JP7815820B2 - composition - Google Patents
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Description
本発明は、テトラフルオロエチレン系ポリマーと無機粒子とを含む組成物に関する。 The present invention relates to a composition containing a tetrafluoroethylene-based polymer and inorganic particles.
近年、携帯電話等の移動体通信機器における高速化、高周波化に対応するため、通信機器のプリント基板の材料には高熱伝導、低線膨張係数、低誘電率かつ低誘電正接である材料が求められ、低誘電率かつ低誘電正接であるテトラフルオロエチレン系ポリマーが注目されている。
また、電気機器又は電子機器の回路の高速化、高集積化、回路基板への電子密度実装の高密度化に伴う、高発熱部品からの熱による不具合を防ぐべく、プリント基板材料に放熱性が求められている。さらに、電子部品からの発熱を効率よく放散させる、熱伝導性及び放熱性により優れる材料が求められる。
低誘電特性及び熱伝導性により優れた材料を得るべく、テトラフルオロエチレン系ポリマーと無機粒子との組成物が検討されている。特許文献1には、溶融加工可能なフッ素樹脂と特定粒子径の粒子存在割合が所定範囲である窒化ホウ素粒子とを含む回路基板用樹脂組成物が開示されている。特許文献2には、凹構造を形成した表面を金属カップリング剤で表面処理した六方晶窒化ホウ素粒子と樹脂を含む組成物が開示されている。
In recent years, in order to accommodate the increasing speed and frequency of mobile communication devices such as mobile phones, materials with high thermal conductivity, low linear expansion coefficient, low dielectric constant and low dielectric dissipation factor are required for printed circuit boards of communication devices, and tetrafluoroethylene-based polymers with low dielectric constant and low dielectric dissipation factor have attracted attention.
In addition, in order to prevent malfunctions caused by heat from high-heat-generating components due to the increasing speed and integration of circuits in electric or electronic devices and the increasing density of electronic packaging on circuit boards, materials for printed circuit boards are required to have heat dissipation properties. Furthermore, materials with excellent thermal conductivity and heat dissipation properties that can efficiently dissipate heat from electronic components are required.
In order to obtain a material with excellent low dielectric properties and thermal conductivity, a composition of a tetrafluoroethylene-based polymer and inorganic particles has been investigated. Patent Document 1 discloses a resin composition for circuit boards containing a melt-processable fluororesin and boron nitride particles having a specific particle size present in a predetermined range. Patent Document 2 discloses a composition containing a resin and hexagonal boron nitride particles whose surfaces have formed recessed structures and have been surface-treated with a metal coupling agent.
テトラフルオロエチレン系ポリマーは表面張力が低く、他の成分との親和性が低く、特に、他の成分が疎水性の無機粒子である組成物から形成される成形物においては、各成分の物性が充分に発現しない場合がある。
本発明者らは、上記した特許文献1及び2の組成物では、線膨張係数が低く電気特性に優れ、また、特に基材との密着性、熱伝導性及び放熱性に優れる成形物を形成できる組成物を得難い点を知見した。
本発明者らは、テトラフルオロエチレン系ポリマーと、特定のカップリング剤により表面処理した所定の無機粒子とを含む組成物は分散性及び成形性に優れており、その成形物は線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、基材との密着性、熱伝導性及び放熱性に優れることを見出し、本発明に至った。
本発明の目的は、かかる組成物の提供である。
Tetrafluoroethylene-based polymers have low surface tension and low affinity with other components. In particular, in molded articles formed from compositions in which the other components are hydrophobic inorganic particles, the physical properties of each component may not be fully expressed.
The present inventors have found that it is difficult to obtain a composition from the compositions of Patent Documents 1 and 2 that can be used to form a molded article having a low linear expansion coefficient, excellent electrical properties, and particularly excellent adhesion to a substrate, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
The present inventors have discovered that a composition containing a tetrafluoroethylene-based polymer and predetermined inorganic particles that have been surface-treated with a specific coupling agent has excellent dispersibility and moldability, and that molded products thereof have low linear expansion coefficients, dielectric constants, and dielectric dissipation factors, and are excellent in adhesion to substrates, thermal conductivity, and heat dissipation properties, thereby completing the present invention.
It is an object of the present invention to provide such a composition.
本発明は、下記の態様を有する。
[1] テトラフルオロエチレン系ポリマーと、カップリング剤で表面処理された、疎水性の無機粒子とを含み、前記カップリング剤が、トリアルコキシシリル基と官能基とがイミノ結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合及びカルボジイミド結合から選択されるいずれか1つ以上を含む連結基を介して結合している化合物である、組成物。
[2] 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、溶融温度が180℃以上の熱溶融性のテトラフルオロエチレン系ポリマーである、[1]の組成物。
[3] 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、酸素含有極性基を有するテトラフルオロエチレン系ポリマーである、[1]又は[2]の組成物。
[4] 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが粒子状である、[1]~[3]のいずれかの組成物。
[5] 前記無機粒子が、表面水酸基量が50個/nm2以下の無機粒子である、[1]~[4]のいずれかの組成物。
[6] 前記無機粒子が、アルミナ、クリストバライト、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、マイカ、フォルステライト及びコージライトからなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]~[5]のいずれかの組成物。
[7] 前記無機粒子の平均粒子径が15μm未満である、[1]~[6]のいずれかのの組成物。
[8] 前記カップリング剤が、ベンゾトリアゾール官能基型シランカップリング剤及びエポキシ官能基型シランカップリング剤から選択される少なくとも1種である、[1]~[7]のいずれかの組成物。
[9] 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーに対する前記無機粒子の含有量比(質量比)が1より大きい、[1]~[8]のいずれかの組成物。
[10] 液状又は粉体状である、[1]~[9]のいずれかの組成物。
[11] トリアルコキシシリル基と官能基とがイミノ結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合、カルボジイミド結合から選択されるいずれか1つ以上を含む連結基を介して結合している化合物であるカップリング剤を含む溶液中で、疎水性の無機粒子を剪断処理する、[1]~[10]のいずれかの組成物に使用される、カップリング剤で表面処理された、疎水性の無機粒子の製造方法。
[12] 前記剪断処理を、薄膜旋回による撹拌機構か、又は、自転及び公転による撹拌機構を備えた槽内にて混合して行う、[11]の無機粒子の製造方法。
[13] テトラフルオロエチレン系ポリマーと、[11]又は[12]の製造方法で得られた疎水性の無機粒子とを混合して、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーと前記無機粒子とを含む組成物を得る、[1]~[10]のいずれかの組成物の製造方法。
[14] [1]~[10]のいずれかの組成物を基材の表面に付与し、加熱して、前記テトラフルオロエチレン系ポリマー及び前記無機粒子を含むポリマー層を形成して、前記基材で構成される基材層と前記ポリマー層とを有する積層体を得る、積層体の製造方法。
[15] 基材層と、[1]~[10]のいずれかの組成物から形成される、前記テトラフルオロエチレン系ポリマー及び前記無機粒子を含むポリマー層とを有する積層体。
The present invention has the following aspects.
[1] A composition comprising a tetrafluoroethylene-based polymer and hydrophobic inorganic particles that have been surface-treated with a coupling agent, wherein the coupling agent is a compound in which a trialkoxysilyl group and a functional group are bonded via a linking group containing at least one bond selected from the group consisting of an imino bond, an amide bond, a urea bond, a urethane bond, and a carbodiimide bond.
[2] The composition according to [1], wherein the tetrafluoroethylene-based polymer is a heat-melting tetrafluoroethylene-based polymer having a melting temperature of 180°C or higher.
[3] The composition according to [1] or [2], wherein the tetrafluoroethylene-based polymer is a tetrafluoroethylene-based polymer having an oxygen-containing polar group.
[4] The composition according to any one of [1] to [3], wherein the tetrafluoroethylene-based polymer is in particulate form.
[5] The composition according to any one of [1] to [4], wherein the inorganic particles have a surface hydroxyl group content of 50/ nm2 or less.
[6] The composition according to any one of [1] to [5], wherein the inorganic particles are at least one selected from the group consisting of alumina, cristobalite, boron nitride, magnesium oxide, mica, forsterite, and cordierite.
[7] The composition according to any one of [1] to [6], wherein the inorganic particles have an average particle size of less than 15 μm.
[8] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the coupling agent is at least one selected from the group consisting of a benzotriazole functional group-type silane coupling agent and an epoxy functional group-type silane coupling agent.
[9] The composition according to any one of [1] to [8], wherein the content ratio (mass ratio) of the inorganic particles to the tetrafluoroethylene-based polymer is greater than 1.
[10] The composition according to any one of [1] to [9], which is in a liquid or powder form.
[11] A method for producing hydrophobic inorganic particles surface-treated with a coupling agent, which is used in the composition of any one of [1] to [10], comprising shearing the hydrophobic inorganic particles in a solution containing a coupling agent, which is a compound in which a trialkoxysilyl group and a functional group are bonded via a linking group containing one or more bonds selected from an imino bond, an amide bond, a urea bond, a urethane bond, and a carbodiimide bond.
[12] The method for producing inorganic particles according to [11], wherein the shearing treatment is carried out by mixing in a tank equipped with a stirring mechanism using thin film rotation or a stirring mechanism using rotation and revolution.
[13] The method for producing a composition according to any one of [1] to [10], comprising mixing a tetrafluoroethylene-based polymer with hydrophobic inorganic particles obtained by the production method according to [11] or [12] to obtain a composition containing the tetrafluoroethylene-based polymer and the inorganic particles.
[14] A method for producing a laminate, comprising applying the composition according to any one of [1] to [10] to a surface of a substrate, and heating the composition to form a polymer layer containing the tetrafluoroethylene-based polymer and the inorganic particles, thereby obtaining a laminate having a substrate layer made of the substrate and the polymer layer.
[15] A laminate comprising a substrate layer and a polymer layer formed from the composition according to any one of [1] to [10], the polymer layer containing the tetrafluoroethylene-based polymer and the inorganic particles.
本発明によれば、テトラフルオロエチレン系ポリマーと所定の無機粒子とを含み、分散安定性及び成形性に優れた組成物が提供される。かかる組成物からは、線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、基材との密着性、熱伝導性及び放熱性に優れた成形物を形成できる。 The present invention provides a composition containing a tetrafluoroethylene-based polymer and specified inorganic particles, which has excellent dispersion stability and moldability. From such a composition, molded articles can be formed that have low linear expansion coefficients, dielectric constants, and dielectric loss tangents, and that have excellent adhesion to substrates, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
以下の用語は、以下の意味を有する。
「平均粒子径(D50)」は、レーザー回折・散乱法によって求められる、粒子の体積基準累積50%径である。すなわち、レーザー回折・散乱法によって粒度分布を測定し、粒子の集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径である。
粒子のD50は、粒子を水中に分散させ、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA-920測定器)を用いたレーザー回折・散乱法により分析して求められる。
「溶融温度」は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定したポリマーの融解ピークの最大値に対応する温度である。
「ガラス転移点(Tg)」は、動的粘弾性測定(DMA)法でポリマーを分析して測定される値である。
「粘度」は、B型粘度計を用いて、25℃で回転数が30rpmの条件下で組成物を測定して求められる。測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
「チキソ比」とは、組成物の、回転数が30rpmの条件で測定される粘度η1を、回転数が60rpmの条件で測定される粘度η2で除して算出される値である。それぞれの粘度の測定は、3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
ポリマーにおける「単位」とは、モノマーの重合により形成された前記モノマーに基づく原子団を意味する。単位は、重合反応によって直接形成された単位であってもよく、ポリマーを処理することによって前記単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。以下、モノマーaに基づく単位を、単に「モノマーa単位」とも記す。
The following terms have the following meanings:
The "average particle diameter (D50)" is the volume-based cumulative 50% diameter of particles determined by a laser diffraction/scattering method. That is, the particle size distribution is measured by a laser diffraction/scattering method, a cumulative curve is calculated with the total volume of the particle group set as 100%, and the "average particle diameter (D50)" is the particle diameter at the point on the cumulative curve where the cumulative volume is 50%.
