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JP5229462B2 - Insulating high thermal conductivity resin composite material - Google Patents
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JP5229462B2 - Insulating high thermal conductivity resin composite material - Google Patents

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JP5229462B2 JP2008190498A JP2008190498A JP5229462B2 JP 5229462 B2 JP5229462 B2 JP 5229462B2 JP 2008190498 A JP2008190498 A JP 2008190498A JP 2008190498 A JP2008190498 A JP 2008190498A JP 5229462 B2 JP5229462 B2 JP 5229462B2
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Description

本発明は、絶縁性の高熱伝導率樹脂複合材料に関するものである。   The present invention relates to an insulating high thermal conductivity resin composite material.

電気・電子分野においてパソコンの高性能化はもちろんのこと、冷蔵庫、洗濯機などの家庭用電化製品や自動車分野などに関しても省エネルギーなどを目的としてコンピュータによる電子制御化が進められている。これら電子制御を行うLSIやC PU等の電子素子は、コンピュータの集積度の増大及び動作の高速化により消費電力が増大し、その発熱量の増大により電子素子の損傷等の問題を抱えている。   In the electric and electronic fields, not only high performance of personal computers but also household appliances such as refrigerators and washing machines and automobile fields are being electronically controlled by computers for the purpose of energy saving. Electronic devices such as LSI and CPU that perform electronic control have problems such as damage to electronic devices due to increased power consumption due to increased computer integration and faster operation, and increased heat generation. .

そのためコンピュータは放熱対策が必要であり、従来、発熱源である電子部品のパッケージ等にアルミニウムやダイキャスト製のヒートシンクを用い、熱を放散するようにしているが、その発熱量に対する放熱特性は限界を超える領域に達しつつある。さらに、今後進む部品の小型化・軽量化あるいは複雑形状化の際に、ダイキャストなどの金属では生産性が悪く、形状が制限されるといった問題がある。   Therefore, heat dissipation measures are necessary for computers, and conventionally heat sinks made of aluminum or die-casting have been used to dissipate heat in electronic component packages that are heat sources, but the heat dissipation characteristics with respect to the amount of heat generated are limited. It is reaching an area beyond. Furthermore, when the parts are made smaller, lighter, or complicated in shape in the future, there is a problem that metal such as die-casting has poor productivity and the shape is limited.

そこで樹脂材料に、炭素繊維や金属などをフィラーとして、導電性物質を高充填することにより、樹脂化による成型加工性向上と放熱特性のバランス化の提案がなされている(例えば特許文献1)。   In view of this, a proposal has been made to improve molding processability and balance the heat radiation characteristics by resinization by highly filling a conductive material with carbon fiber or metal as a filler in a resin material (for example, Patent Document 1).

また放熱部材はLSIなど発熱性の電子部品と直接接触していることが多く、高い放熱特性と絶縁性を両立が求められている。この点については、絶縁性物質でありかつ熱伝導性が高い窒化アルミニウムなどをフィラーとして高充填する方法が提案されている(例えば特許文献2)。   In addition, the heat radiating member is often in direct contact with heat-generating electronic components such as LSI, and both high heat radiating characteristics and insulating properties are required. Regarding this point, a method of highly filling aluminum nitride, which is an insulating material and has high thermal conductivity, as a filler has been proposed (for example, Patent Document 2).

いずれの場合も、熱伝導性を高めるために無機フィラーを高充填するという、樹脂複合材料の成形加工性悪化の本質的な原因を解消するには至っていない。さらに高比重の無機フィラーを高充填するために、放熱部材が重くなるという電子機器の軽量化の要請に逆行するのが従来の技術である。特に、絶縁性の高熱伝導性樹脂複合材料においては、その傾向が顕著である。
特開2005−146214号公報 特開2006−282678号公報
In either case, the essential cause of the deterioration of the molding processability of the resin composite material, which is highly filled with an inorganic filler in order to increase thermal conductivity, has not been solved. Furthermore, the conventional technology goes against the demand for weight reduction of electronic devices in which the heat dissipating member becomes heavy in order to highly fill the inorganic filler having a high specific gravity. In particular, the tendency is remarkable in the insulating high thermal conductive resin composite material.
JP 2005-146214 A JP 2006-282678 A

本発明は、上記課題を解決し、樹脂材料本来の特長である加工性や成形性を維持できるようにフィラーの添加率を抑制し、絶縁性を確保したうえで高熱伝導率樹脂複合材料の実現手段を提供するものである。   The present invention solves the above problems and realizes a high thermal conductivity resin composite material by suppressing the filler addition rate so as to maintain the processability and moldability that are the original features of the resin material and ensuring insulation. It provides a means.

本発明者らは、この状況に鑑み鋭意検討の末、本発明に至った。すなわち本発明は、以下の(A)及び(B)を含み、熱伝導率0.8W/mK以上、比重2以下、かつ体積抵抗率が1010Ωcm以上である樹脂複合材料に関するものである。
(A)樹脂、
(B)粒子直径1nm以上500nm以下の球状、断面直径1nm以上500nm以下の繊維状、又は厚さ1nm以上3000nm以下の板状の炭素材料からなる導電性超微粉末表面に、絶縁性金属酸化物又はその水和物からなる皮膜が施されていて、その皮膜の厚さが、0.3nm以上で、かつ導電性超微粉末が球状の場合にはその粒子直径以下、繊維状の場合にはその断面直径以下、板状の場合にはその厚さ以下であることを特徴とする絶縁化超微粉末。
In view of this situation, the present inventors have intensively studied to arrive at the present invention. That is, the present invention relates to a resin composite material including the following (A) and (B), having a thermal conductivity of 0.8 W / mK or more, a specific gravity of 2 or less, and a volume resistivity of 10 10 Ωcm or more.
(A) resin,
(B) An insulating metal oxide on the surface of a conductive ultrafine powder made of a spherical carbon material having a particle diameter of 1 nm to 500 nm, a fibrous material having a cross-sectional diameter of 1 nm to 500 nm, or a plate-like carbon material having a thickness of 1 nm to 3000 nm. Alternatively, when a film made of the hydrate is applied, the thickness of the film is 0.3 nm or more, and the conductive ultrafine powder is spherical, the particle diameter or less, and in the case of a fibrous form An insulated ultrafine powder having a cross-sectional diameter equal to or smaller than a thickness in the case of a plate shape.

本発明によれば、導電性超微粉末を絶縁被膜した絶縁化超微粉末、特に絶縁性金属酸化物またはその水和物で絶縁被膜した絶縁化超微粉末を少量添加した樹脂複合材料は、樹脂材料本来の優れた成形加工性や絶縁性や軽量性を維持したまま高熱伝導率を発現する。   According to the present invention, a resin composite material to which a small amount of an insulated ultrafine powder obtained by insulatingly coating a conductive ultrafine powder, particularly an insulated ultrafine powder insulated by an insulating metal oxide or a hydrate thereof, It exhibits high thermal conductivity while maintaining the excellent moldability, insulation, and lightness inherent in resin materials.

