用于減少成型周期時間的導熱聚合物組合物的制作方法
【專利摘要】一種含(1)聚合物材料，和(2)導熱填料的導熱聚合物組合物。所述導熱填料可為氮化硼。所述導熱聚合物組合物可用在成型操作中以形成模制品且可減少成型工藝的成型周期時間。在一個實施方案中，提高聚合物材料的熱導率(相對于不含導熱填料的材料的熱導率)增大了熱擴散系數并減少了制品的冷卻時間。本發明還提供由該組合物形成模制品的方法。
【專利說明】用于減少成型周期時間的導熱聚合物組合物
[0001] 相關申請的引用
[0002] 本申請要求2012年4月17日遞交的題目為"用于減少成型周期時間的導熱聚合 物組合物"的美國臨時申請61/625, 289號的優先權，該申請的公開內容通過引用全文并入 本文。
【技術領域】
[0003] 本發明涉及用于成型操作的導熱聚合物組合物和采用這種組合物的成型方法。
【背景技術】
[0004] 通過成型形成制品的工藝包括用合適的材料填充限定具有選定形狀的腔的模具， 并使材料在模具中定型以形成并保持制品的最終形狀。材料如何定型的性質將取決于所采 用的材料。對于熱塑性材料，通過材料的冷卻或者冷凍完成定型。對于熱固性材料，所述定 型包括材料的固化或交聯。
[0005] 對于實際實施，形成物體的成型工藝一般包括：（1)任選的預裝填步驟，包括在模 具中裝填初始量的聚合物，或者聚合物復合材料；(2)把模具的兩個半部合上以限定具有 所需形狀的腔；（3)計量加入聚合物材料至模具腔中；(4)當模具腔中的材料冷卻或者交聯 時保持模具處于壓力下，以形成所需的模壓制品/零件；和（5)打開模具，從模具中取出/ 彈出制品。
[0006] 上述的序列可稱為一個成型周期。上述周期是相當通用的，并同時適用于熱塑性 和熱固性樹脂。對于熱塑性材料，該周期的一個修改版，被稱為注射成型，用于高通量加工。 在塑料材料注射成型中，經常跳過預裝填步驟，且用單螺桿注射螺桿將熱塑性熔體計量加 入模具中。
[0007] 減少實施成型周期的時間（"周期時間"）是降低最終制品的制造成本最有效的方 法之一。然而，周期時間受限于加熱材料到所需溫度和在模具中冷凍/交聯和呈現最終所 需形狀所需的時間。
[0008] 加熱和冷卻制品所需要的時間與模具中材料的熱導率，或更具體地說是熱擴散系 數直接相關。熱導率和熱擴散系數通過公式a=k/PCp關聯，其中α是材料的熱擴散系 數，k是材料的熱導率，P是材料的密度，Cp是材料的比熱容。熱擴散系數是熱在材料中耗 散速率的最好的衡量。
【發明內容】
[0009] 本發明提供導熱聚合物組合物。一方面，本發明提供了導熱聚合物組合物。在一 個實施方案中，該導熱聚合物組合物包括（1)聚合物材料，和（2)導熱填料。在一個實施方 案中，導熱填料包括氮化硼。
[0010] 所述導熱聚合物組合物適用于成型操作以形成模制品。本發明人已發現含導熱填 料的導熱聚合物組合物降低了成型工藝的成型周期時間。在一個實施方案中，提高聚合物 材料的熱導率（相對于不含導熱填料的材料的熱導率）增大了熱擴散系數并減少了制品的 冷卻時間。
[0011] 在一個實施方案中，本發明提供了一種形成模制品的方法，其包括（a)計量加入 聚合物組合物至限定腔的模具中，（b)保持所述模具處于壓力下一段時間并使所述聚合物 組合物冷卻和/或者交聯以形成模制品，和（c)從模具中取出模制品，其中所述聚合物組合 物包括（i)聚合物材料和（ii)導熱填料。
[0012] 在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含導熱填料，其量為所述聚合物組合物 的約0.Iwt%至約70wt%。在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含導熱填料，其量為所 述聚合物組合物的約lwt%至約30wt%。在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含導熱 填料，其量為所述聚合物組合物的約I. 5wt%至約IOwt%。在一個實施方案中，所述聚合物 組合物包含導熱填料，其量為所述聚合物組合物的約2wt%至約5wt%。
[0013] 在一個實施方案中，所述導熱填料選自金屬氧化物，金屬硼化物，金屬碳化物，金 屬氮化物，金屬硅化物，炭黑，石墨，膨脹石墨，碳纖維或石墨纖維，或其兩種或多種的組合； 氧化鋁，氧化鎂，二氧化鈰，二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾，氧 化釔，氧化鋅，氧化鋯，硅鋁氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳 化鈦，碳化鋯，氮化硼，氮化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁，重 晶石（barytes),硫酸鋇，石棉，重晶石（barite),娃藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite), 高嶺土，云母，霞石正長巖，珍珠巖，葉蠟石，蒙石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅 石，偏娃酸興，粘土，娃酸錯，滑石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydratedalumina),水合氧化錯 (hydratedaluminumoxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicondioxide)，二氧化 鈦，玻璃纖維，玻璃鱗片，粘土，剝落的粘土，或其它高縱橫比纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧化 鋅，氧化鎂，二氧化鈦，碳酸鈣，滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，膨脹石墨，金屬粉 末，例如，鋁，銅，青銅，黃銅等，碳纖維或碳晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧 化鋅，納米級纖維例如碳納米管，氮化硼納米片、氧化鋅納米管等，和其兩種或多種的混合 物。
[0014] 在一個實施方案中，所述導熱填料是白色填料。根據一個實施方案，所述白色填料 選自高嶺石粘土，煅燒高嶺石粘土，碳酸鈣，硅酸鋁，硅酸鈣，礬土，滑石，云母，三水合氧化 鋁，二氧化硅，碳酸鎂，氫氧化鎂，白云石，硫酸鈣，二氧化鈦，氧化鋅，氧化釔，氮化硼，納米 級填料如氮化硼納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
[0015] 在一個實施方案中，所述白色填料的比表面積為0.Olm2g4至300m2g'在一個實 施方案中，所述白色填料的比表面積為〇.Im2P至IOOm2g'
[0016] 在一個實施方案中，所述導熱填料包括氮化硼。根據一個實施方案，所述聚合物組 合物包含氮化硼，其量為所述聚合物組合物的約3wt%至約IOwt%。
[0017] 在一個實施方案中，所述聚合物材料選自熱塑性或者熱固性材料。根據一個實施 方案，所述聚合物材料選自聚碳酸酯，聚烯烴，丙烯酸樹脂，乙烯基樹脂，碳氟化合物，聚酰 胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，環氧樹脂，聚酰亞胺，聚酯，丙烯腈，或其兩種或多種的組 合。
[0018] 在一個實施方案中，所述模具由包含（iii)聚合物材料，和（iv)導熱填料的聚合 物組合物形成。
[0019]根據一個實施方案，所述聚合物材料（iii)是熱固性材料。
[0020] 在一個實施方案中，所述導熱材料（iv)包含氮化硼。
[0021] 根據一個實施方案，實施步驟（a)-(C)的時間比使用無導熱填料（ii)的聚合物組 合物實施這些步驟的時間短。
[0022] 在另一方面，本發明提供了一種形成模制品的方法，其包括：(a)計量加入聚合物 組合物至限定腔的模具中；(b)保持模具處于壓力下一段時間并使聚合物組合物冷卻和/ 或交聯以形成模制品；和（C)從模具中取出模制品，其中所述模具由含（i)聚合物材料，和 (ii)導熱填料的聚合物組合物形成。
[0023]在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含導熱填料，其量為所述聚合物組合物 的約0.Iwt%至約70wt%;所述聚合物組合物的約Iwt%至約30wt%;所述聚合物組合物的 約I. 5wt%至約10wt%;甚至所述聚合物組合物的約2wt%至約5wt%。
[0024]在一個實施方案中，所述導熱填料選自金屬氧化物，金屬硼化物，金屬碳化物，金 屬氮化物，金屬硅化物，炭黑，石墨，膨脹石墨，碳纖維或石墨纖維或其兩種或多種的組合； 氧化鋁，氧化鎂，二氧化鈰，二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾，氧 化釔，氧化鋅，氧化鋯，硅鋁氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳 化鈦，碳化鋯，氮化硼，氮化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁，重 晶石（barytes),硫酸鋇，石棉，重晶石（barite),娃藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite), 高嶺土，云母，霞石正長巖，珍珠巖，葉蠟石，蒙脫石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅 石，偏娃酸興，粘土，娃酸錯，滑石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydratedalumina),水合氧化錯 (hydratedaluminumoxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicondioxide)，二氧化 鈦，玻璃纖維，玻璃鱗片，粘土，剝落的粘土，或其它高縱橫比的纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧 化鋅，氧化鎂，二氧化鈦，碳酸鈣，滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，膨脹石墨，金屬 粉末，例如鋁，銅，青銅，黃銅等，碳纖維或碳晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧 化鋅，納米級纖維例如碳納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米管等，和其兩種或多種的混合 物。
