KR20230041001A

KR20230041001A - 열전도성 상변화 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 물품

Info

Publication number: KR20230041001A
Application number: KR1020237003277A
Authority: KR
Inventors: 쿠이티안 탄; 데이빗 윌리엄 베이커; 이안 스미스
Original assignee: 로저스코포레이션
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-03-23
Also published as: DE112021003827T5; CN115916922A; WO2022015958A1; US20230257641A1; JP2023533926A; GB2611901A; GB202219178D0

Abstract

열전도성 상변화 조성물은 5 내지 25 중량%의 열가소성 폴리머; 20 내지 45 중량%의 상변화 물질; 및 30 내지 65 중량%의 열전도성 입자를 포함하며, 여기서 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하고 총 합은 100 중량%이고, 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 미만의 온도에서 3.0 W/mK 이상이고, 조성물의 열전도도는 상 변화 물질의 전이 온도 초과의 온도에서 2.0 W/mK 이상이며, 여기서 열전도도는 ASTM E1530에 따라 결정된다. 상변화 조성물은 재가공이 가능하고 유지 보수 및 수리를 위해 장치에서 쉽고 깨끗하게 제거할 수 있으며 장치에 손상을 주지 않고 재배치할 수 있다.

Description

열전도성 상변화 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 물품

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2020년 7월 16일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/052575호의 이익을 주장하고, 이는 이의 전체가 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 열전도성 상-변화 조성물, 이의 제조 방법, 및 상기 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다.

열 관리는 배터리, 발광 다이오드(LED)를 포함한 장치, 및 회로를 포함한 장치를 포함하는 광범위한 장치에서 필요하다. 예를 들어, 텔레비전, 라디오, 컴퓨터, 의료 기기(medical instrument), 사무 기기(business machine), 및 통신 장비와 같은 전자 장치를 위한 회로 설계는 점점 더 작아지고 얇아지고 있다. 이러한 전자 부품의 전력이 증가함에 따라 열 발생도 증가한다. 또한, 더 작은 전자 부품은 더 작은 공간에 조밀하게 패킹되어, 더 강렬한 열 발생을 초래한다.

동시에, 전자 장치는 과열에 매우 민감하여, 부품의 수명, 신뢰성 및 사용자 경험 및 사용자 안전 모두에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 전자 장치에서 온도-민감성 구성요소는 상당한 성능 저하 또는 심지어 시스템 고장을 피하기 위해 미리 정해진 작동 온도 내에서 유지되어야 할 수도 있다. 결과적으로, 제조업체는 전자 장치에서 발생되는 열을 발산시키는 문제, 즉, 열 관리의 문제에 계속 직면하고 있다. 또한, 전자 장치의 내부 설계는 공지된 열 관리 방법에 대한 중요한 문제를 나타내는 불규칙한 형상의 부품 및 공동을 포함할 수 있다.

이에 따라, 다양한 장치, 특히 전자 장치에서 열 관리를 위한 새로운 조성물이 요구되고 있다. 조성물이 작거나 얇은 장치 또는 불규칙한 형상의 공동을 가진 장치에 도입하기 위해 효과적이며 조성물이 재가공 가능한 경우 이점이 될 것이다. 장치의 열 조절을 위한 가역적이고 조정 가능한 열전도성 및 다중 메커니즘을 갖는 것이 조성물에 대한 추가적인 이점이 될 것이다.

열전도성 상변화 조성물은 5 내지 25 중량%의 열가소성 폴리머; 20 내지 45 중량%의 상변화 물질; 및 30 내지 65 중량%의 열전도성 입자를 포함하는 조합을 포함하며, 여기서 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하고 총 합은 100 중량%이고, 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 미만의 온도에서 3.0 W/mK 이상이고, 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 초과의 온도에서 2.0 W/mK 이상이며, 여기서 열전도도는 ASTM E1530에 따라 결정된다.

상변화 조성물을 제조하는 방법은 열가소성 폴리머, 선택적으로 용매, 상변화 물질 및 열전도성 입자를 합하여 상변화 조성물을 수득하는 단계; 및 선택적으로 상기 용매를 제거하는 단계를 포함한다.

또한, 상변화 조성물을 포함하는 물품이 개시된다.

물품을 제조하는 방법은 물품의 원하는 위치 내로 또는 위치 상으로 상변화 조성물을 도입하기에 효과적인 온도 및/또는 압력에 상변화 조성물을 적용하는 단계를 포함한다.

전술한 특징 및 다른 특징은 다음의 상세한 설명에 의해 예시된다.

상전이 온도에서 높은 융해열 및 높은 열전도도를 갖는 신규한 상-변화 조성물이 본원에 개시된다. 상-변화 조성물은 열가소성 중합체, 상-변화 물질, 열전도성 입자 및 선택적으로 다른 성분의 혼합물을 포함한다. 이러한 상변화 조성물은 매우 다양한 장치, 및 특히, 전자 장치에 대한 우수한 열 보호를 제공하기에 특히 적합하다. 상변화 조성물은 유리하게 가역적이고 조정 가능한 열전도도와 장치의 열 조절을 위한 다중 메커니즘을 갖는다. 고온에서 열전도성 입자는 더 차가운 표면이나 환경으로 열을 전도함으로써 작용한다. 상변화 물질은 상전이 온도가 시작되는 온도 이상에서 열을 흡수하고 저장하는 기능을 하며 장치 온도가 상전이 온도 아래로 떨어질 때만 더 차가운 표면이나 환경으로 열을 방출한다. 열전도성 필러(filler) 입자와 상변화 물질의 열 조절 메커니즘의 차이는 장치 성능뿐만 아니라 사용자 안전에도 추가적인 이점을 제공한다. 사용자가 전자 장치를 손으로 잡거나 만지면, 장치에서 발생하는 열로 인해 불쾌한 경험을 하거나 사용자의 피부에 화상을 입을 수도 있다. 상전이 시작 온도보다 낮은 온도에서는, 열전도성 입자에 의해서만 민감한 전자 부품에서 원하지 않는 열이 전도될 수 있고; 반면에 상전이 시작 온도 이상에서의 온도에서는, 열전도성 필러 입자의 열전도도가 상전이 온도 미만의 열전도도에 비해 감소하더라도, 열전도성 필러 입자를 통한 열전도와 상변화 물질의 융해열의 조합에 의해 더 많은 열이 발산될 수 있다. 더 중요하게는, 상전이 온도 이상에서 상변화 조성물의 감소된 열전도도는 열전도성 입자에 의해 더 차가운 장치 표면으로의 열 방산을 늦추므로 불쾌한 사용자 경험, 또는 장치를 잡거나 만지는 사용자의 피부 화상을 유발할 가능성을 줄인다. 냉각 과정에서 열전도성 필러는 상변화 물질만 사용하는 것보다 더 빠른 냉각을 촉진할 수 있다. 요약하면, 개시된 상변화 조성물에서 열전도성 필러 입자와 상변화 물질의 조합의 상승작용은 가열 공정 동안, 최고 가열 온도에서, 및 냉각 공정 동안, 휴대용(handheld) 전자 장치와 같은 장치의 더 나은 열 관리를 제공한다.

상변화 조성물은 주변 온도에서 형태가 안정하여 다운스트림 취급 및 가공이 용이하다. 고온에서, 열 및/또는 압력 하에서 적합하고 유연하거나 유동성이 된다. 이에 따라, 상변화 조성물은 임의의 형상의 요망되는 위치 내에 용이하게 도입될 수 있다. 또한, 상변화 조성물의 순응성 및 유동성 수준에 대한 온도 및/또는 압력의 영향은 가역적이다. 그 결과, 상변화 조성물은 재가공이 가능하고 고도로 가교되거나 열경화성 시스템과 같은 재가공 불가능한 조성물을 사용하는 것과는 대조적으로 유지 보수 및 수리를 위해 장치에서 쉽고 깨끗하게 제거할 수 있으며 장치에 손상을 주지 않고 재배치할 수 있다.

전자 장치의 내부 디자인은 열 흡수 용량을 극대화하기 위한 고체 상의 상변화 물질을 완벽하게 채우기는 어려운 불규칙적인 형상의 공동을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 상변화 조성물은 온도 및/또는 압력을 받을 때 상변화 조성물이 흐르고 열 흡수 능력을 최대화하기 위해 이러한 장치의 불규칙한 형상의 공동에 쉽게 삽입될 수 있다는 이점을 갖는다. 냉각 후 또는 압력 제거 후, 상변화 조성물은 흐르지 않으므로, 장치의 작동 온도(예를 들어, 100℃ 미만, 또는 50℃ 미만)에서 장치로부터 유출되지 않는다.

