JPS6314726B2 - - Google Patents
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- JPS6314726B2 JPS6314726B2 JP57004615A JP461582A JPS6314726B2 JP S6314726 B2 JPS6314726 B2 JP S6314726B2 JP 57004615 A JP57004615 A JP 57004615A JP 461582 A JP461582 A JP 461582A JP S6314726 B2 JPS6314726 B2 JP S6314726B2
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- molecular weight
- parts
- thermally conductive
- heat dissipating
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
Description
この発明は、熱伝導性の優れた可変形熱放散材
組成物に関し、詳しくは、あらゆる形状をした発
熱機器、装置との装着性に優れ、しかも接触熱抵
抗が小さく、かつ熱伝導性の優れた可変形熱放散
材組成物に関するものである。
熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂あるいはこれ
らの樹脂を有機溶剤に溶解させた樹脂液または、
粘稠なシリコーングリースなどに熱伝導性の優れ
たフイラーを多量に混合した熱伝導性材料が市販
されていることはよく知られている。これらの熱
伝導性材料は、各種の機械装置や電気・電子機器
および部品などの作動中に発生する過剰な熱をシ
ヤフトやフレームあるいは熱放散のためのヒート
シンクなどへ導くために使用されている。
しかし、前記の市販熱伝導性材料は、個々に大
きな欠点を有しており、種々の発熱体への適用が
不可能であり、使用範囲が限定されているのが実
情である。
例えば、熱可塑性樹脂をマトリツクスにした熱
伝導性材料は、熱可塑性樹脂の融点以上の発熱量
を持つ機器や装置に用いた場合、熱伝導性材料が
溶融し流動するため、使用温度に限界がある。ま
た、耐薬品性や耐溶剤性も劣る。さらに、熱可塑
性樹脂に熱伝導性フイラーを混入させる場合、熱
可塑性樹脂の溶融粘度が高いため、熱伝導性フイ
ラーの混入量は少量となり、熱伝導性の低いもの
しか得られないという欠点を有している。
一方、熱硬化性樹脂を用いた熱伝導性材料は、
高温下で流動するような欠点がなく、また硬化前
は液状樹脂が多いため、熱伝導性フイラーも多量
に混入できる。しかし、硬化後の硬度が高い樹脂
(例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂
など)を用いた場合には、柔軟性を要する機器や
部品への適用は不可能である。さらに、熱伝導性
材料との接触面が不均一の場合には、接触熱抵抗
をできるだけ小さくするため、熱硬化性の液状樹
脂と熱伝導性フイラーの混合物を注型または注入
する方法もあるが、この場合には、混合物が液状
であることが条件となるため、熱伝導性フイラー
の混合量が少なくなり、熱伝導性が低下するなど
の欠点がある。
また、弾性を有する熱硬化性樹脂(例えばシリ
コーンゴム,加硫ゴムなど)と熱伝導性フイラー
の混合物は、柔軟性に富み各種発熱体への装着も
容易であるが、寸法や形状が異なる突起物を持つ
発熱体や面精度の粗い発熱体、さらには発熱体表
面に狭い隙間を持つ発熱体に装着させる場合、弾
性樹脂の反発弾性によつて発熱体と密着しない部
分ができ、この結果、接触熱抵抗が増大し、熱伝
導性を著しく低下させる。
第1図の各図は、市販の熱伝導性ゴムシートを
用いた応用例であり、これら図中、1は熱伝導性
ゴムシート、2a,2b,2cは表面形状および
寸法が互に異なる発熱体、3は金属フレームなど
の冷却部分を示す。第1図a1,b1,c1の状
態から第1図a2,b2,c2に示すように熱伝
導性ゴムシート1を発熱体2a,2b,2cに確
実に密着させるためには、Pで示した圧力(締め
付け力)が必要であり、発熱体2a,2b,2c
表面の突起物の寸法差が大きくなるほど高い圧力
が必要となる。
そして、突起物の寸法差が1mm程度になると、
熱伝導性シートのマトリツクスを破壊させるほど
の圧力が必要となる。また、発熱体と常に密着し
た状態を保つためには、圧力Pが均一に加わるよ
うに考慮しなければならない。
第1図の各図に示す熱伝導性ゴムシートを発熱
体表面に確実に密着させて熱伝導性を向上させる
には、ゴムシートのマトリツクスを破壊するよう
な圧力で締め付けるか、または密着しない部分に
熱伝導性グリースなどの充填物を介在させるなど
の方法があるが、いずれも好ましい方法とはいえ
ない。例えば、外圧によつて故障が生じる精密機
器や装置あるいは電気・電子機器または部品など
への適用は避けはければならない。また、グリー
スなどの充填物を用いた場合には、作業性の低下
や熱によるグリースの流動が大きな欠点となる。
また、前述した有機溶剤を用いたコーテイング
可能な熱伝導性材料は、数十ミクロン程度の隙間
や凸凹をコーテイングによつて平滑にすることが
できるが1mm程度以上の隙間になると、何度もコ
ーテイングしなければならない。さらに、有機溶
剤を使用する場合には、作業環境が問題となるた
め、好ましい方法とはいい難い。
この発明の発明者らは、前述した各種の熱伝導
性材料の欠点を一掃し、あらゆる発熱体への装着
が可能であり、しかも接触熱抵抗がきわめて小さ
い熱放散材料を得る目的で、鋭意研究を重ねた結
果、前記目的が十分に達成できる可変形熱放散材
組成物を得ることに成功した。
すなわち、この発明は、融点が−20〜130℃の
範囲にあつて分子量1000〜4000のポリヒドロキシ
ブタジエン重合体の水素添加物100重量部と、分
子量が500〜5000の範囲にある低分子量ポリオレ
フイン化合物10〜60重量部との混合物を主剤と
し、その硬化剤として分子内に1.5個以上のイソ
シアネート基を有するイソシアネート化合物を用
いた熱硬化性樹脂100重量部に対し、熱伝導性フ
イラー50〜1500重量部を配合してなることを特徴
とする可変形熱放散材組成物を要旨とするもので
ある。
この発明に用いる熱硬化性樹脂組成物は、室温
で弾性に富み、しかも、130℃以下の温度で加熱
することによつて弾性率が極端に低くなるもので
ある。すなわち、第2図線Aに示すシリコーンゴ
ムの温度による弾性率変化に対し、この発明に用
いる熱硬化性樹脂組成物は第2図の曲線Bのよう
な特性をもつものである。
したがつて、この発明の熱硬化性樹脂は、発熱
体などへ装着する場合に、加熱することによつて
非常に小さな圧力で発熱体と密着し、かつ発熱体
の表面がどのような形状をしていても、すべての
面に密着する優れた性質を有している。さらに、
該熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、変形させた状
態で冷却すれば、変形した形状を保ち、再度加熱
すれば変形前の形状に戻るという優れた性質を併
せ持つている。
この発明に用いる特定の熱硬化性樹脂組成物
は、分子量1000〜4000のポリヒドロキシブタジエ
ン重合体の水素添加物100重量部に対し、分子量
が500〜5000の範囲にある低分子量ポリオレフイ
ン化合物10〜60重量部を加えた混合物、およびそ
の硬化剤として分子内に1.5個以上のイソシアネ
ート基を有するイソシアネート化合物によつて構
成される。また、分子量が500〜5000の範囲にあ