本発明の樹脂成分は、PVC樹脂、フェノキシ樹脂、フッ化炭素系樹脂、PPS樹脂、PPE樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合系樹脂を挙げることができる。特に望ましくは、絶縁性に優れ、銅などの金属層との密着性に優れたポリイミド樹脂である。   Examples of the resin component of the present invention include PVC resins, phenoxy resins, fluorocarbon resins, PPS resins, PPE resins, polystyrene resins, polyolefin resins, polyimide resins, polyamide resins and other thermoplastic resins, or mixed resins thereof. be able to. Particularly desirable is a polyimide resin having excellent insulating properties and excellent adhesion to a metal layer such as copper.

また、絶縁化超微粉末と配合する際の樹脂成分は、重合体の形態としてのみならず重合性化合物の形態として、すなわち、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂のモノマーやオリゴマーなどの重合性化合物として配合しておいて、後で重合させてもよい。特に望ましくはエポキシ樹脂を含む樹脂組成物である。これは配線基板などに用いる場合、銅等の金属層と密着強度が大きいためである。   In addition, the resin component when blended with the insulating ultrafine powder is not only in the form of a polymer but also in the form of a polymerizable compound, that is, a phenoxy resin, an epoxy resin, a cyanate ester resin, a vinyl ester resin, a phenol resin, It may be blended as a polymerizable compound such as a monomer or oligomer of a thermosetting resin such as xylene resin, melamine resin or polyurethane resin, and polymerized later. Particularly desirable is a resin composition containing an epoxy resin. This is because when used for a wiring board or the like, the adhesion strength with a metal layer such as copper is large.

本発明の導電性超微粉末は、単独で樹脂材料に添加した場合、樹脂複合材料の体積抵抗を低下させる、すなわち、導電性を付与する効果を有するものである。このような導電性超微粉末を構成する材質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、ファーネスカーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの導電性炭素材料が用いられる。導電性炭素材料に対し、代表的な導電体である金属は、一部の貴金属を除いて、超微粉末は酸化され易く、導電性が低下しやすいのみでなく、粉塵爆発の可能性もある。また、金属原子が超微粉末から絶縁体媒質中に拡散し、複合材料の絶縁性を低下させる。導電性炭素材料はこうした問題がなく、さらに、炭素材料が比重2.2と小さく、他の導電性物質や従来の高熱伝導率フィラーにはない特長を有し、高熱伝導率複合材料の軽量化という効果もある。   The conductive ultrafine powder of the present invention, when added alone to a resin material, has an effect of reducing the volume resistance of the resin composite material, that is, imparting conductivity. As a material constituting such a conductive ultrafine powder, conductive carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, furnace carbon black, graphitized carbon black, carbon nanotube, and carbon nanofiber are used. With respect to conductive carbon materials, with the exception of some precious metals, the metal that is a typical conductor is not only easily oxidized, but also has a potential for dust explosion, as well as its conductivity. . In addition, metal atoms diffuse from the ultrafine powder into the insulator medium, thereby lowering the insulating properties of the composite material. Conductive carbon materials do not have these problems, and the carbon material has a specific gravity of 2.2, which is unique to other conductive materials and conventional high thermal conductivity fillers, and reduces the weight of high thermal conductivity composite materials. There is also an effect.

本発明で用いる導電性超微粉末としては、粒子直径が1nm以上500nm以下、望ましくは5nm以上300nm以下、より望ましくは10nm以上100nm以下の球状の炭素材料が挙げられる。このような球状の炭素材料、例えば、カーボンブラックは、炭化水素原料を気相で熱分解することによって得られる。また、黒鉛化カーボンブラックは、He、CO、またはこれら混合ガスの雰囲気系により内圧2〜19Torrに保持された減圧容器内において、炭素材料をアーク放電によって気化させ、気化した炭素蒸気を冷却凝固することによって得られる。   Examples of the conductive ultrafine powder used in the present invention include spherical carbon materials having a particle diameter of 1 nm to 500 nm, preferably 5 nm to 300 nm, more preferably 10 nm to 100 nm. Such a spherical carbon material, for example, carbon black is obtained by thermally decomposing a hydrocarbon raw material in a gas phase. Graphitized carbon black vaporizes a carbon material by arc discharge and cools and solidifies the vaporized carbon vapor in a decompression vessel maintained at an internal pressure of 2 to 19 Torr by an atmosphere system of He, CO, or a mixed gas thereof. Can be obtained.

具体的には、東海カーボン(株)製のシーストSや導電性カーボンブラック#5500、#4500、#4400、#4300や黒鉛化カーボンブラック#3855、#3845、#3800、あるいは、三菱化学(株)製の#3050B、#3030B、#3230B、#3350B、MA7、MA8、MA11、あるいは、ライオン(株)製のケッチェンブラックEC、ケッチェンブラックEC600JDなどが例示できる。なお、ここで球状とは必ずしも厳密な球状である必要はなく、等方的な形状であればよい。例えば角が発生した多面体状であってもよい。   Specifically, Seest S manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., conductive carbon black # 5500, # 4500, # 4400, # 4300, graphitized carbon black # 3855, # 3845, # 3800, or Mitsubishi Chemical Corporation ) # 3050B, # 3030B, # 3230B, # 3350B, MA7, MA8, MA11, or Ketjen Black EC, Ketjen Black EC600JD manufactured by Lion Corporation. Here, the spherical shape does not necessarily need to be a strict spherical shape, and may be an isotropic shape. For example, it may be a polyhedron with corners.

また、本発明で用いる導電性超微粉末としては、断面直径が1nm以上500nm以下、望ましくは5nm以上300nm以下、より望ましくは10nm以上200nm以下の繊維状の炭素材料が挙げられる。その長さは断面直径の3倍以上300倍以下であることが好ましい。このような繊維状の炭素材料、例えばカーボンナノファイバーや、カーボンナノチューブは触媒となるコバルトや鉄の有機金属化合物と炭化水素原料を気相で混合し、加熱することによって得られる。また、カーボンナノファイバーはフェノール系樹脂を溶融紡糸し、非活性雰囲気下で加熱することによって得られるものもある。具体的には、昭和電工(株)製のVGCFおよびVGNFや、(株)GSIクレオス製のカルベール、群栄化学工業(株)製のカーボンナノファイバーなどが例示できる。なお、ここで繊維状とは一方向に伸びた形状を意味し、例えば角材状、丸棒状や長球状であってもよい。   The conductive ultrafine powder used in the present invention includes a fibrous carbon material having a cross-sectional diameter of 1 nm to 500 nm, preferably 5 nm to 300 nm, more preferably 10 nm to 200 nm. The length is preferably 3 to 300 times the cross-sectional diameter. Such fibrous carbon materials such as carbon nanofibers and carbon nanotubes can be obtained by mixing cobalt and iron organometallic compounds as a catalyst and a hydrocarbon raw material in a gas phase and heating. Some carbon nanofibers are obtained by melt spinning a phenolic resin and heating in a non-active atmosphere. Specific examples include VGCF and VGNF manufactured by Showa Denko KK, Carbale manufactured by GSI Creos Co., Ltd., and carbon nanofiber manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd. Here, the fiber shape means a shape extending in one direction, and may be, for example, a square shape, a round bar shape, or an oblong shape.

