导热性填料、导热性复合材料、线束和导热性填料的制造方法与流程

本公开内容涉及导热性填料、导热性复合材料、线束和导热性填料的制造方法。

背景技术：

1、对于构成电气电子部件的绝缘性构件，出于提高散热性、将由通电等引起的发热的影响抑制得小的目的，有时在有机聚合物材料中添加导热性填料。在许多情况下，导热性填料由氧化铝、氮化铝、氮化硼等导热性高的无机化合物构成。

2、近年来，在以汽车用电子设备为代表的各种电气电子部件中，大电流化、集成化正在发展，通电时的发热量有增大的倾向。作为抑制该发热的影响的方法，例如，如果是汽车用线束，则通过使电线平坦化、增加电线的表面积；使电线与高导热性的外包装材料接触以使得散热效率变高等构件的形状、结构的改良来推进散热性的提高。另一方面，提高电线包覆材料、电线外包装材料等构成电气电子部件的绝缘性构件的材料自身的导热性，对于提高散热性也是重要的。

3、如果在有机聚合物材料等中混合大量的填料，则能够提高材料的导热性，但是当在有机聚合物材料中混合大量的由无机化合物构成的填料时，导致材料的比重变大，难以使电气电子部件轻量化。在汽车等产品中，从产品整体的轻量化的观点考虑，搭载在产品中的电气电子部件的轻量化变得重要。因此，即使在包含导热性填料的材料中，也希望轻量化。作为用于其的方法，尝试将填料的添加量抑制得少。

4、以将填料的添加量抑制得少、同时保持高导热性为目的，对填料的形状、粒子配置进行了设计。例如，在专利文献1中，公开了在内部具有空隙部、将空隙率设定在预定范围的填料。在专利文献2中公开了一种无机有机复合组合物，其通过使氮化硼粒子以经过使一次粒子的层叠体即二次粒子进行层间剥离的剥离工序而产生的剥离扁平粒子的状态分散在作为基体的树脂中而得到。在专利文献3中公开了一种高导热性复合体，其通过在形状上具有各向异性的高导热性填料彼此直接接触，从而在基体树脂中形成有网眼结构。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2019-1849号公报

8、专利文献2：日本特开2012-255055号公报

9、专利文献3：日本特开2010-13580号公报

10、专利文献4：日本特开2012-122057号公报

11、专利文献5：日本特开2015-178543号公报

12、专利文献6：日本特开2015-108058号公报

13、专利文献7：日本特开2003-221453号公报

14、专利文献8：日本特开2014-133678号公报

15、专利文献9：日本特开2020-29524号公报

16、专利文献10：日本特开2019-123983号公报

17、非专利文献

18、非专利文献1：渡边秀夫等“通过表面改性处理改善纳米二氧化硅中空粒子在聚合物中的分散性”、化学工学会第40届秋季大会要旨集k216、2008年9月

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、以氧化铝、氮化铝、氮化硼为代表的无机化合物显示出高导热性，另一方面，比重大，在作为填料添加到有机聚合物材料等中而制成复合材料时，难以在保持复合材料整体的比重小的同时，实现高导热性。特别是由氧化铝等氧化物构成的填料的比重容易变大。如在专利文献1～3中记载的那样，通过在填料的形状、粒子配置上进行设计，能够将无机化合物的添加量在一定程度上抑制得少，但是存在局限。如果通过研究填料的构成材料而能够降低填料自身的比重，则在添加了填料的复合材料中，有可能能够进一步高度地实现轻量化和高导热性的兼顾。

3、例如，如果能够将中空粒子等比重小的材料和具有高导热性的材料复合而形成填料，则作为填料整体，有可能能够兼顾轻量性和高导热性。在专利文献8～10和非专利文献1等中公开了将玻璃等中空粒子与其它材料复合而形成的材料。但是，使承担导热的物质的层牢固地固着并且以发挥导热性的足够的厚度设置在玻璃等无机化合物的粒子的表面上是不容易的。如果可以经由化学结合使导热性物质结合在由玻璃等构成的中空粒子的表面上，则预期能够将导热性物质的层牢固地固定在中空粒子上，但是能够直接形成在玻璃等无机化合物的粒子的表面上的化学结合的密度有限，另外，受到化学结合的影响的范围局限在粒子与导热性物质之间的界面的极薄的区域。

