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JP7598725B2 - Composite Particle Materials - Google Patents

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JP7598725B2
JP7598725B2 JP2020161147A JP2020161147A JP7598725B2 JP 7598725 B2 JP7598725 B2 JP 7598725B2 JP 2020161147 A JP2020161147 A JP 2020161147A JP 2020161147 A JP2020161147 A JP 2020161147A JP 7598725 B2 JP7598725 B2 JP 7598725B2
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Description

本発明は、保存安定性に優れた複合粒子材料に関する。 The present invention relates to a composite particle material with excellent storage stability.

従来より、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムは、放熱性が高く、耐摩耗性、化学的安定性もありながら汎用性の高い材料のため、各種放熱材料、製品へのコーティング、電子部品、半導体製造装置用の放熱機能を有する部品等としての各用途があり、また、多くの採用例がある。また、これらの材料を用いた熱伝導性複合材料の開発も行われている。
しかしながら、例えば、塗料やコーティング材料、インク等に含まれる場合、保存安定性、つまり、沈降した粒子の分散性が悪くなりやすいという課題があるのが現状であった。
Aluminum oxide and aluminum nitride have been used in a wide range of applications, including as various heat dissipation materials, coatings for products, electronic components, and heat dissipation parts for semiconductor manufacturing equipment, due to their high heat dissipation properties, wear resistance, and chemical stability. Thermally conductive composite materials using these materials are also being developed.
However, when these compounds are contained in paints, coating materials, inks, and the like, there is currently a problem that the storage stability, that is, the dispersibility of the settled particles, tends to deteriorate.

一方、樹脂粒子材料と無機物粒子とからなる有機無機複合材料などとしては、例えば、
1)樹脂粒子材料と、前記樹脂粒子材料より粒径が小さく前記樹脂粒子材料の表面に融着する無機物粒子材料とを有する複合粒子材料であって、以下の(a)、(b)、(c)の条件を満たす複合粒子材料。(a)真球度が0.8以上、(b)体積平均粒径が0.1-100μm、(c)前記無機物粒子材料は無機酸化物から形成され表面に融着により生成したOH基を有する(例えば、特許文献1参照)、
2)50℃以上の融点および20μm以下の中心粒径を有する芳香族アミンまたは脂肪族アミンである固形アミンの表面が、2μm以下の中心粒径を有するポリ塩化ビニル、酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、カーボン、アルミナ、タルク、酸化亜鉛およびシリカからなる群から選択される少なくとも1種の微粉体で被覆された微紛体コーティングアミンであって、示差走査熱量計により測定される第2吸収ピークにおける熱量が220J/g以下である、微紛体コーティングアミン(例えば、特許文献2参照)、
3)重合性ビニル系モノマーの重合体であるビニル系ポリマーと、無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一方からなる無機粒子とを含む有機無機複合粒子であって、前記無機粒子の熱伝導率が、10W/(m・K)以上であり、前記無機粒子は、重合性官能基を持たない酸性リン酸エステルと、重合性官能基を持つカルボン酸、重合性官能基を持つ酸性リン酸エステル、及び重合性官能基を持つラクトンからなる群より選択される少なくとも1種の重合性化合物とで表面処理されており、前記ビニル系ポリマーには、前記の少なくとも1種の重合性化合物が結合しており、前記無機粒子が有機無機複合粒子表層に1層以上偏在することを特徴とする有機無機複合粒子、放熱シート用又は放熱グリス用の熱伝導性フィラー(例えば、特許文献3参照)、
などが知られている。
On the other hand, examples of organic-inorganic composite materials made of resin particle materials and inorganic particles include:
1) A composite particulate material having a resin particulate material and an inorganic particulate material having a particle size smaller than that of the resin particulate material and fused to a surface of the resin particulate material, the composite particulate material satisfying the following conditions (a), (b), and (c): (a) a sphericity of 0.8 or more, (b) a volume average particle size of 0.1 to 100 μm, and (c) the inorganic particulate material is formed from an inorganic oxide and has OH groups formed on the surface by fusion (see, for example, Patent Document 1).
2) A fine powder-coated amine in which the surface of a solid amine, which is an aromatic amine or an aliphatic amine having a melting point of 50° C. or higher and a median particle size of 20 μm or less, is coated with at least one fine powder having a median particle size of 2 μm or less selected from the group consisting of polyvinyl chloride, titanium oxide, calcium carbonate, clay, carbon, alumina, talc, zinc oxide and silica, and which has a calorific value of 220 J/g or less at the second absorption peak measured by a differential scanning calorimeter (see, for example, Patent Document 2).
3) Organic-inorganic composite particles comprising a vinyl-based polymer, which is a polymer of a polymerizable vinyl-based monomer, and inorganic particles made of at least one of an inorganic oxide and an inorganic nitride, the inorganic particles having a thermal conductivity of 10 W/(m·K) or more, the inorganic particles being surface-treated with at least one polymerizable compound selected from the group consisting of an acidic phosphate ester having no polymerizable functional group, a carboxylic acid having a polymerizable functional group, an acidic phosphate ester having a polymerizable functional group, and a lactone having a polymerizable functional group, the at least one polymerizable compound being bonded to the vinyl-based polymer, and the inorganic particles being unevenly distributed in one or more layers on the surface of the organic-inorganic composite particles; a thermally conductive filler for a heat dissipation sheet or heat dissipation grease (see, for example, Patent Document 3);
etc. are known.

しかしながら、上記特許文献1~3は、それぞれ樹脂粒子材料等に無機物粒子材料や無機粒子などを被覆、融着等を施した複合材料であり、特許文献1では、スラリーを構成したときに低い粘度と低誘電特性、高密着性を発揮させるものであり、特許文献2では、一液型加熱硬化性組成物の硬化剤成分として用いることで良好な破断強度を得るものであり、特許文献3では、熱伝導性樹脂組成物に柔軟性、軽量性を付与できるものであり、これらは本発明とは目的、技術思想(構成及び作用効果)などが相違するものである。 However, the above Patent Documents 1 to 3 each concern a composite material in which a resin particle material or the like is coated or fused with an inorganic particle material or inorganic particles. Patent Document 1 provides low viscosity, low dielectric properties, and high adhesion when formed into a slurry, Patent Document 2 provides good breaking strength when used as a curing agent component in a one-part heat-curable composition, and Patent Document 3 provides flexibility and light weight to a thermally conductive resin composition. These differ from the present invention in terms of purpose, technical concept (structure, action, and effect), etc.

国際公開2018/212279号(特許請求の範囲、実施例等)International Publication No. WO 2018/212279 (Claims, Examples, etc.) 国際公開2017/077722号(特許請求の範囲、実施例等)International Publication No. WO 2017/077722 (Claims, Examples, etc.) 特開2018-172574号公報(特許請求の範囲、実施例等)JP 2018-172574 A (Claims, Examples, etc.)

本発明は、上記従来技術の課題及び現状等に鑑み、これを解消しようとするものであり、ワニスなどとの相性が良好であり、塗料などのコーティング材料や、インク材料等に用いても沈降することなく、分散性に優れ、保存安定性に優れる熱伝導性を有する複合粒子材料を提供することを目的とする。 The present invention is made in consideration of the problems and current state of the prior art described above, and aims to solve these problems, and to provide a composite particulate material that has good compatibility with varnishes and the like, does not settle when used in coating materials such as paints, ink materials, etc., has excellent dispersibility, and has excellent storage stability and thermal conductivity.

