通过聚合物/氮化硼复合物的热塑性加工所制备的组成部件、用于制备此类组成部件的聚 ...的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于制备组成部件的方法，所述组成部件在其至少一部分上具有最多3毫米的壁厚，所述方法包括借助注塑模具在注塑机中使用聚合物/氮化硼复合物进行注塑的方法步骤，其中所述聚合物/氮化硼复合物包含可热塑性加工的聚合物材料和导热填料，其中所述填料包含片晶状六方氮化硼颗粒，并且其中注塑期间的注入速率为最多200mm/s。本发明还涉及使用此类方法制备的组成部件以及用于制备此类组成部件的聚合物/氮化硼复合物。本发明还涉及这种组成部件用于待冷却的组成部件和组件的散热的用途。
【专利说明】通过聚合物/氮化硼复合物的热塑性加工所制备的组成部件、 用于制备此类组成部件的聚合物/氮化硼复合物，用于制备此 类组成部件的方法及其用途
[0001] 本发明涉及通过使用具有高贯通面热导率的片晶状六方氮化硼颗粒的聚合物复 合物的热塑性加工所制备的组成部件、用于制备此类组成部件的聚合物/氮化硼复合物、用 于制备此类组成部件的方法以及此类组成部件用于散热的用途。
[0002] 可热塑性加工的塑料用于多种应用中。为此，通常通过与附加组分配混来对基体 聚合物的性质进行改性，从而为每种应用定制基体聚合物的性质。
[0003] 例如有机、矿物、陶瓷、玻璃和金属填料可用作用于与聚合物基体配混的附加组 分。填料可例如以块状、球状、片晶状或纤维颗粒存在，或以具有不规则形态的颗粒存在。附 加组分可用于例如对机械性能或电气性能、热膨胀系数、或密度进行改性，或提高热导率。
[0004] 在配混期间形成了由聚合物和附加组分组成的混合的材料，该混合的材料通常以 颗粒剂的形式积聚，并且在成形工艺中进一步加工。优选地通过注塑进行成形以形成组成 部件。
[0005] 为了制备混合的导热聚合物基材料，将导热填料引入常常仅弱导热的热塑性基体 中。六方氮化硼为具有片晶状颗粒形态的高度导热填料，其可用于制备导热聚合物/氮化硼 混合材料(聚合物/氮化硼复合物）。
[0006] 当将可热塑性加工的聚合物与填料配混时，一般使用挤出机。例如，使用双螺杆挤 出机，其中螺杆承担除传输材料之外的另外功能。根据每种应用，不同实施例可在挤出机中 的不同区中使用传送元件、混合元件、剪切元件诸如例如捏合块以及回流元件。混合元件和 剪切元件确保了聚合物熔体与填料的良好混合和匀化。
[0007] 可经由主料斗，也可经由侧进料器，将填料与聚合物一起供应。如果填料对剪切敏 感，则经由侧进料器加入填料是特别重要的。将聚合物颗粒剂经由主进料器投入挤出机的 进料区中，随后在高压和强剪切下熔融。将剪切敏感的填料经由侧进料器加入已熔融的聚 合物。例如在最低可能的剪切下在配混过程的较晚时间点处将玻璃纤维加入侧进料器中， 所述玻璃纤维可用作用于机械加固的填料。
[0008] 可已经在附加侧进料期间或在主进料期间的较早时间点处，经由附加侧进料器将 对剪切不太敏感的填料与聚合物一起加入。对剪切不太敏感的填料或必须充分均质化的填 料诸如颜料，在挤出机中保持更久，并且从加入填料的位置，穿过挤出机中的所有下游匀化 和剪切区域。
[0009] 根据所选的配混参数诸如例如螺杆转速和温度，剪切敏感的填料可发生降解或部 分降解。在玻璃纤维的情况下，降解意味着玻璃纤维的粉碎，以及与之相关的由玻璃纤维化 合物组成的注塑部件的机械性能的下降。
[0010] 在挤出机的端部处，复合物作为料条形式的聚合物熔体穿过喷嘴离开挤出机。在 料条冷却并硬化之后，制粒机产生复合物颗粒剂，该复合物颗粒剂预期用于在模制过程中 进一步加工。
[0011] 用于未填充聚合物颗粒剂且也用于由聚合物和填料组成的复合物颗粒剂的一种 可能成形工艺是注塑。将聚合物颗粒剂或复合物颗粒剂在注塑机中再熔融并且在高压下填 充到模具中。在此处，聚合物熔体或复合物熔体硬化，并且可喷射出注塑组成部件。
[0012] 在注塑中，对于成形而言有较大设计自由度，并且可对可承担多种功能的复合组 成部件进行注塑。通过使用填料，聚合物适于它们将实现的每种应用和功能。
[0013] 将玻璃纤维用于复合物中使得有可能制备机械上高应力塑性组成部件。所完成的 注塑部件的拉伸强度在其中当模制聚合物熔体时模具被填充的方向上是最高的。在注塑过 程中，玻璃纤维变得强烈取向。由于该取向，材料性能（例如，机械性能)在注塑组成部件中 为各向异性的。
[0014] 已表明，在导热聚合物/氮化硼复合物的制备及其加工成组成部件中，许多影响因 素对热导率结果具有显著影响。这些影响因素包括所使用的配混、成形、样品几何结构、样 品抽取和测量方法。
[0015] 在配混期间，例如，可使用共捏合机(Buss捏合机）、单螺杆挤出机和双螺杆挤出 机。可经由机器设计和/或工艺参数来对剧烈或轻柔配混进行调整。为了对相对较剧烈的配 混进行调整，可以使用分散元件和剪切元件(诸如例如捏合块)这两者;为了对较轻柔的配 混进行调整，可以一同省去例如捏合块。较高螺杆转速导致复合物和复合物中的填料的相 对较强剪切，而较低螺杆转速导致复合物和复合物中的填料的相对较弱剪切。
[0016] 当将聚合物与氮化硼粉末例如与喷雾干燥的氮化硼粉末配混以形成聚合物/氮化 硼复合物时，已表明，当将30体积％的氮化硼加入聚酰胺(PA 6)时，利用填料的强混合和剪 切以及良好分散而进行的剧烈配混导致复合物的相对良好机械性能，而热导率相对较低。 相反地，利用低剪切和较差分散进行的轻柔配混导致复合物具有相对较好的热导率和较差 的机械性能。
[0017] 后续的成形也影响热导率结果。如果利用剧烈配混而制备的聚合物/氮化硼复合 物的样品是通过热压制备的，则贯通面热导率比通过注塑由相同聚合物/氮化硼复合物制 备的拉伸测试棒高40%。热压样品的贯通面热导率值比在2mm薄注塑板上测得的贯通面热 导率值高至多100%。如果厚度为2mm的薄板是利用通过轻柔配混制备的聚合物/氮化硼复 合物通过注塑而制备的，则贯通面热导率比由通过剧烈配混制备的复合物注塑而成的2_ 板的贯通面热导率高至多15%。
[0018] 此外样品几何结构也影响热导率结果。在厚度为4mm的注塑拉伸棒上测量的贯通 面热导率比在2mm厚的注塑板上测量的贯通面热导率高至多50%。
[0019] 在注塑中，样品抽取的类型也影响热导率结果。已表明，例如，在2mm薄板的剧烈配 混和注塑中，热导率可在靠近铸口处、在样品的中间处和在远离铸口处差异明显。例如，高 填充复合物中的热导率可偏差了多达20%，这具体取决于样品抽取的位置。在拉伸测试棒 的剧烈配混和注塑中，在靠近铸口且紧接第一样品肩部之后所取出的样品的热导率可与远 离铸口且在第二样品肩部之前所取出的样品偏差了多达10%。
[0020] 最后，测量方法也影响贯通面热导率结果。如果使用热圆盘方法在4mm厚注塑板上 测量贯通面热导率，则各向同性填料中的测量结果比使用激光闪光方法在2mm薄注塑板上 的测量高大约15-20%，而使用热圆盘方法在片晶状填料中测得至多50%的较高热导率。
[0021] 出于这些原因，如果复合物的制备、复合物颗粒剂的成形、样品抽取及热导率测量 在相同条件下进行，则可仅直接地比较由热导率测量所得的结果。
[0022] 作为初级颗粒而非作为初级颗粒的团聚体而存在的六方氮化硼粉末颗粒具有各 向异性的热导率。结晶良好的氮化硼粉末具有片晶状颗粒形态。氮化硼片晶通常具有>10的 纵横比，即，片晶直径与片晶厚度的比率。与片晶的面内热导率相比，贯通片晶的热导率较 低。
[0023] 如果复合物是由热塑性聚合物和呈片晶状初级氮化硼颗粒形式的氮化硼粉末而 制备的，则初级氮化硼颗粒主要以细分散形式存在。如果对这种复合物进行注塑，则大多数 片晶状初级氮化硼颗粒(特别是薄壁组成部件中）使其自身以与注塑模具的表面成平行面 且与组成部件的表面成平行面的方式排列。由于在注塑组成部件中的、在靠近模具壁的区 域与远离模具壁的区域之间的剪切速率而发生片晶状初级氮化硼颗粒的这种排列。片晶状 初级氮化硼颗粒在注塑组成部件中的这种排列导致性能(特别是热导率)的各向异性。在聚 合物复合物的流动方向上壁厚<3或<2mm的薄壁组成部件中的（面内）的热导率一般高超 过四倍，而贯通组成部件壁（贯通面）的热导率至多高七倍，并且在多30体积％的填料加载 量下更大。热塑性注塑组成部件的热导率的各向异性在许多应用中是缺点。例如，在低贯通 面热导率下，贯通外壳壁的散热同样较低。在使用注塑外壳的应用中，该性能是不利的，这 是由于可能出现热量在外壳壁中的快速分布，但不可能出现贯通外壳壁的散热。尽可能高 的贯通面热导率是这些应用所需的，特别是在热量应当横穿二维区域耗散的情况下。
[0024] 在按复合物中的氮化硼粉末体积计填料加载量低于50%的情况下，壁厚为2mm及 更低的注塑薄壁组成部件中的贯通面热导率值一般不超过lW/m*K。
[0025] 氮化硼也可以以片晶状初级颗粒的团聚体的形式用作聚合物中的导热填料。用于 制备氮化硼团聚体的不同方法(例如借助喷雾干燥、等静压制、或压制和后续烧结)描述于 US 2006/0 127 422 AUffO 03/013 845 AUUS 6,048,51UEP 0 939 066 AUUS 2002/0 006 373 A1、US 2004/0 208 812 A1、W0 2005/021 428 A1、US 5,854,155以及US 6,096， 671 中。
[0026] DE 10 2010 050 900 Al描述了一种用于制备织构化的氮化硼团聚体的方法，其 中氮化硼片晶在团聚体中具有优选取向。
[0027] 例如，通过在注塑机中注塑来制备热塑性聚合物复合物。在所述工艺中，将复合物 颗粒剂填充到注塑机中，熔融并且在高压下填充到注塑模具中。典型的注塑参数是，例如在 无填料的低粘度聚酰胺6 (例如Schulamid 6Nvl2，舒尔曼工程塑料公司，克彭，德国 (A.Schulman,Kerpen,Germany))中，复合物恪体的恪体温度为250-270°C，注塑模具的模具 温度为60_90°(：，并且注入速率为250臟/8。
[0028]热塑性聚合物具有通常<0.3W/m*K的非常低的热导率。添加有大部分玻璃纤维或 其他导热性差的填料的热塑性复合物同样具有低热导率或几乎没有较高的热导率。由于在 填充模具期间具有低热导率的聚合物熔体的硬化仅缓慢地开始，并且在填充完成后所述硬 化仍在继续，因此在注塑过程中使用低模具温度，以便缩短周期，从而确保经济地生产。低 模具温度通常与高注入速率结合地使用，以避免部件中的缺陷，并实现长的流动路径。由于 在注塑期间的低模具温度，在填充模具期间模具壁附近的区域形成纤维在含低导热玻璃纤 维的复合物的流动方向上更强烈地取向的区域，这导致较高的拉伸强度。
[0029]为了优化具有非常低的热导率的复合物的注塑参数，通常优选的是将参数选择为 不延长周期的那些。例如，如果在填充模具期间或对于注塑部件的质量存在问题，则优选增 加复合物熔体的注入速率、注入压力和熔体温度，并且保持低的注塑模具的模具温度。以这 种方式，可以制备高品质的且具有短的周期的注塑部件。
[0030] 如果使用这些标准注塑参数(高注入速率、高熔体温度、低模具温度)加工含氮化 硼团聚体的中等导热和高导热聚合物/氮化硼复合物，则所得组成部件具有相对低的热导 率，特别是低贯通面热导率。在含玻璃纤维的介质以及高导热聚合物/氮化硼的复合物中， 使用标准注塑参数获得相对低的强度。在这种情况下，1至〈2.5W/m*K的贯通面热导率被认 为是中等热导率，并且多2.5W/m*K的贯通面热导率被认为是高热导率。
[0031] 在具有氮化硼团聚体的聚合物/氮化硼复合物中，超过200mm/s的高注塑速率导致 对在复合物基体中的氮化硼团聚体的强烈剪切，并因此导致氮化硼团聚体降解为团聚体片 段或甚至降解为初级氮化硼颗粒。这在所有空间方向上降低了注塑组成部件的热导率。在 高填充介质和高导热复合物中，在高注入速率下玻璃纤维也被强烈地剪切和损毁。特别不 利的还有使用低的注塑模具温度，其同样导致剪切敏感的填料的降解。通常，注塑机不能够 实现超过150°C的模具温度。而且，实际达到的模具温度可能会明显低于设定的目标温度。 为了测试模具温度，因此有必要对模具的表面进行测量，所述表面在模具被填充时与聚合 物或聚合物复合物接触。
[0032] 在中等导热复合物-特别是在高导热复合物的注塑过程中，使用标准注塑参数导 致了在组成部件表面上的清晰行进的流动线条。这尤其归因于喷泉流，所述喷泉流将聚合 物熔体一再地从被模制部件的芯区域运送至表面。在使用通常模具温度的中等导热，特别 是高导热复合物的注塑过程中，聚合物复合物突然硬化，因此流动线条形成的频率高。在一 些情况下，可以观察到已经硬化的表面片段的褶皱突出到组成部件中。
[0033] 如果两个已经硬化的表面片段相遇，可能它们将不再粘结，即使在高注入压力和 高保持压力下也如此。这导致了注塑部件的不良机械性能和不佳表面质量。
[0034] 因此本发明提出的目的是提供可热塑性加工的聚合物/氮化硼复合物，可利用该 复合物，在高水平的工艺可靠性下，在薄壁组成部件中获得高贯通面热导率值和高面内热 导率值，同时克服现有技术的缺点。
[0035] 利用根据权利要求1所述的方法，根据权利要求10和11所述的组成部件、根据权利 要求25所述的聚合物/氮化硼复合物以及根据权利要求26所述的组成部件的用途来实现上 述目的。所述方法和所述组成部件的优选的或特别实用的实施例在从属权利要求2至9以及 12至24中指出。
[0036] 因此，本发明的主题是用于制备组成部件的方法，所述组成部件在组成部件的至 少一部分上具有最多3mm的壁厚，所述方法包括借助注塑模具在注塑机中使用聚合物/氮化 硼复合物进行注塑的方法步骤，其中所述聚合物/氮化硼复合物包含可热塑性加工的聚合 物材料和导热填料，所述填料包含片晶状六方氮化硼颗粒，并且注塑期间的注入速率为最 多200mm/s。