The D50 of particles can be determined by dispersing the particles in water and analyzing them by a laser diffraction/scattering method using a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device (LA-920 measuring device, manufactured by Horiba, Ltd.).
"Melting temperature" is the temperature corresponding to the maximum of the melting peak of a polymer as measured by differential scanning calorimetry (DSC).
The "glass transition temperature (Tg)" is a value measured by analyzing a polymer using dynamic mechanical analysis (DMA) method.
The "viscosity" is determined by measuring the composition using a Brookfield viscometer at 25° C. and 30 rpm. The measurement is repeated three times, and the average value of the three measurements is used.
The "thixotropy ratio" is a value calculated by dividing the viscosity η1 of the composition measured at a rotation speed of 30 rpm by the viscosity η2 measured at a rotation speed of 60 rpm. Each viscosity measurement is repeated three times, and the average value of the three measurements is used.
The term "unit" in a polymer refers to an atomic group based on a monomer formed by polymerization of the monomer. The unit may be a unit formed directly by a polymerization reaction, or may be a unit in which a portion of the unit is converted into a different structure by treating the polymer. Hereinafter, a unit based on monomer a may also be simply referred to as a "monomer a unit."
本発明の組成物(以下、「本組成物」とも記す。)は、テトラフルオロエチレン系ポリマー(以下、「Fポリマー」とも記す。)と、カップリング剤で表面処理された、疎水性の無機粒子(以下、「本無機粒子」とも記す。)とを含み、前記カップリング剤が、トリアルコキシシリル基と官能基とがイミノ結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合及びカルボジイミド結合から選択されるいずれか1つ以上を含む連結基を介して結合している化合物である。 The composition of the present invention (hereinafter also referred to as "the composition") comprises a tetrafluoroethylene-based polymer (hereinafter also referred to as "F polymer") and hydrophobic inorganic particles (hereinafter also referred to as "the inorganic particles") that have been surface-treated with a coupling agent, and the coupling agent is a compound in which a trialkoxysilyl group and a functional group are bonded via a linking group containing one or more bonds selected from the group consisting of an imino bond, an amide bond, a urea bond, a urethane bond, and a carbodiimide bond.
本組成物は分散性に優れ、本組成物からは、Fポリマーと無機粒子との物性を高度に具備し、線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、基材との密着性、熱伝導性及び放熱性に優れた成形物を形成しやすい。その理由は必ずしも明確ではないが、以下の様に考えられる。 This composition has excellent dispersibility, and it is easy to form molded articles from this composition that possess the high physical properties of the F polymer and inorganic particles, have a low linear expansion coefficient, dielectric constant, and dielectric dissipation factor, and have excellent adhesion to the substrate, thermal conductivity, and heat dissipation properties. The reasons for this are not entirely clear, but are thought to be as follows.
Fポリマーは表面エネルギーが低いため、Fポリマー同士で凝集しやすい。さらに、Fポリマーと無機粒子との親和性も低いため、F粒子と無機粒子が良好に分散した組成物が得られ難い。この傾向は、疎水性の無機粒子や、組成物に含まれる無機粒子の割合が高くなるほど顕著になりやすく、その成形物においても両成分の物性が発現し難くなるだけでなく、また他の基材との密着性も低下しやすくなる。
本組成物が含有する本無機粒子は、好適には特定カップリング剤を含む溶液中で疎水性の無機粒子を剪断処理して製造される。かかる方法により、無機粒子全体としての性状や物性を損なうことなく無機粒子の表面粗化が進み、特定のカップリング剤のトリアルコキシシリル基がかかる表面粗化した無機粒子表面に高度に結合して本無機粒子が形成される。この際、特定のカップリング剤が有する官能基は、特定の剛直な連結基を介して結合しているため、本無機粒子の表面に高度に露出していると考えられる。それが、Fポリマーと本無機粒子との親和性を高め、本組成物の分散性が向上させているだけでなく、成形物形成時には、カップリング剤の官能基の作用によりFポリマーと本無機粒子の間にネットワーク構造の形成が促され、両成分の界面密着性及び、成形物と基材との密着性を向上させていると考えられる。
その結果、Fポリマーと無機粒子との物性を高度に具備し、具体的には、線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、基材との密着性、熱伝導性及び放熱性に優れた成形物が本組成物から得られたと考えられる。
Since F polymers have low surface energy, they tend to aggregate with each other. Furthermore, the affinity between F polymers and inorganic particles is low, making it difficult to obtain a composition in which F particles and inorganic particles are well dispersed. This tendency tends to become more pronounced as the proportion of hydrophobic inorganic particles or inorganic particles contained in the composition increases, making it difficult for the properties of both components to be expressed in the molded product, and also making it easier for adhesion to other substrates to decrease.
The inorganic particles contained in the composition are preferably produced by shearing hydrophobic inorganic particles in a solution containing a specific coupling agent. This method promotes surface roughening of the inorganic particles without impairing the overall properties and physical characteristics of the inorganic particles, and the trialkoxysilyl groups of the specific coupling agent are highly bonded to the roughened inorganic particle surface to form the inorganic particles. In this case, the functional groups of the specific coupling agent are bonded via specific rigid linking groups, and are therefore highly exposed to the surface of the inorganic particles. This not only enhances the affinity between the F polymer and the inorganic particles and improves the dispersibility of the composition, but also promotes the formation of a network structure between the F polymer and the inorganic particles during molding, due to the action of the functional groups of the coupling agent, which is thought to improve the interfacial adhesion between the two components and the adhesion between the molded product and the substrate.
As a result, it is believed that a molded product was obtained from this composition that possesses the physical properties of the F polymer and inorganic particles to a high degree, specifically, a low linear expansion coefficient, dielectric constant, and dielectric dissipation factor, and has excellent adhesion to the substrate, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
本発明におけるFポリマーは、テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」とも記す。)に基づく単位(以下、「TFE単位」とも記す。)を含むポリマーである。
Fポリマーは熱溶融性であってもよく、非熱溶融性であってもよい。ここで、熱溶融性のポリマーとは、荷重49Nの条件下、溶融流れ速度が1~1000g/10分となる温度が存在するポリマーを意味する。また非熱溶融性のポリマーとは、荷重49Nの条件下、溶融流れ速度が1~1000g/10分となる温度が存在しないポリマーを意味する。
熱溶融性であるFポリマーの溶融温度は、180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、260℃以上がさらに好ましい。前記Fポリマーの溶融温度は、325℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましい。前記Fポリマーの溶融温度は、180℃~320℃が好ましい。この場合、本組成物が加工性に優れやすく、また、本組成物から形成される成形物が耐熱性に優れやすい。
The F polymer in the present invention is a polymer containing units (hereinafter also referred to as "TFE units") based on tetrafluoroethylene (hereinafter also referred to as "TFE").
The F polymer may be either heat-meltable or non-heat-meltable. Here, a heat-meltable polymer means a polymer at which there exists a temperature at which the melt flow rate is 1 to 1000 g/10 min under a load of 49 N. A non-heat-meltable polymer means a polymer at which there does not exist a temperature at which the melt flow rate is 1 to 1000 g/10 min under a load of 49 N.
The melting temperature of the heat-meltable F polymer is preferably 180°C or higher, more preferably 200°C or higher, and even more preferably 260°C or higher. The melting temperature of the F polymer is preferably 325°C or lower, more preferably 320°C or lower. The melting temperature of the F polymer is preferably 180°C to 320°C. In this case, the composition is likely to have excellent processability, and molded articles formed from the composition are likely to have excellent heat resistance.
Fポリマーのガラス転移点は、50℃以上が好ましく、75℃以上がより好ましい。Fポリマーのガラス転移点は、150℃以下が好ましく、125℃以下がより好ましい。
Fポリマーのフッ素含有量は、70質量%以上が好ましく、72~76質量%がより好ましい。かかるフッ素含有量の高いFポリマーは、特に無機粒子との親和性が低いが、上述した作用機構により、本発明によれば分散性に優れた組成物(本組成物)が得られる。
Fポリマーの表面張力は、16~26mN/mが好ましい。なお、Fポリマーの表面張力は、Fポリマーで作製された平板上に、JIS K 6768に規定されているぬれ張力試験用混合液(和光純薬社製)の液滴を載置して測定できる。
The glass transition point of the F polymer is preferably 50° C. or higher, more preferably 75° C. or higher. The glass transition point of the F polymer is preferably 150° C. or lower, more preferably 125° C. or lower.
The fluorine content of the F polymer is preferably 70% by mass or more, more preferably 72 to 76% by mass. Although such an F polymer with a high fluorine content has a low affinity, particularly with inorganic particles, the present invention provides a composition (the present composition) with excellent dispersibility due to the above-mentioned mechanism of action.
The surface tension of the F polymer is preferably 16 to 26 mN/m. The surface tension of the F polymer can be measured by placing a droplet of a mixture for wetting tension testing (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) specified in JIS K 6768 on a flat plate made of the F polymer.
Fポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、TFE単位とエチレンに基づく単位とを含むポリマー(ETFE)、TFE単位とプロピレンに基づく単位とを含むポリマー、TFE単位とエチレンに基づく単位とプロピレンに基づく単位とを含むポリマー(EFEP)、TFE単位とペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)に基づく単位(PAVE単位)とを含むポリマー(PFA)、TFE単位とヘキサフルオロプロピレンに基づく単位とを含むポリマー(FEP)が好ましく、PFA及びFEPがより好ましく、PFAがさらに好ましい。これらのポリマーは、さらに他のコモノマーに基づく単位を含んでいてもよい。
PAVEは、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3及びCF2=CFOCF2CF2CF3(以下、「PPVE」とも記す。)が好ましく、PPVEがより好ましい。
F polymer is preferably polytetrafluoroethylene (PTFE), the polymer (ETFE) that comprises TFE unit and the unit based on ethylene, the polymer (EFEP) that comprises TFE unit and the unit based on propylene, the polymer (PFA) that comprises TFE unit and the unit based on perfluoro (alkyl vinyl ether) (PAVE) (PAVE unit), the polymer (FEP) that comprises TFE unit and the unit based on hexafluoropropylene, more preferably PFA and FEP, and more preferably PFA.These polymers can also comprise the unit based on other comonomers.
PAVE is preferably CF 2 ═CFOCF 3 , CF 2 ═CFOCF 2 CF 3 or CF 2 ═CFOCF 2 CF 2 CF 3 (hereinafter also referred to as “PPVE”), with PPVE being more preferred.
Fポリマーは、酸素含有極性基を有するのが好ましく、水酸基含有基又はカルボニル基含有基を有するのがより好ましく、カルボニル基含有基を有するのがさらに好ましい。
この場合、Fポリマーが、本無機粒子と相互作用しやすく、本組成物が分散性に優れやすい。また、本組成物から、線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、熱伝導性及び接着性に優れた成形物を得やすい。
水酸基含有基は、アルコール性水酸基を含有する基が好ましく、-CF2CH2OH及び-C(CF3)2OHがより好ましい。
カルボニル基含有基は、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、イソシアネート基、カルバメート基(-OC(O)NH2)、酸無水物残基(-C(O)OC(O)-)、イミド残基(-C(O)NHC(O)-等)、ホルミル基、ハロゲノホルミル基、ウレタン基(-NHC(O)O-)、カルバモイル基(-C(O)-NH2)、ウレイド基(-NH-C(O)-NH2)、オキサモイル基(-NH-C(O)-C(O)-NH2)及びカーボネート基(-OC(O)O-)が好ましく、酸無水物残基がより好ましい。
Fポリマーが酸素含有極性基を有する場合、Fポリマーにおける酸素含有極性基の数は、主鎖の炭素数1×106個あたり、10~5000個が好ましく、100~3000個がより好ましい。なお、Fポリマーにおける酸素含有極性基の数は、ポリマーの組成又は国際公開第2020/145133号に記載の方法によって定量できる。
The F polymer preferably has an oxygen-containing polar group, more preferably has a hydroxyl-containing group or a carbonyl-containing group, and even more preferably has a carbonyl-containing group.
