用于導(dǎo)熱的各向異性含氟聚合物的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種各向異性含氟聚合物在導(dǎo)熱制品中用作導(dǎo)熱材料的應(yīng)用，該含氟聚合物至少在2個(gè)方向上具有不同的固有熱導(dǎo)率；涉及一種包括所述各向異性含氟聚合物的導(dǎo)熱制品；以及涉及一種用于制備所述各向異性含氟聚合物的方法。
【專利說(shuō)明】用于導(dǎo)熱的各向異性含氟聚合物的應(yīng)用
[0001]本發(fā)明涉及一種各向異性含氟聚合物用作導(dǎo)熱材料的應(yīng)用，該含氟聚合物至少在一個(gè)方向上具有增強(qiáng)的固有熱導(dǎo)率，涉及一種包括所述各向異性含氟聚合物的導(dǎo)熱制品，以及涉及一種用于制備所述各向異性含氟聚合物的方法。
[0002]眾所周知，如聚四氟乙烯(PTFE)的含氟聚合物具有低的固有熱導(dǎo)率，致密、各向異性PTFE的熱導(dǎo)率在從_140°C到至少232°C的寬范圍的溫度下熱導(dǎo)率小于0.35W/mK?？蓞㈤咲.M.普萊斯(Price, D.Μ.)和Μ.加拉特(Jarratt，Μ.) 2002發(fā)表于《國(guó)際熱化學(xué)學(xué)報(bào)(Thermochimica Acta)》392_393, p.231-236 的《PTFE 和 PTFE 復(fù)合材料的熱導(dǎo)率(Thermalconductivity of PTFE and PTFE composites)》，或者 J.布魯姆(Blumm, J.)、A.林德曼(Lindemann, A.) M.梅野(Meyer, M.)和 C.斯特拉斯(Strasser, C.)2010 年發(fā)表于《國(guó)際熱物理學(xué)雜質(zhì)(International Journal of Thermophysics)》31，1919-1927 的《用先進(jìn)熱分析技術(shù)表征 PTFE (Characterization of PTFE Using Advanced Thermal AnalysisTechniques)〉〉。
[0003]眾所周知，因?yàn)榇嬖诳諝?，膨脹多孔PTFE的熱導(dǎo)率一般的甚至更低，根據(jù)孔隙率的不同，通常只有致密材料值的10%到約50%。因此，這些材料可用作隔熱物(例如，見美國(guó)專利US3, 953，566，第5欄第64行到第6欄第2行)。
[0004]對(duì)于如集成電路(“1C”)中的傳熱的應(yīng)用，需要利用含氟聚合物的這個(gè)優(yōu)異的性質(zhì)，但同時(shí)也需要熱導(dǎo)率。眾所周知，可通過(guò)結(jié)合導(dǎo)熱顆粒如金屬顆粒、氧化物或氮化物和相變材料(PCM)或彈性體來(lái)使含氟聚合物如PTFE變成導(dǎo)熱的。美國(guó)專利US5，945，217和US5, 738，936公開了這種導(dǎo)熱PTFE。
[0005]但是，使用這種填充含氟聚合物具有多個(gè)缺點(diǎn)，特別是通常會(huì)損失PTFE杰出的性能如在苛刻化學(xué)環(huán)境下的穩(wěn)定性、或改變其介電性能和顆粒化。
[0006]因此，本發(fā)明的目的之一是避免這些已知系統(tǒng)的缺點(diǎn)，且提供一種用于導(dǎo)熱應(yīng)用的含氟聚合物，將含氟聚合物的獨(dú)特特征如在苛刻化學(xué)環(huán)境下、高溫下或UV光下的穩(wěn)定性、低介電常數(shù)、電絕緣性能、柔性、防水和其它液體，與熱導(dǎo)率結(jié)合，該熱導(dǎo)率足夠高以允許制備導(dǎo)熱材料。
[0007]本發(fā)明基于下述令人驚訝的發(fā)現(xiàn):可通過(guò)將所述含氟聚合物在至少一個(gè)方向上取向來(lái)使含氟聚合物的固有熱導(dǎo)率顯著增加，且在所述取向方向熱導(dǎo)率增加的同時(shí)其它方向的熱導(dǎo)率稍微降低或保持不變，因此制備了一種熱學(xué)各向異性含氟聚合物。
[0008]因此，本發(fā)明提供一種各向異性含氟聚合物在導(dǎo)熱制品中用作導(dǎo)熱材料的應(yīng)用，該各向異性含氟聚合物至少在2個(gè)方向上具有不同的固有熱導(dǎo)率。