4、因此，课题在于提供能够在将比重抑制得小的同时发挥高导热性的导热性填料、包含这样的导热性填料的导热性复合材料和线束、以及能够制造这样的导热性填料的导热性填料制造方法。

5、用于解决课题的手段

6、本公开内容的导热性填料具有基材粒子和包覆所述基材粒子的包覆层，所述包覆层包含：凝胶状物质，所述凝胶状物质经由化学结合(化学結合)与所述基材粒子的表面结合，并包覆所述基材粒子的表面；和导热性物质，所述导热性物质分散在所述凝胶状物质的层内并且具有与所述基材粒子和所述凝胶状物质相比更高的热导率和更大的比重。

7、本公开内容的导热性复合材料包含所述导热性填料和基体材料，所述导热性填料分散在所述基体材料中。

8、本公开内容的线束包含所述导热性复合材料。

9、本公开内容的导热性填料的制造方法制造所述导热性填料，所述制造方法包括以下工序：凝胶准备工序，其中，在使所述导热性物质分散在所述凝胶状物质的内部的状态下准备所述凝胶状物质；和包覆工序，其中，使在所述凝胶准备工序中准备的分散有所述导热性物质的所述凝胶状物质经由化学结合与所述基材粒子的表面结合。

10、发明效果

11、本公开内容涉及的导热性填料为能够在将比重抑制得小的同时发挥高导热性的导热性填料。另外，本公开内容涉及的导热性复合材料和线束为包含这样的导热性填料的导热性复合材料和线束。根据本公开内容涉及的导热性填料的制造方法，能够制造这样的导热性填料。

技术特征：

1.一种导热性填料，所述导热性填料具有：

2.如权利要求1所述的导热性填料，其中，所述基材粒子为中空状。

3.如权利要求2所述的导热性填料，其中，所述基材粒子以玻璃中空体的形式构成，并且在表面具有能够与所述凝胶状物质所具有的官能团形成化学结合的官能团。

4.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的导热性填料，其中，

5.如权利要求4所述的导热性填料，其中，所述凝胶状物质包含具有羧基作为所述羰基的有机聚合物。

6.如权利要求4或权利要求5所述的导热性填料，其中，所述基材粒子在表面具有伯氨基作为所述碱性基团。

7.如权利要求1～权利要求6中任一项所述的导热性填料，其中，所述导热性物质以在形状上具有各向异性的粒子的形式构成。

8.如权利要求7所述的导热性填料，其中，所述导热性物质为碳纤维。

9.如权利要求1～权利要求8中任一项所述的导热性填料，其中，所述导热性填料的比重为1.8以下。

10.一种导热性复合材料，其中，所述导热性复合材料包含基体材料和权利要求1～权利要求9中任一项所述的导热性填料，

11.如权利要求10所述的导热性复合材料，其中，所述基体材料包含有机聚合物。

12.如权利要求10或权利要求11所述的导热性复合材料，其中，所述导热性复合材料的比重为1.4以下。

13.如权利要求10～权利要求12中任一项所述的导热性复合材料，其中，所述导热性复合材料的室温下的热导率为0.9w/(m·k)以上。

14.一种线束，其中，所述线束包含权利要求10～权利要求13中任一项所述的导热性复合材料。

15.一种导热性填料的制造方法，制造权利要求1～权利要求9中任一项所述的导热性填料，其中，所述制造方法包括以下工序：

技术总结
提供能够在将比重抑制得小的同时发挥高导热性的导热性填料、包含这样的导热性填料的导热性复合材料和线束、以及能制造这样的导热性填料的导热性填料的制造方法。一种导热性填料10，其具有基材粒子11和包覆所述基材粒子11的包覆层12，所述包覆层12包含：凝胶状物质12a，所述凝胶状物质12a经由化学结合与所述基材粒子11的表面结合，并包覆所述基材粒子11的表面；和导热性物质12b，所述导热性物质12b分散在所述凝胶状物质12a的层内，并且具有与所述基材粒子11和所述凝胶状物质12a相比更高的热导率和更大的比重。另外，提供所述导热性填料10分散在基体材料2中的导热性复合材料1。此外，提供包含所述导热性复合材料1的线束。

技术研发人员：鸳海直之,细川武广,中岛一雄,良知宏伸,川上尊史,前田悠作,沟口诚
受保护的技术使用者：株式会社自动网络技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13