專利名稱：泡沫板成形組合物、導(dǎo)熱泡沫板和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)熱板，更具體地，本發(fā)明涉及用于形成導(dǎo)熱泡沫板的泡沫板成形組合物，并涉及作為組合物的熱聚合模制品而獲得的導(dǎo)熱泡沫板及其制備方法。
背景技術(shù)：
公知的是，電子設(shè)備和電氣設(shè)備如個(gè)人電腦使用散熱部件如受熱器、散熱片、金屬散熱板等，以使設(shè)備中發(fā)熱部分產(chǎn)生的熱量散發(fā)到外面。各種導(dǎo)熱板也被用作發(fā)熱部件與散熱部件之間的傳熱手段。
在現(xiàn)有技術(shù)中常用的導(dǎo)熱板包括有機(jī)硅樹脂作為粘合劑組分，并用導(dǎo)熱填料填充導(dǎo)熱板，以增加熱導(dǎo)率。但是，有機(jī)硅樹脂具有許多缺陷，例如高成本、需要較長(zhǎng)時(shí)間來硬化和加工，而指出的其它問題包括從樹脂中產(chǎn)生的低分子量硅氧烷粘合到機(jī)器上，這導(dǎo)致差的連接。丙烯酸類樹脂也被認(rèn)為是有機(jī)硅樹脂的替代粘合劑組分。
因?yàn)閷?dǎo)熱板夾在發(fā)熱部件和散熱部件之間，所以從熱導(dǎo)率的角度看，板和部件之間的界面接觸很關(guān)鍵。具體地，接觸不充分會(huì)增加界面處的熱阻，導(dǎo)致板的熱導(dǎo)率降低。為了獲得適當(dāng)?shù)慕佑|，導(dǎo)熱板必須不僅能充分順應(yīng)(follow)發(fā)熱部件和散熱部件中發(fā)現(xiàn)的臺(tái)階或凹點(diǎn)，而且能充分順應(yīng)部件表面的細(xì)小不規(guī)則處(粗糙面等)。因此導(dǎo)熱板還需要柔性和粘合性。為了避免部件上過量的動(dòng)載荷，導(dǎo)熱板需要的另一種性質(zhì)是在最小載荷下粘合到部件上的能力。
本發(fā)明人認(rèn)為，將使用丙烯酸類樹脂作為粘合劑的泡沫板作為導(dǎo)熱板可能具有良好的性能，但至今還沒有提出適用于本發(fā)明的導(dǎo)熱板。
例如，已經(jīng)公開了通過如下步驟來制備聚甲基丙烯酸甲酯泡沫的方法將甲基丙烯酸甲酯單體、增塑的單體、聚合引發(fā)劑和起泡劑混合，將混合物進(jìn)行第一次加熱，使單體聚合，以制備包含起泡劑的固體，然后將所得固體中的聚合物軟化，在足以活化起泡劑的溫度下進(jìn)行第二次加熱(美國(guó)專利4,530,806)。但是，通過增加添加到該含起泡劑的固體(聚合物)中的填料量來提高熱導(dǎo)率，這是很困難的。此外，因?yàn)榫酆戏磻?yīng)和起泡反應(yīng)在兩個(gè)步驟中進(jìn)行，所以在聚合溫度和起泡溫度之間必然產(chǎn)生的巨大溫差使得難以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)反應(yīng)的控制，而高的起泡溫度會(huì)對(duì)聚合物性質(zhì)具有不利影響。
偶然地，在專利文件中提出了下列泡沫制品形式的導(dǎo)熱板。
一種散熱材料的特征在于包括散熱物質(zhì)，該散熱物質(zhì)在泡沫層中包括碳化硅，泡沫層由如下泡沫組成，該泡沫由具有敞開氣室的聚烯烴樹脂組成(日本未審專利申請(qǐng)公布(公開)No.10-72534)。可以如下制備該散熱物質(zhì)將樹脂、散熱物質(zhì)和起泡劑加熱并捏和，然后通過在高溫下壓模并加熱來進(jìn)行密封。但是，對(duì)兩階段加熱步驟的需要提出了與美國(guó)專利4,530,806中相同的問題。
一種導(dǎo)熱材料的特征在于具有至少一種可起泡的高導(dǎo)熱層和高導(dǎo)熱填料，由包括起泡劑的樹脂組合物形成導(dǎo)熱層，該起泡劑在40℃或更高溫度下起泡(日本未審專利申請(qǐng)公布(公開)No.2002-317046)?？梢匀缦轮苽鋵?dǎo)熱材料將丙烯酸聚合物、導(dǎo)熱填料、起泡劑等在溶劑中混合，以制備涂漬溶液，然后將涂漬溶液涂布到基底材料上，加熱使其干燥。但是，因?yàn)槿軇┑氖褂脤?duì)制備涂漬溶液很重要，所以不能將所得板制成非常高的厚度，也難于制作具有高填料含量的板。
一種散熱板的特征在于用散熱物質(zhì)浸漬具有連續(xù)氣泡的散熱基底材料，該散熱物質(zhì)由散熱凝膠或散熱脂組成，以形成海綿狀散熱體(日本未審專利申請(qǐng)公布(公開)No.2003-31980)?？梢匀缦轮圃焐岚逵霉柩跬閺?fù)合劑(熱固性有機(jī)硅樹脂和導(dǎo)熱填料)浸漬聚氨酯泡沫體，然后將硅氧烷復(fù)合劑加熱至硬化。該方法使用了用硅氧烷復(fù)合劑浸漬聚氨酯泡沫體的方法，因此可更容易地控制泡沫結(jié)構(gòu)，但是難于浸漬具有高填料含量的硅氧烷復(fù)合劑。
發(fā)明概述本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。
本發(fā)明一個(gè)方面的目的是提供經(jīng)濟(jì)和易于制造的導(dǎo)熱板，該導(dǎo)熱板具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，同時(shí)滿足柔性和粘合性條件，能以最小的載荷粘合到部件上。
本發(fā)明一個(gè)方面的另一個(gè)目的是提供板成形組合物，該組合物允許經(jīng)濟(jì)和方便地制造本發(fā)明的導(dǎo)熱板。
本發(fā)明一個(gè)方面的還一個(gè)目的是提供經(jīng)濟(jì)和容易地制造本發(fā)明導(dǎo)熱板的方法。
從下面的詳細(xì)描述中將容易地明白本發(fā)明的這些和其它目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于形成導(dǎo)熱泡沫板的可熱聚合的泡沫板成形組合物，該組合物包括以下組分的組合可熱聚合的粘合劑組分，其包括至少一種(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物；導(dǎo)熱填料；用于粘合劑組分的熱聚合引發(fā)劑；和起泡劑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了包括熱聚合模制品的導(dǎo)熱泡沫板，由本發(fā)明的泡沫板成形組合物制得該模制品。
根據(jù)本發(fā)明的還一個(gè)方面，提供了制造導(dǎo)熱泡沫板的方法，該方法包括制備本發(fā)明的泡沫板成形組合物；將組合物模制為板；和在板模制步驟過程之中或之后加熱組合物，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)粘合劑組分的熱聚合反應(yīng)和組合物的起泡。
