JP5082304B2 - Thermally conductive resin material and molded body thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝導性、機械的強度、成形加工性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れた熱導電性樹脂材料やその成形体に関し、より詳しくは、炭素繊維を含有する熱伝導性樹脂材料やその成形体に関する。 The present invention relates to a heat conductive resin material excellent in heat conductivity, mechanical strength, molding processability, antistatic property, and electromagnetic wave shielding property and a molded body thereof, and more specifically, a heat conductive resin containing carbon fiber. It relates to materials and molded products.
熱硬化性樹脂は、優れた機械的特性、耐熱性、絶縁性等を有することから、電子部品用絶縁材、小型電子機器用外装材、建材、航空機や船舶用の内・外装材等、種々の産業分野で重要な材料として利用されている。特に電子機器用途では、各種のデバイスから発生する熱を効率よく放熱させるための熱伝導性が要求されるが、熱硬化性樹脂は一般的に熱伝導性が充分ではない。 Thermosetting resins have excellent mechanical properties, heat resistance, insulation, etc., so various types of insulation materials for electronic parts, exterior materials for small electronic devices, building materials, interior and exterior materials for aircraft and ships, etc. It is used as an important material in the industrial field. In particular, in electronic equipment applications, thermal conductivity for efficiently radiating heat generated from various devices is required, but thermosetting resins are generally not sufficient in thermal conductivity.
これに対して、樹脂の熱伝導性を向上する方法として、熱伝導性フィラーを添加する方法が一般に知られている。例えば、アルミナ、窒化ホウ素、カーボンなどの熱伝導率の高い無機フィラーが広く用いられており、とりわけ、カーボンファイバーは、他のフィラーに比べて軽量であることに加え、比較的安価であり、毒性がなく環境への影響がほとんどないことから、実用性に優れた材料として注目されている。 On the other hand, as a method for improving the thermal conductivity of the resin, a method of adding a thermal conductive filler is generally known. For example, inorganic fillers with high thermal conductivity such as alumina, boron nitride, and carbon are widely used. In particular, carbon fiber is relatively cheap and toxic in addition to being lighter than other fillers. Since it has no impact on the environment, it has attracted attention as a material with excellent practicality.
例えば、特許文献1には、液晶性反応硬化型樹脂の硬化前に炭素繊維を含ませ、磁場を印加し、炭素繊維と樹脂分子を一定方向に配向させながら硬化させることにより、特定方向の熱伝導性を向上させた樹脂成形体が報告されている。
For example, in
また、特許文献2には、エポキシ樹脂中において、メソゲンを含む異方構造単位を25体積%以上で存在させ、さらに無機セラミックスフィラーを20体積%以上含ませることにより、全体として等方性を保ちながら熱伝導性を向上させた樹脂成形体が報告されている。
さらに、特許文献3には、2種以上の熱可塑性樹脂混合物中において、1種の樹脂相に直径1μm以下の繊維状カーボンを偏在させ、局所的な高熱伝導領域を形成させて全体の熱伝導性を向上させた樹脂成形体が報告されている。
Further, in
しかしながら、上記特許文献1〜3に開示された樹脂成形体には、いくつかの問題がある。特許文献1の成形体では、炭素繊維と樹脂分子が配向することにより、特定方向の応力や衝撃に対する機械的強度が著しく低下する。すなわち、樹脂成形体の機械的性質は、樹脂分子の高次構造に大きく依存しており、樹脂分子が一定方向に配向することによって3次元的な分子鎖の絡み合いが減少し、機械的強度が著しく低下する。さらに、成形過程で強磁場を印加するためには、既存の成型装置に特別な加工が必要となり、実用面において大きな障害が存在する。
However, the resin molded bodies disclosed in
一方、特許文献2の成形体では、規則的な分子構造を部分的に存在させて熱伝導性を向上させているが、分子間における熱伝導の連続性には限界があるため、結果的にフィラーの添加に頼らざるを得なくなるという問題が生じる。実際、メソゲンの導入によって最大5倍程度の熱伝導率が得られているものの、その値はおよそ1W/m・Kであり、フィラーを40体積%共存させることによって、ようやく5W/m・K程度まで向上させるものである。このようなフィラーを高配合した熱硬化性樹脂成形体では、機械的強度が大きく低下してしまい、樹脂本来の特性を発揮することができない。
On the other hand, in the molded article of
また、特許文献3の成形体では、特定の樹脂相に繊維状カーボンを偏在させ、局所的な熱伝導領域を形成させることで成形体全体の熱伝導性を向上させているが、それぞれの樹脂相の力学的特性が異なるために、成形体の機械的強度が大きく低下してしまう。これは、繊維状カーボンが偏在した樹脂相と、マトリックス樹脂相との間で界面破壊が生じやすくなるためであり、実用材料として致命的な欠点を有する。また、一般的な方法に比べれば熱伝導性が向上しているものの、実用的な要求レベルには至っていない。
Moreover, in the molded object of
さらに、近年のデバイスの高集積化、製品の小型化や多機能化に伴う発熱密度の増加によって、電子機器や電子部品の放熱の問題は極めて深刻になってきている。特に、進歩がめざましいモバイル情報端末においては、触れていると低温火傷を生ずるほどの熱が素子から発生することが問題になっており、このため、熱を筐体にダイレクトに伝えるというだけでなく、材料自体の熱伝導の方向性や移動量を制御でき、安全に放熱を行える従来にない特定の材料が求められている。即ち、将来的には、電子機器や電子部品に適用される材料においては、既存の樹脂やセラミックスあるいは金属固有の特性だけでなく、高度な熱伝導性を備えた新しい材料が必要であり、特に、樹脂の特徴である成形加工性、軽量性、低コストなどの実用性に加えて、優れた熱伝導性および熱の方向性が制御できるような熱伝導性材料が求められている。
本発明の課題は、電子部品用モールド材、プリント基板、さらに小型電子機器の外装材などに使用される熱硬化性樹脂が、本来有する成形加工性、軽量性、機械的強度、耐熱性等の実用特性を低下させることなく、優れた熱伝導性を有し、且つ熱伝導の方向性や移動量の制御が可能な異方的な熱伝導性を有する熱伝導樹脂材料や、その成形体を提供することにある。 The problem of the present invention is that the thermosetting resin used for molding materials for electronic parts, printed boards, and exterior materials for small electronic devices has inherent moldability, lightness, mechanical strength, heat resistance, etc. A heat conductive resin material having an excellent thermal conductivity and an anisotropic thermal conductivity capable of controlling the direction and amount of movement of heat without deteriorating practical properties, and a molded body thereof. It is to provide.
本発明者らは、樹脂とフィラーとを含む樹脂材料において、そのモルホロジーが熱伝導性に強く影響することに着目し、熱伝導性フィラー、特に繊維状フィラーと熱硬化性樹脂、および各種添加剤との溶融粘度、流動性、および各成分の分散状態、表面間相互作用などについて詳細に解析した。その結果、母材の熱硬化性樹脂に対して、これに非相溶の有機化合物と繊維状のフィラーとを配合して、樹脂成分中に分散した有機化合物の各分散粒子に2以上の繊維状のフィラーを接触、または内部に存在させた状態に分散させることができることを見い出した。これを用いて得られる成形体において繊維状フィラーの網目状構造が形成され、優れた熱伝導性を有するものとなることの知見を得た。 The present inventors pay attention to the fact that the morphology of a resin material containing a resin and a filler strongly influences thermal conductivity, and heat conductive fillers, particularly fibrous fillers, thermosetting resins, and various additives. The melt viscosity, fluidity, and the dispersion state of each component, interaction between surfaces, etc. were analyzed in detail. As a result, the base material thermosetting resin is blended with an incompatible organic compound and a fibrous filler, and two or more fibers are dispersed in each dispersed particle of the organic compound dispersed in the resin component. It has been found that the filler can be dispersed in contact or in the state of being present inside. In the molded product obtained using this, the network structure of the fibrous filler was formed, and the knowledge that it became what has the outstanding heat conductivity was acquired.
特に、特定のサイズを有する繊維状の熱伝導性フィラーと、母材の熱硬化性樹脂に非相溶な特定の分子構造を有する有機化合物を特定の範囲で配合することにより、上記複合体のモルホロジーが大きく変化し、優れた熱伝導性が得られることを見出した。すなわち、上記特定の分子構造を有する有機化合物の配合によって、溶融樹脂中でのフィラーの分散が著しく促進され、同時に母材樹脂と上記フィラーとの化学的相互作用が強化され、高熱伝導化に最適なモルホロジーが形成されることを見い出した。 In particular, by blending a fibrous thermal conductive filler having a specific size and an organic compound having a specific molecular structure incompatible with the base thermosetting resin, in a specific range, It was found that the morphology changed greatly and excellent thermal conductivity was obtained. In other words, the blending of the organic compound having the specific molecular structure described above significantly promotes the dispersion of the filler in the molten resin, and at the same time enhances the chemical interaction between the base resin and the filler, making it ideal for high thermal conductivity. We found that a good morphology was formed.