る低分子量ポリオレフイン化合物としては、前記
分子量範囲にある低分子量ポリエチレン、または
ポリプロピレンが好適である。
さらに、前記混合物の硬化剤として用いる多官
能イソシアネート化合物としては、分子内に1.5
個以上のイソシアネート基を有するイソシアネー
ト化合物であればいずれも用いることができ、例
えば、エチレンジイソシアネート、プロピレンジ
イソシアネート、テトラメチレンジイソシアネー
ト、ペンタメチレンジイソシアネート、オクタメ
チレンジイソシアネート、3―イソシアネートメ
チル―3,5,5―トリメチルシクロヘキシルイ
ソシアネート、シクロヘキシレン1,4―ジイソ
シアネート、2,4―トルエンジイソシアネー
ト、2,6―トルエンジイソシアネート、キシリ
レン―1,4―ジイソシアネート、キシリレン―
1,3―ジイソシアネート、4,4′―ジフエニル
メタンジイソシアネート、m―フエニレンジイソ
シアネート、p―フエニレンジイソシアネート、
ナフチレン―1,4―ジイソシアネート、p,
p′,p″―トリフエニルメタントリイソシアネー
ト、ジフエニル―4,6,4′―トリイソシアネー
トなどの単独または2種以上の混合物を用いるこ
とができる。
ポリヒドロキシブタジエン重合体の水素添加物
および低分子量ポリオレフイン化合物、さらに硬
化剤として用いるイソシアネート化合物の配合割
合は、ポリヒドロキシブタジエン重合体の水素添
加物100重量部と低分子量ポリオレフイン化合物
10〜60重量部を加えた混合物に対し、イソシアネ
ート化合物をポリヒドロキシブタジエン重合体の
水素添加物の水酸基に対しモル比が0.6〜1.1の範
囲で調整する。前記配合割合よりも、低分子量ポ
リオレフインの量が少ない場合には、加熱時の物
理的性質の変化が非常に小さくなり、この発明に
用いる特定の熱硬化性樹脂組成物の利点を失な
い、また、過剰の場合には、硬化物の強度が著し
く低下し、加熱時に低分子量ポリオレフインが流
動したり、発熱体表面に付着し汚損させるため好
ましくない。さらに、ポリヒドロキシブタジエン
重合体の水素添加物とイソシアネート化合物のモ
ル比は、イソシアネート化合物が0.6モル以下の
場合には、硬化物が粘着性を有し、200℃以上の
高温になると小さな圧力でも流動するため好まし
くなく、モル比が1.1以上の場合には、硬化物の
弾性率が高くなるため、この発明の目的である発
熱体への密着性が低下するため好ましくない。ポ
リヒドロキシブタジエン重合体の水素添加物とイ
ソシアネート化合物のモル比は、次に述べる熱伝
導性フイラーの添加量によつて前記範囲内で選ば
れるものであり、熱伝導性フイラーの少量の場合
には、硬化物の粘着性を防ぐため、モル比の高い
領域を選び、熱伝導性フイラーが多量に添加され
た場合には硬化物の弾性率を下げるためモル比の
低い領域を選ぶ方が好ましい。
この発明に用いる熱伝導性フイラーは、熱伝導
性を付与するために用いられるものであつて、粉
末あるいは繊維状の銀、アルミニウム、銅、亜
鉛、タングステンなどの純金属または合金、ある
いはベリリウム、アルミニウム、亜鉛、珪素、マ
グネシウム、チタンなどの金属酸化物、さらにカ
ーボンブラツク、弗素樹脂粉末、ボロンナイトラ
イド、シリコンカーバイド、窒化珪素、アリル尿
素などを用いることができる。
これらの熱伝導性フイラーは、平均粒径が100
ミクロン以下の粉末状あるいは繊維長さが5ミリ
メートル以下の繊維状のものが好ましい。しか
し、この発明では、熱伝導性フイラーの粒径や繊
維長をとくに限定する必要はなく、この発明の実
施上本質的な問題とはならない。
この発明に使用する熱伝導性フイラーの添加量
は、前記熱硬化性樹脂100重量部に対し50〜1500
重量部であるが、熱伝導性フイラーの種類および
熱硬化性樹脂の硬化前の粘度によつて変えること
ができる。すなわち、熱伝導性フイラーの添加量
は、可変形熱放散材組成物に望まれる熱伝導性に
よつて決定されるものであり、50重量部以下の場
合、熱伝導性が低すぎるため放熱効果が小さく、
また、1500重量部以上になると、前記熱硬化性樹
脂中に均一に分散せず硬化物も非常にもろいもの
となるため、前記範囲が限界となる。この発明の
実施において、前記熱伝導性フイラーの添加量は
150〜800重量部の範囲が最も好ましい。
また、この発明の可変形熱放散材組成物には、
硬化反応を捉進させるための触媒、着色のための
顔料さらには、補強材としてガラスクロス、ガラ
スマツト、不織布、金属板(フイン形状)、カー
ボンクロス、カーボンマツトなどを使用すること
ができる。
次に、この発明の可変形熱放散材組成物の製造
方法について説明する。先ず、ポリヒドロキシブ
タジエン重合体の水素添加物と低分子量ポリオレ
フイン化合物の所定量を80〜150℃の温度で加熱
し、次いで熱伝導性フイラー、および着色剤など
の所定量を加える。熱伝導性フイラーが均一に分
散するように、ニーダーまたは真空加熱撹拌機で
十分に混合する。2〜3時間混合した後、所定量
のイソシアネート化合物からなる硬化剤を加え、
数分間混合し、ただちに室温まで冷却する。冷却
した混合物を2本ロールまたは3本ロールを通し
て熱伝導性フイラーを均一に分散させる。この混
合物を離型紙やプラスチツクフイルムに挾み、所
望の形状に成形する。成形にはカレンダーロール
や成形プレスを用いるのが好ましい。成形温度
は、室温〜100℃の範囲で行なう。また、成形時
に前述したガラスクロス、金属板などの補強材を
同時にサンドイツチすることができる。成形した
混合物は、離型紙等に挾んだ状態で、室温または
100℃以下の温度で数日間放置し、用いた熱硬化
性樹脂を十分に硬化させ、製品である可変形熱放
散材組成物を得る。
前述の方法によつて得られたこの発明の可変形
熱放散材組成物11は、第3図aに示すように、
50℃から130℃以下の温度で加熱すれば、弾性率
が極端に小さくなるため、非常に小さな圧力で自
由に変形する性質を持つ。したがつて、この状態
で発熱体12に対して押圧すれば、第3図bに示
すような複雑な形状を持つた発熱体12の表面全
体に密着し、熱放散の効率が極めて高いものとな
る。また、この発明の可変形熱放散材組成物11
は、室温で発熱体12から脱離すれば、第3図c
に示すように、発熱体12の形状がそのまま転写
されており、発熱体との密着性、装着性が優れて
いることがわかる。さらに、この発明の可変形熱
放散材組成物11は、再加熱すれば、第3図dに
示すように、もとの形状に戻るという利点を併せ
持つている。なお、第3図aないしd中、13は
金属フレームなどの冷却部分である。
この発明による可変形熱放散材組成物は、各種
の機械装置や電気機器、電子機器などの冷却にき
わめて効果が高く、しかも、装着性に優れ、高温
下でも流動しないという効果を持つており、また
このため、広範囲の発熱体への使用が可能であ
る。
この発明を、さらに具体的に説明するため、実
施例について述べる。
実施例 1
平均分子量約850のポリヒドロキシ化合物(ダ
イセル化学(株)製、商品名Placcel308、水酸基価
195)100部(重量部以下同じ)と分子量約5000の
低分子量ポリオレフイン(三洋化成(株)製、商品名
サンワツクス161―P)50部を真空加熱撹拌機の
容器に投入し、次いで平均粒径30ミクロンの酸化
アルミニウム650部を前記容器に入れ、90℃で加
熱撹拌を行なつた。約1mmHgの減圧下、120℃
で約1時間撹拌を行なつた。容器を常圧に戻し
4,4′―ジフエニルメタンジイソシアネート39.2
部を添加し、1mmHg下で約4分間混合した後、
混合物を容器から取り出し室温まで急冷させた。
急冷した混合物を室温で3本ロールを2回通し、
酸化アルミニウムを均一に分散させた。この混合