從下列詳述中將容易地理解，本發(fā)明能夠提供經(jīng)濟(jì)和易于制造的導(dǎo)熱板，而不需要使用溶劑來制備板成形組合物，該導(dǎo)熱板具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，同時(shí)滿足柔性和粘合性條件，能以最小的載荷粘合到部件上。
具體地，因?yàn)楸景l(fā)明的導(dǎo)熱板是泡沫體，所以它是高度柔性的，在最小的載荷下具有高度壓縮性。因此，當(dāng)本發(fā)明的導(dǎo)熱板實(shí)際用于電子設(shè)備或電氣設(shè)備時(shí)，該導(dǎo)熱板對(duì)部件表面的不規(guī)則結(jié)構(gòu)具有令人滿意的順應(yīng)性(following property)，而當(dāng)本發(fā)明的導(dǎo)熱板被夾在不同部件之間時(shí)，導(dǎo)熱板能夠以最小的載荷粘合到不同部件上，能夠防止接觸部件上的過量動(dòng)載荷。另一方面，壓縮的泡在實(shí)際使用過程中變得破碎，從而防止了由于泡存在引起的導(dǎo)熱性降低，并可實(shí)現(xiàn)所期望的高水平熱導(dǎo)率。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的大多數(shù)方法，不能添加大量的導(dǎo)熱填料是一個(gè)缺點(diǎn)，但對(duì)于本發(fā)明的導(dǎo)熱板，即使當(dāng)導(dǎo)熱填料以較大量存在，板成形組合物也能保持較低的粘性狀態(tài)，從而有利于捏和與模制，使制造方法更容易。此外，因?yàn)楸景l(fā)明的導(dǎo)熱板具有泡沫結(jié)構(gòu)，所以能夠防止板的柔性降低，并保持優(yōu)良的壓縮性。本發(fā)明能提供具有柔性和高熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱板，這在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中是非常顯著的成就。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供用于制造本發(fā)明導(dǎo)熱板的板成形組合物，可經(jīng)濟(jì)和容易地制造板，而不需要溶劑。
根據(jù)本發(fā)明，還能夠提供用于經(jīng)濟(jì)和容易地制造本發(fā)明導(dǎo)熱板的方法。特別地，該方法不需要使用溶劑，因?yàn)椴恍枰萌芤和坎及宀牧希虼丝s短了制造步驟，降低了成本，消除了環(huán)境污染的危險(xiǎn)。此外，因?yàn)?甲基)丙烯酸單體的熱聚合反應(yīng)和起泡反應(yīng)可以在同一加熱步驟中進(jìn)行，所以可將步驟數(shù)量最少化，將起泡反應(yīng)調(diào)整為與丙烯酸聚合反應(yīng)行為一致，以獲得如下，其具有適于導(dǎo)熱板的泡沫結(jié)構(gòu)。
可以在不同的實(shí)施方案中有利地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的泡沫板成形組合物、導(dǎo)熱泡沫板及其制造方法。下面將解釋實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但注意絕不是將本發(fā)明限制于這些實(shí)施方案。
本發(fā)明的泡沫板成形組合物是如下組合物基本上不使用溶劑，通過熱聚合來形成導(dǎo)熱泡沫板。通過使用該組合物，能夠獲得具有高熱導(dǎo)率和柔性的新型導(dǎo)熱泡沫板，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)不能獲得這種導(dǎo)熱泡沫板。除了將本發(fā)明的板成形組合物用于導(dǎo)熱泡沫板外，還可以將其用作導(dǎo)熱粘合劑，該粘合劑在作為液體填充到要粘合的位置后會(huì)熱聚合。本發(fā)明的板成形組合物可以是粘性或無粘性的。
本發(fā)明的泡沫板成形組合物包括下列組分的組合可熱聚合的粘合劑組分，其包含至少一種(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物；導(dǎo)熱填料；用于粘合劑組分的熱聚合引發(fā)劑；和起泡劑。
現(xiàn)在將解釋每種構(gòu)成組分。
可熱聚合的粘合劑組分第一種組分是可熱聚合的粘合劑組分。熱聚合粘合劑組分包括至少一種(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物作為主要組分。雖然也可以認(rèn)為下文所述的熱聚合引發(fā)劑是一類粘合劑組分，但在本文中它是指不同組的組分。
對(duì)(甲基)丙烯酸單體或用于部分聚合物的(甲基)丙烯酸單體沒有具體限定，對(duì)大多數(shù)場(chǎng)合，它可以是用于形成丙烯酸聚合物的任何單體。具體地，可以將具有不多于20個(gè)碳的烷基的任何(甲基)丙烯酸單體用作(甲基)丙烯酸單體，更具體地，可以例舉(甲基)丙烯酸亞乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯和(甲基)丙烯酸十二烷酯。為了增加所得導(dǎo)熱組合物的內(nèi)聚力，優(yōu)選將其與均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為20℃或更高的(甲基)丙烯酸單體聯(lián)合使用。對(duì)于這些單體，可以例舉羧酸和它們相應(yīng)的酸酐，例如丙烯酸或其酸酐、甲基丙烯酸或其酸酐、衣康酸或其酸酐、和馬來酸或其酸酐。均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為20℃或更高的(甲基)丙烯酸單體的其它例子包括含極性氮的物質(zhì)如(甲基)丙烯酸氰基烷基酯、丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺如N，N′-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、N-乙烯己內(nèi)酰胺、N-乙烯哌啶和丙烯腈。除了這些單體，其它單體包括(甲基)丙烯酸三環(huán)癸酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、羥基(甲基)丙烯酸酯和氯乙烯。對(duì)于100重量份具有不超過20個(gè)碳的烷基的(甲基)丙烯酸單體，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為20℃或更高的(甲基)丙烯酸單體的優(yōu)選含量為不大于100重量份。
