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JPS6314725B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6314725B2
JPS6314725B2 JP57004614A JP461482A JPS6314725B2 JP S6314725 B2 JPS6314725 B2 JP S6314725B2 JP 57004614 A JP57004614 A JP 57004614A JP 461482 A JP461482 A JP 461482A JP S6314725 B2 JPS6314725 B2 JP S6314725B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermally conductive
material composition
conductive filler
parts
heat dissipating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57004614A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58122913A (en
Inventor
Kyoshi Hani
Norimoto Moriwaki
Torahiko Ando
Masao Fujii
Kazunari Nakao
Takahiko Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP57004614A priority Critical patent/JPS58122913A/en
Publication of JPS58122913A publication Critical patent/JPS58122913A/en
Publication of JPS6314725B2 publication Critical patent/JPS6314725B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、熱伝導性の優れた可変形熱放散材
組成物に関し、詳しくは、あらゆる形状をした発
熱機器、装置との装着性に優れ、しかも接触熱抵
抗が小さく、かつ熱伝導性の優れた可変形熱放散
材組成物に関するものである。 熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂あるいはこれ
らの樹脂を有機溶剤に溶解させた樹脂液または、
粘稠シリコーングリースなどに熱伝導性の優れた
フイラーを多量に混合した熱伝導性材料が市販さ
れていることはよく知られている。これらの熱伝
導性材料は、各種の機械装置や電気・電子機器お
よび部品などの作動中に発生する過剰な熱をシヤ
フトやフレームあるいは熱放散のためのヒートシ
ンクなどへ導くために使用されている。 しかし、前記の市販熱伝導性材料は、個々に大
きな欠点を有しており、種々の発熱体への適用が
不可能であり、使用範囲が限定されているのが実
情である。 例えば、熱可塑性樹脂をマトリツクスにした熱
伝導性材料は、熱可塑性樹脂の融点以上の発熱量
を持つ機器や装置に用いた場合、熱伝導性材料が
溶融し流動するため、使用温度に限界がある。ま
た、耐薬品性や耐溶剤性も劣る。さらに、熱可塑
性樹脂に熱伝導性フイラーを混入させる場合、熱
可塑性樹脂の溶融粘度が高いため、熱伝導性フイ
ラーの混入量は少量となり、熱伝導性の低いもの
しか得られないという欠点を有している。 一方、熱硬化性樹脂を用いた熱伝導性材料は、
高温下で流動するような欠点がなく、また硬化前
は液状樹脂が多いため、熱伝導性フイラーも多量
に混入できる。しかし、硬化後の硬度が高い樹脂
(例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂
など)を用いた場合には、柔軟性を要する機器や
部品への適用は不可能である。さらに、熱伝導性
材料との接触面が不均一の場合には、接触熱抵抗
をできるだけ小さくするため、熱硬化性の液状樹
脂と熱伝導性フイラーの混合物を注型または注入
する方法もあるが、この場合には、混合物が液状
であることが条件となるため、熱伝導性フイラー
の混合量が少なくなり、熱伝導性が低下するなど
の欠点がある。 また、弾性を有する熱硬化性樹脂(例えばシリ
コーンゴム、加硫ゴムなど)と熱伝導性フイラー
の混合物は、柔軟性に富み各種発熱体への装着も
容易であるが、寸法や形状が異なる突起物を持つ
発熱体や面精度の粗い発熱体、さらには発熱体表
面に狭い隙間を持つ発熱体に装着させる場合、弾
性樹脂の反発弾性によつて発熱体と密着しない部
分ができ、この結果、接触熱抵抗が増大し、熱伝
導性を著しく低下させる。 第1図の各図は、市販の熱伝導性ゴムシートを
用いた応用例であり、これら図中、1は熱伝導性
ゴムシート、2a,2b,2cは表面形状および
寸法が互に異なる発熱体、3は金属フレームなど
の冷却部分を示す。第1図a1,b1,c1の状
態から第1図a2,b2,c2に示すように熱伝
導性ゴムシート1を発熱体2a,2b,2cに確
実に密着させるためには、Pで示した圧力(締め
付け力)が必要であり、発熱体2a,2b,2c
表面の突起物の寸法差が大きくなるほど高い圧力
が必要となる。 そして、突起物の寸法差が1mm程度になると、
熱伝導性シートのマトリツクスを破壊させるほど
の圧力が必要となる。また、発熱体と常に密着し
た状態を保つためには、圧力Pが均一に加わるよ
うに考慮しなければならない。 第1図の各図に示す熱伝導性ゴムシートを発熱
体表面に確実に密着させて熱伝導性を向上させる
には、ゴムシートのマトリツクスを破壊するよう
な圧力で締め付けるか、または密着しない部分に
熱伝導性グリースなどの充填物を介在させるなど
の方法があるが、いずれも好ましい方法といえな
い。例えば、外圧によつて故障が生じる精密機器
や装置あるいは電気・電子機器または部品などへ
の適用は避けなければならない。また、グリース
などの充填物を用いた場合には、作業性の低下や
熱によるグリースの流動が大きな欠点となる。 また、前述した有機溶剤を用いたコーテイング
可能な熱伝導性材料は、数十ミクロン程度の隙間
や凸凹をコーテイングによつて平滑にすることが
できるが1mm程度以上の隙間になると、何度もコ
ーテイングしなければならない。さらに、有機溶
剤を使用する場合には、作業環境が問題となた