상변화 조성물은 열가소성 폴리머, 상변화 물질 및 열전도성 입자의 혼합물의 조합을 포함한다. 선택적으로, 상변화 조성물은 0.5 내지 5 중량%의 탄소 섬유, 첨가제 조성물 또는 이들의 조합을 추가로 포함한다. 상변화 물질 및 열가소성 폴리머 조성물은 양호한 호환성(compatibility)을 가져서 상변화 물질을 열가소성 폴리머 조성물과 혼합성 블렌드로 존재할 수 있도록 선택된다. 상변화 조성물은 실온(25℃) 및 표준 압력에서 상당한 흐름을 나타내지 않는다.

열가소성 폴리머 조성물, 상변화 물질, 열전도성 입자, 선택적 탄소 섬유 및 선택적 첨가제 조성물의 신중한 선택은 상변화 조성물의 특성을 조정할 수 있게 한다.

상변화 조성물은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계에 의해 측정된 전이 온도가 최소 0℃, 최소 5℃, 최소 10℃, 최소 15℃, 최소 20℃, 최소 25℃, 최소 30℃, 최소 35℃, 최소 40℃ 또는 최소 45℃ 및 최대 50℃, 최대 55℃, 최대 60℃, 최대 65℃, 최대 70℃, 최대 75℃, 최대 80℃, 최대 85℃, 최대 90℃ 또는 최대 95℃이다. 전이 온도의 예시적인 범위는 0 내지 95℃, 5 내지 70℃, 20 내지 65℃, 25 내지 60℃, 25 내지 70℃, 30 내지 50℃, 35 내지 45℃, 35 내지 50℃, 30 내지 95℃ 또는 35 내지 95℃를 포함한다. 일부 구현예에서, 상변화 조성물은 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계에 의해 측정된 융해열이 80 J/g 이상, 100 J/g 이상, 120 J/g 이상, 140 J/g 이상, 150 J/g 이상, 180 J/g 이상, 200 J/g 이상, 바람직하게는 120 J/g 이상, 보다 바람직하게는 140 J/g 이상이다.

상변화 조성물은 가역적이고 조정 가능한 열전도도를 갖는다. 상변화 조성물의 전이 온도 미만의 온도에서, 상-변화 조성물의 열전도도는 3.0 W/mK 이상, 3.5 W/mK 이상, 4.0 W/mK 이상, 5.0 W/mK 이상, 또는 10 W/mK 이상이고, 상변화 조성물의 전이 온도 초과의 온도에서, 조성물의 열 전도도는 2.0 W/mK 이상, 3.0 W/mK 이상, 3.5 W/mK 이상, 4.0 W/mK 이상 또는 4.5 W/mK 이상이다. 열전도도는 ASTM E1530에 따라 측정된다.

상변화 물질(PCM)은 높은 융해열을 가지며, 용융 및 고화(solidification) 각각과 같은 상전이 동안 대량의 잠열을 흡수하고 방출할 수 있는 물질이다. 상변화 동안, 상변화 물질의 온도는 거의 일정하게 유지된다. 상-변화 물질은 상-변화 물질이 열을 흡수하거나 방출하는 동안, 통상적으로 물질의 상 변화 동안 물질을 통한 열 에너지의 흐름을 억제하거나 중지시킨다. 일부 경우에, 상-변화 물질은, 상-변화 물질이 열을 흡수하거나 방출하는 기간 동안, 통상적으로 상-변화 물질이 두 상태 사이에서 전이를 겪는 동안 열 전달을 억제할 수 있다. 이 작용은 통상적으로 일시적이며, 가열 또는 냉각 과정 동안 상변화 물질의 잠열이 흡수되거나 방출될 때까지 일어날 것이다. 열은 상-변화 물질로부터 저장되거나 제거될 수 있고, 상-변화 물질은 통상적으로 열원 또는 냉각 공급원에 의해 효과적으로 재충전될 수 있다.

이에 따라, 상변화 물질은 특징적인 전이 온도를 갖는다. 용어 "전이 온도" 또는 "상변화 온도"는 물질이 2가지 상태 사이에서 전이되는 대략적인 온도를 지칭한다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 상업 파라민 왁스 또는 혼합 조성물의 경우에, 전이 "온도"는 상전이가 일어나는 온도 범위일 수 있다.

원칙적으로는 상기 상변화 조성물에 상변화 온도가 100 내지 150℃인 상변화 물질을 사용할 수 있다. LED 및 전자 부품(component)에 사용하기 위해, 구체적으로 상기 상변화 조성물에 첨가되는 상변화 물질은 0 내지 115℃, 10 내지 105℃, 20 내지 100℃, 또는 30 내지 95℃에서 상변화 온도를 가질 수 있다. 구현예에서, 상변화 물질은 최소 0℃, 최소 5℃, 최소 10℃, 최소 15℃, 최소 20℃, 최소 25℃, 최소 30℃, 최소 35℃, 최소 40℃ 또는 최소 45℃ 및 최대 50℃, 최대 55℃, 최대 60℃, 최대 65℃, 최대 70℃, 최대 75℃, 최대 80℃, 최대 85℃, 최대 90℃ 또는 최대 95℃의 용융 온도를 갖는다. 용융 온도의 예시적인 범위는 25 내지 70℃, 25 내지 105℃, 또는 28 내지 60℃, 또는 35 내지 50℃, 45 내지 85℃, 또는 60 내지 80℃, 또는 80 내지 100℃를 포함한다.

상변화 물질의 선택은 통상적으로 상변화 물질을 포함할 특정 응용분야에 요구되는 전이 온도에 의존한다. 예를 들어, 정상 신체 온도 부근 또는 대략 37℃의 전이 온도를 갖는 상변화 물질은 사용자 부상을 예방하고 과열 부품을 보호하기 위해 전자제품 적용에 바람직할 수 있다. 상변화 물질은 -5 내지 150℃, 또는 0 내지 90℃, 또는 25 내지 70℃, 30 내지 70℃, 또는 35 내지 50℃ 범위의 전이 온도를 가질 수 있다.

다른 적용에서, 예를 들어, 전기 자동차용 배터리에서, 65℃ 이상의 상변화 온도가 요망될 수 있다. 이러한 적용을 위한 상변화 물질은 45 내지 85℃, 또는 60 내지 80℃, 또는 80 내지 100℃ 범위의 전이 온도를 가질 수 있다.

상기 상변화 물질, 분자 구조(molecular structure), 상변화 물질의 블렌딩, 또는 이들의 임의의 조합의 순도를 조절하여 상기 전이 온도는 넓어지거나 좁아질 수 있다. 둘 이상의 상이한 상변화 물질을 선택하고 혼합물을 형성함으로써, 상변화 물질의 온도 안정화 범위는 임의의 원하는 적용을 위해 조정될 수 있다. 온도 안정화 범위는 특정 전이 온도 또는 전이 온도 범위를 포함할 수 있다. 상기 결과 혼합물은 본 명세서에 기재된 상기 상변화 조성물에 첨가되었을 때 둘 이상의 다른 전이 온도 또는 단일의 수정된 전이 온도를 보일 수 있다.

일부 구현예에서, 다중 또는 넓은 범위의 전이 온도를 갖는 것이 유리할 수 있다. 단일 좁은 전이 온도가 사용되는 경우, 전이 온도에 도달하기 전에 열/에너지 축적이 발생할 수 있다. 전이 온도에 도달하면, 에너지는 잠재 에너지가 소비될 때까지 흡수될 것이며, 이후에 온도는 계속 증가할 것이다. 넓은 범위 또는 다중 전이 온도는 온도가 증가하기 시작하자 마자 온도 조절 및 열 흡수를 허용하여, 임의의 열/에너지 상승을 완화시킨다. 다중 또는 광폭 전이 온도는 또한 열 흡수를 중첩시키거나 비틀어서 구성요소로부터 열을 멀리 전도하는 데 보다 효율적으로 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 35 내지 40℃에서 흡수하는 제1 상변화 물질(PCM1)과 38 내지 45℃에서 흡수하는 제2 상변화 물질(PCM2)을 포함하는 조성물의 경우, PCM1은 잠열의 대부분이 사용될 때까지 흡수 및 온도 조절을 할 것이고, PCM 2는 그 때 흡수 및 PCM1으로부터 에너지를 전도하기 시작하여 이를 통해 PCM1을 다시 활성화하고 다시 기능을 계속하도록 할 것이다.

상기 상변화 물질의 선택은 상기 상변화 물질의 잠열에 따라 선택될 수 있다. 상변화 물질의 잠열은 통상적으로 에너지/열을 흡수하고 방출시키거나 물품의 열전달 성질들을 변경시키는 이의 능력과 상호 관련이 있다. 일부 경우에, 상변화 물질은 적어도 20 J/g, 예컨대 적어도 40 J/g, 적어도 50 J/g, 적어도 70 J/g, 적어도 80 J/g, 적어도 90 J/g, 적어도 100 J/g, 적어도 120 J/g, 적어도 140 J/g, 적어도 150 J/g, 적어도 170 J/g, 적어도 180 J/g, 적어도 190 J/g, 적어도 200 J/g 또는 적어도 220 J/g인 융해 잠열(latent heat of fusion)을 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상변화 물질은 20 J/g 내지 400 J/g, 예를 들어, 80 J/g 내지 400 J/g, 또는 100 J/g 내지 400 J/g, 또는 150 J/g 내지 400 J/g, 또는 170 J/g 내지 400 J/g, 또는 190 J/g 내지 400 J/g의 융해 잠열을 가질 수 있다.

