(57)【要約】  熱伝導性ギャップフィラーについて説明する。当該ギャップフィラーは、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマー及び熱伝導性粒子を含む。このような系に好適な開始剤についてもまた記載されている。このようなギャップフィラーは、バッテリーモジュール及びサブユニットの製造を含む様々な用途で使用され得る。
2020511732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アジリジノ官能性ポリエーテルポリマーと、ギャップフィラーの総体積に基づいて少なくとも３０体積％の熱伝導性フィラーと、を含む熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項２】
少なくとも１つのポリエーテルポリマーが、式：
【化１】
2020511732.tif 000033
（式中、Ｒ１は共有結合又はアルキレン基であり、
各Ｒ２は、独立して、アルキレン基からなる群から選択され、
Ｒ３は直鎖状アルキレン基又は分枝状アルキレン基であり、
Ｙは二価の連結基であり、
ｎは、前記ポリエーテルポリマーの計算された分子量が１モル当たり２０００グラムを超えるように選択される整数である）を有する、請求項１に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項３】
前記少なくとも１つのポリエーテルポリマーが、式：
【化２】
2020511732.tif 000034
（式中、Ｒ１はアルキレン基であり、各Ｒ２は、独立して、２〜６個の炭素原子を有するアルキレン基からなる群から選択され、ｎは、前記ポリエーテルポリマーの計算された分子量が１モル当たり２０００〜１０，０００グラムであるように選択される整数である）を有する、請求項２に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項４】
前記少なくとも１つのポリエーテルポリマーが、式：
【化３】
2020511732.tif 000035
を有する、請求項３に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項５】
Ｒ１が、２個の炭素原子を有するアルキレン基である、請求項２〜４のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項６】
各Ｒ２が、２〜６個の炭素原子を有する直鎖状アルキレン基からなる群から独立して選択される、請求項２又は３に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項７】
前記少なくとも１つのポリエーテルポリマーがランダムコポリマーであり、前記Ｒ２基が２個の炭素原子及び４個の炭素原子を有する直鎖状アルキレン基からなり、かつ式：
【化４】
2020511732.tif 000036
（式中、ａ及びｂは１以上の整数であり、ａ及びｂの合計はｎに等しい）を有する、請求項６に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項８】
ｎが、前記少なくとも１つのポリエーテルポリマーの計算された分子量が１０，０００ｇ／ｍｏｌ以下であるように選択される、請求項２〜７のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項９】
前記ギャップフィラーが、前記ギャップフィラーの総体積に基づいて少なくとも５０体積％の熱伝導性フィラーを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１０】
前記熱伝導性フィラーが、セラミック、金属、黒鉛、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１１】
開始剤を更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１２】
前記開始剤が、式：
【化５】
2020511732.tif 000037
を有する、請求項１１に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１３】
可塑剤及び難燃剤のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１４】
膨張性材料、水酸化アルミニウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される難燃剤を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１５】
更に前記膨張性材料が、リン及び膨張黒鉛からなる群から選択される、請求項１４に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１６】
更に前記リンが、赤色リン及び白色リンから選択される、請求項１５に記載の熱伝導性ギャップフィラー。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層によって第１のベースプレートに接続された複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュール。
【請求項１８】
前記アジリジノ基が反応して前記第１の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させている、請求項１７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１９】