[0037] 本发明的另一个主题是一种组成部件，所述组成部件在其至少一部分上具有最多 3_的壁厚，所述组成部件可通过上述的方法获得。
[0038] 本发明的又一个主题是一种组成部件，所述组成部件在其至少一部分上具有最多 3mm的壁厚，其中所述组成部件通过聚合物/氮化硼复合物的热塑性加工制备，并且其中所 述组成部件包含可热塑性加工的聚合物材料和导热填料，所述填料包含片晶状六方氮化硼 颗粒。
[0039] 本发明的又一个主题是用于制备这种组成部件的聚合物/氮化硼复合物，其中该 聚合物/氮化硼复合物包含可热塑性加工的聚合物材料和导热填料，所述填料包含片晶状 六方氮化硼颗粒。
[0040] 本发明的又一个主题是这种组成部件用于待冷却的组成部件或组件、优选地电子 组成部件或组件的散热的用途。
[0041] 根据本发明的聚合物/氮化硼复合物能够克服由聚合物/氮化硼复合物制成的注 塑薄壁组成部件的低贯通面热导率的缺点。
[0042] 贯通面热导率是在贯通面方向上（即，垂直于板平面)测量的热导率。面内热导率 是在面内方向上(即，沿着板平面)测量的热导率。
[0043]令人惊讶的是，已表明，在利用根据本发明的聚合物/氮化硼复合物时，可显著提 高注塑薄壁组成部件的贯通面热导率，与此同时保持良好的面内热导率。
[0044] 还令人惊讶的是，在导热填料的填料负载量不太高的情况下，聚合物/氮化硼复合 物也可用于制备根据本发明的组成部件。为了进一步调整经填充的聚合物材料的性质，因 此可以添加另外的添加剂和填料，例如玻璃纤维以提高机械稳定性，从而使得在大多数标 准热塑性聚合物中，可以实现<50体积％的总填料负载量，并且在TPE聚合物(热塑性弹性 体)中可以实现< 70体积％的总填料负载量。
[0045] 使用根据本发明的方法，可在注塑过程中实现相当高的贯通面热导率，实现与使 用标准注塑参数制备的组成部件相比的聚合物/氮化硼复合物的薄壁组成部件，其中流动 线条的行进被大大降低，并且形成接近无暇的表面。
[0046] 此外，令人惊讶的是当使用含玻璃纤维的导热复合物时，发现注塑参数可导致改 善的机械性能。根据本发明所述的方法可以减少玻璃纤维的剪切并使玻璃纤维在流动方向 上有利地定向。使用根据本发明所述的制备方法，与使用标准注塑参数制备的样品相比，注 塑样品的拉伸强度提高了至多15%以上。
[0047] 在热塑性注塑过程中，当模具被填充时，在注塑部件内形成层。通常，在模具被填 充的同时，存在已经硬化的边缘层，并因此熔体不横跨整个流动前沿来填充模具。相反，所 述熔体在硬化的边缘区至流动前沿之间流动。此外，靠近壁的区域与远离壁的区域之间存 在剪切速率，其中在靠近壁的尚未硬化的区域中的剪切速率最高。在这里，熔体向模具内的 流动比在芯区域中慢。由于在靠近壁的区域中的剪切速率，各向异性填料诸如，例如纤维或 片晶，在模具被填充的同时，取向变成平行于壁表面。在靠近壁的剪切速率内，玻璃纤维自 身取向成平行于流动方向。片晶状氮化硼颗粒自身取向成与壁表面成平行面。邻近靠近壁 的区域，存在芯区域，该芯区域位于靠近壁的区域之间的中心中。在芯区域中，纤维和片晶 自身取向成横向于主流动方向。
[0048] 每一层的特征性行进(characteristic development)和每一层中的取向度影响 就热导率和强度而言的组成部件特性的各向异性。例如，在含有相同片晶状氮化硼颗粒的 聚合物/氮化硼复合物中的突出明显的芯区域导致高贯通面热导率和相对低的面内热导 率。同时，含玻璃纤维的聚合物/氮化硼复合物的强度比在突出较不明显的芯区域中相对较 低。相反，突出明显的边缘区域，在该区域中纤维的纵向取向平行于主流动方向，或者片晶 状导热颗粒与壁表面成平行面，导致在主流动方向上的相对高的拉伸强度以及相对高的面 内热导率。高面内热导率和高拉伸强度这两种效果可在具有片晶状导热颗粒结合玻璃纤维 的复合物中同时发生。
[0049] 对于由具有片晶状氮化硼颗粒的聚合物/氮化硼复合物组成的根据本发明所述的 组成部件，已经令人惊奇地显示，中间层的厚度不增加，反而随注入速率的增大而减小。相 反，低注入速率导致中间层厚度的增大。使用低注入速率，可由此在根据本发明所述的组成 部件中产生厚中间层，这导致相对增加的贯通面热导率。
[0050] 令人惊奇的是，已经发现由聚合物/氮化硼复合物组成的根据本发明所述的组成 部件，在注塑模具的模具温度增加时，中间层的厚度不会如本领域技术人员预期的那样增 加，反而中间层的厚度会减小。与预期相反，当模具温度降低时，中间层的厚度增加。在相对 低的模具温度下，由此检测到贯通面热导率的显著增加。
[0051] 令人惊奇的是，已显示在含玻璃纤维的聚合物/氮化硼复合物中，使用约120mm/s 的中等注入速率和高模具温度，可以获得高强度。这是令人惊奇的，因为已经预期的是在高 模具温度下，中间层的突出会更明显，由此拉伸强度会下降。
[0052]图1示出了尺寸为80x80x2mm3并具有铸口以及面内和贯通面方向的薄注塑板，在 面内方向和贯通面方向上计算热导率值(面内热导率和贯通面热导率）。
[0053]图2a和2b示出了用于测量贯通面热导率和面内热导率的样品。图2a示出了尺寸为 IOX 10X2mm3的样品，该样品由图1的注塑板的中心而制备并用于测量贯通面热导率。图2b 示出了用于测量面内热导率的样品的制备。首先，通过使用即粘胶水胶合来制备尺寸为10 X 10 X 2mm3的样品的板叠堆，其中制备由尺寸为80 X 80 X 2mm3的注塑板组成的所述样品。由 该板叠堆制备平行于注塑板的贯通面方向并垂直于流动方向的样品。在该样品上，测定面 内热导率。
[0054]图3a和3b示出了来自实例和参考例的氮化硼团聚体的SEM图像，该氮化硼团聚体 用于根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物。图3a示出了筛分粒级<500μπι的 氮化硼团聚体的概览图像。图3b示出了厚度为30μπι的团聚体的断裂表面。
[0055]图4示出了注塑薄板的三层模型，所述注塑薄板由含有纤维填料诸如，例如玻璃纤 维的聚合物/氮化硼复合物组成。在靠近壁的两层(a)中，纤维平行于主流动方向来排列。如 果靠近壁的所述层突出明显，则可能在流动方向上获得高拉伸强度。在中间层(b)中，纤维 取向成横向于主流动方向。中间层对样品在流动方向上的强度贡献较小。
[0056] 图5示出了注塑薄板的三层模型，所述注塑薄板由含有片晶状高导热填料诸如，例 如织构化的鳞片状氮化硼团聚体的复合物组成。在靠近壁的两层(a)中，所述片晶平行于主 流动方向且与组成部件表面成平行面而对齐。如果所述层突出明显，则可能获得高面内热 导率。在中间层(b)中，片晶状填料颗粒取向成垂直于主流动方向。如果中间层突出明显，则 可获得高贯通面热导率。
[0057] 图6示出了来自实例8的2mm薄注塑板的横截面抛光的光学显微镜图像。在填充注 塑模具期间聚合物复合物的主流动方向从左至右行进。在样品的芯区域中的大多数鳞片状 氮化硼团聚体基本上取向成垂直于板表面且垂直于主流动方向。具有鳞片状氮化硼团聚体 的这种排列的芯区域是非常大的，并一直部分地延伸到组成部件的表面。所述芯区域占组 成部件体积的超过70%。在总样品中，超过70%的鳞片状氮化硼团聚体朝向组成部件的表 面以至少45°的角度取向。含有50体积％鳞片状氮化硼团聚体的PA6样品具有4. lW/m*K的贯 通面热导率。
[0058] 图6b是来自图6a的鳞片状氮化硼团聚体的取向的示意图。
[0059] 图7a示出了来自实例11的2mm薄注塑板的横截面抛光的光学显微镜图像。在填充 注塑模具期间聚合物复合物的主流动方向从左至右行进。在样品的芯区域中的大多数鳞片 状氮化硼团聚体基本上取向成垂直于板表面且垂直于主流动方向。所述芯区域占组成部件 体积的大约50%。在总样品中，约50%的鳞片状氮化硼团聚体朝向组成部件的表面以至少 45°的角度取向。含有50体积％鳞片状氮化硼团聚体的PA6样品具有3.3W/m*K的贯通面热导 率。
[0060] 图7b是来自图7a的鳞片状氮化硼团聚体的取向的示意图。
[0061] 图8a示出了来自实例12的2毫米薄注塑板的横截面抛光的光学显微镜图像。在填 充注塑模具期间聚合物复合物的主流动方向从左至右行进。在样品的芯区域中小部分鳞片 状氮化硼团聚体取向成垂直于板表面且垂直于主流动方向。所述芯区域相对较小并占组成 部件体积的约10至最多25%。在总样品中，超过70%的鳞片状氮化硼团聚体朝向组成部件 的表面以最多45°的角度取向。含有50体积％鳞片状氮化硼团聚体的PA6样品具有3.0W/m*K 的贯通面热导率。
[0062]图8b是来自图8a的鳞片状氮化硼团聚体的取向的示意图。
[0063] 如上文已经解释的，贯通面热导率是在贯通面方向（即，垂直于板平面)上测量的 热导率。面内热导率是在面内方向上(即，沿着板平面)测量的热导率。
[0064] 根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的贯通面热导率优选地为至 少lW/m*K，更优选地至少1.2W/m*K，甚至更优选地至少1.5W/m*K，特别优选地至少1.8W/m* K。根据DIN EN IS022007-4,在厚度为2mm的圆盘形注塑样品上测量热导率。
[0065] 根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的面内热导率优选地为至少 1.5W/m*K，更优选地至少1.8W/m*K，甚至更优选地至少2.2W/m*K，特别优选地至少2.7W/m* K0
[0066] 为了测量面内热导率，将厚度为2mm的圆盘形注塑样品堆叠在另一个的顶部上并 胶合在一起。由由此制备的板叠堆制备平行于注塑板的贯通面方向并垂直于流动方向的尺 寸为2 X 10 X IOmm3的2mm薄样品。根据DIN EN ISO 22007-4,在由此制备的厚度为2mm的样 品上测量面内热导率。
[0067] 根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的贯通面热导率比不含导热 填料的聚合物材料的热导率高优选地至少〇. 8W/m*K，更优选地至少I W/m*K，甚至更优选地 至少1.3W/m*K，特别优选地至少1.6W/m*K。
[0068] 根据本发明的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的面内热导率比不含导热填料的 聚合物材料的热导率高优选地至少1.3W/m*K，更优选地至少1.6W/m*K，甚至更优选地至少 2.0W/m*K，特别优选地至少2.5W/m*K。
[0069] 基于聚合物/氮化硼复合物的总体积计，在根据本发明所述的组成部件和聚合物/ 氮化硼复合物中的呈片晶状六方氮化硼颗粒形式的氮化硼或氮化硼团聚体的比例优选地 为至少5体积％，更优选地至少10体积％，甚至更优选地至少20体积％，特别优选地至少30 体积％。
[0070] 基于聚合物/氮化硼复合物的总体积计，在根据本发明所述的组成部件和聚合物/ 氮化硼复合物中的呈片晶状六方氮化硼颗粒形式的氮化硼或氮化硼团聚体的比例优选地 为最多70体积％，更优选地最多60体积％，特别优选地最多50体积％。
[0071] 可热塑性加工的聚合物用作用于根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复 合物的聚合物。这些聚合物特别地为热塑性材料聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯 (PC)、聚丙烯(PP)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和聚醚醚酮(PEEK)、液 晶聚合物(LCP)以及聚甲醛(POM)。可进行热塑性加工的硬塑性模制材料也可用作聚合物。 此外，也可使用可进行热塑性加工的橡胶，例如合成橡胶。
[0072] 根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物含有片晶状六方氮化硼颗 粒，该颗粒可作为非团聚初级颗粒存在，或者甚至以氮化硼团聚体的形式存在。结晶良好的 六方氮化硼粉末被用作非团聚的片晶状六方初级氮化硼颗粒。结晶良好的六方氮化硼粉末 的平均粒度d 5Q优选为3至50μπι，但也可以使用较大的片晶。同样可使用具有不同粒度的不同 六方氮化硼粉末的混合物。测量氮化硼粉末的平均粒度(d 5Q)通常借助激光衍射(湿法测量， Mastersizer 2000,马尔文公司（wet measurement，Mastersizer 2000，Malvern))来进行。 如果使用非团聚氮化硼颗粒，则片晶状六方氮化硼颗粒的纵横比，即，片晶直径与片晶厚度 之比，优选为10以上。可使用不含B 2O3的氮化硼粉末和具有至多0.5重量％的低B2O3含量的 氮化硼粉末，但也可使用具有至多10重量％以上的较高B 2O3含量的氮化硼粉末。还可使用粉 末状氮化硼或颗粒状氮化硼的混合物。
[0073] 在根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的优选实施例中，片晶状 六方氮化硼颗粒以鳞片状氮化硼团聚体的形式使用。这些氮化硼团聚体为包含片晶状六方 初级氮化硼颗粒的团聚体，这些颗粒团聚在一起而形成鳞片状氮化硼团聚体。这些氮化硼 团聚体也可被称为鳞片状氮化硼团聚体或氮化硼薄片。这些氮化硼薄片应有别于未团聚的 片晶状初级氮化硼颗粒，所述氮化硼薄片在英语文献中常被称为"薄片状氮化硼颗粒" (flaky boron nitride particle)。鳞片状氮化硼团聚体的结构由许多单独的氮化硼片晶 积聚而成。这些团聚体中的片晶状初级氮化硼颗粒不是无规地朝向彼此取向。鳞片状氮化 硼团聚体包含片晶状初级氮化硼颗粒，其片晶平面以平行于彼此的方式排列。片晶状初级 氮化硼颗粒优选地以一定方式团聚在一起，该方式使得初级氮化硼颗粒的片晶平面以基本 上平行于彼此的方式排列。鳞片状氮化硼团聚体具有各向异性性质，这是由于这些团聚体 中的片晶状初级氮化硼颗粒不是无规地朝向彼此取向。