[0009]各向異性含氟聚合物至少在2個(gè)方向上具有不同的固有熱導(dǎo)率，指它們?cè)谝粋€(gè)方向上具有相對(duì)高的固有熱導(dǎo)率且在另一個(gè)方向上具有相對(duì)低的固有熱導(dǎo)率，該另一個(gè)方向通常正交于高固有熱導(dǎo)率的方向。這是通過(guò)所述含氟聚合物中聚合物鏈的取向引起的，這使得含氟聚合物變成各向異性的，高熱導(dǎo)率的方向與鏈取向的方向平行。
[0010]上述的應(yīng)用解決了本發(fā)明的目的，尤其是允許所述含氟聚合物在導(dǎo)熱制品中用作導(dǎo)熱材料而無(wú)需添加導(dǎo)熱填料。增加的導(dǎo)熱能力對(duì)純的含氟聚合物是固有的，并因此維持了上文提到的含氟聚合物的優(yōu)異性能。
[0011]此外，因?yàn)闊o(wú)需添加劑來(lái)使該含氟聚合物變成導(dǎo)熱的，避免了因?yàn)榇嬖谶@種添加劑而帶來(lái)的不利的水吸附。這對(duì)于電子組件中的應(yīng)用特別重要。
[0012]另外，因?yàn)樗鰺釋?dǎo)率在一個(gè)方向上低且在另一個(gè)方向上高，可以把熱量非常準(zhǔn)確的傳導(dǎo)至具有高熱導(dǎo)率的那些方向，而在其它方向所述含氟聚合物是基本上隔熱的。
[0013]最后，熱學(xué)各向異性含氟聚合物的制備相對(duì)簡(jiǎn)單，因此與已知系統(tǒng)相比是廉價(jià)的，且可使用稍作修改的、本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的步驟來(lái)取向含氟聚合物。
[0014]所述熱學(xué)各向異性含氟聚合物可部分氟化或完全氟化，如全氟化。
[0015]在一種實(shí)施方式中，所述含氟聚合物包括下述，或由下述組成:聚四氟乙烯(PTFE)Jf^ PTFE、含氟熱塑性樹脂或含氟彈性體或這些材料的任意組合。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“改性PTFE”指一種類型的四氟乙烯共聚物，其中除了四氟乙烯單體單元外，還存在例如0.005-15摩爾％的范圍的全氟化、氟化或非氟化的共聚單體單元。
[0016]在另一種實(shí)施方式中，所述基底由下述組成:聚四氟乙烯(PTFE)、改性PTFE、含氟熱塑性樹脂或含氟彈性體或這些材料的任意組合。
[0017]在另一種實(shí)施方式中，所述含氟聚合物包括下述，或由下述組成:聚四氟乙烯(PTFE)和/或改性PTFE，以及在另一種實(shí)施方式中，所述含氟聚合物包括下述，或由下述組成=PTFE0
[0018]所述各向異性含氟聚合物的固有熱導(dǎo)率是存在于純含氟聚合物中的熱導(dǎo)率，即沒有添加其它化合物或填料。
[0019]在一種實(shí)施方式中，所述含氟聚合物的固有熱導(dǎo)率最大的方向的固有熱導(dǎo)率大于或等于0.5W/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于0.7W/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于lW/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等5W/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于8W/mK。
[0020]除非另有說(shuō)明，本文所述的所有熱導(dǎo)率和擴(kuò)散系數(shù)及其任意比例的說(shuō)明都是在40°C下測(cè)試的。
[0021]通常，因?yàn)楹酆衔锏呐蛎?可拉性有限，在固有熱導(dǎo)率最大方向的所述固有熱導(dǎo)率不超過(guò)40W/mK。
[0022]當(dāng)然，固有熱導(dǎo)率越高越好，但是，在某些待傳導(dǎo)的熱量更小的應(yīng)用中，更低的熱導(dǎo)率就是可接受的。
[0023] 本發(fā)明所使用的所述各向異性含氟聚合物至少在2個(gè)方向上具有不同的固有熱導(dǎo)率，且將固有熱導(dǎo)率的各向異性比例定義為在固有熱導(dǎo)率最大方向的所述固有熱導(dǎo)率除以固有熱導(dǎo)率最小方向上的所述固有熱導(dǎo)率。
