(57)【要約】  熱伝導率、電気絶縁性、水分、蒸気およびガスに対するバリア、潤滑、摩擦調整、光学的特性、懸濁安定性等の改善された特性を提供する、高アスペクト窒化ホウ素粒子を含む多官能性組成物、ならびにそのような組成物を形成するためのシステムおよび方法。高窒化ホウ素粒子は、３００超の平均アスペクト比を有する。多官能性組成物は、ポリマー材料、流体、金属、セラミック、ガラス、他の非ＢＮ充填剤および高アスペクト比窒化ホウ素を含んでよい。また、そのような窒化ホウ素粒子および組成物を作製するための方法も提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３００超の平均アスペクト比を有する窒化ホウ素粒子を含む組成物。
【請求項２】
該窒化ホウ素粒子が、約３０５〜約２５００の平均アスペクト比を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
該窒化ホウ素粒子の少なくとも２５％が、３００超の平均アスペクト比を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
該窒化ホウ素粒子が、０．１ミクロン〜５ミリメートルの範囲内のｘ−ｙ寸法を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
該窒化ホウ素粒子が、約０．１μｍ〜５００μｍの平均粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
該窒化ホウ素粒子が、７未満の黒鉛化指数を有するｈ−ＢＮ粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
該窒化ホウ素粒子が、約０．０５〜約５ｗｔ．％の酸素含量を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
該窒化ホウ素粒子が、約５ｍ2／ｇ〜約５００ｍ2／ｇの表面積を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
該窒化ホウ素粒子が、半結晶性もしくは乱層構造窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
該窒化ホウ素粒子が、乱層構造窒化ホウ素、小板状六方晶窒化ホウ素、凝集窒化ホウ素粒子、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
熱硬化性材料、熱可塑性材料、またはこれらの組み合わせから選択されるポリマーをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
約０．１ｗｔ％〜７５ｗｔ％の全窒化ホウ素投入量を含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
窒化ホウ素；シリカ；ガラス繊維；酸化亜鉛；マグネシア；チタニア；酸化イットリウム；酸化ハフニウム；炭酸カルシウム；タルク；マイカ；珪灰石；アルミナ；窒化アルミニウム；アルミニウム、銅、青銅、黄銅等の金属粉末；炭素、グラファイト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛の繊維もしくはウィスカー；カーボンナノチューブ／ナノ繊維、セルロース繊維、グラフェン、窒化ホウ素ナノチューブ／ナノ繊維、酸化亜鉛ナノチューブ／ナノ繊維から選択されるナノスケール繊維；アルカリおよびアルカリ土類元素に属する酸化物；遷移金属酸化物；ポスト遷移金属からの酸化物；半金属からの酸化物；ランタニドおよびアクチニド系列の元素からの酸化物；複合酸化物；遷移元素に属する炭化物；半金属元素に属する炭化物；ランタニドおよびアクチニド系列の元素に属する炭化物；遷移元素に属する窒化物；ポスト遷移元素に属する窒化物；半金属元素に属する窒化物；ランタニドおよびアクチニド系列の元素、金属、半金属、炭素に属する窒化物；またはこれらの材料のいずれかの組み合わせの２つ以上から選択される充填剤をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
２５ｗｔ％以下のＢＮの投入量で少なくとも０．３Ｗ／ｍＫの面外熱伝導率を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
２５ｗｔ％以下のＢＮの投入量で少なくとも０．３Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
約０．３Ｗ／ｍＫ〜３０Ｗ／ｍＫの面外熱伝導率を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
約０．３Ｗ／ｍＫ〜３０Ｗ／ｍＫの面内熱伝導率を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
他のＢＮおよび非ＢＮ充填剤と共に、またはそれらなしで、油、水、有機物質、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される流体をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
他のＢＮおよび非ＢＮ充填剤と共に、またはそれらなしで、金属または金属／その合金の組み合わせをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
他のＢＮおよび非ＢＮ充填剤と共に、またはそれらなしで、セラミック、ホウ化物、ガラス、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される無機マトリックスをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２１】
他のＢＮおよび非ＢＮ充填剤と共に、またはそれらなしで、セルロース、ＢＮ繊維、ガラス繊維、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される繊維状プリフォームをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
シロキサン、シラン、ポリエステル、ビニルポリマー、アクリレート、ウレタン、エポキシ、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリフタルアミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリウレタン、フルオロポリマー、フルオロエラストマー、クロロフルオロポリマー、クロロポリマー、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、アラミドポリマー、メラミン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択されるマトリックス材料を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２３】