사용될 수 있는 상변화 물질은 다양한 유기물 및 무기물을 포함한다. 상변화 물질의 예는 탄화수소(예를 들어, 직쇄(straight-chain) 알칸 또는 파라핀계 탄화수소, 분지쇄(branched-chain) 알칸, 불포화 탄화수소, 할로겐화 탄화수소, 및 지환족 탄화수소), 실리콘 왁스, 알칸, 알켄, 알킨, 아렌, 수화염(예를 들어, 칼슘 클로라이드 헥사하이드레이트, 칼슘 브로마이드 헥사하이드레이트, 마그네슘 니트레이트 헥사하이드레이트, 리튬 니트레이트 트리하이드레이트, 칼륨 플루오라이드 테트라하이드레이트, 암모늄 알룸, 마그네슘 클로라이드 헥사하이드레이트, 나트륨 카르보네이트 데카하이드레이트, 디나트륨 포스페이트 도데카하이드레이트, 나트륨 설페이트 데카하이드레이트, 및 나트륨 아세테이트 트리하이드레이트), 왁스, 오일, 물, 포화 및 불포화 지방산, 예를 들어, 카프로산, 카프릴산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 리그노세르산, 세로트산 등), 지방산 에스테르(예를 들어, 지방산 C₁-C₄ 알킬 에스테르, 예를 들어, 메틸 카프릴레이트, 메틸 카프레이트, 메틸 라우레이트, 메틸 미리스테이트, 메틸 팔미테이트, 메틸 스테아레이트, 메틸 아라키데이트, 메틸 베헤네이트, 메틸 리그노세레이트 등), 지방 알콜(예를 들어, 카프릴 알콜, 라우릴 알콜, 미리스틸 알콜, 세틸 알콜, 스테아릴 알콜, 아라키딜 알콜, 베헤닐 알콜, 리그노세릴 알콜, 세릴 알콜, 몬타닐 알콜, 미리실 알콜, 및 게딜 알콜 등), 이염기성 산, 이염기성 에스테르, 1-할라이드, 1차 알콜, 2차 알콜, 3차 알콜, 방향족 화합물, 클라트레이트, 세미-클라트레이트, 가스 클라트레이트, 무수물(예를 들어, 스테아르산 무수물), 에틸렌 카르보네이트, 메틸 에스테르, 다가 알콜(예를 들어, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-하이드록시메틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 펜타글리세린, 테트라메틸올 에탄, 네오펜틸 글리콜, 테트라메틸올 프로판, 2-아미노-2-메틸-1,3-프로판디올, 모노아미노펜타에리스리톨, 디아미노펜타에리스리톨, 및 트리스(하이드록시메틸)아세트산), 당 알콜(에리스리톨, D-만니톨, 갈락티톨, 자일리톨, D-소르비톨), 폴리머(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 말로네이트, 폴리네오펜틸 글리콜 세바케이트, 폴리펜탄 글루타레이트, 폴리비닐 미리스테이트, 폴리비닐 스테아레이트, 폴리비닐 라우레이트, 폴리헥사데실 메타크릴레이트, 폴리옥타데실 메타크릴레이트, 글리콜(또는 이의 유도체)와 이산(diacid)(또는 이의 유도체)의 중축합에 의해 형성된 폴리에스테르, 및 코폴리머, 예를 들어, 알킬 탄화수소 측쇄(alkyl hydrocarbon side chain)를 갖거나 폴리에틸렌 글리콜 측쇄를 갖는 폴리아크릴레이트 또는 폴리(메트)아크릴레이트, 및 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 글리콜, 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜을 포함하는 코폴리머), 금속, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다양한 식물성 오일, 예를 들어, 대두유, 팜유 등이 사용될 수 있다. 이러한 오일은 정제되거나 상-변화 물질로 사용하기에 적합하도록 처리될 수 있다. 일 구현예에서 상-변화 조성물에 사용되는 상-변화 물질은 유기 물질이다.

파리핀계 상변화 물질은 파라핀계 탄화수소, 즉, 화학식 C_nH_n+2(여기서, n은 10 내지 44개 탄소 원자의 범위일 수 있음)로 표현되는 탄화수소일 수 있다. 동종 계열의 파라핀 탄화수소의 융점과 융해열은 탄소 원자의 수와 직접적으로 관련이 있다.

유사하게, 지방산의 용융점은 사슬 길이에 의존한다.

일 구현예에서, 상기 상변화 물질은 탄소 원자 15 내지 44, 탄소 원자 18 내지 35, 또는 탄소 원자 18 내지 28를 가지는 파라핀족 탄화수소, 지방산, 또는 지방산 에스터를 포함한다. 상변화 물질은 단일 파라핀계 탄화수소, 지방산, 또는 지방산 에스테르, 또는 탄화수소들, 지방산들, 및/또는 지방산 에스테르들의 혼합물일 수 있다. 상기 상변화 물질은 식물성 기름일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상변화 물질은 5 내지 70℃, 25 내지 65℃, 35 내지 60℃, 또는 30 내지 50℃의 용융 온도를 갖는다.

ASTM D3418에 따른 시차 주사 열량 측정법(DSC)에 의해 측정된 상기 상변화 물질의 용융열은 120 J/g 초과, 바람직하게는 180 J/g 초과, 더 바람직하게는 200 J/g 초과일 수 있다.

상변화 물질의 양은 사용되는 물질의 타입, 요망되는 상변화 온도, 사용되는 열가소성 폴리머의 타입, 및 유사한 고려사항에 의존하지만, 혼합 후에 상변화 물질과 열가소성 폴리머의 혼화성 블렌드를 제공하기 위해 선택된다. 상변화 물질의 양은 상변화 분말 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 45 중량 퍼센트, 또는 20 내지 40 중량 퍼센트일 수 있으며, 상변화 물질 및 열가소성 폴리머의 혼화성 블렌드는 혼합 후에 형성된다. 상변화 물질은 캡슐화되지 않거나("미가공(raw)") 캡슐화, 또는 이들의 조합일 수 있다.

상변화 조성물은 열가소성 폴리머 조성물을 추가로 포함한다. 본원에서 사용되는 "폴리머"는 올리고머, 이오노머, 덴드리머, 호모폴리머, 및 코폴리머(예를 들어, 그래프트 코폴리머, 랜덤 코폴리머, 블록 코폴리머(예를 들어, 스타 블록 코폴리머), 랜덤 코폴리머 등)을 포함한다. 열가소성 폴리머 조성물은 단일 폴리머 또는 폴리머들의 조합일 수 있다. 폴리머들의 조합은 예를 들어, 상이한 화학적 조성, 상이한 중량 평균 분자량, 또는 이들의 조합을 갖는 둘 이상의 폴리머들의 블렌드일 수 있다. 폴리머 또는 폴리머들의 조합의 신중한 선택은 상변화 조성물의 성질을 조정할 수 있다.

열가소성 폴리머 조성물의 타입 및 양은 열가소성 폴리머 조성물 및 상-변화 물질의 혼화성 블렌드를 형성하기 위해 상-변화 물질과 양호한 호환성을 갖도록 선택된다. 둘 이상의 폴리머들의 조합이 사용되는 경우에, 폴리머는 바람직하게는, 혼화 가능하거나, 상변화 물질과 조합할 때 혼화 가능하다.

폴리머는 5 내지 25 중량%, 8 내지 22 중량%, 또는 10 내지 20 중량%의 양으로 열전도성 상변화 조성물에 존재할 수 있으며, 중량 퍼센트는 상변화 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.

일 구현예에서, 열가소성 폴리머 조성물은 낮은 극성을 갖는다. 낮은 극성의 열가소성 폴리머 조성물은 비극성 특성의 상변화 물질과 호환 가능하게 한다.

폴리머 조성물과 비캡슐화된 상변화 물질의 호환성을 평가하기 위해 사용될 수 있는 하나의 파라미터는 폴리머 조성물 및 상변화 물질의 "용해도 파라미터"(δ)이다. 용해도 파라미터는 당해 분야의 임의의 공지된 방법에 의해 측정되거나 공개된 표로부터 여러 폴리머 및 상변화 물질에 대해 결정될 수 있다. 폴리머 조성물 및 상변화 물질은 일반적으로, 혼화성 블렌드를 형성하기 위해 유사한 용해도 파라미터를 갖는다. 폴리머 조성물의 용해도 파라미터(δ)는 비캡슐화된 상변화 물질의 용해도 파라미터의 ±1, 또는 ±0.9, 또는 ± 0.8, 또는 ±0.7, 또는 ±0.6, 또는 ±0.5, 또는 ±0.4, 또는 ±0.3 내일 수 있다.