[0024]在一種實(shí)施方式中，所述含氟聚合物的所述固有熱導(dǎo)率的各向異性比例大于5，在另一種實(shí)施方式中為大于或等于10,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于15,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于20，在另一種實(shí)施方式中為大于或等于25，在另一種實(shí)施方式中為大于或等于30，在另一種實(shí)施方式中為大于或等于40。
[0025]原則上，所述固有熱導(dǎo)率的各向異性比例越高越好。但實(shí)際上，該比例一般不超過(guò)100。
[0026]為了充分利用本發(fā)明的益處，在一種實(shí)施方式中該各向異性含氟聚合物不包括導(dǎo)熱填料，或者在另一種實(shí)施方式中，完全不包括任何的填料或其它化合物。
[0027]將作為導(dǎo)熱填料的化合物限定為至少在一個(gè)方向上固有熱導(dǎo)率大于或等于lW/mK的化合物。
[0028]但是，原則上不排除為了進(jìn)一步增加所述各向異性聚合物的熱導(dǎo)率而添加導(dǎo)熱填料。
[0029]通常，所述各向異性含氟聚合物是纖維或片的形式，這是因?yàn)樵谥辽僖粋€(gè)方向上的增強(qiáng)的固有熱導(dǎo)率是通過(guò)聚合物鏈的取向來(lái)獲得的。
[0030]術(shù)語(yǔ)“纖維”意指在I個(gè)維度上的延伸大于在其它2個(gè)維度上的延伸的所有制品，例如通常稱為纖維、絲或線的制品。
[0031]術(shù)語(yǔ)“纖維”意指在2個(gè)維度上的延伸大于在其他剩余維度上的延伸的所有制品，例如通常稱為片、薄膜、膜、或帶的制品。
[0032]例如，可通過(guò)平行所述纖維軸線的切割片來(lái)從所述片制造纖維。
[0033]在所述含氟聚合物為纖維的形式且在纖維軸線的方向取向的實(shí)施方式中，該軸向固有熱導(dǎo)率K α對(duì)應(yīng)所述最大固有熱導(dǎo)率，而徑向固有熱導(dǎo)率Kr對(duì)應(yīng)所述最小固有熱導(dǎo)率的方向。因此，所述固有熱導(dǎo)率的各向異性比例為K α/Κρ
[0034]此外，在本實(shí)施方式中所述軸向熱擴(kuò)散系數(shù)在一種實(shí)施方式中為大于0.2mm2/s,在另一種實(shí)施方式中為大于Imm2/S，在另一種實(shí)施方式中為大于5mm2/s,且在另一種實(shí)施方式中為大于9mm2/s。
[0035]通常，所述軸向熱擴(kuò)散系數(shù)不超過(guò)22mm2/s。
[0036]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述`各向異性含氟聚合物是片的形式。所述片可在平行于所述片的平面的I個(gè)方向上取向(單軸取向)或者在平行于所述片的平面的相互正交的2個(gè)方向上取向(雙軸取向)。
[0037]所述固有熱導(dǎo)率將在取向的方向增加，從而所述片沿著該平面內(nèi)的I個(gè)方向具有增加的固有熱導(dǎo)率(單軸取向)，或者沿著該平面內(nèi)所有的方向具有升高的固有熱導(dǎo)率(雙軸取向)。
[0038]所述各向異性含氟聚合物可以是致密材料即非孔材料，或者可為多孔材料。
[0039]如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“多孔”指一種材料，該材料在全部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)都有空穴，可從I個(gè)表面到另一個(gè)表面形成相互連接的、連續(xù)的空氣路徑。
[0040]所述各向異性含氟聚合物還可以是微孔的。這意味著所述空穴非常小，且通常稱為“微觀的”。
[0041]微孔含氟聚合物的空穴的、用平均流量孔徑測(cè)試測(cè)得的孔徑范圍通常為0.01-15微米。
[0042]例如，一種微孔含氟聚合物是膨脹PTFE (ePTFE, EPTFE)。
[0043]多孔含氟聚合物的微結(jié)構(gòu)可包括:節(jié)點(diǎn)和原纖維、只有原纖維、只有原纖維鏈或束、或者通過(guò)原纖維相互連接的拉伸的節(jié)點(diǎn)。