高アスペクト比窒化ホウ素粒子を作製するための方法であって、窒化ホウ素出発材料を、担体中に懸濁された機械的せん断下で処理して、３００超の平均アスペクト比を有する窒化ホウ素粒子を生成することを含み、該担体は、液体形態、固体形態、または固相および液相の組み合わせである方法。
【請求項２４】
該窒化ホウ素粒子が、約３００〜約２５００の平均アスペクト比を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
該窒化ホウ素粒子の少なくとも２０％が、３００超の平均アスペクト比を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
該窒化ホウ素粒子が、小板状六方晶窒化ホウ素、乱層構造窒化ホウ素、凝集窒化ホウ素粒子、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
押出、混練、マイクロチャネル内での流体流動、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択されるプロセスにより、機械的せん断が該担体中の該ＢＮ粒子に加えられ、せん断力は、衝撃または他の種類の力よりも顕著である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
該窒化ホウ素出発材料が、機械的剥離の前に前処理される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
該窒化ホウ素出発材料を処理することは、該窒化ホウ素出発材料を化学的剥離プロセスに供することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
３００以上の平均アスペクト比を有する窒化ホウ素粒子。
【請求項３１】
約３０５〜約２５００の平均アスペクト比を有する、請求項３０に記載の窒化ホウ素粒子。
【請求項３２】
表面官能化剤、カップリング剤、分散剤、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される表面処理剤で処理される、請求項３０に記載の窒化ホウ素粒子。
【請求項３３】
該表面処理剤が、エポキシモノマー、シラン、シリコーン、ジルコネート、オレエート、ホスフェート、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される、請求項３２に記載の窒化ホウ素。
【請求項３４】
該表面処理剤が、シリコーン、アルカクリロキシシラン（ａｌｋａｃｒｙｌｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、ビニルシラン、ハロシラン、メルカプトシラン、チオカルボキシレートシランから選択されるシラン；ブロック化メルカプトシラン；３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシ−エトキシ）シラン、ガンマ−メタクリルオキシプロピルトレイメトキシシラン、メルカプトシラン；アルカクリロキシシラン；ビニルシラン；ハロシラン；チカラボキシレートシラン；またはこれらの２つ以上の組み合わせを含む、請求項３３に記載の窒化ホウ素。
【請求項３５】
請求項１から２２までのいずれかに記載の組成物を含む物品。
【請求項３６】
該物品の少なくとも一部が、該組成物から形成される、請求項３５に記載の物品。
【請求項３７】
該組成物が、該物品の表面の少なくとも一部上に配置される、請求項３４に記載の物品。
【請求項３８】
ＬＥＤ用の封入剤、蛍光体層へのブレンド物、リモート蛍光体へのブレンド物、およびＬＥＤにおける封入剤層へのブレンド物、熱伝導材料（ＴＩＭＳ）、固体素子実装材料、光子変換層、リン光材料、透明材料、拡散／散乱材料、反射および増白剤（全ての色の反射）、剥離破損の最小限化を可能にするシリコーン封入剤と同様のＣＴＥを有するＬＥＤ実装基板、照明器具用のポリマー筐体、ヒートシンク、熱流体、構造材料、ガス／蒸気／水分バリア材料、熱電材料、電子機器、コンピュータ、携帯デバイス、医療機器、自動車、工業、照明、オフショア、レーザ、および航空宇宙のいずれか１つまたはこれらの組み合わせから選択される、請求項３５から３７のいずれかに記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年１月６日に出願された米国仮特許出願第６１／９２３，９７４号、名称「高アスペクト窒化ホウ素、方法、およびそれを含有する組成物」の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本主題は、高アスペクト比窒化ホウ素粒子、それを含む組成物、ならびにそのような粒子および組成物を作製するための方法を提供する。本主題はまた、限定されないが、例えば熱伝導率、電気絶縁性、ガス／水分に対するバリア、光学材料、潤滑／摩擦調整、結晶核形成等の特性を有する、高アスペクト窒化ホウ素小板を含む多官能性組成物を形成するための方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
様々な電子および光電子デバイスの熱管理は、個人用の携帯型電子デバイス等におけるサイズの縮小および機能性の増加の傾向により、次第に困難となってきている。電力密度、ひいては放散されなければならない熱の密度は著しく増加し、これは、それらのデバイスにおける良好な熱管理の提供に対する大きな課題をもたらす。小型化およびより高性能のプロセッサ（例えばタブレット、スマートフォン等）の増加は、熱負荷の実質的な増加および上昇した熱の放散に利用可能な面積の低下をもたらした。熱管理問題はまた、例えばＬＥＤ、自動車における電子部品、充電式バッテリーシステム、ハイブリッド車用の出力インバータ等の他の用途においても広く蔓延している。不十分または非効果的な熱管理は、デバイスの性能および長期信頼性に深刻な悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
