地是连续相。然而，基体相可以是共连续相和/或包括一个或多个子相。优选地，基体相包括以下、基本上由以下组成或完全由以下组成：一种或多种聚合物、低聚物、或可聚合化合物。优选地，基体相包括以下、基本上由以下组成或完全由以下组成：一种或多种在室温下是液体或需要最少加热以变成液体的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种组合物，其包含：i.连续基体相，其包括低聚物或聚合物；ii.分散填料相，其包含一种或多种分散在所述基体相中的填料；其中所述一种或多种填料具有特征在于约3或更大的D
90
/D
50
的比率的宽粒度分布；并且其中所述一种或多种填料包括被表面改性剂覆盖和/或与表面改性剂反应。2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物是具有约2.0W/mK或更大(优选地约2.5W/mK或更大、并且更优选地约3.0W/mK或更大)的热导率的热界面材料。3.如权利要求1或2所述的组合物，其中，所述一种或多种填料是具有约3W/mK至约80W/mK的热导率的传导填料(即，导热填料)。4.如权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中，所述传导填料具有约60W/mK或更小(例如，约40W/mK或更小、或约20W/mK或更小)的热导率。5.如权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中，所述传导填料包括一种或多种金属原子，其中所述一种或多种金属原子的浓度是基于所述传导填料中原子的总数约25百分比或更小。6.如权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中，所述传导填料包括氢氧化铝。7.如权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中，所述传导填料具有约6或更小、优选地约5或更小、并且更优选地约4或更小的莫氏硬度。8.如权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中，所述低聚物或聚合物具有约15,000g/mol或更小、或约10,000g/mol或更小的重均分子量。9.如权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中，所述低聚物或聚合物包括烷氧基团。10.如权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中，所述表面改性剂包括具有约6个或更多个(优选地约8个或更多个、或约10个或更多个、或约12个或更多个)碳原子的烷基和在一端上与所述填料共价键合的官能团。11.如权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述表面改性剂以约0.05重量百分比或更...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：DDP特种电子材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：