專利名稱：：低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料及成型體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有低導(dǎo)電性和高散熱性的高分子材料和成型體。技術(shù)背景由于削減C02等的環(huán)境因素，在汽車中也要推行低燃耗化，近年來，混合動(dòng)力車輛受到關(guān)注。另外，還預(yù)測(cè)今后燃料電池車等的普及。其中，在電池和電動(dòng)機(jī)的關(guān)聯(lián)部件中，有很多需要低導(dǎo)電性和高散熱性的產(chǎn)品，為了確保這兩種特性，對(duì)材料或形狀進(jìn)行了各種研究。但是，在實(shí)用材料的單體中，很難確保兩種特性。這是因?yàn)楦呱嵝允且泽{導(dǎo)熱性(高的熱傳導(dǎo)性)為前提，但高導(dǎo)熱性的實(shí)用材料基本上都具有高導(dǎo)電性。艮卩，(1)金屬具有高導(dǎo)熱性、高散熱性，但因?yàn)橐簿哂懈邔?dǎo)電性，所以其本身無法確保低導(dǎo)電性(優(yōu)選電絕緣性)。因此，必須另行設(shè)定由樹脂等構(gòu)成的絕緣板，而絕緣板的低散熱性成為問題，或者產(chǎn)品重量也增加了絕緣板部分。而且，金屬本身的比重也很大。(2)高分子材料(樹脂、橡膠)為低導(dǎo)電性(基本為電絕緣性)，但因?yàn)橐簿哂械蛯?dǎo)熱性，所以其本身無法確保高散熱性。因此，必須在產(chǎn)品形狀上想辦法(設(shè)置空氣通道)，以確保高散熱性，從而產(chǎn)品增大，需要很大的設(shè)置空間。(3)因此，研究了下述復(fù)合材料。在專利文獻(xiàn)1中，記載了在高分子材料中混合含有硼化合物的石墨化碳化氫的材料。在專利文獻(xiàn)2中，記載了在硅橡膠中混合石墨化碳纖維、電絕緣性導(dǎo)熱填料的材料。在專利文獻(xiàn)3中，記載了在高分子材料中混合表面由陶瓷類材料進(jìn)行包覆處理后的導(dǎo)熱填料粒子的材料。在專利文獻(xiàn)4中，記載了在橡膠等聚合物中混合具有羥基的有機(jī)化合物和金屬氧化物的材料。在專利文獻(xiàn)5中，記載了在硅橡膠中混合氮化硼的材料。在專利文獻(xiàn)6中，記載了在硅橡膠中混合表面由氨基改性硅油包覆的氮化硼的材料。在專利文獻(xiàn)7中，記載了在液態(tài)硅等中混合氮化鋁粉末、金屬粉末的材料。專利文獻(xiàn)l:特開2002—88249號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:特開2002—3717號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:特開平9一321191號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:特開平7—145270號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5:特開平7—111300號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6:特開平7—33983號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7:特開2004—10880號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容專利文獻(xiàn)17均是在具有低導(dǎo)電性的高分子材料(母材)中，填充由具有高散熱性的陶瓷等構(gòu)成的填料，從而希望確保兩種特性的復(fù)合材料。但是，在這些材料中也存在以下問題。(a)如果沒有填充足夠多量(高密度)的填料，則無法確保高散熱性。(b)因?yàn)橐罅刻畛涮盍?，所以產(chǎn)品形狀存在限制(限定為薄板狀)。(c)在混合過程中，有可能被覆層被割開而露出填料的導(dǎo)電性部分，缺乏可靠性。本發(fā)明的目的在于解決上述課題，提供一種高分子材料及成型體，其可以確保低導(dǎo)電性及高散熱性這兩種特性?！