本発明の熱伝導の促進のメカニズムは必ずしも明確ではないが、熱硬化性樹脂に対して、非相溶性の有機化合物を添加することにより、繊維状フィラーの分散性が向上し、樹脂中にこれらのフィラー同士が網目状に接触した構造が形成され、成形体において繊維状フィラーのネットワーク構造が形成され、高い熱伝導性が実現したものと考えられる。この場合、低粘度の非相溶性の有機化合物は、特に、母材の熱硬化性樹脂を溶融してこれに混合する際、微分散し、樹脂の溶融粘度を低下させ、本来凝集しやすい繊維状フィラーの分散性を効果的に高めると同時に、フィラー表面に対して強い相互作用を持つことで、フィラー同士のバインダー(複数の繊維状フィラーを部分的に集結させる、網の結節のような働きをする)となり、繊維状フィラーのネットワーク構造を形成すると推測する。このようなネットワーク構造は、特に、特定の繊維長および繊維径を有する繊維状フィラーによって、低い配合量で特異的に形成される。また、非相溶性の有機化合物との相乗効果によって、繊維状フィラー同士が接触あるいは極めて接近した状態が形成されるため、熱伝搬のロスが低減され、少量のフィラーで充分に高い熱伝導性が得られる。このためフィラー配合量の低減を図り、樹脂本来の特性を阻害することなく成形体に高い熱伝導性を付与することができることの知見を得た。 Although the mechanism of promoting heat conduction according to the present invention is not necessarily clear, the dispersibility of the fibrous filler is improved by adding an incompatible organic compound to the thermosetting resin, and these are incorporated into the resin. It is considered that a structure in which the fillers are in mesh contact with each other is formed, and a network structure of fibrous filler is formed in the molded body, thereby realizing high thermal conductivity. In this case, the low-viscosity incompatible organic compound is a fiber that is finely dispersed, especially when the thermosetting resin of the base material is melted and mixed with it, lowering the melt viscosity of the resin, and inherently easily aggregated. By effectively increasing the dispersibility of the fibrous filler and at the same time having a strong interaction with the filler surface, the binder between the fillers (work like a network knot that partially aggregates multiple fibrous fillers) It is assumed that a network structure of fibrous filler is formed. Such a network structure is specifically formed with a low blending amount by a fibrous filler having a specific fiber length and fiber diameter. In addition, due to the synergistic effect with incompatible organic compounds, fibrous fillers are brought into contact or very close together, reducing heat propagation loss and sufficiently high thermal conductivity with a small amount of filler. can get. For this reason, the filler compounding quantity was reduced and the knowledge that high heat conductivity could be provided to a molded object was obtained, without inhibiting the original characteristic of resin.
また、繊維状フィラーが、特定の樹脂相に偏在することがないため、界面破壊が発生しにくく、強度的な低下は生じない。さらに、上述した非相溶性の有機化合物による樹脂成分の溶融粘度の低下により、繊維状フィラーが、樹脂成分の流動方向や成形面方向に対して配向し易くなり、異方的な熱伝導性が得られるようになる。一般に、樹脂中でのフィラーの配向は、機械的強度の低下やソリの原因になることが知られているが、従来に比べて繊維状フィラーの配合量が極めて少量であること、この少量の繊維状フィラーのネットワーク構造とが相俟って、これらの問題を効果的に抑制することができることを見い出した。 In addition, since the fibrous filler is not unevenly distributed in a specific resin phase, interfacial breakage is unlikely to occur, and strength reduction does not occur. Further, the decrease in the melt viscosity of the resin component due to the incompatible organic compound described above makes it easier for the fibrous filler to be oriented with respect to the flow direction and the molding surface direction of the resin component, resulting in anisotropic thermal conductivity. It will be obtained. In general, the orientation of the filler in the resin is known to cause a decrease in mechanical strength and warpage. However, the amount of fibrous filler blended is extremely small compared to the conventional method. It was found that these problems can be effectively suppressed in combination with the network structure of the fibrous filler.
熱伝導性樹脂材料の熱伝導率は、添加するフィラーの熱伝導率がその種類によって1桁から2桁も異なることから、添加するフィラーの種類や添加量に依存することが多い。熱伝導率の要求レベルに応じ、フィラーの種類や配合比を変えることにより、樹脂の熱伝導率を制御することができるが、既存の方法を用いて同様のフィラーを同配合比で混合した場合に比べ、とりわけ、モルホロジーの制御によって熱伝導性を著しく向上させることができ、同時に熱伝導の方向性や移動量の制御が可能になることを確認した。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。 The thermal conductivity of the thermally conductive resin material often depends on the type and amount of filler to be added since the thermal conductivity of the filler to be added varies by one to two digits depending on the type. Depending on the required level of thermal conductivity, the thermal conductivity of the resin can be controlled by changing the type and blending ratio of the filler, but when similar fillers are mixed at the same blending ratio using existing methods In particular, it was confirmed that the thermal conductivity can be remarkably improved by controlling the morphology, and at the same time, the directionality of the thermal conduction and the amount of movement can be controlled. Based on this knowledge, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、熱硬化性樹脂(A)を母材とする樹脂成分と、これに非相溶な有機化合物(B)と、繊維状フィラー(C)とを含む熱伝導性樹脂材料であって、樹脂成分中に、有機化合物(B)が分散粒子として存在し、2つ以上の繊維状フィラー(C)が各分散粒子の表面に接触し、または分散粒子中に存在し、500以上50000以下のアスペクト比を有し、有機化合物(B)が、エステル化合物、オレフィン化合物、カーボネート化合物およびアミド化合物から選ばれる1種または2種以上を含み、80〜200℃の融点を有することを特徴とする熱伝導性樹脂材料に関する。 That is, this invention is a heat conductive resin material containing the resin component which uses a thermosetting resin (A) as a base material, an incompatible organic compound (B), and a fibrous filler (C). In the resin component, the organic compound (B) is present as dispersed particles, and two or more fibrous fillers (C) are in contact with the surface of each dispersed particle, or are present in the dispersed particles, and 500 or more. It has an aspect ratio of 50000 or less, and the organic compound (B) includes one or more selected from ester compounds, olefin compounds, carbonate compounds and amide compounds, and has a melting point of 80 to 200 ° C. It relates to a thermally conductive resin material.
また、本発明は、上記熱伝導性樹脂材料を用いて射出成形又は圧縮成形により成形された熱伝導性成形体に関する。 Moreover, this invention relates to the heat conductive molded object shape | molded by injection molding or compression molding using the said heat conductive resin material.
本発明の熱伝導性樹脂材料は、電子部品用モールド材、プリント基板、さらに小型電子機器の外装材などに使用される熱硬化性樹脂材料が、本来有する成形加工性、軽量性、機械的強度、耐熱性等の実用特性を低下させることなく、優れた熱伝導性を有し、且つ熱伝導の方向性や移動量の制御が可能な異方的な熱伝導性を有する。本発明の熱伝導性成形体は、用いる樹脂が有する本来の成形加工性、軽量性、機械的強度、耐熱性等の実用特性を低下させることなく、優れた熱伝導性を有し、且つ、熱伝導の方向性や移動量の制御が可能な異方的な熱伝導性を有する。 The heat conductive resin material of the present invention is a mold material for electronic parts, a printed circuit board, and a thermosetting resin material used for an exterior material of a small electronic device. It has an excellent thermal conductivity without deteriorating practical properties such as heat resistance, and has an anisotropic thermal conductivity capable of controlling the direction of the heat conduction and the amount of movement. The thermally conductive molded body of the present invention has excellent thermal conductivity without deteriorating practical properties such as the original moldability, lightness, mechanical strength, heat resistance, etc. possessed by the resin used, and It has anisotropic thermal conductivity that enables control of the direction of heat conduction and the amount of movement.
本発明の熱伝導性樹脂材料は、熱硬化性樹脂(A)を母材とする樹脂成分と、これに非相溶な有機化合物(B)と、繊維状フィラー(C)とを含む熱伝導性樹脂材料であって、樹脂成分中に、有機化合物(B)が分散粒子として存在し、2つ以上の繊維状フィラー(C)が各分散粒子の表面に接触し、または分散粒子中に存在し、500以上50000以下のアスペクト比を有し、有機化合物(B)が、エステル化合物、オレフィン化合物、カーボネート化合物およびアミド化合物から選ばれる1種または2種以上を含み、80〜200℃の融点を有することを特徴とする。 The heat conductive resin material of the present invention includes a resin component having a thermosetting resin (A) as a base material, an organic compound (B) incompatible with the resin component, and a fibrous filler (C). An organic compound (B) is present as dispersed particles in the resin component, and two or more fibrous fillers (C) are in contact with the surface of each dispersed particle or present in the dispersed particles. The organic compound (B) has an aspect ratio of 500 or more and 50000 or less, and the organic compound (B) includes one or more selected from an ester compound, an olefin compound, a carbonate compound and an amide compound, and has a melting point of 80 to 200 ° C. It is characterized by having .
本発明の熱伝導性樹脂材料に用いられる熱硬化性樹脂(A)は樹脂成分の母材となるものであり、成形分野で使用される熱硬化性樹脂であれば、いずれも適用することができる。かかる熱硬化性樹脂(A)としては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ウレタン系樹脂等を挙げることができる。特にエポキシ系樹脂は、電気絶縁性、機械的特性、耐熱性、耐薬品性等に優れるところから、プリント基板や半導体パッケージの封止材料等に汎用的に用いられており、これらの電子機器における大量の発熱を装置外へ放出するため、適用することが好ましい。エポキシ系樹脂とは、分子内にエポキシ基を含む化合物、あるいはエポキシ基の3次元的な架橋によって得られる樹脂構造体およびその硬化物のことをいう。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノバラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等を挙げることができる。これらは1種または2種以上を組み合わせて使用することができ、通常、アミン系、フェノール系、酸無水物系などの硬化剤と混合して用いられる。 The thermosetting resin (A) used in the thermally conductive resin material of the present invention is a base material for the resin component, and any thermosetting resin used in the molding field can be applied. it can. Examples of the thermosetting resin (A) include unsaturated polyester resins, epoxy resins, acrylic resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, urethane resins, and the like. In particular, epoxy resins are widely used as sealing materials for printed circuit boards and semiconductor packages because of their excellent electrical insulation, mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, etc. In these electronic devices It is preferably applied because a large amount of heat is released outside the apparatus. The epoxy resin refers to a compound containing an epoxy group in a molecule, or a resin structure obtained by three-dimensional crosslinking of an epoxy group and a cured product thereof. For example, bisphenol A type epoxy resin, cresol nobarac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more, and are usually used in combination with a curing agent such as amine, phenol, and acid anhydride.
