5wt. % -約55wt. %的 導(dǎo)熱填料。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)熱填充材料的總濃度為約60wt. %或更少，約55wt. %或 更少，甚至約50wt. %或更少。所述組合物中聚合物基體的體積按體積百分比算（v/v)可 從20% -約90%，從30% -約80%，從40% -約70%，從35% -約65%，且所述導(dǎo)熱填料 的體積可為從10% -約80%，從15% -約65%，從20% -約50%，甚至從25% -約45%。 使用激光閃光法（ASTM E1461)利用基于所述組合物的理論比熱容（Cp)值在遠(yuǎn)離模塑入 口的ASTM標(biāo)準(zhǔn)狗骨的標(biāo)簽部分的中央測(cè)量面間熱導(dǎo)率。通過(guò)構(gòu)建來(lái)自與面間測(cè)量方法相 同位置的層壓樣品測(cè)量面內(nèi)熱導(dǎo)率，其中以如此的方式構(gòu)建所述層壓樣品以使狗骨樣品的 面內(nèi)熱導(dǎo)率可在流動(dòng)方向或垂直于流動(dòng)的方向測(cè)量。根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)D638和D256分別在 Instron UTM上測(cè)量拉伸性能和在TMI Impact Tester上測(cè)量沖擊強(qiáng)度。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模 實(shí)驗(yàn)，在Brabender Plasticorder間歇混合器中實(shí)施復(fù)合。將復(fù)合的樣品壓膜至〈0. 4mm 并使用改進(jìn)的激光閃光法使用專(zhuān)門(mén)的樣品架和面內(nèi)掩飾物（mask) (Netzsch Instruments) 測(cè)量面內(nèi)熱導(dǎo)率。對(duì)于給定的組合物，兩個(gè)測(cè)量面內(nèi)熱導(dǎo)率的方法均產(chǎn)生可比較的結(jié)果。
[0082] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物包含量為從約20wt. % -約60wt. %，從約 25wt. % -約50wt. %，甚至從約30wt. % -約42wt. %的氮化硼。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述 導(dǎo)熱組合物包含從約30wt. % -約40wt. %的氮化硼。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氮化硼填料 包含氮化硼團(tuán)聚體。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氮化硼填料包含氮化硼薄片。在一個(gè)實(shí)施方案 中，所述組合物包含26. 2wt. %薄片BN、13. 4wt. %氧化鋅和15. 4wt. %的玻璃纖維，余量為 樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物包含20wt. % BN和30wt. %玻璃纖維。在一個(gè)實(shí)施 方案中，所述組合物包含24wt. % BN和30wt. %玻璃纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物 包含35wt. % BN和20wt. %玻璃纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物包含31. 2wt. % BN、 19.4wt.%Zn0和2.3wt.%GF。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物包含20wt.%BN和50wt.% ZnO。這里如在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的其它地方，可結(jié)合數(shù)值以形成新的和未公開(kāi)的范 圍。
[0083] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱塑料組合物包含氮化硼，金屬氧化物例如氧化鋅等， 硅烷，氧化鎂，和任選地玻璃纖維或玻璃鱗片作為導(dǎo)熱填料。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合 物包含從約30wt. % -約40wt. %的氮化硼，從約5wt. % -約20wt. %的金屬氧化物，氧化 鋅，從約0.1 wt. % -約5wt. %的硅烷和從0-約IOwt. %的玻璃纖維或玻璃鱗片。在導(dǎo)熱塑 料組合物中填料成分如氮化硼、金屬氧化物、硅烷、玻璃纖維等的量指最終的塑料組合物的 量，不考慮所述填料成分是否單獨(dú)添加或作為共混的填料組合物的一部分添加。