睞〕本發(fā)明的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料，是在高分子材料中以1035體積％混合碳纖維，并且以120體積％混合陶瓷而成。對(duì)于本發(fā)明中的各個(gè)要素，以下例示其形態(tài)?！?)高分子材料作為高分子材料并不特別限定，可以例示樹脂、橡膠、熱塑性彈性體，優(yōu)選PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PPS(聚苯硫醚)、環(huán)氧樹脂或硅酮。1.樹脂可以例示PP、PE等烯類樹脂、PS(聚苯乙烯)等苯乙烯類樹脂、PVC(聚氯乙烯)等乙烯樹脂、PPS、LCP(液晶聚合物)、PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PA6(聚酰胺6)等PA(聚酰胺)、PTFE(聚四氟乙烯)、POM(聚縮醛)等工程塑料樹脂、環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂、丙烯酸樹脂等熱硬化性樹脂。2.橡膠可以例示EPDM(三元乙丙共聚物)、CR(氯丁橡膠)、NBR(丁腈橡膠)、硅橡膠等。3.熱可塑性彈性體可以例示烯烴類、苯乙烯類、氯乙烯類、聚酯類、聚氨酯類、聚酰胺類、氟類的熱可塑性彈性體。作為高分子材料并不特別限定，但優(yōu)選熱傳導(dǎo)率低于1.0W/m-K的材料。另外，更優(yōu)選熱傳導(dǎo)率為0.10.5W/m，K的材料。具體地說，可以例示下面表1所示的材料。另外，碳纖維及陶瓷的熱傳導(dǎo)率在表2中示出。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>*1技術(shù)信息協(xié)會(huì)刊"電子設(shè)備'部件用散熱材料的高導(dǎo)熱化及熱傳導(dǎo)性的測(cè)定H平價(jià)技術(shù)"P133※2:日刊工業(yè)新聞社刊"材料數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)材料"P53表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>※3三菱化學(xué)產(chǎn)資社的技術(shù)資料等級(jí)"K223HG"的值※4:"東L社"的技術(shù)資料等級(jí)"MLD30"的值※5:互聯(lián)網(wǎng)※6:技術(shù)信息協(xié)會(huì)刊"電子設(shè)備，部件用散熱材料的高導(dǎo)熱化及熱傳導(dǎo)性的測(cè)定4平價(jià)技術(shù)"P133※7:技術(shù)信息協(xié)會(huì)刊"電子設(shè)備*部件用散熱材料的高導(dǎo)熱化及熱傳導(dǎo)性的測(cè)定*評(píng)價(jià)技術(shù)"P99關(guān)于在樹脂等中填充(混合)陶瓷等后的材料的熱傳導(dǎo)率與陶瓷等的熱傳導(dǎo)率及填充率的關(guān)系，具有如下述算式1所示的Bmggeman公式。因?yàn)闃渲鹊臒醾鲗?dǎo)率(表l所示)與陶瓷及碳纖維的熱傳導(dǎo)率(表2所示)相比較小，所以由改變樹脂等而產(chǎn)生的、對(duì)在樹脂等中填充陶瓷等的材料的熱傳導(dǎo)率的影響(熱傳導(dǎo)率的變化)較小。式1<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>0:陶瓷等的體積填充率在樹脂等中填充陶瓷等的材料的熱傳導(dǎo)率義d:陶瓷等的熱傳導(dǎo)率義c:樹脂等的熱傳導(dǎo)率〔2〕碳纖維作為碳纖維并不特別限定，可以例示PAN類碳纖維、瀝青類碳纖維，優(yōu)選瀝青類碳纖維。(2—1)PAN類碳纖維通常，PAN類碳纖維是以PAN(聚丙烯腈)纖維作為原料的碳纖維，將PAN纖維在惰性氣體中以1000。C1500。C進(jìn)行預(yù)煅燒，然后以20003000°C進(jìn)行碳化而制成。由于作為PAN類碳纖維的特征，構(gòu)成碳纖維的石墨結(jié)晶小并隨機(jī)配置，所以容易沿纖維的各個(gè)方向?qū)щ娀驅(qū)?。另外，因?yàn)镻AN類碳纖維在結(jié)晶中有很多缺陷，所以熱傳導(dǎo)率與瀝青類碳纖維相比較小?！?