第２の熱伝導性ギャップフィラーの第２の層によって第２のベースプレートに接続された複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーサブユニットであって、各バッテリーモジュールが、第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層によって第１のベースプレートに接続された複数のバッテリーセルを含み、前記第１の熱伝導性ギャップフィラー及び前記第２の熱伝導性ギャップフィラーが独立して選択され、それぞれが請求項１〜１６のいずれか一項に記載の熱伝導性ギャップフィラーである、バッテリーサブユニット。
【請求項２０】
前記アジリジノ基が反応して、前記第１の熱伝導性ギャップフィラー及び前記第２の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させている、請求項１６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項２１】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層を第１のベースプレートの第１の表面に適用することと、前記第１の層に複数のバッテリーセルを取り付けて前記バッテリーセルを前記第１のベースプレートに接続することと、前記第１の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させることと、を含む、バッテリーモジュールの製造方法。
【請求項２２】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の第２の熱伝導性ギャップフィラーの第２の層を第２のベースプレートの第１の表面に適用することと、前記第２の層に複数のバッテリーモジュールを取り付けて前記バッテリーモジュールを前記第２のベースプレートに接続することと、前記第２の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させることと、を含む、バッテリーサブユニットの製造方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法に従って、前記複数のバッテリーモジュールを製造することを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマー及び熱伝導性フィラーを含有する組成物に関する。このような組成物は、熱伝導性ギャップフィラーとして使用してもよく、これはバッテリーアセンブリなどの電子用途での使用に好適であり得る。
【発明の概要】
【０００２】
簡潔に言えば、一態様では、本開示は、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマーと、ギャップフィラーの総体積に基づいて少なくとも３０体積％の熱伝導性フィラーと、を含む熱伝導性ギャップフィラーを提供する。いくつかの実施形態では、ギャップフィラーは、ギャップフィラーの総体積に基づいて少なくとも５０体積％の熱伝導性フィラーを含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性フィラーは、セラミック、金属、黒鉛、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【０００３】
いくつかの実施形態では、熱伝導性ギャップフィラーは、開始剤、例えば、亜鉛トシレートなどのトシレートを更に含む。いくつかの実施形態では、熱伝導性ギャップフィラーは、可塑剤及び難燃剤のうちの少なくとも１つを更に含む。
【０００４】
別の態様では、本開示は、本開示の実施形態のいずれかによる熱伝導性ギャップフィラーの層によって第１のベースプレートに接続された複数のバッテリーセルを備えるバッテリーモジュールを提供する。いくつかの実施形態では、アジリジノ基が反応して熱伝導性ギャップフィラーを硬化させている。
【０００５】
更に別の態様では、本開示は、第２の熱伝導性ギャップフィラーの第２の層によって第２のベースプレートに接続された複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーサブユニットを提供し、各バッテリーモジュールは、第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層によって第１のベースプレートに接続された複数のバッテリーセルを含み、第１の熱伝導性ギャップフィラー及び第２の熱伝導性ギャップフィラーは独立して選択され、それぞれが本開示の実施形態のいずれかによる熱伝導性ギャップフィラーである。いくつかの実施形態では、アジリジノ基が反応して第１及び第２の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させている。
【０００６】
更なる態様では、本開示は、本開示の実施形態のいずれかによる第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層を第１のベースプレートの第１の表面に適用することと、第１の層に複数のバッテリーセルを取り付けてバッテリーセルを第１のベースプレートに接続することと、第１の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させることと、を含む、バッテリーモジュールの製造方法を提供する。
【０００７】
更に別の態様では、本開示は、本開示の実施形態のいずれかによる第２の熱伝導性ギャップフィラーの第２の層を第２のベースプレートの第１の表面に適用することと、第２の層に複数のバッテリーモジュールを取り付けてバッテリーモジュールを第２のベースプレートに接続することと、第２の熱伝導性ギャップフィラーを硬化させることと、を含む、バッテリーサブユニットの製造方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、本開示の方法のいずれかに従って複数のバッテリーモジュールを製造することを更に含む。
【０００８】