本発明者は、上記従来の課題等に鑑み、鋭意研究を行った結果、熱伝導性粒子と、樹脂材料とを有する複合粒子材料であって、特定の熱伝導性粒子と、特定の樹脂材料とから構成することにより、上記目的の複合粒子材料が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。 In view of the above-mentioned problems in the past, the inventors conducted intensive research and discovered that a composite particle material having thermally conductive particles and a resin material, which is composed of specific thermally conductive particles and a specific resin material, can be obtained, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明の複合粒子材料は、熱伝導性粒子と、樹脂材料とを有する複合粒子材料であって、以下の(a)、(b)の条件を充足することを特徴とする複合粒子材料。
(a)熱伝導性粒子が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも1種。
(b)樹脂材料が、ウレタン、ウレア、ウレアウレタンから選ばれる少なくとも1種。
上記樹脂材料(b)が、熱伝導性粒子(a)に対し、5質量%以上を含んでなることが好ましい。
That is, the composite particulate material of the present invention is a composite particulate material having thermally conductive particles and a resin material, and is characterized by satisfying the following conditions (a) and (b).
(a) The thermally conductive particles are at least one selected from aluminum oxide and aluminum nitride.
(b) The resin material is at least one selected from urethane, urea, and urea-urethane.
The resin material (b) preferably accounts for 5% by mass or more of the thermally conductive particles (a).

本発明によれば、ワニスなどとの相性が良好であり、塗料などのコーティング材料や、インク材料等に用いても沈降することなく、分散性に優れ、保存安定性に優れる熱伝導性を有する複合粒子材料が提供される。
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるものである。上述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
According to the present invention, a composite particle material is provided which has good compatibility with varnishes, does not settle when used in coating materials such as paints or ink materials, has excellent dispersibility, and has excellent storage stability and thermal conductivity.
The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the claims. Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory but are not restrictive of the invention as claimed.

(a)~(c)は本発明の複合粒子材料の各実施形態を示す概略図面である。1( a ) to 1 ( c ) are schematic diagrams showing respective embodiments of the composite particulate material of the present invention.

以下に、本発明の実施形態について詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲は下記で詳述するそれぞれの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Embodiments of the present invention are described in detail below. However, please note that the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described in detail below, but extends to the inventions described in the claims and their equivalents.

本発明の複合粒子材料は、熱伝導性粒子と、樹脂材料とを有する複合粒子材料であって、以下の(a)、(b)の条件を充足することを特徴とするものである。
(a)熱伝導性粒子が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも1種。
(b)樹脂材料が、ウレタン、ウレア、ウレアウレタンから選ばれる少なくとも1種。
The composite particulate material of the present invention is a composite particulate material having thermally conductive particles and a resin material, and is characterized in that it satisfies the following conditions (a) and (b).
(a) The thermally conductive particles are at least one selected from aluminum oxide and aluminum nitride.
(b) The resin material is at least one selected from urethane, urea, and urea-urethane.

本発明に用いる(a)成分の熱伝導性粒子は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも1種(各単独、または、併用)であり、熱伝導率が15W/(m・K)以上のものが好ましく、更に好ましくは、20W/(m・K)以上のものが望ましい。
前記熱伝導粒子の熱伝導率が15W/(m・K)未満である場合、複合粒子材料の熱伝導率が低くなる。
なお、本発明において、熱伝導率は、熱伝導率計(熱伝導率測定装置TCi Max-K、Rigaku製)を用いて測定した値である。
The thermally conductive particles of component (a) used in the present invention are at least one type selected from aluminum oxide and aluminum nitride (either alone or in combination), and preferably have a thermal conductivity of 15 W/(m K) or more, and more preferably 20 W/(m K) or more.
When the thermal conductivity of the heat-conducting particles is less than 15 W/(m·K), the thermal conductivity of the composite particle material is low.
In the present invention, the thermal conductivity is a value measured using a thermal conductivity meter (thermal conductivity measuring device TCi Max-K, manufactured by Rigaku).

用いる熱伝導性粒子の伝導率が15W/(m・K)以上ものであれば、特に限定されず、各種の酸化アルミニウム、窒化アルミニウムを使用できる。これら熱伝導性粒子は、球状であっても不定形状であってもよく、また、これらは、単独で用いても2種類以上を混合して用いてもよい。
酸化アルミニウムは、耐水性や熱安定性が高いため、熱伝導性の複合粒子材料を安定して作製できる点、また、安価であるために複合粒子材料を低コストで実現できる点で、有利である。また、窒化アルミニウム粒子である場合、粒子の熱伝導率が高いために少量の粒子の添加で複合粒子材料の熱伝導率を比較的高くすることができる点で、有利である。
用いる酸化アルミニウム(アルミナ)は、熱伝導率が15~40W/(m・K)が挙げられ、窒化アルミニウム粒子は、熱伝導率が150~170W/(m・K)のものが挙げられる。
There are no particular limitations on the thermally conductive particles used, as long as they have a conductivity of 15 W/(m·K) or more, and various types of aluminum oxide and aluminum nitride can be used. These thermally conductive particles may be spherical or irregular in shape, and may be used alone or in combination of two or more types.
Aluminum oxide is advantageous in that it has high water resistance and thermal stability, so that a thermally conductive composite particulate material can be stably produced, and is inexpensive, so that a composite particulate material can be realized at low cost.Also, aluminum nitride particles are advantageous in that the thermal conductivity of the particles is high, so that the addition of a small amount of the particles can relatively increase the thermal conductivity of the composite particulate material.
The aluminum oxide (alumina) used has a thermal conductivity of 15 to 40 W/(m·K), and the aluminum nitride particles have a thermal conductivity of 150 to 170 W/(m·K).

これらの熱伝導性粒子の平均粒子径は、複合粒子材料の用途による変動するものであるが、本発明の効果を更に良好とする点、複合粒子材料の収率を向上させる点から、好ましく、熱伝導性粒子の平均粒子径が0.1~70μmの範囲内であることが望ましく、更に好ましくは、3~50μmの範囲内であることがより望ましい。
熱伝導性粒子の平均粒子径を0.1μm以上とすることにより、更に、製造時において熱伝導粒子と複合化されていない樹脂材料副生成物の生成を抑制することができ、とすることができ、70μm以下とすることにより、更に、樹脂粒子と複合化されてない熱伝導粒子副生成物の生成を抑制することができる。
なお、本明細書において、無機粒子の「平均粒子径」は、レーザー回折式粒度分布計にて測定した体積基準の粒度分布における積算分率が50%となる平均粒径(Mv)を意味するものとする。
The average particle size of these thermally conductive particles varies depending on the application of the composite particulate material. However, from the viewpoint of further improving the effects of the present invention and improving the yield of the composite particulate material, it is preferable that the average particle size of the thermally conductive particles is within the range of 0.1 to 70 μm, and even more preferably within the range of 3 to 50 μm.
By making the average particle diameter of the thermally conductive particles 0.1 μm or more, it is possible to further suppress the generation of resin material by-products that are not compounded with the thermally conductive particles during production, and by making it 70 μm or less, it is possible to further suppress the generation of thermally conductive particle by-products that are not compounded with the resin particles.
In this specification, the "average particle size" of inorganic particles means the average particle size (Mv) at which the cumulative fraction in a volume-based particle size distribution measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer is 50%.