—2〕瀝青類碳纖維通常，瀝青類碳纖維是以石油類的焦油作為原料的碳纖維，在焦油中混合增粘劑等各種配合劑，在250400°C下制成線形，然后，在惰性氣體中以10001500°C進(jìn)行碳化，并以25003000°C進(jìn)行燒制而制成。瀝青類碳纖維中的石墨結(jié)晶與PAN類碳纖維相比較大，沿纖維的長(zhǎng)度方向整齊地排列，缺陷較少。因此，瀝青類碳纖維容易沿纖維長(zhǎng)度方向?qū)щ娀驅(qū)?，熱傳?dǎo)率與PAN類碳纖維相比較大。此外，通過后述的配向，使瀝青類碳纖維的熱傳導(dǎo)率較大地增加，這是由于通過使纖維的長(zhǎng)度方向一致而使熱傳導(dǎo)的方向也一致?！?〕陶瓷作為陶瓷并不特別限定，可以例示金屬氧化物、氮化物、碳化物等，優(yōu)選氮化硼、氧化鋁或氮化鋁。另外，作為陶瓷的形狀并不特別限定，可以例示粉狀、纖維狀、鱗片狀等，對(duì)于尺寸并不特別限定，可以例示平均粒徑為5100pm?！?—1〕氧化物作為金屬氧化物并不特別限定，可以例示氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)、氧化鎂(MgO)等?！?—2〕氮化物作為氮化物并不特別限定，可以例示氮化鋁(A1N)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。〔3—3〕碳化物作為金屬碳化物并不特別限定，可以例示碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)等?！?〕混合量〔4一1〕碳纖維的混合量混合至高分子材料中的碳纖維的混合量為1035體積％，優(yōu)選1530體積％，更優(yōu)選1525體積％。如果混合量少，則產(chǎn)生無法確保充分的散熱性的傾向，而如果過多，則會(huì)產(chǎn)生低導(dǎo)電性損失、加工性惡化的傾向?！?—2〕陶瓷混合量混合至高分子材料中的陶瓷的混合量為120體積％，更優(yōu)選515體積％?！?〕碳纖維的配向可以利用磁場(chǎng)等將混合在高分子材料中的碳纖維進(jìn)行配向而使用。通過該配向產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn)如果碳纖維的混合量相同，則可以提高熱傳導(dǎo)性，或者如果是相同的熱傳導(dǎo)性，則可以減少碳纖維的混合量。所謂配向是指在作為母材的高分子材料中，纖維沿特定方向有規(guī)則地排列的狀態(tài)。〔5—1〕配向的確認(rèn)及評(píng)價(jià)配向可以以例如下述2種方法確認(rèn)，特別地，可以以方法l進(jìn)行評(píng)價(jià)。1.由X射線衍射的碳纖維的晶格方位角強(qiáng)度分布測(cè)定例如在碳纖維中，可以使石墨結(jié)晶沿纖維的長(zhǎng)度方向有規(guī)則地排列，通過對(duì)該石墨結(jié)晶(0.0.2)面利用X線衍射而測(cè)定方位角強(qiáng)度分布(例如后述的圖5)，則可以知道碳纖維自身的配向方向。在進(jìn)行配向的情況下，在方位角強(qiáng)度分布上會(huì)產(chǎn)生峰值。特別地，在配向良好的情況下，對(duì)該峰值測(cè)定半高寬，定義下述的配向度。在配向度大于或等于0.7時(shí)，是可以在視覺上捕捉配向的程度，并可以評(píng)價(jià)為配向的作用效果明顯，特別地，在0.91時(shí)，可以稱為很好的優(yōu)良配向。配向度=U80。一半高寬)/180?！?2.利用顯微鏡觀察等目測(cè)確認(rèn)將成型體沿希望確認(rèn)配向的面切開，用掃描型電子顯微鏡等觀察碳纖維的方向。但是，根據(jù)這種觀察，很難定量地確定配向的程度?！?—2)配向的方向在高分子材料中的碳纖維的配向方向并不特別限定，但例如在成型體含有板狀部的情況下，可以是沿該板狀部的表面的任意一個(gè)方向，也可以是該板狀部的厚度方向。〔5—2〕配向的方法作為使碳纖維配向的方法并不特別限定，可以例示下述使用磁場(chǎng)的方法和通過加工的方法。1.使用磁場(chǎng)的方法該方法是由上述低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料成型為成型體或作為該成型體的原料的成型體，在這些成型體的高分子材料具有流動(dòng)性的狀態(tài)下，利用磁場(chǎng)使該高分子材料中的碳纖維配向。