物を、3mmのスペーサーを挿入した離型紙に挾
み、110℃で20分間プレス成形し、シート状の可
変形熱放散材組成物を得た。このシート状の可変
形熱放散材組成物の熱伝導率は1.35Kcal/m・
hr・℃であり、加熱時の硬度は60℃で急激に変化
した。すなわち、前記シートを90℃に加熱し発熱
体表面に押し当てると、発熱体表面に小さな力で
確実に密着することが明らかとなつた。
実施例 2
平均分子量約2000のポリヒドロキシ化合物(ダ
イセル化学(株)製、商品名Placcel220、水酸基価
56)100部と、分子量約2000の低分子量ポリオレ
フイン(三洋化成(株)製、商品名サンワツクス151
―P)30部と、酸化亜鉛822部を実施例1と同様
の方法で真空加熱撹拌を行なつた後、硬化剤とし
て2,4―トルエンジイソシアネート7.0部を加
え、5分間真空混合した。その後、実施例1と同
様の方法で3mmの可変形熱放散材組成物を得た。
このシートの熱伝導率は2.98Kal/m・hr・℃で
あり、硬化の温度特性は、室温が78であり90℃で
16に急激に変化した。
実施例 3
平均分子量約3000のポリヒドロキシブタジエン
重合体の水素添加物(三菱化成(株)製、商品名ポリ
テールH、水酸基価45)100部と、分子量約1500
の低分子量ポリオレフイン(三洋化成(株)製、商品
名サンワツクス171―P)10部と、酸化マグネシ
ウム638部を実施例1と同様の方法で混合し、次
いで硬化剤として3―イソシアネートメチル―
3,5,5―トリメチルシクロヘキシルイソシア
ネート6.23部を加え、10分間真空混合した後、混
合物を容器から取り出し、室温まで急冷させた。
急冷した混合物を3本ロールに2回通し酸化マグ
ネシウムを均一に分散させた後、この混合物を離
型紙に挾みながら、カレンダーロールを通して厚
さ2mmのシートに成形した。このシートを約1週
間室温で放置させて硬化反応を完了させた。前記
方法によつて得たシート状の可変形熱放散材組成
物は、後記第1表のような特性を有していた。
The present invention relates to a deformable heat dissipating material composition with excellent thermal conductivity, and more specifically, it has excellent compatibility with heat-generating devices and devices of all shapes, has low contact thermal resistance, and has excellent thermal conductivity. The present invention relates to a variable heat dissipating material composition. Thermoplastic resins and thermosetting resins, or resin liquids in which these resins are dissolved in organic solvents,
It is well known that thermally conductive materials, such as viscous silicone grease, mixed with a large amount of filler with excellent thermal conductivity are commercially available. These thermally conductive materials are used to guide excess heat generated during the operation of various mechanical devices, electrical/electronic devices, and parts to shafts, frames, or heat sinks for heat dissipation. However, the above-mentioned commercially available thermally conductive materials each have major drawbacks and cannot be applied to various heating elements, and the actual range of use is limited. For example, if a thermally conductive material made of a thermoplastic resin matrix is used in equipment or equipment that generates a calorific value higher than the melting point of the thermoplastic resin, the thermally conductive material will melt and flow, so there is a limit to the operating temperature. be. It also has poor chemical resistance and solvent resistance. Furthermore, when a thermally conductive filler is mixed into a thermoplastic resin, the amount of the thermally conductive filler mixed in is small due to the high melt viscosity of the thermoplastic resin, which has the disadvantage that only a material with low thermal conductivity can be obtained. are doing. On the other hand, thermally conductive materials using thermosetting resins are
It does not have the disadvantage of flowing at high temperatures, and since it contains a large amount of liquid resin before curing, a large amount of thermally conductive filler can be mixed in. However, if a resin with high hardness after curing is used (for example, epoxy resin or unsaturated polyester resin), it is impossible to apply it to equipment or parts that require flexibility. Furthermore, if the contact surface with the thermally conductive material is uneven, there is a method of casting or injecting a mixture of a thermosetting liquid resin