これらの熱伝導性粒子の含有量は、複合粒子材料中(全量中)に50~90質量%含まれることが好ましい。複合粒子材料中に含まれる熱伝導性粒子の量が50質量%未満であると、複合粒子中の樹脂材料成分が熱伝導性を阻害して十分な熱伝導性を付与できないことがある。一方、90質量%超過であると、分散性が不十分となり、保存安定性が損なわれることがある。 The content of these thermally conductive particles in the composite particle material (of the total amount) is preferably 50 to 90% by mass. If the amount of thermally conductive particles contained in the composite particle material is less than 50% by mass, the resin material component in the composite particles may inhibit thermal conductivity, making it impossible to provide sufficient thermal conductivity. On the other hand, if it exceeds 90% by mass, dispersibility may be insufficient, and storage stability may be impaired.

本発明に用いる(b)成分の樹脂材料は、ウレタン、ウレア、ウレアウレタンから選ばれる少なくとも1種(各単独、または、2種以上の混合)である。
これらのウレタン、ウレア、ウレアウレタンの樹脂材料は、複合粒子材料の作製のしやすさの点、品質の点、分散性に優れる複合粒子材料とする点から、特異的に選択されるものであり、他の樹脂材料、例えば、メラミン成分などでは、本発明の効果を得ることができないものでる。
十分な分散性を得るために、好ましくは、上記樹脂材料(b)が、熱伝導性粒子(a)に対し、5質量%以上、更に好ましくは、10~50質量%とすることが望ましい。
この樹脂材料(b)が、5質量%未満であると、熱伝導性粒子が樹脂材料に十分に被覆されず、分散性が低下してしまうこととなり、一方、50質量%以上であると、熱伝導性粒子に対し、樹脂材料が多すぎるため、複合粒子材料以外の副生成物が多くなってしまう
ことが挙げられる。
The resin material of component (b) used in the present invention is at least one selected from urethane, urea, and urea-urethane (either alone or in combination of two or more).
These urethane, urea, and urea-urethane resin materials are specifically selected from the standpoint of ease of preparation of the composite particle material, quality, and ability to produce a composite particle material with excellent dispersibility, and the effects of the present invention cannot be obtained with other resin materials, such as melamine components.
In order to obtain sufficient dispersibility, it is preferable that the resin material (b) is contained in an amount of 5% by mass or more, and more preferably 10 to 50% by mass, based on the thermally conductive particles (a).
If the resin material (b) is less than 5% by mass, the thermally conductive particles will not be sufficiently coated with the resin material, resulting in reduced dispersibility. On the other hand, if the resin material (b) is 50% by mass or more, the amount of resin material will be too large compared to the thermally conductive particles, resulting in a large amount of by-products other than the composite particle material.

本発明の複合粒子材料は、上記(a)成分の熱伝導性粒子に上記(b)成分の樹脂材料が被覆される複合粒子の形態であり、被覆形態は、熱伝導性粒子の表面積の合計で50%以上被覆されているものが挙げられ、完全に被覆(全表面積100%被覆)されていなくとも、少なくとも、合計で全表面積の50%以上の被覆であれば本発明の効果を奏することができ、更に好ましくは、合計で全表面積の70%~100%である。
図1(a)~(c)は、本発明の複合粒子材料の各実施形態を示す概略図であり、(a)は熱伝導性粒子10の略球状の表面に樹脂材料20が全表面積中60%被覆している形態(熱伝導性粒子40%が露出している形態)の複合粒子材料Aであり、(b)は、熱伝導性粒子10の略球状の表面に樹脂材料20、20…が合計で全表面積中70%被覆している形態(熱伝導性粒子30%(合計)が露出している形態)の複合粒子材料Bであり、(c)は熱伝導性粒子10の略球状の表面に樹脂材料20が完全に被覆(全表面積中100%被覆)されている形態の複合粒子材料Cである。
The composite particle material of the present invention is in the form of composite particles in which the thermally conductive particles of the component (a) are coated with the resin material of the component (b). The coating form can be one in which a total of 50% or more of the surface area of the thermally conductive particles is coated. Even if the particles are not completely coated (100% of the total surface area is coated), the effects of the present invention can be achieved as long as a total of at least 50% of the total surface area is coated, and more preferably a total of 70% to 100% of the total surface area.
1(a) to (c) are schematic diagrams showing various embodiments of the composite particulate material of the present invention, in which (a) is composite particulate material A in a form in which the approximately spherical surfaces of the thermally conductive particles 10 are covered with a resin material 20 at 60% of the total surface area (40% of the thermally conductive particles are exposed), (b) is composite particulate material B in a form in which the approximately spherical surfaces of the thermally conductive particles 10 are covered with a resin material 20, 20... at a total of 70% of the total surface area (30% (in total) of the thermally conductive particles are exposed), and (c) is composite particulate material C in a form in which the approximately spherical surfaces of the thermally conductive particles 10 are completely covered with a resin material 20 (100% of the total surface area).

本発明において、得られる複合粒子材料は、球状であっても、楕円球状、不定形状であってもよいが、好ましくは、塗料などのコーティング材料に用いた場合により密な充填状態となりより高い熱伝導性となる点から、球状であるものが望ましい。
なお、本発明(後述する実施例を含む)において、上記複合粒子材料の形状、樹脂材料の被覆形態、被覆表面積の算出は、SEM(走査型電子顕微鏡、Scanning Electron Microscope)観察等により得ることができ、表面積の算出は解析ソフトを用いることにより、容易に算出することができる。このSEM観察等は、日立ハイテクノロジーズ社製、S-4700を用いた。
In the present invention, the composite particulate material obtained may be spherical, ellipsoidal, or irregular in shape, but is preferably spherical in shape, since this results in a more densely packed state and higher thermal conductivity when used in coating materials such as paints.
In the present invention (including the examples described later), the shape of the composite particulate material, the coating form of the resin material, and the coating surface area can be calculated by SEM (scanning electron microscope) observation, etc., and the surface area can be easily calculated by using analysis software. For the SEM observation, etc., an S-4700 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation was used.

得られる複合粒子材料の平均粒子径(Mv)は、複合粒子材料の用途による変動するものであるが、本発明の効果を更に良好とする点、高い熱伝導性の高い複合粒子材料とする点から、好ましくは、平均粒子径が0.3~100μmの範囲内であることが望ましく、更に好ましくは、5~70μmの範囲内であることがより望ましい。
この複合粒子材料の平均粒子径を0.3μm以上とすることにより、更に、熱伝導性の高い複合粒子材料とすることができ、100μm以下とすることにより、更に、分散性に優れ、保存安定性の良好な複合粒子材料とすることができる。
The average particle diameter (Mv) of the obtained composite particulate material will vary depending on the application of the composite particulate material. However, in order to further improve the effects of the present invention and to obtain a composite particulate material with high thermal conductivity, the average particle diameter is preferably within the range of 0.3 to 100 μm, and more preferably within the range of 5 to 70 μm.
By making the average particle diameter of this composite particulate material 0.3 μm or more, it is possible to obtain a composite particulate material with even higher thermal conductivity, and by making it 100 μm or less, it is possible to obtain a composite particulate material with even better dispersibility and storage stability.