め、好ましい方法とはいい難い。 この発明の発明者らは、前述した各種の熱伝導
性材料の欠点を一掃し、あらゆる発熱体への装着
が可能であり、しかも、接触熱抵抗がきわめて小
さい熱放散材料を得る目的で鋭意研究を重ねた結
果、前記目的が十分に達成できる可変形熱放散材
組成物を得ることに成功した。 すなわち、この発明は、融点が30〜130℃でか
つ常温で固形である分子量1000〜4000のポリヒド
ロキシブタジエン重合体の水素添加物と、イソシ
アネート化合物からなり末端水酸基を有するプレ
ポリマーと、下記式() で示される2,4―トルエンジイソシアネートダ
イマーからなる熱硬化性樹脂100重量部、および
熱伝導性フイラー50〜1500重量部からなることを
特徴とする可変形熱放散材組成物を要旨とするも
のである。 この発明に用いる熱硬化性樹脂は、室温で弾性
に富み、しかも、130℃以下の温度で加熱するこ
とによつて弾性率が極端に低くなるものである。
すなわち、第2図の線Aに示すシリコーンゴムな
どの温度に対する弾性率変化に対し、この発明に
用いる熱硬化性樹脂は第2図の曲率Bのような特
性をもつものである。 したがつて、この発明の熱硬化性樹脂は、発熱
体などへ装着する場合に、加熱することによつて
非常に小さな圧力で発熱体と密着し、かつ発熱体
の表面がどのような形状をしていても、すべての
面に密着する優れた性質を有している。さらに、
この発明の熱硬化性樹脂は、変形させた状態で冷
却すれば、変形した形状を保ち、再度加熱すれば
変形前の形状の戻るという優れた性質を併せ持つ
ている。 この発明に用いる熱硬化性樹脂の具体的な例と
しては、分子量1000〜4000のポリヒドロキシブタ
ジエン重合体の水素添加物と分子内に1.5個以上
のイソシアネート基を有する多官能イソシアネー
ト化合物よりなる末端水酸基を有するプレポリマ
ーおよび前記式()で示される2,4―トルエ
ンジイソシアネートダイマーによつて構成される
熱硬化性樹脂が好適する。この分子量1000〜4000
のポリヒドロキシブタジエン重合体の水素添加物
としては、1分子当り水酸基を平均1.5個以上有
し、好ましくは1.7〜5.0個有するものである。こ
の分子量1000〜4000のポリヒドロキシブタジエン
重合体の水素添加物としては、ブタジエンのホモ
ポリマーまたは、ブタジエンに対してスチレンや
アクリロニトリル、メタクリル酸、ビニルトルエ
ン、酢酸ビニルなどのビニル系モノマーが50重量
%以下存在する共重合体を通常の方法で水素添加
したものがある。 前記ポリヒドロキシブタジエン重合体の水素添
加物と反応させる多官能イソシアネート化合物と
しては、分子内に1.5個以上のイソシアネート基
を有するイソシアネート化合物であればいずれも
用いることができ、例えばエチレンジイソシアネ
ート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチ
レンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシ
アネート、オクタメチレンジイソシアネート、3
―イソシアネートメチル―3,5,5―トリメチ
ルシクロヘキシルイソシアネート、シクロヘキシ
レン1,4―ジイソシアネート、2,4―トルエ
ンジイソシアネート、2,6―トルエンジイソシ
アネート、キシリレン―1,4―ジイソシアネー
ト、キシリレン―1,3―ジイソシアネート、
4,4′―ジフエニルメタンジイソシアネート、m
―フエニレンジイソシアネート、P―フエニレン
ジイソシアネート、ナフチレン―1,4―ジイソ
シアネート、P,P′,P″―トリフエニルメタン
トリイソシアネート、ジフエニル―4,6,4′―
トリイソシアネートなどの単独または2種以上の
混合物を用いることができる。 この発明に用いる末端水酸基を有するプレポリ
マーは、前記の多官能イソシアネート化合物1モ
ルに対しポリヒドロキシブタジエン重合体の水素
添加物2モルを常法で反応させることによつて容
易に製造することができる。前記プレポリマーの
硬化剤は前記式()で示される2,4―トルエ
ンジイソシアネートダイマーをプレポリマーの水
酸基に対し0.6〜1.1(モル比)の範囲で用いる。
2,4―トルエンジイソシアネートダイマーを用
いることにより、室温での硬化時間が非常に長く
なり、作業性が良好となる。すなわち、前記硬化
剤は、室温ではほとんど硬化反応が進まず150℃
以上になると急激に硬化反応が進み、また、トリ
エチレンジアミン、ジブチル錫ジラウリレート、
オクチル酸錫、酢酸銅などのウレタン化触媒を用
いると、80〜100℃の加熱で硬化反応が完了する
という性質を有している。前記硬化剤の配合割合
は前記範囲内が好ましく、モル比が0.6以下にな
ると硬化物が粘着性を有し、100℃以上になると
小さな圧力でも流動し、また、モル比が1.1以上
になると硬化物の弾性率が高くなり、加熱時の弾
性率変化が小さくなり、この発明の目的である発
熱体への密着性が低下する。 前記の配合割合は、次に述べる熱伝導性フイラ
ーの添加量によつて前記範囲内で選ばれるもので
あり、熱伝導性フイラーが少量の場合には、硬化
物の粘着性を防ぐため、モル比の高い領域を選
び、熱伝導性フイラーが多量に添加された場合に
は硬化物の弾性率を下げるため、モル比の低い領
域を選ぶ方が好ましい。 この発明に用いる熱伝導性フイラーは熱伝導性
を付与するために用いられるものであつて、粉末
のベリリウム、アルミニウム、亜鉛、珪素、マグ
ネシウム、チタンなどの金属酸化物が好適であ
る。 とくに熱伝導性の高い可変形放散材組成物を得
るためには、平均粒経50ミクロン以下の酸化アル
ミニウム粉末と微粉末の硬質マイカを併用するこ
とにより顕著な効果が得られる。 この発明に使用する熱伝導性フイラーの添加量
は、前記熱硬化性樹脂100重量部に対し50〜1500
重量部であるが、熱伝導性フイラーの種類および
熱硬化性樹脂の硬化前の粘度によつて変えること
ができる。前記熱伝導性フイラーの添加量は可変
形熱放散材組成物に望まれる熱伝導性によつて決
定されるもので、50重量部以下の場合、熱伝導性
が低すぎるため放熱効果が小さい。また、1500重
量部以上になると、前記熱硬化性樹脂中に均一に
分散せず硬化物も非常に脆いものとなるため前記
範囲が限界となる。この発明の実施において、前
記熱伝導性フイラーの添加量は150〜800重量部の
範囲が最も好ましい。 また、この発明の可変形熱放散材組成物には、
硬化反応を捉進させるための触媒、着色のための
顔料さらには、補強材としてガラスクロス、ガラ
スマツト、不織布、金属板、カーボンクロス、カ
