[发明专利]用于减少成型周期时间的导热聚合物组合物

说明书

相关申请的引用

本申请要求2012年4月17日递交的题目为“用于减少成型周期时间的导热聚合物组合物”的美国临时申请61/625,289号的优先权，该申请的公开内容通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及用于成型操作的导热聚合物组合物和采用这种组合物的成型方法。

背景技术

通过成型形成制品的工艺包括用合适的材料填充限定具有选定形状的腔的模具，并使材料在模具中定型以形成并保持制品的最终形状。材料如何定型的性质将取决于所采用的材料。对于热塑性材料，通过材料的冷却或者冷冻完成定型。对于热固性材料，所述定型包括材料的固化或交联。

对于实际实施，形成物体的成型工艺一般包括：(1)任选的预装填步骤，包括在模具中装填初始量的聚合物，或者聚合物复合材料；(2)把模具的两个半部合上以限定具有所需形状的腔；(3)计量加入聚合物材料至模具腔中；(4)当模具腔中的材料冷却或者交联时保持模具处于压力下，以形成所需的模压制品/零件；和(5)打开模具，从模具中取出/弹出制品。

上述的序列可称为一个成型周期。上述周期是相当通用的，并同时适用于热塑性和热固性树脂。对于热塑性材料，该周期的一个修改版，被称为注射成型，用于高通量加工。在塑料材料注射成型中，经常跳过预装填步骤，且用单螺杆注射螺杆将热塑性熔体计量加入模具中。

减少实施成型周期的时间(“周期时间”)是降低最终制品的制造成本最有效的方法之一。然而，周期时间受限于加热材料到所需温度和在模具中冷冻/交联和呈现最终所需形状所需的时间。

加热和冷却制品所需要的时间与模具中材料的热导率，或更具体地说是热扩散系数直接相关。热导率和热扩散系数通过公式α＝k/ρCp关联，其中α是材料的热扩散系数，k是材料的热导率，ρ是材料的密度，Cp是材料的比热容。热扩散系数是热在材料中耗散速率的最好的衡量。

发明内容

本发明提供导热聚合物组合物。一方面，本发明提供了导热聚合物组合物。在一个实施方案中，该导热聚合物组合物包括(1)聚合物材料，和(2)导热填料。在一个实施方案中，导热填料包括氮化硼。

所述导热聚合物组合物适用于成型操作以形成模制品。本发明人已发现含导热填料的导热聚合物组合物降低了成型工艺的成型周期时间。在一个实施方案中，提高聚合物材料的热导率(相对于不含导热填料的材料的热导率)增大了热扩散系数并减少了制品的冷却时间。

在一个实施方案中，本发明提供了一种形成模制品的方法，其包括(a)计量加入聚合物组合物至限定腔的模具中，(b)保持所述模具处于压力下一段时间并使所述聚合物组合物冷却和/或者交联以形成模制品，和(c)从模具中取出模制品，其中所述聚合物组合物包括(i)聚合物材料和(ii)导热填料。

在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物的约0.1wt％至约70wt％。在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物的约1wt％至约30wt％。在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物的约1.5wt％至约10wt％。在一个实施方案中，所述聚合物组合物包含导热填料，其量为所述聚合物组合物的约2wt％至约5wt％。