碳纖維以沿著磁場(chǎng)方向(磁力線的方向)的方式配向。在配向后，將髙分子材料通過冷卻等而固化。磁場(chǎng)的強(qiáng)度并不特別限定，優(yōu)選大于或等于1T(特斯拉)的強(qiáng)磁場(chǎng)。根據(jù)該方法，其優(yōu)點(diǎn)在于，只要使配向方向與磁場(chǎng)方向一致，就可以實(shí)現(xiàn)包括以上例示的配向方向的各種配向方向。這里，所謂高分子材料具有流動(dòng)性的狀態(tài)，并不特別限定，可以例示熔融的狀態(tài)、交聯(lián)*聚合前的狀態(tài)等。2.通過加工的方法該方法是由上述的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料成型為成型體或作為該成型體的原料的成型體，在這些成型體的高分子材料具有流動(dòng)性的狀態(tài)下，通過加工使成型體的至少一部分伸長(zhǎng)變形，從而使該高分子材料中的碳纖維配向。碳纖維以沿著伸長(zhǎng)方向的方式配向。在配向后，將高分子材料通過冷卻等固化。此外，在上述方法中，所謂作為成型體的原料的成型體，是指例如成型體為將板材真空成型而賦予三維形狀的情況下的板材這樣，經(jīng)過多個(gè)階段成型的情況下的前階段的成型體。(B〕本發(fā)明的低導(dǎo)電性高散熱性成型體是利用上述低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料成型而成。作為該成型體的具體產(chǎn)品并不特別限定，可以例示下述產(chǎn)品。-如圖2所示，使(混合動(dòng)力車輛、燃料電池車輛等的電驅(qū)動(dòng)車等的)電池盒11的電池元件之間絕緣的絕緣板12或蓄電池盒13、母線模塊等(電驅(qū)動(dòng)車等的)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)線圈絕緣密封材料等(電驅(qū)動(dòng)車、家電等的)變換器盒(家電、個(gè)人計(jì)算機(jī)等的)散熱片、殼體等本發(fā)明的開發(fā)經(jīng)過及作用如下所述。碳纖維的熱傳導(dǎo)性(即散熱性)高，且具有對(duì)高分子材料的增強(qiáng)性，所以適用于該目的。但是，由于碳纖維的導(dǎo)電性也高，所以在本發(fā)明中，目標(biāo)在于抑制混合了碳纖維的材料的導(dǎo)電性。并且，大量研究的結(jié)果，通過將碳纖維和具有絕緣性的各種陶瓷進(jìn)行組合并混合在高分子材料中，從而得到確保低導(dǎo)電性和高散熱性的新型材料。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的高分子材料及成型體，可以確保低導(dǎo)電性及高散熱性這兩種特性。圖1是實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施產(chǎn)品的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料的示意圖。圖2是表示由本發(fā)明的高分子材料成型的成型體的例子的斜視圖。圖3是表示用于利用磁場(chǎng)使碳纖維配向的裝置及方法的說明圖。圖4是表示同樣利用磁場(chǎng)使碳纖維配向的方法的說明圖。圖5是表示利用X射線衍射得到的方位角強(qiáng)度分布的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。圖6是未使碳纖維配向的成型體的例子的顯微鏡照片。圖7是使碳纖維配向的成型體的例子的顯微鏡照片。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供一種低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料，其是在髙分子材料中以1530體積％混合碳纖維，且以515體積％混合陶瓷而成。另外，還提供一種由該低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料成型的低導(dǎo)電性高散熱性成型體。