and a thermally conductive filler to minimize the contact thermal resistance. In this case, since the mixture must be in a liquid state, the amount of the thermally conductive filler mixed becomes small, resulting in a disadvantage that the thermal conductivity decreases. In addition, mixtures of elastic thermosetting resins (e.g. silicone rubber, vulcanized rubber, etc.) and thermally conductive fillers are highly flexible and can be easily attached to various heating elements; When attaching to a heating element that is holding an object, a heating element with rough surface precision, or a heating element with a narrow gap on the surface of the heating element, the rebound resilience of the elastic resin creates parts that do not come into close contact with the heating element, and as a result, Contact thermal resistance increases, significantly reducing thermal conductivity. Each figure in Figure 1 is an application example using a commercially available thermally conductive rubber sheet. 3 indicates a cooling part such as a metal frame. In order to ensure that the thermally conductive rubber sheet 1 is brought into close contact with the heating elements 2a, 2b, 2c from the state shown in Fig. 1 a1, b1, c1 to the state shown in Fig. 1 a2, b2, c2, it is necessary to Pressure (tightening force) is required, and heating elements 2a, 2b, 2c
The larger the dimensional difference between the protrusions on the surface, the higher the pressure required. Then, when the difference in the dimensions of the protrusions is about 1 mm,
A sufficient pressure is required to destroy the matrix of thermally conductive sheets. In addition, in order to maintain close contact with the heating element at all times, consideration must be given to applying pressure P uniformly. In order to ensure that the thermally conductive rubber sheet shown in each figure in Figure 1 is in close contact with the surface of the heating element and to improve its thermal conductivity, it is necessary to tighten it with pressure that will destroy the matrix of the rubber sheet, or to tighten the parts that do not adhere properly. There are methods such as interposing a filler such as thermally conductive grease, but none of these methods can be said to be preferable. For example, application to precision equipment, equipment, electrical/electronic equipment, or parts that may malfunction due to external pressure must be avoided. Furthermore, when a filler such as grease is used, there are major drawbacks such as reduced workability and flow of the grease due to heat. In addition, with the thermally conductive material that can be coated using the organic solvent mentioned above, gaps and unevenness of about several tens of microns can be smoothed by coating, but when the gap is about 1 mm or more, it is necessary to coat the material repeatedly. Must. Furthermore, when an organic solvent is used, the working environment becomes a problem, so it cannot be said to be a preferable method. The inventors of this invention have conducted extensive research in order to eliminate the drawbacks of the various thermally conductive materials mentioned above, and to obtain a heat dissipating material that can be attached to any heating element and has an extremely low contact thermal resistance. As a result of repeated efforts, we succeeded in obtaining a variable heat dissipating material composition that can fully achieve the above objectives. That is, this invention comprises 100 parts by weight of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer having a melting point in the range of -20 to 130°C and a molecular weight of 1000 to 4000, and a low molecular weight polyolefin compound having a molecular weight in the range of 500 to 5000. 