本発明の複合粒子材料は、上述の如く、(a)成分の熱伝導性粒子に(b)成分の樹脂材料が合計で少なくとも全表面積中で50%以上被覆しているものであれば、その製造法は、特に限定されないが、好ましくは、少なくとも上記(a)成分の熱伝導性粒子に、上記(b)成分の樹脂材料の被覆形成物質(壁材)から構成される殻体が被覆されている状体とすることにより、または、この殻体(シェル層)に熱伝導性粒子を内包等することにより製造することができる。
更に好ましくは、上記(a)成分の熱伝導性粒子と20℃における比重が1未満の水難溶性の媒体とを用いて上記(b)成分の樹脂材料からなる殻体(シェル層)に内包したものが望ましく、例えば、少なくとも上記(a)成分の熱伝導性粒子と20℃における比重が1未満の水難溶性の媒体とを含むものを、上記所定の平均粒径となるように、マイクロカプセル化、具体的には、上記(b)成分の樹脂材料の被覆形成物質(壁材)から構成される殻体(シェル層)に内包等することにより製造することができる。
この製造法としては、例えば、界面重合法、界面重縮合法、insitu重合法、液中硬化被覆法、水溶液からの相分離法、有機溶媒からの相分離法、融解分散冷却法、気中懸濁被覆法、スプレードライニング法などを挙げることができる。
As described above, the composite particle material of the present invention may be produced by any method as long as the thermally conductive particles of component (a) are covered with the resin material of component (b) over a total area of at least 50% in total. Preferably, however, the composite particle material is produced by forming at least the thermally conductive particles of component (a) into a shell made of a coating material (wall material) of the resin material of component (b), or by encapsulating the thermally conductive particles in this shell (shell layer).
More preferably, the thermally conductive particles of component (a) and a poorly water-soluble medium having a specific gravity of less than 1 at 20°C are encapsulated in a shell (shell layer) made of the resin material of component (b). For example, the thermally conductive particles of component (a) and a poorly water-soluble medium having a specific gravity of less than 1 at 20°C can be microencapsulated to have the above-mentioned specified average particle size, specifically, encapsulated in a shell (shell layer) made of a coating material (wall material) of the resin material of component (b).
Examples of the production method include an interfacial polymerization method, an interfacial polycondensation method, an in situ polymerization method, a liquid hardening coating method, a phase separation method from an aqueous solution, a phase separation method from an organic solvent, a melting dispersion cooling method, an air suspension coating method, and a spray drying method.

用いることができる20℃における比重が1未満である水難溶性の媒体としては、この物性を満たすものであれば、特に限定されないが、20℃における比重が1未満である有機溶媒などの媒体が挙げられる。本発明において、「水難溶性」とは、水100mlに対する溶解度が0.1mg以下のものをいう。
用いることができる20℃における比重が1未満の水難溶性の媒体としては、例えば、オルトセカンダリーブチルフェノール等のアルキル-フェノール類、ドデシルベンゼン等のアルキルアリール類、オレイン酸オクチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、ミリスチン酸ミリスチル、ステアリン酸ステアリル、オレイン酸イソプロピル等の飽和若しくは不飽和カルボン酸アルキルエステルなどの脂肪族カルボン酸エステル、アジピン酸ジオクチル等のカルボン酸ジアルキルエステルなどの脂肪族ジカルボン酸ジエステル、トリブチルフォスフェート等のトリアルキルフォスフェートなどのリン酸トリエステル類、安息香酸ブチル等の安息香酸アルキルエステル、フタル酸ジトリデシル等のフタル酸ジアルキルエステルなどの芳香族カルボン酸エステル、ジイソブチルケトンなどのケトン類などが挙げられる。
これらの有機溶媒からなる媒体は、単独でも、2種類以上を適宜の割合に混合して用いてもよい。
Usable poorly water-soluble media having a specific gravity of less than 1 at 20° C. are not particularly limited as long as they satisfy the above physical properties, and examples thereof include media such as organic solvents having a specific gravity of less than 1 at 20° C. In the present invention, “poorly water-soluble” refers to a medium having a solubility of 0.1 mg or less in 100 ml of water.
Examples of usable poorly water-soluble media having a specific gravity of less than 1 at 20° C. include alkyl-phenols such as ortho-secondary butylphenol, alkylaryls such as dodecylbenzene, aliphatic carboxylates such as saturated or unsaturated carboxylate alkyl esters such as octyl oleate, isopropyl myristate, isopropyl palmitate, myristyl myristate, stearyl stearate, and isopropyl oleate, aliphatic dicarboxylates such as carboxylate dialkyl esters such as dioctyl adipate, phosphate triesters such as trialkyl phosphates such as tributyl phosphate, aromatic carboxylates such as benzoate alkyl esters such as butyl benzoate, and phthalate dialkyl esters such as ditridecyl phthalate, and ketones such as diisobutyl ketone.
These organic solvent media may be used alone or in combination of two or more in an appropriate ratio.

更に好ましくは、熱伝導性粒子の更に分散性を向上させる点から、上記物性の媒体としては、下記式(I)で表される脂肪族カルボン酸エステルであり、より好ましくは、1価アルコールエステルが望ましい。
COOR ………(I)
〔上記式(I)中、Rは炭素数4~21の直鎖又は分岐のアルキル基、アルケニル基、二重結合を2つ以上有するアルキル基であり、Rは炭素数1~21の直鎖又は分岐のアルキル基、アルケニル基、二重結合を2つ以上有するアルキル基である。〕
上記式(I)で表される脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、ラウリン酸(炭素数12)、ミリスチン酸(炭素数14)、パルミチン酸(炭素数16)、ステアリン酸(炭素数18)、アラキン酸(炭素数20)などの脂肪酸と、例えば、メチルアルコール(炭素数1)、イソプロピルアルコール(炭素数3)、イソブチルアルコール(炭素数4)、ミリスチルアルコール(炭素数14)、セチルアルコール(炭素数16)、ステアリルアルコール(炭素数18)、エイコサニルアルコール(炭素数20)などのアルコールから得られる、ラウリン酸メチル(比重:0.87)、ミリスチン酸ミリスチル(比重:0.84)、ミリスチン酸オクチルドデシル(比重:0.86)、パルミチン酸2-エチルヘキシル(比重:0.86)、ステアリン酸ステリアル(比重:0.83)、ステアリン酸ブチル(比重:0.86)、パルミチン酸イソプロピル(比重:0.85)、ミリスチン酸イソプロピル(比重:0.85)、ステアリン酸メチル(比重:0.84)、オレイン酸イソブチル(比重:0.86)などを挙げることができる。これらの媒体(1価アルコールエステル)は、比重が0.8から1未満で、水100mlに対する溶解度が0.05mg以下のものである。
More preferably, from the viewpoint of further improving the dispersibility of the thermally conductive particles, the medium having the above physical properties is an aliphatic carboxylic acid ester represented by the following formula (I), and more preferably, a monohydric alcohol ester.
R 1 COOR 2 ......(I)
[In the above formula (I), R1 is a linear or branched alkyl group having 4 to 21 carbon atoms, an alkenyl group, or an alkyl group having two or more double bonds, and R2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 21 carbon atoms, an alkenyl group, or an alkyl group having two or more double bonds.]
Examples of the aliphatic carboxylate ester represented by the above formula (I) include fatty acids such as lauric acid (12 carbon atoms), myristic acid (14 carbon atoms), palmitic acid (16 carbon atoms), stearic acid (18 carbon atoms), and arachic acid (20 carbon atoms); and methyl alcohol (1 carbon atom), isopropyl alcohol (3 carbon atoms), isobutyl alcohol (4 carbon atoms), myristyl alcohol (14 carbon atoms), cetyl alcohol (16 carbon atoms), stearyl alcohol (18 carbon atoms), and eicosanyl alcohol (20 carbon atoms). Examples of the medium obtained from alcohol include methyl laurate (specific gravity: 0.87), myristyl myristate (specific gravity: 0.84), octyldodecyl myristate (specific gravity: 0.86), 2-ethylhexyl palmitate (specific gravity: 0.86), stearic acid stearate (specific gravity: 0.83), butyl stearate (specific gravity: 0.86), isopropyl palmitate (specific gravity: 0.85), isopropyl myristate (specific gravity: 0.85), methyl stearate (specific gravity: 0.84), isobutyl oleate (specific gravity: 0.86), etc. These vehicles (monohydric alcohol esters) have a specific gravity of 0.8 to less than 1 and a solubility of 0.05 mg or less in 100 ml of water.