これらの問題により、現在利用可能なものよりも良好な伝導特性を有する、例えば熱界面材料、熱伝導性ポリマー、ＬＥＤ封入剤等の熱管理材料の必要性が生じる。現在利用可能な充填剤は、その性能が制限されており、一般に、これらの増加した要求を満足するには不十分である。現在の窒化ホウ素充填剤では、複合系、流体および固体において高い性能を達成するにはいくつかの制限がある。窒化ホウ素は、向上した熱伝導率、電気絶縁性、光学スペクトルを含む様々な波長に対する透明性、ガス／水分透過に対するバリア、さらには潤滑および磨耗、非粘着特性、中性子吸収および散乱、深紫外線放出、ならびに機械的特性を改善する可能性を含む、興味深い多くの特性を有する。しかしながら、窒化ホウ素のコストは、可能な代替的充填剤と比較して非常に高い。これらの用途におけるより低コストの複合材は、例えばアルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、金属粉末、ガラス、グラファイト等のより安価な充填剤を使用して得ることができる。しかしながら、これらの材料は、非常に高い投入量を必要とし、これにより他のより望ましくない特性、例えば硬くて脆い組成物が生じる。そのような組成物は、硬度（または柔軟性）が性能指標となる場合、例えばダイ接着剤、熱界面材料等においては、熱膨張および収縮が重要であることを考慮すると利用することができない。さらに、これらの充填剤は、六方晶窒化ホウ素充填系により提供される利点、例えば非磨耗性、より高い性能、および低い密度等に匹敵し得ない。
【０００５】
カーボンナノチューブおよびグラフェン充填剤は、機械的特性および表面の仕上がりを改善する。しかしながら、これらの材料は、電気伝導性で黒色であり、したがって、電気絶縁性および色の柔軟性が重要となる場合には望ましくない。適度に高いアスペクト比を有する、ボールミル粉砕により形成された窒化ホウ素粉末は、収率が低いという問題があり、したがってこれもまた望ましくない。
【０００６】
さらに、現在の市販の六方晶窒化ホウ素粉末は、熱伝導率等の特性の大きな改善を得るためには、複合材および流体中への高い固体投入量を必要とする。これらの高価な充填剤のそのような高い投入量は、複合材のコストを増加させ、また処理および機械的特性に悪影響を及ぼす。これらの属性は、ｈ−ＢＮの特定（ｎｉｃｈｅ）用途への適応を制限する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本主題は、高アスペクト比窒化ホウ素粒子、およびそのような粒子を含む組成物（例えばポリマー、金属、セラミック、流体等のマトリックス中）を提供する。本主題により提供される高アスペクト比窒化ホウ素は、組成物中の充填剤のより低い投入量を可能にし、また現在の充填剤と比較して改善された性能特性を提供する。これによって、同様の投入量での現在の充填剤よりも低いコスト対性能比を有する材料が提供され得る。窒化ホウ素の表面処理および官能化はまた、これらの材料のより容易な処理を可能にし、また、これらの材料／複合材の特性をさらに向上させることを可能にする。
【０００８】
本主題は、高アスペクト比窒化ホウ素粒子を含む組成物を提供する。組成物は、優れた熱伝導率を提供し、また、例えば、電気的隔離の維持、複合材中の水分およびガスに対するバリアの改善、摩擦調整、機械的および光学的特性、またはこれらの２つ以上の組み合わせ等の、他の望ましい特性も示し得る。高アスペクト比六方晶窒化ホウ素粒子は、小板の形態である。
【０００９】
一態様において、本主題は、高アスペクトｈ−ＢＮ小板を含む熱伝導性組成物を形成するための方法を提供する。一態様において、本主題は、熱伝導性組成物を生成する方法を提供する。組成物は、ポリマーマトリックスおよび熱伝導性充填剤を含む。
【００１０】
一実施形態において、組成物中の熱伝導性充填剤は、窒化ホウ素である。一実施形態において、窒化ホウ素は、不規則に配向した層を有する半結晶性または乱層構造の窒化ホウ素（ｔ−ＢＮと呼ばれる）；結晶性層状六方晶構造を有する窒化ホウ素（ｈ−ＢＮと呼ばれる）；小板窒化ホウ素；窒化ホウ素凝集粒子；またはこれらの組み合わせから選択され得る。一実施形態において、窒化ホウ素は、小板、乱層形態、六方晶形態、またはこれらの２つ以上の混合物から選択される。
【００１１】
別の実施形態において、優れた熱伝導率を示す組成物を提供するために、充填剤の組み合わせが使用される。さらに別の実施形態において、組成物は、増加した熱伝導率を提供し、熱伝導性充填剤の濃度を最小限にすることを可能にする、官能化添加剤を含む。組成物を処理する方法、例えば、充填剤、マスターバッチを均一に分散させる方法はまた、高熱伝導率を示す組成物を生成する方法を提供する。
【００１２】
一実施形態において、組成物は、窒化ホウ素等の熱伝導性充填剤の比較的低い投入量であっても、面内方向、面外（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｐｌａｎｅ）方向、またはそれらの両方における良好な熱伝導率を提供する。これによって、全体的に大幅に低減された所有コストで、熱伝導性組成物を生成することができる。
【００１３】
別の態様において、本主題は、ポリマー材料、およびポリマー材料中に分散した高アスペクト比充填剤を含む、熱伝導性組成物を提供し、該組成物は、約１Ｗ／ｍＫ以上の面内熱伝導率を有する。
【００１４】
一態様において、熱伝導性組成物を作製するための方法は、ポリマーマトリックス中に分散した窒化ホウ素充填剤材料を含む。
【００１５】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、３００超の平均アスペクト比を有する。一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約３０５〜約２５００、約３１０〜約２０００、約３２５〜約１５００、約３５０〜約１０００、さらには約４００〜約８００の平均アスペクト比を有する。
【００１６】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子の少なくとも２５％は、３００超の平均アスペクト比を有する。
【００１７】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約５ｍ2／ｇ〜約５００ｍ2／ｇ、約１０ｍ2／ｇ〜約２５０ｍ2／ｇ、約１５〜約１００ｍ2／ｇ、または約２０ｍ2／ｇ〜約１００ｍ2／ｇの表面積を有する。
【００１８】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約０．０１〜約２．５ｗｔ．％の酸素含量を有する。一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、少なくとも、７未満の黒鉛化指数を有するｈ−ＢＮ粒子を含む。
【００１９】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、結晶性または部分結晶性窒化ホウ素粒子を含む。
【００２０】
一実施形態において、方法は、機械的剥離法を使用してｈ−ＢＮ粒子を生成する。一実施形態において、ｈ−ＢＮ粒子は、剥離に対する感受性を高めるために、機械的剥離の前に前処理されてよい。
【００２１】
一実施形態において、窒化ホウ素材料は、高アスペクト比窒化ホウ素粒子および窒化ホウ素凝集体を含む。
【００２２】