[0084] 所述導(dǎo)熱組合物可顯示優(yōu)異的熱導(dǎo)率。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱組合物具有 約2W/mK或更高，約3. 5W/mK或更高，約5W/mK或更高，甚至約10W/mK或更高的面內(nèi)熱導(dǎo)率。 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱組合物包含氮化硼團(tuán)聚體并具有約〇. 8W/mK或更高，約0. 9W/ mK或更高，約1.0 W/mK或更高，I. 3W/mK或更高，甚至約I. 5W/mK或更高的面間熱導(dǎo)率。在 一個(gè)實(shí)施方案中所述導(dǎo)熱組合物具有約3. 5:1或更低，約3. 25:1或更低，約3:1或更低，甚 至約2. 5:1或更低的面內(nèi)熱導(dǎo)率與面間熱導(dǎo)率之比。
[0085] 可根據(jù)特定目的或預(yù)期應(yīng)用調(diào)整所述組合物的密度。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組 合物具有約I. 7g/cm3或更低的密度。
[0086] 擠出機(jī)螺桿和擠出導(dǎo)熱塑料的方法
[0087] 可使用混合、共混和復(fù)合技術(shù)例如擠出復(fù)合工藝制備導(dǎo)熱組合物和由這樣的組合 物形成的制品。塑料材料的擠出復(fù)合通常采用擠出機(jī)螺桿以共混所述聚合物組合物并將材 料傳送至模具。所述螺桿可包括，但不僅限于，單螺桿或雙螺桿。雙螺桿可包含同向旋轉(zhuǎn)雙 螺桿、反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿，嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿等。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述擠出復(fù)合工藝可 使用雙螺桿復(fù)合擠出機(jī)。
[0088] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的各方面適于使用的擠出機(jī)系統(tǒng)100的示意圖。所述擠出機(jī)100 包括外殼110,所述外殼界定了腔室112,在腔室112中聚合物材料和填料被引入、復(fù)合或共 混成熔融物，并被傳送。所述擠出機(jī)包含料斗120,其位于入口或進(jìn)料口 122的上方。通常 通過(guò)料斗120將聚合物材料引入擠出機(jī)。如本文進(jìn)一步詳細(xì)討論的，可通過(guò)料斗120將填 充材料包括氮化硼引入擠出機(jī)。所述擠出機(jī)包含用于傳送和共混聚合物材料的螺桿130。 本文將更詳細(xì)地進(jìn)一步描述所述螺桿的各方面。擠出機(jī)可包括其它部件包括通氣孔例如大 氣通氣孔140和真空通氣口 150以釋放在加工過(guò)程中擠出機(jī)腔室中形成的壓力或在將材料 引入模具（mold)或模具（die)例如拉絲模頭或輪廓（profile)之前重新增壓系統(tǒng)。所述 擠出機(jī)也可根據(jù)需要包括其它進(jìn)口端或側(cè)進(jìn)料器以在料斗120的下游位置將材料引入擠 出機(jī)。所述螺桿傳送聚合物材料通過(guò)所述擠出機(jī)至排放口 160,在此所述聚合物材料離開(kāi)所 述擠出機(jī)并被引入模具腔室170以形成所需形狀的塑料制品。在一個(gè)實(shí)施方案中，復(fù)合的 塑料材料通過(guò)拉絲模頭離開(kāi)擠出機(jī)以形成連續(xù)的絲線，例如，直徑為約Imm-約5mm，然后進(jìn) 入造粒機(jī)以形成小球。在第二操作中，例如注射成型或壓縮成型，所述球可然后形成最終需 要的形狀。
[0089] 已發(fā)現(xiàn)使用簡(jiǎn)單包括傳送元件和捏合元件的傳統(tǒng)的、通用的螺桿構(gòu)型將氮化硼復(fù) 合入塑料組合物中導(dǎo)致氮化硼填料在聚合物基體中分散不充分、在進(jìn)料口處材料的阻塞、 沖擊和在模具出口處的堵塞，特別是在較高的填料負(fù)載下。
[0090] 在一個(gè)實(shí)施方案中，用于復(fù)合含氮化硼的導(dǎo)熱塑料組合物的螺桿構(gòu)型在氮化硼顆 粒引入擠出機(jī)的位置包含鏟元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氮化硼填料可與所述聚合物材 料一起引入所述擠出機(jī)，且所述擠出機(jī)螺桿被如此構(gòu)造：其在鄰近或靠近入口處（例如在 圖1擠出機(jī)的料斗120和進(jìn)料口 122附近）包含鏟元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)可 包含側(cè)進(jìn)料器，在該側(cè)進(jìn)料器中具有用于將材料傳送至擠出機(jī)主體中的獨(dú)立的螺桿。在一 個(gè)實(shí)施方案中，所述側(cè)進(jìn)料器螺桿包含用于在主體擠出機(jī)中將氮化硼材料傳送至聚合物基 體（polymer mix)中的|產(chǎn)元件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，螺桿構(gòu)型進(jìn)一步包括一對(duì)分式葉混 合元件（FMEs)、攪拌器元件、螺桿混合元件、渦輪混合元件或其兩種或多種的組合以促進(jìn)填 充材料在聚合物基體中的分散。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述螺桿包含一對(duì)或多對(duì)正反向FMEs。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述螺桿包含攪拌器元件。合適的螺桿元件可購(gòu)自Steer America。