[0074] 各向异性鳞片状氮化硼团聚体中的片晶状初级氮化硼颗粒的排列角度可用织构 指数来表征。其中片晶状初级氮化硼颗粒完全地各向同性排列（即，不偏好于任何特定方 向）时的六方氮化硼(hBN)的织构指数为1。织构指数随样品中的取向度而升高，即，越多的 片晶状初级氮化硼颗粒在彼此的顶部上排列或者以其基面平行于彼此的方式排列，或者越 多的初级氮化硼颗粒的片晶平面以平行于彼此的方式排列。用于根据本发明所述的组成部 件的各向异性的鳞片状氮化硼团聚体的织构指数优选地处于大于2.0的值，更优选地处于 2.5以上，甚至更优选地处于3.0以上，特别优选地处于3.5以上。鳞片状团聚体的织构指数 也可具有5.0以上以及10.0以上的值。鳞片状氮化硼团聚体的织构指数优选地处于200以下 的值，更优选地处于50以下的值。使用X射线衍射法测定织构指数。为此，通过测量X射线衍 射图来确定(002)的衍射反射强度与（100)的衍射反射强度的比率，然后除以理想的非织构 hBN样品的相应比率。此理想比率可由JCPDS数据来确定，其为7.29。
[0075] 因此，氮化硼团聚体的织构指数(TI)可根据下式来计算
[0076]
[0077] 作为氮化硼团聚体的X射线衍射图的(002)的衍射反射强度与（100)的衍射反射强 度的比率1(〇〇2)/1( 1()())，除以数值7.29。在填满氮化硼团聚体的情况下测量氮化硼团聚体的 织构指数。该测量在20 °C下进行。
[0078] 如果在尺寸为约3.5cm2(基于鳞片状团聚体的顶表面或底表面的面积）的大鳞片 状单独团聚体上测定织构指数，则对于织构指数而言可获得100以上且至多约500的极高 值。在大鳞片状团聚体上测量的这些值是初级颗粒在鳞片状氮化硼团聚体中极强排列的证 据。当在优选地用于根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的鳞片状氮化硼 团聚体上测量织构指数(可在如上文已描述的团聚体填充物上进行测量)时，在用于X射线 衍射法测量的样品载体中发生部分地静态的排列。因此在尺寸Slmm的较小鳞片状团聚体 上获得的织构指数值始终低于单独鳞片状团聚体中的初级颗粒的相应取向。
[0079] 在根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物和组成部件中，优选使用的各向异性 鳞片状氮化硼团聚体的平均团聚体直径(dsoXlOOOym，更优选地<500μπι，甚至更优选地< 300μπι，特别优选地<200μπι。用于根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物和组成部件中的 各向异性鳞片状氮化硼团聚体的平均团聚体直径(d5〇)优选地为^ 20μηι，更优选地多30μηι， 甚至更优选地彡50μηι，特别优选地彡100μπι。可借助激光衍射（湿法测量，Mas ter sizer 2000，马尔文公司（wet measurement ,Mastersizer 2000 ,Malvern))来测定平均团聚体直 径(d5Q)。平均团聚体直径比用于团聚体制备中的初级氮化硼颗粒的平均粒度大至少两倍， 优选地大至少三倍。平均团聚体直径也可比用于团聚体制备中的初级氮化硼颗粒的平均粒 度大十倍或也可大五十倍或更大。各向异性鳞片状氮化硼团聚体中的初级颗粒的平均粒度 (d5〇 X 50μηι，优选地< 30μηι，更优选地< 15μηι，甚至更优选地< 1 Ομπι，特别优选地< 6μηι。
[0080] 各向异性鳞片状氮化硼团聚体的厚度彡500μηι，优选地彡200μηι，更优选地彡100μ m，甚至更优选地<70μηι，还更优选地<50μηι，特别优选地< 35μηι。厚度为至少Ιμπι，更优选地 彡2μπι，甚至更优选地多3μπι，特别优选地多5μπι。可使用数字精密仪表或扫描电子显微镜 (SEM)来测定各向异性鳞片状氮化硼团聚体的厚度。
[0081] 所述鳞片状氮化硼团聚体的纵横比，即团聚体直径与团聚体厚度的比率，可利用 扫描电子显微镜(SEM)图像通过测量团聚体的直径和厚度来测定。鳞片状团聚体的纵横比 具有大于1的值，优选地2以上的值，更优选地3以上的值，特别优选地5以上的值。
[0082]各向异性鳞片状氮化硼团聚体为高密度的氮化硼团聚体。
[0083] 在各向异性鳞片状氮化硼团聚体中的单独片晶状初级氮化硼颗粒之间存在直接 接触点，从而在氮化硼团聚体中产生由初级氮化硼颗粒积聚而成的连续导热通路。
[0084] 用于根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的鳞片状氮化硼团聚体 在其顶侧和底侧上具有通过成形工艺直接制备而未经过粉碎的表面。这些表面在下文被称 为"成形表面"。成形表面是相对平滑的，这与团聚体的粗糙侧表面(断裂表面)形成对比，该 粗糙侧表面(断裂表面)通过断裂或粉碎步骤而形成。鳞片状氮化硼团聚体的表面为基本上 平坦的(平面的），并且其顶侧和底侧基本上平行于彼此。
[0085] 鳞片状氮化硼团聚体的总表面区域中的成形表面的比例平均为至少33% (如果团 聚体的直径等于其高度），从而呈现具有圆形基底的片晶或鳞片形状，并且其同样为至少 33% (如果团聚体为立方体形），从而呈现具有正方形基底的片晶或鳞片形状。对于具有高 纵横比的鳞片状氮化硼团聚体，总表面区域中的成形表面的比例明显更高；对于纵横比〉 3.0的团聚体，该比例通常在60与95%之间；对于非常大的团聚体，该比例可甚至更高。通过 将团聚体倒圆或甚至由于筛分或筛选工艺的结果，总表面区域中的成形表面的比例可下 降;然而，该比例通常始终为至少10%，优选地至少20%。
[0086] 可通过分析SEM图像来测定总表面区域中的成形表面的比率。在这样做时，针对团 聚体直径和厚度而计算的值用于测定纵横比。根据如下公式，利用这些值计算总表面区域 中的成形表面的比例：
[0087] 成形表面的比例[% ] = ((2*端面)/总表面积)*100
[0088] 其中
[0089] 端面=团聚体直径*团聚体直径
[0090] 总表面积=2*端面+4*侧面
[0091] 侧面=团聚体厚度*团聚体直径
[0092] 优选用于根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的鳞片状氮化硼团 聚体表现出高团聚体稳定性。即使在高剪切力的影响下，具有高团聚体稳定性的氮化硼团 聚体也仅部分地降解为初级颗粒或团聚体片段，该高剪切力诸如在所述聚合物(特别是具 有高填料加载量的那些聚合物)与氮化硼填料一起配混时出现的那些高剪切力。即使部分 降解，也能保持根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物的有利性质，特别是各向异性比 率。
[0093] 可例如以超声实验来测试所述团聚体的稳定性，而同时通过激光粒度测定法来测 量团聚体尺寸，其中所述团聚体由于超声作用而随时间推移发生崩解。经由团聚体尺寸随 时间推移的变化来记录团聚体的崩解，其中根据团聚体的稳定性而形成不同曲线。软的团 聚体比机械性上更稳定的团聚体崩解得快。
[0094]为了测量团聚体稳定性，使小于200μπι的氮化硼团聚体解体，并且通过筛分来移除 〈100μπι的细粒。在由此获得的100-200μπι筛分粒级上，借助激光粒度计(具有分散装置Hydro 2000S的Mas ter sizer 2000，德国海伦贝格的马尔文公司（Malvern ,Herrenberg ,Germany)) 测定团聚体稳定性。为此，将由水中的润湿剂组成的溶液（2mL的漂洗剂(G 530Spiilfix， BUZIL-Werk Wagner GmbH&Co .KG，梅明根（Memmingen))与0 · 375mL的Imbentin(聚乙二醇烧 基醚)在IOL的蒸馏水中的混合物）用作分散介质。在具有按扣盖的小瓶(SmL)中，通过摇动 用6mL的分散介质分散10-20mg的团聚体。用吸管将悬浮液从样品中移出并滴入激光粒度计 的润湿单元中直至激光阻滞（laser obscuration)达到5% (具体范围：5_30%)。在无超声 的情况下开始测量，每15秒用超声进行进一步测量，其中将分散装置的超声功率(其可经由 装置软件设定为介于〇和100%之间的值)设定为每种情况下最大功率的5%。总共进行十次 测量。当测量时，分散装置的搅拌器在1750RPM下运行。使用十次测量后的d 9Q值与第一次测 量的d9Q值的商数(乘以100以用百分比表示)作为团聚体稳定性的量度。此处所述的测量方 法在下文也被称为"超声方法"。
[0095] 优选地用于根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物和根据本发明所述的组成部 件的鳞片状氮化硼团聚体的团聚体稳定性优选地为至少40%，更优选地为至少50%，特别 优选地为至少60%。在这种情况下，使用上述超声方法测定团聚体稳定性。
[0096] 优选地用于根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物和根据本发明所述的组成部 件的鳞片状氮化硼团聚体的比表面积(BET)优选地为20m 2/g或更小，更优选地IOmVg或更 小。
[0097] 优选地用于根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物和根据本发明所述的组成部 件的鳞片状氮化硼团聚体可倾倒且易于投料，这与未团聚的氮化硼粉末形成对比。
[0098] 当使用相同比例的氮化硼时，与采用未团聚的氮化硼粉末相比，可以在根据本发 明所述的具有鳞片状氮化硼团聚体的组成部件中实现更高热导率值。与采用未团聚的氮化 硼粉末相比，使用鳞片状氮化硼团聚体时，可以在聚合物/氮化硼复合物中和在由其制备的 组成部件中实现更高填料负载量。
[0099] 为了制备鳞片状氮化硼团聚体，在成形步骤中将呈初级氮化硼颗粒或无定形氮化 硼的形式的氮化硼起始粉末(任选地与粘结相原料混合)加工成鳞片状团聚体，随后进行热 处理步骤，高温退火，并且如果必要，随后将所获得的鳞片状团聚体粉碎和/或分级。
[0100]通过借助于单轴向压制或辊轴压实来压制干燥或润湿的粉末混合物，从而完成鳞 片状氮化硼团聚体的成形。
[0101] 为了进行成形，优选地在两个反向旋转辊之间压制氮化硼起始粉末或由氮化硼起 始粉末和粘结相原料组成的粉末混合物。在所述辑之间的间隙中，接触力被设定为每cm车昆 隙长度多〇. 5kN，优选地多I kN，更优选地多2kN，甚至更优选地多3kN，还更优选地多5kN，最 优选地多7kN，特别优选地多10kN。辊的接触力影响各向异性鳞片状氮化硼团聚体的密度。 在高接触力下，一部分氮化硼原料被制成无定形的，其在后续的高温退火期间重结晶。当使 用微结构化辊时，也可进行各向异性鳞片状氮化硼团聚体的制备。
[0102] 在进一步温度处理或氮化之前，通过在大约100°C下干燥，将所制备的团聚体的残 余水分逐出。
[0103] 对压实成鳞片状团聚体的材料进行热处理步骤，高温退火。如果鳞片状团聚体是 在未添加粘结相原料且仅使用氮化硼起始粉末（即，初级氮化硼颗粒或无定形氮化硼)的情 况下制备的，则在至少1600°c、优选地至少1800°C的温度下进行鳞片状团聚体的高温退火。 [0104]如果必要，还可随后将所获得的鳞片状团聚体进一步粉碎和/或分级。
[0105] 在压实期间增大接触力并在热处理期间升高温度的情况下，各向异性鳞片状氮化 硼团聚体的稳定性提高，在厚度为2mm的薄板上测量的热导率也提高，该薄板是使用所述各 向异性鳞片状氮化硼团聚体由根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物制备的。
[0106] 当制备各向异性鳞片状氮化硼团聚体时，可使用不含另外添加剂的氮化硼粉末， 并将其加工成各向异性鳞片状氮化硼团聚体。优选地使用由六方氮化硼粉末和其他粉末组 成的混合物，从而制备由氮化硼和次生相组成的各向异性鳞片状混合团聚体（"氮化硼混合 薄片"）。另外加入六方氮化硼粉末的用于制备各向异性鳞片状混合团聚体的粉末可为用于 制备无机粘结相的粘结相原料。在各向异性鳞片状混合团聚体中，借助作为次生相的无机 粘结相，使六方初级氮化硼颗粒彼此连接。
[0107] 各向异性鳞片状氮化硼混合团聚体的无机粘结相包含至少一种碳化物、硼化物、 氮化物、氧化物、氢氧化物、金属或碳。
[0108] 与不含粘结相的各向异性鳞片状氮化硼团聚体中一样，片晶状初级氮化硼颗粒不 在这些鳞片状混合团聚体中无规地取向。鳞片状氮化硼混合团聚体包含片晶状初级氮化硼 颗粒，该颗粒的片晶平面以平行于彼此的方式排列。片晶状初级氮化硼颗粒优选地以一定 方式团聚在一起，该方式使得初级氮化硼颗粒的片晶平面以基本上平行于彼此的方式排 列。鳞片状氮化硼混合团聚体具有各向异性性质，这是由于这些团聚体中的片晶状初级氮 化硼颗粒不无规地朝向彼此取向。
[0109] 所述粘结相位于初级氮化硼颗粒之间的各向异性鳞片状氮化硼混合团聚体(氮化 硼混合薄片）中，但其也可至少部分地位于氮化硼混合薄片的表面上或覆盖大部分的表面 区域。所述粘结相粘结氮化硼混合薄片中的初级氮化硼颗粒，从而使得可以获得与不含粘 结剂的团聚体相比机械性上更稳定的团聚体。
[0110] 在每种情况下基于鳞片状氮化硼团聚体的总量计，各向异性鳞片状氮化硼混合团 聚体的粘结相比例优选地为至少1 %，更优选地为至少5%，甚至更优选地为至少10%，还更 优选地为至少20%，特别优选地为至少30%。