さらに、本発明で用いる導電性超微粉末としては、厚さが1nm以上500nm以下、望ましくは5nm以上300nm以下、より望ましくは10nm以上200nm以下の板状の炭素材料が挙げられる。その長さおよび幅は、厚さの3倍以上300倍以下であることが好ましい。このような板状の炭素材料は、例えば天然黒鉛や人造黒鉛を精製・粉砕・分級することによって得られる。例えば、(株)エスイーシー製のSNEシリーズ、SNOシリーズ等や日本黒鉛製、鱗状黒鉛粉末、薄片化黒鉛粉末等が挙げられる。また、これらをさらに粉砕し、精密分級してもよい。なお、ここで板状とは、一方向が縮んだ形状を意味し、例えば扁平球状や鱗片状であってもよい。   Furthermore, the conductive ultrafine powder used in the present invention includes a plate-like carbon material having a thickness of 1 nm to 500 nm, desirably 5 nm to 300 nm, more desirably 10 nm to 200 nm. The length and width are preferably not less than 3 times and not more than 300 times the thickness. Such a plate-like carbon material can be obtained, for example, by refining, pulverizing, and classifying natural graphite or artificial graphite. Examples thereof include SNE series and SNO series manufactured by ESC Corporation, graphite made in Japan, scale-like graphite powder, exfoliated graphite powder, and the like. These may be further pulverized and precision classified. In addition, plate shape means the shape which one direction shrunk here, for example, a flat spherical shape and a scale shape may be sufficient.

粒子直径、断面直径または厚さが上記範囲より小さいと量子サイズ効果により導電性が低下する。また、製造が難しく工業的に用いることができないばかりでなく、凝集などにより取り扱いも難しい。一方、粒子直径、断面直径または厚さが上記範囲より大きいと、連続層の形成が50vol%以下、すなわち樹脂特性を悪化させない添加率の範囲では連続層が形成されなくなってしまう。また、導電性超微粉末の形状が繊維状もしくは板状の場合、アスペクト比は3〜300が望ましい。本発明で用いる導電性超微粉末は、この中でも繊維状の方が球状や板状よりも望ましい。これは繊維状のほうが、熱伝導率が20以上である樹脂複合材料として連続層を形成するために必要な添加量が例えば30vol%以下と少なくてすむためである。   When the particle diameter, the cross-sectional diameter or the thickness is smaller than the above range, the conductivity decreases due to the quantum size effect. In addition, it is difficult to manufacture and cannot be used industrially, and handling is also difficult due to aggregation. On the other hand, when the particle diameter, the cross-sectional diameter or the thickness is larger than the above range, the continuous layer is not formed in the range of 50 vol% or less, that is, in the addition ratio which does not deteriorate the resin characteristics. In addition, when the shape of the conductive ultrafine powder is fiber or plate, the aspect ratio is preferably 3 to 300. Among the conductive ultrafine powders used in the present invention, the fibrous shape is more preferable than the spherical shape or the plate shape. This is because the amount of addition required for forming a continuous layer as a resin composite material having a thermal conductivity of 20 or more is less, for example, 30 vol% or less in the fibrous form.

炭素材料からなる導電性超微粉末には必要に応じて、つぎに述べる絶縁性金属酸化物の皮膜を施すために、予め表面に酸化処理を施しておくことが望ましい。酸化処理としては、酸素含有雰囲気下での酸化処理、硝酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素などの水溶液による酸化処理、三塩化ルテニウムと次亜塩素酸ナトリウムからなる酸化触媒等を用いた酸化処理が挙げられる。   It is desirable to subject the surface of the conductive ultrafine powder made of a carbon material to an oxidation treatment in advance in order to apply an insulating metal oxide film as described below, if necessary. As oxidation treatment, oxidation treatment in an oxygen-containing atmosphere, oxidation treatment with an aqueous solution of nitric acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide, etc., oxidation treatment using an oxidation catalyst composed of ruthenium trichloride and sodium hypochlorite, etc. Is mentioned.

本発明の絶縁皮膜は、樹脂複合材料の全体的な絶縁性の確保を目的の一つとしている。また、導電性超微粉末の表面上に被覆することで、絶縁化超微粉末自体の熱伝導率は、絶縁皮膜構成材質の熱伝導率を倍加したものになる。このため、絶縁皮膜の厚さは、被覆する導電性超微粉末が球状の場合にはその粒子直径以下、繊維状の場合にはその断面直径以下、板状の場合にはその厚さ以下である。更に望ましくは、絶縁皮膜の厚さは0.3nm以上で、かつ被覆する導電性超微粉末の粒子直径、断面直径、または厚さとの比率が、0.01以上0.9以下である。最も望ましくは、絶縁皮膜の厚さは0.3nm以上で、かつ被覆する導電性超微粉末の粒子直径、断面直径、または厚さとの比率が、0.01以上0.5以下である。上記範囲よりも薄いと絶縁効果が低減し、導通を防げない場合がある。一方、これより厚い場合には、芯である導電性超微粉末の熱伝導率倍加効果が低減し、樹脂複合材料の熱伝導率が低下する場合がある。   The insulating film of the present invention is one of the purposes for ensuring the overall insulation of the resin composite material. Further, by coating the surface of the conductive ultrafine powder, the thermal conductivity of the insulated ultrafine powder itself is doubled from the thermal conductivity of the insulating film constituent material. For this reason, the thickness of the insulating coating is less than the particle diameter when the conductive ultrafine powder to be coated is spherical, less than its cross-sectional diameter when it is fibrous, and less than its thickness when it is plate-like. is there. More preferably, the thickness of the insulating film is 0.3 nm or more, and the ratio of the particle diameter, the cross-sectional diameter, or the thickness of the conductive ultrafine powder to be coated is 0.01 or more and 0.9 or less. Most desirably, the thickness of the insulating film is 0.3 nm or more, and the ratio of the particle diameter, the cross-sectional diameter, or the thickness of the conductive ultrafine powder to be coated is 0.01 or more and 0.5 or less. If it is thinner than the above range, the insulation effect may be reduced and conduction may not be prevented. On the other hand, if it is thicker than this, the thermal conductivity doubling effect of the conductive ultrafine powder as the core may be reduced, and the thermal conductivity of the resin composite material may be reduced.