[0025]-個實施方案中，所述導熱填料是白色填料。根據一個實施方案，所述白色填料選 自高嶺石粘土，煅燒高嶺石粘土，碳酸鈣，硅酸鋁，硅酸鈣，礬土，滑石，云母，三水合氧化鋁， 二氧化硅，碳酸鎂，氫氧化鎂，白云石，硫酸鈣，二氧化鈦，氧化鋅，氧化釔，氮化硼，納米級填 料例如氮化硼納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
[0026]在一個實施方案中，所述白色填料的比表面積為0.Olm2g4至300m2g'在另一個 實施方案中，所述白色填料的比表面積為〇.Im2P至IOOm2g'
[0027]根據一個實施方案，所述導熱填料包含氮化硼。
[0028]在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含氮化硼，其量為所述聚合物組合物的 約 3wt%至約IOwt%。
[0029]在一個實施方案中，所述聚合物組合物選自熱塑性或熱固性材料。
[0030]根據一個實施方案，所述聚合物材料選自聚碳酸酯，聚烯烴（例如聚乙烯，聚丙烯 等），丙烯酸樹脂，乙烯基樹脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯，聚苯硫醚，和液晶聚合物，環氧樹 月旨，聚酰亞胺，聚酯，丙烯腈，或其兩種或多種的組合。
[0031]在一個實施方案中，模制品由上述的任何一種方法形成。
[0032] 根據一個實施方案，所述導熱組合物包含：聚合物材料；和導熱填料。
[0033] 在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含導熱填料，其量為所述聚合物組合物 的約0.Iwt%至約70wt%;所述聚合物組合物的約Iwt%至約30wt%;所述聚合物組合物的 約I. 5wt%至約10wt% ;甚至所述聚合物組合物的約2wt%至約5wt%。
[0034] 根據一個實施方案，所述導熱填料選自金屬氧化物，金屬硼化物，金屬碳化物，金 屬氮化物，金屬硅化物，炭黑，石墨，膨脹石墨，碳纖維或石墨纖維或其兩種或多種的組合； 氧化鋁，氧化鎂，二氧化鈰，二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾，氧 化釔，氧化鋅，氧化鋯，硅鋁氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳 化鈦，碳化鋯，氮化硼，氮化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁，重 晶石（barytes),硫酸鋇，石棉，重晶石（barite),娃藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite), 高嶺土，云母，霞石正長巖，珍珠巖，葉蠟石，蒙脫石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅 石，偏娃酸興，粘土，娃酸錯，滑石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydratedalumina),水合氧化錯 (hydratedaluminumoxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicondioxide)，二氧化 鈦，玻璃纖維，玻璃鱗片，粘土，剝落的粘土，或其它高縱橫比的纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧 化鋅，氧化鎂，二氧化鈦，碳酸鈣，滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，膨脹石墨，金屬 粉末，例如鋁，銅，青銅，黃銅等，碳纖維或碳晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧 化鋅，納米級纖維例如碳納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米管等，和其兩種或多種的混合 物。
[0035] 在一個實施方案中，所述導熱填料是白色填料。根據一個實施方案，所述白色填料 選自高嶺石粘土，煅燒高嶺石粘土，碳酸鈣，硅酸鋁，硅酸鈣，礬土，滑石，云母，三水合氧化 鋁，二氧化硅，碳酸鎂，氫氧化鎂，白云石，硫酸鈣，二氧化鈦，氧化鋅，氧化釔，氮化硼，納米 級填料例如氮化硼納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
[0036] 在一個實施方案中，所述白色填料的比表面積為0.Olm2g4至300m2g4 ;或0.Im2g4 至 100m2g1O
[0037] 根據一個實施方案，所述導熱填料包含氮化硼。
[0038] 在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含氮化硼，其量為所述聚合物組合物的 約 3wt% 至 10wt%。
[0039] 根據一個實施方案，所述聚合物材料選自熱塑性或者熱固性材料。
[0040] 在一個實施方案中，所述聚合物材料選自聚碳酸酯，聚烯烴，丙烯酸樹脂，乙烯基 樹脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，環氧樹脂，聚酰亞胺，聚酯，丙烯 腈，或其兩種或多種的組合。