[0111] 在至少1000°C的温度下进行具有无机粘结相的鳞片状氮化硼团聚体的高温退火。
[0112] 在另外优选的实施例中，各向异性鳞片状混合团聚体的无机粘结相包含至少一种 氮化物和/或氮氧化物。氮化物或氮氧化物优选地为元素铝、硅、钛和硼的化合物。
[0113] 这些氮化硼混合团聚体也可被称为各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体或具有 氮化物粘结相的各向异性氮化硼团聚体。
[0114] 粘结相中所含的氮化物和氮氧化物优选地为氮化铝（AlN)、氮氧化铝、氮化钛 (TiN)、氮化硅(Si3N4)和氮化硼(BN)，更优选地为氮化铝、氮氧化铝、氮化钛和/或氮化硅，甚 至更优选地为氮化铝和/或氮氧化铝。粘结相特别优选地包含氮化铝。
[0115] 粘结相的氮化物和氮氧化物可为无定形的、部分地结晶的或完全结晶的。粘结相 优选地为完全结晶的，这是由于这使得可以在根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物和 根据本发明所述的组成部件中实现更高的热导率值。
[0116] 包含氮化物和/或氮氧化物的粘结相还可另外包含氧化物相，诸如例如氧化硼 (B2〇3)、氧化错(Al2〇3)、二氧化娃(Si〇2)、二氧化钛(Ti〇2)、氧化纪(Y2〇3)、氧化镁(MgO)、氧化 钙(CaO)以及稀土金属氧化物。
[0117] 此外，粘结相还可另外包含硼酸盐，例如硼酸铝或硼酸钙。另外，粘结相还可包含 杂质，例如碳、金属杂质、元素硼、硼化物、碳化硼或其他碳化物诸如例如碳化硅。
[0118]粘结相中氮化物和氮氧化物的比例基于粘结相的总量计优选地为至少50重量％， 特别优选地为至少80重量％。
[0119] 基于粘结相的总量计，粘结相优选地包含比例多50重量％的氮化铝、氮化硅或氮 化钛或它们的混合物。基于粘结相的总量计，粘结相特别优选地包含氮化铝，优选地比例为 彡90重量％。
[0120] 金属粉末优选地用作用于制备各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体的氮化物粘 结相的粘结相原料，该金属粉末通过直接氮化被转化成相应金属氮化物或氮氧化物或者金 属氮化物与氮氧化物的混合物。所用的金属粉末优选地为铝、硅或钛粉或者它们的混合物。 特别优选使用铝粉。在氮化步骤中，该金属被转化成相应的金属氮化物。还可能的是在氮化 期间形成氮氧化物或者金属氮化物与氮氧化物的混合物。
[0121] 与还原剂结合的金属化合物也可用作用于制备各向异性氮化物粘结的氮化硼团 聚体的氮化物粘结相的粘结相原料，该氮化物粘结相经由还原氮化来制备。所用的金属化 合物优选地为具有以下元素的化合物:铝、硅和钛，优选地氧化物和/或氢氧化物，诸如例如 氧化错(Al2〇3)、氢氧化错(A1(0H)3)、勃姆石(A100H)、二氧化娃(Si〇2)和二氧化钛(Ti〇2)。所 用的金属化合物也可为硼酸盐例如硼酸铝。碳和氢以及有机化合物，诸如，例如聚乙烯醇缩 丁醛(PVB)、三聚氰胺和甲烷可用作还原剂。如果将诸如例如氢或甲烷的气态物质用作还原 剂，则将这些物质加入氮化气氛。所述还原所需的还原剂也可已经存在于金属化合物中，因 此使得无需使用额外的还原剂，例如当使用异丙醇铝、原硅酸四乙酯或异丙醇钛作为粘结 剂原料时。在氮化步骤中，该金属化合物被转化成相应的金属氮化物。还可能的是，氮氧化 物或者金属氮化物与氮氧化物的混合物在氮化期间形成；同样，粘结相仍可包含未反应氧 化物的残余物。
[0122] 用于制备氮化硼的反应物也可用作用于制备各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚 体的氮化物粘结相的粘结相原料。用于制备氮化硼的反应物可包含氧化硼源，诸如，例如硼 酸（H 3BO3)和氧化硼（B2O3)以及还原剂，诸如，例如碳或氢或有机化合物诸如聚乙烯醇 (PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、三聚氰胺和甲烷。如果将诸如例如氢或甲烷的气态物质用作 还原剂，则将这些物质加入氮化气氛。基本上不含氧的硼源，诸如，例如元素硼、碳化硼和硼 酸三甲酯也可用作用于制备氮化硼的反应物。在氮化步骤中，这些原料被转化成六方氮化 硼。
[0123] 用于制备各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体的氮化物粘结相的粘结相原料也 可为氮化物材料，该氮化物材料在氮化气氛中的热处理期间硬化。该氮化物材料可为铝或 硅的氮化物和/或氮氧化物化合物，但也可使用氮化钛和稀土氮化物；同样地，来自由硅铝 氧氮聚合材料组成的组的化合物。液相，诸如例如氧化钇、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化硅 和稀土氧化物可用作烧结助剂。
[0124] 还可以使用所列出的不同粘结相原料的混合物。
[0125] 六方氮化硼、无定形氮化硼、部分结晶的氮化硼以及它们的混合物可用作用于制 备各向异性鳞片状氮化硼团聚体的氮化硼起始粉末。
[0126] 所用的氮化硼粉末的平均粒度d5Q可为0.5-50μπι，优选地0.5-15μπι，更优选地0.5-5 μηι。例如，可使用平均粒度为Ιμπι、3μηι、6μηι、9μηι和15μηι的六方氮化硼粉末，但至多50μηι的更 大平均粒度也是可能的。同样可使用具有不同粒度的不同六方氮化硼粉末的混合物。
[0127] 测量所用的氮化硼粉末的平均粒度（d5Q)通常借助激光衍射（湿法测量， Mastersizer 2000,马尔文公司（wet measurement,Mastersizer 2000,Malvern))来进行。
[0128] 可使用不含B2O3的氮化硼粉末和具有至多0.5重量％的较低B2O 3含量的氮化硼粉 末，但也可使用具有至多10重量％以上的较高B2O3含量的氮化硼粉末。还可使用粉末状氮化 硼或颗粒状氮化硼的混合物。粘结相原料可以固体或液体或糊状形式存在。
[0129] 氮化硼起始粉末和粘结相原料的混合可例如在混合筒、V型混合器、筒环箍混合器 (drum hoop mixer)、振动磨机或艾氏混合器(Eirich mixer)中进行。均质性可在后续的研 磨步骤(例如十字锤磨机、滚磨机、搅拌球磨机）中得到进一步提高。粉末混合物可为干燥的 或润湿的。同样可添加助压剂，并且如果必要可添加润滑助剂。例如，如果颗粒剂的后续制 备经由喷雾干燥或积聚制粒来进行，则也可以湿法进行混合。
[0130]随后在氮化气氛中在至少1600 °C、优选地至少1800°C的温度下对压实成鳞片状团 聚体的材料进行高温退火。氮化气氛优选地包含氮气和/或氨气。氮化气氛优选地另外包含 氩气。在实现最大温度之后，可保持至多若干小时或若干天的停留时间。温度处理可以连续 或分批式方法进行。
[0131]由于氮化气氛中的温度处理，氮化物粘结相形成为次生相，其使初级氮化硼颗粒 彼此连接。由于氮化步骤，初级颗粒的结晶度可增大，这伴有初级颗粒生长。
[0132] 在各向异性氮化物粘结的氮化硼混合团聚体中的粘结相中在氮化期间未反应的 剩余原料优选地<10%，更优选地<5%，甚至更优选地<3%，特别优选地<2%。被氧气污 染优选地<10%，更优选地<5%，甚至更优选地<2%，特别优选地%。
[0133] 在高温处理之前，优选地在氮化气氛中在至少700 °C的温度下对压实成鳞片状团 聚体的材料进行另外的温度处理，其中该第一温度处理的温度低于高温处理的温度。该预 氮化的氮化气氛优选地包含氮和/或氨。氮化气氛优选地另外包含氩气。
[0134] 在升高温度并延长温度处理持续时间的情况下，在鳞片状氮化硼混合团聚体中所 含的初级氮化硼颗粒中，结晶度增大，并且所存在的初级氮化硼颗粒的氧含量和比表面积 下降。
[0135] 为了实现鳞片状氮化硼团聚体的目标团聚体尺寸，可采取惯常步骤，诸如筛分、粉 碎筛分和筛选。如果包含细粒，则首先将其移除。作为筛分的可选方案，凝聚物的指定粉碎 还可利用擦碎筛（sieve grater)、分类磨机、结构化辑式破碎机或切割轮来进行。研磨（例 如在球磨机中）也是可能的。在另外的工艺步骤中将尺寸为若干毫米至若干厘米的团聚体 加工成限定的团聚体尺寸。为此，例如可使用在振动筛上具有不同网目尺寸和筛分辅助设 备的标准商业筛。已经证实多步筛分/粉碎筛分工艺是有利的。
[0136] 在其制备后，可对各向异性鳞片状氮化硼团聚体进行进一步处理。在这种情况下， 可进行例如以下可能处理中的一者或多者：
[0137] -蒸气处理
[0138] -利用硅烷、钛酸盐或其他有机金属化合物在室温下或在温度影响下并用载体或 反应气体进行表面改性。在氮化物粘结的鳞片状团聚体的情况下，该表面改性也增强了氮 化物粘结相的耐水解性。
[0139] -利用聚合物，例如利用聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、共聚物、丙烯酸酯、油或羧酸进行表面改性。
[0140] -利用溶胶-凝胶体系，例如利用勃姆石溶胶或Si02溶胶，或者利用水溶性玻璃或 纳米颗粒或表面改性的纳米颗粒或它们的混合物进行浸润。
[0141] -利用水溶性或乙醇可溶性聚合物进行浸润。可利用树脂诸如例如硅树脂、环氧树 脂或聚氨酯树脂浸润氮化硼团聚体，并且可在配混之前或期间利用硬化剂使树脂硬化，或 温度硬化。
[0142] -在氮化物粘结的鳞片状团聚体的情况下，在氧气下温度处理，这导致各向异性氮 化物粘结的氮化硼团聚体的浅表氧化。例如，可通过在高于500°C下在空气中氧化，利用包 含氮化钛(TiN)的粘结相来制备具有表面TiO 2的团聚体;可利用包含氮化硅(Si3N4)的粘结 相来制备表面SiO 2,并且可利用包含氮化铝(AIN)的粘结相来制备表面氧化铝(Al2〇3)。对于 包含作为粘结相的AlN的各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体，可在空气中进行温度处理， 优选地在500°C及更高的温度下，更优选地在700°C与1200°C之间的温度下，特别优选地在 700 °C与1000 °C之间的温度下进行。
[0143] 也可对各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体与其他氮化硼填料诸如例如初级氮 化硼颗粒的混合物进行所列的表面处理。
[0144] 还可以任何次序来组合所列处理的若干种。例如，可以流化床方法进行这些处理。
[0145] 利用所列的处理，可以实现根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物中的聚合物 基体与鳞片状氮化硼团聚体的改善联接。
[0146] 各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体表现出优异的机械稳定性。氮化硼团聚体的 机械稳定性是重要的，因为其必须承受（如果可能的话，仅最少崩解)填充、运输、投料、配 混，即，将氮化硼团聚体进一步加工成聚合物/氮化硼复合物，并且随后通过注塑进行模制。 如果氮化硼团聚体在配混期间崩解，则存在这样的危险:聚合物/氮化硼复合物的流变性能 更差，并且在由该复合物制备的组成部件中（特别是在注塑薄板中）的贯通面方向上热导率 降低。存在这样的风险:氮化硼团聚体降解到一定点，使得在贯通面方向上的热导率降低程 度如此之大，以致于其下降到能与使用初级氮化硼颗粒制备的聚合物复合物的热导率相比 的水平。
[0147] 在采用各向异性鳞片状氮化硼团聚体和各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体的 情况下，根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物的热导率的方向依赖性不及使用片晶状 初级氮化硼颗粒而制备的聚合物/氮化硼复合物的热导率。各向异性鳞片状氮化硼团聚体 和各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体表现出如此高的强度以致于它们在经历具有较大 数量和尺寸的聚合物熔体的配混过程后仍存在。
[0148] 令人惊奇地是，与使用标准注塑参数借助于非团聚片晶状氮化硼相比，使用根据 本发明所述的制备方法利用各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体时，聚合物/氮化硼复合 物的贯通面热导率可在30体积％的填料加载量下增加约两倍并且在50体积％的填料加载 量下增加约四倍。
[0149] 令人惊奇地是，与借助于标准注塑参数，特别是借助于温和配混参数相比，使用根 据本发明所述的制备方法利用各向异性氮化物粘结的氮化硼团聚体时，2毫米薄注塑板的 贯通面热导率可在30体积％的填料加载量下增加约40%并且在50体积％的填料加载量下 增加约100 %。
[0150] 各向异性鳞片状氮化硼团聚体以及具有无机粘结相的鳞片状氮化硼团聚体足够 稳定，以用于配混并对壁厚为约2mm的薄板进行注塑。如果进一步降低薄板的壁厚(其中需 要团聚体的甚至更尚的稳定性），则在每种情况下通过提尚粘结相在具有无机粘结相的鱗 片状氮化硼团聚体中的比例，来对稳定性要求进行调整。
[0151] 还有利的是，通过调整或提高具有无机粘结相的鳞片状氮化硼团聚体的稳定性， 含磨料二级填料的混合物也是可能的。在氮化硼团聚体与磨料二级填料的混合物中，惯常 的氮化硼团聚体发生降解。在根据本发明使用的氮化硼团聚体中，降解被减轻到一定程度， 使得有利的热导率性质得以保持。
[0152] 此外有利的是，具有无机粘结相的鳞片状氮化硼团聚体的稳定性可通过提高粘结 相的比例来调整，特别是在高填料含量的情况下，其中热塑性加工期间的熔体粘度较高并 且其中因此发生填料的高剪切，并且有利的是，因此高填料含量或高填料混合物含量的加 工是可能的。