本開示の上記概要は、本発明の各実施形態について記載することを意図するものではない。本発明における１つ以上の実施形態の詳細は、下記の説明にも記載されている。本発明の他の特色、目的、及び利点については、発明を実施するための形態及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による例示的なバッテリーモジュールのアセンブリを示す。
【００１０】
【図２】図１に対応する組み立てられたバッテリーモジュールを示す。
【００１１】
【図３】本開示のいくつかの実施形態による例示的なバッテリーサブユニットのアセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
熱管理は、多くの電子機器用途において重要な役割を果たす。例えば、リチウムイオンバッテリーを電気自動車バッテリーパックに組み込むための課題としては、性能、信頼性、及び安全性が挙げられる。バッテリーアセンブリの適切な熱管理は、これらの課題のそれぞれに対処することに寄与する。これは、バッテリーセルがバッテリーモジュール内で組み立てられる第１のレベルの熱管理と、これらのモジュールがバッテリーサブユニット又はバッテリーシステム内に組み立てられる第２のレベルの熱管理の両方を含む。熱管理はまた、バッテリー制御ユニット及び非バッテリーの電子用途の冷却においても重要であり得る。
【００１３】
現在、バッテリーアセンブリの熱管理は、硬化性液体ギャップフィラー又はパッドに依存している。硬化性液体は組み立て中に流れ出し、硬化前に寸法変動に適合することができる。また、液体は組み立て時に適用することができ、より柔軟な設計を可能にする。しかしながら、現在の未硬化及び硬化組成物は、以下に記載されるように、汚染物質の存在を含むいくつかの限界を有する。パッドは、硬化材料の所定のレイアウトを含み、したがって、パッドは汚染物質を導入する傾向が低減されている。しかしながら、硬化材料は、典型的なバッテリーアセンブリに見られる寸法変動範囲に適応するのに十分な適合性をもたらさない場合がある。また、設計変更は、新たな設計レイアウトが作成されなければならないため、より高価で複雑であり得る。
【００１４】
液体熱ギャップフィラーは、典型的にはシリコーン又はポリウレタンに基づく。シリコーンはこの用途に良好なエラストマー特性をもたらすが、そのシリコーンは多くの場合、その製造プロセスに由来する非官能性ポリマー及び揮発性残留物を含有する。バッテリーセルの電気接点は、シリコーンオイルの移行によって汚染され得る。揮発物の残留物は、経時的な収縮をもたらし得る。また、微量の非官能性ポリマーは、塗料又は接着剤の接着を阻害する金属表面上の有害な汚染をもたらし得る。
【００１５】
充電式電池が使用することができる温度で適用可能であり、縮合副生成物を放出しないシリコーンの最も一般的な硬化メカニズムは、Ｓｉ−Ｈへのビニル付加硬化である。この反応は、白金触媒に基づく。使用される白金の量は少量であるが、これは依然としてコスト要因である。硬化速度及び製造スループットを改善するには、より多くの白金及び更なるコストを追加する必要がある。加えて、これらの微量の触媒は、未硬化領域及びシリコーン汚染物質の生成をもたらす表面汚染によって不活性化される可能性がある。また、同じ種類の以前に硬化した材料上でのシリコン系材料の硬化は、バルクから移動した未反応材料が分離層として作用するため、不十分な結合をもたらすことが多い。これにより、このようなシリコーン系バッテリーシステムの修復性が制限される。
【００１６】
ウレタン化学に基づくギャップフィラーはまた、非常に良好なエラストマーを生成することができる。しかしながら、このような製品に使用されるイソシアネートは、安全性の懸念をもたらし得る。また、水がイソシアネートと反応して二酸化炭素気泡の形成をもたらし得るため、気泡のない組成物を生成するために水分が存在しない状態で硬化反応を実施するべきである。気泡は熱伝導率に非常に有害であり、したがって避けるべきである。概ね、熱ギャップフィラーには、高表面積を有する無機フィラーの高い担持量が必要である。このようなフィラーには、典型的には、いくらかの水分が吸着される。この問題を克服するために、非常に徹底的な、したがって費用のかかる乾燥及びハンドリング工程が必要とされ得る。
【００１７】
現在のアプローチによるこれらの限界を考慮すると、改善された熱伝導性ギャップフィラーが継続して必要とされている。概ね、以下のうちの１つ以上を提供するシステムが必要とされている：
・成分が適用及び配置されることを可能にするための硬化前の十分な開放時間、
・開放時間後の急速硬化、
・特定の作業サイクルへ適応させるための容易に調整可能な硬化プロファイル、
・熱伝導率の低下を最小限に抑えるための実質的に気泡のない層、
・未反応成分を実質的に含まない硬化組成物、
・白金などの高価な触媒を必要とせずに硬化可能な組成物、及び
・同じ材料が連続的に硬化された層間の良好な結合。
【００１８】
組み立て中の代表的なバッテリーモジュールの構成要素を図１に示し、組み立てられたバッテリーモジュールを図２に示す。バッテリーモジュール５０は、複数のバッテリーセル１０を第１のベースプレート２０上に配置することによって形成される。概ね、例えば、ハードケース角型セル又はポーチ型セルを含む、いずれかの既知のバッテリーセルが使用されてもよい。特定のバッテリーモジュールに関連するセルの数、寸法、及び位置は、特定の設計及び性能要件を満たすように調整されてもよい。ベースプレートの構造及び設計は周知であり、意図される用途に好適な任意のベースプレート（典型的には金属ベースプレート）を使用することができる。
【００１９】
バッテリーセル１０は、本開示の実施形態のいずれかによる第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層３０を介して第１のベースプレート２０に接続される。本明細書に記載されるように、このような熱伝導性ギャップフィラーは、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマー及び熱伝導性フィラーを含む。