熱硬化性樹脂(A)を母材として含む樹脂成分は、本発明の熱伝導性樹脂材料におけるマトリックスを構成するものであり、熱可塑性樹脂を一部に、含んでいてもよい。熱可塑性樹脂は有機化合物(B)と非相溶であることが好ましく、マトリックス樹脂中の含有量としては、例えば、熱硬化性樹脂100質量部に対して、0.5〜30質量部以下の範囲を挙げることができる。 The resin component containing the thermosetting resin (A) as a base material constitutes a matrix in the thermally conductive resin material of the present invention, and may contain a thermoplastic resin in part. The thermoplastic resin is preferably incompatible with the organic compound (B), and the content in the matrix resin is, for example, 0.5 to 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the thermosetting resin. A range can be mentioned.
本発明の熱伝導性樹脂材料に用いる有機化合物(B)は、上記熱硬化性樹脂(A)に対して非相溶であり、母材の熱硬化性樹脂(A)中において分散粒子を形成するものである。ここで非相溶とは、母材の熱硬化性樹脂(A)に対して0.1μm以上のサイズで分散粒子を形成し、可視光域において光学的な非相溶性を呈するものをいう。異種の樹脂又は樹脂と有機化合物の混合物においては、各樹脂が熱力学的に完全相溶すること(分子レベルで一相になること)は極めてまれであり、可視上均一に見える場合であっても、サブミクロン以下のミクロ的視野においては分散状態で存在しているのが一般的である。したがって、「非相溶性」あるいは「完全相溶でない」ということは、ほとんどの異種樹脂混合系を包括してしまうことになる。本発明における樹脂成分に「非相溶」な有機化合物(B)とは、部分相溶の状態も含め、樹脂成分中に、有機化合物(B)が0.1μm以上のサイズで分散粒子を形成し、可視レベルで非相溶を認識できるものをいう。 The organic compound (B) used in the heat conductive resin material of the present invention is incompatible with the thermosetting resin (A) and forms dispersed particles in the base material thermosetting resin (A). To do. The term “incompatible” as used herein refers to those in which dispersed particles are formed with a size of 0.1 μm or more with respect to the base thermosetting resin (A) and exhibit optical incompatibility in the visible light region. In the case of dissimilar resins or a mixture of resin and organic compound, it is extremely rare that each resin is completely thermodynamically compatible (becomes one phase at the molecular level), and it appears to be visible and uniform. However, it is generally present in a dispersed state in a microscopic field below submicron. Therefore, “incompatible” or “not completely compatible” includes most different resin mixed systems. In the present invention, the organic compound (B) that is “incompatible with the resin component” means that the organic compound (B) forms dispersed particles having a size of 0.1 μm or more in the resin component, including a partially compatible state. And what can recognize incompatibility at a visible level.
上記有機化合物(B)の分散粒子の平均粒子径としては、0.1〜500μmの範囲であることが好ましい。有機化合物(B)の分散粒子の平均粒子径が0.1μm以上であれば、可視レベルで樹脂成分との非相溶を認識することができ、後述する繊維状フィラー(C)を樹脂成分中において相互に網目状に接触するように分散させ、得られる成形体において繊維状フィラー(C)とネットワーク構造を形成することにより、熱伝導性の向上を図ることができる。一方、分散粒子の平均粒子径が500μm以下であれば、樹脂製分中での凝集を抑制することができ、マクロ相分離による界面破壊等を抑制することができる。 The average particle diameter of the dispersed particles of the organic compound (B) is preferably in the range of 0.1 to 500 μm. If the average particle diameter of the dispersed particles of the organic compound (B) is 0.1 μm or more, incompatibility with the resin component can be recognized at a visible level, and the fibrous filler (C) described later is contained in the resin component. In order to improve the thermal conductivity, it is dispersed so as to contact each other in the form of a network, and a fibrous filler (C) and a network structure are formed in the obtained molded body. On the other hand, when the average particle diameter of the dispersed particles is 500 μm or less, aggregation in the resin fraction can be suppressed, and interface breakage due to macrophase separation can be suppressed.
ここで平均粒子径は顕微鏡法による測定値とすることができる。 Here, the average particle diameter can be a value measured by a microscopic method.
樹脂成分と非相溶でこのような平均粒子径を有する有機化合物(B)は、繊維状フィラー(C)との相互作用により、各有機化合物(B)の分散粒子の一部の表面と2つ以上の繊維状フィラー(C)と接触した状態、または各有機化合物(B)の内部の一部に2つ以上の繊維状フィラー(C)が存在した状態を形成する。図1の模式図に示すように、マトリックス樹脂3中に分散された有機化合物の分散粒子2は繊維状フィラー1のバインダーとなり、繊維状フィラー1が網目状となって結ばれたネットワーク構造が、マトリックス樹脂3中に形成される。有機化合物(B)の分散粒子の平均粒子径が、繊維状フィラーの平均繊維長の1/2以下であると、有機化合物(B)の分散粒子内に繊維状フィラー(C)が凝集するのを抑制し、繊維状フィラー(C)と有機化合物(B)の分散粒子とのネットワーク構造の形成を促進させることができる。このため、マトリックス樹脂中に繊維状フィラー(C)と有機化合物(B)によるネットワーク構造が容易に形成され、少量の繊維状フィラー(C)により、充分に高い熱伝導性が得られるようになる。ネットワーク構造を形成する有機化合物(B)と繊維状フィラー(C)間の接合は、水素結合や配位結合等の化学結合に加え、物理吸着、静電吸着、疎水性相互作用、磁性吸着、幾何学的要因等のいずれの作用によるものであってもよく、その接合状態としては、有機化合物(B)の分散粒子を繊維状フィラー(C)が貫通した状態、あるいは接触した状態のいずれであってもよい。
The organic compound (B) that is incompatible with the resin component and has such an average particle diameter is formed by the interaction with the fibrous filler (C) and the surface of a part of the dispersed particles of each organic compound (B). The state which contacted one or more fibrous fillers (C), or the state where two or more fibrous fillers (C) existed in a part inside each organic compound (B) is formed. As shown in the schematic diagram of FIG. 1, the dispersed
上記有機化合物(B)は、溶融粘度がマトリックス樹脂成分よりも低く、かつ融点がマトリックス樹脂成分よりも低いことが好ましい。このような有機化合物(B)を用いることにより、マトリックス樹脂との混合において溶融粘度が低下し、流動性が向上し、固体の繊維状フィラーを容易に分散させることができる。 The organic compound (B) preferably has a melt viscosity lower than that of the matrix resin component and a melting point lower than that of the matrix resin component. By using such an organic compound (B), the melt viscosity is lowered in mixing with the matrix resin, the fluidity is improved, and the solid fibrous filler can be easily dispersed.
上記有機化合物(B)は、極性あるいは溶解度パラメーター(以下、SP値と表記する)がマトリックス樹脂と同等またはそれ以下であり、その差がマトリックス樹脂のSP値に対して30%以内の範囲にあることが好ましい。熱伝導率が高いカーボンファイバーや窒化物などの繊維状フィラー(C)は、表面が化学的に不活性な疎水構造を有することが多く、極性あるいはSP値がマトリックス樹脂と同等またはそれ以下の有機化合物(B)とより強い疎水相互作用を持つことにより、繊維状フィラー(C)の凝集を抑制することができる。さらに、上記範囲のSP値を有する有機化合物(B)の分散粒子は、マトリックス樹脂中で繊維状フィラー(C)を伴って微分散するため、繊維状フィラー(C)の分散性をより向上させ、繊維状フィラー(C)を上記ネットワーク構造を形成し得る状態に分散させることができる。上記有機化合物(B)には、マトリックス樹脂と同等のSP値を有する有機化合物が含まれるが、これらはマトリックス樹脂に非相溶のものに限定される。一般的に、有機化合物はSP値が同等のマトリックス樹脂に対し相溶性を有する場合が多いが、分子量や立体構造などの影響により非相溶性を呈する場合がある。従って、マトリック樹脂と同等のSP値を有する有機化合物であってもマトリックス樹脂に相溶のものは、上記有機化合物(B)には含まれない。上記有機化合物(B)がマトリックス樹脂のSP値に対してその差が30%以内の範囲のSP値を有することにより、マトリックス樹脂中での上記有機化合物(B)のマクロ相分離が抑制され、ネットワーク構造が効果的に形成される。 The organic compound (B) has a polarity or solubility parameter (hereinafter referred to as SP value) equal to or less than that of the matrix resin, and the difference is within 30% of the SP value of the matrix resin. It is preferable. Fibrous fillers (C) such as carbon fibers and nitrides with high thermal conductivity often have a hydrophobic structure that is chemically inert on the surface, and have an organic polarity or SP value equal to or lower than that of the matrix resin. By having a stronger hydrophobic interaction with the compound (B), aggregation of the fibrous filler (C) can be suppressed. Furthermore, since the dispersed particles of the organic compound (B) having an SP value in the above range are finely dispersed with the fibrous filler (C) in the matrix resin, the dispersibility of the fibrous filler (C) is further improved. The fibrous filler (C) can be dispersed in a state where the network structure can be formed. The organic compound (B) includes an organic compound having an SP value equivalent to that of the matrix resin, but these are limited to those incompatible with the matrix resin. In general, an organic compound is often compatible with a matrix resin having the same SP value, but may be incompatible due to the influence of molecular weight, steric structure, and the like. Accordingly, even if the organic compound has an SP value equivalent to that of the matrix resin, those compatible with the matrix resin are not included in the organic compound (B). When the organic compound (B) has an SP value within 30% of the SP value of the matrix resin, the macrophase separation of the organic compound (B) in the matrix resin is suppressed, A network structure is effectively formed.