50 to 1,500 parts by weight of thermally conductive filler per 100 parts by weight of a thermosetting resin using an isocyanate compound having 1.5 or more isocyanate groups in the molecule as a curing agent. The gist of the present invention is a variable heat dissipating material composition characterized by comprising: The thermosetting resin composition used in this invention has high elasticity at room temperature, but its elastic modulus becomes extremely low when heated at a temperature of 130° C. or lower. In other words, the thermosetting resin composition used in the present invention has characteristics as shown in curve B in FIG. 2, with respect to the change in elastic modulus of silicone rubber due to temperature shown in curve A in FIG. Therefore, when the thermosetting resin of the present invention is attached to a heating element, etc., it can adhere to the heating element with very small pressure by heating, and it can be attached to the heating element without any shape. It has an excellent property of adhering to all surfaces even when it is covered. moreover,
The cured product of the thermosetting resin composition has the excellent property that if it is cooled in a deformed state, it will maintain its deformed shape, and if it is heated again, it will return to its pre-deformed shape. The specific thermosetting resin composition used in this invention includes 10 to 60 parts by weight of a low molecular weight polyolefin compound having a molecular weight in the range of 500 to 5000 per 100 parts by weight of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer having a molecular weight of 1000 to 4000. It is composed of a mixture in which parts by weight are added, and an isocyanate compound having 1.5 or more isocyanate groups in the molecule as its curing agent. Further, as the low molecular weight polyolefin compound having a molecular weight in the range of 500 to 5000, low molecular weight polyethylene or polypropylene having a molecular weight in the above range is suitable. Furthermore, the polyfunctional isocyanate compound used as a curing agent for the mixture has 1.5
Any isocyanate compound having three or more isocyanate groups can be used, such as ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5,5- Trimethylcyclohexyl isocyanate, cyclohexylene 1,4-diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, xylylene-1,4-diisocyanate, xylylene-
1,3-diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate,
naphthylene-1,4-diisocyanate, p,
p′, p″-triphenylmethane triisocyanate, diphenyl-4,6,4′-triisocyanate, etc. can be used alone or in a mixture of two or more. Hydrogenated product of polyhydroxybutadiene polymer and low molecular weight The blending ratio of the polyolefin compound and the isocyanate compound used as a curing agent is 100 parts by weight of hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer and a low molecular weight polyolefin compound.