[0044]在本發(fā)明的應(yīng)用一種實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱制品在固有熱導(dǎo)率最大的方向的固有熱導(dǎo)率大于或等于0.5W/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于0.7W/mK,在另一種實(shí)施方式中為lW/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等5W/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于8W/mK。[0045]在另一種實(shí)施方式中，沒有將所述各向異性含氟聚合物改性成導(dǎo)電的，即它仍然是一種電絕緣體。因此，在本實(shí)施方式中，所述各向異性含氟聚合物在20°C和42%相對(duì)濕度下的表面電阻率為101°歐姆/平方(Ohm/square)。
[0046]所述各向異性含氟聚合物在40°C _180°C范圍內(nèi)的固有熱導(dǎo)率變化小于35%。
[0047]在根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱制品還可以根據(jù)下述任一種實(shí)施方式的導(dǎo)熱制品。
[0048]本發(fā)明還提供一種用于從熱源到冷源(heat sink)進(jìn)行導(dǎo)熱的導(dǎo)熱制品，該導(dǎo)熱制品包括一種至少在2個(gè)方向上具有不同固有熱導(dǎo)率的含氟聚合物，其中這樣排布該含氟聚合物使得在該制品的使用中，熱量在所述含氟聚合物中沿著固有熱導(dǎo)率最大方向從所述熱源傳導(dǎo)至所述冷源。
[0049]術(shù)語(yǔ)“熱源”和“冷源”用于分別指散發(fā)熱量和接收熱量的任意物體。
[0050]所述導(dǎo)熱制品的實(shí)施方式可包括上述所述各向異性含氟聚合物的任一種實(shí)施方式的所述各向異性含氟聚合物。
[0051]本發(fā)明的所述導(dǎo)熱制品除了包括所述各向異性含氟聚合物以外，還可包括其他組分如基質(zhì)化合物，用于將所述各向異性含氟聚合物保持在所述制品中的所述排布。這種基質(zhì)化合物可具有在所述導(dǎo)熱制品中置換空氣的附加效果，由此減少空氣的隔離效應(yīng)。
[0052]通常，這種除了所述各向異性含氟聚合物以外還包括其他組分的制品被稱為“復(fù)合材料”。
[0053]在一種實(shí)施方式中，這種基質(zhì)化合物也可以是含氟聚合物，從而不會(huì)損壞用于所述導(dǎo)熱制品的所述各向異性含氟聚合物的益處。
[0054]所述導(dǎo)熱制品為根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用提供所有上述的益處。具體的，能制備一種導(dǎo)熱制品，該導(dǎo)熱制品在苛刻化學(xué)環(huán)境下、高溫下或UV光下的穩(wěn)定，具有高介電強(qiáng)度、電絕緣性能、柔性、防水和其它液體，好的介電性能，具有好的老化性能，且具有在寬范圍的溫度下穩(wěn)定的熱導(dǎo)率。
[0055]此外，所述制品允許根據(jù)所述各向異性含氟聚合物的取向，非常準(zhǔn)確的在I或2個(gè)維度傳導(dǎo)熱量。
[0056]在一種實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱制品在該制品熱導(dǎo)率最大的方向的熱導(dǎo)率大于或等于0.5ff/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于0.7ff/mK,在另一種實(shí)施方式中為lW/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等5W/mK,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于8W/mK。
[0057]所述制品在其不同方向的總熱導(dǎo)率由其所有的組分決定，即所述各向異性含氟聚合物和其他組分如基質(zhì)化合物(在適用的情況下)。
[0058]根據(jù)一種實(shí)施方式的所述導(dǎo)熱制品的所述熱導(dǎo)率是各向異性的，且將各向異性比例定義為在固有熱導(dǎo)率最大方向和固有熱導(dǎo)率最小方向上的所述固有熱導(dǎo)率的比例。