In this case, the F polymer easily interacts with the inorganic particles, resulting in excellent dispersibility of the composition. Furthermore, the composition can be easily used to obtain molded articles with low linear expansion coefficients, dielectric constants, and dielectric loss tangents, as well as excellent thermal conductivity and adhesiveness.
The hydroxyl group-containing group is preferably a group containing an alcoholic hydroxyl group, more preferably --CF 2 CH 2 OH or --C(CF 3 ) 2 OH.
The carbonyl group-containing group is preferably a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, an isocyanate group, a carbamate group (-OC(O)NH 2 ), an acid anhydride residue (-C(O)OC(O)-), an imide residue (-C(O)NHC(O)-, etc.), a formyl group, a halogenoformyl group, a urethane group (-NHC(O)O-), a carbamoyl group (-C(O)-NH 2 ), a ureido group (-NH-C(O)-NH 2 ), an oxamoyl group (-NH-C(O)-C(O)-NH 2 ) or a carbonate group (-OC(O)O-), more preferably an acid anhydride residue.
When the F polymer has an oxygen-containing polar group, the number of oxygen-containing polar groups in the F polymer is preferably 10 to 5000, more preferably 100 to 3000, per 1 × 10 carbon atoms in the main chain. The number of oxygen-containing polar groups in the F polymer can be quantified by the composition of the polymer or the method described in WO 2020/145133.
酸素含有極性基は、Fポリマー中のモノマーに基づく単位に含まれていてもよく、Fポリマーの主鎖の末端基に含まれていてもよく、前者が好ましい。後者の態様としては、重合開始剤、連鎖移動剤等に由来する末端基として酸素含有極性基を有するFポリマー、Fポリマーをプラズマ処理や電離線処理して得られるFポリマーが挙げられる。
カルボニル基含有基を有するモノマーは、無水イタコン酸、無水シトラコン酸及び5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(以下、「NAH」とも記す。)が好ましく、NAHがより好ましい。
The oxygen-containing polar group may be contained in a unit derived from a monomer in the F polymer, or may be contained in a terminal group of the main chain of the F polymer, the former being preferred. Examples of the latter include an F polymer having an oxygen-containing polar group as a terminal group derived from a polymerization initiator, a chain transfer agent, etc., and an F polymer obtained by subjecting an F polymer to plasma treatment or ionizing radiation treatment.
The monomer having a carbonyl group-containing group is preferably itaconic anhydride, citraconic anhydride, or 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride (hereinafter also referred to as "NAH"), and more preferably NAH.
Fポリマーは、TFE単位及びPAVE単位を含む、カルボニル基含有基を有するポリマーであるのが好ましく、TFE単位、PAVE単位及びカルボニル基含有基を有するモノマーに基づく単位を含み、全単位に対して、これらの単位をこの順に、90~99モル%、0.99~9.97モル%、0.01~3モル%含むポリマーであるのがさらに好ましい。かかるFポリマーの具体例としては、国際公開第2018/16644号に記載されるポリマーが挙げられる。 The F polymer is preferably a polymer having a carbonyl group-containing group that contains TFE units and PAVE units, and more preferably a polymer that contains TFE units, PAVE units, and units based on a monomer having a carbonyl group-containing group, in the amounts of 90 to 99 mol%, 0.99 to 9.97 mol%, and 0.01 to 3 mol%, respectively, relative to the total units, in that order. Specific examples of such F polymers include the polymers described in WO 2018/16644.
本発明において、Fポリマーは粒子状であるのが好ましい(以下、「F粒子」と称する。)。F粒子のD50は、0.01μm以上が好ましく、0.3μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましい。F粒子のD50は、10μm未満が好ましく、8μm未満がより好ましい。この場合、本組成物が分散性と加工性に優れやすい。また、本組成物から、線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、基材との密着性、熱伝導性及び放熱性に優れた成形物を得やすい。
F粒子の比表面積は、1~25m2/gが好ましい。
In the present invention, the F polymer is preferably in the form of particles (hereinafter referred to as "F particles"). The D50 of the F particles is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and even more preferably 1 μm or more. The D50 of the F particles is preferably less than 10 μm, more preferably less than 8 μm. In this case, the composition is likely to have excellent dispersibility and processability. Furthermore, the composition is likely to produce a molded product having a low linear expansion coefficient, dielectric constant, and dielectric loss tangent, and having excellent adhesion to a substrate, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
The specific surface area of the F particles is preferably 1 to 25 m 2 /g.
F粒子は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。F粒子は、少なくとも、熱溶融性Fポリマーの粒子であるのが好ましく、溶融温度が180℃~320℃である、酸素含有極性基を有する熱溶融性Fポリマーの粒子であるのがより好ましい。この場合、本組成物の分散性が向上しやすい。 One type of F particles may be used, or two or more types may be used. The F particles are preferably particles of at least a heat-fusible F polymer, and more preferably particles of a heat-fusible F polymer having an oxygen-containing polar group and a melting temperature of 180°C to 320°C. In this case, the dispersibility of the composition is likely to be improved.
2種のF粒子を用いる場合、F粒子は、熱溶融性Fポリマーの粒子と非熱溶融性Fポリマーの粒子の混合物であるのが好ましい。この場合、熱溶融性Fポリマーの粒子による凝集抑制作用と、非熱溶融性Fポリマーのフィブリル化による保持作用とがバランスし、本組成物の分散性が向上しやすい。また、それから得られる成形物において、非熱溶融性Fポリマーの電気特性が高度に発現し、特に誘電正接の低い成形物が得られやすい。
前者の粒子としては、溶融温度が200~320℃である熱溶融性Fポリマーの粒子が好ましく、溶融温度が180~320℃であり、酸素含有極性基を有する熱溶融性Fポリマーの粒子がより好ましい。前者の粒子における、酸素含有極性基を有する熱溶融性Fポリマーの好適態様は、上述の酸素含有極性基を有するFポリマーにおける好適態様と同様である。
後者の粒子としては、非熱溶融性PTFEの粒子が好ましい。
また、2種のF粒子の総質量における前者の粒子の割合は50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。また、前記割合は5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。
また、前者の粒子のD50は1~4μmであり、かつ、後者の粒子のD50は0.1~1μmであるのが好ましい。
When two types of F particles are used, the F particles are preferably a mixture of particles of a heat-fusible F polymer and particles of a non-heat-fusible F polymer. In this case, the aggregation-inhibiting effect of the heat-fusible F polymer particles and the retention effect of the non-heat-fusible F polymer due to fibrillation are balanced, and the dispersibility of the composition is likely to be improved. In addition, the electrical properties of the non-heat-fusible F polymer are highly expressed in the molded product obtained therefrom, and molded products with particularly low dielectric loss tangents are likely to be obtained.
The former particles are preferably particles of a heat-fusible F polymer having a melting temperature of 200 to 320° C., and more preferably particles of a heat-fusible F polymer having an oxygen-containing polar group and a melting temperature of 180 to 320° C. In the former particles, the preferred embodiments of the heat-fusible F polymer having an oxygen-containing polar group are the same as the preferred embodiments of the F polymer having an oxygen-containing polar group described above.
As the latter particles, particles of non-thermofusible PTFE are preferred.
The proportion of the former particles in the total mass of the two types of F particles is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more.
It is also preferable that the former particles have a D50 of 1 to 4 μm, and the latter particles have a D50 of 0.1 to 1 μm.
F粒子は、Fポリマー以外の樹脂や無機化合物を含んでいてもよく、FポリマーをコアとしFポリマー以外の樹脂又は無機化合物をシェルとするコア-シェル構造を形成していてもよく、FポリマーをシェルとしFポリマー以外の樹脂又は無機化合物をコアとするコア-シェル構造を形成していてもよい。
ここで、Fポリマー以外の樹脂としては、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、マレイミドが挙げられ、無機化合物としては、シリカ、窒化ホウ素が挙げられる。
The F particles may contain a resin or an inorganic compound other than the F polymer, may form a core-shell structure with an F polymer as the core and a resin other than the F polymer or an inorganic compound as the shell, or may form a core-shell structure with an F polymer as the shell and a resin other than the F polymer or an inorganic compound as the core.
Here, examples of resins other than the F polymer include aromatic polyesters, polyamideimides, polyimides, and maleimides, and examples of inorganic compounds include silica and boron nitride.
本発明において用いる疎水性の無機粒子は、その表面水酸基量が100個/nm2以下であるのが好ましく、50個/nm2以下であるのがより好ましい。
なお、無機粒子の単位量当たりの表面水酸基量は、以下の方法により測定される。
無機粒子を1.5g秤量して、0.1mol/Lの塩酸でpHが約3になるよう調整し、これを蒸留水で希釈して全量を150gにする。この調製液に、0.1mol/Lの水酸化ナトリウムを滴下してpHが9となるまでの量を求める。これを下記式(1)に代入して、表面水酸基量を算出する。
表面水酸基量(個/nm2)=[0.1mol/Lの水酸化ナトリウム量×6×1023]/[無機粒子量×比表面積] ・・・式(1)
The hydrophobic inorganic particles used in the present invention preferably have a surface hydroxyl group density of 100 or less per square meter, more preferably 50 or less per square meter .
The amount of surface hydroxyl groups per unit amount of inorganic particles is measured by the following method.
1.5 g of inorganic particles are weighed out and adjusted to a pH of approximately 3 with 0.1 mol/L hydrochloric acid, and then diluted with distilled water to a total weight of 150 g. 0.1 mol/L sodium hydroxide is added dropwise to this prepared solution to determine the amount required to reach a pH of 9. This is substituted into the following formula (1) to calculate the amount of surface hydroxyl groups.
Amount of surface hydroxyl groups (number/nm 2 )=[amount of sodium hydroxide at 0.1 mol/L×6×10 23 ]/[amount of inorganic particles×specific surface area] (Equation (1))
疎水性の無機粒子の形状は、球状、針状(繊維状)、板状のいずれであってもよく、具体的には、球状、鱗片状、層状、葉片状、杏仁状、柱状、鶏冠状、等軸状、葉状、雲母状、ブロック状、平板状、楔状、ロゼット状、網目状、角柱状のいずれであってもよく、鱗片状であるのが好ましい。この場合、本組成物から形成される成形物中で本無機粒子が熱伝導パスを形成しやすく、成形物が熱伝導率と低線膨張性に優れやすい。 The shape of the hydrophobic inorganic particles may be spherical, acicular (fibrous), or plate-like. Specifically, they may be spherical, scale-like, layered, leaf-like, apricot-like, columnar, cockscomb-like, equiaxed, leaf-like, mica-like, block-like, flat, wedge-like, rosette-like, mesh-like, or prismatic, with scale-like shapes being preferred. In this case, the inorganic particles are likely to form heat conduction paths in a molded product formed from the composition, and the molded product is likely to have excellent thermal conductivity and low linear expansion.