To a mixture to which 10 to 60 parts by weight is added, the molar ratio of the isocyanate compound to the hydroxyl group of the hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer is adjusted in the range of 0.6 to 1.1. When the amount of low molecular weight polyolefin is smaller than the above-mentioned blending ratio, the change in physical properties upon heating will be very small, and the advantages of the specific thermosetting resin composition used in this invention will not be lost. If it is in excess, the strength of the cured product will drop significantly, and the low molecular weight polyolefin may flow during heating or adhere to the surface of the heating element and stain it, which is not preferable. Furthermore, if the molar ratio of the hydrogenated compound and the isocyanate compound in the polyhydroxybutadiene polymer is 0.6 mol or less, the cured product will become sticky and will flow even under small pressure at a high temperature of 200°C or higher. If the molar ratio is 1.1 or more, the elastic modulus of the cured product becomes high, which lowers the adhesion to the heating element, which is the object of the present invention, which is not preferable. The molar ratio of the hydrogenated compound and the isocyanate compound of the polyhydroxybutadiene polymer is selected within the above range depending on the amount of the thermally conductive filler added, which will be described below. In order to prevent stickiness of the cured product, it is preferable to select a region with a high molar ratio, and when a large amount of thermally conductive filler is added, it is preferable to select a region with a low molar ratio in order to lower the elastic modulus of the cured product. The thermally conductive filler used in this invention is used to impart thermal conductivity, and is made of pure metals or alloys such as powdered or fibrous silver, aluminum, copper, zinc, or tungsten, or beryllium or aluminum. , metal oxides such as zinc, silicon, magnesium, and titanium, as well as carbon black, fluororesin powder, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, and allyl urea. These thermally conductive fillers have an average particle size of 100
Preferably, it is in the form of a powder of microns or less or in the form of fibers with a fiber length of 5 mm or less. However, in this invention, there is no need to particularly limit the particle size or fiber length of the thermally conductive filler, and this does not pose an essential problem in implementing the invention. The amount of the thermally conductive filler used in this invention is 50 to 1,500 parts by weight per 100 parts by weight of the thermosetting resin.
The parts by weight can be changed depending on the type of thermally conductive filler and the viscosity of the thermosetting resin before curing. In other words, the amount of thermally conductive filler added is determined by the desired thermal conductivity of the variable heat dissipating material composition, and if it is less than 50 parts by weight, the thermal conductivity will be too low and the heat dissipating effect will be impaired. is small,
Further, if the amount exceeds 1500 parts by weight, the above range becomes the limit because it will not be uniformly dispersed in the thermosetting resin and the cured product will become very brittle. In carrying out this invention, the amount of the thermally conductive filler added is
A range of 150 to 800 parts by weight is most preferred. Further, the variable heat dissipating material composition of the present invention includes:
In addition, glass cloth, glass mat, nonwoven fabric, metal plate (fin shape), carbon cloth, carbon mat, etc. can be used as a reinforcing material. Next, a method for manufacturing the variable heat dissipating material composition of the present invention will be explained. First, a predetermined amount of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer and a low molecular weight polyolefin compound are heated at a temperature of 80 to 150°C, and then a predetermined amount of a thermally conductive filler, a colorant, etc. are added. Mix thoroughly with a kneader or vacuum heated stirrer so that the thermally conductive filler is evenly dispersed. After mixing for 2 to 3 hours, a predetermined amount of a curing agent consisting of an isocyanate compound is added,
Mix for a few minutes and immediately cool to room temperature. The cooled mixture is passed through two or three rolls to uniformly disperse the thermally conductive filler. This mixture is sandwiched between release paper or plastic film and molded into the desired shape. It is preferable to use a calendar roll or a molding press for molding. The molding temperature is in the range of room temperature to 100°C. Furthermore, reinforcing materials such as the glass cloth and metal plate mentioned above can be simultaneously sanded during molding. Place the molded mixture between release paper, etc. at room temperature or
The thermosetting resin used is left to stand for several days at a temperature of 100° C. or lower to fully cure, and a variable heat dissipating material composition is obtained as a product. The variable heat dissipating material composition 11 of the present invention obtained by the method described above has the following characteristics as shown in FIG. 3a:
When heated between 50℃ and 130℃, the elastic modulus becomes extremely low, allowing it to deform freely under very small pressure. Therefore, if it is pressed against the heating element 12 in this state, it will come into close contact with the entire surface of the heating element 12, which has a complicated shape as shown in FIG. 3b, and the efficiency of heat dissipation will be extremely high. Become. Further, the variable heat dissipating material composition 11 of the present invention