매우 다양한 열가소성 폴리머는 상변화 물질 및 상변화 조성물의 다른 요망되는 특징에 따라 열가소성 폴리머 조성물에 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 일반적으로 고려되는 열가소성 수지인 예시적인 폴리머는 환형 올레핀 폴리머(폴리노르보르넨 및 노르보르네닐 단위를 함유한 코폴리머, 예를 들어, 노르보르넨과 같은 환형 폴리머와 비환형 올레핀, 예를 들어, 에틸렌 또는 프로필렌의 코폴리머를 포함함), 플루오로폴리머(예를 들어, 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리(에틸렌-테트라플루오로에틸렌(PETFE), 퍼플루오로알콕시(PFA)), 폴리아세탈(예를 들어, 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시메틸렌), 폴리(C_1-6 알킬)아크릴레이트, 폴리아크릴아미드(비치환된 및 모노-N- 및 디-N-(C_1-8 알킬)아크릴아미드를 포함함), 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드(예를 들어, 지방족 폴리아미드, 폴리프탈아미드, 및 폴리아라미드), 폴리아미드이미드, 폴리언하이드라이드, 폴리아릴렌 에테르(예를 들어, 폴리페닐렌 에테르), 폴리아릴렌 에테르 케톤(예를 들어, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 및 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK)), 폴리아릴렌 케톤, 폴리아릴렌 설파이드(예를 들어, 폴리페닐렌 설파이드(PPS)), 폴리아릴렌 설폰(예를 들어, 폴리에테르설폰(PES), 폴리페닐렌 설폰(PPS) 등), 폴리벤조티아졸, 폴리벤즈옥사졸, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카르보네이트(호모폴리카르보네이트 또는 폴리카르보네이트 코폴리머, 예를 들어, 폴리카르보네이트-실록산, 폴리카르보네이트-에스테르, 및 폴리카르보네이트 에스테르-실록산을 포함함), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아크릴레이트, 및 폴리에스테르 코폴리머, 예를 들어, 폴리에스테르-에테르), 폴리에테르이미드(폴리에테르이미드-실록산 코폴리머와 같은 코폴리머를 포함함), 폴리이미드(폴리이미드-실록산 코폴리머와 같은 코폴리머를 포함함), 폴리(C_1-6 알킬)메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드(비치환된 및 모노-N- 및 디-N-(C_1-8 알킬)아크릴아미드를 포함함), 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이의 할로겐화된 유도체(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌), 및 이들의 코폴리머, 예를 들어, 에틸렌-알파-올레핀 코폴리머, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트), 폴리옥사디아졸, 폴리옥시메틸렌, 폴리프탈라이드, 폴리실라잔, 폴리실록산(실리콘), 폴리스티렌(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 및 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS)과 같은 코폴리머를 포함함), 폴리설파이드, 폴리설폰아미드, 폴리설포네이트, 폴리설폰, 폴리티오에스테르, 폴리트리아진, 폴리우레아, 폴리우레탄, 비닐 폴리머(폴리비닐 알코올, 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐 할라이드(예를 들어, 폴리비닐 플루오라이드), 폴리비닐 케톤, 폴리비닐 니트릴, 폴리비닐 티오에테르, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드를 포함함) 등을 포함한다. 이 폴리머들 중 적어도 하나를 포함하는 조합물이 사용될 수 있다.

폴리머의 바람직한 타입은 선택적으로 가교될 수 있는 엘라스토머이다. 일부 구현예에서, 가교된(즉, 경화된) 엘라스토머의 사용은 더 높은 온도에서 상변화 조성물의 더 낮은 흐름을 제공한다. 적합한 엘라스토머는 엘라스토머 랜덤, 그래프팅된, 또는 블록 코폴리머일 수 있다. 예는 천연 고무/이소프렌, 부틸 고무, 폴리디사이클로펜타디엔 고무, 플루오로엘라스토머, 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-부텐 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무(EPDM, 또는 에틸렌 프로필렌 디엔 테르폴리머), 아크릴레이트 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무(HNBR), 실리콘 엘라스토머, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-(에틸렌-부텐)-스티렌(SEBS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-디엔-스티렌(AES), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌(SEPS), 메틸 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS), 고 고무 그라프트(high rubber graft; HRG), 폴리우레탄, 실리콘, 아크릴레이트 등을 포함한다.

엘라스토머 블록 코폴리머는 알케닐 방향족 화합물로부터 유도된 블록(A) 및 공액 디엔(conjugated diene)으로부터 유도된 블록(B)을 포함한다. 블록(A) 및 블록(B)의 배열은 분지쇄를 갖는 방사형 테트라블록 구조를 포함하는 선형 및 그래프트 구조를 포함한다. 선형 구조의 예로는 디블록(A-B), 트리블록(A-B-A 또는 B-A-B), 테트라블록(A-B-A-B) 및 펜타블록(A-B-A-B-A 또는 B-A-B-A-B) 구조뿐만 아니라 A와 B의 총 6개 이상의 블록을 포함하는 선형 구조를 포함한다. 특정 블록 코폴리머는 디블록, 트리블록 및 테트라블록 구조, 특히 A-B 디블록 및 A-B-A 트리 블록 구조를 포함한다. 일부 실시예에서, 엘라스토머는 폴리스티렌 블록 및 고무 블록으로 이루어진 스티렌계 블록 코폴리머(SBC)이다. 고무 블록은 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 이의 수소화 등가물, 또는 이들의 조합일 수 있다. 스티렌계 블록 코폴리머의 예는 스티렌-부타디엔 블록 코폴리머, 예를 들어, KRATON D SBS 폴리머(Kraton Performance Polymers, Inc.); 스티렌-에틸렌/프로필렌 블록 코폴리머, 예를 들어, KRATON G SEPS(Kraton Performance Polymers, Inc.) 또는 스티렌-에틸렌/부타디엔 블록 코폴리머, 예를 들어, KRATON G SEBS(Kraton Performance Polymers, Inc.); 및 스티렌-이소프렌 블록 코폴리머, 예를 들어, Kraton D SIS 폴리머(Kraton Performance Polymers, Inc.)를 포함한다. 특정 구현예에서, 폴리머는 10 내지 25% 폴리스티렌을 갖는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 예를 들어 KRATON G 1642, G 1657 또는 이들의 조합이다. 특정 구현예에서, 폴리머는 KRATON G SEBS 또는 SEPS, 스티렌-부타디엔 블록 코폴리머, 폴리부타디엔, EPDM, 천연 고무, 부틸 고무, 사이클릭 올레핀 코폴리머, 폴리디사이클로펜타디엔 고무, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다.

상변화 조성물은 열전도성 입자를 더 포함한다. 열전도성 입자들은 불규칙-형상(irregularly-shaped) 입자들, 구형(spherical) 입자들, 플레이크(flake)들, 섬유들, 막대-형상(rod-shaped) 입자들, 침-형상(needle-shaped) 입자들, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 입자는 고체, 다공성 또는 중공(hollow)일 수 있다. 열전도성 입자는 예를 들어 질화붕소, 실리카, 알루미나, 산화아연, 산화마그네슘, 탄소 섬유, 흑연, 질화알루미늄 등 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는 열전도성 입자는 질화붕소 입자 또는 탄소 섬유이다. 열전도성 입자의 평균 크기는 입자 모양, 재료 유형 및 유사 고려 사항에 따라 다르며, 상 변화 조성물에 원하는 특성을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 열전도성 입자는 구형 또는 불규칙 형상일 때 0.1 내지 1000 마이크로미터(㎛), 1 내지 100 ㎛, 또는 5 내지 80 ㎛의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 상기 평균 입자 크기는 레이저 산란법에 의한 입자 크기 분포 측정법으로 수득한 체적을 기준으로 한 값이다. 예를 들어, 레이저 산란 입자 크기 분석기로 D50 값을 측정하여 수득한 평균 입자 크기는 다양한 크기를 가질 수 있다. 침상 또는 판상 열전도성 입자의 경우, 각 열전도성 입자의 최대 길이는 0.1 내지 1000 ㎛, 또는 1 내지 100 ㎛, 또는 5 내지 45 ㎛이다. 최대 길이가 1000 ㎛를 초과하면, 열전도성 입자끼리 뭉치기 쉬워 취급이 곤란해진다. 또한 이의 종횡비(침상 결정의 경우에는 장축의 길이/단축의 길이 또는 장축의 길이/두께로 표현하고, 판형 결정의 경우에는 대각선의 길이/두께 또는 장변의 길이/두께로 나타낸다)는 1 내지 10000, 또는 1 내지 1000이다.

열전도성 입자의 양은 사용되는 재료의 유형, 최종 조성물의 원하는 열전도도 등의 고려 사항에 따라 다르다. 열전도성 입자의 양은 각각 상변화 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 65 중량% 또는 35 내지 60 중량%일 수 있다.