ここで、SP値は、いくつかの理論的算出法が知られているが、定性的な見地から、汎用的に用いられる原子団寄与法(the group contribution method)を用いて得られた値を採用することができる。具体的には、式(1)を用いて算出することができる。算出に必要となる各物性値については、文献値(例えば、D.W.Van Krevelen and P.J.Hoftyzer,PROPERTY OF POLYMERS:THEIR ESTIMATION AND CORRELATION WITH CHEMICAL STRUCTURE,Elsevier,New York,1976に記載)、あるいは実験値の何れを用いてもよい。
δ = (ΣEcohi/ΣVmi)1/2 (1)
δ:溶解度パラメーター(SP値)
Ecohi:各原子団のモル凝集エネルギー
EVmi:各原子団のモル体積
上記有機化合物(B)としては、エステル化合物、オレフィン化合物、カーボネート化合物、アミド化合物、およびこれらの混合物から選ばれる融点が80℃〜200℃のものである。分子量が2000以下の低分子化合物であることが好ましい。このような低分子の有機化合物は、溶融粘度が低く、マトリックス樹脂に微分散しやすいことに加え、エポキシ樹脂などの脆性の大きな熱硬化性樹脂(A)に対して、可塑剤、あるいは滑剤や離型剤等の加工助剤として作用するため、成形体において機械的特性および成形加工性が大きく改善されるという利点がある。更に、融点が80℃以上であれば、発熱を伴う電子機器の部品や筐体用等として、熱による軟化、溶出を抑制することができるため、好ましい。一方、融点が200℃以下であれば、高温での成形加工を回避することができ、熱分解によるガスの発生、変色を抑制することができる。
Here, several theoretical calculation methods are known for the SP value, but from a qualitative point of view, a value obtained by using a group group contribution method (the group contribution method) that is used for general purposes is used. Can be adopted. Specifically, it can be calculated using Equation (1). About each physical property value required for calculation, it is described in literature values (for example, DW Van Krevelen and PJ Hoftyzer, PROPERTY OF POLYMERS: THEIR ESTIMATION AND CORRELATION WITH CHEMICAL STRUCTURE, E19. Alternatively, any experimental value may be used.
δ = (ΣEcohi / ΣVmi) 1/2 (1)
δ: solubility parameter (SP value)
Ecohi: molar cohesive energy EVmi of each atom group: The molar volume of the organic compound in the atomic group (B), ester compounds, olefinic compounds, carbonate compounds, amide compounds, 80 ° C. melting point selected from our and these mixtures it is those of ~200 ℃. A low molecular weight compound having a molecular weight of 2000 or less is preferable. Such a low molecular weight organic compound has a low melt viscosity and is easily finely dispersed in a matrix resin. In addition to a highly brittle thermosetting resin (A) such as an epoxy resin, a plasticizer or a lubricant or Since it acts as a processing aid such as a mold release agent, there is an advantage that mechanical properties and molding processability are greatly improved in the molded body. Furthermore, it is preferable that the melting point is 80 ° C. or higher because it can suppress softening and elution due to heat for electronic device parts and housings that generate heat. On the other hand, if the melting point is 200 ° C. or less, molding at a high temperature can be avoided, and gas generation and discoloration due to thermal decomposition can be suppressed.
これらのうち、分子構造の主鎖の炭素数が8〜44であり、分子量が200〜1500、より好ましくは300〜1000である脂肪族カルボン酸アミド、芳香族カルボン酸アミド、脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルなどから選ばれる結晶性の有機化合物を好ましいものとして挙げることができる。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。このような特定の炭素数と分子量を持つ結晶性の有機化合物は、植物性油脂や動物性油脂などの天然油脂から合成できるものが多く、取り扱いが容易であることに加えて、安価で得られることが多い。しかも、熱硬化性樹脂(A)が結晶性樹脂の場合には、結晶核剤として作用し、成形サイクルを大幅に短縮できる効果が得られる。上記脂肪族カルボン酸アミド、芳香族カルボン酸アミド、脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルは分子中に1つあるいは2つ以上の極性基が導入されたものが好ましい。かかる極性基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、グリシジル基などの酸素含有基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、イソシアネート基などの窒素含有基、フッ素含有基などを挙げることができる。これらの極性基が部分的に導入された上記化合物において、繊維状フィラー(C)と相互作用を持ちつつ、熱硬化性樹脂(A)に対しては水素結合などの物理化学的作用を持つため、母材熱硬化性樹脂(A)と繊維状フィラー(C)の双方に対してそれぞれの相互作用を強化するバインダー的な効果が発現し、成形体において機械的強度が向上する。 Among these, aliphatic carboxylic acid amides, aromatic carboxylic acid amides, and aliphatic carboxylic acid esters having a main chain of molecular structure having 8 to 44 carbon atoms and a molecular weight of 200 to 1500, more preferably 300 to 1000. A preferable example is a crystalline organic compound selected from aromatic carboxylic acid esters and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Many of these crystalline organic compounds having a specific carbon number and molecular weight can be synthesized from natural fats and oils such as vegetable oils and animal fats, and are easy to handle and can be obtained at low cost. There are many cases. Moreover, when the thermosetting resin (A) is a crystalline resin, it acts as a crystal nucleating agent, and the effect of greatly shortening the molding cycle can be obtained. The aliphatic carboxylic acid amide, aromatic carboxylic acid amide, aliphatic carboxylic acid ester, and aromatic carboxylic acid ester preferably have one or more polar groups introduced into the molecule. Examples of such polar groups include oxygen-containing groups such as hydroxyl groups, carboxyl groups, and glycidyl groups, nitrogen-containing groups such as amino groups, nitro groups, cyano groups, and isocyanate groups, and fluorine-containing groups. In the above compound in which these polar groups are partially introduced, the physicochemical action such as hydrogen bonding is exerted on the thermosetting resin (A) while interacting with the fibrous filler (C). In addition, a binder effect that reinforces the interaction between both the base material thermosetting resin (A) and the fibrous filler (C) is exhibited, and the mechanical strength of the molded body is improved.
上記の有機化合物(B)としては、具体的に、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−オレイルオレイン酸アミド、N−オレイルステアリン酸アミド、N−ステアリルオレイン酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、ブチレンビスステアリン酸アミド、p−キシリレンビスステアリン酸アミドなどのカルボン酸アミドおよびこれらの分子中の一部に極性基が導入された化合物、また、ラウリン酸エステル、パルミチン酸エステル、オレイン酸エステル、ステアリン酸エステル、エルカ酸エステル、N−オレイルパルミチン酸エステル、N−オレイルオレイン酸エステル、N−オレイルステアリン酸エステル、N−ステアリルオレイン酸エステル、N−ステアリルステアリン酸エステル、N−ステアリルエルカ酸エステル、メチレンビスステアリン酸エステル、エチレンビスラウリン酸エステル、エチレンビスカプリン酸エステル、エチレンビスオレイン酸エステル、エチレンビスステアリン酸エステル、エチレンビスエルカ酸エステル、エチレンビスイソステアリン酸エステル、ブチレンビスステアリン酸エステル、p−キシリレンビスステアリン酸エステルなどのカルボン酸エステルおよびこれらの分子中の一部に極性基が導入された化合物等を挙げることができる。 Specific examples of the organic compound (B) include lauric acid amide, palmitic acid amide, oleic acid amide, stearic acid amide, erucic acid amide, N-oleyl palmitic acid amide, N-oleyl oleic acid amide, N- Oleyl stearic acid amide, N-stearyl oleic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl erucic acid amide, methylene bis stearic acid amide, ethylene bis lauric acid amide, ethylene bis capric acid amide, ethylene bis oleic acid amide, Carboxylic acid amides such as ethylene bisstearic acid amide, ethylene biserucic acid amide, ethylene bisisostearic acid amide, butylene bisstearic acid amide, p-xylylene bisstearic acid amide, and polar groups in some of these molecules Introduced compounds, lauric acid ester, palmitic acid ester, oleic acid ester, stearic acid ester, erucic acid ester, N-oleyl palmitic acid ester, N-oleyl oleic acid ester, N-oleyl stearic acid ester, N- Stearyl oleate, N-stearyl stearate, N-stearyl erucate, methylene bis stearate, ethylene bis laurate, ethylene bis caprate, ethylene bis oleate, ethylene bis stearate, ethylene Carboxylic acid esters such as bis erucic acid ester, ethylene bis isostearic acid ester, butylene bis stearic acid ester, p-xylylene bis stearic acid ester and And the like compounds polar group is introduced in part of the al molecule.