[0153] 由于各向异性鳞片状氮化硼团聚体和具有无机粘结相的鳞片状氮化硼团聚体的 稳定性的可调整性，对于每种应用而言可在导热填料的磨损性与足够稳定性之间实现良好 的折衷。
[0154] 在另外优选的实施例中，除了呈片晶状六方氮化硼颗粒或氮化硼团聚体形式的氮 化硼之外，根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物可另外还包含至少一种不 同于氮化硼并提高热导率的填料作为导热填料。这些附加填料在下文也被称为二级填料。
[0155] 此类二级填料的热导率通常彡5W/m*K，优选地彡8W/m*K。
[0156] 在每种情况下基于聚合物/氮化硼复合物的总体积计，根据本发明所述的组成部 件和聚合物/氮化硼复合物中的呈氮化硼团聚体或片晶状六方氮化硼颗粒形式的氮化硼和 二级填料的总比例优选地为至少20体积％，更优选地至少30体积％。在每种情况下基于聚 合物/氮化硼复合物的总体积计，根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物中的 呈氮化硼团聚体或片晶状六方氮化硼颗粒形式的氮化硼和二级填料的总比例优选地为最 多70体积％，更优选地最多60体积％。在每种情况下基于聚合物/氮化硼复合物的总体积 计，根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物中的呈氮化硼团聚体或片晶状六 方氮化硼颗粒形式的氮化硼和二级填料的总比例为特别优选地最多50体积％。
[0157] 金属粉末和合金可用作二级填料，该金属粉末和合金优选地选自包含以下各项的 组:错、硅、钛、铜、铁和青铜粉以及它们的混合物。
[0158] 所使用的二级填料还可为呈石墨、膨胀石墨、石墨烯或炭黑形式的碳，膨胀石墨是 特别优选的；
[0159] 所使用的二级填料还可以为陶瓷填料诸如氧化物、氮化物和碳化物，优选地选自 包含以下各项的组:氧化铝、氧化镁、氮化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅以及它们的混合物， 特别优选地为氧化铝、氧化镁和/或氮化铝；
[0160] 所使用的二级填料也可以为矿物填料，优选地选自包含以下各项的组:铝硅酸盐、 硅酸铝、硅酸镁(2Mg0*Si02)、铝酸镁(MgO*Al 2〇3)、水镁石(氢氧化镁，Mg(0H)2)、石英、方石 英以及它们的混合物。所使用的铝硅酸盐或硅酸铝可为例如蓝晶石(Al 2SiO5)和/或富铝红 柱石（3Al2〇3*2Si〇2)。
[0161]二级填料的组合也是可能的。已经证实作为导热填料的各向异性氮化物粘结的氮 化硼团聚体、铝硅酸盐和膨胀石墨的组合在根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼 复合物中特别有利。
[0162] 优选的是，二级填料以微粒形式存在。二级填料颗粒的形状可为不规则的、块状的 或球状的，或者片晶状的。根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物中的片晶状 二级填料的比例优选地不超过10体积％，更优选地不超过5体积％。
[0163] 二级填料的粒径或片晶直径优选地彡0.5μπι，更优选地彡Ιμπι，甚至更优选地彡2μ m，特别优选地彡5μηι。
[0164] 二级填料以粉末形式、优选地团聚粉末形式存在。可经由例如在艾氏混合器中的 辊压实或积聚制粒，来进行二级填料的团聚。PVA溶液可用作成粒剂。在配混期间，优选地在 投料之前将二级填料颗粒剂与氮化硼填料在挤出机中一起混合。在将二级填料颗粒剂与氮 化硼填料混合之前，干燥二级填料颗粒剂。将二级填料制粒有利于在配混期间均匀投料。
[0165] 当使用氮化硼团聚体或初级氮化硼颗粒与二级填料的填料组合时，各向异性鳞片 状氮化硼团聚体优选地与二级填料结合地使用。
[0166] 在每种情况下使用总体积中相同比例的填料，与仅使用二级填料而制备的聚合物 复合物的热导率相比，使用鳞片状氮化硼团聚体与二级填料的填料组合的、根据本发明所 述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物的热导率更高，。
[0167] 令人惊讶的是，相比于在已将用相应比例的氮化硼团聚体和二级填料单独填充的 聚合物材料的热导率值(在每种情况下减去未填充基体聚合物的热导率)相加时已预期的 热导率值，鳞片状氮化硼团聚体与二级填料的组合显示出，利用该填料组合而制备的、根据 本发明所述的聚合物/氮化硼复合物的所实现的热导率值更高。这适用于面内热导率和贯 通面热导率两者。
[0168] 除了优选地使用的鳞片状氮化硼团聚体之外，根据本发明所述的组成部件和聚合 物/氮化硼复合物还可包含初级氮化硼颗粒。同样，初级氮化硼颗粒还可用于使用氮化硼团 聚体与二级填料的填料组合而制备的聚合物/氮化硼复合物中。所用的初级氮化硼颗粒可 为氮化硼粉末，也可为不太稳定的氮化硼团聚体，诸如例如喷雾干燥的氮化硼团聚体，其在 配混期间大部分或完全降解为初级颗粒。根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物中的附 加初级氮化硼颗粒的比例优选地<20体积％，特别优选地<10体积％。
[0169] 除了氮化硼团聚体或者氮化硼团聚体与热导率彡5W/m*K的二级填料之外，根据本 发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物还可包含不同于氮化硼的具有<5W/m*K的较 低热导率的附加填料，诸如例如滑石。
[0170] 除了导热填料之外，根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物还可包 含附加添加剂和填料，所述添加剂和填料承担其他功能，诸如例如调整机械性能或电气性 能或者热膨胀系数。在此，该填料可例如以块状、球状、片晶状、纤维颗粒，或以具有不规则 形态的颗粒存在。
[0171]特别是玻璃纤维，可在根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物中用 作附加填料，以提改善机械性能，特别是强度。在这样做时，标准的商用玻璃纤维可以用来 加固热塑性聚合物。玻璃纤维还可含有表面改性剂。例如玻璃纤维的直径可以是14μL?，玻璃 纤维的长度可以为4.5mm。其他的直径和长度也是可能的。可以进行硅烷化作为表面改性， 但其他表面改性也是可能的。
[0172] 玻璃纤维在聚合物/氮化硼复合物中的含量优选为5-40体积％。
[0173] 为了制备根据本发明所述的组成部件和聚合物/氮化硼复合物，也可使用不同粒 级的各向异性鳞片状氮化硼团聚体的混合物。
[0174] 根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物可使用常见配混聚集体中的任一种通过 配混来制备。这尤其包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、切线型或紧密啮合型同向或反向旋 转行星辊式挤出机、沟槽机筒挤出机、销钉型挤出机、压延、Buss共捏合机、剪切辊式挤出机 和注塑机。在双螺杆挤出机中配混是优选的。
[0175] 用于配混的聚合物可以粉末形式或以颗粒剂的形式存在。可将聚合物以干燥形式 与氮化硼团聚体或者与氮化硼团聚体和另外的填料预先混合，然后将混合物供应给配混聚 集体。作为另外一种选择，可经由侧进料器进行氮化硼团聚体和任选地另外的填料向聚合 物熔体中的添加，而无需首先将填料与聚合物预先混合。此外，可以制备母料，即具有高填 料含量的聚合物复合物，并且母料的颗粒混合物可以在注模机中注塑。
[0176] 配混根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物优选在尽可能温和的条件下进行。 挤出机的输送速率应优选地设定为最大输送速率的最多50 %。螺杆转速应优选地为最多 300RPM。在经由侧进料器添加氮化硼团聚体之后，优选的是仅将传送元件和混合元件安装 在双螺杆挤出机的螺杆中，不安装捏合块，剪切元件或回流元件。
[0177] 在配混聚集体中的匀化之后，将经填充的聚合物熔体制粒。可进行聚合物/氮化硼 复合物的制粒，例如经由链制粒、水下制粒、热造粒或冷造粒来进行。用于加工复合物的多 种方法的组合也是可能的。可经由成形方法诸如例如注塑对所获得的呈颗粒形式的聚合 物/氮化硼复合物进一步加工以形成组成部件。
[0178] 通过对聚合物/氮化硼复合物进行热塑性加工来制备根据本发明所述的组成部 件。可例如通过注塑、挤出、压延或注射冲压，优选地通过注塑或挤出，使聚合物/氮化硼复 合物成形为任何所需的形状。通过注塑进行的加工是特别优选的。为此，例如，可将来自母 料的复合物颗粒剂或复合物颗粒剂混合物在液压或机电驱动的塑化单元中熔融，并且如果 必要，也可将其与附加填料或聚合物一起匀化，直到其离开喷嘴。在后续的注入阶段期间， 可将熔体注入注塑机的闭合模具中。在这样做时，可使用经典注塑模具以及具有热浇道系 统的模具两者。在腔体被完全填充后，保持压力可保持恒定，直到组成部件完全硬化。在冷 却时间结束后，可打开模具并且可顶出组成部件。继而可通过注塑机的顶出单元或通过其 他移除方式诸如机器人臂进行顶出。
[0179] 如上所述，根据本发明所述的组成部件使用包括以下方法步骤的方法来制备:借 助于注塑机中的注塑模具使用根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物进行注塑，其中注 入速率< 200mm/s。注入速率优选< 175mm/s，特别优选< 150mm/s。
[0180] 对于不含玻璃纤维并且其贯通面热导率处于中等导热范围内，即在1至〈2.5W/m*K 范围内的聚合物/氮化硼复合物，注入速率< 200mm/s，优选< 175mm/s，更优选< 150mm/s， 甚至更优选< 125mm/s，还更优选< 100mm/s，最优选<80mm/s，特别优选<70mm/s。
[0181 ]对于不含玻璃纤维并且其贯通面热导率处于1至〈2.5W/m*K范围内的聚合物/氮化 硼复合物，针对复合物熔体在注塑机中的熔体温度来选择的温度比不含导热填料的聚合物 材料的熔融温度高至少l〇°C，更优选至少20°C，特别优选至少30°C。复合物熔体在注塑机中 的熔体温度比不含导热填料的聚合物材料的熔融温度高优选最多60°C，更优选最多50°C， 特别优选最多40 °C。
[0182] 用于不含玻璃纤维并且热导率在lW/m*K至<2.5W/m*K范围内的复合物的注塑模具 的模具温度，优选被设定为使得根据DIN EN IS075-1/-2在0.45Mpa下测量，其比不含导热 填料的聚合物材料的热变形温度低至少30°C，更优选至少60°C，特别优选至少90°C。根据 DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，注塑模具的模具温度比不含导热填料的聚合物材 料的热变形温度低优选最多120°C，特别优选最多100°C。
[0183] 例如，在具有低粘度聚酰胺6并且热导率在lW/m*K至〈2.5W/m*K范围内的不含玻璃 纤维的复合物中，复合物熔体在注塑机中的熔体温度优选地为至少229°C，更优选至少239 °C，甚至更优选至少249°C。此外，具有聚酰胺6的复合物熔体的熔体温度优选地为最多279 °C，更优选最多269°C，甚至更优选至少259°C。注塑模具的模具温度优选地为最多160°C，更 优选最多130°C，甚至更优选最多110°C，并且其优选地为至少70°C，更优选至少90°C。聚酰 胺6的熔点为219°C;根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量的聚酰胺6的热变形温度为 190。。。
[0184] 对于不含玻璃纤维并且其贯通面热导率在多2.5W/m*K的高导热范围内的聚合物/ 氮化硼复合物，注塑期间的注入速率< 200mm/s，优选< 175mm/s，更优选< 150mm/s，甚至更 优选< 125mm/s，还更优选< 10mm/s，最优选<80mm/s，特别优选<70mm/s。
[0185] 对于不含玻璃纤维并且其贯通面热导率在多2.5W/m*K的高导热范围内的聚合物/ 氮化硼复合物，针对复合物熔体在注塑机中的熔体温度来选择的温度比不含导热填料的聚 合物材料的熔融温度高优选至少10°c，更优选至少20°C。复合物熔体在注塑机中的熔体温 度比不含导热填料的聚合物材料的熔融温度高优选最多60°C，更优选最多50°C，甚至更优 选最多40°C，特别优选最多35°C。
[0186] 用于不含玻璃纤维并且热导率多2.5W/m*K的复合物的注塑模具的模具温度，优选 被设定为使得根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，其比不含导热填料的聚合物材 料的热变形温度低至少5°C，更优选至少10°C。根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量， 注塑模具的模具温度比不含导热填料的聚合物材料的热变形温度低优选最多70°C，更优选 最多50°C，特别优选最多40°C。
[0187]例如，在具有低粘度聚酰胺6并且热导率多2.5W/m*K的不含玻璃纤维的复合物中， 复合物熔体在注塑机中的熔体温度优选地为至少229°C，更优选至少239°C。此外，具有聚酰 胺6的复合物熔体的熔体温度优选地为最多279°C，更优选最多269°C，甚至更优选最多254 °C。注塑模具的模具温度优选地为最多185 °C，并且更优选最多180 °C ;其优选地为至少120 °C，更优选至少140 °C，特别优选至少150 °C。