ーボンマツトなどを使用することができる。 次に、この発明の可変形熱放散材組成物の製造
方法について説明する。先ず、ポリヒドロキシブ
タジエン重合体の水素添加物2モルとイソシアネ
ート化合物1モルを反応させたプレポリマーの所
定量を80〜150℃の温度で加熱し液状にする。次
いで、熱伝導性フイラーを加え、ニーダーまたは
真空加熱撹拌機で2〜3時間混合し、熱伝導性フ
イラーを均一に分散させる。分散後、室温まで冷
却し、2本ロールを用いて硬化剤の2,4―トル
エンジイソシアネートダイマーを均一に分散させ
る。前記方法によつて得られたコンパウンドを離
型紙やプラスチツクフイルムに挾み、所望の形状
に成形する。成形にはカレンダーロールや成形プ
レスを用いるのが好ましい。成形温度は、70〜
150℃の範囲で行なう。また、成形時に前述した
ガラスクロス、金属板などの補強材を同時にサン
ドイツチすることができる。 前述の方法によつて得られたこの発明の可変形
熱放散材組成物11は、第3図aに示すように、
50℃から130℃以下の温度で加熱すれば、弾性率
が極端に小さくなるため、非常に小さな圧力で自
由に変形する性質を持つ。したがつて、この状態
で発熱体12に対して押し付ければ第3図bに示
すような複雑な形状を持つた発熱体12の表面全
体に密着し、熱放散の効率が極めて高いものとな
る。また、この発明の可変形熱放散材組成物11
は、室温で発熱体12から脱離させれば、第3図
cに示すように発熱体12の形状がそのまま転写
されており、発熱体との密着性、装着性が優れて
いることがわかる。さらに、この発明の可変形熱
放散材組成物11は、再加熱すれば、第3図dに
示すように、もとの形状に戻るという利点を併せ
持つている。なお、第3図aないしd中、13は
金属フレームなどの冷却部分である。 この発明による可変形熱放散材組成物は、各種
の機械装置や電気機器、電子機器などの冷却にき
わめて効果が高く、しかも、装着性に優れ、高温
下でも流動しないという利点を持つているため、
広範囲の発熱体への使用が可能である。 この発明を、さらに具体的に説明するため、実
施例について述べる。 実施例 1 ポリヒドロキシブタジエン重合体の水素添加物
(三菱化成(株)製、ポリエーテルH、水酸基価45)
2492部(重量部、以下同じ)を3の四ツ口フラ
スコに取り窒素ガスを流しながら90℃まで加熱し
た。90℃で撹拌を始め、四ツ口フラスコに取り付
けた滴下漏斗より4,4―ジフエニルメタンジイ
ソシアネート(化成アツプジヨン(株)製、イソネー
ト143L)144部を徐々に加えた。約40分間で滴下
を完了させた後、さらに90℃で1時間反応を行わ
せて、末端水酸基を有するプレポリマーを得た。
プレポリマーは融点が約80℃で水酸基価は21であ
つた。次いで、前記プレポリマー100部を真空加
熱撹拌機に取り、120℃で溶融させ、酸化アルミ
ニウム460部を加え、同温度で真空撹拌(1mm
Hg)を約1時間行なつた。得られた混合物を室
温まで冷却し、2本ロールで混練を行なつた。混
練中に硬化剤として用いる2,4―トルエンジイ
ソシアネートダイマー2.9部を均一に分散させて
可変形熱放散コンパウンドを得た。このコンパウ
ンドを2mmのスペーサーを挿入した加熱プレスを
用いて150℃で20分間加熱硬化させた。硬化させ
て得たシートの熱伝導率は1.32Kcal/m・hr・℃
であり、硬度の温度特性は80℃付近で急激に低下
する変形温度を有していた。前記硬化シートを80
℃に加熱し、実装プリント基板に押し当てたとこ
ろ、寸法の異なるICや抵抗体の全ての表面に均
一に密着した。室温まで冷えた時点で硬化シート
を取り外すと、硬化シートにICや抵抗体の形状
が転写されていた。また、前記硬化シートを270
℃で20分間加熱しても流動せず、揮発分も0.3%
以下であつた。 実施例 2〜6 実施例1と同様の方法で後記第1表の組成から
なるプレポリマーを合成し、得られたプレポリマ
ー100部に対し、熱伝導性フイラー、2,4―ト
ルエンジイソシアネートダイマーを実施例1と同
様の方法で均一に分散させ、実施例2〜6の可変
形熱放散コンパウンドを得た。これらのコンパウ
ンドを150℃の温度で成形プレスにより厚さ2mm
に成形した硬化シートは第2表に示す性質を持つ
ている。また、第2表の硬化シートはいずれも、
第3図に示したような複雑な形状を持つた発熱体
表面に容易に密着する硬化シートであつた。
The present invention relates to a deformable heat dissipating material composition with excellent thermal conductivity, and more specifically, it has excellent compatibility with heat-generating devices and devices of all shapes, has low contact thermal resistance, and has excellent thermal conductivity. The present invention relates to a variable heat dissipating material composition. Thermoplastic resins and thermosetting resins, or resin liquids in which these resins are dissolved in organic solvents,
It is well known that thermally conductive materials such as viscous silicone grease mixed with a large amount of filler having excellent thermal conductivity are commercially available. These thermally conductive materials are used to guide excess heat generated during the operation of various mechanical devices, electrical/electronic devices, and parts to shafts, frames, or heat sinks for heat dissipation. However, the above-mentioned