絶縁皮膜の材質は、絶縁性金属酸化物またはその水和物である。例としては二酸化シリコン、三酸化二アルミニウム、二酸化ジルコニウムなどの絶縁性酸化物が挙げられる。またはこれらの水和物として、四水酸化シリコン、三水酸化アルミニウム、四水酸化ジルコニウムが挙げられる。水和物の場合、その一部が脱水縮合した構造のものも含まれる。   The material of the insulating film is an insulating metal oxide or a hydrate thereof. Examples include insulating oxides such as silicon dioxide, dialuminum trioxide, and zirconium dioxide. Alternatively, examples of these hydrates include silicon tetrahydroxide, aluminum trihydroxide, and zirconium tetrahydroxide. In the case of a hydrate, a structure in which a part thereof is dehydrated and condensed is also included.

本発明では、絶縁化超微粉末に表面処理を施し疎水化することが好ましい。表面処理には有機ケイ素化合物を用いることができる。例示としてアルコキシシラン、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物、ポリシロキサン、変性ポリシロキサン、末端変性ポリシロキサンおよびフルオロアルキルシランからなる群より選ばれる1種以上の化合物が挙げられる。このなかでも、アルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、ポリシロキサンが望ましい。   In the present invention, it is preferable to subject the insulated ultrafine powder to a surface treatment to make it hydrophobic. An organosilicon compound can be used for the surface treatment. Illustrative examples include one or more compounds selected from the group consisting of alkoxysilanes, organosilane compounds produced from alkoxysilanes, polysiloxanes, modified polysiloxanes, terminal-modified polysiloxanes, and fluoroalkylsilanes. Of these, alkoxysilane, fluoroalkylsilane, and polysiloxane are preferable.

アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。   Specific examples of the alkoxysilane include methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane. Methoxysilane, decyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltri Examples include methoxysilane, N-β (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, and γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane.

導電性超微粉末上に生成した絶縁性金属酸化物または金属水酸化物皮膜粒子への付着強度を考慮すると、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン、または前記アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物がより好ましい。   Considering the adhesion strength to the insulating metal oxide or metal hydroxide film particles formed on the conductive ultrafine powder, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane An alkoxysilane such as ethoxysilane or an organosilane compound produced from the alkoxysilane is more preferable.

また、ポリシロキサンとしては、メチルハイドロジェンシロキサン単位を有するポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリシロキサンおよび末端がカルボン酸で変性された末端カルボン酸変性ポリシロキサンを挙げることができる。   Examples of the polysiloxane include a polysiloxane having a methylhydrogensiloxane unit, a polyether-modified polysiloxane, and a terminal carboxylic acid-modified polysiloxane having a terminal modified with a carboxylic acid.

フルオロアルキルシランとしては、具体的には、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルロデシルメチルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシランまたはヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Specific examples of the fluoroalkylsilane include trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, heptadecafluorodecylmethyldimethoxysilane, trifluoropropylethoxysilane, Examples include decafluorooctyltriethoxysilane and heptadecafluorodecyltriethoxysilane.

また、表面処理にはカップリング剤を用いることができる。例示として、シラン系、チタネート系、アルミネート系およびジルコネート系カップリング剤からなる群より選ばれる1種以上のカップリング剤を用いることができる。   A coupling agent can be used for the surface treatment. As an example, one or more coupling agents selected from the group consisting of silane, titanate, aluminate and zirconate coupling agents can be used.

上記カップリング剤のうち、シラン系カップリング剤については、先に挙げた有機ケイ素化合物の一部、すなわちアルコキシシランが含まれるが、アルコキシシラン以外のシラン系カップリング剤としては、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシシラン、ジフェニルジクロロシラン、イソブチルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−アミノプロピルトリクロロシラン、γ−グリシドキシプロピルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリクロロシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、N−β( アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。   Among the coupling agents described above, the silane coupling agent includes a part of the organosilicon compounds mentioned above, that is, alkoxysilane, but the silane coupling agent other than alkoxysilane includes methyltrichlorosilane, Phenyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, isobutyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, γ-aminopropyltrichlorosilane, γ-glycidoxy Propyltrichlorosilane, γ-mercaptopropyltrichlorosilane, γ-methacryloxypropyltrichlorosilane, N-β (aminoethyl) -γ-aminopropyltrichlorosilane, etc. It is.

チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスフェイト)チタネート、テトラ(2−2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスフェイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。   Examples of titanate coupling agents include isopropyl tristearoyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, isopropyl tri (N-aminoethylaminoethyl) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphate) titanate, tetra (2- Examples include 2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl) phosphate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, and bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate.

アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。   Examples of the aluminate coupling agent include acetoalkoxy aluminum diisopropylate, aluminum diisopropoxy monoethyl acetoacetate, aluminum trisethyl acetoacetate, aluminum trisacetylacetonate and the like.

ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。   Examples of the zirconate coupling agent include zirconium tetrakisacetylacetonate, zirconium dibutoxybisacetylacetonate, zirconium tetrakisethylacetoacetate, zirconium tributoxymonoethylacetoacetate, zirconium tributoxyacetylacetonate and the like.

表面処理剤の使用量は、脱水の程度により異なるが、絶縁化超微粉末100重量部に対して0.01〜 30重量部が好ましい。この範囲内であれば、0.絶縁化超微粉末を十分に樹脂中に分散させることができ、また、絶縁化超微粉末と樹脂との密着性も確保できる。より好ましくは0.1〜 25重量部 、特に好ましくは1〜15重量部である。   The amount of the surface treatment agent used varies depending on the degree of dehydration, but is preferably 0.01 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the insulated ultrafine powder. Within this range, 0. The insulated ultrafine powder can be sufficiently dispersed in the resin, and the adhesion between the insulated ultrafine powder and the resin can be ensured. More preferably, it is 0.1-25 weight part, Most preferably, it is 1-15 weight part.

表面処理を経てろ過・乾燥した後にさらに焼成処理を行なってもよい。通常、焼成処理は200℃〜1500℃の温度範囲で、30分間〜24時間保持することにより行なう。但し、導電性超微粉末が炭素材料である場合、焼成雰囲気を非酸化性とする必要がある。すなわち、窒素置換やアルゴン置換を施し、酸素を遮断する必要がある。   You may perform a baking process, after filtering and drying through surface treatment. Usually, the calcination treatment is carried out by holding in a temperature range of 200 ° C. to 1500 ° C. for 30 minutes to 24 hours. However, when the conductive ultrafine powder is a carbon material, the firing atmosphere needs to be non-oxidizing. That is, it is necessary to block oxygen by performing nitrogen substitution or argon substitution.