上記有機化合物(B)のうち、特に好ましいものは、ひまし油から誘導されたカルボン酸アミド化合物である。具体的には、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、パルミチン酸アミド、リノール酸アミド、リノレン酸アミド、アラキン酸アミド、およびこれらの誘導体などである。これらは極めて優れた熱伝導性に加えて、バイオマス由来であることから環境適合性に優れ、安全性、生産性、コスト性、生体親和性のほか、アルコール等の溶剤にも難溶であり、実用面で優れた特性を有している。 Among the organic compounds (B), a particularly preferable one is a carboxylic acid amide compound derived from castor oil. Specific examples include ricinoleic acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, palmitic acid amide, linoleic acid amide, linolenic acid amide, arachidic acid amide, and derivatives thereof. In addition to extremely excellent thermal conductivity, these are derived from biomass, so they are environmentally compatible, safe, productive, cost-effective, biocompatible, and are hardly soluble in solvents such as alcohol. It has excellent characteristics in practical use.
上記有機化合物(B)の熱伝導性樹脂材料中の含有量は、0.5〜20質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜15質量%である。有機化合物(B)の含有量が0.5質量%以上であれば、熱伝導性樹脂材料の溶融粘度を充分に低くすることができ、繊維状フィラー(C)を十分に分散させることができる。一方、有機化合物(B)の含有量が20質量%以下であれば、微分散した有機化合物(B)の再凝集を抑制し、マクロ相分離による機械的強度の低下を抑制することができ、得られる成形体において凝集した有機化合物(B)が表面に露出することを抑制し、外観不良や塗装不良の発生を抑制することができる。 It is preferable that content in the heat conductive resin material of the said organic compound (B) is 0.5-20 mass%, More preferably, it is 1-15 mass%. When the content of the organic compound (B) is 0.5% by mass or more, the melt viscosity of the heat conductive resin material can be sufficiently lowered, and the fibrous filler (C) can be sufficiently dispersed. . On the other hand, if the content of the organic compound (B) is 20% by mass or less, the re-aggregation of the finely dispersed organic compound (B) can be suppressed, and the decrease in mechanical strength due to macrophase separation can be suppressed. It can suppress that the organic compound (B) which aggregated in the obtained molded object is exposed to the surface, and can suppress the appearance defect and the poor coating.
本発明の熱伝導性樹脂材料に用いる繊維状フィラー(C)は、繊維状であればよい。熱伝導性樹脂材料の熱伝導率そのものは、一般には繊維状フィラー(C)固有の熱伝導率や添加量に依存することが多く、必要とされる熱伝導性の程度、熱硬化性樹脂(A)や有機化合物(B)の種類に応じて、繊維状フィラー(C)の材質を適宜選択することができる。上記繊維状フィラー(C)の材質としては、カーボン、窒化物、炭化物、ホウ化物、または金属等の熱伝導率が50W/m・K以上の無機物が好ましい。繊維状フィラーの熱伝導率が50W/m・K以上であれば、高い熱伝導性を有する成形体を得ることができる。これらの無機物としては、具体的には、カーボンファイバー、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、金属ウィスカーなどを挙げることができる。このような繊維状フィラーは、繊維軸方向に特に優れた熱伝導性を有しており、射出成形などで樹脂の流動方向に配向することによって、異方的な熱伝導性が得られ、熱伝導の方向性や移動量の制御が可能となる。上記の材料のうちカーボンファイバーは、他のフィラーに比べて密度が小さいことに加え、繊維軸方向の熱伝導率が金属以上に高く、環境への悪影響もほどんどないため、実用に優れているという利点がある。より詳しくは、極めて少量の添加量で樹脂の熱伝導性を向上でき、軽量性、加工成形性、機械的強度などの実用特性にも優れ、比較的安価であり、取り扱いが容易である。 The fibrous filler (C) used for the thermally conductive resin material of the present invention may be fibrous. In general, the thermal conductivity itself of the thermally conductive resin material often depends on the thermal conductivity and addition amount inherent to the fibrous filler (C), and the required degree of thermal conductivity, the thermosetting resin ( The material of the fibrous filler (C) can be appropriately selected according to the type of A) or the organic compound (B). The material of the fibrous filler (C) is preferably an inorganic material having a thermal conductivity of 50 W / m · K or more, such as carbon, nitride, carbide, boride, or metal. When the thermal conductivity of the fibrous filler is 50 W / m · K or more, a molded article having high thermal conductivity can be obtained. Specific examples of these inorganic substances include carbon fibers, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, and metal whiskers. Such fibrous fillers have particularly excellent thermal conductivity in the fiber axis direction, and anisotropic thermal conductivity is obtained by orienting in the flow direction of the resin by injection molding or the like. It is possible to control the direction of conduction and the amount of movement. Among the above materials, carbon fiber is excellent in practical use because it has a lower density than other fillers, has a higher thermal conductivity in the direction of the fiber axis than metal, and has almost no adverse environmental impact. There is an advantage. More specifically, the thermal conductivity of the resin can be improved with a very small amount of addition, it has excellent practical properties such as lightness, workability and mechanical strength, is relatively inexpensive, and is easy to handle.
ここで、熱伝導率は、レーザーフラッシュ法、平板熱流計法、温度波熱分析法(TWA法)、温度傾斜法(平板比較法)などの測定方法による測定値を採用することができる。 Here, the measured value by measuring methods, such as a laser flash method, a flat plate heat flow meter method, a temperature wave thermal analysis method (TWA method), a temperature gradient method (flat plate comparison method), can be employ | adopted for thermal conductivity.
上記カーボンファイバーとしては、PAN系、ピッチ系、アーク放電法 、レーザー蒸発法、CVD法(化学気相成長法)、CCVD法(触媒化学気相成長法)など、任意の原料あるいは合成方法で合成されたものを用いることができる。これらのうちピッチ系、気相法、さらに黒鉛化処理を行って得られるカーボンファイバーは、結晶性に優れ、繊維軸方向の熱伝導性に優れており、好ましい。特にメソフェーズピッチ系および気相で作製されたカーボン(ナノ)チューブ、カーボン(ナノ)ホーン、カーボンファイバーなどは、繊維軸方向に対して異方的なグラファイト構造を持つため、金属以上の熱伝導率を有しており、マトリックス樹脂に対してより高い熱伝導性を付与することができる。 The carbon fiber can be synthesized by any raw material or synthesis method such as PAN, pitch, arc discharge, laser evaporation, CVD (chemical vapor deposition), CCVD (catalytic chemical vapor deposition), etc. Can be used. Among these, carbon fibers obtained by performing a pitch system, a gas phase method, and further graphitizing are preferable because they have excellent crystallinity and excellent thermal conductivity in the fiber axis direction. In particular, carbon (nano) tubes, carbon (nano) horns, and carbon fibers produced in the mesophase pitch system and in the gas phase have a graphite structure that is anisotropic with respect to the fiber axis direction. And higher thermal conductivity can be imparted to the matrix resin.
上記繊維状フィラー(C)として、平均繊維長が0.5mm以上50mm以下のものが好ましい。このような平均繊維長を有する繊維状フィラー(C)は、低配合比においても、上述のフィラーのネットワーク構造を非常に容易に形成し、繊維状フィラー(C)同士が接触あるいは極めて接近した状態になることによって、熱エネルギーの伝搬ロスを著しく低減し熱伝導性に極めて重要かつ本質的な機能を有する。また、成形時に、繊維状フィラー(C)は樹脂の流動方向や面方向に配向し易いため、得られる成形体において従来と比較して熱伝導化と異方的な熱伝導性の双方を向上させることができる。これは、成形体において繊維状フィラー(C)同士が、接触あるいは極めて接近した状態を維持して存在することにより、繊維状フィラー(C)間の接触面積、あるいはその熱伝導にかかわる繊維状フィラー(C)の実効面積が増加して熱抵抗が大幅に低下するためである。この点が従来の単なる繊維状フィラーを配合した樹脂成形体と大きく異なる点であり、熱伝導性において圧倒的な差異を生じる。上記繊維状フィラー(C)の平均繊維長としては、成形体においてその厚さの0.5倍以上であることが、面配向、即ち、ネットワーク構造として2次元に近い構造を形成する傾向にあるため、好ましい。電子機器の部品や筐体など成形体の厚さは、薄いもので1mm程度であり、かかる点から繊維状フィラー(C)としては、0.5mm以上の繊維長であることが好ましい。一方、繊維状フィラー(C)の平均繊維長が50mm以下であれば、繊維状フィラー(C)同士の絡み合いによって、樹脂との混合や成形が困難になるのを抑制し、射出成形の際にノズル詰まりを抑制することができ、実用上好ましい。 As said fibrous filler (C), an average fiber length of 0.5 mm or more and 50 mm or less is preferable. The fibrous filler (C) having such an average fiber length forms the above-described filler network structure very easily even in a low blending ratio, and the fibrous fillers (C) are in contact with each other or very close to each other. Thus, the propagation loss of thermal energy is remarkably reduced, and it has an extremely important and essential function for thermal conductivity. In addition, since the fibrous filler (C) is easily oriented in the flow direction and the surface direction of the resin during molding, both the thermal conductivity and the anisotropic thermal conductivity are improved in the resulting molded body compared to the conventional one. Can be made. This is because the fibrous filler (C) is in contact with or in a very close state in the molded body, so that the contact area between the fibrous fillers (C) or the fibrous filler involved in the heat conduction is present. This is because the effective area of (C) is increased and the thermal resistance is greatly reduced. This is a point that is greatly different from a conventional resin molded body blended with a simple fibrous filler, resulting in an overwhelming difference in thermal conductivity. The average fiber length of the fibrous filler (C) is not less than 0.5 times the thickness of the molded product, and tends to form a plane orientation, that is, a network structure close to two dimensions. Therefore, it is preferable. The thickness of a molded body such as a component or housing of an electronic device is as thin as about 1 mm. From this point, the fibrous filler (C) preferably has a fiber length of 0.5 mm or more. On the other hand, if the average fiber length of the fibrous filler (C) is 50 mm or less, the entanglement between the fibrous fillers (C) suppresses difficulty in mixing and molding with the resin, and during injection molding. Nozzle clogging can be suppressed, which is practically preferable.