commercially available thermally conductive materials each have major drawbacks and cannot be applied to various heating elements, and the actual range of use is limited. For example, if a thermally conductive material made of a thermoplastic resin matrix is used in equipment or equipment that generates a calorific value higher than the melting point of the thermoplastic resin, the thermally conductive material will melt and flow, so there is a limit to the operating temperature. be. It also has poor chemical resistance and solvent resistance. Furthermore, when a thermally conductive filler is mixed into a thermoplastic resin, the amount of the thermally conductive filler mixed in is small due to the high melt viscosity of the thermoplastic resin, which has the disadvantage that only a material with low thermal conductivity can be obtained. are doing. On the other hand, thermally conductive materials using thermosetting resins are
It does not have the disadvantage of flowing at high temperatures, and since it contains a large amount of liquid resin before curing, a large amount of thermally conductive filler can be mixed in. However, if a resin with high hardness after curing is used (for example, epoxy resin or unsaturated polyester resin), it is impossible to apply it to equipment or parts that require flexibility. Furthermore, if the contact surface with the thermally conductive material is uneven, there is a method of casting or injecting a mixture of a thermosetting liquid resin and a thermally conductive filler to minimize the contact thermal resistance. In this case, since the mixture must be in a liquid state, the amount of the thermally conductive filler mixed becomes small, resulting in a disadvantage that the thermal conductivity decreases. In addition, mixtures of elastic thermosetting resins (e.g. silicone rubber, vulcanized rubber, etc.) and thermally conductive fillers are highly flexible and can be easily attached to various heating elements; When attaching to a heating element that is holding an object, a heating element with rough surface precision, or a heating element with a narrow gap on the surface of the heating element, the rebound resilience of the elastic resin creates parts that do not come into close contact with the heating element, and as a result, Contact thermal resistance increases, significantly reducing thermal conductivity. Each figure in Figure 1 is an application example using a commercially available thermally conductive rubber sheet. 3 indicates a cooling part such as a metal frame. In order to ensure that the thermally conductive rubber sheet 1 is brought into close contact with the heating elements 2a, 2b, 2c from the state shown in Fig. 1 a1, b1, c1 to the state shown in Fig. 1 a2, b2, c2, it is necessary to Pressure (tightening force) is required, and heating elements 2a, 2b, 2c