一実施形態において、高アスペクト比ＢＮは、様々なマトリックス系、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはこれらの組み合わせの使用により；金属、セラミック、ガラスおよび他の無機材料に；グリース、ペースト、および懸濁液、流体、水系中の有機物質、または１つ以上の組み合わせを利用して配合され得る。一実施形態において、ｈ−ＢＮは、表面上に特定の基を提供するために表面処理され、次いでこれが上述の材料系の任意の１つもしくは複数と共に直接使用されてもよく、または、材料系は、ＢＮ表面もしくは表面処理ＢＮと適合するようにさらに官能化されてよい。
【００２３】
一実施形態において、好適な充填剤、例えばセラミック粉末（例えば、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等）、様々な無機材料（例えばガラス等）、繊維（例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セルロース繊維、ポリマー繊維、アルミナ繊維等）、金属粉末（例えば、銅、アルミニウム、ホウ素、ケイ素等）、半金属、有機材料、グラファイト、グラフェン、ダイヤモンド／ナノダイヤモンドが、ｈ−ＢＮ粉末とブレンドされ得る。一実施形態において、充填剤は、二ホウ化チタン等のホウ化物から選択される。
【００２４】
一実施形態において、窒化ホウ素投入量は、１ｗｔ％未満である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】機械的剥離前の窒化ホウ素グレードＰＴ１１０の画像を示す図である。
【図２】機械的剥離後の表２の実施例１における窒化ホウ素の画像を示す図である。
【図３】機械的剥離後の表２の実施例２における窒化ホウ素の画像を示す図である。
【図４】機械的剥離後の表２の実施例３における窒化ホウ素の画像を示す図である。
【図５】機械的剥離後の表２の実施例４における窒化ホウ素の画像を示す図である。
【発明の詳細な説明】
【００２６】
本主題は、高アスペクト比窒化ホウ素粒子およびそのような粒子を含む組成物を提供する。高アスペクト比粒子は、組成物に広範な優れた特性を提供することができ、それによって組成物は、熱管理、電気絶縁、ガスおよび水分に対するバリア、光学的特性、潤滑等を含む様々な用途に好適となり得る。高アスペクト比窒化ホウ素は、現在利用可能な代替の窒化ホウ素材料に比べ比較的低い窒化ホウ素投入量で、組成物に良好な熱伝導率および他の望ましい特性を提供することができる。
【００２７】
一態様において、本主題は、高アスペクト比窒化ホウ素粒子を提供する。窒化ホウ素粒子は、窒化ホウ素小板または高度に層間剥離した窒化ホウ素粉末を用いて生成された、結晶性または部分結晶性窒化ホウ素を含む。
【００２８】
アスペクト比は、粒子の最大寸法対最小寸法の比として定義される。これに関連して、言及される粒子は、繊維または繊維状形態を有するものとは対照的に、板状またはディスク状である。したがって、アスペクト比は、本明細書において使用される場合、ディスクの直径を、それらの粒子の厚さで除したものを指す。本明細書において使用される場合、高アスペクト比窒化ホウ素は、３００超のアスペクト比を有する窒化ホウ素、例えばＢＮ小板を指す。これに関連して、高アスペクト比窒化ホウ素粒子、ＢＮナノフレークおよびＢＮナノシートという語句は、交換可能に使用され得る。
【００２９】
本明細書において言及されるアスペクト比は、板状粒子の計算平均アスペクト比である。これは、以下のように体積平均粒径および表面積測定値に基づいて計算される。
【００３０】
【数１】
2017510540.tif 000003
【００３１】
式中、ＡＲは、アスペクト比であり、Ｄは、小板の直径（この場合平均粒径Ｄ５０）であり、ｔは、小板の厚さであり、Ｓは、粒子の表面積であり、ρは、小板の密度である。
【００３２】
より高いアスペクト比の粒子は、より低いアスペクト比と比較して、同様の投入重量に対して複数の伝導経路を介した熱界面を最小限にすることにより、より良好な熱伝導経路を提供し、そのような界面は、良好な熱伝導率を実現するための主要な障壁である。この挙動は、より小さな直径の結晶と比較して、より大きな結晶（直径またはｘ−ｙサイズ）においてさらに顕著であり、中断することなくより大きな距離にわたり熱伝導（ｈ−ＢＮの場合フォノン伝達を介する）が生じる。
【００３３】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、３００超の平均アスペクト比を有する。一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約３０５〜約２５００、約３１０〜約２０００、約３２５〜約１５００、約３５０〜約１０００、さらには約４００〜８００の平均アスペクト比を有する。一実施形態において、アスペクト比は、約３２０〜約２３５０である。一実施形態において、アスペクト比は、約３０５〜約８００である。さらに別の実施形態において、アスペクト比は、約３０５〜５００である。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００３４】
高アスペクト比窒化ホウ素粒子は、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）を含む。そのようなｈ−ＢＮ粒子により、ｈ−ＢＮのみで充填された系、または、高アスペクト比ｈ−ＢＮも含む複数の充填剤を含む系のいずれかが可能となる。
【００３５】
窒化ホウ素粒子は、約０．１ミクロン〜約５００ミクロン、約１ミクロン〜５０ミクロン、約５ミクロン〜約２０ミクロン、さらには約１０ミクロン〜約１５ミクロンの直径（粒子のｘ−ｙ寸法で評価される）を有し得る。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００３６】
窒化ホウ素粒子は、約２５ｍ2／ｇ〜約５００ｍ2／ｇ、約１０〜約２５００ｍ2／ｇ、約ｍ2／ｇ〜約２００ｍ2／ｇ、または約２０ｍ2／ｇ〜約１０００ｍ2／ｇの表面積を有してよい。一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約５〜約２０ｍ2／ｇの表面積を有する。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００３７】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子は、約０．０５ｇ／ｃｃ〜約１．５ｇ／ｃｃ、約０．１ｇ／ｃｃ〜約１ｇ／ｃｃ、さらには約０．１ｇ／ｃｃ〜約０．５ｇ／ｃｃの粉末タップ密度範囲を有する。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００３８】
高アスペクト比ＢＮは、様々な窒化ホウ素出発材料から誘導または生成され得る。高アスペクトＢＮは、限定されないが、半結晶性または不規則に配向した層を有する乱層窒化ホウ素（ｔ−ＢＮと呼ばれる）；結晶性層状六方晶構造を有する窒化ホウ素（ｈ−ＢＮと呼ばれる）；またはこれらの２つ以上の組み合わせを含む、様々な出発材料から選択され得る。一実施形態において、窒化ホウ素は、乱層形態、凝集形態、結晶性小板形態、またはこれらの２つ以上の混合物から選択される。