上記物性の媒体としては、上記式(I)で表される脂肪族カルボン酸エステルを用いると、複合粒子材料の粒度分布(Mv/Mn)が狭くなる傾向となり分散性が向上する。
Mv/Mnは、粒度分布の指標として用いられ、Mvは体積平均粒径であり、Mnは個数平均粒径である。本発明(後述する実施例を含む)においては、複合粒子材料の粒度分布(Mv/Mn)の値が1に近づくほど熱伝導性粒子の単分散性が高いことを示し、測定装置として粒子径分布解析装置HRA9320-X100(日機装株式会社製)を用いて体積平均粒径(Mv)および個数平均粒径(Mn)を測定し、体積平均粒径(Mv)/個数平均粒径(Mn)から算出される。
When the aliphatic carboxylic acid ester represented by the above formula (I) is used as the medium having the above physical properties, the particle size distribution (Mv/Mn) of the composite particulate material tends to become narrower, improving dispersibility.
Mv/Mn is used as an index of particle size distribution, where Mv is the volume average particle size and Mn is the number average particle size. In the present invention (including the examples described later), the closer the particle size distribution (Mv/Mn) value of the composite particle material is to 1, the higher the monodispersity of the thermal conductive particles is. The volume average particle size (Mv) and the number average particle size (Mn) are measured using a particle size distribution analyzer HRA9320-X100 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as a measuring device, and the volume average particle size (Mv)/number average particle size (Mn) is calculated.

上記(b)成分の樹脂材料の被覆形成物質(壁材)となるウレタン(ポリウレタン樹脂)、ウレア(ポリウレア樹脂)、ウレアウレタン(ポリウレア樹脂/ポリウレタン樹脂)は、イソシアネート成分とアミン成分またはアルコール成分などと反応して形成されるものである。 The urethane (polyurethane resin), urea (polyurea resin), and urea-urethane (polyurea resin/polyurethane resin), which are the coating material (wall material) of the resin material of component (b) above, are formed by the reaction of an isocyanate component with an amine component or an alcohol component, etc.

用いることができるイソシアネート成分としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアネートカプロン酸、テトラメチル-m-キシリレンジイソシアネート、テトラメチル-p-キシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート、イソシアネートアルキル2,6-ジイソシアネートカプロネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、1,8-ジイソシアネート-4-イソシアネートメチルオクタン、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネートなどが挙げられる。
また、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4-ビフェニル-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、キシリレン-1,4-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン-1,2-ジイソシアネート、ブチレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート等のジイソシアネート、4,4’,4’’-トリフェニルメタントリイソシ
アネート、トルエン-2,4,6-トリイソシアネート等のトリイソシアネート、4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネート等のテトライソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加物、2,4-トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加物、キシリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加物、トリレンジイソシアネートとヘキサントリオールの付加物等のイソシアネートプレポリマー等が挙げられる。これらのイソシアネート成分は単独で用いてもよく、混合して用いても良い。
Examples of isocyanate components that can be used include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polymeric diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl-4,4'-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, transcyclohexane 1,4-diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, and xylylene diisocyanate. anate, hydrogenated xylylene diisocyanate, 2,6-diisocyanate caproic acid, tetramethyl-m-xylylene diisocyanate, tetramethyl-p-xylylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tris(isocyanatephenyl)thiophosphate, isocyanate alkyl 2,6-diisocyanate capronate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 1,8-diisocyanate-4-isocyanate methyl octane, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, bicycloheptane triisocyanate, and the like.
Also, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, naphthalene-1,4-diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethoxy-4,4-biphenyl-diisocyanate, 3,3'-dimethylphenylmethane-4,4'-diisocyanate, xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene-1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,2-diisocyanate, Examples of the isocyanate include diisocyanates such as cyclohexylene-1,4-diisocyanate, triisocyanates such as 4,4',4''-triphenylmethane triisocyanate and toluene-2,4,6-triisocyanate, tetraisocyanates such as 4,4'-dimethyldiphenylmethane-2,2',5,5'-tetraisocyanate, and isocyanate prepolymers such as an adduct of hexamethylene diisocyanate and trimethylolpropane, an adduct of 2,4-tolylene diisocyanate and trimethylolpropane, an adduct of xylylene diisocyanate and trimethylolpropane, and an adduct of tolylene diisocyanate and hexanetriol. These isocyanate components may be used alone or in combination.

用いることができるアミン成分としては、具体的には、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、ピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタンミン、イミノビスプロピルアミン、ジアミノエチルエーテル、1,4-ジアミノブタン、ペンタメチレンジアミン、2-メチルピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、2-ヒドロキシトリメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジアミノプロピルアミン、ジアミノプロパン、2-メチルペンタメチレンジアミン、キシレンジアミン等の脂肪族系アミン、m-フェニレンジアミン、トリアミノベンゼン、3,5-トリレンジアミン、ジアミノジフェニルアミン、ジアミノナフタレン、t-ブチルトルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、ジアミノフェノール等が挙げられる。中でもフェニレンジアミン、ジアミノフェノール、トリアミノベンゼンなどの芳香族系アミンが好ましい。 Specific examples of amine components that can be used include aliphatic amines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, diaminocyclohexane, piperazine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, iminobispropylamine, diaminoethyl ether, 1,4-diaminobutane, pentamethylenediamine, 2-methylpiperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 2-hydroxytrimethylenediamine, diethylaminopropylamine, diaminopropylamine, diaminopropane, 2-methylpentamethylenediamine, and xylylenediamine, as well as m-phenylenediamine, triaminobenzene, 3,5-tolylenediamine, diaminodiphenylamine, diaminonaphthalene, t-butyltoluenediamine, diethyltoluenediamine, and diaminophenol. Among these, aromatic amines such as phenylenediamine, diaminophenol, and triaminobenzene are preferred.

用いることができるアルコール成分としては、具体的には、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、グリセリン、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノンなどの水酸基を2つ以上有するポリオール等が挙げられる。これらのアルコール成分は単独で用いてもよく、混合して用いても良い。またアルコール成分とアミン成分とを混合して用いても良い。 Specific examples of alcohol components that can be used include polyols having two or more hydroxyl groups, such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, glycerin, catechol, resorcinol, and hydroquinone. These alcohol components may be used alone or in combination. An alcohol component may also be used in combination with an amine component.

これらの(b)成分の樹脂材料の被覆形成物質(壁材)から構成されるウレタン、ウレア、もしくはウレアウレタンによる殻体(シェル層)の形成としては、例えば、1)ウレタン、ウレア及びウレタンウレアのうち少なくとも1つのモノマー成分と、上記(a)成分の熱伝導性粒子成分を分散させた上記特性の水難溶性の媒体中にて界面重合で殻体(シェル層)を形成したり、あるいは、2)イソシアネート成分とを含む油状成分(油性相)を、水系溶媒(水性相)中に分散させて乳化液を調整する乳化工程と、乳化液にアミン成分及びアルコール成分のうち少なくとも1つを添加して界面重合を行う界面重合工程とを含む製造方法により形成することができる。 The shell (shell layer) made of urethane, urea, or urea-urethane, which is composed of the coating material (wall material) of the resin material of component (b), can be formed, for example, by 1) forming the shell (shell layer) by interfacial polymerization in a poorly water-soluble medium having the above-mentioned characteristics in which at least one monomer component of urethane, urea, and urethane urea and the thermally conductive particle component of component (a) are dispersed, or by 2) forming the shell (shell layer) by a manufacturing method including an emulsification step in which an oily component (oil phase) containing an isocyanate component is dispersed in a water-based solvent (aqueous phase) to prepare an emulsion, and an interfacial polymerization step in which at least one of an amine component and an alcohol component is added to the emulsion to perform interfacial polymerization.