疎水性の無機粒子における無機化合物としては、炭素、無機窒化物又は無機酸化物が挙げられる。例えば、炭素繊維、ガラス、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ベリリア、シリカ、クリストバライト、アルミナ(酸化アルミニウム)、ウォラストナイト、マイカ、タルク、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、フォルステライト(2MgO・SiO2)、コージライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)又は酸化チタンが挙げられる。中でも、本組成物の分散安定性と本組成物から形成される成形物の熱伝導性、放熱性の観点からは、アルミナ、クリストバライト、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、マイカ、フォルステライト及びコージライトからなる群より選ばれる少なくとも1種であるのが好ましく、窒化ホウ素がより好ましく、六方晶窒化ホウ素がさらに好ましい。
窒化ホウ素粒子の具体例としては、「UHP」シリーズ(昭和電工社製)、「デンカボロンナイトライド」シリーズの「GP」、「HGP」グレード(デンカ社製)が挙げられる。
疎水性の無機粒子は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
Examples of inorganic compounds in the hydrophobic inorganic particles include carbon, inorganic nitrides, and inorganic oxides. Examples include carbon fiber, glass, boron nitride, silicon nitride, aluminum nitride, beryllia, silica, cristobalite, alumina (aluminum oxide), wollastonite, mica, talc, cerium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, forsterite (2MgO.SiO 2 ), cordierite (2MgO.2Al 2 O 3.5SiO 2 ), and titanium oxide. Among these, from the viewpoints of the dispersion stability of the composition and the thermal conductivity and heat dissipation properties of a molded article formed from the composition, at least one selected from the group consisting of alumina, cristobalite, boron nitride, magnesium oxide, mica, forsterite, and cordierite is preferred, boron nitride is more preferred, and hexagonal boron nitride is even more preferred.
Specific examples of boron nitride particles include the "UHP" series (manufactured by Showa Denko KK) and the "GP" and "HGP" grades of the "Denka Boron Nitride" series (manufactured by Denka Company Limited).
The hydrophobic inorganic particles may be used alone or in combination of two or more kinds.
疎水性の無機粒子が鱗片状の六方晶窒化ホウ素粒子である場合、本組成物及び本組成物から形成される成形物中でカードハウス構造をとりやすくなり、熱伝導パスを形成すると考えられる。その結果、本組成物が分散性に優れ、また、成形物が低線膨張性、熱伝導率及び放熱性に優れやすく、好ましい。 When the hydrophobic inorganic particles are scaly hexagonal boron nitride particles, it is believed that they are more likely to form a house-of-cards structure in the composition and in molded articles formed from the composition, forming a heat conduction path. As a result, the composition has excellent dispersibility, and molded articles tend to have excellent low linear expansion, thermal conductivity, and heat dissipation properties, which is preferable.
疎水性の無機粒子の平均粒子径(D50)は15μm未満であるのが好ましく、10μm未満がより好ましく、8μm以下がより好ましい。疎水性の無機粒子のD50は、0.1μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。かかるD50の小さい疎水性の無機粒子は、それ自体が凝集しやすく、Fポリマーとの親和性が低い傾向にあるが、上述した作用機構により、本発明によれば分散性に優れた組成物(本組成物)が得られる。
疎水性の無機粒子のアスペクト比は、1以上であるのが好ましく、10以上がより好ましい。アスペクト比は、10000以下が好ましい。
The average particle size (D50) of the hydrophobic inorganic particles is preferably less than 15 μm, more preferably less than 10 μm, and more preferably 8 μm or less. The D50 of the hydrophobic inorganic particles is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more. Such hydrophobic inorganic particles with a small D50 tend to aggregate easily and have low affinity with the F polymer, but due to the above-mentioned mechanism of action, a composition (the present composition) with excellent dispersibility can be obtained according to the present invention.
The aspect ratio of the hydrophobic inorganic particles is preferably 1 or more, more preferably 10 or more, and is preferably 10,000 or less.
本無機粒子は、前記した疎水性の無機粒子が、トリアルコキシシリル基と官能基とがイミノ結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合及びカルボジイミド結合から選択されるいずれか1つ以上を含む連結基を介して結合している化合物であるカップリング剤(以下、「本カップリング剤」とも称する。)で表面処理されている。
本カップリング剤におけるトリアルコキシシリル基としては、例えばトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基が挙げられる。
本カップリング剤における前記官能基としては、例えばトリアジン基、イソシアネート基、イソシアヌル酸基、ベンゾトリアゾール基、酸無水物基、アザシラシクロペンタン基、イミダゾール基、エポキシ基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アルケニル基、スチリル基が挙げられる。中でも、ベンゾトリアゾール基又はエポキシ基が好ましい。本カップリング剤は、異なる種類の官能基を複数有していてもよく、同じ種類の官能基を複数有していてもよい。
前記連結基としては、例えば2価の有機基(アルキレン基、炭素原子間にエーテル性酸素原子を有するアルキレン基等。)を主鎖として、イミノ結合、アミド結合、ウレア結合、ウレタン結合及びカルボジイミド結合から選択されるいずれか1つ以上を含む基であればよい。
The present inorganic particles are surface-treated with a coupling agent (hereinafter also referred to as "the present coupling agent"), which is a compound in which a trialkoxysilyl group and a functional group are bonded via a linking group containing at least one bond selected from the group consisting of an imino bond, an amide bond, a urea bond, a urethane bond, and a carbodiimide bond.
Examples of the trialkoxysilyl group in the present coupling agent include a trimethoxysilyl group and a triethoxysilyl group.
Examples of the functional group in the present coupling agent include a triazine group, an isocyanate group, an isocyanuric acid group, a benzotriazole group, an acid anhydride group, an azasilacyclopentane group, an imidazole group, an epoxy group, a (meth)acrylic group, a (meth)acryloyloxy group, an alkenyl group, and a styryl group. Among these, a benzotriazole group or an epoxy group is preferred. The present coupling agent may have a plurality of different types of functional groups or a plurality of the same type of functional groups.
The linking group may be, for example, a group having a divalent organic group (such as an alkylene group or an alkylene group having an etheric oxygen atom between carbon atoms) as the main chain and including one or more bonds selected from an imino bond, an amide bond, a urea bond, a urethane bond, and a carbodiimide bond.
本カップリング剤は、前記した官能基とトリメトキシシリル基とを、それぞれ前記連結基を含む主鎖の両末端に有する化合物;前記連結基を含む主鎖に複数の官能基を有し、側鎖に複数のトリエトキシシリル基を有する化合物;前記連結基を含む主鎖にシロキサン構造を有し、該主鎖の両末端に官能基を有する化合物;前記連結基を含む主鎖にブタジエン構造を有し、側鎖に酸無水物基とトリメトキシシリル基とを1つずつ有する化合物;前記連結基を含む主鎖にアルコキシシロキサン構造を有し、側鎖に複数のエポキシ基を有する化合物、であることができる。 The coupling agent can be a compound having the above-mentioned functional group and trimethoxysilyl group, respectively, at both ends of a main chain containing the linking group; a compound having multiple functional groups in a main chain containing the linking group and multiple triethoxysilyl groups in side chains; a compound having a siloxane structure in a main chain containing the linking group and functional groups at both ends of the main chain; a compound having a butadiene structure in a main chain containing the linking group and one acid anhydride group and one trimethoxysilyl group in a side chain; or a compound having an alkoxysiloxane structure in a main chain containing the linking group and multiple epoxy groups in side chains.
本カップリング剤の具体例としては、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(トリエチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)-3,5-ジ-2-プロペニル-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、N-[5-(トリメトキシシリル)-2-アザ-1-オキソペンチル]カプロラクタム、N-[5-(トリエトキシシリル)-2-アザ-1-オキソペンチル]カプロラクタム、N-[3-(トリエトキシシリル)プロピル]-カルバミン酸エチル、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]-カルバミン酸エチル、3,5-ジメチル-N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]-1H-ピラゾール-1-カルボキシアミド、3,5-ジメチル-N-[3-(トリエトキシシリル)プロピル]-1H-ピラゾール-1-カルボキシアミド、2-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]コハク酸無水物、2-[3-(トリエトキシシリル)プロピル]コハク酸無水物、N-(トリメトキシシリル-プロピル)-1H-ベンゾトリアゾール-1-カルボジアミド、ジヒドロ-3-(トリメトキシシリル-プロピル)-2,5-フランジオン、2、2-ジメトキシ-1-フェニル-1-アザ-2-シラシクロペンタン、N-2-ピリジニル-N-(トリエトキシシリル-プロピル)-ウレア、3-[(トリメトキシシリル)プロピル]-1H-イミダゾール、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、エポキシ基含有オリゴマー型シランカップリング剤、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリ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が挙げられる。 Specific examples of this coupling agent include 3-isocyanatepropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, tris(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, tris(triethylsilylpropyl)isocyanurate, 1-(3-(trimethoxysilyl)propyl)-3,5-di-2-propenyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, 1,3,5-tris(3-(trimethoxysilyl)propyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, N-[5-(trimethoxysilyl)propyl]-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, N-[5-(triethoxysilyl)-2-aza-1-oxopentyl]caprolactam, N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-2-aza-1-oxopentyl]caprolactam, N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-carbamic acid ethyl ester, N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-carbamic acid ethyl ester, 3,5-dimethyl-N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-1H-pyrazole-1-carboxamide, 3,5-dimethyl-N-[3-(triethoxysilyl)propyl]-1H-pyrazole-1-carboxamide, 2-[3-(trimethoxysilyl)propyl]succinate Acid anhydride, 2-[3-(triethoxysilyl)propyl]succinic anhydride, N-(trimethoxysilylpropyl)-1H-benzotriazole-1-carbodiamide, dihydro-3-(trimethoxysilylpropyl)-2,5-furandione, 2,2-dimethoxy-1-phenyl-1-aza-2-silacyclopentane, N-2-pyridinyl-N-(triethoxysilylpropyl)-urea, 3-[(trimethoxysilyl)propyl]-1H-imidazole, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-(3, Examples include 4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, epoxy group-containing oligomer silane coupling agents, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane.
中でも、本カップリング剤における前記官能基は、ベンゾトリアゾール基又はエポキシ基であることがより好ましい。すなわち、本カップリング剤は、ベンゾトリアゾール官能基型シランカップリング剤及びエポキシ官能基型シランカップリング剤から選択される少なくとも1種であるのが、より好ましい。
このような本カップリング剤として市販品を用いることもでき、例えば信越化学工業株式会社製の「X-12-1214A」「X-12-981S」「X-12-984S」「KBM-303」、「KBM-402」、「KBE-402」、「KBM-403」、「KBE-403」、「X-12-967C」「KBM-1403」「KBM-4803」(いずれも商品名)が挙げられる。
Among these, the functional group in the present coupling agent is more preferably a benzotriazole group or an epoxy group, i.e., the present coupling agent is more preferably at least one selected from a benzotriazole functional group-type silane coupling agent and an epoxy functional group-type silane coupling agent.
Commercially available coupling agents such as these can also be used, and examples thereof include "X-12-1214A,""X-12-981S,""X-12-984S,""KBM-303,""KBM-402,""KBE-402,""KBM-403,""KBE-403,""X-12-967C,""KBM-1403," and "KBM-4803" (all trade names) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
疎水性の無機粒子を本カップリング剤で表面処理して本無機粒子を製造する方法としては、本カップリング剤を含む溶液と、疎水性の無機粒子とを混合処理する方法が挙げられる。特に、本無機粒子の製造方法として、本カップリング剤を含む溶液中で、疎水性の無機粒子を剪断処理するのが好ましい。かかる方法により、上述した作用機構で本無機粒子を形成でき、Fポリマーとの親和性が高まると考えられる。
剪断処理としては、薄膜旋回による撹拌機構か、又は、自転及び公転による撹拌機構を備えた槽内にて混合して行うのが好ましい。
前記した薄膜旋回による撹拌機構を備えた槽としては、薄膜旋回型高速ミキサーが挙げられる。薄膜旋回型高速ミキサーは、円筒形の撹拌槽の内壁面に、疎水性の無機粒子と本カップリング剤を含む溶液とを薄膜状に展開し旋回させて、遠心力を作用させながら混合する撹拌装置である。
また、自転及び公転による撹拌機構を備えた槽としては、例えばプラネタリーミキサー、自転公転撹拌機が挙げられる。プラネタリーミキサーは、互いに自転と公転を行う2軸の撹拌羽根を有する撹拌装置である。
なお、剪断処理においては、本カップリング剤を含む溶液と疎水性の無機粒子の混合物を加熱して、好適には加熱還流条件として、本カップリング剤の反応を促してもよい。また、反応触媒によって、本カップリング剤の反応を加速させてもよい。
As a method for producing the present inorganic particles by surface-treating hydrophobic inorganic particles with the present coupling agent, a method of mixing a solution containing the present coupling agent with the hydrophobic inorganic particles can be mentioned. In particular, as a method for producing the present inorganic particles, it is preferable to shear the hydrophobic inorganic particles in a solution containing the present coupling agent. It is believed that this method can form the present inorganic particles through the above-mentioned mechanism of action, and enhance the affinity with the F polymer.