本発明の絶縁化超微粉末は、樹脂に50vol%以下、好ましくは、5〜50vol%の量を配合することにより熱伝導率が0.8W/mK以上である高熱伝導率樹脂複合材料が得られる。即ち、樹脂との配合比が、体積比(樹脂/超微粉末)で95/5〜50/50の範囲である。熱伝導率0.8W/mK以上の高熱伝導率樹脂複合材料を実現するには、従来の高熱伝導率フィラーを使用した場合は該フィラーを50vol%程度以上配合する必要があるが、本発明の絶縁化超微粉末を使用した場合は該絶縁化超微粉末を50vol%以下配合すればよい。本発明の樹脂複合材料は、樹脂材料本来の特長である成型加工性や軽量性が損なわれることなく、高い熱伝導率を発現する。   The insulated ultrafine powder of the present invention provides a high thermal conductivity resin composite material having a thermal conductivity of 0.8 W / mK or more by blending the resin with an amount of 50 vol% or less, preferably 5 to 50 vol%. It is done. That is, the compounding ratio with the resin is in the range of 95/5 to 50/50 by volume ratio (resin / ultra fine powder). In order to realize a high thermal conductivity resin composite material having a thermal conductivity of 0.8 W / mK or more, when a conventional high thermal conductivity filler is used, it is necessary to blend the filler in an amount of about 50 vol% or more. When insulated ultrafine powder is used, the insulated ultrafine powder may be blended in an amount of 50 vol% or less. The resin composite material of the present invention exhibits high thermal conductivity without impairing molding processability and light weight, which are the original characteristics of the resin material.

本発明の高熱伝導率樹脂複合材料は、高熱伝導率以外の目的で、必要に応じて充填剤をさらに添加して用いることができる。充填剤としては、弾性率改善のためのガラス繊維、成形収縮率を低下させるための炭酸カルシウム、表面平滑性や耐摩耗性の改善に用いられるタルク、寸法安定性を改善するために用いられるマイカが挙げられる。また、難燃性を付与する充填剤すなわち難燃剤としてハロゲン系またはリン系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが挙げられる。   The high thermal conductivity resin composite material of the present invention can be used by further adding a filler as required for purposes other than high thermal conductivity. Fillers include glass fiber for improving elastic modulus, calcium carbonate for reducing molding shrinkage, talc used for improving surface smoothness and wear resistance, and mica used for improving dimensional stability. Is mentioned. Examples of the filler that imparts flame retardancy, that is, a flame retardant, include halogen-based or phosphorus-based flame retardants, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide.

本発明において、絶縁化超微粉末の樹脂組成物に対する添加量としては5〜50vol%、望ましくは5〜30vol%である。これより少ないと、樹脂組成物中で連続層が形成されず充分な熱伝導率が得られない。一方、これより多いと、樹脂組成物本来の加工性などが損なわれてしまう。   In the present invention, the amount of the insulated ultrafine powder added to the resin composition is 5 to 50 vol%, preferably 5 to 30 vol%. If it is less than this, a continuous layer is not formed in the resin composition, and sufficient thermal conductivity cannot be obtained. On the other hand, when the amount is larger than this, the original processability of the resin composition is impaired.

本発明の高熱伝導率樹脂複合材料は、絶縁化超微粉末の原料に炭素材料を用いるので、その比重を2以下に軽量化できる。また、本発明の高熱伝導率樹脂複合材料体積抵抗率が1010Ωcm以上を発現する。 Since the high thermal conductivity resin composite material of the present invention uses a carbon material as a raw material for the insulated ultrafine powder, its specific gravity can be reduced to 2 or less. In addition, the volume resistivity of the high thermal conductivity resin composite material of the present invention is 10 10 Ωcm or more.

つぎに、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these Examples.

実施例1
イソプロパノール40L中にカーボンブラック(球状体粒子直径50〜100nm、平均粒径70nm、東海カーボン(株)製シーストS)2kgとテトラプロピルオキシチタネート2.1kg(三菱ガス化学(株)製TPT)を添加し、室温にて1時間攪拌混合した。この分散溶液に蒸留水2kgを2時間かけて滴下し、さらに2時間撹拌した。17kPaの真空度で含水イソプロパノールを蒸留しつつ、45LのN,N−ジメチルアセトアミドを滴下し溶媒置換した。さらにフェニルトリメトキシランを0.31kg添加して、100℃にて4時間加熱し疎水化した後、ろ過し12時間自然乾燥し、窒素雰囲気下350℃で30分間焼成した。この結果、2.8kgの表面処理を施した絶縁化超微粉末を得た。
Example 1
Add 2kg of carbon black (spherical particle diameter 50-100nm, average particle size 70nm, Seest S manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) and 2.1kg of tetrapropyloxytitanate (TPT manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) to 40L of isopropanol. The mixture was stirred and mixed at room temperature for 1 hour. To this dispersion solution, 2 kg of distilled water was added dropwise over 2 hours, and the mixture was further stirred for 2 hours. While distilling water-containing isopropanol at a vacuum of 17 kPa, 45 L of N, N-dimethylacetamide was added dropwise to replace the solvent. Further, 0.31 kg of phenyltrimethoxylane was added, and the mixture was hydrophobized by heating at 100 ° C. for 4 hours, filtered, naturally dried for 12 hours, and calcined at 350 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. As a result, 2.8 kg of surface-treated insulated ultrafine powder was obtained.

得られた絶縁化超微粉末1.5kgとポリフェニレンスルフィド3.5kgを、二軸押出機にて300℃で溶融混練しペレット化し樹脂複合材料5kgを得た。これは疎水化した絶縁化超微粉末を20vol%添加したことになる。この樹脂複合材料のペレットを熱プレスした後、熱伝導率を測定したところ2.5(W/m・K)であった。また、樹脂複合材料の比重は1.4、体積抵抗率は2×1013Ωcmであった。 The obtained insulated ultrafine powder (1.5 kg) and polyphenylene sulfide (3.5 kg) were melt-kneaded at 300 ° C. by a twin screw extruder and pelletized to obtain 5 kg of a resin composite material. This means that 20 vol% of the insulated ultrafine powder that has been made hydrophobic is added. The resin composite material pellets were hot pressed and the thermal conductivity was measured to be 2.5 (W / m · K). The specific gravity of the resin composite material was 1.4, and the volume resistivity was 2 × 10 13 Ωcm.

実施例2
実施例1のフェニルトリメトキシランの代わりにイソプロピルトリステアロイルチタネートを用いたほかは、実施例1と同様にした。樹脂複合材料の熱伝導率は2.1(W/m・K)、比重は1.4であった。
Example 2
The same procedure as in Example 1 was performed except that isopropyltristearoyl titanate was used instead of phenyltrimethoxylane in Example 1. The resin composite material had a thermal conductivity of 2.1 (W / m · K) and a specific gravity of 1.4.