也可以將(甲基)丙烯酸單體的部分聚合物用作可熱聚合的粘合劑組分，或者取代上述的(甲基)丙烯酸單體，或與上述的(甲基)丙烯酸單體一起使用。因?yàn)?甲基)丙烯酸單體本身通常具有低粘度，因此當(dāng)導(dǎo)熱填料與含(甲基)丙烯酸單體的粘合劑組分混合時(shí)，導(dǎo)熱填料會(huì)沉淀。在這些情況下，優(yōu)選預(yù)先將(甲基)丙烯酸單體部分聚合以增加粘度。優(yōu)選一直進(jìn)行部分聚合，直到可熱聚合的粘合劑組分的粘度達(dá)到約100厘泊(cP)至10,000厘泊?？梢酝ㄟ^不同聚合方法中的任何一種來實(shí)現(xiàn)部分聚合，這些方法的例子包括熱聚合、紫外線聚合、電子束聚合、γ-射線聚合和電離照射。
通常會(huì)將熱聚合引發(fā)劑或光聚合引發(fā)劑用于(甲基)丙烯酸單體的部分聚合。對(duì)于熱聚合引發(fā)劑，可以使用有機(jī)過氧化物自由基引發(fā)劑，例如二酰基過氧化物、過氧縮酮、酮過氧化物、氫過氧化物、二烷基過氧化物、過氧化酯和過氧化二碳酸酯。具體地，可以例舉月桂酰過氧化物、苯甲酰過氧化物、環(huán)己酮過氧化物、1，1-雙(叔丁基過氧基)3，3，5-三甲基環(huán)己烷和過氧化氫叔丁基?；蛘?，可以使用過硫酸鹽/亞硫酸氫鹽的組合。
對(duì)于用于部分聚合的光聚合引發(fā)劑，可以例舉苯偶姻醚如苯偶姻乙醚或苯偶姻異丙醚、茴香偶姻乙醚和茴香偶姻異丙醚、米蚩酮(4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮)、或取代的苯乙酮如2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(例如由Sartomer生產(chǎn)的KB-1、或由Ciba-Specialty Chemical生產(chǎn)的IRGACURETM651)和2，2-二乙氧基苯乙酮。還可以例舉取代的α-酮醇如2-甲基-2-羥基苯基·乙基酮、芳香磺酰氯如2-萘磺酰氯和基于光敏肟的化合物如1-苯基酮-1，1-丙二酮-2-(o-乙氧羰基)肟?；蛘?，可以使用上述熱聚合引發(fā)劑或光聚合引發(fā)劑的任何需要的組合。
雖然對(duì)用于部分聚合的聚合引發(fā)劑的量沒有具體限定，但對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，該聚合引發(fā)劑的量通常在約0.001重量份至5重量份的范圍內(nèi)。
此外，為了控制通過部分聚合獲得的部分聚合物中聚合物的分子量和含量，可以使用鏈轉(zhuǎn)移劑來進(jìn)行部分聚合。對(duì)于合適鏈轉(zhuǎn)移劑的例子，可以例舉硫醇、二硫化物、四溴化碳、四氯化碳及其組合。對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，鏈轉(zhuǎn)移劑的用量通常為約0.01重量份至1.0重量份。
導(dǎo)熱填料本發(fā)明的泡沫板成形組合物包括導(dǎo)熱填料，以向所得導(dǎo)熱泡沫板提供優(yōu)良的熱導(dǎo)率。對(duì)于通過紫外線等的光聚合獲得的常規(guī)板成形組合物，為了確保聚合的透光性，僅能以如下量添加導(dǎo)熱填料白色填料小于45vol％，有色填料小于10vol％，但由于通過熱聚合將本發(fā)明的板成形組合物聚合形成板，所以無論填料是什么顏色，按板成形組合物的總體積計(jì)，都可以包括10vol％或更多量、優(yōu)選約10vol％至90vol％的導(dǎo)熱填料。更優(yōu)選導(dǎo)熱填料的量在約30vol％至90vol％的范圍內(nèi)。如果導(dǎo)熱填料的量小于10vol％，則會(huì)降低熱導(dǎo)率，而如果它大于90vol％，則會(huì)減弱板的內(nèi)聚強(qiáng)度。
關(guān)于導(dǎo)熱填料，可以使用陶瓷、金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬等。關(guān)于具體的導(dǎo)熱填料，可以例舉氧化鋁、氧化硅、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鐵、碳化硅、一氮化硼、氮化鋁、一氮化鈦、四氮化三硅、硼化鈦、炭黑、碳纖維、碳納米管、金剛石、鎳、銅、鋁、鈦、金、銀等。晶形可以是任何六邊形、立方體或化學(xué)物種采用的其它晶形。
為了增強(qiáng)板的強(qiáng)度，可以使用經(jīng)硅烷、鈦酸鹽等表面處理的填料。也可以使用為防水或絕緣而用陶瓷、聚合物等涂布表面的填料。此外，可以利用完整摻混方法，用表面處理劑進(jìn)行填料的表面處理。也就是說，可以通過以下步驟對(duì)填料進(jìn)行表面處理將可熱聚合的粘合劑組分與表面處理劑混合，然后向混合物中添加填料，或向可熱聚合的粘合劑組分和填料的混合物中添加表面處理劑。
填料的粒度通常為約500μm或更小。填料的粒度過大會(huì)導(dǎo)致較低的板強(qiáng)度。優(yōu)選使用較大粒度組與較小粒度組的組合。較小粒子的組會(huì)駐留在較大粒子的組之間，以增加可包括在內(nèi)的填料量。當(dāng)使用這種模式時(shí)，較大粒子組的粒度優(yōu)選為約10μm至150μm，較小粒子組的粒度優(yōu)選小于較大粒子組的粒度，或小于10μm。在本文中，術(shù)語“粒度”是指用線通過填料重心測(cè)得的最長(zhǎng)長(zhǎng)度尺寸。
填料的形狀可以是任何規(guī)則或不規(guī)則形狀，例如，可以例舉的形狀有多邊形、立方體、橢圓形、球形、針狀、平面、薄片狀、桿狀、須狀或其組合。粒子也可以是多個(gè)晶體粒子的聚集體?；诳蔁峋酆系恼澈蟿┙M分的粘度和最終的導(dǎo)熱組合物或聚合后獲得的導(dǎo)熱板所需的可用性容易度來選擇填料的形狀。
為了提供電磁吸收性，也可以添加電磁吸收填料。關(guān)于電磁吸收填料，可以例舉軟鐵氧體化合物如Ni-Zn鐵氧體、Mg-Zn鐵氧體和Mn-Zn鐵氧體；軟磁性金屬如羰基粉、Fe-Si-Al合金(鐵硅鋁磁合金)、或碳。因?yàn)殡姶盼仗盍弦彩菍?dǎo)熱填料，所以電磁吸收填料可以單獨(dú)使用，或與導(dǎo)熱填料混合使用。