[0041] 參考下面詳細描述進一步理解這些和其他方面。
【具體實施方式】
[0042] 現在將對本發明的實施方案的參考進行詳細描述。應當理解，在不脫離本發明各 范圍情況下可采用其它實施方案，并可做結構和功能的改變。
[0043] 本發明提供導熱聚合物組合物。在一個實施方案中，聚合物組合物包含（1)聚合 物材料和（2)導熱填料。
[0044] 所述聚合物材料沒有特別限制，并可選自任何適合成型操作的聚合物材料。如本 文所用，術語"聚合物材料"可包括一種或多種塑料，聚合物和樹脂。所述聚合物材料可選 自特定目的或預期用途所需的任何材料。適合的聚合物材料的非限制性實例包括聚碳酸 酯、聚烯烴（例如聚乙烯，聚丙烯等），丙烯酸樹脂、乙烯基樹脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯， 聚苯硫醚，和液晶聚合物（例如熱塑性芳族聚酯）等。在一個實施方案中，所述聚合物選自 熱塑性或熱固性材料。合適的熱塑性材料的實例包括，但不限于聚丙烯，聚酰胺，聚酯，聚氨 酯，聚乙烯或聚醚醚酮等。在一個實施方案中，所述熱塑性聚合物是熱塑性含氟聚合物。合 適的含氟聚合物的非限制性實例包括氟化乙烯丙烯（FEP)，四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚 的共聚物（PFA)，聚三氟氯乙烯的均聚物（PTFE)及它與TFE或二氟乙烯（VF2)的共聚物，乙 烯三氟氯乙烯（ECTFE)共聚物及其變型，乙烯-四氟乙烯（ETFE)共聚物及其變型，聚偏二 氟乙烯（PVDF)和聚氟乙烯（PVF)。
[0045] 合適的熱固性聚合物的非限制性實例包括彈性體，環氧樹脂，聚酰亞胺，聚酯和丙 烯腈。合適的彈性體包括，例如，苯乙烯-丁二烯共聚物，聚氯丁烯，丁腈橡膠，丁基橡膠，聚 硫橡膠，乙烯-丙烯三元共聚物，聚硅氧烷（有機硅），聚氨酯等。
[0046] 所述導熱聚合物組合物進一步包括導熱填料。雖然聚合物材料如塑料/聚合物/ 樹脂是固有的熱的不良導體，加入導熱填料提高了所述聚合物組合物的熱導率。已發現向 聚合物材料加入導熱填料充分地提高了聚合物組合物的熱導率，減少了聚合物組合物在模 具中冷卻或交聯所需的時間，于是減少了成型周期時間和總的注塑成型時間。
[0047] 如本文所指，"導熱填料"指的是提高聚合物組合物熱導率的可操作材料。所述導 熱填料也可改善所述組合物的一種或多種其它性質。這些性質包括關系到該組合物的配 方、功能或效用的一種或多種化學或物理性質，如物理特性、性能特性、對特定的最終用途 的設備或環境的適用性、該組合物的易制造性和在其制造后的易加工性。除了增強其所加 入的所述聚合物組合物的熱導率，本發明中有用的所述填料可能提供其它特性，包括改善 補強性能、潤滑性、導電性，作為電絕緣體，作為物理增量劑等。合適的填料包括有機和無機 填料，如硫酸鋇，硫化鋅，炭黑，二氧化硅，二氧化鈦，氮化硼，粘土，滑石，玻璃纖維，氣相二 氧化硅和不連續纖維如礦物纖維，木質纖維素纖維，碳纖維，硼纖維，芳綸纖維等，和其兩種 或多種的混合物。
[0048] 在一個實施方案中，對所述聚合物組合物的顏色或導電性沒有限制，可將廉價的 填料，如，但不限于粉末填料，金屬粉末和碳的形式如碳黑和石墨添加到樹脂基質中以提高 其熱導率和減少聚合物組合物的周期時間。粉末填料的一些實例可包括，但不限于，炭黑粉 末，玻璃珠，聚酰亞胺粉末，MoS2粉末，鋼粉，黃銅粉和鋁粉。炭黑填料的一些實例包括，但不 限于，SAF黑，HAF黑，SRP黑，ISAF和Austin黑。此類炭黑的一些實例包括但不限于100， 200或300系列仏5了]?等級）的黑，例如黑附15州134，吧34州339，吧47和吧75。然而，上 述的添加劑也可使最終組合物具有導電性。
[0049] 在另一個實施方案中，可期望最終聚合物組合物是電絕緣的而不是導電的。可期 望所述制品是電絕緣的應用的非限制性實例包括電氣元件外殼，電連接器和其他電子器件 如電容器，晶體管和電阻器。實現在制造這些應用的部件中減少采用的聚合物組合物的周 期的相同目的要求提供導熱但電絕緣的聚合物組合物。對于這類應用合適的填料包括例 如，陶瓷或礦物填料。陶瓷是指金屬元素和非金屬元素的化合物，其中原子間的結合鍵主要 是非離子型。
[0050] 其它可用在本發明中的合適的陶瓷填料包括，但不限于，金屬氧化物，硼化物，碳 化物，氮化物，硅化物，炭黑，石墨，碳纖維或石墨纖維和其混合物或組合，且可以是相對較 純的或含有一種或多種雜質或額外相，包括這些材料的復合物。所述金屬氧化物包括，例 如，氧化鋁，氧化鎂，二氧化鈰，二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾， 氧化釔，氧化鋅，氧化鋯和其兩種或多種的混合物。此外，大量的二元、三元和更高階化合物 如鎂-鋁尖晶石，硅鋁氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇和其兩種或多種的混合物用作耐火 填料。其他的陶瓷填料材料可包括，例如，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳化鈦，碳化鋯，氮化 硼，氮化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁和其兩種或多種的混合 物和如Si-C-O-N化合物這樣的材料，包括這些材料的復合物及其兩種或多種的混合物。所 述陶瓷填料可以是多種形式，形狀或尺寸中的任一，主要取決于基質材料，所述復合制品的 幾何結構和最終產品尋求的所需性質，且最典型的是晶須和纖維的形式。所述纖維可以是 不連續的（主要為切碎形式），或以單獨的連續長絲的形式或為連續多絲束。它們也可以是 二維或三維編織連續纖維墊或結構的形式。另外，陶瓷體可以是均相的或非均相的。
