[發明專利]導熱塑料組合物、用于制造導熱塑料的擠出裝置和方法

有效

• 申請號: 201580076912.X
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN107257825B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 錢德拉謝卡爾·拉曼;向北;阿南德·穆魯加亞
• 申請（專利權）人: 莫門蒂夫性能材料股份有限公司
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L77/02;C08L77/06;C08K7/14;C08K3/26;C08K3/22;C08K3/38;C08K3/34;C08K3/04;B29B7/90;B29B7/48
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;楊生平

一種導熱填料組合物和包含這類填料組合物的樹脂組合物。所述填料組合物包含氮化硼、石墨或其組合、滑石和任選的硅烷的共混物。所述填料組合物可以進一步包含其他填料組分，包括例如硅灰石、碳酸鈣或其組合。所述填料組合物可以添加到樹脂組合物中以提供導熱樹脂例如導熱塑料。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年12月24日提交的題為“導熱塑料組合物、用于制造導熱塑料的擠出裝置和方法”的U.S.專利申請號14/582,437的優先權，該申請為2013年3月14日提交的題為“導熱塑料組合物、用于制造導熱塑料的擠出裝置和方法”的U.S申請號13/829,225的部分繼續申請，U.S申請號13/829,225要求2012年9月19日提交的題為“導熱塑料組合物、用于制造導熱塑料的擠出裝置和方法”的U.S臨時專利申請號61/702,787的權益，這些申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明提供了導熱的塑料組合物、擠出機螺桿構型和用于擠出導熱塑料組合物的方法。本發明提供了包含氮化硼填料的組合物。所述導熱塑料組合物和由其形成的制品在面內(in-plane)和穿過平面(through-plane)方向上都可呈現出優異的導熱性。

背景技術

由于各種電子和光電子器件中面臨的嚴峻挑戰，這些器件的熱管理越來越受到關注。個人手持電子設備中繼續的趨勢是尺寸縮小和功能增加。功率密度和因此需要消散的熱密度明顯增加，這對于在這些設備中提供良好的熱管理提出了重大挑戰。類似地，在光電子器件，也稱為發光二極管(LED)中，功率消耗和流明輸出不斷增加。熱管理問題在其他應用中也是普遍存在的，如汽車中的電子組件、可充電電池系統和用于混合動力車輛的電力逆變器等。不足或無效的熱管理可對器件的性能和長期可靠性產生強烈和有害的影響。

目前，基于LED的燈泡被用來代替舊燈泡，并設計成適合傳統的“愛迪生”插座。將LED燈泡裝入愛迪生插座只會加劇熱管理難題，因為散熱受到自然對流的限制。因此，LED燈泡需要精心設計的散熱器以有效且充分地消散廢熱。低效的熱管理導致LED的更高的工作溫度，其由LED的結溫(T_j)表示。當結溫從115℃增加到135℃時，LED的壽命(定義為失去30％光輸出即達到B70所花費的時間)可能從80,000小時降至20,000小時。

基于與用于其他電子設備的散熱器的相似性，鋁散熱器是LED應用的自然選擇。然而，使用鋁散熱器用于LED燈泡有幾個挑戰。一個挑戰是將散熱器與愛迪生插座電絕緣。金屬散熱器和插座之間的任何電連接或泄漏在安裝過程中都會是極其危險的。另一個挑戰是提供具有復雜形狀的散熱器，因為壓鑄散熱片的形狀可能是困難的，并且可能需要昂貴的二次加工操作。鋁散熱器也可能相當沉重，并且會顯著增加燈泡的重量，從而增加運輸成本。最后，鋁散熱器將需要一個涂漆整理步驟來平滑表面光潔度并賦予消費者所期望的顏色。

塑料可以是用于散熱器的鋁的有吸引力的替代品。塑料是電絕緣的，更適合通過注塑成型重量輕的復雜散熱器結構，并且可以自由著色以滿足美學或標記要求。塑料還提供集成若干部件的可能性，這可導致燈泡更簡單的整體組裝。然而，塑料具有非常差的熱導率-通常只有約0.2W/mK，這比典型的壓鑄鋁合金(約為200W/mK)低將近兩個數量級。因此，塑料通常不足以滿足熱管理挑戰。

填料通常添加到塑料中以制備獨特的復合材料。例如，加入增強填料如玻璃纖維以改善塑料的機械性能。類似地石墨、炭黑或其他碳形式，包括甚至碳納米管在內，最近被添加到塑料中以制造導電的塑料基材料。石墨和金屬粉末有時也用于增強熱導率，但這通常導致增加的導電性，因為這些性質通常是相伴的。然而，有些陶瓷材料如二氧化硅、氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼(六方或立方體形式)等存在與塑料一起制造導熱但電絕緣配制劑的機會，因為它們是良好的熱導體和電絕緣體。