If it detaches from the heating element 12 at room temperature,
As shown in FIG. 2, the shape of the heating element 12 is transferred as is, and it can be seen that the adhesion to the heating element and the ease of mounting are excellent. Furthermore, the deformable heat dissipating material composition 11 of the present invention has the advantage that it returns to its original shape when reheated, as shown in FIG. 3d. In addition, in FIGS. 3a to 3d, 13 is a cooling part such as a metal frame. The variable heat dissipating material composition according to the present invention is extremely effective in cooling various mechanical devices, electrical equipment, electronic equipment, etc., and has excellent wearability and does not flow even at high temperatures. Moreover, for this reason, it can be used in a wide range of heating elements. In order to explain this invention more specifically, examples will be described. Example 1 A polyhydroxy compound with an average molecular weight of about 850 (manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd., trade name Placcel 308, hydroxyl value
195) 100 parts (same below by weight) and 50 parts of low molecular weight polyolefin with a molecular weight of approximately 5000 (manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., trade name Sanwax 161-P) were put into a container of a vacuum heating stirrer, and then the average particle size was 650 parts of 30 micron aluminum oxide was placed in the container and heated and stirred at 90°C. 120℃ under reduced pressure of approximately 1mmHg
Stirring was continued for about 1 hour. Return the container to normal pressure and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate 39.2
After mixing for about 4 minutes under 1 mmHg,
The mixture was removed from the container and rapidly cooled to room temperature.
Pass the quenched mixture through three rolls twice at room temperature,
Aluminum oxide was uniformly dispersed. This mixture was sandwiched between release papers inserted with a 3 mm spacer and press-molded at 110° C. for 20 minutes to obtain a sheet-like variable heat dissipation material composition. The thermal conductivity of this sheet-shaped variable heat dissipation material composition is 1.35 Kcal/m・
hr・℃, and the hardness upon heating changed rapidly at 60℃. That is, it has been revealed that when the sheet is heated to 90° C. and pressed against the surface of the heating element, it can be firmly attached to the surface of the heating element with a small force. Example 2 Polyhydroxy compound with an average molecular weight of about 2000 (manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd., trade name Placcel 220, hydroxyl value
56) 100 parts and a low molecular weight polyolefin with a molecular weight of approximately 2000 (manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., trade name Sanwax 151)
-P) and 822 parts of zinc oxide were heated and stirred under vacuum in the same manner as in Example 1, and then 7.0 parts of 2,4-toluene diisocyanate as a curing agent was added and mixed under vacuum for 5 minutes. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a 3 mm variable heat dissipating material composition was obtained.
The thermal conductivity of this sheet is 2.98Kal/m・hr・℃, and the curing temperature characteristics are 78 at room temperature and 90℃.
It suddenly changed to 16. Example 3 100 parts of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer with an average molecular weight of about 3000 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd., trade name Polytail H, hydroxyl value 45) and 100 parts of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer with an average molecular weight of about 1500.
10 parts of low molecular weight polyolefin (manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., trade name Sanwax 171-P) and 638 parts of magnesium oxide were mixed in the same manner as in Example 1, and then 3-isocyanatomethyl- as a curing agent was mixed.
After adding 6.23 parts of 3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate and vacuum mixing for 10 minutes, the mixture was removed from the container and rapidly cooled to room temperature.
The quenched mixture was passed through three rolls twice to uniformly disperse the magnesium oxide, and then, while being sandwiched between release paper, the mixture was passed through calender rolls and formed into a sheet with a thickness of 2 mm. The sheet was allowed to stand at room temperature for about one week to complete the curing reaction. The sheet-shaped variable heat dissipating material composition obtained by the above method had properties as shown in Table 1 below.
【表】
実施例 4
平均分子量約2000のポリヒドロキシ化合物(三
菱化成(株)製、商品名ポリテールHA、水酸基価
50)100部と、分子量約3500の低分子量ポリオレ
フイン(三洋化成(株)製、商品名サンワツクス131
―P)40部と、平均粒径60ミクロンのアルミニウ
ム粉末518部を実施例1と同様の方法で真空混合
した後、硬化剤として2,4―トルエンジイソシ
アネート8.5部を加え5分間真空混合した。次い
で、実施例3と同様の方法でカレンダーロールを
通して厚さ2mmのシートに成形した後、厚さ1mm
のアルミニウム板に貼り合せ、可変形熱放散材と
アルミニウム板のコンポジツトを得た。このコン
ポジツトを室温で1週間放置し完全硬化させた。
このコンポジツトの熱伝導率は69.9Kcal/m・
hr・℃であり、また、このコンポジツトを80℃に
加熱し、高さ0.5mm、幅1mmの間隔で凸凹のある
発熱体表面に押し当てたところ、発熱体の全ての
表面に密着した。[Table] Example 4 Polyhydroxy compound with an average molecular weight of approximately 2000 (manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation, trade name Polytail HA, hydroxyl value
50) 100 parts and a low molecular weight polyolefin with a molecular weight of approximately 3500 (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., trade name Sanwax 131)
-P) and 518 parts of aluminum powder with an average particle size of 60 microns were mixed in vacuum in the same manner as in Example 1, and then 8.5 parts of 2,4-toluene diisocyanate as a hardening agent was added and mixed in vacuum for 5 minutes. Next, in the same manner as in Example 3, it was passed through a calender roll and formed into a sheet with a thickness of 2 mm, and then a sheet with a thickness of 1 mm was formed.