[0188] 对于不含玻璃纤维的聚合物/氮化硼复合物，可以首先制备初步样品以用于确定 贯通面热导率范围。
[0189] 用于确定不含玻璃纤维的聚合物/氮化硼复合物的贯通面热导率范围的初步样品 的制备优选通过以下步骤进行：
[0190] 1)制备母料
[0191] a)制备含有氮化硼团聚体作为填料的聚合物复合物以作为母料。母料中填料浓度 为至多50体积％，特别在低粘度聚合物中还可以更高。使用由每种聚合物的生产商推荐的 温度特征图进行配混。配混在具有用于所述填料的侧进料器的双螺杆挤出机中进行。在双 螺杆挤出机的螺杆构型中，在其中添加填料的点的下游仅使用传送元件和混合元件，以使 填料经历尽可能温和的剪切，直到其从双螺杆挤出机排出。配混期间，挤出机的输送速率优 选被设定为最大输送速率的最多50 %。螺杆转速被设定为300RPM。制粒可经由热造粒，在水 下或接着在粉碎机中进行水浴而进行。
[0192] b)如果将玻璃纤维用于改善机械性能，则根据a)下针对氮化硼团聚体填料而描述 的程序来针对玻璃纤维填料制备母料。
[0193] c)如果除了氮化硼团聚体和任选地存在的玻璃纤维以外还使用其他填料，则还根 据a)下描述的程序来针对这些填料制备母料。
[0194] 2)制备颗粒混合物
[0195] 通过在转鼓混合器中将它们混合2分钟来将步骤1)中所制备的母料以所需组合物 的比率匀化在一起。所制备的混合物的量为最多5kg。
[0196] 3)注塑
[0197] 使用上述用于高导热复合物的参数，将颗粒混合物注塑以在注塑机中形成2mm的 薄板。
[0198] 4)测量热导率
[0199] 由注塑板的中心制备2*10*10mm3的样品。在该样品上使用根据DIN EN ISO 22007-4的闪光法进行贯通面热导率的测量。
[0200] 对于另外含有玻璃纤维以改善机械性能的聚合物/氮化硼复合物，注塑期间的注 入速率<200mm/s，优选< 175mm/s，特别优选< 150mm/s。对于含有玻璃纤维的聚合物/氮化 硼复合物，注入速率优选地为至少50mm/s，更优选至少70mm/s。
[0201] 对于另外含有玻璃纤维以改善机械性能的聚合物/氮化硼复合物，针对复合物熔 体在注塑机中的熔体温度来选择的温度比不含导热填料的聚合物材料的熔融温度高至少 l〇°C，更优选至少20°C，特别优选至少30°C。复合物熔体在注塑机中的熔体温度比不含导热 填料的聚合物材料的熔融温度高优选最多60°C，更优选最多55°C。
[0202] 用于含有玻璃纤维的复合物的注塑模具的模具温度，优选被设定为使得根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，其比不含导热填料的聚合物材料的热变形温度低至少5 °C，更优选至少10°C。根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，注塑模具的模具温度比 不含导热填料的聚合物材料的热变形温度低优选最多40°C，更优选最多30°C，特别优选地 最多25°C。
[0203] 例如，在具有低粘度聚酰胺6的不含玻璃纤维的复合物中，复合物熔体在注塑机中 的熔体温度优选地为至少229°C，更优选至少239°C，甚至更优选至少249°C。此外，具有聚酰 胺6的复合物熔体的熔体温度优选地为最多279°C，更优选最多274°C。注塑模具的模具温度 优选地为最多185 °C，更优选最多180°C，并且其优选地为至少150°C，更优选至少160 °C，特 别优选地至少165°C。
[0204] 使用根据本发明所述的制备方法可获得至多5W/m*K以上的贯通面热导率值。
[0205] 令人惊奇的是，发现了用于分别具有1至〈2.5W/m*K和彡2.5W/m*K的贯通面热导率 的中等导热和高导热复合物的注塑参数，其中根据本发明优选使用的鳞片状氮化硼团聚体 的降解较低，此外其中在贯通面方向上出现特别突出的取向。因此与通过使用常规标准参 数的注塑而制备的注塑部件相比，贯通面热导率显著增加了至多超过100%。
[0206] 根据本发明所述的组成部件用于待冷却的组成部件或组件(优选地电子组成部件 或组件)的散热。
[0207] 根据本发明所述的组成部件包含薄壁部件，可通过所述薄壁部件来耗散待冷却的 组成部件或组件的热量。该组成部件的薄壁部件具有<3_，优选地<2_的厚度。根据本发 明所述的组成部件可例如作为薄板存在，该薄板具有<3_，优选地<2_的厚度，并可例如 借助作为成形方法的注塑或挤出而制备。根据本发明所述的组成部件也可为导电的或电绝 缘的。在成形期间或在后续的加工步骤中，还可以制备呈薄板形式的层合物，该层合物由导 电层和非导电层组成，其中使用根据本发明所述的聚合物/氮化硼复合物来制备该薄板的 至少电绝缘层。
[0208] 在例如借助注塑而成形后，根据本发明所述的组成部件也可设置有涂层;其可例 如被金属化。还可以施加导体通路。
[0209] 根据本发明所述的组成部件可作为具有均匀或不均匀壁厚的平坦或弯曲板而存 在。根据本发明所述的组成部件的表面可为平滑的或纹理化的。
[0210] 根据本发明所述的组成部件可用作电子组成部件的载体板或可将热量从一个组 成部件传递到另一个组成部件。根据本发明所述的组成部件也可作为膜或作为薄壁管而存 在。根据本发明所述的组成部件也可作为基本上薄壁的外壳、底座或者连接元件或管的薄 壁基本部件而存在。此外根据本发明所述的组成部件还可作为用作冷却元件的一部分的冷 却片、外壳、底座、连接元件或管而存在，其中底座可为例如灯插座。在更复杂的组成部件 中，根据本发明所述的组成部件可作为用作板叠堆的一部分的板，其中板叠堆中的板可用 作冷却片。
[0211] 实例和参考例
[0212] 为了将聚合物与氮化硼团聚体或填料混合物配混，使用ZSE 18MAXX双螺杆挤出机 (德国纽伦堡的莱斯特瑞兹公司（Leistritz，Nuremburg，Germany))。使用两种不同的螺杆 构型，其中一种为具有两个混合元件和六个捏合块的相对剧烈的"标准"螺杆构型（螺杆构 型1)，另一种为具有三个混合元件且没有捏合块的较轻柔的"软"螺杆构型(螺杆构型2)。将 螺杆转速设定为300RPM和900RPM。将聚酰胺PA 6(SchulamidK6NV 12)用作聚合物。在配混 期间，将聚合物熔体加热到265°C。在所有测试中将通过量设定为6kg/h。经由主进料器来供 应聚合物。经由侧进料器来供应填料(氮化硼团聚体)或填料混合物(氮化硼团聚体和二级 填料)。
[0213] 使含填料的聚合物熔体穿过两个3mm喷嘴排出，冷却为料条的形式，并在碎块机中 加工以形成颗粒剂。经由注塑，由颗粒剂制备具有80x80mm 2基底的2mm薄板。
[0214]当注塑厚度为2mm的板时，铸□横跨样品的整个宽度延伸。其应具有1至1.8mm，优 选1.3-1.7mm的厚度。在后面的实例中，所述铸口的厚度为1.3mm。
[0215] 实例 1:
[0216] 实例 la:
[0217] 利用磨球将4000g的铝浆料STAPA ALUPOR SK I-NE/70(得自德国哈滕施泰因的爱 卡公司（Eckart，Hartenstein ,Germany))和7000g 的氮化硼粉末 jBORONID^Sl-SF(德国 的优司科高科技制陶有限公司（ESK Ceramics GmbH&Co . KG，Germany);借助激光衍射 (Mastersizer 2000,马尔文公司，湿法测量（Mastersizer 2000，Malvern, wet measurement))测得，平均粒度d5Q = 3μπι)在PE滚筒中的辑块上勾化20小时。经由8kg/h的计 重投料，将粉末混合物投入辊压机RC 250*250(德国雷姆沙伊德的Powtec公司（Powtec， Remscheid,Germany))中。以一定方式改变辑压机，该方式使得平滑不锈钢辑在其空转时相 接触。将75kN的接触力施加于辊上，这对应于3kN/cm的辊隙长度，并且将辊速度设定为 20RPM。这产生了厚度为30μπι且直径为至多几厘米的氮化硼混合薄片。由刮刀移除粘附到辊 的生坯（即，已压实但尚未进行温度处理的）氮化硼混合薄片。在压实后，通过筛分来移除〈 200μπι的细粒并且在下一次原料匀化期间与4000g的铝浆料和7000g的氮化硼粉末Sl-起进 料到PE滚筒中。重复该过程，直到已制备总计55kg的氮化硼混合薄片。在排除空气的情况下 在80%氮气和20%氩气的气氛中在300°C下使氮化硼混合薄片脱粘，并且在5小时的停留时 间期间在80%氮气和20%氩气的气氛中在800°C下将氮化硼混合薄片中的铝部分在最大程 度上转化成A1N。随后在80%的氮气和20%的氩气的气氛中在2050 °C下进行2小时的高温退 火。
[0218] 在退火之后，使用碱恪和ICP-OES(Arcos，德国克莱夫的斯派克公司（Spectro， Kleve，Germany))测得，氮化硼混合薄片中的总铝比例为24.6重量％。37重量％的氮化铝比 例根据氮化硼混合薄片中的铝比例进行计算。
[0219] 游离铝含量为0.35重量％。游离铝含量借助在室温下用2摩尔的HCl萃取16h进行 测量。根据得自萃取的澄清上清液，该溶液的铝含量用ICP-OES测定(Arcos，德国克莱夫的 斯派克公司）。碳含量为0.05%;其通过在感应炉中的氧中的燃烧并随后进行的CO 2的IR测 量（CS200，德国门兴格拉德巴赫的力可公司（LECO，Mdnchengladbach，Germany))来进行 间接测量。
[0220] 比表面积利用Coulter SA 3100机器(美国的库尔特公司（Coulter,USA))借助氮 吸收和5点BET方法根据ISO 18757进行测量。在测量之前，将样品在300 °C下在真空中烘烤 360分钟。比表面积为6.8m2/g。
[0221] 借助载气热萃取间接地测定氧含量，其中使来自样品的氧与碳反应，并且通过红 外光谱法（TCH 600，德国门兴格拉德巴赫的力可公司（LECO，M0nchengiadbach, Germany))来测定所形成C〇2的含量。氧含量为0.15%。
[0222] 利用X射线衍射法，可以仅检测氮化硼相和氮化铝相。
[0223] 用橡皮球通过在振动筛中筛分而使氮化硼混合薄片粉碎。按顺序使用5mm、2mm、 Imm 和 500ym 筛。
[0224] 处于筛分粒级<500μπι的所获得的氮化硼混合薄片具有借助激光衍射 (Mastersizer 2000,马尔文公司，湿法测量（Mastersizer 2000，Malvern, wet measurement))测得的192μηι的平均粒度(d5〇)。氮化硼混合薄片的厚度为30μηι。该厚度是使 用数字精密仪表测定的。
[0225] 在填满氮化硼混合薄片的情况下测量的织构指数为20.6。
[0226] 从所制备的氮化硼混合薄片，使<200μπι的粒级解体，并且通过筛分来分离〈100μπι 的细粒。使用超声方法在由此获得的氮化硼混合薄片的100-200μπι筛分粒级上测定团聚体 稳定性。在氮化硼混合薄片上测定的团聚体稳定性为75%。
[0227] 所制备的处于<500μπι筛分粒级的氮化硼混合薄片的SEM概览图像（图3a)清楚显示 出团聚体的平坦表面。这些表面是直接通过成形方法(在两个旋转的、反向移动的辊之间压 缩)而不通过后续粉碎所制备的成形表面。图3b示出了厚度为30μπι的团聚体的断裂表面、所 述团聚体的平坦成形表面以及附加团聚体的平坦成形表面。
[0228] 实例 Ib:
[0229] 在双螺杆挤出机（Leistritz ZSE 18ΜΑΧΧ，德国纽伦堡(Nuremburg,Germany))中， 在计重主进料中添加聚酰胺PA 6(SeliuliimidK'6NV 12,德国克尔彭的舒尔曼公司 (A · Schulman，Kerpen，Germany))作为聚合物，并且在计重侧进料中添加来自实例la)的氮 化硼混合薄片。使用软螺杆构型2。将螺杆转速设定为300RPM并且运行6kg/h的通过量，其中 在主进料中投入3.05kg/h的PA 6并且在侧进料中投入来自<500μπι筛分粒级的2.95kg/h的 氮化硼混合薄片。将所获得的复合物输送穿过两个3mm喷嘴，通过水浴中的冷却区段并且将 其切碎以形成颗粒剂。复合物中的氮化硼混合薄片的比例为30体积％。
[0230] 实例lc:
[0231] 将来自实例lb)的复合物颗粒剂在注塑机(克劳斯玛菲(Krauss Maffei)KM 80-220 C2)中注塑以形成尺寸为80 X 80 X 2mm3的2mm薄板。塑化期间的螺杆转速为80RPM。注塑 期间的注入速率为20mm/s，注入压力为780bar，保持压力为260bar，注塑模具的模具温度为 90°C，复合物熔体的熔体温度为250°C。
[0232] 在厚度为2mm的圆盘形注塑样品上测量热导率，其中由厚度为2mm(尺寸为2X80 X 80mm3)的注塑板的中心来制备用于测量贯通面热导率的样品，其尺寸为2 X 10 X 10mm3。用于 贯通面热导率测量的样品的厚度对应于注塑而成的板厚度。为了测量面内热导率，使用即 粘胶水将注塑成2mm薄板的板叠堆胶合在一起，并且由如此制备的板叠堆来制备尺寸为2 X 10 X Imm3的2mm薄板，其平行于注塑样品的贯通面方向且垂直于流动方向。在该样品上测定 面内热导率。
[0233] 为了测量热导率，使用激光闪光方法并且根据DIN EN IS022007-4利用NanofIash LFA 447(德国塞尔布的耐驰公司(Netzsch，Selb,Germany))来进行。在22°C下进行测量。
[0234] 热导率(TC)通过测量热扩散率a、比热容cP和密度D的值来确定，并且根据下面的 公式由这些值进行计算
[0235] TC = a*cP*D。