상변화 조성물은 선택적으로 탄소 섬유를 추가로 포함한다. 탄소 섬유의 양과 유형은 기계적 강도를 개선하고 상변화 조성물의 취성(brittleness)을 줄이기 위해 선택된다. 탄소 섬유는 상변화 조성물에 포함될 때 상변화 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량% 또는 1 내지 2 중량%로 존재한다. 일부 구현예에서, 탄소 섬유는 피치(pitch) 기반 탄소 섬유이다. 예시적인 피치 기반 탄소 섬유는 Nippon Graphite Fiber Corporation(일본)에서 입수할 수 있는 것을 포함한다. 섬유의 평균 길이는 10 마이크로미터 내지 6 밀리미터, 50 내지 200 마이크로미터, 1 내지 3 밀리미터, 바람직하게는 50 내지 150 마이크로미터 또는 1 밀리미터일 수 있다.

상변화 조성물은 상기 기술된 양으로 상변화 물질, 열가소성 폴리머 조성물 및 열전도성 입자들의 조합물로 이루어지거나 이를 필수적으로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 상변화 조성물은 미립자 필러 및 당업계에 공지된 기타 첨가제와 같은 다른 성분을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 성분은 상변화 조성물의 요망되는 성질, 특히, 열거된 융해열 및 열전도도에 상당히 부정적으로 영향을 미치지 않도록 선택된다.

상변화 조성물은 미립자 필러, 예를 들어, 상변화 조성물의 유전 성질, 또는 자기적 성질을 조정하기 위한 필러를 추가로 포함할 수 있다. 유리 비드, 실리카, 또는 분쇄된 미세-유리 섬유와 같은 낮은 팽창 계수의 필러가 사용될 수 있다. 방향족 폴리아미드, 또는 폴리아크릴로니트릴과 같은 열적으로 안정한 섬유가 사용될 수 있다. 대표적인 유전체 필러는 티타늄 디옥사이드(루틸 및 아나타스), 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 용융된 비정질 실리카, 커런덤, 규회석, 아라미드 섬유(예를 들어, DuPont의 KEVLAR^TM), 섬유유리, Ba₂Ti₉O₂₀, 석영, 알루미늄 니트라이드, 실리콘 카바이드, 베릴리아, 알루미나, 마그네시아, 운모, 탈크, 나노클레이, 알루미노실리케이트(천연 및 합성), 철 옥사이드, CoFe₂O₄(Nanostructured & Amorphous Materials, Inc.로부터 입수 가능한 나노구조화된 분말), 단일벽 또는 다중벽 탄소 나노튜브, 및 흄드 실리콘 디옥사이드(예를 들어, Cabot Corporation으로부터 입수 가능한 Cab-O-Sil)를 포함하며, 이들 각각은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

사용될 수 있는 다른 종류의 미립자 필러로서는 추가적인 단열 필러, 마그네틱 필러, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 단열 필러의 예는 예를 들어, 미립자 형태의 유기 폴리머를 포함한다. 자기 필러는 나노 크기일 수 있다.

필러는 고체, 다공성, 또는 중공 입자의 형태일 수 있다. 필러의 입자 크기는 열팽창 계수, 모듈러스, 신장(elongation), 및 난연성(flame resistance)을 포함하는 다수의 중요한 성질에 영향을 미친다. 일 구현예에서, 필러는 0.1 내지 15 마이크로미터, 상세하게 0.2 내지 10 마이크로미터의 평균 입자 크기를 갖는다. 필러는 1 내지 100 나노미터(nm), 또는 5 내지 90 nm, 또는 10 내지 80 nm, 또는 20 내지 60 nm의 평균 입자 크기를 갖는 나노입자, 즉 나노필러일 수 있다. 바이모달, 트리모달, 또는 고차의 평균 입자 크기 분포를 갖는 필러들의 조합이 사용될 수 있다. 상기 필러는 상기 상변화 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 60 중량%, 또는 1 내지 50 중량%, 또는 5 내지 40 중량%의 양이 포함될 수 있다.

또한, 상-변화 조성물은 선택적으로 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 난연제, 경화 개시제, 가교제, 점도 조절제, 습윤제, 항산화제, 열 안정화제, 착색제 등을 포함하는 첨가제 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 첨가제의 특정 선택은 사용되는 폴리머 및 상변화 물질, 상변화 조성물의 특정 용도 및 해당 용도에 대한 원하는 특성에 따라 달라진다. 첨가제 조성물의 첨가제는 열전도도, 전이 온도, 융해열 또는 기타 원하는 특성과 같은 상변화 조성물의 특성을 향상시키거나 실질적으로 악영향을 미치지 않도록 선택된다.

난연제는 금속 탄산염, 금속 수화물, 금속 산화물, 할로겐화 유기 화합물, 유기 인-함유 화합물, 질소-함유 화합물, 또는 포스피네이트 염일 수 있다. 대표적인 난연제 첨가제는 브롬-, 인-, 및 금속 옥사이드-함유 난연제를 포함한다. 적합한 브롬-함유 난연제는 일반적으로 방향족이고, 화합물 당 적어도 2개의 브롬을 함유한다. 상업적으로 입수 가능한 몇몇에는 예를 들어, Albemarle Corporation으로부터의 상표명 Saytex BT-93W(에틸렌비스테트라브로모프탈이미드), Saytex 120(테트라데카보로디페녹시벤젠), 및 Great Lake로부터의 상표명 BC-52, BC-58, Esschem Inc로부터의 상표명 FR1025가 있다.

적합한 인-함유 난연제는 다양한 유기 인 화합물, 예를 들어 화학식 (GO)₃P=O(여기서, 각 G는 독립적으로, C_1-36 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 또는 아릴알킬 그룹이며, 단, 적어도 하나의 G는 방향족 그룹임)의 방향족 포스페이트를 포함한다. G 그룹 중 2개는 함께 연결되어 사이클릭 그룹, 예를 들어, 디페닐 펜타에리트리톨 디포스페이트를 제공할 수 있다. 다른 적합한 방향족 포스페이트는, 예를 들어, 페닐 비스(도데실) 포스페이트, 페닐 비스(네오펜틸) 포스페이트, 페닐 비스(3,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 에틸 디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨릴)포스페이트, 비스(2-에틸헥실) p-톨릴 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐) 포스페이트, 비스(도데실) p-톨릴 포스페이트, 디부틸 페닐 포스페이트, 2-클로로에틸 디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실)포스페이트, 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트 등일 수 있다. 구체적인 방향족 포스페이트는 각각의 G가 방향족인 것, 예를 들어, 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 등이다. 적합한 이관능성 또는 다관능성 방향족 인 함유 화합물의 예는 레조르시놀 테트라페닐 디포스페이트(RDP), 하이드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트, 및 비스페놀-A의 비스(디페닐) 포스페이트 각각, 이들의 올리고머 및 중합체 대응물 등을 포함한다.

금속 포스피네이트 염이 또한 사용될 수 있다. 포스피네이트의 예는 예를 들어 지환족 포스피네이트 염 및 포스피네이트 에스테르와 같은 포스피네이트 염이다. 포스피네이트의 추가 예는 디포스핀산, 디메틸포스핀산, 에틸메틸포스핀산, 디에틸포스핀산, 및 이들 산의 염, 예를 들어 알루미늄 염 및 아연 염이다. 포스핀 옥사이드의 예는 이소부틸비스(하이드록시알킬) 포스핀 옥사이드 및 1,4-디이소부틸렌-2,3,5,6-테트라하이드록시-1,4-디포스핀 옥사이드 또는 1,4-디이소부틸렌-1,4-디포스포릴-2,3,5,6-테트라하드록시사이클로헥산이다. 인-함유 화합물의 추가적인 예에는 NH1197®(Chemtura Corporation), NH1511®(Chemtura Corporation), NcendX P-30®(Albemarle), Hostaflam OP5500®(Clariant), Hostaflam OP910®(Clariant), EXOLIT 935(Clariant), 및 Cyagard RF 1204®, Cyagard RF 1241® 및 Cyagard RF 1243R(Cyagard는 Cytec Industries의 제품)이 있다. 특히 유리한 구현예에서, 할로겐-부재 상변화 조성물은 EXOLIT 935(알루미늄 포스피네이트)와 함께 사용될 때 우수한 난연성을 갖는다. 또 다른 난연제는 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 멜람(Melam), 멜론(Melon), 멜렘(Melem), 구아니딘, 포스파잔, 실라잔, DOPO(9,10-디하이드로-9-옥사-10 포스파페난트렌-10-옥사이드), 및 10-(2,5 디하이드록시페닐)-10H-9-옥사-포스파페난트렌-10-옥사이드를 포함한다.