熱聚合引發(fā)劑本發(fā)明的泡沫板成形組合物包括熱聚合引發(fā)劑，以引發(fā)(甲基)丙烯酸酯單體的聚合，或引發(fā)(甲基)丙烯酸單體的部分聚合物的進(jìn)一步聚合。通常將熱聚合引發(fā)與上述可熱聚合的粘合劑組分一起添加。為了用于部分聚合的(甲基)丙烯酸單體，在部分聚合后，將熱聚合引發(fā)劑添加到部分聚合物或部分聚合物與其單體的混合物中。
可以將有機(jī)過氧化物化合物有利地用作熱聚合引發(fā)劑。也可以使用有機(jī)過氧化物自由基引發(fā)劑，如二?；^氧化物、過氧縮酮、酮過氧化物、氫過氧化物、二烷基過氧化物、過氧化酯和過氧化二碳酸酯。具體地，可以例舉月桂酰過氧化物、苯甲酰過氧化物、環(huán)己酮過氧化物、1，1-雙(叔丁基過氧基)3，3，5-三甲基環(huán)乙烷和過氧化氫叔丁基。或者，可以使用過硫酸鹽/亞硫酸氫鹽的組合。對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體、其部分聚合物、或單體與部分聚合物的混合物，與可熱聚合的粘合劑組分一起使用的熱聚合引發(fā)劑的用量范圍通常為約0.001重量份至5重量份。如果熱聚合引發(fā)劑的添加量小于0.001重量份，將不能獲得所需的熱聚合，而如果大于5重量份，根據(jù)熱聚合引發(fā)劑種類可能出現(xiàn)問題，例如由于籠中自由基的再結(jié)合而產(chǎn)生氣體，或由于氫的吸引使交聯(lián)反應(yīng)增加。熱聚合引發(fā)劑的添加量?jī)?yōu)選在約0.05重量份至3重量份的范圍內(nèi)。
起泡劑本發(fā)明的泡沫板成形組合物還包括起泡劑，以在(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物熱聚合時(shí)，用熱聚合反應(yīng)產(chǎn)生起泡反應(yīng)。
對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的起泡劑沒有具體限定，包括通常用于塑性材料的起泡劑。合適的起泡劑包括在加熱時(shí)產(chǎn)生氣體的化學(xué)起泡劑，其例子為無機(jī)起泡劑、有機(jī)起泡劑、熱膨脹微膠囊等。更具體地，合適的無機(jī)起泡劑的例子包括碳酸鋁、碳酸氫鈉、碳酸氫鋁和亞硝酸鋁，合適的有機(jī)起泡劑的例子包括基于亞硝基的起泡劑如二亞硝基五亞甲基四胺(DPT)、基于磺酰肼的起泡劑如苯磺酰肼、對(duì)甲苯磺酰肼、p，p′-氧雙(苯磺酰肼)(OBSH)、3，3′-二砜酰肼二苯砜、甲苯二磺酰肼、對(duì)甲苯磺酰腙、p，p′-硫代雙(苯磺酰腙)、對(duì)甲苯磺酰疊氮或?qū)妆交酋０被搴突谂嫉钠鹋輨┤缗嫉惗‰妗⑴嫉减０?ADCA)、偶氮二羧酸鋇或偶氮二羧酸二乙酯，以及作為上述起泡劑組合的復(fù)合劑，例如SPANCELL(由Eiwa Chemical Ind.Co.，Ltd.生產(chǎn)的基于DPT/ADCA的復(fù)合起泡劑)(Eiwa)或EXCELLAR(由Eiwa生產(chǎn)的基于ADCA/OBSH的復(fù)合起泡劑)，合適的熱膨脹微膠囊的例子包括Matsumoto Microsphere F系列(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.的產(chǎn)品)、CELLPOWDER(Eiwa的產(chǎn)品)等?？梢詥为?dú)使用這些起泡劑，或者使用上述兩種或多種起泡劑的混合物。對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，起泡劑的通常用量為約0.1重量份到20重量份。如果起泡劑的量小于0.1重量份，則不能產(chǎn)生足夠數(shù)量的泡，則如果起泡劑的量大于20重量份，則泡的數(shù)量會(huì)增加，導(dǎo)致板不具備足夠內(nèi)聚力的問題。對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，起泡劑的添加量?jī)?yōu)選在約0.3重量份至10重量份的范圍內(nèi)。
在一些情況下，可以使用起泡劑的起泡助劑適當(dāng)調(diào)整分解溫度。起泡助劑的例子包括基于脲的助劑；基于有機(jī)酸的助劑，例如水楊酸、硬脂酸和月桂酸；基于金屬的助劑，例如脂肪酸的鋅鹽、鈣鹽、鉛鹽和鋇鹽。
其它組分除了上述組分外，本發(fā)明的泡沫板成形組合物還可以包含其它所需的組分。
交聯(lián)劑當(dāng)將交聯(lián)劑加入到板中時(shí)，交聯(lián)劑可以用于增強(qiáng)導(dǎo)熱組合物的強(qiáng)度。關(guān)于交聯(lián)劑，可以使用能被熱活化的交聯(lián)劑。這些交聯(lián)劑包括烷基中具有1至4個(gè)碳原子的低級(jí)烷氧基化氨基甲醛縮合物、六甲氧甲基三聚氰胺(例如由American Cyanamide生產(chǎn)的CymellTM303)或四甲氧基甲脲(例如由American Cyanamide生產(chǎn)的BeetleTM65)。其它有用的交聯(lián)劑包括多官能的丙烯酸酯如1，6-己二醇二丙烯酸酯和三丙二醇二丙烯酸酯。這些交聯(lián)劑可以單獨(dú)使用，或作為兩種或多種交聯(lián)劑的組合使用。對(duì)于100重量份單體，交聯(lián)劑的用量通常為約0.001重量份至5重量份。
鏈轉(zhuǎn)移劑可以使用鏈轉(zhuǎn)移劑來控制丙烯酸聚合物的分子量，通過可熱聚合的粘合劑組分的聚合獲得所述丙烯酸聚合物。關(guān)于這些鏈轉(zhuǎn)移劑，可以例舉硫醇、二硫化物、四溴化碳、四氯化碳等。對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物，鏈轉(zhuǎn)移劑的用量通常為約0.01重量份至1.0重量份。
除了上面提到的組分，本發(fā)明的泡沫板成形組合物還可以包含其它添加劑，例如增粘劑、抗氧化劑、增塑劑、阻燃劑、抗沉降劑、增稠劑如丙烯酸橡膠或表氯醇橡膠、觸變劑如超細(xì)的硅石粉、表面活性劑、穩(wěn)泡劑、消泡劑、著色劑、導(dǎo)電粒子、抗靜電劑、有機(jī)細(xì)粒、陶瓷泡等，只要不損害導(dǎo)熱性。這些添加劑可以單獨(dú)使用，或以兩種或多種的組合進(jìn)行使用。
可以使用上述可熱聚合的泡沫板成形組合物來制造本發(fā)明的導(dǎo)熱泡沫板。對(duì)于制造本發(fā)明泡沫板的方法沒有具體限定，只要它可通過本發(fā)明板成形組合物的熱聚合來形成模制品。優(yōu)選通過以下步驟制造本發(fā)明的導(dǎo)熱泡沫板制備泡沫板成形組合物的步驟；將組合物模制為板的步驟；和在板模制步驟過程之中或之后加熱組合物的步驟，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)粘合劑組分的熱聚合反應(yīng)和組合物的起泡反應(yīng)。