実施例3
実施例1のフェニルトリメトキシランの代わりにジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネートを用いたほかは、実施例1と同様にした。樹脂複合材料の熱伝導率は1.9(W/m・K)、比重は1.4、体積抵抗率は3×1014Ωcmであった。であった。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was conducted except that zirconium dibutoxybisacetylacetonate was used instead of phenyltrimethoxylane in Example 1. The resin composite material had a thermal conductivity of 1.9 (W / m · K), a specific gravity of 1.4, and a volume resistivity of 3 × 10 14 Ωcm. Met.

比較例1
フェニルトリメトキシシランによる表面処理を施さないこと以外は実施例1と同様にした。得られた樹脂複合材料は導通してしまい体積抵抗率を測定できなかった。
Comparative Example 1
The same procedure as in Example 1 was performed except that surface treatment with phenyltrimethoxysilane was not performed. The obtained resin composite material became conductive, and the volume resistivity could not be measured.

実施例4
イソプロパノール30L中に気相成長法によって得られたカーボンナノファイバー(断面直径150nm、長さ5〜6μmの繊維状)300gとテトラプロピルオキシチタネート640gを添加し、室温にて1時間で攪拌混合した。この分散溶液に蒸留水660gを1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間攪拌を継続した後、実施例1と同様に含水プロパノールを蒸留しつつ、ジメチルアセトアミド35Lを添加し溶媒置換した。さらにフェニルトリメトキシラン460g加えて加熱を継続し絶縁化超微粉末の表面を疎水化した。この後、ろ過し、12時間自然乾燥した後、100℃にて真空乾燥した。走査型電子顕微鏡で得られた粉末の表面を確認したところ、30〜70nm厚、平均50nm厚の二酸化チタンの皮膜が形成されていた。
Example 4
To 30 L of isopropanol, 300 g of carbon nanofibers (fibrous shape having a cross-sectional diameter of 150 nm and a length of 5 to 6 μm) obtained by the vapor phase growth method and 640 g of tetrapropyloxytitanate were added and stirred and mixed at room temperature for 1 hour. To this dispersion solution, 660 g of distilled water was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, stirring was further continued for 2 hours. Then, 35 L of dimethylacetamide was added to replace the solvent while distilling hydrous propanol in the same manner as in Example 1. Further, 460 g of phenyltrimethoxylane was added and heating was continued to make the surface of the insulated ultrafine powder hydrophobic. Then, after filtering and air-drying for 12 hours, it vacuum-dried at 100 degreeC. When the surface of the powder obtained with a scanning electron microscope was confirmed, a film of titanium dioxide having a thickness of 30 to 70 nm and an average thickness of 50 nm was formed.

得られた絶縁化超微粉末480gとポリフェニレンスルフィド1.9kgとを単軸押出機を用いて300℃にて溶融混練した。これは絶縁化超微粉末(フィラー)を10vol%添加したことになる。得られた樹脂複合材料を用いて実施例1と同様に熱伝導率を測定したところ1.8(W/m・K)であった。樹脂複合材料の比重は1.4であった。   480 g of the obtained insulated ultrafine powder and 1.9 kg of polyphenylene sulfide were melt-kneaded at 300 ° C. using a single screw extruder. This means that 10 vol% of insulating ultrafine powder (filler) was added. Using the obtained resin composite material, the thermal conductivity was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was 1.8 (W / m · K). The specific gravity of the resin composite material was 1.4.

実施例5
絶縁化超微粉末を合成するに当たり、カーボンナノファイバー300gを60wt%硝酸水溶液中で100℃加熱し、酸化処理を施した以外は、実施例4と同様にした。実施例1と同様に熱伝導率を測定したところ1.6(W/m・K)であった。樹脂複合材料の比重は1.4であった、体積抵抗率は4×1013Ωcmであった。
Example 5
In synthesizing the insulated ultrafine powder, the same procedure as in Example 4 was performed except that 300 g of carbon nanofibers were heated at 100 ° C. in a 60 wt% nitric acid aqueous solution and subjected to an oxidation treatment. When the thermal conductivity was measured in the same manner as in Example 1, it was 1.6 (W / m · K). The specific gravity of the resin composite material was 1.4, and the volume resistivity was 4 × 10 13 Ωcm.

実施例6
実施例1のカーボンブラックの代わりに天然黒鉛(厚さ100〜200nm、平均厚さ150nm、1〜3μm角、平均2μm角の板状)を用いたほかは実施例1と同様にした。走査型電子顕微鏡で得られた粉末の表面を確認したところ、30〜70nm厚、平均50nm厚の二酸化チタンの皮膜が形成されていた。実施例1と同様にして、ポリフェニレンスルフィドと溶融混練し樹脂複合材料のペレットを得て、熱プレスにより成形した板の熱伝導率を測定したところ、2.1(W/m・K)であった。比重は1.4、体積抵抗率は6×1012Ωcmであった。であった。
Example 6
Instead of the carbon black of Example 1, natural graphite (plate shape having a thickness of 100 to 200 nm, an average thickness of 150 nm, 1 to 3 μm square, and an average of 2 μm square) was used in the same manner as in Example 1. When the surface of the powder obtained with a scanning electron microscope was confirmed, a film of titanium dioxide having a thickness of 30 to 70 nm and an average thickness of 50 nm was formed. In the same manner as in Example 1, a resin composite material pellet was obtained by melt-kneading with polyphenylene sulfide, and the thermal conductivity of the plate formed by hot pressing was measured to be 2.1 (W / m · K). It was. The specific gravity was 1.4, and the volume resistivity was 6 × 10 12 Ωcm. Met.

実施例7
実施例1で用いたカーボンブラックの替わりに粒子直径10〜30nm、平均直径25nmの球状のカーボンブラックを用いて、実施例1と同様にゾルゲル法により皮膜形成後、液相脱水を行ない、さらにフェニルトリメトキシシランを用いて表面処理を施し疎水化した。実施例1と同様にポリフェニレンスルフィドとの樹脂複合材料の板を成形し熱伝導率を測定したところ3.2(W/m・K)であった。比重は1.4、体積抵抗率は8×1012Ωcmであった。
Example 7
Using a spherical carbon black having a particle diameter of 10 to 30 nm and an average diameter of 25 nm in place of the carbon black used in Example 1, a film was formed by the sol-gel method in the same manner as in Example 1, followed by liquid phase dehydration. Surface treatment was performed using trimethoxysilane to make it hydrophobic. When a plate of a resin composite material with polyphenylene sulfide was molded and the thermal conductivity was measured in the same manner as in Example 1, it was 3.2 (W / m · K). The specific gravity was 1.4, and the volume resistivity was 8 × 10 12 Ωcm.

