[发明专利]制备导热颗粒

说明书

发明内容

本文描述了制备具有至少1×10⁶Ω-cm的体积电阻率的导热颗粒的方 法，以及包含这些导热颗粒的绝缘组合物。

电气装置，诸如发光二极管(LED)已经发展得更强力并且产生更大的 电气输出，同时它们变得小型化并且更多地集成到甚至更小的外壳中。具体 地讲，就LED而言，LED的光输出越高，电能需求越大并且热输出越大。 高功率电气装置诸如LED的热管理对于保持装置的长期功能和安全性能是 至关重要的。因此，此类高功率装置的热管理已导致需要将热在外壳内耗散 同时保留电绝缘以避免电击。具体地讲，在一些LED中，外壳用作散热器 并且铝通常用作散热器材料。然而，此类金属外壳较重并且是导电的。

为了有助于解决高功率电气装置的外壳中的热管理同时减小外壳的电 导率的需要，导热但电绝缘的颗粒已成为当前研究的关注点。目的是将这些 颗粒共混入聚合物组合物中从而提供适用于高功率电气装置的外壳和其它 元件的聚合物组合物。

日本专利申请公布2010-024406公开了在天然石墨的表面上形成二氧化 硅水合物的膜的方法，其中将天然石墨和四乙氧基硅酸盐、偶联剂加入异丙 醇中。日本专利申请公布2011/089216公开了石墨化短纤维，其具有在其表 面上的碳化硅层并用作具有绝缘特性的导热材料。碳化硅层通过在一氧化硅 气体中在超过1000℃下焙烧来涂覆。日本专利申请公布2009-235650公开了 在纤维碳体系材料上形成绝缘涂层。日本专利申请公布09-309710和JP 08-259838公开了非导电碳质粉末的制备。美国专利申请公布2011/0129672 公开了用于化妆品应用的非球形中空颗粒的硅烷涂覆方法。美国专利 8，110,284公开了微胶囊，其用硅烷化合物包封。美国专利6,919,106公开了 使用硅烷化合物制备多孔SOG膜。

本文描述了表现出热导率与电绝缘的导热颗粒，其通过将阳离子表面活 性剂或两性表面活性剂、水解催化剂和二氧化硅前体混合的方法来制备。本 文还描述了包含这些导热颗粒的电绝缘聚合物组合物。

附图说明

图1示出了在实施例1的导热颗粒的深度方向上通过俄歇电子能谱 (Augerelectronspectroscopy，AES)分析的结果。

图2描绘了用于测量在实施例中制得的导热颗粒的体积电阻率的装置。

图3描绘了通过本文所述的方法制得的导热颗粒。

具体实施方式

定义

以下定义和缩写旨在用来解释说明书中所讨论的以及权利要求书中所 引用的术语的含义。

如本文所用，术语“发光二极管”或“LED”是指一种装置，该装置包 括至少一个发光半导体二极管、能够将二极管连接到电路的电连接、以及部 分地包围所述二极管的外壳。LED可任选地具有完全地或部分地覆盖LED 的透镜。

如本文所用，术语“LED外壳”或“外壳”是指LED的结构元件，所 述LED的至少一部分结构元件、优选全部结构元件包含本文所公开的聚合 物组合物和涂覆的基于碳的颗粒，并且其中所述外壳部分地或完全地围绕二 极管，以便形成围绕所述二极管的腔体，其中所述外壳具有由二极管发射的 光射出的开口。

如本文所用，术语“基于碳的颗粒”是指不呈纤维形式的基于碳的颗粒。 基于碳的颗粒还包括碳粉末和碳薄片。基于碳的颗粒可以为天然存在的碳或 人造碳。基于非纤维碳的颗粒具有小于2的纵横比(长度与宽度的比率)。 此类颗粒通常为圆形、椭圆形、平坦的或不规则的形状。

如本文所用，术语“石墨薄片”是指不呈纤维形式的石墨颗粒。石墨薄 片还包括石墨粉末和石墨颗粒。石墨可为天然存在的石墨或人造石墨。非纤 维石墨和石墨薄片具有小于2的纵横比(长度与宽度的比率)。此类薄片通 常为圆形、椭圆形、平坦的或不规则的形状。

如本文所用，术语“无定形二氧化硅前体”是指化合物或材料，其在暴 露于催化剂时，导致基于二氧化硅的材料的形成或产生，所述基于二氧化硅 的材料可用于涂覆颗粒使得颗粒电绝缘和导热。

如本文所用，术语“收集”是指一种方法，通过所述方法将涂覆的基于 碳的颗粒从其中所述颗粒被涂覆的溶液中分离和隔离。