在第一個(gè)步驟中，制備泡沫板成形組合物?？梢酝ㄟ^以下步驟來制備該組合物將可熱聚合的粘合劑組分與導(dǎo)熱填料、熱聚合引發(fā)劑、起泡劑、和如果需要的交聯(lián)劑、表面處理劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和其它添加劑組合，所述可熱聚合的粘合劑組分包括(甲基)丙烯酸單體、或通過(甲基)丙烯酸單體的部分聚合而獲得的部分聚合物、或單體與其部分聚合物的混合物，以形成可熱聚合的組合物(導(dǎo)熱組合物的前體)。
在制備步驟中，所用(甲基)丙烯酸單體可以在其分子中具有酸性、中性或堿性的極性。所用導(dǎo)熱填料也可以在其分子中具有酸性、中性或堿性的極性。組合使用的(甲基)丙烯酸單體和導(dǎo)熱填料可以具有相同或不同的極性。所用熱聚合引發(fā)劑可以是與上述用于部分聚合的引發(fā)劑相同的任何引發(fā)劑。也可以使用具有不同半衰期的兩種或多種熱聚合引發(fā)劑，以形成可熱聚合的混合物。起泡劑可以是上述任何一種。
然后用行星式混合器，將以上述方式制備的導(dǎo)熱組合物前體在除氣的條件下混合。將所得可熱聚合的混合物作為液體填充到要粘合的位置之間以后，通過在約50℃至200℃下熱聚合，可以將其用作導(dǎo)熱粘合劑?；蛘撸梢酝ㄟ^在約50℃至200℃下加熱，使可熱聚合的混合物進(jìn)行熱聚合反應(yīng)，以獲得本發(fā)明的導(dǎo)熱泡沫板。加熱時(shí)間可以在廣泛的范圍內(nèi)變化，這取決于所需的熱聚合。根據(jù)本發(fā)明，用于熱聚合反應(yīng)的加熱由于起泡劑而同時(shí)產(chǎn)生了起泡反應(yīng)。也就是說，熱聚合反應(yīng)和起泡反應(yīng)可以在單個(gè)加熱步驟中同時(shí)進(jìn)行(或者近似同時(shí)進(jìn)行)。
在制造導(dǎo)熱泡沫板的過程中，優(yōu)選在將板成形組合物施用或涂布到載體表面如襯墊上并通過壓延模制或壓模形成板之后，進(jìn)行熱聚合，從而獲得本發(fā)明的導(dǎo)熱泡沫板?？梢栽诘?dú)獾鹊亩栊詺夥罩袑?shí)現(xiàn)板成形，以避免氧對(duì)聚合的抑制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠?qū)?dǎo)熱填料填充至非常高的填充系數(shù)，從而使所得板具有2W/mK或更高的高熱導(dǎo)率。
本發(fā)明的導(dǎo)熱板具有泡沫結(jié)構(gòu)，按導(dǎo)熱板的總體積計(jì)，其空隙體積通常在約5vol％至50vol％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約10vol％至40vol％的范圍內(nèi)。如果導(dǎo)熱泡沫板的空隙體積小于5vol％，所包括的泡數(shù)量會(huì)太少，不能獲得具有所需柔性和高熱導(dǎo)率的板，而如果空隙體積大于50vol％，將不能獲得具有足夠內(nèi)聚力的板。導(dǎo)熱泡沫板的“空隙體積”定義如下。
設(shè)導(dǎo)熱泡沫板(樣品)的體積為V(cm3)，樣品質(zhì)量為m(g)，樣品中孔的體積和粘合劑的體積分別為Vp和VB，孔和粘合劑的比重分別為dp(g/cm3)和dB(g/cm3)，可以導(dǎo)出下列兩個(gè)公式V＝VP+VBm＝dpVp+dBVB因?yàn)閐p遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于dB，上式可以表示為m＝VB·dB因此，可以根據(jù)下面的公式計(jì)算空隙體積(vol％)。
空隙體積(vol％)＝Vp/V×100＝(V-VB)/V×100＝{1-m/(V·dB)}×100
可以用本發(fā)明的導(dǎo)熱泡沫板將電子部件，尤其是半導(dǎo)體或電子部件如功率晶體管、繪圖IC、芯片組、存儲(chǔ)芯片、中央處理器(CPU)等粘合至受熱器或散熱器。主要通過考慮施用位置的熱阻來確定導(dǎo)熱泡沫板的厚度。在大多數(shù)情況下，板厚度優(yōu)選不大于5mm，以減少熱阻，但有時(shí)會(huì)用板來填充在發(fā)熱部件和散熱部件之間的較大間隙，而厚度大于5mm的板有時(shí)適于順應(yīng)部件表面的不規(guī)則處。當(dāng)厚度大于5mm的板適合時(shí)，板厚度更優(yōu)選小于10mm。板厚度的下限通常為約0.2mm。
本發(fā)明的導(dǎo)熱泡沫板還可以在泡沫板的表面上和/或內(nèi)部具有其它構(gòu)件。例如，可以在載體或基底上形成一層導(dǎo)熱板成形組合物，該載體或基底對(duì)組合物是可釋放的或經(jīng)釋放處理的，以提供復(fù)合或?qū)訅旱膶?dǎo)熱泡沫板。在這些情況下，在使用時(shí)從載體或基底的釋放可將導(dǎo)熱泡沫板用作獨(dú)立的膜。否則，可以將導(dǎo)熱泡沫板固定在載體或基底上使用，以增強(qiáng)板的強(qiáng)度。載體或基底的例子包括聚合物膜，可以使用的膜例子包括由下列物質(zhì)組成的那些聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚醚酮、聚醚砜、聚甲基萜、聚醚酰亞胺、聚砜、聚苯硫、聚酰胺酰亞胺、聚酯酰亞胺、芳香酰胺等。當(dāng)需要極高的熱阻時(shí)，優(yōu)選聚酰亞胺膜或聚酰胺酰亞胺膜。通過在載體或基底中包括導(dǎo)熱填料可以進(jìn)一步增加熱導(dǎo)率。可以例舉的其它載體或基底包括金屬箔如鋁或銅，和由如下物質(zhì)形成的機(jī)織織物、非織造物或稀松布玻璃纖維、碳纖維、尼龍纖維、聚酯纖維或用金屬涂料涂布的這些纖維?？梢詫⑤d體或基底放在導(dǎo)熱板的一側(cè)或兩側(cè)上，或者可以將它埋入導(dǎo)熱泡沫板內(nèi)。