[0051] 礦物填料的其它合適的，但非限制性實例包括重晶石（barytes)，硫酸鋇，石棉，重 晶石（barite)，硅藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite)，高嶺土，云母，霞石正長巖，珍珠 巖，葉蠟石，蒙脫石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅石，偏硅酸鈣，粘土，硅酸鋁，滑 石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydratedalumina),水合氧化錯（hydratedaluminumoxide), 二氧化娃（silica)、二氧化娃（silicondioxide)，二氧化鈦，玻璃纖維，玻璃鱗片，粘土，剝 落的粘土，或其它高縱橫比的纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧化鋅，氧化鎂，二氧化鈦，碳酸鈣， 滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，膨脹石墨，鋁粉，銅粉，青銅粉，黃銅粉，碳纖維或 碳晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧化鋅，碳納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納 米管，和其混合物。
[0052] 在另一個實施方案中，如與消費者相關的應用，為了美觀和/或品牌目的等，可對 顏色有嚴格要求。在這些應用中，金屬粉末和碳形式可能不適合作為所述聚合物組合物的 填料，而白色填料可被用作所述聚合物組合物的填料。
[0053] 所述特定的白色填料可選自填料，例如，高嶺石粘土（例如高嶺土或球粘土），煅 燒高嶺石粘土，碳酸鈣，硅酸鋁和硅酸鈣（例如被認為是鈣硅石的天然硅酸鈣），礬土，滑 石，云母，三水合氧化鋁，二氧化硅，碳酸鎂和氫氧化鎂（例如天然水滑石），白云石（鈣和 鎂的天然復合碳酸鹽），硫酸鈣（例如石膏），二氧化鈦，氧化鋅，氧化釔，氮化硼，納米級填 料如氮化硼納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。所述白色填 料可以是天然的或合成的，且特別地，天然的和合成形式的碳酸鈣，硅酸鋁和硅酸鈣，二氧 化硅，碳酸鎂和氫氧化鎂，硫酸鈣和二氧化鈦，都在本發明的范圍之內。當所述材料是合成 的，可能形成沉淀（如碳酸鈣，二氧化硅和二氧化鈦）。上述詳列的白色填料通常被視為白 色填料；然而，所使用的與"填料"相關的術語"白色"并不意味著，該礦物必然具有純白色， 而是它基本上不含任何強烈的非白色色調。許多可用在本發明中的白色填料為結晶的。
[0054] 在一個實施方案中，本發明的白色填料可以單獨使用或與第二補強強填料例如補 強白色填料如二氧化硅聯合使用。優選使用高分散性沉淀二氧化硅作為第二補強白色填 料，特別是當本發明被用于制備具有低滾動阻力輪胎的胎面。這類優選的高分散性二氧化 硅的非限制性實例包括來自Akzo的二氧化硅PerkasilKS430,來自Degussa的二氧化硅 BV3380,來自Rh6ne-P〇ulenc的二氧化硅Zeosil1165MP和 1115MP,來自PPG的二氧化硅Hi-Sil2000 及來自Huber的二氧化硅Zeopol8741 或 8745。
[0055] 在一個實施方案中，所述白色填料顆粒平均粒度為約100微米或更小，50微米或 更小，或20微米或更小。在又一個實施方案中，所述填料顆粒的粒度可小于1微米，并且 可能在1至900nm的數量級上。所述白色填料的比表面積可根據需要選擇。在一個實施 方案中，所述填料的比表面積可為至少〇.Olm2g^通過BET氮吸附法測定，并優選不大于約 30011?'在一個實施方案中，所述比表面積的范圍將為從0. 1至IOOm2g4 ;從0. 5至50111?4 ; 從1至25m2g4 ;甚至從2至IOm2g'這里與說明書的其他部分及權利要求書一樣，數值可 被組合以形成新的或非公開的范圍。舉例來說，高嶺石粘土和煅燒高嶺石粘土均具有約 5-6m2g4的比表面積，而三水合氧化鋁的比表面積約為30m2g'對于某些超細沉淀二氧化 娃，所述值可能高達200m2g4或更多。
[0056] 所述填料的量可為所述聚合物組合物的0. 1至70wt%，或所述聚合物組合物的 1至30wt%，或所述聚合物組合物的1. 5至IOwt%，或甚至是所述聚合物組合物的2至 5wt%。在又一個實施方案中，所述填料的量為所述聚合物組合物的約3至約5wt%。這里 與說明書的其他部分及權利要求書一樣，數值可以被組合以形成新的或非公開的范圍。