적합한 금속 옥사이드 난연제에는 마그네슘 하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드, 아연 스탄네이트, 및 붕소 옥사이드가 있다. 바람직하게, 난연제는 알루미늄 트리하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 안티몬 옥사이드, 데카브로모디페닐 옥사이드, 데카브로모디페닐 에탄, 에틸렌-비스(테트라브로모프탈이미드), 멜라민, 아연 스탄네이트, 또는 붕소 옥사이드일 수 있다.

난연제 첨가제는 사용된 첨가제의 특정한 종류에 따른 기술분야에 있어 알려진 양으로 존재할 수 있다. 일 구현예에서 난연제 유형 및 양은 UL94 V-2 표준을 충족할 수 있는 상변화 조성물을 제공하도록 선택된다.

예시적인 경화 개시제는 상변화 조성물에서, 폴리머의 경화(가교)를 개시하는 데 유용한 것을 포함한다. 예는 아지드, 아민, 퍼옥사이드, 황, 및 황 유도체를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 자유 라디칼 개시제는 특히 경화 개시제로서 바람직하다. 자유 라디칼 개시제의 예는 퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 및 비-퍼옥사이드 개시제, 예를 들어, 2,3-디메틸-2,3-디페닐 부탄을 포함한다. 퍼옥사이드 경화제의 예는 디쿠밀 퍼옥사이드, 알파, 알파-디(t-부틸퍼옥시)-m,p-디이소프로필벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산-3, 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 및 전술한 경화 개시제들 중 하나 이상을 포함하는 혼합물을 포함한다. 경화 개시제는, 사용될 때, 상변화 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.01 중량% 내지 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.

가교제는 반응성 단량체 또는 중합체이다. 일 구현예에서, 이러한 반응성 단량체 또는 중합체는 상-변화 조성물에서 중합체와 공-반응할 수 있다. 적합한 반응성 단량체의 예는 그 중에서도 스티렌, 디비닐 벤젠, 비닐 톨루엔, 트리알릴시아누레이트, 디알릴프탈레이트, 및 다관능성 아크릴레이트 단량체(예를 들어 사토머 컴파니(Sartomer Co.)로부터 입수 가능한 사토머 화합물)를 포함하며, 이들 모두는 상업적으로 입수 가능하다. 가교제의 유용한 양은 상-변화 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%이다.

예시적인 산화방지제는 라디칼 스캐빈저 및 금속 비활성화제를 포함한다. 자유 라디칼 스캐빈저의 비제한적인 예에는 Ciba Chemicals로부터 상표명 Chimassorb 944로 상업적으로 입수 가능한, 폴리[[6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노-s-트리아진-2,4-디일][(2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]헥사메틸렌[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]]가 있다. 금속 비활성화제의 비제한적인 예에는 Chemtura Corporation으로부터 상표명 Naugard XL-1로 상업적으로 입수 가능한, 2,2-옥살릴디아미도 비스[에틸 3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]가 있다. 단일 산화방지제 또는 둘 이상의 산화방지제들의 혼합물이 사용될 수 있다. 산화방지제는 전형적으로 상변화 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 2.0 중량%, 0.08 내지 1.0 중량%, 또는 0.1 내지 0.5 중량%와 같이 최대 3 중량%의 양으로 존재한다.

커플링제는 폴리머와 금속 표면 또는 필러 표면을 연결시키는 공유 결합의 형성을 증진시키거나 이에 참여하기 위해 존재할 수 있다. 예시적인 커플링제는 3-머캅토프로필메틸디메톡시 실란 및 3-머캅토프로필트리메톡시 실란 및 헥사메틸렌디실라잔을 포함한다.

첨가제 조성물이 존재하는 경우, 예를 들어 난연제, 경화 개시제, 가교결합제, 산화방지제 및 열 안정제의 조합이 존재하는 경우, 상변화 조성물은 0.1 내지 40 중량%, 0.5 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 첨가제 조성물의 0.1 내지 20, 또는 1 내지 20 중량%; 여기서 각 중량%는 상변화 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 합은 100 중량%이다.

상변화 조성물은 고온 용융 또는 용매 주조, 고온 용융 압출 및 주조, 압축 성형, 캘린더링, 롤 오버 롤(roll over roll), 나이프 오버 롤(knife over roll), 리버스 롤(reverse roll), 슬롯 다이(slot die), 그라비어(gravure) 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 가공 방법에 의해 제조될 수 있다. 물질은 용매의 존재 또는 용매의 존재 없이 처리될 수 있다. 예를 들어, 상변화 조성물은 열가소성 폴리머 조성물, 상변화 물질, 선택적으로, 용매, 열전도성 입자 및 임의의 첨가제를 조합하여 상변화 조성물을 제조함으로써 제조될 수 있다. 배합(combining)은 혼합(blending), 혼합(mixing) 또는 교반과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. 일 구현예에서, 상변화 물질은 용융되고 폴리머, 열전도성 입자 및 선택적인 첨가제는 용융된 상변화 물질에 용해되거나 분산된다. 일 구현예에서, 폴리머, 상변화 물질, 열전도성 입자 및 선택적 첨가제를 포함하는, 상변화 조성물을 형성하기 위해 사용되는 성분들은 혼합물 또는 용액을 제공하기 위해 용매에 용해되거나 현탁됨으로써 조합될 수 있다.

용매는, 포함될 때, 폴리머를 용해하고, 상변화 물질, 열전도성 입자 및 존재할 수 있는 임의의 다른 선택적 첨가제를 분산시키고 형성 및 건조를 위한 보편적인 증발을 갖게 하기 위해 선택된다. 가능한 용매의 비배타적 목록에는 크실렌; 톨루엔; 메틸 에틸 케톤; 메틸 이소부틸 케톤; 헥산, 및 고급 액체 선형 알칸, 예를 들어 헵탄, 옥탄, 노난 등; 사이클로헥산; 이소포론; 각종 터펜계 용매; 및 혼합 용매가 있다. 구체적인 예시적인 용매는 크실렌, 톨루엔, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 및 헥산, 더욱 더 구체적으로 크실렌 및 톨루엔을 포함한다. 용액 또는 분산액에서 조성물의 구성요소의 농도는 중요하지 않으며, 구성요소의 용해도, 사용된 필러 수준, 적용 방법 및 기타 요인에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 상기 용액은, 상기 용액의 총 중량을 기준으로, 10 내지 80 중량%의 고형물(용매 이외의 모든 성분들), 보다 구체적으로는 50 내지 75 중량%의 고형물을 포함한다.

임의의 용매는 주변 조건 하에서 또는 강제 공기 또는 가열된 공기에 의해 증발될 수 있으며, 혼합물은 겔화된 상변화 조성물을 제공하기 위해 냉각된다. 상변화 조성물은 또한, 공지된 방법, 예를 들어, 압출, 모울딩, 또는 주조에 의해 형상화될 수 있다. 예를 들어, 상변화 조성물은 이후에 방출되는 캐리어 상에서 또는 대안적으로, 이후에 회로 구조의 층으로 형성되는 전도성 금속층과 같은 기판 상에서 주조에 의해 층으로 형성될 수 있다.

층은 건조 공정에서 경화되지 않거나 부분적으로 경화(B-단계화(B-staged))될 수 있거나, 원하는 경우, 층은 건조 후에 부분적으로 또는 완전히 경화될 수 있다. 층은 예를 들어, 20 내지 200℃, 상세하게 30 내지 150℃, 보다 상세하게 40 내지 100℃에서 가열될 수 있다. 얻어진 상변화 조성물은 사용 이전에 저장되고, 예를 들어, 라미네이션되고 경화되거나, 일부 경화되고 이후에 저장되거나, 라미네이션되고 완전 경화될 수 있다.

다른 양태에서, 상변화 조성물을 포함하는 물품이 개시된다. 상변화 조성물은 전자 디바이스, LED 디바이스, 및 회로기판을 포함하는, 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 상변화 조성물은 고체 PCM 조성물 및 물질로 완전히 채우기에 어려울 수 있는 불규칙적으로 형상화된 공동을 함유한 물품에서 특별한 장점과 함께 사용될 수 있다. 상변화 조성물은 프로세서 및 다른 작동 회로(메모리, 비디오 칩, 텔레콤 칩 등)의 성능에 해로운 열을 발생시키는 매우 다양한 전자 디바이스 및 임의의 다른 디바이스에서 사용될 수 있다. 이러한 전자 디바이스의 예는 휴대폰, PDA, 스마트-폰, 태블렛, 랩톱 컴퓨터, 휴대용 스캐너, 및 다른 일반적인 휴대용 디바이스를 포함한다. 그러나, 상변화 조성물은 작동 동안 열 관리를 필요로 하는 실제로 임의의 전자 장치 내에 도입될 수 있다. 예를 들어, 소비재, 의료용 장치, 자동차 부품, 항공기 부품, 레이더 시스템, 유도 시스템, 및 민간 및 군용 장비 및 다른 차량 내에 도입된 GPS 장치에서 사용되는 전자 기기는 다양한 구현예의 양태, 예를 들어, 배터리, 회로기판, 엔진 제어 유닛(ECU), 에어백 모듈, 차체 제어기, 도어 모듈, 크루즈 제어 모듈, 기기 패널, 기후 제어 모듈, 안티-록 브레이킹 모듈(anti-lock braking module; ABS), 변속기 제어기, 및 전력 분배 모듈로부터 유익할 수 있다. 상변화 조성물 및 이의 물품은 또한, 전자기기의 케이싱 또는 다른 구조 부품 내에 도입될 수 있다. 일반적으로, 전자기기 프로세서 또는 다른 전자 회로의 성능 특징에 의존하는 임의의 장치는 본원에 개시된 상변화 조성물의 양태를 이용함으로부터 초래된 증가된 또는 더욱 안정한 성능 특징으로부터 유익할 수 있다.