本發(fā)明的可熱聚合的板成形組合物具有高的導(dǎo)熱填料含量，具有令人滿意的熱導(dǎo)率。除了熱導(dǎo)率外，當(dāng)將組合物用于制成導(dǎo)熱泡沫板時(shí)，動(dòng)態(tài)性能如拉伸強(qiáng)度和壓縮性也是特別重要的性能。也就是說，導(dǎo)熱泡沫板必須具有足夠高的拉伸強(qiáng)度，從而當(dāng)它被連接或再連接時(shí)不會(huì)撕裂，它必須具有足夠低的壓縮應(yīng)力，從而當(dāng)它加入到電子設(shè)備內(nèi)時(shí)不會(huì)在電子部件上產(chǎn)生過量的載荷。為了獲得具有合適動(dòng)態(tài)性能的導(dǎo)熱板，控制組成粘合劑的丙烯酸聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)是很重要的。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將稀疏地相互盤繞的丙烯酸聚合物鏈與交聯(lián)劑如多官能丙烯酸酯交聯(lián)，可以獲得適合作為粘合劑的丙烯酸聚合物。
對(duì)于包括約30vol％至90vol％導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱泡沫板，作為粘合劑的丙烯酸聚合物的粘彈性質(zhì)可使得，在1Hz的頻率下，在室溫(20℃)下，剪切儲(chǔ)能模量(G′)為約1.0×103Pa至1.0×105Pa，損耗角正切值(tanδ)在約0.2至0.8的范圍內(nèi)。這些粘彈性質(zhì)表示適合交聯(lián)的范圍。另一方面，聚合物鏈的相互盤繞程度主要取決于分子量，其中較低的分子量導(dǎo)致聚合物鏈的較少相互盤繞。因此，考慮到未交聯(lián)的聚合物鏈，產(chǎn)生優(yōu)選相互盤繞程度的數(shù)均分子量小于約200,000。
如果剪切儲(chǔ)能模量(G′)小于前述范圍，則拉伸強(qiáng)度會(huì)過低，而如果剪切儲(chǔ)能模量(G′)大于該范圍，則在固定壓縮應(yīng)力下的壓縮應(yīng)變會(huì)過低，或者換句話說，對(duì)于固定的應(yīng)變，壓縮應(yīng)力會(huì)傾向于過高。而且，如果損耗角正切值(tanδ)低于前述范圍，壓縮應(yīng)變會(huì)傾向于過低，而如果損耗角正切值(tanδ)高于前述范圍，則拉伸強(qiáng)度會(huì)傾向于過低。
因此，用于粘合劑的丙烯酸聚合物是從前述(甲基)丙烯酸單體中獲得的丙烯酸聚合物，其中聚合物鏈的數(shù)均分子量小于約200,000，具有交聯(lián)，從而在1Hz的頻率下，在20℃下，剪切儲(chǔ)能模量(G′)為約1.0×103Pa至1.0×105Pa，損耗角正切值(tanδ)在約0.2-0.8的范圍內(nèi)。
關(guān)于通過熱輻射聚合來獲得低分子量聚合物的常規(guī)方法，可以例舉增加熱聚合引發(fā)劑的量、在比所用熱聚合引發(fā)劑分解溫度高的溫度下進(jìn)行聚合、和使用鏈轉(zhuǎn)移劑。因?yàn)樵谶@些條件下，在初始反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量自由基，所產(chǎn)生的自由基會(huì)聚合并因此被有效地消耗，所以所得聚合物是低分子量的。具體地，當(dāng)在如下條件進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，能獲得分子量被滿意地控制在小于200,000的丙烯酸聚合物
(1)對(duì)于100重量份用于聚合的(甲基)丙烯酸單體，以0.1重量份至10重量份的量添加熱聚合引發(fā)劑；(2)使用月桂酰過氧化物(10小時(shí)半分解溫度61.6℃)，在80℃至200℃下進(jìn)行聚合；(3)以0.01重量份至0.1重量份的量添加用于聚合的鏈轉(zhuǎn)移劑；或者(4)組合前述方法以進(jìn)行聚合。
在這些條件下，對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，通過以0.01重量份至5重量份的量使用交聯(lián)劑，能夠獲得具有上述粘彈性質(zhì)的丙烯酸聚合物。
還發(fā)現(xiàn)，在包含大量導(dǎo)熱填料并具有高熱導(dǎo)率的本發(fā)明板成形組合物中，通過用特定的低分子量丙烯酸聚合物代替常規(guī)增塑劑，能夠獲得如下的高導(dǎo)熱組合物其在使用過程中具有增加的柔性、揉曲性和粘合性，從而導(dǎo)致接觸界面處的熱阻降低。在不使用低分子量丙烯酸聚合物時(shí)，不能獲得使用低分子量丙烯酸聚合物的這種效果，對(duì)于本發(fā)明板成形組合物中更高的導(dǎo)熱填料含量，這種效果變得更加顯著。作為額外的優(yōu)點(diǎn)，沒有發(fā)生滲出，因?yàn)榕c常規(guī)增塑劑相比，低分子量丙烯酸聚合物與組合物更相容，而且避免了使用過程中的污染，因?yàn)樗姆肿恿扛哂诔Ｒ?guī)增塑劑的分子量，因此實(shí)際上不會(huì)揮發(fā)。
適合用作增塑劑以實(shí)施本發(fā)明的低分子量丙烯酸聚合物在常溫下是液體，其Tg不高于20℃。這類丙烯酸聚合物主要由丙烯酸酯單體組成，其中酯部分由1至20個(gè)碳組成。關(guān)于酯部分具有1至20個(gè)碳的丙烯酸酯，可以例舉丙烯酸烷基酯，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸新戊酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸三癸酯和丙烯酸十八酯?？梢詥为?dú)使用這些物質(zhì)，或?qū)煞N或多種物質(zhì)組合使用。也可以將低分子量丙烯酸聚合物和可以與之共聚的非丙烯酸酯單體共聚。關(guān)于可共聚的單體，可以例舉基于乙烯基的單體，如甲基丙烯酸酯、α-烯烴、乙烯酯和乙烯醚?？梢酝ㄟ^常規(guī)方法制備低分子量丙烯酸聚合物，這些方法為例如在水介質(zhì)中懸浮聚合或乳液聚合、在有機(jī)溶劑中溶液聚合、或本體聚合。丙烯酸聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不高于20℃，優(yōu)選不高于0℃。重均分子量為500至100,000，優(yōu)選700至20,000。如果玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于20℃，則不能獲得具有高柔性和粘合性的導(dǎo)熱泡沫板。如果重均分子量超過100,000，則不能具有足夠的可塑性，可能因此損害成為導(dǎo)熱泡沫板的可加工性，而如果重均分子量小于500，則會(huì)減少板的內(nèi)聚力，因此導(dǎo)致差的處理性能。對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，可以以0.01重量份至1.0重量份的量使用前述鏈轉(zhuǎn)移劑，來制備低分子量丙烯酸聚合物。而且，在導(dǎo)熱組合物前體的聚合過程中，尤其是當(dāng)進(jìn)行部分聚合時(shí)，可以添加鏈轉(zhuǎn)移劑，以直接在組合物中形成適合作為增塑劑的低分子量丙烯酸聚合物。