また、繊維状フィラー(C)には、上記平均繊維長より短い繊維長を有する繊維状フィラー(D)を含有させることが好ましい。繊維長の短い繊維状フィラー(D)としてはカーボンファイバーやその集合体を好ましいものとして例示することができる。繊維状フィラー(D)の平均繊維長としては、5nm以上50μm以下を挙げることができる。このような繊維状フィラー(D)を併用することにより、帯電防止性や電磁波遮蔽性をより一層向上させることができる。これは、繊維状フィラー(D)が、配向する長繊維長の繊維状フィラーに対して、ランダムな状態で存在する短繊維長の繊維状フィラーを含むことにより、樹脂の導電性を向上させ、得られる成形体の熱伝導性等を高度に制御することが可能になる。このような短繊維長の繊維状フィラー(D)の含有量としては、マトリックス樹脂中に0.5〜20質量%とすることができる。 The fibrous filler (C) preferably contains a fibrous filler (D) having a fiber length shorter than the average fiber length. Preferred examples of the fibrous filler (D) having a short fiber length include carbon fibers and aggregates thereof. Examples of the average fiber length of the fibrous filler (D) include 5 nm or more and 50 μm or less. By using such a fibrous filler (D) in combination, antistatic properties and electromagnetic wave shielding properties can be further improved. This is because the fibrous filler (D) improves the conductivity of the resin by including short fiber length fibrous fillers present in a random state with respect to the long fiber length fibrous fillers to be oriented, It becomes possible to highly control the thermal conductivity and the like of the obtained molded body. The content of the fibrous filler (D) having such a short fiber length can be 0.5 to 20% by mass in the matrix resin.
上記繊維状フィラー(C)として、平均径が1μmより大きく200μm以下のものを用いることが好ましい。繊維状フィラー(C)の平均径が1μmより大きいと、凝集する傾向が少なく、樹脂との混合において分散が容易となる。また、嵩密度が小さいことに起因する浮遊などによる作業性の低下を抑制することができる。一方、平均径が200μm以下であれば、樹脂中に均一に分散させることができ、成形体の表面に繊維状フィラー(C)の凝集体が露出することによる外観不良の発生を抑制することができる。このような繊維状フィラー(C)の平均径は顕微鏡法により求めることができる。 As the fibrous filler (C), those having an average diameter of more than 1 μm and 200 μm or less are preferably used. When the average diameter of the fibrous filler (C) is larger than 1 μm, there is little tendency to aggregate, and dispersion becomes easy in mixing with the resin. In addition, it is possible to suppress a decrease in workability due to floating or the like due to a low bulk density. On the other hand, if the average diameter is 200 μm or less, it can be uniformly dispersed in the resin, and the occurrence of poor appearance due to exposure of the aggregates of the fibrous filler (C) to the surface of the molded body can be suppressed. it can. The average diameter of such a fibrous filler (C) can be determined by microscopy.
上記繊維状フィラー(C)としては、500以上50000以下のアスペクト比を有するものである。上記のように繊維状フィラー(C)の平均繊維長として0.5mm以上50mm以下が好ましく、平均直径として1μmより大きく100μm以下が好ましいことから、これらの平均繊維長と平均直径との比であるアスペクト比として500以上50000以下を得ることができる。 As the fibrous filler (C), those having an aspect ratio of 500 to 50,000. As described above, the average fiber length of the fibrous filler (C) is preferably 0.5 mm or more and 50 mm or less, and the average diameter is preferably greater than 1 μm and 100 μm or less, and is a ratio of these average fiber length and average diameter. An aspect ratio of 500 to 50000 can be obtained.
上記繊維状フィラー(C)は、結晶性であることが好ましい。金属などの導電材料では熱伝導率が伝導電子の運動性に依存するのに対して、セラミックスやカーボンなどでは熱伝導率は格子振動が寄与するところが大きい。このため、特に、セラミックスやカーボンなどからなる繊維状フィラー(C)においては、高結晶性のものがより優れた熱伝導性を有するものとなる。セラミックスやカーボン製の繊維状フィラー(C)において結晶性を高める方法としては、例えば、非酸化性雰囲気下で500〜3000℃の温度の熱処理を挙げることができる。繊維状フィラーが高温下の気相法により成形されたものの場合には、高度に結晶化している場合が多く、好ましい。 The fibrous filler (C) is preferably crystalline. In a conductive material such as metal, the thermal conductivity depends on the mobility of conduction electrons, whereas in ceramics and carbon, lattice vibration contributes greatly to the thermal conductivity. For this reason, in particular, in the fibrous filler (C) made of ceramics, carbon, or the like, a highly crystalline one has better thermal conductivity. Examples of the method for increasing the crystallinity in the ceramic or carbon fibrous filler (C) include a heat treatment at a temperature of 500 to 3000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. In the case where the fibrous filler is formed by a gas phase method at a high temperature, it is often highly crystallized, which is preferable.
上記繊維状フィラー(C)は、必要に応じて、表面処理して用いることができる。表面処理としては、具体的には、酸化処理や窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に官能基を導入する処理や、導入した官能基に更に、金属、金属化合物、有機化合物などを付着あるいは結合させる処理、また、繊維状フィラー(C)表面に金属、金属化合物、有機化合物などを付着あるいは結合させる処理等を挙げることができる。上記官能基の具体例としては、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基等の酸素含有基や窒素含有基を挙げることができる。このような官能基や化合物が表面に導入された繊維状フィラー(C)において、熱硬化性樹脂(A)との化学的な相互作用が強化されるため、得られる成形体において機械的強度が向上する。 The fibrous filler (C) can be used after surface treatment, if necessary. Specifically, as the surface treatment, oxidation treatment, nitridation treatment, nitration, sulfonation, treatment for introducing a functional group to the surface by these treatments, or addition of a metal, metal compound, organic to the introduced functional group. A treatment for attaching or bonding a compound or the like, a treatment for attaching or bonding a metal, a metal compound, an organic compound, or the like to the surface of the fibrous filler (C) can be exemplified. Specific examples of the functional group include an oxygen-containing group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, a nitro group, and an amino group, and a nitrogen-containing group. In the fibrous filler (C) in which such a functional group or compound is introduced on the surface, the chemical interaction with the thermosetting resin (A) is enhanced, so that the obtained molded body has a mechanical strength. improves.
また、繊維状フィラー(C)の表面処理としては、有機化合物(B)と相互作用を有する官能基または化合物を表面に結合若しくは付着させる処理を挙げることができる。このような表面処理を行った繊維状フィラー(C)は、有機化合物(B)との結合が強化され、成形体において熱伝導性を一層向上させることができる。具体的には、繊維状フィラー(C)がカーボンファイバーの場合に各種カルボン酸などによる表面処理を挙げることができる。 Examples of the surface treatment for the fibrous filler (C) include a treatment for bonding or attaching a functional group or compound having an interaction with the organic compound (B) to the surface. The fibrous filler (C) subjected to such a surface treatment has a stronger bond with the organic compound (B), and can further improve the thermal conductivity in the molded body. Specifically, when the fibrous filler (C) is a carbon fiber, surface treatment with various carboxylic acids can be exemplified.
更に、表面処理として繊維状フィラー(C)表面の疎水化処理を挙げることができる。疎水化処理としては、例えば、不活性ガス雰囲気中で熱処理を行う方法やフッ素化処理などを挙げることができる。このような疎水化処理された繊維状フィラー(C)は、極性の低い樹脂とより強い相互作用を示すようになる。 Furthermore, the hydrophobic treatment of the surface of the fibrous filler (C) can be mentioned as the surface treatment. Examples of the hydrophobic treatment include a method of performing a heat treatment in an inert gas atmosphere, a fluorination treatment, and the like. Such a fibrous filler (C) subjected to the hydrophobization treatment has a stronger interaction with a resin having a low polarity.
上記表面処理は繊維状フィラー(C)の全量に対して行うこともできるが、一部の繊維状フィラー(C)に対して行うこともできる。 Although the said surface treatment can also be performed with respect to the whole quantity of a fibrous filler (C), it can also be performed with respect to some fibrous fillers (C).