The larger the dimensional difference between the protrusions on the surface, the higher the pressure required. Then, when the difference in the dimensions of the protrusions is about 1 mm,
A sufficient pressure is required to destroy the matrix of thermally conductive sheets. In addition, in order to maintain close contact with the heating element at all times, consideration must be given to applying pressure P uniformly. In order to ensure that the thermally conductive rubber sheet shown in each figure in Figure 1 is in close contact with the surface of the heating element and to improve its thermal conductivity, it is necessary to tighten it with pressure that will destroy the matrix of the rubber sheet, or to tighten the parts that do not adhere properly. There are methods such as interposing a filler such as thermally conductive grease, but none of these methods can be said to be preferable. For example, application to precision equipment, equipment, electrical/electronic equipment, or parts, etc., which may malfunction due to external pressure, must be avoided. Furthermore, when a filler such as grease is used, there are major drawbacks such as reduced workability and flow of the grease due to heat. In addition, with the thermally conductive material that can be coated using the organic solvent mentioned above, gaps and unevenness of about several tens of microns can be smoothed by coating, but when the gap is about 1 mm or more, it is necessary to coat the material repeatedly. Must. Furthermore, when an organic solvent is used, the working environment becomes a problem, so it cannot be said to be a preferable method. The inventors of this invention have conducted extensive research with the aim of eliminating the drawbacks of the various thermally conductive materials mentioned above, and obtaining a heat dissipating material that can be attached to any heating element and has an extremely low contact thermal resistance. As a result of repeated efforts, we succeeded in obtaining a variable heat dissipating material composition that can fully achieve the above objectives. That is, this invention consists of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer having a melting point of 30 to 130°C and a molecular weight of 1,000 to 4,000 that is solid at room temperature, a prepolymer made of an isocyanate compound and having a terminal hydroxyl group, and a compound of the following formula ( ) The gist is a variable heat dissipating material composition characterized by comprising 100 parts by weight of a thermosetting resin consisting of a 2,4-toluene diisocyanate dimer represented by: and 50 to 1500 parts by weight of a thermally conductive filler. be. The thermosetting resin used in this invention has high elasticity at room temperature, but its elastic modulus becomes extremely low when heated at a temperature of 130° C. or lower.