[0057] 在一個實施方案中，所述聚合物組合物包括BN粉末作為填料。BN既電絕緣又是白 色，因此可在范圍廣泛的應用中很容易地使用。另外，高縱橫比的BN結晶片晶可作為粉末 供使用而且可以容易地摻入到樹脂中。基于路易斯尼爾森模型（LewisNielsenmodel)的 理論計算表明，僅僅加入3-10wt%的BN粉末可以使所述塑料樹脂的熱導率大約加倍。如此 低的裝填導致其它好處，例如較低的復合成本，更好的物理性質，和/或完全自由的色彩空 間。在此類應用使用BN粉末的另一個優點是它們提供了獨特的光學特性，并且可使最終零 件中出現人造磨砂外觀。
[0058] 在一個實施方案中，根據本發明的所述聚合物組合物可用作通過模塑形成所需產 品或零件的材料。在另一個實施方案中，模具本身可由根據本發明的聚合物組合物形成。在 一個實施方案中，所述模具由含（1)熱固性聚合物，和（2)導熱填料的聚合物組合物形成。 在一個實施方案中，所述聚合物組合物包含氮化硼填料。
[0059] 所述導熱填料起作用以提高所述聚合物組合物的熱導率。在一個實施方案中，所 述聚合物組合物的熱導率為〇. 2至約3W/mK;從約0. 3至約I. 5W/mK;或從約0. 4至約IW/ mK。這里與說明書的其他部分及權利要求書一樣，數值可被組合以形成新的和未公開的范 圍。
[0060] 本發明還提供了一種成型方法，包括：（1)計量加入所述聚合物材料至限定具有 選定形狀的腔的模具，（2)保持所述模具處于壓力下同時所述聚合物材料冷卻或者交聯以 由此形成模制品，和（3)從模具中取出或彈出模制品，其中所述聚合物材料被計量加入至 所述模具中，其中聚合物材料、模具本身，或兩者均包含含（a)聚合物材料，和（b)導熱填料 的聚合物組合物。與采用基本不含導熱填料的材料的過程相比，根據加熱至一個均勻溫度 和冷卻至某一溫度的需要，所述聚合物組合物在模具中冷卻或交聯所需要的時間減少。這 減少了成型周期時間和總的注塑成型時間。周期時間的減少是有利的，因為它降低了模塑 成本。
[0061] 當根據優選的實施方案已顯示和描述了本發明的裝置和方法，本領域的技術人員 將容易理解，在不脫離本發明的精神和范圍時可對其做出一些改變和/或修改。
【權利要求】
1. 一種用于形成模制品的方法，其包括： (a) 計量加入聚合物組合物至限定腔的模具中； (b) 保持所述模具處于壓力下一段時間并使所述聚合物組合物冷卻和/或交聯以形成 豐旲制品；和 (c) 從模具中取出模制品，其中所述聚合物組合物包括（i)聚合物材料和（ii)導熱填 料。
2. 根據權利要求1所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所述 聚合物組合物的約〇. lwt%至約70wt%。
3. 根據權利要求1所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所述 聚合物組合物的約lwt%至約30wt%。
4. 根據權利要求1所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所述 聚合物組合物的約1. 5wt%至約10wt%。
5. 根據權利要求1所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所述 聚合物組合物的約2wt %至約5wt %。
6. 根據權利要求1-5任一項所述方法，其中所述導熱填料選自金屬氧化物，金屬硼化 物，金屬碳化物，金屬氮化物，金屬硅化物，炭黑，石墨，膨脹石墨，碳纖維，金屬粉末，納米級 纖維或石墨纖維或其兩種或多種的組合。
7. 根據權利要求1-5任一項所述方法，其中所述導熱填料選自氧化鋁，氧化鎂，二氧化 鈰，二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾，氧化釔，氧化鋅，氧化鋯，硅 鋁氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳化鈦，碳化鋯，氮化硼，氮 化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁，重晶石（barytes)，硫酸鋇， 石棉，重晶石（barite)，硅藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite)，高嶺土，云母，霞石正長 巖，珍珠巖，葉蠟石，蒙脫石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅石，偏硅酸鈣，粘土，硅 酸錯，滑石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydrated alumina),水合氧化錯（hydrated aluminum oxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicon dioxide)，二氧化鈦，玻璃纖維，玻璃鱗片， 粘土，剝落的粘土，或其它高縱橫比的纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧化鋅，氧化鎂，二氧化鈦， 碳酸鈣，滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，鋁粉，銅粉，青銅粉，黃銅粉，碳纖維或碳 晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧化鋅，碳納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米 管，和其兩種或多種的混合物。