上記繊維状フィラー(C)の熱伝導性樹脂材料中の含有量は、1〜40質量%であることが好ましく、より好ましくは5〜20質量%である。含有量が1質量%以上であれば、成形体において充分な熱伝導性を得ることができる。一方、40質量%以下であれば、特に低密度の繊維状フィラー(C)を含有する熱伝導性樹脂材料においても、体積分率の増加を抑制し、フィラー同士の絡み合いによる熱伝導性樹脂材料の溶融粘度の上昇を抑制することができ、優れた成形加工性を有するものとなる。 It is preferable that content in the heat conductive resin material of the said fibrous filler (C) is 1-40 mass%, More preferably, it is 5-20 mass%. When the content is 1% by mass or more, sufficient thermal conductivity can be obtained in the molded body. On the other hand, if it is 40 mass% or less, especially in the heat conductive resin material containing the low density fibrous filler (C), the increase in the volume fraction is suppressed, and the heat conductive resin material due to the entanglement of the fillers. An increase in melt viscosity of the resin can be suppressed, and excellent moldability can be obtained.
本発明の熱伝導性樹脂材料には、必要に応じて、種々の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば、補強剤、難燃剤、発泡剤、劣化防止剤、結晶核剤、着色剤、酸化防止剤、耐熱性向上剤、耐光剤、加工安定剤、抗菌剤、防かび剤、可塑剤などを挙げることができる。補強剤としては、具体的には、マイカやタルクなどの充填剤、アラミドやポリアリレートなどの有機繊維やガラス繊維、さらにケナフのような植物繊維を使用することができる。また、難燃剤としては、具体的には、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、メラミンやイソシアヌル酸化合物などの窒素系難燃剤、リン酸化合物などのリン系難燃剤などを挙げることができる。また、種々の無機系あるいは有機系結晶核剤、酸化チタンなどの着色剤、ラジカルトラップ剤、酸化防止剤、加水分解抑制剤などの安定剤、銀イオンなどの抗菌剤を、適宜、配合することができる。 Various additives can be blended in the heat conductive resin material of the present invention as required. Examples of additives include reinforcing agents, flame retardants, foaming agents, deterioration inhibitors, crystal nucleating agents, colorants, antioxidants, heat resistance improvers, light resistance agents, processing stabilizers, antibacterial agents, fungicides, A plasticizer etc. can be mentioned. Specifically, fillers such as mica and talc, organic fibers such as aramid and polyarylate, glass fibers, and plant fibers such as kenaf can be used as the reinforcing agent. Specific examples of flame retardants include metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, nitrogen flame retardants such as melamine and isocyanuric acid compounds, and phosphorus flame retardants such as phosphoric acid compounds. be able to. In addition, various inorganic or organic crystal nucleating agents, coloring agents such as titanium oxide, stabilizers such as radical trapping agents, antioxidants and hydrolysis inhibitors, and antibacterial agents such as silver ions are appropriately blended. Can do.
本発明の熱伝導性樹脂材料を製造する方法としては、上記各種成分を混合する方法によることができ、ハンドミキシングによる混合に加えて、公知の混合機、例えばタンブラーミキサー、リボンブレンダー、単軸や多軸混合押出機、ロール等を用いて、溶融混合する方法を使用することができる。これらの中で、タンブラーミキサー、リボンブレンダー、単軸押出機などの比較的混合力が弱いものを使用する方法は、混合工程において繊維状フィラー(C)の破断や粉砕を抑制することができ、繊維状フィラー(C)本来の繊維軸方向の高い熱伝導性が反映されやすい。また、複数の添加物を加える場合は、繊維状フィラー(C)以外の添加物を樹脂成分に予め加えて混合しておき、その後に繊維状フィラー(C)を添加することが、繊維状フィラー(C)の混合時間の短縮を図り、これらの破断や粉砕を低減することができ有効である。また、溶融混合時に充分な流動性を確保するため、混合機のシリンダ内のクリアランス調整や、スクリューや撹拌翼の回転数、溶融温度条件などの装置条件を設定することが好ましい。 The method for producing the heat conductive resin material of the present invention may be a method of mixing the above-mentioned various components. In addition to mixing by hand mixing, a known mixer such as a tumbler mixer, a ribbon blender, a single screw or A melt mixing method using a multi-screw mixing extruder, a roll, or the like can be used. Among these, a method using a relatively weak mixing force such as a tumbler mixer, a ribbon blender, a single screw extruder, etc. can suppress the breakage and pulverization of the fibrous filler (C) in the mixing step, The high thermal conductivity in the fiber axis direction of the fibrous filler (C) tends to be reflected. In addition, when adding a plurality of additives, it is possible to add additives other than the fibrous filler (C) to the resin component in advance, and then add the fibrous filler (C). It is effective because the mixing time of (C) can be shortened, and these breaks and crushing can be reduced. Moreover, in order to ensure sufficient fluidity at the time of melt mixing, it is preferable to set apparatus conditions such as clearance adjustment in the cylinder of the mixer, rotation speed of the screw and stirring blade, and melting temperature conditions.
本発明の熱伝導性成形体は、上記熱伝導性樹脂材料を用いて成形したことを特徴とする。熱伝導性成形体の成形方法としては、射出成形、射出圧縮成形、圧縮成形法など、熱硬化性樹脂の成形体の成形に用いられる方法を適用することができる。これらの溶融混合や成形時における温度は、樹脂成分の融点以上で、かつそれぞれの成分が劣化しない範囲であることが好ましい。 The thermally conductive molded body of the present invention is characterized by being molded using the above-described thermally conductive resin material. As a method for molding the thermally conductive molded body, a method used for molding a molded body of a thermosetting resin, such as injection molding, injection compression molding, or compression molding, can be applied. It is preferable that the temperature at the time of melt mixing and molding is not less than the melting point of the resin component and the range in which each component does not deteriorate.
本発明の熱伝導性成形体は、その上部あるいは下部に、熱伝導性の異なる被膜を積層することができる。被膜を成形するには、フィラー濃度、添加量、配向方向等が異なる樹脂、配合成分の異なる樹脂、種類の異なる樹脂などを原料とし、塗工などにより表面に塗膜として積層したり、これらを薄膜に成形し接着すればよい。このような積層構造あるいは薄膜からなる被膜を有する熱伝導性成形体は、熱伝導性の方向性を3次元的に制御することも可能である。熱伝導性の低い樹脂被膜を有する熱伝導性成形体は、熱源から表面に直接熱が伝わる状態を抑制することができ、電子機器の筐体などに低温火傷防止の点から、特に有効である。 The thermally conductive molded body of the present invention can be laminated with a coating having different thermal conductivity on the upper or lower part thereof. In order to form a film, a resin with different filler concentration, addition amount, orientation direction, etc., a resin with different compounding ingredients, a resin with different types, etc. are used as raw materials, and these are laminated as a coating film on the surface by coating or the like. What is necessary is just to shape | mold and adhere to a thin film. A thermally conductive molded body having such a laminated structure or a film made of a thin film can also control the directionality of the thermal conductivity three-dimensionally. A thermally conductive molded body having a resin film with low thermal conductivity can suppress the state in which heat is directly transmitted from the heat source to the surface, and is particularly effective from the viewpoint of preventing low-temperature burns on the housing of electronic equipment. .
また、本発明の熱伝導性成形体としては、その表面に、熱放射作用に優れた材料からなる被膜を設けたものであってもよい。熱放射作用に優れた材料からなる被膜を有することにより、放熱特性を向上させることができる。熱放射作用に優れた材料を用いた被膜の成形は、塗工などにより表面に塗膜として積層したり、これらを薄膜に成形し接着する方法によることができる。また、本発明の熱伝導性成形体としては、その表面に、熱容量の異なる材料からなる被膜を設けたものであってもよい。熱容量の異なる材料からなる被膜を有することにより、表面における温度変化を鈍くすることができるため、人体や生物に直接触れるような機器、あるいは熱の変化を嫌うような精密機器などにおいて有効である。熱容量の異なる材料からなる被膜の成形は、塗工などにより表面に塗膜として積層したり、これらを薄膜に成形し接着する方法によることができる。 Moreover, as a heat conductive molded object of this invention, you may provide the film which consists of the material excellent in the thermal radiation effect | action on the surface. By having a film made of a material excellent in heat radiation action, heat dissipation characteristics can be improved. Molding of a film using a material having an excellent heat radiation effect can be performed by a method of laminating a film as a coating film on the surface by coating or the like, and molding and bonding these into a thin film. Moreover, as a heat conductive molded object of this invention, you may provide the film which consists of a material from which heat capacity differs in the surface. By having a coating made of a material with different heat capacities, the temperature change on the surface can be made dull, which is effective in equipment that directly touches the human body or living organisms or precision equipment that dislikes heat changes. Molding of a film made of materials having different heat capacities can be performed by a method of laminating as a coating film on the surface by coating or the like, or molding and bonding them into a thin film.
以下に、本発明の熱伝導性樹脂材料および成形体を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the heat conductive resin material and the molded body of the present invention will be described in detail, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.
[実施例1]
[熱伝導性成形体の調製]
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828、油化シェルエポキシ製)83.3質量部、アミン系硬化剤(エピキュアT、油化シェルエポキシ製)16.7質量部の樹脂成分100質量部に対して、非相溶の有機化合物としてエチレンビスステアリルアミドを10質量部、カーボンファイバー(メソフェーズピッチ系、長さ5mm、径10μm、アスペクト比500)を5質量部加え、回分式攪拌機でよく攪拌した後、真空脱泡し、厚さが2mmになるようテフロン製型に注型して室温で4日間硬化させた。その後、型から取り出し20×70×2mmの成形体を切り出し、熱伝導性評価用の試験片とした。
[Example 1]
[Preparation of thermally conductive molded body]
For 100 parts by mass of a resin component of 83.3 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin (Epicoat 828, made by oiled shell epoxy) and 16.7 parts by mass of an amine curing agent (Epicure T, made by oiled shell epoxy), As an incompatible organic compound, 10 parts by mass of ethylenebisstearylamide and 5 parts by mass of carbon fiber (mesophase pitch system, length 5 mm, diameter 10 μm, aspect ratio 500) are added, and after stirring well with a batch stirrer, vacuum Defoamed, poured into a Teflon mold to a thickness of 2 mm and cured at room temperature for 4 days. Then, it took out from the type | mold and cut out the molded object of 20x70x2 mm, and it was set as the test piece for thermal conductivity evaluation.