[0236] 在如上所述制备的尺寸为10 X 10 X 2mm3的样品上利用Nanof lash LFA 447(德国 塞尔布的耐驰公司(Netzsch ,Selb ,Germany))来测量a和Cp。通过称量和测定精确成形样品 的几何尺寸来计算密度。将标准Pyroceram 9606用于测量。
[0237] 表1示出热导率测量结果和注塑参数。
[0238] 未填充的聚合物PA eCSdmlarmcTeNV 12)的热导率，即在尺寸为80X80X2mm3 的注塑薄板上测定的热导率为0.26W/m*K。
[0239] 实例2:
[0240] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例1进行。如实例1中所述进行注塑，但用 70mm/s的注入速率。注入压力为700bar，保持压力为230bar。
[0241] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0242] 实例3:
[0243] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例1进行。如实例1中所述进行注塑，但注入 速率为120mm/s。注入压力为765bar，保持压力为255bar。
[0244] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0245] 实例4:
[0246] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例1进行。如实例1中所述进行注塑，但模具 温度为150 °C。注入压力为820bar，保持压力为260bar。
[0247] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0248] 实例5:
[0249] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例1进行。如实例1中所述进行注塑，但注入 速率为120mm/s，模具温度为150 °C。注入压力为640bar，保持压力为255bar。
[0250] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0251] 实例6:
[0252] 氮化硼混合薄片的制备根据实例1进行。配混根据实例1进行，其中1.84kg/h的PA 6经由主进料器工作，并且来自<500μπι的筛分粒级的4.16kg/h的氮化硼混合薄片经由侧进 料器工作。如实例1中所述进行注塑，但注入速率为70mm/s，模具温度为150°C。注入压力为 1 27Obar，保持压力为425bar。
[0253] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0254] 实例7:
[0255] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例6进行。如实例6中所述进行注塑，但注入 速率为120mm/s。
[0256] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0257] 实例8:
[0258] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例6进行。如实例6中所述进行注塑，但模具 温度为175 °C。
[0259] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0260] 实例9:
[0261] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例6进行。如实例6中所述进行注塑，但注入 速率为120mm/s，模具温度为175°C。
[0262] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0263] 实例10:
[0264] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例6进行。如实例6中所述进行注塑，但注入 速率为20mm/s，模具温度为175°C，熔体温度为265°C。注入压力为1300bar，保持压力为 425bar〇
[0265] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0266] 实例11:
[0267] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例6进行。如实例6中所述进行注塑，但注入 速率为175°C，模具温度为265°C。注入压力为1300bar，保持压力为425bar。
[0268] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0269] 实例12:
[0270] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例6进行。如实例6中所述进行注塑，但注入 速率为120mm/s，模具温度为175°C，熔体温度为265°C。注入压力为1290bar，保持压力为 425bar〇
[0271] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0272] 实例13:
[0273] 在双螺杆挤出机（Leistritz ZSE 18MAXX，德国纽伦堡(Nuremburg,Germany))中， 在计重主进料中添加聚酰胺PA 6(S:diulamM?6NV 12,德国克尔彭的舒尔曼公司 (A · Schulman，Kerpen，Germany))作为聚合物，并且在计重侧进料中添加来自实例la)的氮 化硼混合薄片。使用软螺杆构型2。将螺杆转速设定为300RPM并且运行6kg/h的通过量，其中 在主进料中投入1.84kg/h的PA 6并且在侧进料中投入来自<500μπι筛分粒级的4.16kg/h的 氮化硼混合薄片。由此产生的PA 6复合物中的氮化硼混合薄片的比例为50体积％。制备了 具有50%的铝硅酸盐体积的第二PA 6复合物。为此，在双螺杆挤出机中，在主进料中投入 1.44kg/h的PA 6，并且在侧进料中投入4.56kg/h的平均粒度d5Q为6.3μπι的铝硅酸盐TrefiI 1360-400(德国弗莱辛的Quarzwerke公司（Quarzwerke ,Frechen ,Germany))。错娃酸盐的密 度为3.6g/cm，并且热导率为14W/m*K。利用X-射线衍射，铝硅酸盐的主相为蓝晶石 (Al 2SiO5)0
[0274] 将所获得的复合物中的每一者输送穿过两个3mm喷嘴，通过水浴中的冷却区段并 单独将其切碎以形成复合物颗粒剂。
[0275] 将所获得的具有氮化硼混合薄片和铝硅酸盐的复合物颗粒剂以这样一种方式混 合，该方式使得10体积％的氮化硼混合薄片和40体积％的铝硅酸盐存在于复合物颗粒剂混 合物中。所述混合比率对应于具有氮化硼混合薄片的16重量％的复合物颗粒剂和具有铝硅 酸盐的84重量％的复合物颗粒剂。随后将该复合物颗粒剂混合物在注塑机(Krauss Maffei KM 80-220 C2)中注塑以形成尺寸为80 X 80 X 2mm3的2mm薄板。注入速率为120mm/s，模具温 度为80°C，熔体温度为250°C。注入压力为1800bar，保持压力为lOOObar。
[0276] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0277] 实例14:
[0278] 氮化硼混合薄片的制备，配混和注塑根据实例13进行，其中，来自单独复合物中的 每一者的复合物颗粒剂混合物以这样的方式混合，该方式使得在PA 6复合物中获得20体 积％的氮化硼混合薄片比例和30体积％的铝硅酸盐比例。如实例1中所述进行热导率测量。 表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0279] 实例15:
[0280] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例13进行，其中来自单独复合物中的每一者 的复合物颗粒剂混合物以这样的方式混合，该方式使得获得30体积％的氮化硼混合薄片和 20体积％的铝硅酸盐。如实例13中所述进行注塑，但注入速率为70mm/s，模具温度为175 °C。 注入压力为1300bar，保持压力为425bar。如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑 参数和热导率测量的结果。
[0281] 实例16:
[0282] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例13进行，其中来自单独复合物中的每一者 的复合物颗粒剂混合物以这样的方式混合，该方式使得获得含有40体积％的氮化硼混合薄 片和10体积％的铝硅酸盐的混合物。根据实例13进行注塑，但注入速率为70mm/s，模具温度 为175°C。注入压力为1300bar，保持压力为425bar。如实例1中所述进行热导率测量。表1显 示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0283] 实例17:
[0284] 在双螺杆挤出机（Leistritz ZSE 18MAXX，德国纽伦堡(Nuremburg,Germany))中， 在计重主进料中添加聚酰胺PA 6(Sdmlamid?6NV 12,德国克尔彭的舒尔曼公司 (A · Schulman，Kerpen，Germany))作为聚合物，并且在计重侧进料中添加来自实例la)的氮 化硼混合薄片。使用软螺杆构型2。将螺杆转速设定为300RPM并且运行6kg/h的通过量，其中 在主进料中投入1.84kg/h PA 6并且在侧进料中投入来自<500μπι筛分粒级的4.16kg/h氮化 硼混合薄片。由此产生的PA 6复合物中的氮化硼混合薄片的比例为50体积％。制备了具有 5 0 %的玻璃纤维体积的第二P A 6复合物。为此，在双螺杆挤出机中，在主进料中投入 2.05kg/h的PA 6,并且在侧进料中投入3.95kg/h的玻璃纤维。所使用的玻璃纤维是用于加 固热塑性聚合物的具有14μπι直径和4.5mm纤维长度的标准商用玻璃纤维。残留水分〈0.1 %。 玻璃纤维是硅烷化的，具有〇. 65重量％的硅含量。
[0285] 将所获得的复合物中的每一者输送穿过两个3mm喷嘴，通过水浴中的冷却区段并 单独将其切碎以形成复合物颗粒剂。
[0286] 将所获得的具有氮化硼混合薄片和玻璃纤维的复合物颗粒剂以这样一种方式混 合，该方式使得20体积％的氮化硼混合薄片和30体积％的玻璃纤维存在于复合物颗粒剂混 合物中。所述混合比率对应于具有氮化硼混合薄片的43重量％的复合物颗粒剂和具有玻璃 纤维的57重量％的复合物颗粒剂。随后将复合物颗粒剂混合物在注塑机(Krauss Maffei KM 80-220 C2)中注塑以形成尺寸为80 X 80 X 2mm3的2mm薄板。注入速率为120mm/s，模具温 度为175°C，熔体温度为265°C。塑化期间的螺杆转速为80RPM，注入压力为1300bar，保持压 力为425bar。将2mm薄板用于测量热导率。
[0287] 为了测量拉伸强度，注塑拉伸棒(总样品宽度为20mm，测试宽度为10mm，总样品长 度为170mm，测试长度为80mm，样品厚度为4mm)。注入速率为120mm/s，模具温度为175 °C，熔 体温度为265 °C。塑化单元的螺杆转速为80RPM，注入压力为1300bar，保持压力为425bar。拉 伸强度根据DIN EN ISO 527来测定。
[0288] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量以及拉伸强度 的结果。
[0289] 实例18:
[0290] 氮化硼混合薄片的制备、配混和注塑根据实例17进行，其中来自单独复合物中的 每一者的复合物颗粒剂混合物以这样的方式混合，该方式使得获得30体积％的氮化硼混合 薄片和20体积％的玻璃纤维。如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数以及热 导率测量和拉伸强度的结果。
[0291] 实例19:
[0292] 氮化硼混合薄片的制备、配混和注塑根据实例17进行，其中将来自单独复合物中 的每一者的复合物颗粒剂混合物以这样的方式混合，该方式使得获得40体积％的氮化硼混 合薄片和10体积％的玻璃纤维。如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数以及 热导率测量和拉伸强度的结果。
[0293] 实例 20:
[0294] 在双螺杆挤出机（Leistritz ZSE 18MAXX，德国纽伦堡(Nuremburg,Germany))中， 在计重主进料中添加聚酰胺PA 6(Setalamkl?6NV 12,德国克尔彭的舒尔曼公司 (A · Schulman，Kerpen，Germany))作为聚合物，并且在计重侧进料中添加来自实例la)的氮 化硼混合薄片。使用软螺杆构型2。将螺杆转速设定为300RPM并且运行6kg/h的通过量，其中 在主进料中投入1.84kg/h的PA 6并且在侧进料中投入来自<500μπι筛分粒级的4.16kg/h氮 化硼混合薄片。由此产生的PA 6复合物中的氮化硼混合薄片的比例为50体积％。制备了具 有50 %的玻璃纤维体积的第二PA 6复合物。为此，在双螺杆挤出机中，在主进料中投入 2.05kg/h的PA 6，并且在侧进料中投入3.95kg/h的玻璃纤维。使用标准商业玻璃纤维，诸如 实例17中所用的那些。制备了具有50%的铝硅酸盐体积的第三PA 6复合物。为此，在双螺杆 挤出机中，在主进料中投入1.44kg/h的PA 6,并且在侧进料中投入4.56kg/h的铝硅酸盐(来 自实例17)。