實(shí)施例下面的表3為，作為母材的高分子材料1，使用聚乙烯(PE)樹脂(「住友化學(xué)社」制，商品名稱為「73力iyG807」)，在該聚乙烯樹脂中，將碳纖維2和陶瓷3以規(guī)定量混合的實(shí)施例115及將碳纖維等以規(guī)定量混合的比較例15的組成和物理性質(zhì)。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>實(shí)施例111是混合碳纖維和氮化硼的材料，實(shí)施例1214是混合碳纖維和氧化鋁的材料，實(shí)施例15是混合碳纖維和氮化鋁的材料。另一方面，比較例1是只有聚乙烯樹脂的材料，比較例2、3是僅混合碳纖維的材料，比較例4、5是僅混合氮化硼的材料。另外，下面的表4為實(shí)施例1643及比較例68的組成與物理性質(zhì)，它們是作為母材的高分子材料1，取代聚乙烯(PE)樹脂而使用聚丙烯(PP)樹脂(「日本求！i:7?？谏纭怪疲唐访Q為「乂/《亍:y夕PP」)、聚苯硫醚(PPS)樹脂(「東l/社」制，商品名稱為「卜tA卯0」)、硅橡膠(「信越化學(xué)社」制，商品名稱為"KE106")或雙酚A型環(huán)氧樹脂(「U77一乂亍、乂夕社」制，商品名稱為「工求7々乂h」)。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>作為各樣品中使用的母材的高分子材料，實(shí)施例1624及比較例6為聚丙烯樹脂，實(shí)施例2533及比較例7為PPS樹脂，實(shí)施例3442及比較例8為硅橡膠，實(shí)施例43為雙酚A型環(huán)氧樹脂。另外，實(shí)施例1619、2528、3437是將碳纖維和氮化硼混合后的材料，實(shí)施例2023、2932、3841、43是將碳纖維和氧化鋁混合后的材料，實(shí)施例24、33、42是將碳纖維和氮化鋁混合后的材料。另外，在本試驗(yàn)中使用的碳纖維為「三菱化學(xué)産資社」制的瀝青類碳纖維，商品名稱為「夕"^7y—F'K223HGM」(平均粒徑①10x50^im)，氮化硼(BN)為「GEli亍j一7亍！J7少X、社」制，商品名稱為"PT110"(平均粒徑50(im)，氧化鋁(A1203)為「電気化學(xué)工業(yè)社」制，商品名稱為"DAW10"(平均粒徑10pm)，氮化鋁(A1N)為「東洋7VPS社」制，商品名稱為"FAN—f80"(平均粒徑80jxm)。(成型和物理性質(zhì)試驗(yàn)〕將各個(gè)實(shí)施例或比較例的混合材料，利用「東洋精機(jī)製作所社」制的試驗(yàn)塑性攪拌的密閉式混煉機(jī)(型號(hào)"KF70V")，在溫度為210°C(聚乙烯樹脂)、200°C(聚丙烯樹脂)、320°C(PPS樹脂)、室溫(硅橡膠、雙酚A型環(huán)氧樹脂)、轉(zhuǎn)速100rpm、時(shí)間10分鐘、填充率70。/。的條件下進(jìn)行混合。將混合后的材料利用手動(dòng)壓力機(jī)，在20MPa的壓力下，以聚乙烯樹脂在210°C下5分鐘、聚丙烯樹脂在200°C下5分鐘、PPS樹脂在320°C下5分鐘、硅橡膠在150°C下30分鐘、雙酚A型環(huán)氧樹脂在室溫下24小時(shí)的條件擠壓成型，制成25mmx25mmx(厚度)2mm的試驗(yàn)片。對(duì)于各試驗(yàn)片，使用下述方法測(cè)定物理性質(zhì)。(1)熱傳導(dǎo)性測(cè)定作為測(cè)定裝置，使用「NETZSCH社」制的商品名稱為「Xe7，、乂、;y二了于，^寸'一LFA447Nanoflash」，在25°C(室溫)下進(jìn)行測(cè)定。導(dǎo)熱方向?yàn)樵囼?yàn)片的厚度方向。(2)體積固有阻抗測(cè)定在體積固有阻抗小于或等于106^cm的情況下，作為測(cè)定裝置使用「夕",亇一乂7、乂小乂y卜社」制的商品名稱為「口^7夕GP」，利用四端子法進(jìn)行測(cè)定。電流施加端子的離開方向(電流方向)、電壓測(cè)定端子的離開方向(電位差的方向)均為試驗(yàn)片的厚度方向。