The shearing treatment is preferably carried out by mixing in a vessel equipped with a stirring mechanism that uses thin film rotation or a stirring mechanism that uses rotation and revolution.
An example of a vessel equipped with the above-mentioned thin film swirl stirring mechanism is a thin film swirl high-speed mixer, which is a stirring device that spreads hydrophobic inorganic particles and a solution containing the present coupling agent in the form of a thin film on the inner wall surface of a cylindrical stirring vessel, swirls the mixture, and mixes them while applying centrifugal force.
Examples of vessels equipped with a rotational and revolutional stirring mechanism include a planetary mixer and a planetary-revolution mixer. A planetary mixer is a stirring device having two stirring blades that rotate and revolve around each other.
In the shear treatment, the reaction of the coupling agent may be promoted by heating the mixture of the solution containing the coupling agent and the hydrophobic inorganic particles, preferably under reflux conditions. The reaction of the coupling agent may also be accelerated by using a reaction catalyst.
本カップリング剤を含む溶液の溶媒はアルコールであるのが好ましい。アルコールとしては、大気圧における沸点が50℃~200℃の範囲である、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等が好ましく、メタノール又はエタノールがより好ましい。
剪断処理後の溶液から溶媒を除去し、必要に応じさらに乾燥して、本無機粒子を得る。溶液からの溶媒の除去は濾過、遠心分離等の公知の方法を適用できる。また、乾燥はオーブン、通風乾燥炉等の公知の乾燥手段で、例えば溶媒の沸点以上の温度にて、10分~300分間行える。乾燥は常圧下又は減圧下で行うことができ、空気又はヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下のいずれで行ってもよい。
また、乾燥後、本カップリング剤で表面処理された疎水性の無機粒子を解砕して本無機粒子を得てもよく、分級して本無機粒子を得てもよい。
The solvent for the solution containing the coupling agent is preferably an alcohol, such as methanol, ethanol, isopropanol, or butanol, which has a boiling point at atmospheric pressure in the range of 50°C to 200°C, and more preferably methanol or ethanol.
The solvent is removed from the solution after shearing, and further dried as necessary to obtain the inorganic particles. Removal of the solvent from the solution can be achieved by known methods such as filtration or centrifugation. Drying can be carried out using known drying means such as an oven or a forced-air drying furnace, for example, at a temperature above the boiling point of the solvent for 10 to 300 minutes. Drying can be carried out under atmospheric pressure or reduced pressure, and may be carried out in air or an inert gas atmosphere such as helium gas, neon gas, argon gas, or nitrogen gas.
After drying, the hydrophobic inorganic particles that have been surface-treated with the present coupling agent may be crushed to obtain the present inorganic particles, or may be classified to obtain the present inorganic particles.
本組成物におけるF粒子の含有量は10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。F粒子の含有量は50質量%以下が好ましい。
本組成物における本無機粒子の含有量は10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。本無機粒子の含有量は70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。
本組成物における、F粒子の含有量に対する本無機粒子の含有量比(質量比)は0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、1超がさらに好ましい。上記比は3以下が好ましく、2以下がより好ましい。
F粒子及び本無機粒子の含有量や含有量比がかかる範囲である場合、上述の作用機構により本組成物が分散性に優れやすい。また、本組成物から線膨張係数、誘電率及び誘電正接が低く、基材との接着性、熱伝導性及び放熱性に優れた成形物を得やすい。
The content of F particles in the composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and is preferably 50% by mass or less.
The content of the inorganic particles in the composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less.
In the present composition, the ratio (mass ratio) of the content of the present inorganic particles to the content of the F particles is preferably 0.5 or more, more preferably 1.0 or more, and even more preferably more than 1. The ratio is preferably 3 or less, more preferably 2 or less.
When the content and content ratio of the F particles and the present inorganic particles are within the above ranges, the present composition is likely to have excellent dispersibility due to the above-mentioned mechanism of action, and the present composition is also likely to produce a molded product that has a low linear expansion coefficient, dielectric constant, and dielectric dissipation factor, and that has excellent adhesion to substrates, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
本組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、本無機粒子とは異なる他の無機粒子をさらに含んでいてもよい。他の無機粒子の形状は、球状、針状、繊維状又は板状のいずれでもよい。他の無機粒子としては、炭素繊維、ガラス、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、ベリリア、シリカ、ウォラストナイト、タルク、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛又は酸化チタンが挙げられる。
本組成物が本無機粒子とは異なる他の無機粒子をさらに含む場合、その含有量は組成物全体に対して1~20質量%以下が好ましい。
The present composition may further contain other inorganic particles different from the present inorganic particles, as long as the effects of the present invention are not impaired. The other inorganic particles may be spherical, acicular, fibrous, or plate-like in shape. Examples of other inorganic particles include carbon fiber, glass, boron nitride, aluminum nitride, beryllia, silica, wollastonite, talc, cerium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, and titanium oxide.
When the present composition further contains inorganic particles other than the present inorganic particles, the content thereof is preferably 1 to 20% by mass or less based on the total mass of the composition.
本組成物は、さらにテトラフルオロエチレン系ポリマーとは異なる他の樹脂を含んでもよい。かかる他の樹脂は、本組成物に粒子として含まれていてもよく、本組成物が後述する液状分散媒を含む場合、液状分散媒に溶解又は分散して含まれていてもよい。
他の樹脂としては、液晶性の芳香族ポリエステル等のポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂が挙げられる。
他の樹脂としては、芳香族ポリマーが好ましく、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミック酸、芳香族ポリアミドイミド及び芳香族ポリアミドイミドの前駆体からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族イミドポリマーがより好ましい。芳香族ポリマーは本組成物中で、液状分散媒に溶解したワニスとして含まれるのが好ましい。
本組成物が他の樹脂をさらに含む場合、その含有量は組成物全体に対して0.1~5質量%以下が好ましい。
The present composition may further contain another resin different from the tetrafluoroethylene-based polymer. Such another resin may be contained in the present composition as particles, or, when the present composition contains a liquid dispersion medium described below, may be contained in the form of a solution or dispersion in the liquid dispersion medium.
Examples of other resins include polyester resins such as liquid crystalline aromatic polyesters, polyimide resins, polyamideimide resins, epoxy resins, maleimide resins, urethane resins, polyphenylene ether resins, polyphenylene oxide resins, and polyphenylene sulfide resins.
The other resin is preferably an aromatic polymer, more preferably at least one aromatic imide polymer selected from the group consisting of aromatic polyimide, aromatic polyamic acid, aromatic polyamideimide, and a precursor of aromatic polyamideimide. The aromatic polymer is preferably contained in the composition as a varnish dissolved in a liquid dispersion medium.
When the present composition further contains other resins, the content thereof is preferably 0.1 to 5% by mass based on the total mass of the composition.
本組成物は粉体状であってもよく、液状分散媒をさらに含む液状(分散液状、スラリー状)、又は練粉状であってもよい。また、粉体状の本組成物をさらに溶融して、ペレット状の本組成物としてもよい。
液状分散媒としては、大気圧下、25℃にて液体である化合物であり、沸点が50~240℃である化合物が好ましい。液状分散媒は1種類を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種の液状分散媒を用いる場合、2種の液状分散媒は、互いに相溶するのが好ましい。
The present composition may be in the form of a powder, a liquid further containing a liquid dispersion medium (such as a dispersion or a slurry), or a dough. Alternatively, the present composition in powder form may be melted to form the present composition in pellet form.
The liquid dispersion medium is preferably a compound that is liquid at 25°C under atmospheric pressure and has a boiling point of 50 to 240°C. One type of liquid dispersion medium may be used, or two or more types may be used. When two types of liquid dispersion medium are used, the two types of liquid dispersion medium are preferably compatible with each other.
液状分散媒は、水、アミド、ケトン及びエステルからなる群から選ばれる化合物が好ましい。
アミドとしては、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルプロパンアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンが挙げられる。
ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn-ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2-へプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンが挙げられる。
エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトンが挙げられる。
The liquid dispersion medium is preferably a compound selected from the group consisting of water, amides, ketones and esters.
Examples of the amide include N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylpropanamide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropanamide, N,N-diethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, 2-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, and cycloheptanone.
Examples of the ester include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.
本組成物が液状分散媒を含む場合、液状分散媒の含有量は本組成物全体に対して10~70質量%以上が好ましい。
本組成物が液状分散媒を含む場合、本組成物における固形分濃度は30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。固形分濃度は90質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。
なお、固形分とは本組成物から形成される成形物において固形分を形成する物質の総量を意味する。具体的には、F粒子、本無機粒子は固形分であり、本組成物が他の樹脂又は他の無機粒子を含む場合には、これら他の樹脂又は他の無機粒子も固形分であり、これらの成分の総質量割合が本組成物における固形分濃度となる。
When the present composition contains a liquid dispersion medium, the content of the liquid dispersion medium is preferably 10 to 70% by mass or more based on the total amount of the present composition.
When the composition contains a liquid dispersion medium, the solids concentration in the composition is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and is preferably 90% by mass or less, more preferably 60% by mass or less.
The solid content refers to the total amount of substances that form the solid content in a molded product formed from the composition. Specifically, the F particles and the inorganic particles are solid content, and when the composition contains other resins or other inorganic particles, these other resins or other inorganic particles are also solid content, and the total mass proportion of these components is the solid content concentration in the composition.
本組成物が液状分散媒を含む場合、本組成物は、分散安定性を向上する観点からさらに界面活性剤を含むのが好ましい。かかる界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤であるのが好ましい。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、「フタージェント」シリーズ(ネオス社製)、「サーフロン」シリーズ(AGCセイミケミカル社製)、「メガファック」シリーズ(DIC社製)、「ユニダイン」シリーズ(ダイキン工業社製)、「BYK-347」、「BYK-349」、「BYK-378」、「BYK-3450」、「BYK-3451」、「BYK-3455」、「BYK-3456」(ビックケミー・ジャパン社製)、「KF-6011」、「KF-6043」(信越化学工業社製)、「Tergitol」シリーズ(ダウケミカル社製、「Tergitol TMN-100X」等。)が挙げられる。
本組成物がノニオン性界面活性剤を含有する場合、本組成物中のノニオン性界面活性剤の含有量は、本組成物全体に対して0.1~10質量%が好ましい。
When the present composition contains a liquid dispersion medium, the present composition preferably further contains a surfactant, preferably a nonionic surfactant, from the viewpoint of improving dispersion stability.
Specific examples of nonionic surfactants include the "Ftergent" series (manufactured by Neos Corporation), the "Surflon" series (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.), the "Megafac" series (manufactured by DIC Corporation), the "Unidyne" series (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), "BYK-347", "BYK-349", "BYK-378", "BYK-3450", "BYK-3451", "BYK-3455", and "BYK-3456" (manufactured by BYK Japan KK), "KF-6011", and "KF-6043" (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and the "Tergitol" series (manufactured by The Dow Chemical Company, "Tergitol TMN-100X", etc.).
When the present composition contains a nonionic surfactant, the content of the nonionic surfactant in the present composition is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total mass of the present composition.
本組成物は、必要に応じ、さらにシランカップリング剤を含んでいてもよい。シランカップリング剤としては、疎水性の無機粒子の表面処理に用いてもよいシランカップリング剤と同様のものが挙げられる。本組成物がシランカップリング剤を含む場合、本組成物中のシランカップリング剤の含有量は、本組成物全体に対して0.1~10質量%が好ましい。 If necessary, the composition may further contain a silane coupling agent. Examples of silane coupling agents include those similar to those that may be used for surface treatment of hydrophobic inorganic particles. When the composition contains a silane coupling agent, the content of the silane coupling agent in the composition is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total mass of the composition.