8. 根據權利要求1-5任一項所述方法，其中所述導熱填料為白色填料。
9. 根據權利要求8所述方法，其中所述白色填料選自高嶺石粘土，煅燒高嶺石粘土，碳 酸鈣，硅酸鋁，硅酸鈣，礬土，滑石，云母，三水合氧化鋁，二氧化硅，碳酸鎂，氫氧化鎂，白云 石，硫酸鈣，二氧化鈦，氧化鋅，氧化釔，氮化硼，氧化鋁，氧化鎂，氮化硼納米管，氮化硼納米 片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
10. 根據權利要求9所述方法，其中所述白色填料具有0. OlmY1至300H1Y1的比表面 積。
11. 根據權利要求9所述方法，其中所述白色填料具有0. lmY1至lOOmY1的比表面積。
12. 根據權利要求1所述方法，其中所述白色填料包括氮化硼。
13. 根據權利要求12所述方法，其中所述聚合物組合物包含氮化硼，其量為所述聚合 物組合物的約3wt %至約lOwt %。
14. 根據權利要求1-13任一項所述方法，其中所述聚合物材料選自熱塑性或熱固性材 料。
15. 根據權利要求1-13任一項所述方法，其中所述聚合物材料選自聚碳酸酯，聚烯烴， 丙烯酸樹脂，乙烯基樹脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，環氧樹脂，聚 酰亞胺，聚酯，丙烯腈，或其兩種或多種的組合。
16. 根據權利要求1-15任一項所述方法，其中所述模具由含（iii)聚合物材料，和 (iv)導熱填料的聚合物組合物形成。
17. 根據權利要求16所述方法，其中所述聚合物材料（iii)是熱固性材料。
18. 根據權利要求16或17所述方法，其中所述導熱材料（iv)包括氮化硼。
19. 根據權利要求1-18任一項所述方法，其中實施步驟（a)-(c)的時間比使用無導熱 填料（ii)的聚合物組合物實施這些步驟的時間短。
20. 通過權利要求1-19任一項所述方法制備的模制品。
21. -種用于形成模制品的方法，其包括： (a) 計量加入聚合物組合物至限定腔的模具中； (b) 保持模具處于壓力下一段時間并使聚合物組合物冷卻和/或交聯以形成模制品； 和 (c) 從模具中取出模制品，其中所述模具由含⑴聚合物材料，和（b)導熱填料的聚合 物組合物形成。
22. 根據權利要求21所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所 述聚合物組合物的約〇. lwt%至約70wt%。
23. 根據權利要求21所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所 述聚合物組合物的約lwt%至約30wt%。
24. 根據權利要求21所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所 述聚合物組合物的約1. 5wt%至約10wt%。
25. 根據權利要求21所述方法，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為所 述聚合物組合物的約2wt%至約5wt%。
26. 根據權利要求21-25任一項所述方法，其中所述導熱填料選自金屬氧化物，金屬硼 化物，金屬碳化物，金屬氮化物，金屬硅化物，炭黑，石墨，膨脹石墨，碳纖維，金屬粉末，納米 級纖維或石墨纖維或其兩種或多種的組合。
27. 根據權利要求26所述方法，其中所述導熱填料選自氧化鋁，氧化鎂，二氧化鈰， 二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾，氧化釔，氧化鋅，氧化鋯，硅鋁 氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳化鈦，碳化鋯，氮化硼，氮 化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁，重晶石（barytes)，硫酸鋇， 石棉，重晶石（barite)，硅藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite)，高嶺土，云母，霞石正長 巖，珍珠巖，葉蠟石，蒙脫石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅石，偏硅酸鈣，粘土，硅 酸錯，滑石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydrated alumina),水合氧化錯（hydrated aluminum oxide)，二氧化娃（silica)，二氧化娃（silicon dioxide)，二氧化鈦，玻璃纖維，玻璃鱗片， 粘土，剝落的粘土，或其它高縱橫比的纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧化鋅，氧化鎂，二氧化鈦， 碳酸鈣，滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，鋁粉，銅粉，青銅粉，黃銅粉，碳纖維或碳 晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧化鋅，碳納米管，氮化硼納米片，氧化鋅納米 管，和其兩種或多種的混合物。
28. 根據權利要求26所述方法，其中所述導熱填料為白色填料。