在體積固有阻抗大于或等于1(^Qxm的情況下，作為測(cè)定裝置使用「夕'^亇,乂7、乂A^乂卜社」制的商品名稱為「八,P7夕UP」，用雙重環(huán)法(JISK1911標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行測(cè)定?！参锢硇再|(zhì)評(píng)價(jià)〕所有實(shí)施例同時(shí)確保低導(dǎo)電性(體積固有阻抗大于或等于lxl02Qxm)及高散熱性(熱傳導(dǎo)率大于或等于0.5W/nvK)。另一方面，對(duì)于比較例l、68，雖然確保低導(dǎo)電性，但高散熱性較差。對(duì)于比較例2、3，雖然確保高散熱性，但低導(dǎo)電性很差。對(duì)于比較例4、5，雖然同時(shí)確保低導(dǎo)電性及高散熱性，但因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度低，所以并不實(shí)用。另外，在評(píng)價(jià)各種混合材料的熱傳導(dǎo)性和導(dǎo)電性時(shí)，需要與由混合材料成型的低導(dǎo)電性高散熱性成型體的具體的產(chǎn)品種類對(duì)應(yīng)，考慮所要求的高散熱性的水平、低導(dǎo)電性水平均不相同。(使碳纖維配向的預(yù)備試驗(yàn))首先進(jìn)行用于確認(rèn)可以利用磁場(chǎng)使碳纖維配向的預(yù)備試驗(yàn)。將在聚乙烯樹脂中將瀝青類碳纖維以15體積％、25體積％、30體積％、或35體積％混合后的材料、和將瀝青碳纖維15體積％及平均粒徑為10)Lim的氧化鋁5體積％混合后的材料這五種材料，以與上述相同的條件進(jìn)行混合并成型為25mmx25mmx2mm的試驗(yàn)片，然后對(duì)于將碳纖維以15體積％、25體積％、35體積％及將碳纖維和氧化鋁進(jìn)行混合的例子施加磁場(chǎng)(還存在將碳纖維以30體積％混合的例子中不施加磁場(chǎng)，將碳纖維以25體積％進(jìn)行混合的例子中不施加磁場(chǎng)的情況)。具體地說，如圖3及圖4所示，以下述裝置及順序進(jìn)行配向。-作為磁場(chǎng)產(chǎn)生單元，使用「住友重機(jī)械工業(yè)社」制的冷卻型超導(dǎo)磁鐵裝置(HF10—100VHT)。-在位于該裝置21的磁場(chǎng)中心部的空間22(鉆孔)的下部設(shè)置電熱器23，在該電熱器23的上方，每次1個(gè)地放置上述試驗(yàn)片24，使試驗(yàn)片厚度方向?yàn)榇艌?chǎng)方向(磁力線方向)。-將該空間內(nèi)的試驗(yàn)片24在聚乙烯樹脂熔融的溫度區(qū)域(實(shí)施的是220。C)中使用電熱器23加熱，使試驗(yàn)片的母材聚乙烯樹脂熔融。此時(shí)，保持試驗(yàn)片使其維持前述尺寸。-在維持該加熱及溫度的同時(shí)使該裝置工作，向試驗(yàn)片施加磁場(chǎng)(實(shí)施的是8T(特斯拉))，將試驗(yàn)片24在該磁場(chǎng)中放置1個(gè)小時(shí)。-然后，停止前述加熱，將試驗(yàn)片24放置0.5小時(shí)自然冷卻，使試驗(yàn)片的母材聚乙烯樹脂固化。-從該裝置21的空間22中取出試驗(yàn)片24,確認(rèn)碳纖維的配向。碳纖維的配向用下述2種方法確認(rèn)。1.由X射線衍射的碳纖維晶格的方位角強(qiáng)度分布測(cè)定對(duì)于未施加磁場(chǎng)的將碳纖維以30體積％進(jìn)行混合的例子、施加磁場(chǎng)的將碳纖維以15體積％進(jìn)行混合的例子、混合35體積％的例子及將碳纖維和氧化鋁混合的例子，使用X射線衍射裝置，如前所述對(duì)碳纖維的石墨結(jié)晶(0.0.2)面利用X射線衍射測(cè)定方位角強(qiáng)度分布。在圖5中示出其測(cè)定結(jié)果。碳纖維在施加了磁場(chǎng)的將碳纖維以15體積％進(jìn)行混合的例子、混合35體積％的例子及將碳纖維和氧化鋁進(jìn)行混合的例子中，在試驗(yàn)片24的厚度方向上配向良好，在方位角強(qiáng)度分布中產(chǎn)生峰值。對(duì)該峰值測(cè)定半高寬，根據(jù)前述提出的式2計(jì)算配向度的結(jié)果，將碳纖維以15體積％進(jìn)行混合的例子為0.98，混合35體積％的例子為0.97。