本組成物は、さらに、チキソ性付与剤、粘度調節剤、消泡剤、脱水剤、可塑剤、耐候剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、帯電防止剤、増白剤、着色剤、導電剤、離型剤、上記したシランカップリング剤以外の表面処理剤、難燃剤等の添加剤を含有してもよい。 The composition may further contain additives such as a thixotropic agent, viscosity modifier, antifoaming agent, dehydrating agent, plasticizer, weathering agent, antioxidant, heat stabilizer, lubricant, antistatic agent, brightener, colorant, conductive agent, mold release agent, surface treatment agent other than the above-mentioned silane coupling agent, and flame retardant.
本組成物が液状分散媒を含み液状である場合、その粘度は、10mPa・s以上が好ましく、100mPa・s以上がより好ましい。本組成物の粘度は、10000mPa・s以下が好ましく、3000mPa・s以下がより好ましい。
本組成物が液状分散媒を含み液状である場合、そのチキソ比は、1.0~3.0が好ましい。
本組成物が液状分散媒として水を含む場合、そのpHは、長期保管性を向上する観点から、8~10がより好ましい。かかる本組成物のpHは、pH調整剤(アミン、アンモニア、クエン酸等。)又はpH緩衝剤(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、エチレンジアミン四酢酸、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等。)によって調整できる。
When the composition contains a liquid dispersion medium, the viscosity of the composition is preferably 10 mPa·s or more, more preferably 100 mPa·s or more, and is preferably 10,000 mPa·s or less, more preferably 3,000 mPa·s or less.
When the present composition contains a liquid dispersion medium and is in a liquid state, the thixotropy ratio thereof is preferably 1.0 to 3.0.
When the present composition contains water as a liquid dispersion medium, from the viewpoint of improving long-term storage stability, the pH is more preferably 8 to 10. The pH of the present composition can be adjusted with a pH adjuster (amine, ammonia, citric acid, etc.) or a pH buffer (tris(hydroxymethyl)aminomethane, ethylenediaminetetraacetic acid, ammonium hydrogencarbonate, ammonium carbonate, ammonium acetate, etc.).
本組成物は、F粒子と本無機粒子と、必要に応じて他の樹脂、他の無機粒子、液状分散媒、界面活性剤、シランカップリング剤、添加剤等を混合することで得られる。
本組成物は、F粒子と本無機粒子とを一括で混合して得てもよいし、別々に順次混合してもよいし、これらのマスターバッチを予め作成し、それと残りの成分を混合してもよい。混合の順は特に制限はなく、また混合の方法も一括混合でも複数回に分割して混合してもよい。
本組成物を得るための混合の装置としては、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー及びプラネタリーミキサー等のブレードを備えた撹拌装置、ボールミル、アトライター、バスケットミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ディスパーマット、SCミル、スパイクミル及びアジテーターミル等のメディアを備えた粉砕装置、マイクロフルイダイザー、ナノマイザー、アルティマイザー、超音波ホモジナイザー、デゾルバー、ディスパー、高速インペラー、薄膜旋回型高速ミキサー、自転公転撹拌機及びV型ミキサー等の他の機構を備えた分散装置が挙げられる。
The present composition can be obtained by mixing the F particles and the present inorganic particles, and, if necessary, other resins, other inorganic particles, a liquid dispersion medium, a surfactant, a silane coupling agent, additives, and the like.
The composition may be obtained by mixing the F particles and the inorganic particles all at once, or by mixing them separately and sequentially, or by preparing a master batch of these and then mixing the remaining components with it. The order of mixing is not particularly limited, and the mixing method may be either all at once or divided into multiple batches.
Examples of mixing devices for obtaining the present composition include agitators equipped with blades, such as a Henschel mixer, pressure kneader, Banbury mixer, and planetary mixer; grinding devices equipped with media, such as a ball mill, attritor, basket mill, sand mill, sand grinder, Dyno Mill, Dispermat, SC mill, spike mill, and agitator mill; and dispersing devices equipped with other mechanisms, such as a microfluidizer, nanomizer, ultimizer, ultrasonic homogenizer, dissolver, disper, high-speed impeller, thin film swirling high-speed mixer, planetary mixer, and V-type mixer.
液状分散媒を含む本組成物の好適な製造方法としては、F粒子と、本無機粒子と、液状分散媒の一部とを予め混練して混練物を得て、さらに前記混練物を残余の液状分散媒に添加して本組成物を得る製造方法が挙げられる。混練と添加に際して使用する液状分散媒は、同種の液状分散媒であってもよく、異種の液状分散媒であってもよい。他の樹脂、他の無機粒子、界面活性剤、シランカップリング剤、添加剤は、混練に際して混合してもよく、添加に際して混合してもよい。混練における混合は、プラネタリーミキサー又は自転公転撹拌機にて行うのが好ましい。 A suitable method for producing the present composition containing a liquid dispersion medium is to pre-knead the F particles, the present inorganic particles, and a portion of the liquid dispersion medium to obtain a kneaded mixture, and then add the kneaded mixture to the remaining liquid dispersion medium to obtain the present composition. The liquid dispersion medium used during kneading and addition may be the same or different liquid dispersion mediums. Other resins, other inorganic particles, surfactants, silane coupling agents, and additives may be mixed during kneading or addition. Mixing during kneading is preferably performed using a planetary mixer or a planetary-rotating/revolving mixer.
混練により得られる混練物は、ペースト状(粘度が1000~100000mPa・sであるペースト等。)であってもよく、ウェットパウダー状(キャピログラフにより測定される粘度が10000~100000Pa・sであるウェットパウダー(練粉)等。)であってもよい。
なお、キャピログラフにより測定される粘度とは、キャピラリー長が10mm、キャピラリー半径が1mmのキャピラリーを用いて、炉体径を9.55mm、ロードセル容量を2tとし、温度を25℃、剪断速度剪断速度を1s-1として測定される値である。
The kneaded product obtained by kneading may be in a paste form (e.g., a paste having a viscosity of 1000 to 100,000 mPa s), or in a wet powder form (e.g., a wet powder (kneaded powder) having a viscosity measured by a capillograph of 10,000 to 100,000 Pa s).
The viscosity measured by capillography is a value measured using a capillary having a capillary length of 10 mm and a capillary radius of 1 mm, with a furnace diameter of 9.55 mm, a load cell capacity of 2 t, a temperature of 25°C, and a shear rate of 1 s -1 .
本組成物を押出等の成形方法に供すれば、シート等の成形物を得られる。
本組成物が液状分散媒を含み液状である場合、本組成物をシート状に押出するのが好ましい。押出して得たシートは、さらにプレス成形、カレンダー成形等をして流延してもよい。シートは、さらに加熱して、液状分散媒を除去し、Fポリマーを焼成するのが好ましい。
本組成物が粉状である場合、本組成物を溶融押出成形するのが好ましい。押出成形は単軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機等を用いて行うことができる。
また、本組成物を射出成形して成形物を得てもよい。
成形物の形成に際しては、本組成物を直接、溶融押出成形又は射出成形してもよく、本組成物を溶融混練してペレットとし、ペレットを溶融押出成形又は射出成形してシート等の成形物を得てもよい。
When the composition is subjected to a molding method such as extrusion, a molded product such as a sheet can be obtained.
When the composition contains a liquid dispersion medium and is in a liquid state, it is preferable to extrude the composition into a sheet. The extruded sheet may be further cast by press molding, calendar molding, etc. The sheet is preferably further heated to remove the liquid dispersion medium and bake the F polymer.
When the composition is in powder form, it is preferable to melt-extrude the composition, which can be carried out using a single-screw extruder, a multi-screw extruder, or the like.
The composition may also be injection molded to obtain a molded article.
When forming a molded product, the present composition may be directly melt extruded or injection molded, or the present composition may be melt kneaded to form pellets, and the pellets may be melt extruded or injection molded to obtain a molded product such as a sheet.
本組成物から得られるシートの厚さは、1μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、25μm以上がさらに好ましい。シートの厚さは200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
シートの線膨張係数は、100ppm/℃以下が好ましく、80ppm/℃以下がより好ましい。シートの線膨張係数の下限は、30ppm/℃である。なお、線膨張係数は、JIS C 6471:1995に規定される測定方法に従って、25℃以上260℃以下の範囲における、試験片の線膨張係数を測定した値を意味する。
シートの面内方向における熱伝導率は、1.0W/m・K以上が好ましく、3.0W/m・K以上がより好ましい。シート熱伝導率の上限は、20W/m・Kである。
The thickness of the sheet obtained from the composition is preferably 1 μm or more, more preferably 10 μm or more, and even more preferably 25 μm or more, and is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.
The linear expansion coefficient of the sheet is preferably 100 ppm/° C. or less, more preferably 80 ppm/° C. or less. The lower limit of the linear expansion coefficient of the sheet is 30 ppm/° C. The linear expansion coefficient means the value measured for a test piece in the range of 25° C. or more and 260° C. or less according to the measurement method specified in JIS C 6471:1995.
The thermal conductivity of the sheet in the in-plane direction is preferably 1.0 W/m·K or more, more preferably 3.0 W/m·K or more. The upper limit of the sheet thermal conductivity is 20 W/m·K.
かかるシートを基材に積層すれば積層体を形成できる。積層体の製造方法としては、前記押出機として共押出機を用い、基材の原料とともに本組成物を押出成形する方法、前記基材上に本組成物を押出成形する方法、シートと前記基材とを熱圧着する方法等が挙げられる。
基材としては、金属基板(銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、それらの合金等の金属箔等)、耐熱性樹脂フィルム(ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、液晶性ポリエステル、テトラフルオロエチレン系ポリマー等の耐熱性樹脂フィルム)、プリプレグ基板(繊維強化樹脂基板の前駆体)、セラミックス基板(炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックス基板)、ガラス基板が挙げられる。
The laminate can be formed by laminating the sheet on a substrate. Examples of methods for producing the laminate include a method using a co-extruder as the extruder to extrude the composition together with the raw materials for the substrate, a method of extruding the composition onto the substrate, and a method of thermocompression bonding the sheet and the substrate.
Examples of the substrate include metal substrates (metal foils such as copper, nickel, aluminum, titanium, and alloys thereof), heat-resistant resin films (heat-resistant resin films such as polyimide, polyamide, polyetheramide, polyphenylene sulfide, polyaryl ether ketone, polyamideimide, liquid crystalline polyester, and tetrafluoroethylene-based polymers), prepreg substrates (precursors of fiber-reinforced resin substrates), ceramic substrates (ceramic substrates such as silicon carbide, aluminum nitride, and silicon nitride), and glass substrates.
基材の形状としては、平面状、曲面状、凹凸状が挙げられる。また、基材の形状は、箔状、板状、膜状、繊維状のいずれであってもよい。
基材の表面の十点平均粗さは、0.01~0.05μmが好ましい。
基材の表面は、シランカップリング剤により表面処理されていてもよく、プラズマ処理されていてもよい。かかるシランカップリング剤としては、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等の官能基を有するシランカップリング剤が好ましい。
シートと基材との剥離強度は、2kN/m以上が好ましく、2.5kN/m以上がより好ましい。上記剥離強度は、10kN/m以下が好ましい。
The shape of the substrate may be flat, curved, or uneven, and may be any of foil, plate, film, and fiber.
The ten-point average roughness of the surface of the substrate is preferably 0.01 to 0.05 μm.
The surface of the substrate may be surface-treated with a silane coupling agent or may be plasma-treated. Preferred examples of such silane coupling agents include silane coupling agents having a functional group, such as 3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
The peel strength between the sheet and the substrate is preferably 2 kN/m or more, more preferably 2.5 kN/m or more, and is preferably 10 kN/m or less.