상기 제품 내의 공동은 임의의 형상 또는 크기일 수 있다. 상변화 조성물은, 이러한 공동이 상변화 조성물을 사용하여 용이하게 충전될 수 있기 때문에, 작은 공동 또는 복잡한 특징을 갖는 공동에 대해 특히 유용하다. 물품은 예를 들어, 전자 장치, 바람직하게는, 휴대용 전자 장치일 수 있다.

상변화 조성물을 포함하는 물품은 상변화 조성물을 물품의 원하는 위치 내로 또는 상으로 도입할 수 있는 유동 특성을 초래하기에 효과적인 온도 및/또는 압력에 상변화 조성물을 적용함으로써 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 대기압에서의 유효 온도는 적어도 100℃, 또는 적어도 110℃, 또는 적어도 120℃에서 유체 상-변화 조성물을 얻은 후 유체 상-변화 조성물을 물품의 위치 내로 또는 위치 상에 도입한다.

공동 내에 유체 상변화 조성물을 도입하는 것은 중력, 예를 들어, 붓기, 주입 또는 적하에 의해 수행될 수 있다. 특정 구현예에서, 공동 내에 유체 상변화 조성물을 도입하는 것은 주입에 의해 수행될 수 있다.

일 측면에서, 열전도성 상-변화 조성물은 5 내지 25 중량%의 엘라스토머 블록 코폴리머, 엘라스토머 그래프트 코폴리머, 엘라스토머 랜덤 코폴리머, 또는 이들의 조합, 바람직하게는 스티렌 블록 코폴리머; 알칸, 지방산, 지방산 에스테르, 식물성 오일 또는 이들의 조합이고, 전이 온도가 10 내지 95℃인 상변화 물질 20 내지 45 중량%; 및 열전도성 입자 30 내지 65 중량%를 조합하여 포함하고, 바람직하게는 열전도성 입자가 질화붕소, 실리카, 알루미나, 산화아연, 산화마그네슘, 탄소 섬유, 흑연, 질화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하고, 선택적으로 0.5 내지 5 중량% 탄소 섬유이고, 여기서 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하고 총 합은 100 중량%이다. 이 측면에서, 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 미만의 온도에서 3.0 W/mK 이상이고, 조성물의 열 전도도는 상변화 물질의 전이 온도 초과의 온도에서 2.0 W/mK 이상이고, 이때 열전도도는 ASTM E1530에 따라 측정된다. 대안적으로 또는 추가로, 상변화 조성물은 ASTM D3418에 따른 시차 주사 열량계로 측정했을 때 적어도 85 J/g의 융해열; ASTM D3418에 따른 시차 주사 열량계에 의해 측정된 5 내지 70℃의 전이 온도; 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.

또 다른 측면에서, 열전도성 상-변화 조성물은 8 내지 22 중량%의 엘라스토머 블록 코폴리머, 엘라스토머 그래프트 코폴리머, 엘라스토머 랜덤 코폴리머, 또는 이들의 조합, 바람직하게는 스티렌 블록 코폴리머; 15 내지 44개의 탄소 원자, 18 내지 35개의 탄소 원자 또는 18 내지 28개의 탄소 원자를 갖는 파라핀계 탄화수소, 지방산 또는 지방산 에스테르인 상변화 물질 20 내지 40 중량%, 식물성 오일, 또는 이들의 조합(10 내지 95℃의 전이 온도를 가짐); 및 질화붕소, 실리카, 알루미나, 산화아연, 산화마그네슘, 탄소 섬유, 흑연, 질화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하는 열전도성 입자 35 내지 60 중량% 및 탄소 섬유 0.5 내지 5 중량%를 조합하여 포함하며, 여기서 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 하며 총 합은 100 중량%이다. 이 측면에서, 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 미만의 온도에서 3.0 W/mK 이상이고, 조성물의 열 전도도는 상변화 물질의 전이 온도 초과의 온도에서 2.0 W/mK 이상이고, 이때 열전도도는 ASTM E1530에 따라 측정된다. 대안적으로 또는 추가로, 상변화 조성물은 ASTM D3418에 따른 시차 주사 열량계로 측정했을 때 적어도 85 J/g의 융해열; ASTM D3418에 따른 시차 주사 열량계에 의해 측정된 5 내지 70℃의 전이 온도; 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.

본원에 기술된 상변화 조성물은 장치에 개선된 열 안정성을 제공하여, 전자 장치의 성능 및 수명의 저하를 피하는 능력을 초래할 수 있다. 상변화 조성물은, 이러한 것이 고체 상변화 조성물로 완전히 채우기 어려울 수 있는 불규칙한 형상의 공동 내에 용이하게 도입되어, 최대 열 흡수 용량을 허용하기 때문에, 특히 전자기기에서 열 관리 물질로서 사용하기 위해 더욱 유리하다.

다음의 실시예는 단지 본원에 개시된 상변화 조성물 및 제조방법의 예시에 지나지 않으며, 이의 범위를 한정하는 의도가 아니다.

실시예

샘플의 융해열은 예를 들어 Perkin Elmer DSC 4000 또는 등가물을 사용하여 ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 측정된다.

주어진 온도에서 샘플의 열전도도는 예를 들어 UNITHERM 모델 2022(ANTER사, Pittsburgh, PA) 또는 등가물을 사용하여 ASTM E1530에 따라 측정된다.

열전도성 상변화 조성물은 표 1의 일반적인 제형에 따라 제조된 후 융해열, 열전도도 및 기계적 특성을 포함하는 관심 특성을 결정하기 위해 테스트된다.

[표 1] 열전도성 상변화 조성물 제형

이들 실험에서, 조성물은 고온 용융 가공 또는 용매 주조에 의해 제조된다. 선형 SEBS, PCM, 열전도성 입자, 선택적인 탄소 섬유, 선택적인 산화방지제 및 선택적인 용매는 균질한 상변화 조성물이 형성될 때까지 가열하면서 혼합된다.

제조된 대표적인 조성물의 제형은 하기 표 2에 제공된다.

[표 2] 대표적인 열전도성 상변화 조성물의 제형

융해열을 측정하기 위해 조성물의 샘플에 대해 DSC를 수행한다. 열전도도는 전이온도 이상 및 이하에서도 측정된다. 그 결과는 표 3에 제시되어 있다.

[표 3] 상변화 조성물의 융해열 및 열전도도

* ASTM D3418

**ASTM E1530

#n.d.= 측정되지 않음

작은 퍼센트의 밀링된 탄소 섬유(각각 1 또는 2 중량%)를 포함하는 조성물 Tc-1 및 Tc-4는 탄소 섬유가 없는 다른 조성물에 비해 취성이 감소하고 기계적 강도가 증가하며 부드러움이 증가하는 것으로 관찰된다.

청구범위는 다음의 양태들(aspects)에 의해 설명되며, 이에 제한되지 않는다.

양태 1: 상변화 조성물로서, 상기 조성물은, 5 내지 25 중량%의 열가소성 폴리머; 20 내지 45 중량%의 상변화 물질; 및 30 내지 65 중량%의 열전도성 입자를 조합하여 포함하고, 여기서 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하며, 총 합은 100 중량%이고, 상기 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 미만의 온도에서 3.0 W/mK 이상이고, 상기 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 초과의 온도에서 2.0 W/mK 이상이며, 이때 열전도도는 ASTM E1530에 따라 결정된다.

양태 2: 양태 1에 있어서, 상기 열가소성 폴리머가 엘라스토머 블록 코폴리머(elastomeric block copolymer), 엘라스토머 그래프트 코폴리머(elastomeric graft copolymer), 엘라스토머 랜덤 코폴리머(elastomeric random copolymer), 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.

양태 3: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 열가소성 폴리머가 스티렌계 블록 코폴리머(styrenic block copolymer)를 포함하는 것인, 상변화 조성물.

양태 4: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 상변화 물질이 알칸, 지방산, 지방산 에스테르, 식물성 오일 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.

양태 5: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 상변화 물질의 전이 온도가 10 내지 95℃인 것인, 상변화 조성물.

