[发明专利]使用具有模芯回退技术的泡沫注射模制的具有改进的贯穿平面热导率的组合物

说明书

一种聚合物泡沫组合物，其包括：约5wt.％至约84wt.％的聚合物基础树脂；约15wt.％至约70wt.％的具有大于1∶1的纵横比的导热填料；约0.01wt.％至约5wt.％的纳米结构化的含氟聚合物；和约0.01wt.％至约2wt.％的发泡剂。所述聚合物泡沫组合物由模芯回退工艺形成，并且当根据ISO 22007‑2进行测试时表现出至少1.5W/mK的热导率。进一步描述了包括所述聚合物泡沫组合物的制品；在一个方面中，所述制品是热交换器。还描述了形成所述聚合物泡沫组合物的方法。

技术领域

本公开涉及表现出改进的热导率的发泡和填充的热塑性组合物。

背景技术

具有稳健的物理和机械性能的改进的热塑性组合物(如增强的或填充的组合物)的开发表现出了重大的技术挑战。本文探讨了为导热塑料材料的期望应用建立组分和加工条件的适当平衡。导热热塑性塑料通常包括具有传导性填料(如珠、纤维或薄片等)的聚合物树脂基质。为了实现高热导率，通常优选各向异性填料。各向异性填料可以描述当在某个取向或方向上观察或测量时表现出特定物理性质或行为的填料。然而，使用这类各向异性填料固有地可能在加工所得的组合物时导致各向异性热导率。通常，在如注射模制或挤出的加工过程中，这种各向异性热导率产生高的平面内传导率(in-plane conductivity)和低的贯穿平面传导率(through-plane conductivity)。平面内热导率和贯穿平面热导率的值可以确定给定的热塑性组合物是否更适合或不太适合某些应用，例如作为热交换器。本公开解决了这些考虑以及本领域中的其他考虑。

发明内容

本公开的方面涉及一种聚合物泡沫组合物，所述聚合物泡沫组合物包括：约5wt.％至约84wt.％的聚合物基础树脂；约15wt.％至约70wt.％的具有大于1∶1的纵横比的导热填料；约0.01wt.％至约5wt.％的纳米结构化的含氟聚合物；和约0.01wt.％至约2wt.％的发泡剂。所有组分的组合的重量百分比值不超过100wt.％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。所述聚合物泡沫组合物由模芯回退工艺(core-backprocess)形成，并且当根据ISO 22007-2进行测试时表现出至少1.5W/mK的热导率。

在另外的方面中，一种用于形成聚合物泡沫组合物的方法包括：形成聚合物组合物，所述聚合物组合物包括(a)约5wt.％至约84wt.％的聚合物基础树脂；(b)约15wt.％至约70wt.％的具有大于1∶1的纵横比的导热填料；(c)约0.01wt.％至约5wt.％的纳米结构化的含氟聚合物；和约0.01wt.％至约2wt.％的发泡剂；以及使用模芯回退工艺将所述聚合物组合物注射模制以形成所述聚合物泡沫组合物。所有组分的组合的重量百分比值不超过100wt.％，并且所有重量百分比值均按所述组合物的总重量计。当根据ISO 22007-2进行测试时，所述聚合物泡沫组合物表示出至少1.5W/mK的热导率。

附图说明

以下是对附图的简要描述，其中相同的元件用相同的附图标记表示并且其是本文所述的各个方面的实例。在图中：

图1示出了当应用于本文公开的组合物时有用的注射模制的模芯回退工艺的示例性方法。

图2示出了根据本公开的原理构造的注射模制机筒/螺杆。

图3A示出了通过泡沫膨胀或泡孔生长传导性填料重新取向的示意图，其中导热填料被分布在整个聚合物树脂基质中；图3B示出了发泡气体的泡孔；并且图3C示出了尺寸继续增加的泡孔。

图4示出了被配置为接收注射聚合物熔体的合适的模具模芯回退工具。

图5A示出了模具填充的示意图；图5B示出了泡孔成核和泡孔生长；图5C示出了模具部分的打开，使得泡孔变得细长。

图6呈现了形成根据本公开的发泡的模制部件的详细实例。

图7示出了表2，该表呈现了样品S1至S8的配方。