[0091] 圖2示出了在復(fù)合含氮化硼填料的導(dǎo)熱塑料組合物中使用的螺桿構(gòu)型的一個(gè)實(shí) 施方案。在圖2中，通過(guò)入口 122將氮化硼填料引入所述擠出機(jī)中。螺桿200在入口 122處 或入口 122附近處的位置包含鏟元件210,且所述鏟元件部分向入口的下游延伸。所述螺桿 在鏟元件的下游包含傳送元件212部分以沿著擠出機(jī)傳送物料。設(shè)置捏合元件214部分以 熔融和捏合塑料材料。所述螺桿進(jìn)一步包含分式葉混合元件216部分。如圖2中所示，分 式葉混合元件216包括具有前面的分式混合元件的216a部分和含反向的分式混合元件的 216b部分。雖然捏合元件214適用于熔融所述塑料，但捏合部分不能在整個(gè)聚合物熔體中 充分分散所述填料。已發(fā)現(xiàn)分式混合元件216有助于氮化硼顆粒在聚合物熔體中的分散。 圖2中的螺桿進(jìn)一步包括與FMEs 216鄰近的中性捏合塊218部分。所述中性捏合塊可進(jìn) 一步促進(jìn)分散且可在FME塊中增加熔體的停留時(shí)間以確保材料的良好分散。
[0092] 在一個(gè)實(shí)施方案中，螺桿的捏合元件部分可為螺桿元件長(zhǎng)度的約10% -約20%， 螺桿元件長(zhǎng)度的約12% -約18%，甚至是螺桿元件長(zhǎng)度的約13% -約16%。
[0093] 圖3-5示出了在加工導(dǎo)熱塑料組合物中使用的擠出機(jī)系統(tǒng)的其它實(shí)施方案。如圖 3中所示，所述系統(tǒng)包括螺桿構(gòu)型300。所述系統(tǒng)和螺桿構(gòu)型適用于制造材料的方法，其中 從聚合物材料被引入擠出機(jī)的位置和其下游位置單獨(dú)引入填充材料。如圖3中所示，螺桿 300包含位于入口 122下游的捏合元件312部分，和位于捏合元件下游的分式混合元件316 部分。所述分式混合元件部分包含具有前面的分式混合元件的316a部分和含反向的分式 混合元件的316b部分。螺桿300包含與所述分式混合元件316鄰近并在其下游的螺桿混 合元件318和渦輪混合元件320。所述擠出機(jī)系統(tǒng)包含側(cè)進(jìn)料器180 (圖5)用于將導(dǎo)熱填 料引入擠出機(jī)。
[0094] 圖4示出了用于本發(fā)明各方面的螺桿構(gòu)型的另一個(gè)實(shí)施方案。螺桿350包括傳送 元件352、356和358,和捏合元件356。圖4中的螺桿包含攪拌器元件360而不是包括在圖 3的螺桿300中的分式混合元件。申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)所述攪拌器元件可提供填充材料與聚合物 材料的良好混合以允許填充材料在聚合物基體中的良好分散，而不分解氮化硼團(tuán)聚體。螺 桿350進(jìn)一步包括螺桿混合元件362和渦輪混合元件364。
[0095] 應(yīng)當(dāng)理解的是，合適的螺桿不限于圖2-4的實(shí)施方案，且可切換多種螺桿元件。例 如，在一個(gè)實(shí)施方案中，可提供與圖2相似的螺桿，但可用混合器元件代替分式混合元件。 進(jìn)一步地，在這些構(gòu)型中使用的1產(chǎn)元件可具有單葉或可為雙葉。所述FMEs可用使元件的峰 值剪切最小化并在整個(gè)元件上提供相對(duì)均勻的剪切的其它等效元件代替。所述FMEs可具 有四個(gè)葉，但可可能地具有三個(gè)葉，或五個(gè)或更多的葉。當(dāng)加工薄片氮化硼等級(jí)（其中不關(guān) 心團(tuán)聚體分解）時(shí)，可通過(guò)在FMEs上游或下游部分添加分式捏合塊（Fractional Kneading Blocks) (FKBs)進(jìn)一步改善所述分散?？赏ㄟ^(guò)添加多個(gè)FMEs，或多套FMEs、SMEs和TMEs改 善所述分散。
[0096] 如圖5所示，側(cè)進(jìn)料器位于料斗120和入口 122的下游和捏合元件312的下游。所 述側(cè)進(jìn)料器包含用于將材料引入擠出機(jī)外殼112的進(jìn)料器入口 184。側(cè)進(jìn)料器可包含用于 將填充材料通過(guò)進(jìn)料器入口 184引入擠出機(jī)的螺桿元件182。側(cè)進(jìn)料器螺桿182包含用于 將導(dǎo)熱填充材料傳送入擠出機(jī)主體的捏合元件。（下面我們可以跳過(guò)圖5-180&182嗎？）
[0097] 在一個(gè)實(shí)施方案中，采用如圖3-5中所示的擠出機(jī)系統(tǒng)用于加工含氮化硼團(tuán)聚體 的組合物。已發(fā)現(xiàn)使氮化硼團(tuán)聚體經(jīng)受被采用用于熔融和捏合聚合物的捏合元件可導(dǎo)致所 述團(tuán)聚體破碎，這可減少或破壞這些材料的各向同性（isotropric)行為。在某些應(yīng)用中， 可能需要模制品在面內(nèi)和面間方向均顯示良好的熱導(dǎo)率。圖3和4的擠出系統(tǒng)允許通過(guò)捏 合元件的作用形成聚合物熔體。然后氮化硼團(tuán)聚體被引入和分散在聚合物熔體中而不經(jīng)受 在捏合部分形成熔體所需的力。這允許氮化硼團(tuán)聚體保持為團(tuán)聚體以提供具有良好的面內(nèi) 或面間熱導(dǎo)率的組合物。
[0098] 可根據(jù)