That is, the thermosetting resin used in the present invention has a characteristic as shown in the curvature B in FIG. 2 with respect to the change in elastic modulus with respect to temperature of silicone rubber, etc., shown by the line A in FIG. 2. Therefore, when the thermosetting resin of the present invention is attached to a heating element, etc., it can adhere to the heating element with very small pressure by heating, and it can be attached to the heating element without any shape. It has an excellent property of adhering to all surfaces even when it is covered. moreover,
The thermosetting resin of the present invention has the excellent property that if it is cooled in a deformed state, it will maintain its deformed shape, and if it is heated again, it will return to its pre-deformed shape. A specific example of the thermosetting resin used in this invention is a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer having a molecular weight of 1000 to 4000, and a terminal hydroxyl group made of a polyfunctional isocyanate compound having 1.5 or more isocyanate groups in the molecule. A thermosetting resin composed of a prepolymer having the following formula and a 2,4-toluene diisocyanate dimer represented by the above formula () is suitable. This molecular weight is 1000-4000
The hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer has an average of 1.5 or more hydroxyl groups per molecule, preferably 1.7 to 5.0. Hydrogenated materials for this polyhydroxybutadiene polymer with a molecular weight of 1,000 to 4,000 include butadiene homopolymers or vinyl monomers such as styrene, acrylonitrile, methacrylic acid, vinyltoluene, and vinyl acetate in an amount of up to 50% by weight of butadiene. Some existing copolymers are hydrogenated by conventional methods. As the polyfunctional isocyanate compound to be reacted with the hydrogenated product of the polyhydroxybutadiene polymer, any isocyanate compound having 1.5 or more isocyanate groups in the molecule can be used, such as ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, Tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 3
-Isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate, cyclohexylene 1,4-diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, xylylene-1,4-diisocyanate, xylylene-1,3- diisocyanate,
4,4'-diphenylmethane diisocyanate, m
-Phenylene diisocyanate, P-phenylene diisocyanate, naphthylene-1,4-diisocyanate, P,P',P''-triphenylmethane triisocyanate, diphenyl-4,6,4'-
Triisocyanates and the like can be used alone or in combination of two or more. The prepolymer having a terminal hydroxyl group used in the present invention can be easily produced by reacting 2 moles of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer with 1 mole of the polyfunctional isocyanate compound in a conventional manner. . As the curing agent for the prepolymer, a 2,4-toluene diisocyanate dimer represented by the formula () is used in a molar ratio of 0.6 to 1.1 with respect to the hydroxyl groups of the prepolymer.
By using 2,4-toluene diisocyanate dimer, the curing time at room temperature becomes extremely long, resulting in good workability. In other words, the curing reaction of the curing agent does not proceed at room temperature and at 150°C.
If the temperature is higher than that, the curing reaction will proceed rapidly, and triethylenediamine, dibutyltin dilaurylate,
When a urethanization catalyst such as tin octylate or copper acetate is used, the curing reaction can be completed by heating at 80 to 100°C. The blending ratio of the curing agent is preferably within the above range; when the molar ratio is 0.6 or less, the cured product becomes sticky, when the temperature is 100°C or higher, it flows even under small pressure, and when the molar ratio is 1.1 or higher, the cured product becomes hard. The elastic modulus of the object becomes high, and the change in elastic modulus upon heating becomes small, and the adhesion to the heating element, which is the object of this invention, decreases. The above blending ratio is selected within the above range depending on the amount of the thermally conductive filler added, which will be described below.If the amount of the thermally conductive filler is small, the molar ratio should be adjusted to prevent stickiness of the cured product. It is preferable to select a region with a high molar ratio and to select a region with a low molar ratio because if a large amount of thermally conductive filler is added, the elastic modulus of the cured product will be lowered. The thermally conductive filler used in this invention is used to impart thermal conductivity, and metal oxides such as powdered beryllium, aluminum, zinc, silicon, magnesium, and titanium are suitable. In particular, in order to obtain a variable shape dissipating material composition with high thermal conductivity, remarkable effects can be obtained by using aluminum oxide powder with an average particle size of 50 microns or less in combination with finely powdered hard mica. The amount of the thermally conductive filler used in this invention is 50 to 1,500 parts by weight per 100 parts by weight of the thermosetting resin.