A composite of the deformable heat dissipating material and the aluminum plate was obtained. The composite was left at room temperature for one week to fully cure.
The thermal conductivity of this composite is 69.9Kcal/m・
When this composite was heated to 80°C and pressed against the uneven surface of a heating element at intervals of 0.5 mm in height and 1 mm in width, it adhered to all surfaces of the heating element.
第1図a1,b1,c1は市販熱伝導性ゴムシ
ートを互に異なつた発熱体へ装着する以前の断面
図、第1図a2,b2,c2は同装着した後の第
1図a1,b1,c1にそれぞれ相当する断面
図、第2図はこの発明の可変形熱放散材組成物お
よび市販熱伝導性ゴムシートの弾性率―温度依存
曲線を示す図、第3図a,b,c,dはこの発明
による可変形熱放散材組成物使用について説明す
るための互いに異なつた状態の断面図である。
1…熱伝導性ゴムシート、2a,2b,2c…
発熱体、3…冷却部分、11…可変形熱放散材組
成物、12…発熱体、13…冷却部分。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。
Fig. 1 a1, b1, c1 are cross-sectional views before attaching commercially available thermally conductive rubber sheets to different heating elements, Fig. 1 a2, b2, c2 are cross-sectional views after attaching the same to different heating elements. , c1 respectively; FIG. 2 is a diagram showing the elastic modulus-temperature dependence curves of the variable heat dissipating material composition of the present invention and a commercially available thermally conductive rubber sheet; FIG. 3 is a, b, c, d are cross-sectional views of different states for explaining the use of the variable heat dissipating material composition according to the present invention. 1... Heat conductive rubber sheet, 2a, 2b, 2c...
Heating element, 3... Cooling part, 11... Variable heat dissipation material composition, 12... Heating element, 13... Cooling part. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
1000〜4000のポリヒドロキシブタジエン重合体の
水素添加物100重量部と、分子量が500〜5000の範
囲にある低分子量ポリオレフイン化合物10〜60重
量部との混合物を主剤とし、その硬化剤として分
子内に1.5個以上のイソシアネート基を有するイ
ソシアネート化合物を用いた熱硬化性樹脂100重
量部に対し、熱伝導性フイラー50〜1500重量部を
配合してなることを特徴とする可変形熱放散材組
成物。 2 低分子量ポリオレフイン化合物として、分子
量800〜5000の低分子量ポリプロピレンを用いる
特許請求の範囲第1項記載の可変形熱放散材組成
物。 3 低分子量ポリオレフイン化合物として、分子
量1000〜5000の低分子量ポリエチレンを用いる特
許請求の範囲第1項記載の可変形熱放散材組成
物。 4 熱伝導性フイラーが粉末または繊維状の金属
である特許請求の範囲第1項、第2項または第3
項記載の可変形熱放散材組成物。 5 熱伝導性フイラーが金属酸化物である特許請
求の範囲第1項、第2項または第3項記載の可変
形熱放散材組成物。[Claims] 1. A melting point in the range of -20 to 130°C and a molecular weight
The main ingredient is a mixture of 100 parts by weight of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer with a molecular weight of 500 to 4000 and 10 to 60 parts by weight of a low molecular weight polyolefin compound with a molecular weight in the range of 500 to 5000. 1. A variable heat dissipating material composition characterized in that 50 to 1500 parts by weight of a thermally conductive filler is blended with 100 parts by weight of a thermosetting resin using an isocyanate compound having 1.5 or more isocyanate groups. 2. The variable heat dissipating material composition according to claim 1, wherein a low molecular weight polypropylene having a molecular weight of 800 to 5000 is used as the low molecular weight polyolefin compound. 3. The variable heat dissipating material composition according to claim 1, wherein low molecular weight polyethylene having a molecular weight of 1,000 to 5,000 is used as the low molecular weight polyolefin compound. 4. Claims 1, 2, or 3, wherein the thermally conductive filler is a powder or fibrous metal.
The variable shape heat dissipating material composition described in 1. 5. The variable heat dissipating material composition according to claim 1, 2 or 3, wherein the thermally conductive filler is a metal oxide.
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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1982
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