【００３９】
別の実施形態において、窒化ホウ素粒子は、０．０１〜５ｗｔ％、０．０５〜３ｗｔ％、０．１〜２ｗｔ％、０．２〜０．６ｗｔ．％の酸素含量を有する。別の実施形態において、ｈ−ＢＮ粒子は、１０未満、７未満、さらには２未満の黒鉛化指数を有する。
【００４０】
一実施形態において、窒化ホウ素成分は、既知のプロセスにより作製された結晶性または部分結晶性窒化ホウ素粒子、例えば高度に層間剥離した窒化ホウ素粉末、または他の好適な方法により作製された小板形態の窒化ホウ素粒子を含んでよい。
【００４１】
粒子の様々な特徴は、ｈ−ＢＮの用途に依存して調整することができる。例えば、面内熱伝導率が優先される場合、形態は、大きいｘ−ｙ寸法を維持しながら高いアスペクト比を有するように選択され得る。光学的透明性もまた望ましい場合、散乱効果を最小限にするために、非常に高いアスペクト比およびより小さいｘ−ｙ寸法が選択され得る。バリア特性、潤滑、および他の用途のために、同様の適切な選択を行うことができる。意図される用途のために窒化ホウ素を選択する際、表面積、タップ密度、マトリックスによる窒化ホウ素粒子の湿潤性、加工性等のさらなる特性が考慮され得る。
【００４２】
一実施形態において、窒化ホウ素粒子の用途に基づき、相対的な重要性に依存して、１つの特性が別の特性と交換されてよい。例えば、適切な熱伝導率を維持しながらポリマーに加工性を提供するために、より大きいｘ−ｙ寸法およびより低い表面積が、非常に高いアスペクト比の代替として考慮されてよい。
【００４３】
ｈ−ＢＮを含む複合系（固体または液体）の一実施形態において、考慮され得るいくつかの特徴は、粒子の分散およびマトリックスとの粒子結合を含む。これらの特徴は、マトリックスとの良好な結合を提供し、均一および安定な分散を提供し、また熱界面抵抗を最小限にする、追加的な表面処理および官能化によって向上され得る。
【００４４】
高アスペクト比窒化ホウ素は、異なる剥離プロセスを含むいくつかの異なるプロセスにより作製され得る。一実施形態において、本主題による高アスペクト比窒化ホウ素を作製するための方法は、ｈ−ＢＮ粒子の機械的剥離を含む。例えば、高アスペクト比ｈ−ＢＮ小板は、担体中に懸濁されたｈ−ＢＮ小板に機械的せん断を加えることにより作製され得る。担体は、液体形態、固体形態、または固相および液相の組み合わせであり得る。好適な液体担体の例としては、限定されないが、水性懸濁液、有機溶媒、有機液体、油、溶融ポリマー、シリコーン、溶融塩、他の低融点系等が挙げられる。好適な固体担体の例としては、限定されないが、有機化合物を含む粉末、ガラス転移温度（Ｔｇ）未満、Ｔｇ、および／またはＴｇ超のポリマー粉末またはペレット等、セラミックおよびガラス粉末等の無機粉末、金属等、ならびに液体および固体系の組み合わせが挙げられる。
【００４５】
任意選択で、ｈ−ＢＮ小板は、剥離に対する感受性を高めるために、機械的剥離の前に処理することができる。例えば、一実施形態において、溶融ポリマー中で混練ブロックミキサーにより機械的せん断がｈ−ＢＮ小板に加えられる。別の実施形態において、ＢＮは、マトリックスとのより良好な結合を可能にするために表面処理剤で処理され、次いで機械的剥離に供される。別の実施形態において、ｈ−ＢＮは、遠心ミキサー内でコーンシロップと混合され、次いで、高せん断ミキサー内でせん断を加えるために混練ブロックでさらに混合される。別の実施形態において、ｈ−ＢＮは、熱可塑性ペレットと混合され、押出機内でＴｇを超える温度で高せん断に供される。別の実施形態において、ｈ−ＢＮ粉末は、バレルの能動冷却と共にＴｇを下回る温度で熱可塑性ポリマー中で押し出される。別の実施形態において、ｈ−ＢＮは、脱イオン水と混合され、高圧流通マイクロチャネルを介した顕微溶液化によりせん断に供される。別の実施形態において、ｈ−ＢＮ小板は、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリン等の液体中に懸濁され、顕微溶液化機械内で高せん断に供される。別の実施形態において、窒化ホウ素は、植物油中にペースト様スラリーとなるまで懸濁され、窒化ホウ素を剥離するために、三本ロールミル内で複数の通過での高せん断に供される。別の実施形態において、ｈ−ＢＮ小板は、エポキシモノマーと混合され、三本ロールミル内で高せん断に供される。
【００４６】
一実施形態において、ｈ−ＢＮは、濃硫酸、硝酸、および／または過マンガン酸カリウムの加熱混合物中で、６０℃で６時間撹拌される。次いで、得られた混合物は脱イオン水（ＤＩ）水で洗浄され、超音波ホーンを使用して２時間超音波照射され、ｈ−ＢＮナノフレークが生成される。別の実施形態において、高温撹拌後に得られた混合物は、窒素流下、１２００℃で洗浄なしで熱衝撃に供される。別の実施形態において、材料は洗浄および濾過され、この材料はＤＩ水中で再構成されて濃いペーストを形成し、ｈ−ＢＮ結晶を機械的に剥離するために、三本ロールミルを通して処理される。さらに別の実施形態において、混合物は、硬化剤なしでエポキシマトリックス中で再構成され、三本ロールミル内で剥離される。
【００４７】
化学的剥離の別のプロセスにおいて、ｈ−ＢＮは１５分間超音波照射され、次いで、密閉容器内で、高温の塩化アンモニウム溶液中、９０℃で７日間撹拌される。一実施形態において、この得られた混合物は、窒素流下、１２００℃で熱衝撃に供される。別の実施形態において、この混合物は、三本ロールミル内で機械的せん断に供される。別の実施形態において、混合物は、溶融ポリカーボネートマトリックス中で、混練ブロックミキサーにより加えられる高せん断に供される。
【００４８】
化学的剥離の別の実施形態において、ｈ−ＢＮは、等しい分量の硝酸アルミニウムとブレンドされ、ＤＩ水と混合され、密閉容器内で９５℃で２日間撹拌される。次いで、この混合物は、熱衝撃に供されて剥離ｈ−ＢＮを形成し、副生成物としてアルミナが形成される。一実施形態において、この得られた熱衝撃ｈ−ＢＮおよびアルミナ混合物は、超音波ホーンを使用してＤＩ水中で１５分間超音波照射される。別の実施形態において、混合物は、ポリカーボネートマトリックスと混合され、ポリマーが溶融されている間、混練ブロックミキサー内で高せん断に供される。
【００４９】
化学的剥離のさらに別の実施形態において、ｈ−ＢＮは、水酸化アンモニウムの４０％溶液と共に圧力容器内に入れられ、９０ｐｓｉおよび１００℃で２時間加熱される。一実施形態において、得られた混合物は、炉内で１２００℃で熱衝撃に供される。別の実施形態において、熱衝撃後の混合物は、シリコーン油中で再構成され、ｈ−ＢＮをさらに剥離するために、三本ロールミル内で高せん断に供される。別の実施形態において、圧力容器からの混合物は洗浄され、乾燥され、濃いコーンシロップ中で再構成され、混練ブロックミキサー内に入れられて、高せん断混合に供される。さらに別の実施形態において、化学的にインターカレートされた混合物が、ＰＥＴマトリックスと共に押出機内に入れられ、ｈ−ＢＮの結晶径を破壊する切断作用を最小限にしながら高せん断を付与するように選択された混合要素による高せん断押出プロセスに供される。