上記2)の製造方法において、乳化液の調整に際しては、低沸点の溶剤が用いることができる。低沸点の溶剤としては、沸点が100℃以下のものが使用でき、例えば、n-ペンタン、メチレンクロライド、エチレンクロライド、二硫化炭素、アセトン、酢酸メチル、酢酸エチル、クロロホルム、メチルアルコール、エチルアルコール、テトラヒドロフラン、n-ヘキサン、四塩化炭素、メチルエチルケトン、ベンゼン、エチルエーテル、石油エーテル等を挙げることができる。これらは単独で使用してもよく、混合して使用してもよい。
一方、上記油性相を乳化させるために使用する水性相には、予め保護コロイドを含有させてもよい。保護コロイドとしては、水溶性高分子が使用でき、公知のアニオン性高分子、ノニオン性高分子、両性高分子の中から適宜選択することができるが、ポリビニルアルコール、ゼラチンおよびセルロース系高分子化合物を含ませるのが特に好ましい。
また、水性相には、界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤としては、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤の中から、上記保護コロイドと作用して沈殿や凝集を起こさないものを適宜選択して使用することができる。好ましい界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム)、スルホコハク酸ジオ
クチルナトリウム塩、ポリアルキレングリコール(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)等を挙げることができる。
上記のようにして作製された油性相を水性相に加え、機械力を用いて乳化した後、必要に応じて系の温度を上昇させることにより油性液滴界面で界面重合を起こし、粒子化することができる。また、同時あるいは界面重合反応終了後、脱溶媒を行うことができる。カプセル粒子は、界面重合反応および脱溶媒を行った後、粒子を水性相から分離、洗浄した後、乾燥することなどにより得られる。
In the above-mentioned manufacturing method 2), a solvent having a low boiling point can be used when preparing the emulsion. As the low boiling point solvent, a solvent having a boiling point of 100° C. or less can be used, and examples of such a solvent include n-pentane, methylene chloride, ethylene chloride, carbon disulfide, acetone, methyl acetate, ethyl acetate, chloroform, methyl alcohol, ethyl alcohol, tetrahydrofuran, n-hexane, carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone, benzene, ethyl ether, and petroleum ether. These solvents may be used alone or in combination.
On the other hand, the aqueous phase used to emulsify the oily phase may contain a protective colloid in advance. As the protective colloid, a water-soluble polymer can be used, which can be appropriately selected from known anionic polymers, nonionic polymers, and amphoteric polymers, but it is particularly preferable to add polyvinyl alcohol, gelatin, and a cellulose-based polymer compound.
The aqueous phase may contain a surfactant. The surfactant may be appropriately selected from anionic or nonionic surfactants that do not react with the protective colloid to cause precipitation or aggregation. Preferred surfactants include sodium alkylbenzenesulfonate (e.g., sodium lauryl sulfate), dioctyl sodium sulfosuccinate, polyalkylene glycol (e.g., polyoxyethylene nonylphenyl ether), and the like.
The oily phase prepared as above is added to the aqueous phase, emulsified by mechanical force, and then the temperature of the system is increased as necessary to cause interfacial polymerization at the interface of the oily droplets, which can be turned into particles. In addition, desolvation can be performed simultaneously or after the end of the interfacial polymerization reaction. Capsule particles can be obtained by separating the particles from the aqueous phase after the interfacial polymerization reaction and desolvation, washing them, and then drying them.

本発明において、上記20℃における比重が1未満の水難溶性の媒体の含有量は、分散性、比重、粒子径を任意にコントロールとする点、複合粒子材料中の熱伝導性粒子の含有量を調整する点などから変動するものであるが、複合粒子材料中(全量)に対して、3~10質量%とすることが好ましい。
また、本発明の複合粒子材料は、複合粒子材料の用途(放熱電子部品材料用、筆記具用インク、塗料、等)などにより、用途ごとに、上述の所定の体積平均粒径になるように調整することができる。
更に複合粒子材料の表面には、目的に応じて更に二次的な樹脂材料被膜を設けて耐久性を付与させたり、表面特性を改質させて実用に供することもできる。
In the present invention, the content of the poorly water-soluble medium having a specific gravity of less than 1 at 20°C varies depending on the need to arbitrarily control the dispersibility, specific gravity, and particle size, and the need to adjust the content of thermally conductive particles in the composite particulate material, but it is preferable that the content be 3 to 10 mass% relative to the total amount of the composite particulate material.
In addition, the composite particulate material of the present invention can be adjusted so as to have the above-mentioned specified volume average particle diameter for each application, depending on the application of the composite particulate material (for heat-dissipating electronic component materials, ink for writing instruments, paints, etc.).
Furthermore, depending on the purpose, a secondary resin material coating may be provided on the surface of the composite particle material to impart durability or modify the surface properties for practical use.

本発明における熱伝導性を有する複合粒子材料は、一般的な熱伝導性を有する複合粒子材料とはやや構成が異なる。すなわち、一般的な熱伝導性を有する複合粒子材料はコア/シェルが異なる組成であるため、両者に明確な界面が存在する。一方、本発明の熱伝導性を有する複合粒子材料は、シェルを構成する成分が、中心に向かうにしたがって、その密度が低くなる構成となり、これにより、内包される熱伝導性粒子が殻体の外側に向かって配向しやすくなる。なお、本発明(後述する実施例も含む)において、上記殻体(シェル)を構成する成分が、中心に向かうにしたがって、その密度が低くなる構成の確認は、複合粒子材料の断面形状を電子顕微鏡等で観察することにより確認されるが、この方法に限定されるものではない。
また、20℃における比重が1未満の水難溶性の媒体としては、上記式(I)で表される脂肪族カルボン酸エステルを用いると、複合粒子材料の粒度分布(Mv/Mn)が狭くなる傾向となり保存時においてより均一な状態が維持されやすくなるため、保存安定性が向上する。
この粒度分布(Mv/Mn)は、好ましくは1~10、更に好ましくは1~8となるものが望ましい。Mv/Mnが10を超えると、粒子同士の空隙部分が少なくなることで塗料などのコーティング材料に用いた場合に疎な充填状態となり、熱伝導性が低下することとなる。
The thermally conductive composite particulate material of the present invention has a slightly different structure from that of a general thermally conductive composite particulate material. That is, in a general thermally conductive composite particulate material, the core/shell have different compositions, so that there is a clear interface between the two. On the other hand, the thermally conductive composite particulate material of the present invention has a structure in which the components constituting the shell have a lower density toward the center, which makes it easier for the encapsulated thermally conductive particles to be oriented toward the outside of the shell. In the present invention (including the examples described later), the structure in which the components constituting the shell have a lower density toward the center can be confirmed by observing the cross-sectional shape of the composite particulate material with an electron microscope or the like, but is not limited to this method.
In addition, when an aliphatic carboxylic acid ester represented by the above formula (I) is used as a poorly water-soluble medium having a specific gravity of less than 1 at 20°C, the particle size distribution (Mv/Mn) of the composite particulate material tends to become narrower, making it easier to maintain a more uniform state during storage, thereby improving storage stability.
This particle size distribution (Mv/Mn) is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 8. If Mv/Mn exceeds 10, the voids between the particles will be reduced, resulting in a sparsely packed state when used in a coating material such as a paint, and thus reduced thermal conductivity.