実施例8
絶縁化超微粉末を合成するに当たり、テトラプロピルオキシチタネートの代わりに、テトラブチルオキシジルコネートを用いた以外は実施例1と同様にした。走査型電子顕微鏡で得られた粉末の表面を確認したところ、30〜70nm厚、平均50nm厚の二酸化ジルコニウム水和物の皮膜が形成されていた。実施例1と同様にポリフェニレンスルフィド複合材料の熱伝導率を測定したところ2.4(W/m・K)であった。また硬化物の比重は1.4、体積抵抗率は2×1013Ωcmであった。であった。
Example 8
In synthesizing the insulated ultrafine powder, the same procedure as in Example 1 was performed except that tetrabutyloxyzirconate was used instead of tetrapropyloxytitanate. When the surface of the powder obtained by a scanning electron microscope was confirmed, a film of zirconium dioxide hydrate having a thickness of 30 to 70 nm and an average thickness of 50 nm was formed. When the thermal conductivity of the polyphenylene sulfide composite material was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.4 (W / m · K). The specific gravity of the cured product was 1.4, and the volume resistivity was 2 × 10 13 Ωcm. Met.

実施例9
テトラプロポキシチタネートの代わりに、テトラエトキシシリケートを用いた以外は実施例6と同様にして、疎水化した絶縁化超微粉末を合成した。走査型電子顕微鏡で得られた粉末の表面を確認したところ、30〜50nm厚、平均40nm厚の二酸化シリコン水和物の皮膜が形成されていた。なお、実施例6と同様にポリフェニレンスルフィドと溶融混練し、樹脂複合材料の熱伝導率を測定した結果、2.8(W/m・K)であった。なお、比重は1.4、体積抵抗率は9×1012Ωcmであった。であった。
Example 9
A hydrophobized insulated ultrafine powder was synthesized in the same manner as in Example 6 except that tetraethoxysilicate was used instead of tetrapropoxytitanate. When the surface of the powder obtained by a scanning electron microscope was confirmed, a film of silicon dioxide hydrate having a thickness of 30 to 50 nm and an average thickness of 40 nm was formed. The result of melt kneading with polyphenylene sulfide in the same manner as in Example 6 and measuring the thermal conductivity of the resin composite material was 2.8 (W / m · K). The specific gravity was 1.4, and the volume resistivity was 9 × 10 12 Ωcm. Met.

実施例10
テトラプロポキシチタネートの添加量を128gとしたほかは、実施例4と同様にした。走査型電子顕微鏡で得られた粉末の表面を確認したところ、2〜4nm厚、平均3nm厚の二酸化チタン水和物の皮膜が形成されていた。実施例4と同様にポリフェニレンスルフィドとの樹脂複合材料の熱伝導率を測定したところ6.1(W/m・K)、体積抵抗率は5×1011Ωcmであった。であった。
Example 10
The procedure was the same as Example 4 except that the amount of tetrapropoxy titanate added was 128 g. When the surface of the powder obtained with a scanning electron microscope was confirmed, a film of titanium dioxide hydrate having a thickness of 2 to 4 nm and an average thickness of 3 nm was formed. When the thermal conductivity of the resin composite material with polyphenylene sulfide was measured in the same manner as in Example 4, it was 6.1 (W / m · K) and the volume resistivity was 5 × 10 11 Ωcm. Met.

実施例11
実施例1で得られた絶縁化超微粉末1gとビスフェノールA型エポキシモノマー9g、イミダゾール系硬化触媒0.16g、および溶媒としてメチルエチルケトン10gをホモジナイザーで1分間粉砕混合し、テフロン(登録商標)シャーレに入れ乾燥後、120℃で1時間硬化することにより硬化物のシートを得た。これは絶縁化超微粉末を5vol%添加したことになる。熱伝導率は2.8(W/m・K)であった。また、硬化物の比重は1.3
Example 11
1 g of the insulated ultrafine powder obtained in Example 1, 9 g of bisphenol A type epoxy monomer, 0.16 g of imidazole-based curing catalyst, and 10 g of methyl ethyl ketone as a solvent were pulverized and mixed with a homogenizer for 1 minute, and placed in a Teflon petri dish. After putting and drying, a cured sheet was obtained by curing at 120 ° C. for 1 hour. This means that 5 vol% of the insulated ultrafine powder was added. The thermal conductivity was 2.8 (W / m · K). The specific gravity of the cured product is 1.3.

実施例12
溶融紡糸法により合成したカーボンナノファイバー(断面直径:300〜500nm、平均断面直径:400nm、長さ:50μm、繊維状)を用い、テトラプロポキシチタネートの代わりにテトラブチルオキシジルコネートを用いた以外は、実施例4と同様にした。走査型電子顕微鏡で得られた粉末の表面を確認したところ、90〜130nm厚、平均110nm厚の二酸化ジルコニウム水和物の皮膜が形成されていた。実施例11と同様にエポキシ複合材料の硬化物の板を作製し、実施例1と同様に熱伝導率を測定したところ2.2(W/m・K)であった。比重は1.5であった、体積抵抗率は4×1014Ωcmであった。
Example 12
Except for using carbon nanofibers (cross-sectional diameter: 300-500 nm, average cross-sectional diameter: 400 nm, length: 50 μm, fibrous) synthesized by melt spinning, and using tetrabutyloxyzirconate instead of tetrapropoxytitanate In the same manner as in Example 4. When the surface of the powder obtained by a scanning electron microscope was confirmed, a film of zirconium dioxide hydrate having a thickness of 90 to 130 nm and an average of 110 nm was formed. A cured epoxy composite plate was prepared in the same manner as in Example 11, and the thermal conductivity was measured in the same manner as in Example 1. The result was 2.2 (W / m · K). The specific gravity was 1.5, and the volume resistivity was 4 × 10 14 Ωcm.

実施例13
実施例6におけるテトラプロピルオキシジルコネートの添加量を64gとした以外は、全て同様にした。なお得られた絶縁化超微粉末の表面を走査型電子顕微鏡で確認したところ、2〜7nm厚、平均5nm厚の二酸化ジルコニウム水和物の皮膜が形成されていた。この疎水化した絶縁化超微粉末を実施例11と同様にエポキシ樹脂と混合し得られた硬化物の熱伝導率は9.4(W/m・K)、比重は1.3で、体積抵抗率は3×1011Ωcmであった。
Example 13
All were the same except that the amount of tetrapropyloxyzirconate added in Example 6 was 64 g. When the surface of the obtained insulated ultrafine powder was confirmed with a scanning electron microscope, a film of zirconium dioxide hydrate having a thickness of 2 to 7 nm and an average thickness of 5 nm was formed. A cured product obtained by mixing this hydrophobized insulated ultrafine powder with an epoxy resin in the same manner as in Example 11 had a thermal conductivity of 9.4 (W / m · K), a specific gravity of 1.3, and a volume. The resistivity was 3 × 10 11 Ωcm.