本組成物を基材の表面に配置し、Fポリマーと本無機粒子とを含むポリマー層を形成すれば、基材で構成される基材層とポリマー層とを有する積層体を得られる。
ポリマー層は、液状分散媒を含む本組成物を基材の表面に配置し、加熱して分散媒を除去し、さらに加熱してFポリマーを焼成して形成するのが好ましい。
基材としては、上述のシートと積層できる基材と同様のものが挙げられ、その好適態様も同様である。
By disposing the present composition on the surface of a substrate and forming a polymer layer containing the F polymer and the present inorganic particles, a laminate having a substrate layer made of the substrate and a polymer layer can be obtained.
The polymer layer is preferably formed by placing the composition containing a liquid dispersion medium on the surface of a substrate, heating to remove the dispersion medium, and further heating to bake the F polymer.
Examples of the substrate include the same substrates as those that can be laminated with the above-mentioned sheet, and the preferred embodiments thereof are also the same.
本組成物の配置の方法としては、塗布法、液滴吐出法、浸漬法が挙げられ、ロールコート法、ナイフコート法、バーコート法、ダイコート法又はスプレー法が好ましい。
液状分散媒の除去に際する加熱は、100~200℃にて、0.1~30分間で行うのが好ましい。この際の加熱において液状分散媒は、完全に除去する必要はなく、F粒子と本無機粒子とのパッキングにより形成される層が自立膜を維持できる程度まで除去すればよい。また、加熱に際しては、空気を吹き付け、風乾によって液状分散媒の除去を促してもよい。
Fポリマーの焼成に際する加熱は、Fポリマーの焼成温度以上の温度にて行うのが好ましく、360~400℃にて、0.1~30分間行うのがより好ましい。
それぞれの加熱における加熱装置としては、オーブン、通風乾燥炉が挙げられる。装置における熱源は、接触式の熱源(熱風、熱板等)であってもよく、非接触式の熱源(赤外線等)であってもよい。
また、それぞれの加熱は、常圧下で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。
また、それぞれの加熱における雰囲気は、空気雰囲気、不活性ガス(ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、窒素ガス等)雰囲気のいずれであってもよい。
The composition can be applied by coating, droplet discharging, or immersion, preferably by roll coating, knife coating, bar coating, die coating, or spraying.
The heating for removing the liquid dispersion medium is preferably carried out at 100 to 200°C for 0.1 to 30 minutes. The liquid dispersion medium does not need to be completely removed during heating; it is sufficient to remove it to the extent that the layer formed by packing the F particles and the present inorganic particles can maintain a self-supporting film. Furthermore, during heating, air may be blown onto the surface to promote removal of the liquid dispersion medium by air drying.
The heating for baking the F polymer is preferably carried out at a temperature equal to or higher than the baking temperature of the F polymer, more preferably at 360 to 400° C. for 0.1 to 30 minutes.
Heating devices for each heating method include ovens and ventilation drying furnaces. The heat source in the device may be a contact type heat source (hot air, hot plate, etc.) or a non-contact type heat source (infrared rays, etc.).
The heating may be carried out under normal pressure or under reduced pressure.
The atmosphere during each heating step may be either an air atmosphere or an inert gas atmosphere (helium gas, neon gas, argon gas, nitrogen gas, etc.).
ポリマー層は、本組成物の配置、加熱の工程を経て形成される。これら工程は1回ずつ行ってもよく、2回以上繰り返してもよい。例えば、基材の表面に本組成物を配置し加熱してポリマー層を形成し、さらに前記ポリマー層の表面に本組成物を配置し加熱して2層目のポリマー層を形成してもよい。また、基材の表面に本組成物を配置し加熱して液状分散媒を除去した段階で、さらにその表面に本組成物を配置し加熱してポリマー層を形成してもよい。
本組成物は、基材の一方の表面にのみ配置してもよく、基材の両面に配置してもよい。前者の場合、基材層と、かかる基材層の片方の表面にポリマー層を有する積層体が得られ、後者の場合、基材層と、かかる基材層の両方の表面にポリマー層を有する積層体が得られる。
The polymer layer is formed through the steps of disposing the composition and heating. These steps may be performed once each, or may be repeated two or more times. For example, the composition may be disposed on the surface of a substrate and heated to form a polymer layer, and then the composition may be disposed on the surface of the polymer layer and heated to form a second polymer layer. Alternatively, the composition may be disposed on the surface of a substrate and heated to remove the liquid dispersion medium, and then the composition may be disposed on the surface of the substrate and heated to form a polymer layer.
The composition may be disposed on only one surface of a substrate, or on both surfaces of the substrate, in the former case, resulting in a laminate having a substrate layer and a polymer layer on one surface of the substrate layer, and in the latter case, resulting in a laminate having a substrate layer and polymer layers on both surfaces of the substrate layer.
積層体の好適な具体例としては、金属箔と、その金属箔の少なくとも一方の表面にポリマー層を有する金属張積層体、ポリイミドフィルムと、そのポリイミドフィルムの両方の表面にポリマー層を有する多層フィルムが挙げられる。
ポリマー層の厚さ、誘電率、誘電正接、線膨張係数、面内方向における熱伝導率、ポリマー層と基材層との剥離強度の好適範囲は、上述の本組成物から得られるシートにおける、厚さ、誘電率、誘電正接、線膨張係数、面内方向における熱伝導率、シートと基材との剥離強度の好適範囲と同様である。
Suitable specific examples of the laminate include a metal clad laminate having a metal foil and a polymer layer on at least one surface of the metal foil, and a multilayer film having a polyimide film and polymer layers on both surfaces of the polyimide film.
The preferred ranges of the thickness, dielectric constant, dielectric dissipation factor, linear expansion coefficient, thermal conductivity in the in-plane direction, and peel strength between the polymer layer and the substrate layer are the same as the preferred ranges of the thickness, dielectric constant, dielectric dissipation factor, linear expansion coefficient, thermal conductivity in the in-plane direction, and peel strength between the sheet and the substrate for the sheet obtained from the composition described above.
本組成物は、絶縁性、耐熱性、対腐食性、耐薬品性、耐水性、耐衝撃性、熱伝導性を付与するための材料として有用である。
本組成物は、具体的には、プリント配線板、熱インターフェース材、パワーモジュール用基板、モーター等の動力装置で使用されるコイル、車載エンジン、熱交換器、バイアル瓶、注射筒(シリンジ)、アンプル、医療用ワイヤー、リチウムイオン電池等の二次電池、リチウム電池等の一次電池、ラジカル電池、太陽電池、燃料電池、リチウムイオンキャパシタ、ハイブリッドキャパシタ、キャパシタ、コンデンサ(アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ等)、エレクトロクロミック素子、電気化学スイッチング素子、電極のバインダー、電極のセパレーター、電極(正極、負極)に使用できる。
本組成物は部品を接着する接着剤としても有用である。具体的には、本組成物は、セラミックス部品の接着、金属部品の接着、半導体素子やモジュール部品の基板におけるICチップや抵抗、コンデンサ等の電子部品の接着、回路基板と放熱板の接着、LEDチップの基板への接着に使用できる。
また、本組成物は、導電性が要求される用途、例えばプリンテッド・エレクトロニクスの分野においても好適に使用できる。具体的には、プリント基板、センサー電極等における通電素子の製造に使用できる。
The composition is useful as a material for imparting insulating properties, heat resistance, corrosion resistance, chemical resistance, water resistance, impact resistance, and thermal conductivity.
Specifically, the composition can be used in printed wiring boards, thermal interface materials, power module substrates, coils used in power devices such as motors, automotive engines, heat exchangers, vials, syringes, ampoules, medical wires, secondary batteries such as lithium ion batteries, primary batteries such as lithium batteries, radical batteries, solar cells, fuel cells, lithium ion capacitors, hybrid capacitors, capacitors (aluminum electrolytic capacitors, tantalum electrolytic capacitors, etc.), electrochromic elements, electrochemical switching elements, electrode binders, electrode separators, and electrodes (positive electrodes, negative electrodes).
The composition is also useful as an adhesive for bonding parts. Specifically, the composition can be used for bonding ceramic parts, metal parts, electronic parts such as IC chips, resistors, and capacitors on substrates for semiconductor devices and module parts, bonding circuit boards and heat sinks, and bonding LED chips to substrates.
The composition can also be used in applications requiring electrical conductivity, such as in the field of printed electronics, for example, in the manufacture of conductive elements in printed circuit boards, sensor electrodes, and the like.
本組成物から形成される成形物、シート及び積層体は、アンテナ部品、プリント基板、航空機用部品、自動車用部品、スポーツ用具、食品工業用品、放熱部品、塗料、化粧品等として有用である。
具体的には、電線被覆材(航空機用電線等)、電気自動車等のモーター等に使用されるエナメル線被覆材、電気絶縁性テープ、石油掘削用絶縁テープ、石油輸送ホース、水素タンク、プリント基板用材料、分離膜(精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜、イオン交換膜、透析膜、気体分離膜等)、電極バインダー(リチウム二次電池用、燃料電池用等)、コピーロール、家具、自動車ダッシュボート、家電製品等のカバー、摺動部材(荷重軸受、ヨー軸受、すべり軸、バルブ、ベアリング、ブッシュ、シール、スラストワッシャ、ウェアリング、ピストン、スライドスイッチ、歯車、カム、ベルトコンベア、食品搬送用ベルト等)、テンションロープ、ウェアパッド、ウェアストリップ、チューブランプ、試験ソケット、ウェハーガイド、遠心ポンプの摩耗部品、薬品及び水供給ポンプ、工具(シャベル、やすり、きり、のこぎり等)、ボイラー、ホッパー、パイプ、オーブン、焼き型、シュート、ラケットのガット、ダイス、便器、コンテナ被覆材、パワーデバイス用実装放熱基板、無線通信デバイスの放熱部材、トランジスタ、サイリスタ、整流器、トランス、パワーMOS FET、CPU、放熱フィン、金属放熱板、風車や風力発電設備や航空機等のブレード、パソコンやディスプレイの筐体、電子デバイス材料、自動車の内外装、低酸素下で加熱処理する加工機や真空オーブン、プラズマ処理装置などのシール材、スパッタや各種ドライエッチング装置等の処理ユニット内の放熱部品、電磁波シールドとして有用である。
Molded articles, sheets and laminates formed from the present composition are useful as antenna parts, printed circuit boards, aircraft parts, automobile parts, sporting goods, food industry products, heat dissipation parts, paints, cosmetics and the like.
Specifically, these include electric wire coating materials (aircraft electric wires, etc.), enameled wire coating materials used in motors for electric vehicles, etc., electrical insulating tape, insulating tape for oil drilling, oil transport hoses, hydrogen tanks, materials for printed circuit boards, separation membranes (microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, reverse osmosis membranes, ion exchange membranes, dialysis membranes, gas separation membranes, etc.), electrode binders (for lithium secondary batteries, fuel cells, etc.), copy rolls, furniture, automobile dashboards, covers for home appliances, etc., sliding components (load bearings, yaw bearings, sliding shafts, valves, bearings, bushings, seals, thrust washers, wear rings, etc.), and many other applications. useful for: pins, pistons, slide switches, gears, cams, belt conveyors, food transport belts, etc.), tension ropes, wear pads, wear strips, tube lamps, test sockets, wafer guides, wear parts of centrifugal pumps, chemical and water supply pumps, tools (shovels, files, saws, etc.), boilers, hoppers, pipes, ovens, baking molds, chutes, racket strings, dies, toilets, container coating materials, heat dissipation substrates for mounting power devices, heat dissipation components for wireless communication devices, transistors, thyristors, rectifiers, transformers, power MOS FETs, CPUs, heat dissipation fins, metal heat sinks, blades for wind turbines, wind power generation equipment, aircraft, etc., housings for personal computers and displays, electronic device materials, interior and exterior parts of automobiles, sealing materials for processing machines and vacuum ovens that perform heat treatment under low oxygen conditions, plasma processing equipment, etc., heat dissipation components in processing units for sputtering and various dry etching equipment, etc., and electromagnetic wave shielding.
