[发明专利]导热聚合物复合材料

说明书

相关申请

本申请要求2015年6月29日提交的美国专利申请号62/185,817的优先权和益处，为了任何和所有目的，其整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及导热聚合物复合材料，其包括聚合物树脂、导热填料和增容剂。

背景技术

导热聚合物复合材料的商业用途正在增加，并且日益认识到提高这些复合材料的性能，以及将这些复合材料应用于新的工业和技术，迄今为止这些新的工业和技术不能使用聚合物复合材料来代替典型的工业-标准材料，因为复合材料无法满足某些机械性能特征。用于散热的导热聚合物组合物在许多应用中是感兴趣的，诸如例如，微电子设备，比如半导体、微处理器、电阻器、电路板和集成电路元件。导热聚合物组合物也用于制造发动机部件、照明器材、光盘头、医学设备和与例如阻燃剂领域中的许多产品结合使用的组件。

尽管现有技术中已经广泛描述了导热聚合物复合材料，但是这些组合物可能不具有被恰当利用的必要机械特性。目前用于导热聚合物复合材料的组合物和制造工艺可能遭受优化导热率同时保持一定水平的机械性能的竞争的需要。例如，在某些导热复合材料中，导热填料的高质量负载将被添加至聚合物树脂，以便优化所得复合材料的导热率。然而，这种掺混的复合材料可能遭受材料之间差的整合和差的粘合，这可能不利地影响所得复合材料的机械特性。因此，本领域需要可提供提高的导热率同时保持或增加复合材料总体机械特性和性能的聚合物复合材料。

发明内容

本公开内容涉及聚合物复合材料，并且更具体地涉及导热聚合物复合材料，包括基础聚合物树脂、导热填料材料比如导热颗粒、增容剂，和任选地，添加剂。当与不包含(0.00wt.％)增容剂的对照组合物相比时，根据本公开内容的导热聚合物复合材料具有增加的机械强度，和增加的导热率，机械强度如通过悬臂梁式冲击试验所测量，导热率如通过穿过面(through-plane)和面内(in-plane)试验所测量。

根据一个实施方式，聚合物复合材料包括约20wt.％至约80wt.％的基础聚合物树脂；约1wt.％至约70wt.％的导热填料材料，比如导热颗粒，其在颗粒表面具有多个电负性官能团，并且具有至少2W/m*K的导热率；约0.01wt.％至约20wt.％的具有疏水性组分和亲水性组分的两亲性增容剂；和任选地，约0wt.％至50wt.％的添加剂；其中所有组分的组合重量百分数值不超过约100wt.％，并且其中所有重量百分数值基于组合物的总重量。

根据一个实施方式，增容剂的添加减少了聚合物复合材料中的相界，该相界一方面由于导热颗粒的整合，和另一方面由于基础聚合物树脂的整合而产生。根据另一个实施方式，增容剂具有两亲性结构，其使得导热颗粒和基础聚合物树脂的否则会部分或完全不可混溶的混合物通过减少各自组分之间的表面张力相互作用，这对于公开的导热复合材料可产生更稳定的形态，并且结果可增加公开的导热聚合物复合材料的机械性能。

根据进一步的实施方式，公开了制造的制品，该制品由导热聚合物复合材料形成。在优选的实施方式中，制品是模制品。

具体实施方式

在该文件中，除非另外指出，术语“所述(the)”、“一个(a/an)”用于包括一个或多于一个，并且术语“或”用于指非排他性的“或”。另外，应当理解，本文采用的词组或术语，并且不以其他方式限定，仅用于描述而不是限制的目的。此外，在该文件中引用的所有出版物、专利和专利文件通过引用以其整体被并入本文，如同通过引用被单独地并入。还认识到，为清楚起见，本文在单独实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方式中组合提供。相反地，为简洁起见，在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或以任意子组合提供。

当值的范围被表达时，另一个实施方式包括从一个具体值和/或至另一个具体值。类似地，当值被表达为近似值时，通过使用先行词“约”，应当理解，具体的值形成另一个实施方式。连接数量使用的修饰语“约”包含陈述值并且具有通过上下文所指示的含义(例如，其包括基于用于获得数据的仪器或方法与具体数量的测定相关的误差程度)。本文公开的所有范围包含端点，并且端点彼此可以独立地组合。进一步地，参考范围中陈述的值包括该范围中的每个和每一个值。例如，如果公开的范围具有第一端点10和第二端点15，那么也公开了11、12、13和14。