得られた試験片について、熱伝導性を、面内熱伝導性、異方熱伝導性から評価した。 About the obtained test piece, thermal conductivity was evaluated from in-plane thermal conductivity and anisotropic thermal conductivity.
[熱伝導性評価]
[面内熱伝導性]
試験片を支持台に固定し、予め80℃に加熱したラバーヒーターで試験片の一部に定常熱を負荷した。ラバーヒーターとの接触部分から試験片全体に熱が拡散していく様子を赤外線サーモトレーサー(NEC三栄製、サーモスキャナTS5304)で観察し、図2に示すサーモグラフィー解析により、面内熱伝導性を評価した。観察に際し、試験片表面に既知の放射率を有する黒体塗料を塗装した。図2(a)に示す試験片(サンプル)の熱伝導性aと、図2(b)に示す同じ繊維状フィラーのみを添加したときの熱伝導性bとの比、a/bを求め、以下の基準によって面内熱伝導性を評価した。結果を表1に示す。
[Thermal conductivity evaluation]
[In-plane thermal conductivity]
The test piece was fixed to a support, and steady heat was applied to a part of the test piece with a rubber heater preheated to 80 ° C. Observation of heat diffusing from the contact area with the rubber heater to the entire specimen was observed with an infrared thermotracer (manufactured by NEC Sanei, Thermoscanner TS5304), and the thermal conductivity was evaluated by thermographic analysis shown in FIG. did. During the observation, a black body paint having a known emissivity was applied to the surface of the test piece. The ratio, a / b, of the thermal conductivity a of the test piece (sample) shown in FIG. 2A and the thermal conductivity b when only the same fibrous filler shown in FIG. 2B is added, In-plane thermal conductivity was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
◎:a/bが1.5以上
○:a/bが1.1以上1.5未満
△:a/bが0.9以上1.1未満
×:a/bが0.9未満。
:: a / b is 1.5 or more ○: a / b is 1.1 or more and less than 1.5 Δ: a / b is 0.9 or more and less than 1.1 ×: a / b is less than 0.9.
[異方熱伝導性]
アルミニウム台の上に試験片を置き、その上に予め80℃に加熱した分銅を置いて、定量熱を負荷した。分銅の設置から一定時間内に広がる熱の様子を、上記と同様、サーモトレーサーで観察した。試験片における平面内の温度の拡散状況を等方的な熱伝導性を有する同形のステンレス板と比較して、平面に平行方向の熱伝導性を評価した。平面に垂直方向の熱は、下層のアルミニウム台に速やかに移動するため、平面方向の熱伝導性が顕著に観察できる。熱の拡散状況を示すサーモグラフィーを図3(a)に試験片、(b)にステンレスを示す。サーモグラフィーから、試験片の所定時間後の一定温度の範囲の面積aと、ステンレスの所定時間後の一定温度の範囲の面積bとの比、a/bを求め、以下の基準によって面方向の熱の拡散、異方熱伝導性を評価した。結果を表1に示す。
[Anisotropic thermal conductivity]
A test piece was placed on an aluminum table, a weight previously heated to 80 ° C. was placed thereon, and quantitative heat was applied. The state of heat spreading within a certain time from the installation of the weight was observed with a thermotracer as described above. The thermal diffusion in the direction parallel to the plane was evaluated by comparing the diffusion state of the temperature in the plane of the test piece with the same shape stainless steel plate having isotropic thermal conductivity. Since the heat in the direction perpendicular to the plane moves quickly to the lower aluminum base, the thermal conductivity in the plane direction can be observed remarkably. The thermography which shows the heat | fever diffusion state shows a test piece in Fig.3 (a), and stainless steel in (b). From the thermography, the ratio a / b of the area a in the constant temperature range after a predetermined time of the test piece and the area b in the constant temperature range after a predetermined time of the stainless steel, a / b, is obtained. The diffusion and anisotropic thermal conductivity were evaluated. The results are shown in Table 1.
○:a/bが1.5以上
△:a/bが1.1以上1.5未満
×:a/bが1.1未満。
○: a / b is 1.5 or more Δ: a / b is 1.1 or more and less than 1.5 ×: a / b is less than 1.1
[参考例2]
カーボンファイバーとして、メソフェーズピッチ系、長さ5mm、径10μm、アスペクト比500に替えて、メソフェーズピッチ系、長さ2mm、径10μm、アスペクト比200を用いた他は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様にして、熱伝導性の評価を行った。結果を表1に示す。
[ Reference Example 2]
Tested in the same manner as in Example 1, except that the mesophase pitch system,
[参考例3]
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(EOCN1020、日本化薬製)64.7質量部、フェノール樹脂系硬化剤(HF45、明和化成製)34.6質量部、硬化促進触媒(トリフェニルフォスフィン、関東化学)0.7質量部の樹脂成分100質量部に対して、非相溶の有機化合物としてエチレンビスオレイルアミドを10質量部、カーボンファイバー(メソフェーズピッチ系、長さ2mm、径20μm、アスペクト比100)を5質量部加え、120℃のエクストルーダーで約20秒間混合した後、冷却して粉砕した。その後、厚さが2mmになるようテフロン製型に粉砕物を入れ、170℃のプレスで圧縮成形した。その後は、型から取り出し20×70×2mmの成形体を切り出し、熱伝導性評価用の試験片とした。得られた試験片について、実施例1と同様にして熱伝導性を評価を行った。結果を表1に示す。
[ Reference Example 3]
Cresol novolac type epoxy resin (EOCN1020, Nippon Kayaku) 64.7 parts by mass, phenol resin curing agent (HF45, manufactured by Meiwa Kasei) 34.6 parts by mass, curing accelerator (triphenylphosphine, Kanto Chemical) 0 10 parts by mass of ethylenebisoleylamide as an incompatible organic compound and 5 carbon fibers (mesophase pitch system,
[実施例4]
カーボンファイバーとして、メソフェーズピッチ系、長さ5mm、径10μm、アスペクト比500に替えて、気相系、長さ10mm、径20μm、アスペクト比500を用いた他は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様にして、熱伝導性の評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 4]
Tested in the same manner as in Example 1 except that a mesophase pitch system, length 5 mm, diameter 10 μm, aspect ratio 500 was used as the carbon fiber, and a gas phase system, length 10 mm, diameter 20 μm, aspect ratio 500 was used. A piece was prepared, and thermal conductivity was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
非相溶の有機化合物としてエチレンビスステアリルアミドを用いない他は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様にして、熱伝導性の評価を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that ethylene bisstearylamide was not used as the incompatible organic compound, and the thermal conductivity was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
非相溶の有機化合物としてエチレンビスオレイルアミドを用いない他は、参考例3と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様にして、熱伝導性の評価を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A test piece was prepared in the same manner as in Reference Example 3 except that ethylenebisoleylamide was not used as the incompatible organic compound, and the thermal conductivity was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
非相溶の有機化合物のエチレンビスオレイルアミドに替えて相溶性のポリジメチルシロキサン(平均分子量2000)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして試験片を作製し、実施例1と同様にして熱伝導性の評価を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A test piece was prepared in the same manner as in Example 1 except that compatible polydimethylsiloxane (average molecular weight 2000) was used in place of the incompatible organic compound ethylenebisoleylamide. Thus, thermal conductivity was evaluated. The results are shown in Table 1.
結果から、非相溶性有機化合物と繊維状フィラーとを添加した実施例1〜4の熱伝導性成形体では、いずれも高い熱伝導性を示した。特に繊維長が5mmのカーボンフィラーを添加した実施例1、繊維長10mmの長繊維カーボンファイバーを添加した実施例4では、面内熱伝導性の著しい向上が認められた。 From the results, the thermally conductive molded bodies of Examples 1 to 4 to which the incompatible organic compound and the fibrous filler were added all showed high thermal conductivity. In particular, in Example 1 in which a carbon filler having a fiber length of 5 mm was added and in Example 4 in which a long fiber carbon fiber having a fiber length of 10 mm was added, a significant improvement in in-plane thermal conductivity was observed.
本発明の熱伝導性樹脂材料により得られる熱伝導性成形体は、電子機器などの発熱を生じる機器の筐体や部品への適用、家電製品、電池材料、熱エネルギー変換材料、自動車部品、航空部品、鉄道部品、宇宙分野などの高度な熱伝導性が必要とされる分野に広範囲に適用することができる。 The heat conductive molded body obtained from the heat conductive resin material of the present invention can be applied to casings and parts of devices that generate heat such as electronic devices, home appliances, battery materials, thermal energy conversion materials, automobile parts, aircraft It can be widely applied to fields that require high thermal conductivity such as parts, railway parts, and space.
1 繊維状フィラー(C)
2 有機化合物(B)の分散粒子
3 樹脂成分
1 Fibrous filler (C)
2 Dispersed particles of organic compound (B) 3 Resin component
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