本組成物から形成される成形物、シート及び積層体は、特に、LEDヘッドランプ、パワー・コントロール・ユニット又はエレクトリック・コントロール・ユニット等のカーエレクトロニクス用フレキシブルプリント配線基板、リジッドプリント配線基板等の電子基板材料の、放熱シートや放熱基板、自動車向けの放熱基板として有用である。
放熱部材として、本組成物から形成される成形物、シート及び積層体を使用するに際しては、成形物、シート又は積層体を対象とする基板に直接貼合してもよく、シリコーン系粘着層等の粘着層を介して対象とする基板に貼合してもよい。
Molded articles, sheets, and laminates formed from the present composition are particularly useful as heat dissipation sheets or heat dissipation substrates for electronic substrate materials such as flexible printed wiring boards and rigid printed wiring boards for car electronics, such as LED headlamps, power control units, and electric control units, and as heat dissipation substrates for automobiles.
When using a molded article, sheet, or laminate formed from the present composition as a heat dissipation component, the molded article, sheet, or laminate may be directly attached to the target substrate, or may be attached to the target substrate via an adhesive layer such as a silicone-based adhesive layer.
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
1.各成分の準備
[Fポリマー]
F粒子1:TFE単位、NAH単位及びPPVE単位を、この順に97.9モル%、0.1モル%、2.0モル%含み、カルボニル基含有基を主鎖炭素数1×106個あたり1000個有するテトラフルオロエチレン系ポリマー(溶融温度:300℃)の粒子(D50:2.1μm、非中空状)
[疎水性の無機粒子]
無機粒子1:板状の窒化ホウ素粒子(6方晶系、平均粒子径(D50)11μm)
[カップリング剤]
カップリング剤1:「X-12-1214A」(商品名、信越化学工業株式会社製、N-(トリメトキシシリル-プロピル)-1H-ベンゾトリアゾール-1-カルボジアミド;トリメトキシシリル基とベンゾトリアゾール基が、カルボジイミド結合を含む連結基を介して結合している化合物)
カップリング剤2:「X-12-984S」(商品名、信越化学工業株式会社製、トリエトキシシリル基とグリシジルエーテル基が、ウレタン結合を含む連結基を介して結合している化合物)
カップリング剤3:「KBM-904」(商品名、信越化学工業株式会社製、3-グリコキシドプロピルトリメトキシシラン)
[液状分散媒]
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
1. Preparation of each component [F Polymer]
F Particles 1: Particles (D50: 2.1 μm, non-hollow) of a tetrafluoroethylene polymer (melting temperature: 300° C.) containing 97.9 mol%, 0.1 mol%, and 2.0 mol% of TFE units, NAH units, and PPVE units, in that order, and having 1,000 carbonyl group-containing groups per 1 × 10 carbon atoms in the main chain.
[Hydrophobic inorganic particles]
Inorganic particles 1: plate-shaped boron nitride particles (hexagonal system, average particle size (D50) 11 μm)
[Coupling Agent]
Coupling agent 1: "X-12-1214A" (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., N-(trimethoxysilyl-propyl)-1H-benzotriazole-1-carbodiamide; a compound in which a trimethoxysilyl group and a benzotriazole group are bonded via a linking group containing a carbodiimide bond)
Coupling agent 2: "X-12-984S" (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., a compound in which a triethoxysilyl group and a glycidyl ether group are bonded via a linking group containing a urethane bond)
Coupling agent 3: "KBM-904" (product name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 3-glycoxidepropyltrimethoxysilane)
[Liquid dispersion medium]
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone
2.組成物の製造例
[例1]
カップリング剤1を含むメタノール溶液と無機粒子1を、80℃にて加熱還流させながら、プラネタリーミキサーを用いて5時間剪断処理した。内容物を濾過後、濾物を乾燥して、カップリング剤1で表面処理された無機粒子1(以下、「BN-T11」と称する。)を得た。
上記で得たBN-T11(22質量部)、F粒子1(11質量部)及びNMP(20質量部)を自転公転撹拌機中で混練してウェットパウダー状の練粉1を得、さらにNMP(47質量部)を添加して撹拌し、分散液である組成物1を得た。
2. Example of composition production [Example 1]
The methanol solution containing coupling agent 1 and inorganic particles 1 were sheared for 5 hours using a planetary mixer while being heated to reflux at 80° C. The contents were filtered, and the residue was dried to obtain inorganic particles 1 surface-treated with coupling agent 1 (hereinafter referred to as "BN-T 11 ").
The BN-T 11 (22 parts by mass), F particles 1 (11 parts by mass), and NMP (20 parts by mass) obtained above were kneaded in a planetary centrifugal mixer to obtain a wet powder-like dough 1, and NMP (47 parts by mass) was further added and stirred to obtain a dispersion liquid, Composition 1.
[例2]
カップリング剤1を含むメタノール溶液を、カップリング剤2を含むメタノール溶液に変更した以外は例1と同様にして、カップリング剤2で表面処理された無機粒子1(以下、「BN-T21」と称する。)を得、さらに例1と同様にして、BN-T21とF粒子1とNMPを含有する分散液である組成物2を得た。
[例3]
カップリング剤1を含むメタノール溶液を、カップリング剤3を含むメタノール溶液に変更した以外は例1と同様にして、カップリング剤3で表面処理された無機粒子1(以下、「BN-T31」と称する。)を得、さらに例1と同様にして、BN-T31とF粒子1とNMPを含有する分散液である組成物3を得た。
[Example 2]
Inorganic particles 1 (hereinafter referred to as "BN-T 21") surface-treated with coupling agent 2 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the methanol solution containing coupling agent 1 was changed to a methanol solution containing coupling agent 2. Further, composition 2, which was a dispersion containing BN-T 21 , F particles 1 , and NMP, was obtained in the same manner as in Example 1.
[Example 3]
Inorganic particles 1 (hereinafter referred to as "BN-T 31") surface-treated with coupling agent 3 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the methanol solution containing coupling agent 1 was changed to a methanol solution containing coupling agent 3. Further, composition 3, which was a dispersion containing BN-T 31 , F particles 1, and NMP , was obtained in the same manner as in Example 1.
[例4]
無機粒子1(22質量部)、F粒子1(11質量部)及びNMP(20質量部)を自転公転撹拌機中で混練してウェットパウダー状の練粉を得、さらにNMP(47質量部)を添加して撹拌し、分散液である組成物4を得た。
[例5]
F粒子1(15質量部)及びNMP(25質量部)を自転公転撹拌機中で混練してウェットパウダー状の練粉を得、さらにNMP(60質量部)を添加して撹拌し、分散液である組成物5を得た。
[Example 4]
Inorganic particles 1 (22 parts by mass), F particles 1 (11 parts by mass), and NMP (20 parts by mass) were kneaded in a planetary centrifugal mixer to obtain a wet powder-like dough, and NMP (47 parts by mass) was further added and stirred to obtain composition 4, which was a dispersion.
[Example 5]
F particles 1 (15 parts by mass) and NMP (25 parts by mass) were kneaded in a planetary centrifugal mixer to obtain a wet powder-like dough, and NMP (60 parts by mass) was further added and stirred to obtain composition 5, which was a dispersion liquid.
3.組成物の分散安定性の評価
それぞれの組成物を容器中に25℃にて保管保存後、その分散性を目視にて確認し、下記の基準に従って分散安定性を評価した。
[評価基準]
〇:凝集物が視認されない。
△:容器底部にも凝集物が沈殿しているのが視認されるが、再分散は容易である。
×:容器底部にも凝集物が沈殿しているのが視認され、再分散が困難である。
なお、組成物3については、その分散安定性の観点から、次に述べる積層体の製造及び評価を未実施とした。
3. Evaluation of Dispersion Stability of Composition After each composition was stored in a container at 25° C., its dispersibility was visually confirmed and the dispersion stability was evaluated according to the following criteria.
[Evaluation criteria]
◯: No aggregates are visible.
Δ: Aggregates were visible at the bottom of the container, but were easily redispersed.
x: Aggregates were visually observed to have settled at the bottom of the container, making redispersion difficult.
In addition, for Composition 3, the production and evaluation of the laminate described below were not carried out from the viewpoint of its dispersion stability.
4.積層体の製造例
長尺の銅箔の表面に、バーコーターを用いて組成物1を塗布し、ウェット膜を形成した。次いで、このウェット膜が形成された銅箔を、110℃にて5分間、乾燥炉に通し乾燥させてドライ膜を形成した。その後、ドライ膜を有する銅箔を、窒素オーブン中で、380℃にて3分間、加熱した。これにより、銅箔と、その表面に、F粒子1の溶融焼成物及びBN-T11を含む、厚さが50μmのポリマー層とを有する積層体1を製造した。
積層体1と同様にして、組成物2、4及び5から、積層体2、4及び5を製造した。
4. Laminate Production Example Composition 1 was applied to the surface of a long copper foil using a bar coater to form a wet film. The copper foil on which this wet film was formed was then passed through a drying oven at 110°C for 5 minutes to dry it, forming a dry film. The copper foil with the dry film was then heated in a nitrogen oven at 380°C for 3 minutes. This produced a laminate 1 having copper foil and, on its surface, a 50 μm-thick polymer layer containing a fused-and-fired product of F particles 1 and BN-T 11 .
Laminates 2, 4 and 5 were produced from compositions 2, 4 and 5 in the same manner as for Laminate 1.
5.積層体の評価
5-1.積層体の熱伝導性の評価
それぞれの積層体について、積層体の銅箔を塩化第二鉄水溶液でエッチングにより除去して単独のポリマー層であるシートを作製した。作成したシートの中心部から10mm×10mm角の試験片を切り出し、その面内方向における熱伝導率(W/m・K)を測定し、下記の基準に従って評価した。
[評価基準]
〇:2W/m・K超
△:1W/m・K以上2W/m・K以下
×:1W/m・K未満
5. Evaluation of Laminates 5-1. Evaluation of Thermal Conductivity of Laminates For each laminate, the copper foil of the laminate was removed by etching with an aqueous ferric chloride solution to prepare a sheet of a single polymer layer. A 10 mm x 10 mm square test piece was cut from the center of the prepared sheet, and the thermal conductivity (W/m K) in the in-plane direction was measured and evaluated according to the following criteria.
[Evaluation criteria]
〇: More than 2W/m・K △: More than 1W/m・K and less than 2W/m・K ×: Less than 1W/m・K
5-2.積層体の剥離強度の評価
それぞれの積層体から矩形状(長さ100mm、幅10mm)の試験片を切り出した。そして、試験片の長さ方向の一端から50mmの位置を固定し、引張り速度50mm/分、長さ方向の片端から試験片に対して90°で、銅箔とポリマー層とを剥離させた。
そして、この際にかかる最大荷重を剥離強度(N/m)として測定し、以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
○:2kN/m以上
×:2kN/m未満
以上の結果をまとめて表1に示す。
5-2. Evaluation of peel strength of laminates A rectangular test piece (100 mm long, 10 mm wide) was cut out from each laminate. The test piece was fixed at a position 50 mm from one end in the longitudinal direction, and the copper foil and polymer layer were peeled off from one end in the longitudinal direction at an angle of 90° to the test piece at a pulling rate of 50 mm/min.
The maximum load applied at this time was measured as the peel strength (N/m) and evaluated according to the following criteria.
[Evaluation criteria]
◯: 2 kN/m or more ×: less than 2 kN/m The above results are shown in Table 1.
上記結果から明らかなように、本組成物は分散安定性に優れ、また本組成物から形成した積層体はFポリマー及び無機粒子の物性を高度に発現し、基材との密着性、熱伝導性に優れており、放熱性に優れる。
As is clear from the above results, the composition has excellent dispersion stability, and the laminate formed from the composition highly expresses the physical properties of the F polymer and inorganic particles, and has excellent adhesion to the substrate, thermal conductivity, and heat dissipation properties.
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