The parts by weight can be changed depending on the type of thermally conductive filler and the viscosity of the thermosetting resin before curing. The amount of the thermally conductive filler added is determined by the desired thermal conductivity of the variable heat dissipating material composition; if it is less than 50 parts by weight, the thermal conductivity is too low and the heat dissipating effect is small. Moreover, if it exceeds 1500 parts by weight, the above range becomes the limit because it is not uniformly dispersed in the thermosetting resin and the cured product becomes very brittle. In practicing this invention, the amount of the thermally conductive filler added is most preferably in the range of 150 to 800 parts by weight. Further, the variable heat dissipating material composition of the present invention includes:
In addition to catalysts for accelerating the curing reaction and pigments for coloring, glass cloth, glass mat, nonwoven fabric, metal plate, carbon cloth, carbon mat, etc. can be used as reinforcing materials. Next, a method for manufacturing the variable heat dissipating material composition of the present invention will be explained. First, a predetermined amount of a prepolymer prepared by reacting 2 moles of a hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer with 1 mole of an isocyanate compound is heated at a temperature of 80 to 150°C to liquefy it. Then, the thermally conductive filler is added and mixed for 2 to 3 hours using a kneader or vacuum heated stirrer to uniformly disperse the thermally conductive filler. After dispersion, the mixture is cooled to room temperature, and 2,4-toluene diisocyanate dimer as a hardening agent is uniformly dispersed using two rolls. The compound obtained by the above method is sandwiched between release paper or plastic film and molded into a desired shape. It is preferable to use a calendar roll or a molding press for molding. Molding temperature is 70~
Perform at a temperature of 150℃. Furthermore, reinforcing materials such as the glass cloth and metal plate mentioned above can be simultaneously sanded during molding. The variable heat dissipating material composition 11 of the present invention obtained by the method described above has the following characteristics as shown in FIG. 3a:
When heated at temperatures between 50°C and 130°C or lower, its elastic modulus becomes extremely low, allowing it to deform freely under very small pressure. Therefore, if it is pressed against the heating element 12 in this state, it will come into close contact with the entire surface of the heating element 12, which has a complicated shape as shown in FIG. 3b, and the efficiency of heat dissipation will be extremely high. . Further, the variable heat dissipating material composition 11 of the present invention
When removed from the heating element 12 at room temperature, the shape of the heating element 12 is directly transferred as shown in FIG. Furthermore, the deformable heat dissipating material composition 11 of the present invention has the advantage that it returns to its original shape when reheated, as shown in FIG. 3d. In addition, in FIGS. 3a to 3d, 13 is a cooling part such as a metal frame. The variable heat dissipating material composition according to the present invention is extremely effective in cooling various mechanical devices, electrical equipment, electronic equipment, etc., and has the advantage of being easy to wear and not flowing even at high temperatures. ,
Can be used for a wide range of heating elements. In order to explain this invention more specifically, examples will be described. Example 1 Hydrogenated polyhydroxybutadiene polymer (manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation, Polyether H, hydroxyl value 45)
2492 parts (parts by weight, same hereinafter) was placed in a four-necked flask (No. 3) and heated to 90°C while flowing nitrogen gas. Stirring was started at 90°C, and 144 parts of 4,4-diphenylmethane diisocyanate (Isonate 143L, manufactured by Kasei Upjiyon Co., Ltd.) was gradually added through a dropping funnel attached to a four-necked flask. After completing the dropwise addition in about 40 minutes, the reaction was further carried out at 90°C for 1 hour to obtain a prepolymer having terminal hydroxyl groups.