2.由樣品的顯微鏡觀察進(jìn)行肉眼確認(rèn)對(duì)于未施加磁場(chǎng)的將碳纖維以25體積％進(jìn)行混合的例子、施加了磁場(chǎng)的將碳纖維以25體積％進(jìn)行混合的例子，將試驗(yàn)片在厚度方向上切斷，使用掃描型電子顯微鏡觀察碳纖維的厚度方向有無配向。在圖6及圖7中示出該顯微鏡照片。深灰色部分為聚乙烯樹脂，淺灰色部分為碳纖維。圖6是未施加磁場(chǎng)的例子，碳纖維方向是隨機(jī)的。圖7是施加了磁場(chǎng)的例子，碳纖維規(guī)則地朝向厚度方向，可以認(rèn)為配向良好。另外，在施加了磁場(chǎng)的將碳纖維以25體積％進(jìn)行混合的例子中，根據(jù)前述提出的式2求得的配向度為0.98。〔使碳纖維配向后的實(shí)施例〕(a)聚乙烯樹脂的母材因?yàn)榭梢栽谠擃A(yù)備試驗(yàn)中確認(rèn)使碳纖維良好地配向的情況，所以，以下針對(duì)實(shí)施例1、2、3、5、6、12、13、14、15及比較例1、2、3、4、5，使各自的材料組成和成型方法相同，僅在利用磁場(chǎng)使母材的高分子材料(聚乙烯樹脂)中的碳纖維配向這一點(diǎn)上不同，得到實(shí)施例la、2a、3a、5a、6a、12a、13a、14a、15a及比較例la、2a、3a、4a、5a。另外，它們含有的碳纖維被特別良好地配向(根據(jù)前述提出的式2求得的配向度為0.91)。利用磁場(chǎng)進(jìn)行的配向，利用圖3及圖4示出的裝置及順序，與前述預(yù)備試驗(yàn)相同地進(jìn)行。并且，將從裝置21的空間22中取出的試驗(yàn)片，用于前述的物理性質(zhì)試驗(yàn)。其結(jié)果在表5中示出。另外，對(duì)于實(shí)施例la,對(duì)與碳纖維配向方向正交的方向的熱傳導(dǎo)率也進(jìn)行測(cè)定，其值為1.1W/m-K。另外，各樣品的熔體流動(dòng)速率(MFR)的測(cè)定，是以JISK7210一1999為標(biāo)準(zhǔn)，使用「東洋精機(jī)製作所」制的商品名稱為「>》卜Wx夕廿一P—001型j，在試驗(yàn)溫度220°C、試驗(yàn)載荷2.16kgf(21.18N)的試驗(yàn)條件下進(jìn)行，其結(jié)果在下述表6中示出。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>(B)聚乙烯樹脂之外的樹脂等的母材對(duì)于母材的高分子材料為聚乙烯樹脂之外的實(shí)施例1643及比較例68，與前述聚乙烯樹脂的樣品相同地，使各個(gè)材料組成和成型方法相同，僅在利用磁場(chǎng)使母材的高分子材料中的碳纖維配向這一點(diǎn)不同，得到實(shí)施例16a42a及比較例6a8a。為了使碳纖維配向，分別將聚丙烯樹脂的樣品加熱至220°C、將PPS樹脂的樣品加熱至320°C，使其成為熔融狀態(tài)而進(jìn)行碳纖維的配向，硅橡膠及雙酚A型環(huán)氧樹脂并不加熱熔融，而是以進(jìn)行聚合等之前的狀態(tài)進(jìn)行碳纖維配向。其結(jié)果在圖7中示出。另外，配向方法及物理性質(zhì)試驗(yàn)，與上述母材的高分子材料為聚乙烯樹脂時(shí)相同。另外，實(shí)施例16a24a、比較例6a的各種樣品(母材的高分子材料為聚丙烯樹脂)的熔體流動(dòng)速率(MFR)的測(cè)定，以與上述母材的髙分子材料為聚乙烯樹脂時(shí)相同的條件進(jìn)行，實(shí)施例25a33a、比較例7a的各樣品(母材的高分子材料為PPS樹脂)的熔體流動(dòng)速率(MFR)的測(cè)定，以試驗(yàn)溫度320°C、試驗(yàn)載荷5kgf(49.03N)的試驗(yàn)條件(其它條件與聚乙烯的情況相同)進(jìn)行。并且，使用E型粘度計(jì)(「>卜、乂夕社」制)測(cè)定實(shí)施例34a42a、比較例8a的各樣品(母材的高分子材料為硅橡膠)及實(shí)施例43a(母材的髙分子材料為雙酚A型環(huán)氧樹脂)在聚合等之前狀態(tài)下的粘度。其結(jié)果在表7中示出。