このように構成される本発明の複合粒子材料にあっては、上記特性の熱伝導性粒子表面に上記特性の樹脂材料が形成される構成となるので、熱伝導性粒子とワニスなどとの間における界面張力が低下することとなり、ワニスなどとの相性が良好であり、塗料などのコーティング材料や、インク材料等に用いても沈降することなく、分散性に優れ、保存安定性に優れる熱伝導性を有する複合粒子材料が提供されることとなる。
本発明の複合粒子材料において、20℃における比重が1未満の水難溶性の媒体として脂肪酸カルボン酸エステルを用いた複合粒子材料であれば、粒度分布(Mv/Mn)が狭くなる傾向となって保存時においてより均一な状態が維持されやすくなるため、保存安定性が向上する。
In the composite particle material of the present invention thus configured, a resin material having the above-mentioned characteristics is formed on the surface of thermally conductive particles having the above-mentioned characteristics, thereby reducing the interfacial tension between the thermally conductive particles and varnishes, etc., and providing a composite particle material having good compatibility with varnishes, etc., which does not settle even when used in coating materials such as paints, ink materials, etc., and which has excellent dispersibility and thermal conductivity with excellent storage stability.
In the composite particulate material of the present invention, if a fatty acid carboxylate is used as a poorly water-soluble medium having a specific gravity of less than 1 at 20°C, the particle size distribution (Mv/Mn) tends to be narrower and a more uniform state is more easily maintained during storage, thereby improving storage stability.

本発明の複合粒子材料は、保存安定性に優れた熱伝導性を有する複合粒子材料となるので、各種放熱材料、放熱用製品へのコーティング、電子部品・半導体製造装置用の放熱機能を有する部品等として好適に利用することができるものとなる。 The composite particulate material of the present invention is a composite particulate material with excellent thermal conductivity and storage stability, and can therefore be suitably used as various heat dissipation materials, coatings for heat dissipation products, and components with heat dissipation functions for electronic components and semiconductor manufacturing equipment.

次に、製造例、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例等に限定されるものではない。なお、下記製造例の「部」は「質量部」を意味する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to manufacturing examples, working examples, and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. Note that "parts" in the following manufacturing examples means "parts by mass."

下記製造例1~5により熱伝導性を有する複合粒子材料を製造した。
〔製造例1:粒子1〕
油相溶液として、ミリスチン酸ミリスチル(比重:0.84)9.6部を60℃に加温しながら、酸化アルミニウム〔平均粒子径5μm、熱伝導率が31W/(m・K)〕18.0部を加えて十分に分散させた。次いで、イソシアネートプレポリマー(タケネートD-101E、NV=75%、三井化学社製)7.2部を加え、更にエチレングリコールモノベンジルエーテル2部を加えた。水相溶液としては、蒸留水600部に対して、ポリビニルアルコール(PVA-205、クラレ社製)15部を溶解し、これに前記油相溶液を投入し、ホモジナイザーで乳化混合して重合を完了した。得られた分散体を遠心処理することで複合粒子材料を得た。粒度分布(Mv/Mn)は、2.5であり、体積平均粒径(Mv)は25.3μmであった。
Thermally conductive composite particulate materials were produced according to the following Production Examples 1 to 5.
[Production Example 1: Particle 1]
As an oil phase solution, 9.6 parts of myristyl myristate (specific gravity: 0.84) were heated to 60°C, while 18.0 parts of aluminum oxide (average particle size 5 μm, thermal conductivity 31 W/(m·K)) were added and thoroughly dispersed. Next, 7.2 parts of isocyanate prepolymer (Takenate D-101E, NV=75%, manufactured by Mitsui Chemicals) were added, and 2 parts of ethylene glycol monobenzyl ether were further added. As an aqueous phase solution, 15 parts of polyvinyl alcohol (PVA-205, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) were dissolved in 600 parts of distilled water, and the oil phase solution was added thereto, and the mixture was emulsified and mixed with a homogenizer to complete the polymerization. The obtained dispersion was centrifuged to obtain a composite particle material. The particle size distribution (Mv/Mn) was 2.5, and the volume average particle size (Mv) was 25.3 μm.

〔製造例2:粒子2〕
油相溶液として、ステアリン酸ステアリル(比重:0.83)9.6部を80℃に加温しながら、酸化アルミニウム〔平均粒子径5μm、熱伝導率が31W/(m・K)〕18.0部を加えて十分に分散させた。次いで、イソシアネートプレポリマー(タケネートD-110N、NV=75%、三井化学社製)3.6部を加え、更にエチレングリコールモノベンジルエーテル2部を加えた。水相溶液としては、蒸留水600部に対して、ポリビニルアルコール(PVA-205、クラレ社製)15部を溶解し、これに前記油相溶液を投入し、更に、ヘキサメチレンジアミン6部を添加後、ホモジナイザーで乳化混合して重合を完了した。得られた分散体を遠心処理することで複合粒子材料を得た。粒度分布(Mv/Mn)は、3.2であり、体積平均粒径(Mv)は30.7μmであった。
[Production Example 2: Particle 2]
As an oil phase solution, 9.6 parts of stearyl stearate (specific gravity: 0.83) was heated to 80° C. while 18 parts of aluminum oxide (average particle size: 5 μm, thermal conductivity: 31 W/(m·K)) was added. Next, 3.6 parts of an isocyanate prepolymer (Takenate D-110N, NV=75%, manufactured by Mitsui Chemicals) was added, and 2 parts of ethylene glycol monobenzyl ether was further added. The aqueous phase solution was prepared by dissolving 15 parts of polyvinyl alcohol (PVA-205, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) in 600 parts of distilled water, adding the oil phase solution, and then adding 6 parts of hexamethylenediamine. After the addition, the mixture was emulsified and mixed with a homogenizer to complete the polymerization. The resulting dispersion was centrifuged to obtain a composite particle material. The particle size distribution (Mv/Mn) was 3.2, and the volume average particle size was 1.0. The diameter (Mv) was 30.7 μm.

〔製造例3:粒子3〕
上記製造例1において、酸化アルミニウムを窒素アルミニウム〔平均粒子径1.2μm、熱伝導率が150W/(m・K)〕に、ミリスチン酸ミリスチルをラウリン酸メチル(比重:0.87)に代えた以外は、上記実施例1の処方にて複合粒子材料を得た。粒度分布(Mv/Mn)は、2.3であり、体積平均粒径(Mv)は25.5μmであった。
[Production Example 3: Particle 3]
In the above Production Example 1, aluminum oxide was replaced with aluminum nitride (average particle size: 1.2 μm, thermal conductivity: 150 W/(m·K)), and myristyl myristate was replaced with methyl laurate (specific gravity: 0.87). Other than the above, a composite particle material was obtained according to the recipe of Example 1. The particle size distribution (Mv/Mn) was 2.3, and the volume average particle size (Mv) was 25.5 μm.