実施例14
実施例2におけるテトラプロピルオキシチタネートの添加量を1.2kgとした以外は、全て実施例2同様にした。なお得られた絶縁化超微粉末の表面を走査型電子顕微鏡で確認したところ、70〜130nm厚、平均100nm厚の二酸化チタン水和物の皮膜が形成されていた。得られた樹脂複合材料の熱伝導率は2.3(W/m・K)、比重は1.3で、体積抵抗率は4×1014Ωcmであった。
Example 14
The procedure of Example 2 was repeated except that the amount of tetrapropyloxytitanate added in Example 2 was 1.2 kg. When the surface of the obtained insulated ultrafine powder was confirmed with a scanning electron microscope, a film of titanium dioxide hydrate having a thickness of 70 to 130 nm and an average thickness of 100 nm was formed. The obtained resin composite material had a thermal conductivity of 2.3 (W / m · K), a specific gravity of 1.3, and a volume resistivity of 4 × 10 14 Ωcm.

比較例2
実施例11における絶縁化超微粉末を7gとビスフェノールA型エポキシモノマーを3g混合した以外は、実施例10と同様にした。これは60vol%添加したことになる。この場合、非常に脆い硬化物しか得られなかった。熱伝導率の測定が出来なかった。
Comparative Example 2
The procedure was the same as Example 10 except that 7 g of the insulated ultrafine powder in Example 11 and 3 g of bisphenol A type epoxy monomer were mixed. This means that 60 vol% was added. In this case, only a very brittle cured product was obtained. The thermal conductivity could not be measured.

比較例3
実施例1においてテトラプロピルオキシチタネートの添加量を66gとした以外は、実施例11と同様にした。尚、得られた絶縁化超微粉末の表面を走査型電子顕微鏡で確認したところ、200〜400nm厚、平均300nm厚の二酸化チタンの皮膜が形成されていた。得られた硬化物の熱伝導率は0.6、比重は1.3であった。
Comparative Example 3
The procedure of Example 11 was repeated except that the amount of tetrapropyloxytitanate added was 66 g in Example 1. When the surface of the obtained insulated ultrafine powder was confirmed with a scanning electron microscope, a titanium dioxide film having a thickness of 200 to 400 nm and an average thickness of 300 nm was formed. The obtained cured product had a thermal conductivity of 0.6 and a specific gravity of 1.3.

比較例4
実施例1においてテトラプロピルオキシチタネートの添加しなかった以外は、実施例11と同様にした。得られた硬化物の体積抵抗率は絶縁高抵抗計では測定できない1010Ωcm以下であった。
Comparative Example 4
The same procedure as in Example 11 was performed except that tetrapropyloxytitanate was not added in Example 1. The volume resistivity of the obtained cured product was 10 10 Ωcm or less that could not be measured with an insulating high resistance meter.

Claims (8)

(A)及び(B)を含み、熱伝導率0.8W/mK以上、比重2以下、かつ体積抵抗率1010Ωcm以上である樹脂複合材料。
(A)樹脂、
(B)粒子直径1nm以上500nm以下の球状、断面直径1nm以上500nm以下の繊維状、又は厚さ1nm以上500nm以下の板状の炭素材料からなる導電性超微粉末表面に、絶縁性金属酸化物又はその水和物からなる皮膜が形成されていて、その皮膜の厚さが、0.3nm以上で、かつ導電性超微粉末が球状の場合にはその粒子直径以下、繊維状の場合にはその断面直径以下、板状の場合にはその厚さ以下である事を特徴とする絶縁化超微粉末。
A resin composite material comprising (A) and (B), having a thermal conductivity of 0.8 W / mK or more, a specific gravity of 2 or less, and a volume resistivity of 10 10 Ωcm or more.
(A) resin,
(B) Insulating metal oxide on the surface of a conductive ultrafine powder made of a spherical carbon material having a particle diameter of 1 nm to 500 nm, a fibrous material having a cross-sectional diameter of 1 nm to 500 nm, or a plate-like carbon material having a thickness of 1 nm to 500 nm. Alternatively, when a film made of the hydrate is formed, the thickness of the film is 0.3 nm or more, and the conductive ultrafine powder is spherical, the particle diameter or less, and in the case of a fibrous form Insulated ultrafine powder characterized by having a cross-sectional diameter or less, or a plate-like thickness or less.
前記樹脂と前記絶縁化超微粉末との配合比が、体積比(樹脂/絶縁化超微粉末)で95/5〜50/50の範囲である請求項1記載の樹脂複合材料。2. The resin composite material according to claim 1, wherein a mixing ratio of the resin and the insulated ultrafine powder is in a range of 95/5 to 50/50 by volume ratio (resin / insulated ultrafine powder). 前記絶縁性金属酸化物が、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、五酸化二タンタル、二酸化シリコン、三酸化二アルミニウム又はこれらの固溶体である請求項1又は2に記載の樹脂複合材料。The resin composite material according to claim 1 or 2, wherein the insulating metal oxide is titanium dioxide, zirconium dioxide, tantalum pentoxide, silicon dioxide, dialuminum trioxide, or a solid solution thereof. 前記炭素材料が、カーボンナノファイバー、天然黒鉛、ファーネスカーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンナノチューブ及び人造黒鉛からなる群より選ばれる1種以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂複合材料。The carbon material is at least one selected from the group consisting of carbon nanofibers, natural graphite, furnace carbon black, graphitized carbon black, carbon nanotubes, and artificial graphite. Resin composite material. 前記炭素材料が、予め表面に酸化処理を施したものである請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂複合材料。The resin composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon material is obtained by subjecting a surface to an oxidation treatment in advance. 前記絶縁化超微粉末が、更に表面処理を施されたものである請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂複合材料。The resin composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein the insulating ultrafine powder is further subjected to a surface treatment. 前記表面処理が、アルコキシシラン、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物、ポリシロキサン、変性ポリシロキサン、末端変性ポリシロキサン及びフルオロアルキルシランからなる群から選ばれる一種以上の有機ケイ素化合物を用いて施されるものである請求項6記載の樹脂複合材料。The surface treatment is performed using one or more organosilicon compounds selected from the group consisting of alkoxysilanes, organosilane compounds generated from alkoxysilanes, polysiloxanes, modified polysiloxanes, terminal-modified polysiloxanes, and fluoroalkylsilanes. The resin composite material according to claim 6, which is a material. 前記表面処理が、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系カップリング剤からなる群から選ばれる一種以上のカップリング剤を用いて施されるものである請求項6記載の樹脂複合材料。The resin composite material according to claim 6, wherein the surface treatment is performed using one or more coupling agents selected from the group consisting of silane-based, titanate-based, aluminate-based, and zirconate-based coupling agents.
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