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>(物理性質(zhì)評(píng)價(jià)〕在母材的高分子材料中使用聚乙烯樹脂的各種樣品，通過使碳纖維配向而得到下述結(jié)果。所有實(shí)施例同時(shí)確保低導(dǎo)電性(體積固有阻抗大于或等于lxl02Q'cm)及高散熱性(熱傳導(dǎo)率大于或等于0.5W/m'K)。實(shí)施例使高散熱性(熱傳導(dǎo)率)大幅度提高，雖然低導(dǎo)電性(體積固有阻抗)略微惡化，但可以確保所要求的性能。另一方面，對(duì)于比較例2a，高散熱性提高較大，但低導(dǎo)電性進(jìn)一步惡化。對(duì)于比較例3a，低導(dǎo)電性進(jìn)一步惡化。在母材的高分子材料中使用聚乙烯樹脂之外的樹脂等的各種樣品，通過使碳纖維配向而具有下述效果。-所有實(shí)施例同時(shí)確保低導(dǎo)電性(體積固有阻抗大于或等于lxl02Qxm)及高散熱性(熱傳導(dǎo)率大于或等于0.5W/m'K)。-碳纖維的混合量為1530體積％的實(shí)施例，其高散熱性提高，特別地，碳纖維的混合量為1520體積％的材料，高散熱性較大地提高。-碳纖維的混合量為1520體積％的實(shí)施例，除一部分(實(shí)施例子38、39)之外，其低導(dǎo)電性提高。本發(fā)明并不限于前述實(shí)施例，可以在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)刈兏唧w化。權(quán)利要求1.一種低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料，其特征在于，在高分子材料中，以10～35體積％混合碳纖維，并且以1～20體積％混合陶瓷而成。2.如權(quán)利要求1所述的低導(dǎo)電性高散熱性的高分子材料，其特征在于，前述高分子材料的熱傳導(dǎo)率低于1.0W/m-K。3.如權(quán)利要求1所述的低導(dǎo)電性高散熱性的高分子材料，其特征在于，前述高分子材料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、硅酮或環(huán)氧樹脂。4.如權(quán)利要求1所述的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料，其特征在于，前述陶瓷為氮化硼、氧化鋁或氮化鋁。5.如權(quán)利要求1所述的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料，其特征在于，前述碳纖維為瀝青類碳纖維。6.—種低導(dǎo)電性高散熱性成型體，其特征在于，由權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料成型。7.如權(quán)利要求6所述的低導(dǎo)電性高散熱性成型體，其特征在于，碳纖維在高分子材料中進(jìn)行配向。8.—種低導(dǎo)電性高散熱性成型體的制造方法，其特征在于，由權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料成型為成型體、或作為該成型體的原料的成型體，在這些成型體的高分子材料具有流動(dòng)性的狀態(tài)下，利用磁場(chǎng)使該高分子材料中的碳纖維配向。全文摘要本發(fā)明提供一種可以確保低導(dǎo)電性及高散熱性這兩種特性的高分子材料及成型體。一種低導(dǎo)電性高散熱性高分子材料，其是在高分子材料(1)中以10～35體積％混合碳纖維(2)，并且以1～20體積％混合陶瓷(3)而成。并且是由該低導(dǎo)電性高散熱性的高分子材料成型的低導(dǎo)電性高散熱性成型體。作為陶瓷，可以例示氧化鋁(Al₂O₃)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)等。文檔編號(hào)C08J5/00GK101275035SQ20081008482公開日2008年10月1日申請(qǐng)日期2008年3月27日優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日發(fā)明者中村祥宜,今井英幸,藤原秀之申請(qǐng)人:豐田合成株式會(huì)社