對(duì)于100重量份單體或部分聚合物，低分子量丙烯酸聚合物的添加量通常為約1重量份至100重量份、優(yōu)選約5重量份至70重量份。在小于1重量份時(shí)，作為增塑劑的效果最小。在大于100重量份時(shí)，會(huì)具有過度的粘合性，這會(huì)導(dǎo)致差的可控制性，并降低包括拉伸強(qiáng)度在內(nèi)的物理強(qiáng)度。
關(guān)于低分子量丙烯酸聚合物所用的術(shù)語“基本上不具有官能團(tuán)的丙烯酸聚合物”是指，(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物基本上不具有能與熱聚合引發(fā)劑或交聯(lián)劑反應(yīng)的官能團(tuán)。
實(shí)施例下面將通過實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。但是，應(yīng)注意，本發(fā)明絕不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
制作導(dǎo)熱泡沫板首先，在玻璃容器內(nèi)，將100重量份丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)和0.04重量份紫外聚合引發(fā)劑(2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙-1-酮，由Ciba-Specialty Chemical生產(chǎn)的“IRGACURETM651”)混合，然后在氮?dú)鈿夥罩校迷?00nm至400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有最大強(qiáng)度的紫外線源，從低壓汞燈中以3mW/cm2的強(qiáng)度進(jìn)行紫外線照射。該過程產(chǎn)生了(甲基)丙烯酸單體的部分聚合物，其粘度為約1000厘泊(cP)。該部分聚合物為粘性液體，其中總單體聚合10％至20％。
然后，按所列量制備下表1中的組分，將每種組分除氣，用混合器捏和。將所得混合物(板成形組合物)夾在兩個(gè)對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)襯墊之間，該襯墊上涂有硅氧烷釋放劑，壓延模制成0.8mm的厚度。在140℃的烘箱中將所得模制板加熱15分鐘，進(jìn)行熱聚合。加熱步驟促進(jìn)了混合物中部分聚合物的熱聚合，并且由于起泡劑而同時(shí)引起起泡反應(yīng)。在反應(yīng)結(jié)束后，獲得厚度為1.3mm(不包括襯墊)的導(dǎo)熱泡沫板。
評(píng)價(jià)測(cè)試測(cè)試用上述方法制作的導(dǎo)熱泡沫板的三個(gè)參數(shù)(1)空隙體積；(2)在20％壓縮率時(shí)的壓縮載荷和(3)熱導(dǎo)率。
(1)空隙體積的測(cè)定從襯墊上釋放導(dǎo)熱泡沫板，切成10mm×10mm的矩形樣品。測(cè)量樣品的體積V(cm3)和質(zhì)量m(g)，同時(shí)還測(cè)量比較例1中不具有泡結(jié)構(gòu)的樣品的比重d(g/cm3)，將測(cè)量值代入下列公式中，以確定空隙體積(vol％)。
空隙體積(vol％)＝{1-m/(V·d)}×100如下表1中所示，空隙體積為29.1vol％。
(2)測(cè)量20％壓縮率下的壓縮載荷從襯墊上釋放導(dǎo)熱泡沫板，切成10mm×10mm的正方形樣品。測(cè)量以0.5mm/min的速率壓縮時(shí)樣品載荷和厚度的變化，通過下列公式確定壓縮率。
壓縮率(％)＝(初始厚度-壓縮下的厚度)/初始厚度接著，繪制曲線圖以顯示壓縮率和載荷之間的關(guān)系，從近似曲線中確定20％壓縮時(shí)的載荷(N/cm2)。目標(biāo)壓縮率為20％，因?yàn)樵趯?shí)際使用過程中，導(dǎo)熱板通常處于約20％的壓縮下。
如下表1中所示，20％壓縮率的載荷為6.9N/cm2。
(3)測(cè)量熱導(dǎo)率從襯墊上釋放導(dǎo)熱泡沫板，切成10mm×11mm的矩形樣品。使用內(nèi)部制造的熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，將樣品插在加熱元件和冷卻板之間，當(dāng)在7N/cm2固定載荷下時(shí)，施加4.76W電功率。測(cè)量加熱元件和冷卻板之間的溫差，根據(jù)下列公式確定熱阻(℃·cm2/W)。
熱阻＝溫差(℃)×面積(cm2)/功率(W)如下表1中所示，熱阻為6.75℃·cm2/W。
比較例1重復(fù)實(shí)施例1中所述的程序，但對(duì)于該比較例，制作不具有泡沫結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱板。
按所列量制備下表1中的組分，將每種組分除氣，在混合器中捏和。按實(shí)施例1中所述的方法，將所得混合物夾在兩個(gè)PET襯墊之間，壓延模制成0.8mm的厚度。在140℃的烘箱中將所得模制板加熱15分鐘，進(jìn)行熱聚合。加熱步驟促進(jìn)了混合物(板成形組合物)中部分聚合物的熱聚合，但沒有發(fā)生起泡反應(yīng)，因?yàn)闆]有添加起泡劑。反應(yīng)結(jié)束后，獲得厚度為1.3mm(不包括襯墊)的導(dǎo)熱板。
根據(jù)實(shí)施例1中所述的相同程序，測(cè)試所得導(dǎo)熱板的三個(gè)參數(shù)(1)空隙體積；(2)在20％壓縮率下的壓縮載荷和(3)熱導(dǎo)率。所得測(cè)試結(jié)果示于表1中。
表1

說明2-EHA丙烯酸-2-乙基己酯HDDA1，6-己二醇二丙烯酸酯IrganoxTM1076抗氧化劑(Ciba-Specialty Chemical)TMCH1，1-雙(叔丁基過氧基)3，3，5-三甲基環(huán)己烷NEOCELLBORN N#5000基于磺酰肼的起泡劑(Eiwa ChemicalInd.Co.，td.)碳化硅平均粒度70μm氫氧化鋁平均粒度2μm(經(jīng)鈦酸鹽處理)從表1所示的測(cè)試結(jié)果可以容易地理解，在實(shí)施例1中，以6.9N/cm2的載荷獲得了20％的壓縮率，而在比較例1中，必須使用為該載荷的約12倍的載荷、或83.5N/cm2才能獲得20％的壓縮率。這說明，實(shí)施例1中制作的導(dǎo)熱泡沫板具有優(yōu)良的形狀順應(yīng)性，對(duì)于實(shí)際使用不要求過度的載荷，因此能將因?yàn)閴嚎s載荷所致的部件上的動(dòng)載荷最小化。