[0059]在一種實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱制品的所述固有熱導(dǎo)率的各向異性比例大于2，在另一種實(shí)施方式中為大于5,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于10,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于15，在另一種實(shí)施方式中為大于或等于20，在另一種實(shí)施方式中為大于或等于25,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于30,在另一種實(shí)施方式中為大于或等于50。
[0060]為了充分利用使用所述各向異性含氟聚合物的全部益處，在一種實(shí)施方式中，除了所述含氟聚合物以外， 所述制品不含其他導(dǎo)熱材料。[0061]導(dǎo)熱材料定義為在熱導(dǎo)率最大方向上的熱導(dǎo)率大于或等于lW/mK的材料。
[0062]在另一種實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱制品是電絕緣體，從而它在20°C和42%相對(duì)濕度下的表面電阻率為101°歐姆/平方。
[0063]所述導(dǎo)熱制品可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的對(duì)于這種制品的任意形式或形狀，具體的所述制品可為織造墊、層壓材料、纖維樹脂復(fù)合材料、熱界面復(fù)合材料、電絕緣散熱片或熱管。
[0064]對(duì)于所述熱學(xué)各向異性含氟聚合物的制備，所述含氟聚合物中的聚合物鏈必須取向。這可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的過(guò)程來(lái)進(jìn)行，但應(yīng)注意取向后在取向方向上增加的熱導(dǎo)率不因其他處理而損失。
[0065]具體的，例如現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用拉伸/膨脹作為該含氟聚合物的取向手段時(shí)，在該拉伸/膨脹步驟之后的燒結(jié)或退火步驟對(duì)取向方向的熱導(dǎo)率是有害的。
[0066]因此，本發(fā)明還涉及一種用于制備在至少2個(gè)方向上具有不同固有熱導(dǎo)率的各向異性含氟聚合物的方法，其中將一種含氟聚合物前體在至少I個(gè)方向上取向，且其中所述含氟聚合物取向后沒有進(jìn)行燒結(jié)或退火處理。
[0067]在該方法的一種實(shí)施方式中，通過(guò)用大于或等于5%每秒鐘的拉伸率拉伸所述含氟聚合物前體來(lái)進(jìn)行取向，在另一種實(shí)施方式中拉伸率為大于或等于10%每秒鐘，在另一種實(shí)施方式中拉伸率為大于或等于50%每秒鐘，以及在另一種實(shí)施方式中拉伸率為大于或等于70%每秒鐘。
`[0068]后2種實(shí)施方式特別適于含氟聚合物是纖維形式的情況。
[0069]在該方法的另一種實(shí)施方式中，通過(guò)用小于或等于1000%每秒鐘的拉伸率拉伸所述含氟聚合物前體來(lái)進(jìn)行取向，在另一種實(shí)施方式中拉伸率為小于或等于500%每秒鐘，以及在另一種實(shí)施方式中拉伸率為小于或等于100%每秒鐘。
[0070]在該方法的另一種實(shí)施方式中，通過(guò)拉伸所述含氟聚合物前體來(lái)進(jìn)行取向的溫度為280-420°C，在另一種實(shí)施方式中溫度為330-400°C，且在另一種實(shí)施方式中為340-380°C。
[0071 ] 此外，根據(jù)本發(fā)明的該方法用于制造上述任一種實(shí)施方式的所述各向異性含氟聚合物。
[0072]在圖1顯示了一種纖維樹脂復(fù)合材料，其中軸向?qū)酨TFE纖維或纖維束(I)通過(guò)柔性基質(zhì)(2 )排布，且導(dǎo)熱方向平行于該纖維束。
[0073]圖2顯示了織造纖維墊，該纖維墊包括面內(nèi)熱導(dǎo)率(3)和穿平面絕熱(4)。
[0074]圖3顯示了熱量從處理器(7)傳導(dǎo)至冷源(5)，且包括例如圖1所示的熱界面復(fù)合材料(6)。