The prepolymer had a melting point of about 80°C and a hydroxyl value of 21. Next, 100 parts of the prepolymer was placed in a vacuum heating stirrer, melted at 120°C, 460 parts of aluminum oxide was added, and the prepolymer was vacuum stirred at the same temperature (1 mm
Hg) was carried out for about 1 hour. The resulting mixture was cooled to room temperature and kneaded using two rolls. During kneading, 2.9 parts of 2,4-toluene diisocyanate dimer used as a curing agent was uniformly dispersed to obtain a variable heat dissipation compound. This compound was cured by heating at 150° C. for 20 minutes using a heating press into which a 2 mm spacer was inserted. The thermal conductivity of the cured sheet is 1.32Kcal/m・hr・℃
The temperature characteristics of hardness had a deformation temperature that rapidly decreased around 80°C. The cured sheet is 80
When heated to ℃ and pressed against a mounted printed circuit board, it adhered uniformly to all surfaces of ICs and resistors of different sizes. When the cured sheet was removed once it had cooled to room temperature, the shapes of the IC and resistor had been transferred to the cured sheet. In addition, the cured sheet was heated to 270
Does not flow even after heating at ℃ for 20 minutes, volatile content is 0.3%
It was below. Examples 2 to 6 A prepolymer having the composition shown in Table 1 below was synthesized in the same manner as in Example 1, and a thermally conductive filler and 2,4-toluene diisocyanate dimer were added to 100 parts of the obtained prepolymer. Variable heat dissipation compounds of Examples 2 to 6 were obtained by uniformly dispersing the mixture in the same manner as in Example 1. These compounds are molded into a 2mm thick molding press at a temperature of 150℃.
The cured sheet molded into the sheet has the properties shown in Table 2. In addition, all of the cured sheets in Table 2 are
The cured sheet easily adhered to the surface of the heating element, which had a complicated shape as shown in FIG.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a1,b1,c1は市販熱伝導性ゴムシ
ートを互いに異なつた発熱体へ装着する以前の断
面図、第1図a2,b2,c2は同装着した後の
第1図a1,b1,c1にそれぞれ相当する断面
図、第2図はこの発明の可変形熱放散材組成物お
よび市販熱伝導性ゴムシートの弾性率―温度依存
曲線を示す図、第3図a,b,c,dはこの発明
による可変形熱放散材組成物の使用について説明
するための互いに異なつた状態の断面図である。 1…熱伝導性ゴムシート、2a,2b,2c…
発熱体、3…冷却部分、11…可変形熱放散材組
成物、12…発熱体、13…冷却部分。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。
Fig. 1 a1, b1, c1 are cross-sectional views before attaching commercially available thermally conductive rubber sheets to different heating elements, Fig. 1 a2, b2, c2 are cross-sectional views after attaching the same to different heating elements. Fig. 2 is a diagram showing the elastic modulus-temperature dependence curve of the variable heat dissipation material composition of the present invention and a commercially available thermally conductive rubber sheet, and Fig. 3 is a, b, c, d. 2A and 2B are cross-sectional views of different states for explaining the use of the variable heat dissipation material composition according to the present invention. 1... Heat conductive rubber sheet, 2a, 2b, 2c...
Heating element, 3... Cooling part, 11... Variable heat dissipation material composition, 12... Heating element, 13... Cooling part. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 融点が30〜130℃でかつ常温で固形である分
子量1000〜4000のポリヒドロキシブタジエン重合
体の水素添加物と、イソシアネート化合物からな
り末端水酸基を有するプレポリマーと、下記式
() で示される2,4―トルエンジイソシアネートダ
イマーからなる熱硬化性樹脂100重量部、および
熱伝導性フイラー50〜1500重量部からなることを
特徴とする可変形熱放散材組成物。 2 熱伝導性フイラーが金属酸化物である特許請
求の範囲第1項記載の可変形熱放散材組成物。 3 熱伝導性フイラーとして、平均粒径50ミクロ
ン以下の酸化アルミナまたは酸化マグネシウム粉
末と硬質マイカ微粉末との混合物を用いる特許請
求の範囲第1項記載の可変形熱放散材組成物。
[Scope of Claims] 1. A hydrogenated product of a polyhydroxybutadiene polymer having a melting point of 30 to 130°C and a molecular weight of 1000 to 4000 that is solid at room temperature, a prepolymer made of an isocyanate compound and having a terminal hydroxyl group, and the following formula: () 1. A variable heat dissipating material composition comprising 100 parts by weight of a thermosetting resin comprising a 2,4-toluene diisocyanate dimer represented by: and 50 to 1500 parts by weight of a thermally conductive filler. 2. The variable heat dissipating material composition according to claim 1, wherein the thermally conductive filler is a metal oxide. 3. The variable heat dissipating material composition according to claim 1, wherein a mixture of alumina or magnesium oxide powder with an average particle size of 50 microns or less and hard mica fine powder is used as the thermally conductive filler.
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