【００５０】
別の実施形態において、ｈ−ＢＮは、硫酸アルミニウムおよびＤＩ水と混合され、蒸発による水の損失を最小限にするための凝縮器を用い、周囲圧力下、８５℃で５日間加熱される。次いで、混合物は、過剰の塩を除去するために洗浄される。別の実施形態において、上記プロセスは、密閉容器内で、超音波バス中で８５℃で２４時間行われる。次いで、窒化ホウ素にインターカレートしそれを剥離するために、得られた混合物を、周囲圧力下、６０℃で１２時間重炭酸ナトリウムと反応させる。次いで、一実施形態において、得られた材料は、窒素下、１２００℃で熱衝撃に供される。
【００５１】
さらなる実施形態において、上記実施形態から得られた剥離ｈ−ＢＮ試料は、プロピレングリコール中で再構成されてペーストを形成し、三本ロールミル内でさらに機械的に剥離される。
【００５２】
ｈ−ＢＮ組成物を調製するために、化学的剥離法と共に熱剥離法もまた使用され得る。一実施形態において、ｈ−ＢＮはインターカレーションに供され、次いで高温熱衝撃に供されて、インターカラントが窒化ホウ素層の内側で分解し、ｈ−ＢＮ層を剥離させる。インターカラントは、化学的インターカレーション手法から選択され得る。熱衝撃温度は、炉、マイクロ波プラズマ、プラズマスプレー、または他の種類の熱スプレープロセスにより達成されるような、８００℃以上の範囲とすることができる。
【００５３】
電気化学的剥離法もまた、ｈ−ＢＮ組成物を形成するために選択され得る。一実施形態において、ｈ−ＢＮは、インターカレーションを促進するために、電気化学場の存在下で挿入剤または電解質に供される。ｈ−ＢＮにインターカレートしそれを剥離するのは困難であるが、このプロセスによりインターカラントは窒化ホウ素層に侵入することができる。
【００５４】
一実施形態において、インターカレートされた窒化ホウ素は、次いで、機械的方法または熱衝撃プロセスによる追加的な剥離に供される。一実施形態において、インターカラントは、処理条件において液体状態である（例えば高温で溶融している）以下の群、または上記の組み合わせから選択される。そのようなインターカラントの例としては、限定されないが、塩化物、フッ化物、サルフェート、カーボネート、ホスフェート、ニトレート、カルコゲニド、およびこれらの２つ以上の混合物が挙げられる。具体例としては、硝酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化亜鉛等が挙げられる。有機化合物の例としては、オクタ−デシル−アミン、ポリ（ナトリウム−４−スチレンスルホネート）、エチレンカーボネート等が挙げられる。上記の例は、そのような電解質の限定されない実施形態である。
【００５５】
剥離に使用される出発ｈ−ＢＮ粒子は、最終的な剥離ｈ−ＢＮの所望のサイズおよび形状を確実とするように、特定のサイズおよび形状に基づいて選択され得る。また、最終的なｈ−ＢＮの形態は、出発ｈ−ＢＮおよび剥離に使用されるプロセスの選択により制御され得る。一実施形態において、粒径は、ナノメートルからミクロンサイズの粒子の範囲とすることができる。一実施形態において、窒化ホウ素粉末は、約０．１μｍ〜約５０μｍ；約５μｍ〜約２０μｍ；約１０μｍ〜約１５μｍの平均粒径を有する。一実施形態において、窒化ホウ素粉末は、少なくとも５０μｍの平均粒径を有する。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００５６】
本主題はまた、高アスペクト比窒化ホウ素粒子を含む組成物を提供する。高アスペクト比窒化ホウ素粒子は、限定されないが、シリコーン；熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＢＴ等；熱硬化性樹脂、例えばエポキシ、フェノール類、ゴム、または混和性混合物もしくは非混和性混合物のいずれかとしての上記マトリックスの組み合わせ；液体、例えば油、水、有機物質、またはこれらの組み合わせ；グリース、ペースト、および懸濁液；他の有機物質；金属；半金属；無機材料、例えばセラミック、ガラス等；あるいはこれらの２つ以上の組み合わせを含む、様々なマトリックス系に組み込まれることができる。
【００５７】
高アスペクト比は、特定の目的または意図される用途のための特性を有する組成物を提供するのに所望される量で存在し得る。実施形態において、高アスペクト比窒化ホウ素材料は、約０．１重量パーセント〜約６０重量パーセント、約１重量パーセント〜約４０重量パーセント、さらには約５重量パーセントから約２０重量パーセントの量で存在する。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００５８】
一実施形態において、組成物中の窒化ホウ素粒子の少なくとも２５％は、３００以上のアスペクト比を有する。一実施形態において、窒化ホウ素粒子の少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、さらには少なくとも９０％は、３００以上のアスペクト比を有する。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００５９】
ｈ−ＢＮは、表面上に特定の基を提供するために表面処理されてもよく、これが次いで、上述の材料系の１つもしくは複数と共に直接使用されてよく、または、マトリックスとのより良好な結合、処理中およびそれ以降の懸濁液の安定性、レオロジーの調整、熱伝導率を改善するための界面損失の最小限化、光学的特性の改善、機械的特性の改善のいずれか１つもしくは組み合わせの特性を提供するために、さらに官能化されてもよい。窒化ホウ素粒子を処理するのに好適な材料の例としては、限定されないが、エポキシモノマー等の有機物質、シラン、シリコーン、チタネートおよびジルコネート（ＫｅｎｒｉｃｈによるＫｅｎ−ｒｅａｃｔ）、アルミネート等の有機金属化合物を含む様々な他のクラスの官能化添加剤、超分散剤（ＬｕｂｒｉｚｏｌによるＳｏｌｓｐｅｒｓｅ）、マレイン化ポリブタジエン樹脂またはスチレン無水マレイン酸コポリマー（Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ）等のマレイン化オリゴマー、脂肪酸またはワックスおよびそれらの誘導体、オレエート、ならびに、物理吸着した、または反応的に、例えばイオン的もしくは共有結合的に化学吸着した、または別様にＢＮ表面に結合したかのいずれかの、イオン性または非イオン性界面活性剤が挙げられる。これらの官能化添加剤は、充填剤の０．５ｗｔ％〜約１５ｗｔ％で、または充填剤の約３〜１２ｗｔ％で、さらには充填剤の５〜１０ｗｔ％で使用され得る。
【００６０】