對(duì)實(shí)施例1和比較1所測(cè)的熱阻幾乎相等。由于包括了泡，通常希望實(shí)施例1的導(dǎo)熱泡沫板具有更低的熱阻，但在壓縮下使用明顯減少了泡對(duì)熱阻的反作用。
這些結(jié)果說明，實(shí)施例1的導(dǎo)熱泡沫板具有優(yōu)良的壓縮性、對(duì)具有細(xì)小不規(guī)則處的不同表面形式具有令人滿意的形狀順應(yīng)性、和高的熱導(dǎo)率。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1中所述的程序，但對(duì)于該實(shí)施例，以相同的量(1.0重量份)使用KS(由Eiwa Chemical Ind.Co.，Ltd.生產(chǎn)的基于偶氮/磺酰肼的復(fù)合起泡劑)(Eiwa)作為起泡劑，代替實(shí)施例1中所用的NEOCELLBORNTMN#5000。所得導(dǎo)熱泡沫板的厚度為1.2mm。
根據(jù)實(shí)施例1中所述的相同程序，測(cè)試所得導(dǎo)熱泡沫板的三個(gè)參數(shù)空隙體積、20％壓縮率下的壓縮載荷和熱導(dǎo)率，得到下列測(cè)試結(jié)果。
空隙體積27.3vol％20％壓縮的載荷3.4N/cm2熱阻7.09℃·cm2/W施用固定載荷22N/cm2代替7N/cm2，測(cè)得熱阻為6.08℃·cm2/W。
實(shí)施例3重復(fù)實(shí)施例1中所述的程序，但對(duì)于該實(shí)施例，使用3.0重量份CELLPOWDER E30(基于磺酰肼的起泡劑與烯烴樹脂的混合物，由Eiwa生產(chǎn))作為起泡劑，代替實(shí)施例1中所用的NEOCELLBORNTMN#5000。通過在160℃的烘箱中加熱15分鐘，使所得模制板進(jìn)行熱聚合。所得導(dǎo)熱泡沫板的厚度為1.2mm。
按實(shí)施例1中所述相同的程序，測(cè)試所得導(dǎo)熱泡沫板的三個(gè)參數(shù)空隙體積、20％壓縮率下的壓縮載荷和熱導(dǎo)率，得到下列測(cè)試結(jié)果。
空隙體積26.1vol％20％壓縮的載荷3.8N/cm2熱阻6.36℃·cm2/W施用固定載荷22N/cm2代替7N/cm2，測(cè)得熱阻為5.32℃·cm2/W。
權(quán)利要求
1.一種用于形成導(dǎo)熱泡沫板的可熱聚合的泡沫板成形組合物，其包括下列組分的組合可熱聚合的粘合劑組分，其包括至少一種(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物；導(dǎo)熱填料；用于所述粘合劑組分的熱聚合引發(fā)劑；和起泡劑。
2.如權(quán)利要求1所述的泡沫板成形組合物，其中所述(甲基)丙烯酸單體包括具有不多于20個(gè)碳的烷基的(甲基)丙烯酸單體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的泡沫板成形組合物，還包括主要由丙烯酸酯組成的丙烯酸聚合物，其中酯部分具有1至20個(gè)碳，該丙烯酸聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不高于20℃，重均分子量為500至100,000，基本上不具有官能團(tuán)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的泡沫板成形組合物，其中所述起泡劑包括無機(jī)起泡劑、有機(jī)起泡劑和/或熱膨脹微膠囊。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的泡沫板成形組合物，其中對(duì)于100重量份(甲基)丙烯酸單體，所述起泡劑的用量為0.1重量份至20重量份。
6.一種導(dǎo)熱泡沫板，包括由權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的泡沫板成形組合物制得的熱聚合模制品。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱泡沫板，其中所述可熱聚合的粘合劑組分還包括交聯(lián)劑，通過將所述粘合劑組分聚合并交聯(lián)而產(chǎn)生的作為粘合劑的丙烯酸聚合物是交聯(lián)產(chǎn)物，使得所得產(chǎn)物在其聚合物鏈中的重均分子量小于200,000，在1Hz的頻率和20℃下，剪切儲(chǔ)能模量(G′)為1.0×103Pa至1.0×105Pa，損耗角正切值(tanδ)任選地為0.2至0.8。
8.如權(quán)利要求6或7所述的導(dǎo)熱泡沫板，其中熱導(dǎo)率為2W/mK或更高。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱泡沫板，其中空隙體積為5vol％至50vol％。
10.一種制造導(dǎo)熱泡沫板的方法，該方法包括制備權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的泡沫板成形組合物；將所述組合物模制為板；和在板模制步驟過程之中或之后加熱所述組合物，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)所述粘合劑組分的熱聚合反應(yīng)和所述組合物的起泡反應(yīng)。
11.如權(quán)利要求10所述的制造導(dǎo)熱泡沫板的方法，其中在存在或不存在襯墊的情況下，通過壓延模制或壓模進(jìn)行板模制。
12.如權(quán)利要求10或11所述的制造導(dǎo)熱泡沫板的方法，其中在50℃至200℃的溫度下進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明提供了板成形組合物，其結(jié)構(gòu)包括如下組合包含至少一種(甲基)丙烯酸單體或其部分聚合物的可熱聚合的粘合劑組分、導(dǎo)熱填料、用于粘合劑組分的熱聚合引發(fā)劑和起泡劑。本發(fā)明還提供了用于制造導(dǎo)熱泡沫板的方法。
文檔編號(hào)C08J5/18GK1856532SQ200480027866
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者弘重裕司, 山崎好直 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司