[0075]下面通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0076]方法和實(shí)施例
[0077]從片狀材料如帶制備纖維，其方法為通過(guò)將該片狀材料切割成窄帶并如實(shí)施例1所述的拉伸它們。假定，如果它們?cè)谙嗤臈l件下拉伸，所測(cè)的纖維的熱性能也適于具有其它長(zhǎng)徑比的樣品，如高度拉伸的片或膜。
[0078]此外，如實(shí)施例2所述從該前體帶制備了一種膜。
[0079]a)熱性能的測(cè)量[0080]用于熱分析的纖維樣品是從如實(shí)施例1所述的連續(xù)纖維制備而成的。將8厘米長(zhǎng)的平行纖維束在由聚偏氟乙烯(PVF)制成的收縮軟管中對(duì)齊。將該收縮軟管在180°C下收縮15分鐘，以制備包括一束由該軟管固定在一起的平行纖維的圓柱體。所述圓柱纖維束(可描述為纖維一空氣復(fù)合材料)的直徑在15毫米和20毫米之間。使用Hot Disk TPS2500S熱傳導(dǎo)系數(shù)分析儀，根據(jù)IS022007-2標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)量熱性能。
[0081]該單一纖維的熱性能(見表2和3)是從該纖維束(可描述為纖維一空氣復(fù)合材料)的表觀熱性能計(jì)算得來(lái)的。根據(jù)該纖維束的表觀密度和該纖維的表觀密度，可以測(cè)定該纖維一空氣復(fù)合材料中纖維的實(shí)際體積分?jǐn)?shù)。使用這個(gè)體積分?jǐn)?shù)和空氣的熱導(dǎo)率為0.0262W KT1Iir1,按照如 H.騰成(Fujishiro, H.)、M.池邊(Ikebe, Μ.)、Τ.鹿島(Kashima, Τ.)和Α.山中(Yamanaka, A.) 1997年發(fā)表于《日本應(yīng)用物理雜志(Japanese Journal ofApplied Physics)))第一部分，第9A，5633-5637的《高強(qiáng)度聚合物纖維的熱導(dǎo)率和擴(kuò)散系數(shù)(Thermal Conductivity and Diffusivity of High-Strength Polymer Fibers)》所述的公式I和2計(jì)算該纖維的實(shí)際熱性能。
[0082]該各向異性比例，定義為纖維的所述軸向?qū)λ鰪较驘釋?dǎo)率的比例，已通過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)值估算PTFE的各向異性比例為約0.3 W IT1nT1和0.33 W IT1nT1,見J.布魯姆(Blumm, J.)、Α.林德曼(Lindemann, A.)Μ.梅野(Meyer, Μ.)和 C.斯特拉斯(Strasser, C.)2010年發(fā)表于《國(guó)際熱物理學(xué)雜質(zhì)(International Journal of Thermophysics)》31，1919-1927 的《用先進(jìn)熱分析技術(shù)表征 PTFE (Characterization of PTFE UsingAdvanced Thermal Analysis Techniques)》。
[0083]從所測(cè)的纖維束的表觀數(shù)值測(cè)定所述單一纖維的徑向熱學(xué)性能的不足在于所述成束纖維之間的接觸熱阻是未知的，但是，已有可靠實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明報(bào)道的文獻(xiàn)值能在可接受的范圍內(nèi)符合該纖維的實(shí)際徑向熱性能。
[0084]從分散的數(shù)據(jù)估算出對(duì)于熱性能的平均相對(duì)誤差為約10%。
[0085]b)機(jī)械性能的測(cè)量
[0086]用于機(jī)械分析的纖維樣品是從如實(shí)施例1所述的連續(xù)纖維制備而成的。
[0087]該纖維的表觀密度是單位體積的質(zhì)量，包括待測(cè)試材料中固有的空穴。它是通過(guò)液體置換方法來(lái)測(cè)量的，該方法使用了包含0.05體積％曲拉通(TRITON)X-1OO潤(rùn)濕劑以降低水的表面張力。