一実施形態において、シラン添加剤は、アルカクリロキシシラン（ａｌｋａｃｒｙｌｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、ビニルシラン、ハロシラン（例えばクロロシラン）、メルカプトシラン、ブロック化メルカプトシラン、チオカルボキシレートシラン、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択され得る。一実施形態において、熱伝導性組成物は、約０．５〜約１０ｗｔ．％のシラン、約１．５〜約４ｗｔ．％、さらには約２．７〜約３．７ｗｔ．％の充填剤を含み得る。
【００６１】
一実施形態において、シランは、Ｙ−Ｒ1−Ｓｉ（Ｒ2）n（Ｒ3）3-n（式中、Ｙは、Ｒ4Ｒ5Ｎ−、Ｒ7Ｒ8Ｎ−Ｒ6−ＮＲ4−、もしくはＲ11Ｒ10Ｎ−Ｒ9−Ｒ7Ｎ−Ｒ6−ＮＲ4−を表し；または、ＹおよびＲ1（Ｙ−Ｒ1）は、一体となって、ビニル基、アルキル基、フェニル基、３，４−エポキシシクロヘキシル基、ハロゲン原子、メルカプト基、イソシアネート基、チオカルボキシレート基、任意選択で置換されたグリシジル基、グリシドキシ基、任意選択で置換されたビニル基、メタクリルオキシ基（ＣＨ2＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯ−）、アクリルオキシ基（ＣＨ2＝ＣＨＣＯＯ−）、ウレイド基（ＮＨ2ＣＯＮＨ−）、任意選択で置換されたメタクリル基、任意選択で置換されたエポキシ基、任意選択で置換されたハロゲン化ホスホニウム基、任意選択で置換されたハロゲン化アンモニウム基、もしくは任意選択で置換されたアクリル基を表し；Ｒ4、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ10およびＲ11は、独立して、水素原子もしくはＣ１〜Ｃ６アルキル基を表し；Ｒ6およびＲ9は、独立して、Ｃ２〜Ｃ６アルキレン基を表し；Ｒ1は、単結合、アルキレン基、もしくはフェニレン基であり；または、Ｒ1およびＹ（Ｙ−Ｒ1）は、一体となって、ビニル基を表し；各Ｒ2は、独立して、アルキル基もしくはフェニル基を表し；各Ｒ3は、独立して、ヒドロキシ基もしくはアルコキシ基を表し；ｎは、０〜２の整数である）で表すことができる。
【００６２】
好適なビニルシランは、式：Ｒ12ＳｉＲ13nＹ（3-n）（式中、Ｒ12は、エチレン性不飽和ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、または（メタ）アクリルオキシヒドロカルビル基であり、Ｒ13は、脂肪族飽和ヒドロカルビル基であり、Ｙは、独立して、加水分解性有機基であり、ｎは、０、１または２である）を有するものを含む。一実施形態において、Ｙは、１〜６個の炭素原子を有するアルキルのアルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシおよびブトキシである。一実施形態において、Ｒ12は、ビニル、アリル、イソプレニル、ブテニル、シクロヘキシル、または（メタ）アクリロイルプロピルから選択され得；Ｙは、メトキシ、エトキシ、ホルミルオキシ、アセトキシ、プロピオニルオキシ、またはアルキルアミノもしくはアリールアミノ基から選択され得；Ｒ13は、存在する場合、メチル、エチル、プロピル、デシル、またはフェニル基から選択され得る。
【００６３】
一実施形態において、シランは、式ＣＨ2＝ＣＨＳｉ（ＯＡ）3（２）（式中、Ａは、１〜８個の炭素原子、一実施形態においては１〜４個の炭素原子を有するヒドロカルビルである）の化合物である。
【００６４】
一実施形態において、シランは、オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン；ビニルトリス（２−メトキシ−エトキシ）シラン；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ガンマ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される。好適なシランの例としては、限定されないが、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能な商品名ＮＸＴで販売されているものが挙げられる。ＮＸＴは、チオカルボキシレートシランであり、ブロック化メルカプトシランのより広範なクラスの例である。好適なシランはまた、米国特許第６，６０８，１２５号；米国特許第７，０７８，５５１号；米国特許第７，０７４，８７６号；および米国特許第７，３０１，０４２号に記載のものを含む。
【００６５】
例えば熱伝導率、機械的強化、向上した光学的特性等の特性にさらなる向上を提供するために、他の好適な充填剤が高アスペクト比ｈ−ＢＮ粒子とブレンドされ得る。好適な充填剤の例としては、限定されないが、セラミック粉末（例えば、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等）、様々な無機材料（例えば、ガラス、グラファイト、グラフェン、ダイヤモンド等）、繊維（例えば、ガラス繊維、炭素繊維、セルロース繊維、ポリマー繊維、アルミナ繊維、カーボンナノチューブ／ナノ繊維、ＢＮナノチューブ／ナノ繊維等）、金属粉末（例えば、銅、アルミニウム、ホウ素、ケイ素等）、有機材料等が挙げられる。一実施形態において、充填剤は、窒化ホウ素、シリカ、ガラス繊維、酸化亜鉛、マグネシア、チタニア、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、珪灰石、アルミナ、窒化アルミニウム、グラファイト、金属粉末、例えばアルミニウム、銅、青銅、黄銅等、炭素の繊維またはウィスカー、グラファイト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、ナノスケール繊維、例えばカーボンナノチューブ、グラフェン、窒化ホウ素ナノチューブ、窒化ホウ素ナノシート、酸化亜鉛ナノチューブ等、複合酸化物（多くが電荷、磁性、および格子自由度の間の強い関係を示す材料のクラス、例えばペロブスカイト材料）；炭素／グラファイト／ダイヤモンド／立方晶窒化ホウ素、ホウ化物、例えばＴｉＢ2、ＺｒＢ2またはこれらの２つ以上の組み合わせから選択される。
【００６６】
一実施形態において、少なくとも１種の非ＢＮ充填剤が、約０．１重量パーセント〜約５０重量パーセント、約２重量パーセント〜約２５重量パーセント、さらには約５重量パーセント〜約１５重量パーセントの量で存在する。ここで、明細書の別の場所および特許請求の範囲と同様に、数値を組み合わせて、新たな開示されていない範囲を形成することができる。
【００６７】
一実施形態において、ｈ−ＢＮ粒子の向上した特性は、改善された熱伝導率、熱伝達、電気絶縁性、光学スペクトルを含む様々な波長に対する透明性、ガス／水分透過に対するバリア、潤滑および磨耗、非粘着特性、中性子吸収および散乱、深紫外線放出、機械的特性、化学的不活性および安定性、生体適合性、高温酸化耐性、高温安定性、ならびにポリマーの結晶核形成剤を含み得る。