〔製造例4:粒子4〕
上記製造例2において、酸化アルミニウムを窒素アルミニウム〔平均粒子径1.2μm、熱伝導率が150W/(m・K)〕に、ステアリン酸ステアリルをパルミチン酸2-エチルヘキシル(比重:0.86)に代えた以外は、上記実施例2の処方にて複合粒子材料を得た。粒度分布(Mv/Mn)は、2.4であり、体積平均粒径(Mv)は24.7μmであった。
[Production Example 4: Particle 4]
In the above Production Example 2, aluminum oxide was replaced with aluminum nitride (average particle size: 1.2 μm, thermal conductivity: 150 W/(m·K)), and stearyl stearate was replaced with 2-ethylhexyl palmitate (specific gravity: 0.86). Except for the above change, a composite particle material was obtained according to the recipe of Example 2. The particle size distribution (Mv/Mn) was 2.4, and the volume average particle size (Mv) was 24.7 μm.

〔製造例5:粒子5〕
油相溶液として、ミリスチン酸ミリスチル(比重:0.84)9.6部を60℃に加温しながら、酸化アルミニウム〔平均粒子径5μm、熱伝導率が31W/(m・K)〕18.0部を加えて十分に分散させた後、95℃、pH4に調整したメチルビニルエーテル・無水マレイン酸共重樹脂(GANTREZAN-179:GAF CHEMICALS社)水溶液400部に投入し、過熱攪拌して油滴状に分散させ、次いでカプセル膜剤として、50%メチロールメラミン水溶液20部を徐々に投入し、ホモジナイザーで乳化混合して重合を完了した。得られた分散体を遠心処理することで複合粒子材料を得た。粒度分布(Mv/Mn)は、2.8であり、体積平均粒径(Mv)は32.7μmであった。
[Production Example 5: Particle 5]
As an oil phase solution, 9.6 parts of myristyl myristate (specific gravity: 0.84) was heated to 60° C. while 18 parts of aluminum oxide (average particle size: 5 μm, thermal conductivity: 31 W/(m·K)) was added. After adding 0 parts of the oil and dispersing thoroughly, the mixture was added to 400 parts of an aqueous solution of methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer resin (GANTREZAN-179: GAF CHEMICALS) adjusted to 95° C. and pH 4, and the mixture was heated and stirred to form oil droplets. Then, 20 parts of a 50% aqueous solution of methylolmelamine was gradually added as an encapsulation agent, and the mixture was emulsified with a homogenizer to complete the polymerization. The obtained dispersion was centrifuged to obtain a composite particle material. The particle size distribution (Mv/Mn) was 2.8, and the volume average particle size (Mv) was 32.7 μm.

〔実施例1~4及び比較例1~3〕
上記製造例1~5で得た各複合粒子材料を用いて、下記表1の配合組成(複合粒子材料+各種ワニス)により、常法でコーティング組成物を調製した。
上記製造例1~5で得た各複合粒子材料の体積平均粒径(Mv)、体積平均粒径(Mv)、図1(a)~(c)に準拠する表面状態について、下記表1中に記載した。
得られた各コーティング組成物について、下記各評価方法等により、粘度値(25℃、mPa・s)、保存安定性について評価した。
[Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3]
Using each of the composite particulate materials obtained in Production Examples 1 to 5 above, coating compositions were prepared in a conventional manner according to the blending compositions (composite particulate material + various varnishes) shown in Table 1 below.
The volume average particle diameter (Mv), volume average particle diameter (Mv), and surface state in accordance with FIGS. 1(a) to (c) of each of the composite particle materials obtained in Production Examples 1 to 5 are shown in Table 1 below.
The resulting coating compositions were evaluated for viscosity (25° C., mPa·s) and storage stability by the following evaluation methods.

(粘度の測定方法)
得られた各コーティング組成物(各分散体)について、下記方法により、粘度測定と、保存安定性ついて、25℃における剪断速度3.8/sでの粘度を測定した。粘度は低いほど良好である。
(Method of measuring viscosity)
For each of the obtained coating compositions (each of the dispersions), the viscosity was measured by the following method, and the storage stability was evaluated by measuring the viscosity at a shear rate of 3.8/s at 25° C. The lower the viscosity, the better.

(保存安定性の評価方法)
次に、50℃の恒温機に上記で得られたものを1週間保存して経時促進させた後、経時後の分散体の粘度を、前記「粘度測定」と同じ方法で測定し、50℃で1週間保存した前後の粘度の変化率を計算し、以下の基準により3段階で評価した。
尚、沈降物の確認は目視により行うものとする。
A:粘度変化率が±10%以内で、さらに沈降物を生じなかった場合。
B:粘度変化率が±10%を超え、さらに沈降物を生じていた場合。
C:粘度変化率が±20%を超え、さらに沈降物を生じていた場合。
(Method of evaluating storage stability)
Next, the dispersion obtained above was stored in a thermostatic chamber at 50° C. for one week to accelerate aging, and the viscosity of the dispersion after aging was measured in the same manner as in the "Viscosity measurement" described above. The rate of change in viscosity before and after storage at 50° C. for one week was calculated and evaluated on a three-level scale according to the following criteria.
The presence of sediment shall be confirmed by visual inspection.
A: The viscosity change rate was within ±10% and no sediment was observed.
B: The viscosity change rate exceeded ±10% and sediment was observed.
C: The viscosity change rate exceeded ±20% and sediment was observed.

Figure 0007598725000001
Figure 0007598725000001

上記表1を考察すると、本発明範囲となる実施例1~4は、本発明の範囲外等となる比較例1~3に較べ、経時後であっても分散性が良好であり、保存安定性に優れる熱伝導性を有する複合粒子材料が得られることが確認された。 Considering Table 1 above, it has been confirmed that Examples 1 to 4, which fall within the scope of the present invention, have good dispersibility even after time has passed, compared to Comparative Examples 1 to 3, which fall outside the scope of the present invention, and a composite particle material having excellent thermal conductivity and excellent storage stability is obtained.

保存安定性に優れた熱伝導性を有する複合粒子材料となるので、各種放熱材料、放熱用製品へのコーティング、電子部品・半導体製造装置用の放熱機能を有する部品等として好適に利用することができる。 The resulting composite particle material has excellent thermal conductivity and storage stability, making it suitable for use as a variety of heat dissipation materials, coatings for heat dissipation products, and components with heat dissipation functions for electronic components and semiconductor manufacturing equipment.

A 複合粒子材料
B 複合粒子材料
C 複合粒子材料
10 熱伝導性粒子
20 樹脂材料
A Composite particle material B Composite particle material C Composite particle material 10 Thermally conductive particles 20 Resin material

Claims (2)

予め熱伝導性粒子に、樹脂材料が被覆された複合粒子材料であって、以下の(a)、(b)の条件を充足すると共に、樹脂材料が、熱伝導性粒子に対し、5~50質量%含み、かつ、複合粒子材料の平均粒子径(Mv)が0.3~100μmであることを特徴とする複合粒子材料。
(a)熱伝導性粒子が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも1種。
(b)樹脂材料が、ウレタン、ウレア、ウレアウレタンから選ばれる少なくとも1種。
A composite particle material in which thermally conductive particles are coated with a resin material in advance , the composite particle material being characterized in that it satisfies the following conditions (a) and (b), the resin material is contained in an amount of 5 to 50 mass% relative to the thermally conductive particles, and the average particle diameter (Mv) of the composite particle material is 0.3 to 100 μm .
(a) The thermally conductive particles are at least one selected from aluminum oxide and aluminum nitride.
(b) The resin material is at least one selected from urethane, urea, and urea-urethane.
前記複合粒子の被覆形態が、熱伝導性粒子の表面積の合計で50%以上被覆されていることを特徴とする請求項1記載の複合粒子材料。 2. The composite particle material according to claim 1, characterized in that the composite particles are coated such that a total of 50% or more of the surface area of the thermally conductive particles is coated .
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