[0088]比重是單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，包括待測(cè)試材料中固有的空穴。它是根據(jù)IS02060標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的。數(shù)值以分特(dtex)報(bào)道。
[0089]根據(jù)IS02062標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定比拉伸強(qiáng)度。從根據(jù)IS02062標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的力一變形曲線彈性區(qū)最陡的斜率測(cè)定該比拉伸模量。
[0090]根據(jù)ASTM D4974-01標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)從I米長(zhǎng)纖維的自由端在250°C下收縮15分鐘來(lái)測(cè)量收縮率。計(jì)算通過(guò)收縮的長(zhǎng)度變化與初始時(shí)為收縮長(zhǎng)度的比例來(lái)測(cè)定數(shù)值。
[0091]c)電學(xué)性能的測(cè)量
[0092]表面電阻是使用吉時(shí)利(Keithley) 617型靜電計(jì)，將樣品固定在有正方形構(gòu)造的2平行電極之間，根據(jù)ASTM D257標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定的。溫度設(shè)定為21 °C且相對(duì)濕度為42%。
[0093]d)吸水率的測(cè)量
[0094]用于吸水率測(cè)試的纖維樣品是從如實(shí)施例1所述的連續(xù)纖維制備而成的。[0095]吸水率是根據(jù)IS04611標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的。通過(guò)稱量測(cè)定在23°C和50%相對(duì)濕度下加濕86小時(shí)的加濕樣品的質(zhì)量。在加濕步驟后，將樣品在40 C和90%相對(duì)濕度下暴露24小時(shí)，并再次稱量。通過(guò)在上述2種條件下平衡時(shí)樣品單位表面積的質(zhì)量的相對(duì)差來(lái)測(cè)定吸水率。
[0096]實(shí)施例1
[0097]根據(jù)美國(guó)專利N0.3，953，566，3，962，153，和4，064，214公開的步驟，按照下述方式制備前體纖維:
[0098]將PTFE樹脂超細(xì)粉末與礦物精油(22.6重量％埃斯帕爾(Isopar K?))混合，以形成漿料，并通過(guò)模頭擠出來(lái)形成0.980毫米厚的濕帶。隨后，滾下該濕帶，并以1:0.75的比例拉伸，且在185°C干燥以去除礦物精油。干帶的成品厚度為0.415毫米，且通過(guò)使它經(jīng)過(guò)一組間隙刀片切割成4.31毫米寬，以用作前體纖維。
[0099]在熱臺(tái)上，于350°C _370°C下拉伸該前體纖維，且總拉伸比例如表1所示，拉伸速率超過(guò)75%每秒鐘，以形成纖維。
[0100]拉伸后，該纖維不再進(jìn)行任何升高的溫度下的處理。
[0101]測(cè)量該前體纖維(樣品ID F0)和拉伸樣品(樣品ID F1-3)，以用上述方法測(cè)定機(jī)械性能和熱學(xué)性能。結(jié)果見表1-3。
[0102]實(shí) 施例2
[0103]根據(jù)美國(guó)專利N0.3，953，566，3，962，153，和4，064，214公開的步驟，按照下述方式制備前體纖維:
[0104]將PTFE樹脂超細(xì)粉末與礦物精油(20.9重量％埃斯帕爾(Isopar K?))混合，以形成漿料，并通過(guò)模頭擠出來(lái)形成0.980毫米厚的濕帶。隨后，滾下該濕帶，并以1:0.71的比例拉伸，且在185°C干燥以去除礦物精油。干帶的成品厚度為0.352毫米。
[0105]在熱臺(tái)上，于300°C下拉伸該干燥膠帶，且總拉伸比例如表1所示，拉伸速率超過(guò)10%每秒鐘。拉伸后，該帶不再進(jìn)行任何升高的溫度下的處理。