【００６８】
高アスペクト比ｈ−ＢＮおよび高アスペクトｈ−ＢＮを使用した対応する配合物は、例えば、光学的透明性を伴って、または伴わずにガスおよび水分透過バリアも提供するＬＥＤ用の熱伝導性封入剤、熱伝導材料（ＴＩＭ）ＴＩＭ−ＩおよびＴＩＭ−２、例えばダイ接着剤、アンダーフィル、埋込用樹脂、グリース等、電子機器、コンピュータ、携帯デバイス、医療機器、自動車、工業、照明、オフショア、レーザ、航空宇宙、熱可塑性樹脂、熱伝導性流体（熱流体）、構造材料、透明材料、バリア材料、潤滑剤、非粘着性材料（溶融金属、ガラス処理等の用途のため）、腐食防止等の多くの用途において使用され得る。
【実施例】
【００６９】
一実施例において、好適な担体中で、三本ロールミルを使用してｈ−ＢＮを剥離した。５０ミクロンの平均結晶径を有するｈＢＮを、様々な担体と混合した。窒化ホウ素表面に有益な静止摩擦を提供するマトリックス、溶媒、界面活性剤、添加剤のファミリーから、任意の好適な担体または担体の組み合わせが選択され得る。有機材料、無機材料、またはこれらの２つ以上の組み合わせが選択され得る。この実施例では、蜂蜜、水中のコーンスターチ、水中のポリ−２−エチル２−オキサゾリン、および水溶液中のポリ酢酸ビニルを使用した。ｈＢＮを遠心ミキサー内で様々な投入量で溶媒と混合して、まず均一な分散液を得、次いで三本ロールミルで処理した。三本ロールミルは、１５ミクロンのロールギャップ、４００ＲＰＭの最大速度で操作した。三本ロールミルは、少なくとも１回、最大で複数回（これらを含む）の通過で操作した。次いで、得られた剥離ＢＮを洗浄して、担体（有機分）を除去した。蜂蜜で剥離されたｈＢＮ試料は、３３０のアスペクト比を有していた。
【００７０】
以下の結果は、ポリマーマトリックス溶融物（熱可塑性樹脂）中で出発窒化ホウ素粒子にせん断を加えることによる機械的剥離からのものである。これらの試験において、異なる実験で様々なポリカーボネートが窒化ホウ素と混合され、ローラーブレード構成を有する３つの部品からなる溶融ミキサー内で、溶融／軟化点を超える温度で処理される。試験は、窒化ホウ素固体投入量、混合速度、混合時間、混合温度、混合物の全体積、印加トルク、マトリックスの分子量、およびマトリックスと窒化ホウ素との間の結合を改善するための添加剤等の変数を含む。試験結果を、以下の表１に示す。
【表１】
2017510540.tif 000004
【００７１】
表１において、平均アスペクト比は、体積平均粒径および表面積測定値に基づいて計算されている。アスペクト比は、以下の関係により与えられる（板状粒子の場合）：
【００７２】
【数２】
2017510540.tif 000005
【００７３】
式中、ＡＲは、アスペクト比であり、Ｄは、小板の直径（この場合平均粒径Ｄ５０）であり、ｔは、小板の厚さであり、Ｓは、粒子の表面積であり、ρは、小板の密度である。
【００７４】
出発ＢＮ粒子にせん断を加えることによる異なる機械的剥離法からのさらなる試験結果は、異なる機器および担体の種類の使用を含む。試験結果を、以下の表２に示す。
【表２】
2017510540.tif 000006
【００７５】
出発ＢＮ粒子にせん断を加えることによる機械的剥離（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）二重ブレードバッチミキサー／高せん断ブレードを有する調合機）からのさらなる試験結果は、２つの異なるポリカーボネートマトリックス（ポリカーボネート−４およびポリカーボネート−５）、ならびに１種類の窒化ホウ素出発材料の使用を含む。試験結果を、以下の表３に示す。
【表３】
2017510540.tif 000007
【００７６】
これらの試験において、窒化ホウ素グレードは、ＰＴ１１０（約４５μｍの平均粒径Ｄ５０）であり、「処理体積」は、試料が処理される処理機またはミキサーの空洞体積であり、ＳＡは、表面積であり、Ｄ５０は、体積平均粒径であり、ＡＲは、アスペクト比であり、ＭＦＲは、３００℃で測定されるメルトフローレートである。
窒化ホウ素グレードＰＴ１１０の画像を図１に示し（剥離前）、機械的に剥離された窒化ホウ素（表２、実施例１）を図２に示し、表２、実施例３、４、および５における機械的剥離後の画像を図３、４、および５に示す。
【００７７】
粒径は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ（Ｍｏｄｅｌ＃Ｘ１００）粒径分布分析器を使用して測定することができ、分析される粒子（例えばＢＮ）は、必要な透過に適合するように調節された量で導入される。粉末の分散を改善するために、数滴の２％Ｒｈｏｄａｐｅｘ  ＣＯ−４３６を添加することができ、粒径は、３秒間の超音波照射後にレーザ回折を使用して測定することができる。測定から得られる粒径分布は、体積に基づきプロットすることができ、Ｄ５０は、分布の５０パーセンタイルを表す。
【００７８】
比表面積は、窒化ホウ素の特定の脱気手順と共に、ＡＳＴＭ  Ｃ１０６９の手順を用いて測定した。この方法による表面積の計算は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）の式に基づく。
【００７９】
面外熱伝導率は、組成に基づく理論的比熱容量（Ｃｐ）値を利用して、レーザフラッシュ法（ＡＳＴＭ  Ｅ１４６１）を用いて測定し、フラッシュエネルギーに対する応答は、試料の厚さにわたって測定および評価する。
【００８０】
面内熱伝導率は、特殊な試料ホルダおよび面内マスク（Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、修正されたレーザフラッシュ法を用いて測定した。所与の組成に対して、面内熱伝導率の測定方法は共に、同等の結果をもたらす。
【００８１】
面内熱伝導率はまた、ヒーターとして作用する２つの試料の間に挟持され、また熱損失／崩壊を測定するセンサを使用したホットディスク法（Ｈｏｔ  Ｄｉｓｋ）を用いて測定した。
【００８２】
配合生成物は、最終使用者により可能な最終配合物である粉末、マスターバッチ、またはマスターバッチもしくは最終配合物の形態に調整可能な中間体の形態であり得る。
【００８３】
上記説明は、多くの詳細を含んでいるが、これらの詳細は、主題の範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、その好ましい実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付される特許請求の範囲により定義されるような主題の範囲および精神に含まれる、多くの他の可能な変形例を想定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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