양태 6: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 열전도성 입자가 질화붕소, 실리카, 알루미나, 산화아연, 산화마그네슘, 탄소섬유, 흑연, 질화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.

양태 7: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 0.5 내지 5 중량%의 탄소 섬유를 추가로 포함하고, 여기서 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하고 총 합은 100 중량%인 것인, 상변화 조성물.

양태 8: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 난연제, 열 안정제, 산화방지제, 단열 필러, 자기 필러, 착색제 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제 조성물을 추가로 포함하는 것인, 상변화 조성물.

양태 9: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, 난연제를 추가로 포함하고, 상기 난연제가 금속 탄산염, 금속 수화물, 금속 산화물, 할로겐화 유기 화합물, 유기 인 함유 화합물, 질소 함유 화합물, 포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.

양태 10: 전술한 양태들 중 어느 하나에 있어서, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계에 의해 측정된, 적어도 85 J/g의 융해열; ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계에 의해 측정된 5 내지 70℃의 전이 온도; 또는 이들의 조합을 갖는, 상변화 조성물.

양태 11: 양태 1 내지 10 중 어느 하나의 상변화 조성물의 제조방법으로서, 상기 방법은, 열가소성 폴리머 조성물, 선택적으로 용매, 상변화 물질, 및 열전도성 입자를 합하여 상변화 조성물을 수득하는 단계; 및 선택적으로 상기 용매를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.

양태 12: 양태 11에 있어서, 고온 용융(hot melt) 가공, 용매 주조(solvent casting), 압축 성형, 캘린더링(calendaring), 롤 오버 롤(roll over roll) 가공, 나이프 오버 롤(knife over roll) 가공, 리버스 롤(reverse roll) 가공, 슬롯 다이(slot die) 가공, 그라비어(gravure) 가공, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.

양태 13: 양태 1 내지 9 중 어느 하나의 상변화 조성물을 포함하거나 양태 11 또는 양태 12의 방법으로 제조된 물품.

양태 14: 양태 13에 있어서, 상기 물품은 전자 장치, LED 장치 또는 인쇄 회로 기판인, 물품.

양태 15: 상변화 조성물을 포함하는 물품의 제조방법으로서, 상기 방법은, 양태 1 내지 10 중 어느 하나의 상변화 조성물 또는 양태 11 또는 12의 방법에 의해 제조된 상변화 조성물을 물품의 원하는 위치 내로 또는 위치 상에 상기 상변화 조성물을 도입하기에 효과적인 온도 및/또는 압력으로 처리하는 단계를 포함하는, 방법.

양태 16: 양태 15에 있어서, 상기 도입된 상변화 조성물을 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

양태 17: 양태 15 또는 16에 있어서, 물품이 전자 장치, LED 장치 또는 인쇄 회로 기판인, 방법.

일반적으로, 본 명세서에 설명되는 물품 및 방법은 본 명세서에 개시되는 임의의 구성요소 또는 단계를 대안적으로 포함하거나, 이루어지거나, 본질적으로 이루어질 수 있다. 물품 및 방법은 추가로 또는 대안적으로 본 청구범위의 기능 또는 목적을 달성하는 데 필요하지 않은 임의의 성분, 단계 또는 구성요소가 없거나 실질적으로 없도록 제조 또는 수행될 수 있다.

단수 형태 한("a", "an" 및 "the")은 문맥상 달리 명시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. "또는"은 "및/또는"를 의미한다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 청구범위가 속하는 기술 분야의 숙련가에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. "조합"은 블렌드, 혼합, 합금, 반응생성물 등을 포함한다. 본 명세서에 기재된 값은 당업자에 의해 결정된 특정 값에 대한 허용 가능한 오차 범위를 포함하며, 이는 값이 측정되거나 결정되는 방식, 즉 측정 시스템의 한계에 부분적으로 의존할 것이다. 동일한 구성요소 또는 특성에 대한 모든 범위의 종점은 종점 및 중간 값을 포함하는 것이며, 독립적으로 결합 가능하다. 대안적으로 사용 가능한 종의 목록에서, "이들의 조합"은 그 조합이 목록의 적어도 하나의 요소와 명명되지 않은 하나 이상의 유사한 요소의 조합을 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, "적어도 하나의(at least one of)"는 목록이 각 요소를 개별적으로 포함함을 의미할 뿐만 아니라, 목록의 둘 이상의 요소의 조합 및 목록의 적어도 하나의 요소와 명시하지 않은 유사한 요소의 조합을 포함한다.

본 명세서에서 달리 명시되지 않는 한, 모든 테스트 표준은 본 출원의 출원일 또는, 우선권이 주장되는 경우, 테스트 표준이 나타나는 가장 빠른 우선 출원의 출원일 일자로 유효한 가장 최근의 표준이다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련가에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 기타 참고문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 그러나, 본 출원의 용어가 포함된 참고 문헌의 용어와 모순되거나 상충되는 경우, 본 출원의 용어가 포함된 참고 문헌의 상반되는 용어보다 우선한다.

개시된 주제가 일부 구현예 및 대표적인 예와 관련하여 본 명세서에 설명되어 있지만, 당업자는 그 범위를 벗어나지 않고 개시된 주제에 다양한 수정 및 개선이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 마찬가지로 당 업계에 공지된 추가 특징이 포함될 수 있다. 더욱이, 개시된 주제의 일부 구현예의 개별적인 특징이 다른 구현예가 아닌 본 명세서에서 논의될 수 있지만, 일부 구현예의 개별적인 특징은 또 다른 구현예의 하나 이상의 특징 또는 복수의 구현예로부터의 특징과 결합될 수 있다는 것이 명백해야 한다.

Claims

열전도성 상변화 조성물로서, 상기 조성물은,
5 내지 25 중량%의 열가소성 폴리머;
20 내지 45 중량%의 상변화 물질; 및
30 내지 65 중량%의 열전도성 입자를 조합하여 포함하고,
여기서 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하며, 총 합은 100 중량%이고,
상기 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 미만의 온도에서 3.0 W/mK 이상이고, 상기 조성물의 열전도도는 상변화 물질의 전이 온도 초과의 온도에서 2.0 W/mK 이상이며, 이때 열전도도는 ASTM E1530에 따라 결정되는 것인, 열전도성 상변화 조성물.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머가 엘라스토머 블록 코폴리머(elastomeric block copolymer), 엘라스토머 그래프트 코폴리머(elastomeric graft copolymer), 엘라스토머 랜덤 코폴리머(elastomeric random copolymer), 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머가 스티렌계 블록 코폴리머(styrenic block copolymer)를 포함하는 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질이 알칸, 지방산, 지방산 에스테르, 식물성 오일 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변화 물질의 전이 온도가 10 내지 95℃인 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 입자가 질화붕소, 실리카, 알루미나, 산화아연, 산화마그네슘, 탄소섬유, 흑연, 질화알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 0.5 내지 5 중량%의 탄소 섬유를 추가로 포함하고, 여기서 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 하고 총 합은 100 중량%인 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제, 열 안정제, 산화방지제, 단열 필러, 자기 필러, 착색제 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제 조성물을 추가로 포함하는 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 난연제를 추가로 포함하고, 상기 난연제가 금속 탄산염, 금속 수화물, 금속 산화물, 할로겐화 유기 화합물, 유기 인 함유 화합물, 질소 함유 화합물, 포스피네이트 염, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 상변화 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계에 의해 측정된, 적어도 85 J/g의 융해열; ASTM D3418에 따라 시차 주사 열량계에 의해 측정된 5 내지 70℃의 전이 온도; 또는 이들의 조합을 갖는, 상변화 조성물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 상변화 조성물의 제조방법으로서, 상기 방법은,
열가소성 폴리머 조성물,
선택적으로 용매,
상변화 물질, 및
열전도성 입자를 합하여 상변화 조성물을 수득하는 단계; 및
선택적으로 상기 용매를 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 고온 용융(hot melt) 가공, 용매 주조(solvent casting), 압축 성형, 캘린더링(calendaring), 롤 오버 롤(roll over roll) 가공, 나이프 오버 롤(knife over roll) 가공, 리버스 롤(reverse roll) 가공, 슬롯 다이(slot die) 가공, 그라비어(gravure) 가공, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 상변화 조성물을 포함하거나 제11항 또는 제12항의 방법으로 제조된 물품.
제13항에 있어서, 상기 물품이 전자 장치, LED 장치 또는 회로 기판인, 물품.
상변화 조성물을 포함하는 물품의 제조방법으로서, 상기 방법은,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 상변화 조성물 또는 제11항 또는 제12항의 방법에 의해 제조된 상변화 조성물을 물품의 원하는 위치 내로 또는 위치 상에 상기 상변화 조성물을 도입하기에 효과적인 온도 및/또는 압력으로 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 도입된 상변화 조성물을 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 물품이 전자 장치, LED 장치 또는 회로 기판인 것인, 방법.