29. 根據權利要求28所述方法，其中所述白色填料選自高嶺石粘土，煅燒高嶺石粘土， 碳酸鈣，硅酸鋁，硅酸鈣，礬土，滑石，云母，三水合氧化鋁，二氧化硅，碳酸鎂，氫氧化鎂，白 云石，硫酸鈣，二氧化鈦，氧化鋅，氧化釔，氮化硼，氧化鋁，氧化鎂，氮化硼納米管，氮化硼納 米片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
30. 根據權利要求29所述方法，其中所述白色填料具有0. OlmY1至300H1Y1的比表面 積。
31. 根據權利要求29所述方法，其中所述白色填料具有0. lmY1至lOOmY1的比表面 積。
32. 根據權利要求21所述方法，其中所述導熱填料包括氮化硼。
33. 根據權利要求32所述方法，其中所述聚合物組合物包括氮化硼，其量為所述聚合 物組合物的約3wt %至約10wt %。
34. 根據權利要求21-33任一項所述方法，其中所述聚合物材料選自熱塑性或熱固性 材料。
35. 根據權利要求21-33任一項所述方法，其中所述聚合物材料選自聚碳酸酯，聚烯 烴，丙烯酸樹脂，乙烯基樹脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，環氧樹脂， 聚酰亞胺，聚酯，丙烯腈，或其兩種或多種的組合。
36. 通過權利要求21-35任一項所述方法制備的模制品。
37. -種導熱組合物，包含： 聚合物材料；和 導熱填料。
38. 根據權利要求37所述組合物，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為 所述聚合物組合物的約〇. lwt%至約70wt%。
39. 根據權利要求37所述組合物，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為 所述聚合物組合物的約lwt%至約30wt%。
40. 根據權利要求37所述組合物，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為 所述聚合物組合物的約1. 5wt%至約10wt%。
41. 根據權利要求37所述組合物，其中所述聚合物組合物包含所述導熱填料，其量為 所述聚合物組合物的約2wt%至約5wt%。
42. 根據權利要求37-41任一項所述方法，其中所述導熱填料選自金屬氧化物，金屬硼 化物，金屬碳化物，金屬氮化物，金屬硅化物，炭黑，石墨，膨脹石墨，碳纖維，金屬粉末，納米 級纖維或石墨纖維或其兩種或多種的組合。
43. 根據權利要求37-41任一項所述方法，其中所述導熱填料選自氧化鋁，氧化鎂，二 氧化鈰，二氧化鉿，氧化鑭，氧化釹，氧化釤，氧化鐠，氧化釷，氧化鈾，氧化釔，氧化鋅，氧化 鋯，硅鋁氮氧化物，硼硅酸鹽玻璃，鈦酸鋇，碳化硅，二氧化硅，碳化硼，碳化鈦，碳化鋯，氮化 硼，氮化硅，氮化鋁，氮化鈦，氮化鋯，硼化鋯，二硼化鈦，十二硼化鋁，重晶石（barytes)，硫 酸鋇，石棉，重晶石（barite)，硅藻土，長石，石膏，纖維棒石（hormite)，高嶺土，云母，霞 石正長巖，珍珠巖，葉蠟石，蒙脫石，滑石，蛭石，沸石，方解石，碳酸鈣，鈣硅石，偏硅酸鈣， 粘土，娃酸錯，滑石，娃酸鎂錯，水合氧化錯（hydrated alumina),水合氧化錯（hydrated aluminum oxide),二氧化娃（silica),二氧化娃（silicon dioxide),二氧化鈦，玻璃纖維， 玻璃鱗片，粘土，剝落的粘土，或其它高縱橫比的纖維，棒，或薄片，碳酸鈣，氧化鋅，氧化鎂， 二氧化鈦，碳酸鈣，滑石，云母，鈣硅石，氧化鋁，氮化鋁，石墨，鋁粉，銅粉，青銅粉，黃銅粉， 碳纖維或碳晶須，石墨，碳化硅，氮化硅，氧化鋁，氮化鋁，氧化鋅，碳納米管，氮化硼納米片， 氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
44. 根據權利要求37-41任一項所述組合物，其中所述導熱填料是白色填料。
45. 根據權利要求44所述組合物，其中所述白色填料選自高嶺石粘土，煅燒高嶺石粘 土，碳酸鈣，硅酸鋁，硅酸鈣，礬土，滑石，云母，三水合氧化鋁，二氧化硅，碳酸鎂，氫氧化鎂， 白云石,硫酸鈣，二氧化鈦,氧化鋅，氧化釔,氮化硼，氧化鋁,氧化鎂，氮化硼納米管,氮化硼 納米片，氧化鋅納米管，和其兩種或多種的混合物。
46. 根據權利要求45所述組合物，其中所述白色填料具有0. 01m2g4至300m2g4的比表 面積。
47. 根據權利要求45所述組合物，其中所述白色填料具有0. lm2g4至100m2g4的比表 面積。
48. 根據權利要求37所述組合物，其中所述導熱填料包括氮化硼。
49. 根據權利要求48所述組合物，其中所述聚合物組合物包括氮化硼，其量為所述聚 合物組合物的約3wt%至約10wt%。
50. 根據權利要求37-49任一項所述組合物，其中所述聚合物材料選自熱塑性或熱固 性材料。
51. 根據權利要求37-49任一項所述組合物，其中所述聚合物材料選自聚碳酸酯，聚烯 烴，丙烯酸樹脂，乙烯基樹脂，碳氟化合物，聚酰胺，聚酯，聚苯硫醚，液晶聚合物，環氧樹脂， 聚酰亞胺，聚酯，丙烯腈，或其兩種或多種的組合。
【文檔編號】H01L23/36GK104364900SQ201380031797
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年4月17日 優先權日:2012年4月17日
【發明者】錢德拉謝卡爾·拉曼, 韋恩·A·厄利 申請人:莫門蒂夫性能材料股份有限公司