[0106]測(cè)量該帶(樣品ID Ml),以用本文所述的方法測(cè)定機(jī)械性能，熱學(xué)性能和電學(xué)性能。結(jié)果見表1-2。
[0107]表1:機(jī)械性能
[0108]
【權(quán)利要求】
1.一種各向異性含氟聚合物在導(dǎo)熱制品中用作導(dǎo)熱材料的應(yīng)用，所述各向異性含氟聚合物至少在2個(gè)方向上具有不同的固有熱導(dǎo)率。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其中，所述含氟聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)、改性PTFE、含氟熱塑性樹脂、含氟彈性體或它們?nèi)我獾慕M合。
3.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其中，所述含氟聚合物在固有熱導(dǎo)率最大方向上的固有熱導(dǎo)率為大于或等于0.5W/mK。
4.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其中，所述含氟聚合物的固有熱導(dǎo)率的各向異性比例大于或等于5。
5.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其中，所述含氟聚合物不包括導(dǎo)熱填料。
6.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其中，所述含氟聚合物是纖維或片的形式。
7.一種用于從熱源到冷源進(jìn)行導(dǎo)熱的導(dǎo)熱制品，該導(dǎo)熱制品包括至少在2個(gè)方向上具有不同固有熱導(dǎo)率的含氟聚合物，其中，排布所述含氟聚合物，使得在該制品的使用中，熱量在所述含氟聚合物中沿著熱導(dǎo)率最大方向從所述熱源傳導(dǎo)至所述冷源，以及其中所述導(dǎo)熱制品在熱導(dǎo)率最大方向上的熱導(dǎo)率為大于或等于0.5W/mK。
8.如權(quán)利要求7所述 的導(dǎo)熱制品，其中，所述導(dǎo)熱制品的熱導(dǎo)率各向異性比例為大于或等于2。
9.如權(quán)利要求7或8任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱制品，其中，除了所述含氟聚合物以外，所述制品不包括其它導(dǎo)熱材料。
10.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱制品，其中，所述導(dǎo)熱制品在20°C下的電阻率為大于或等于101°歐姆/平方。
11.如權(quán)利要求7-10任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱制品，其中，所述制品是織造墊、層壓材料、纖維樹脂復(fù)合材料、熱界面復(fù)合材料、電絕緣散熱片或熱管。
12.一種用于制備在至少2個(gè)方向上具有不同固有熱導(dǎo)率的各向異性含氟聚合物的方法，其中將含氟聚合物前體在至少I個(gè)方向上取向，且其中所述含氟聚合物取向后沒有進(jìn)行燒結(jié)或退火處理，且其中通過(guò)在280-420°C溫度下拉伸所述含氟聚合物前體來(lái)進(jìn)行取向。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過(guò)以大于或等于50%每秒鐘的拉伸速率拉伸所述含氟聚合物前體來(lái)進(jìn)行取向。
14.如權(quán)利要求12- 13任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述取向的含氟聚合物在熱導(dǎo)率最大方向上的熱導(dǎo)率為大于或等于0.5W/mK。
15.如權(quán)利要求12- 14任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述含氟聚合物的熱導(dǎo)率各向異性比例為大于或等于5。
【文檔編號(hào)】H01L23/373GK103687923SQ201280035405
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】B·沃夫?qū)? M·溫德蘭特, L·施利赫汀 申請(qǐng)人:W.L.戈?duì)栍邢薰?br>