[0295] 将所获得的复合物输送穿过两个3mm喷嘴，穿过水浴中的冷却区段并单独将其切 碎以形成复合物颗粒剂。
[0296] 将所获得的复合物颗粒剂以这样一种方式混合，该方式使得20体积％的氮化硼混 合薄片，15体积％的玻璃纤维和15体积％的铝硅酸盐存在于复合物颗粒剂混合物中。所述 混合比率对应于具有氮化硼混合薄片的38重量％的复合物颗粒剂，具有铝硅酸盐的36重 量％的复合物颗粒剂和具有玻璃纤维的26重量％的复合物颗粒剂。随后将复合物颗粒剂混 合物在注塑机(Krauss Maffei KM 80-220 C2)中注塑以形成尺寸为80 X 80 X 2mm3的2mm薄 板。注入速率为120mm/s，模具温度为175 °C，熔体温度为265 °C。塑化期间的螺杆转速为 80RPM，注入压力为llOObar，并且保持压力为425bar。将2mm薄板用于测量热导率。
[0297] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0298] 参考例1:
[0299] 在双螺杆挤出机（Leistritz ZSE 18MAXX，德国纽伦堡(Nuremburg,Germany))中， 在计重主进料中添加聚酰胺PA 6(Schulamidu6NV 12,德国克尔彭的舒尔曼公司 (A · Schulman，Kerpen，Germany))作为聚合物，并且在计重侧进料中加入来自实例la)的氮 化硼混合薄片。使用标准螺杆构型1。将螺杆转速设定为300RPM并且运行6kg/h的通过量，其 中在主进料中投入3.05kg/h的PA 6并且在侧进料中投入来自<500μπι筛分粒级的2.95kg/h 的氮化硼混合薄片。将所获得的复合物输送穿过两个3mm喷嘴，通过水浴中的冷却区段并且 将其切碎以形成颗粒剂。该复合物中的氮化硼混合薄片的比例为30体积％。
[0300]将所获得的复合物颗粒剂在注塑机(Engel e-motion)中注塑以形成尺寸为80 X 80 X 2mm3的2mm薄板。注入速率为250mm/s，模具温度为90 °C，熔体温度为275 °C。
[0301] 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0302] 参考例2:
[0303] 配混根据参考例1进行，其中1.84kg/h的PA 6经由主进料器工作并且4.16kg/h的 氮化硼混合薄片经由侧进料器工作。使用根据实例1的氮化硼混合薄片。注塑根据参考例1 进行。
[0304] 如实例沖所述进行热导率测量。表!显示了注塑参数和热导率测量的结果。
[0305] 参考例3:
[0306] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例17进行。根据实例17进行注塑;然而注入 速率为40mm/s，模具温度为80°C，熔体温度为250°C。注入压力为820bar，保持压力为 500bar。如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数以及热导率测量和拉伸强度 的结果。
[0307] 参考例4:
[0308] 氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例18进行。根据实例18进行注塑;但注入速 率为40mm/s，模具温度为80°C，熔体温度为250°C。注入压力为900bar，保持压力为480bar。 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数以及热导率测量和拉伸强度的结果。
[0309] 参考例5:
[0310]氮化硼混合薄片的制备和配混根据实例19进行。根据实例19进行注塑;但注入速 率为40mm/s，模具温度为80 °C，熔体温度为250°C。注入压力为1000 bar，保持压力为410bar。 如实例1中所述进行热导率测量。表1显示了注塑参数以及热导率测量和拉伸强度的结果。
【主权项】
1. 用于制备组成部件的方法，所述组成部件在其至少一部分上具有最多3mm的壁厚，所 述方法包括借助注塑模具在注塑机中使用聚合物/氮化硼复合物进行注塑的方法步骤，其 中所述聚合物/氮化硼复合物包含可热塑性加工的聚合物材料和导热填料，其中所述填料 包含片晶状六方氮化硼颗粒，并且其中注塑期间的注入速率为最多200mm/s。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其中所述注入速率< 175mm/s，优选地< 150mm/s。 3 ·根据权利要求2所述的制备方法，其中所述注入速率彡125mm/s，优选地彡1 OOmm/s， 更优选地< 80mm/s，特别优选地< 70mm/s。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其中所述聚合物/氮化硼复合物不含 玻璃纤维， 并且其中所述复合物熔体在所述注塑机中的熔体温度比不含导热填料的所述聚合物 材料的熔融温度高至少l〇°C且最多60°C， 并且其中根据DIN ΕΝ ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，所述注塑模具的模具温度比不 含导热填料的所述聚合物材料的热变形温度低至少30°C且最多120°C， 并且其中所述组成部件的贯通面热导率为至少lW/m*K且小于2.5W/m*K，并且其中热导 率是根据DIN EN ISO 22007-4在厚度为2mm的圆盘形注塑样品上测量的。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其中所述复合物熔体在所述注塑机中的熔体温度 比不含导热填料的所述聚合物材料的熔融温度高至少20°C且最多50°C，优选地至少30°C且 最多40°C，并且/或者其中根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，所述注塑模具的模 具温度比不含导热填料的所述聚合物材料的热变形温度低至少60°C且最多100°C，优选地 至少90°C且最多100°C。6. 根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其中所述聚合物/氮化硼复合物不含 玻璃纤维， 并且其中所述复合物熔体在所述注塑机中的熔体温度比不含导热填料的所述聚合物 材料的熔融温度高至少l〇°C且最多60°C， 并且其中根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，所述注塑模具的模具温度比不 含导热填料的所述聚合物材料的热变形温度低至少5°C且最多70°C， 并且其中所述组成部件的贯通面热导率为至少2.5W/m*K，并且其中热导率是根据DIN EN ISO 22007-4在厚度为2mm的圆盘形注塑样品上测量的。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其中所述复合物熔体在所述注塑机中的熔体温度 比不含导热填料的所述聚合物材料的熔融温度高至少20°C且最多50°C，优选地至少20°C且 最多40°C，特别优选地至少20°C且最多35°C，并且/或者其中根据DIN EN ISO 75-1/-2在 0.45Mpa下测量，所述注塑模具的模具温度比不含导热填料的所述聚合物材料的热变形温 度低至少l〇°C且最多50°C，优选地至少10°C且最多40°C。8. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其中所述聚合物/氮化硼复合物含有玻璃纤维， 并且其中注塑期间的注入速率为至少50mm/s，优选地至少70mm/s， 并且其中所述复合物熔体在所述注塑机中的熔体温度比不含导热填料的所述聚合物 材料的熔融温度高至少l〇°C且最多60°C， 并且其中根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，所述注塑模具的模具温度比不 含导热填料的所述聚合物材料的热变形温度低至少5°C且最多40°C。9. 根据权利要求8所述的制备方法，其中所述复合物熔体在所述注塑机中的熔体温度 比不含导热填料的所述聚合物材料的熔融温度高至少20°C且最多55°C，优选地至少30°C且 最多55°C，并且/或者其中根据DIN EN ISO 75-1/-2在0.45Mpa下测量，所述注塑模具的模 具温度比不含导热填料的所述聚合物材料的热变形温度低至少l〇°C且最多30°C，优选地至 少l〇°C且最多25°C。10. 能够通过根据权利要求1至9中任一项所述的方法而获得的组成部件，所述组成部 件在其至少一部分上具有最多3mm的壁厚。11. 组成部件，所述组成部件在其至少一部分上具有最多3mm的壁厚，其中所述组成部 件通过聚合物/氮化硼复合物的热塑性加工来制备，并且其中所述聚合物/氮化硼复合物包 含可热塑性加工的聚合物材料和导热填料，并且其中所述填料包含片晶状六方氮化硼颗 粒。12. 根据权利要求11所述的组成部件，所述组成部件包含片晶状六方氮化硼颗粒，所述 片晶状六方氮化硼颗粒团聚在一起以形成鳞片状氮化硼团聚体。13. 根据权利要求12所述的组成部件，其中所述鳞片状氮化硼团聚体的织构指数大于 2.0,优选地2.5以上，更优选地3.0以上，特别优选地3.5以上;并且/或者其中所述鳞片状氮 化硼团聚体的厚度<500μηι，优选地<200μηι，更优选地<100μηι，甚至更优选地<70μηι，还更 优选地<50μπι，特别优选地<35μπι;并且/或者其中所述鳞片状氮化硼团聚体的纵横比大于 1，优选地2以上，更优选地3以上，特别优选地5以上。14. 根据权利要求12或13所述的组成部件，其中所述鳞片状氮化硼团聚体包含无机粘 结相。15. 根据权利要求14所述的组成部件，其中在每种情况下基于所述鳞片状氮化硼团聚 体的总量计，所述鳞片状氮化硼团聚体具有至少1%，优选地至少5%，更优选地至少10%， 甚至更优选地至少20%，特别优选地至少30%的粘结相比例。16. 根据权利要求14或15所述的组成部件，其中所述粘结相包含氮化铝(Α1Ν)、氮氧化 铝、氮化钛(TiN)、氮化硅(Si 3N4)和/或氮化硼(ΒΝ)，优选地氮化铝、氮氧化铝、氮化钛和/或 氮化硅，更优选地氮化铝和/或氮氧化铝，特别优选地氮化铝。17. 根据权利要求11至16中任一项所述的组成部件，其中所述组成部件的贯通面热导 率为至少lW/m*K，优选地至少1.2W/m*K，更优选地至少1.5W/m*K，特别优选地至少1.8W/m* K，其中热导率是根据DIN EN ISO 22007-4在厚度为2mm的圆盘形注塑样品上测量的。18. 根据权利要求11至17中任一项所述的组成部件，其中所述组成部件的面内热导率 为至少1.5W/m*K，优选地至少1.8W/m*K，更优选地至少2.2W/m*K，特别优选地至少2.7W/m* K，其中热导率是根据DIN EN ISO 22007-4在厚度为2mm的圆盘形注塑样品上测量的。19. 根据权利要求11至18中任一项所述的组成部件，其中基于所述氮化硼复合物的总 体积计，氮化硼的比例为至少5体积％，优选地至少10体积％，更优选地至少20体积％，特别 优选地至少30体积％。20. 根据权利要求11至19中任一项所述的组成部件，所述组成部件包含至少一种不同 于氮化硼并提高热导率的填料。21. 根据权利要求20所述的组成部件，其中不同于氮化硼的所述填料为金属粉末，优选 地选自包含以下各项的组:铝、硅、钛、铜、铁和青铜粉以及它们的混合物;或者其中不同于 氮化硼的所述填料为呈石墨、膨胀石墨、石墨烯或炭黑形式的碳，膨胀石墨是特别优选的； 或者其中不同于氮化硼的所述填料为氧化物、氮化物或碳化物，优选地选自包含以下各项 的组:氧化铝、氧化镁、氮化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅以及它们的混合物，特别优选地氧 化铝、氧化镁和/或氮化铝;或者其中不同于氮化硼的所述填料为矿物填料，优选地选自包 含以下各项的组:错娃酸盐、娃酸错、娃酸镁(2MgO*Si〇2)、错酸镁(MgO*Al2〇3)、水镁石(氢氧 化镁，Mg(OH) 2)、石英、方石英以及它们的混合物。22. 根据权利要求20或21所述的组成部件，其中在每种情况下基于所述聚合物/氮化硼 复合物的总体积计，氮化硼和不同于氮化硼的所述导热填料的总比例为至少20体积％，优 选地至少30体积％。23. 根据权利要求11至22中任一项所述的组成部件，所述组成部件包含玻璃纤维，其中 所述玻璃纤维的比例优选地为5体积％ -40体积％。24. 根据权利要求11至23中任一项所述的组成部件，其中所述组成部件在其至少一部 分上的壁厚为最多2mm。25. 用于制备根据权利要求10至24中任一项所述的组成部件的聚合物/氮化硼复合物， 其中所述聚合物/氮化硼复合物包含可热塑性加工的聚合物材料和导热填料，所述填料包 含片晶状六方氮化硼颗粒。26. 根据权利要求10至24中任一项所述的组成部件的用途，其用于待冷却的组成部件 或组件，优选地电子组成部件或组件的散热。
【文档编号】B29C45/00GK106061703SQ201480056546
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年10月13日
【发明人】克里希纳·乌贝尔, 罗伯特·舍德尔
【申请人】3M创新有限公司