【００２０】
第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層３０は、バッテリーセルがバッテリーモジュール内で組み立てられる第１のレベルの熱管理を提供する。電圧差（例えば、最大２．３ボルトの電圧差）がバッテリーセルと第１のベースプレートとの間で起こり得るため、ブレークスルー電圧は、この層の重要な安全上のフィーチャであり得る。したがって、いくつかの実施形態では、セラミック（典型的にはアルミナ及び窒化ホウ素）のような電気絶縁性フィラーが、第１の熱伝導性ギャップフィラーでの使用に好ましい場合がある。
【００２１】
いくつかの実施形態では、層３０は、図１に示すように、第１のベースプレート２０の第１の表面２２に適用された第１の熱伝導性ギャップフィラーの個々のパターンを含んでもよい。例えば、バッテリーセルの所望のレイアウトに対応するギャップフィラーのパターンが、ベースプレートの表面に適用されてもよい（例えば、ロボットによって適用されてもよい）。いくつかの実施形態では、第１の層は、第１のベースプレートの第１の表面の全て又は実質的に全てを覆う第１の熱伝導性ギャップフィラーのコーティングとして形成されてもよい。代替的な実施形態では、第１の層は、第１の熱伝導性ギャップフィラーをバッテリーセルに直接適用し、次いで、それらを第１のベースプレートの第１の表面に取り付けることによって形成されてもよい。
【００２２】
図１に示す組み立て工程中、第１の熱伝導性ギャップフィラーはまだ硬化していない。これにより、個々のバッテリーセルが、所望のレイアウトを達成するために必要に応じて配置及び再配置されることが可能になる。未硬化の熱伝導性ギャップフィラーのレオロジー挙動は、ギャップフィラーを流動させ、個々のバッテリーセル内及び個々のバッテリーセル間の寸法変動（許容誤差）へ適応させるのに役立つ。
【００２３】
いくつかの実施形態では、ギャップフィラーは、最大２ｍｍ、最大４ｍｍ、又は更にはそれ以上の寸法変動に適応する必要があり得る。したがって、いくつかの実施形態では、第１の熱伝導性ギャップフィラーの第１の層は、少なくとも０．０５ｍｍ厚、例えば、少なくとも０．１ｍｍ、又は更には少なくとも０．５ｍｍ厚である。ブレークスルー電圧を高めるには、ギャップフィラーの電気的特性に応じて、より厚い層（例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１、少なくとも２、又は更には少なくとも３ｍｍ厚）が必要である場合がある。概ね、ギャップフィラーを通じた熱伝導を最大化し、コストを最小限に抑えるために、ギャップフィラー層は可能な限り薄くし、それでもなおヒートシンクとの良好な接触を確実にしなければならない。したがって、いくつかの実施形態では、第１の層は、５ｍｍ厚以下、例えば、４ｍｍ厚以下、又は更には２ｍｍ厚以下である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第１の熱伝導性ギャップフィラーは、その未硬化状態でずり減粘挙動を呈する。これは、例えば、スプレー、ジェット、又はロールコーティングによるギャップフィラーの均一な適用を補助することができる。具体的には、このレオロジー挙動は、従来のロボット技術を使用してギャップフィラーを適用させることを助けることができる。ずり減粘はまた、最終的な硬化が達成される前に定位置にバッテリーセルを依然として保持しながら、より容易な移動を可能にすることによって個々のバッテリーセルの位置決めを容易にすることを助けることができる。
【００２５】
第１の熱伝導性ギャップフィラーが硬化すると、バッテリーセルはより堅固に定位置に保持される。硬化が完了すると、バッテリーセルは、図２に示すように、所望の位置に最終的に固定される。輸送及び更なるハンドリングのために、バンド４０などの追加の要素を使用してセルを固定してもよい。
【００２６】
概ね、熱伝導性ギャップフィラーは、典型的な適用条件で、例えば、高温又は化学線（例えば、紫外光）を必要とせずに硬化することが望ましい。いくつかの実施形態では、第１の熱伝導性ギャップフィラーは、３０℃以下、例えば２５℃以下、又は更には２０℃以下で硬化する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、硬化までの時間は、６０分以下、例えば４０分以下、又は更には２０分以下である。非常に急速な硬化（例えば、５分未満、又は更には１分未満）は、いくつかの用途に好適であり得るが、いくつかの実施形態では、バッテリーセルの配置及び再配置のための時間を見込むために、少なくとも５分、例えば少なくとも１０分、又は更には少なくとも１５分の開放時間が望ましい場合がある。概ね、白金などの高価な触媒を使用することなく、所望の硬化時間を達成することが望ましい。
【００２８】
図３に示されるように、図１及び図２に関して図示及び説明されたものなどの複数のバッテリーモジュール５０が組み立てられ、バッテリーサブユニット１００が形成される。特定のバッテリーサブユニットに関連するモジュールの数、寸法、及び位置は、特定の設計及び性能要件を満たすように調整されてもよい。第２のベースプレートの構造及び設計は周知であり、意図される用途に好適な任意のベースプレート（典型的には金属ベースプレート）を使用することができる。
【００２９】
個々のバッテリーモジュール５０は、本開示の実施形態のいずれかによる第２の熱伝導性ギャップフィラーの第２の層１３０を介して、第２のベースプレート１２０上に配置され、第２のベースプレート１２０に接続される。本明細書に記載されるように、このような熱伝導性ギャップフィラーは、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマー及び熱伝導性フィラーを含む。
【００３０】
第２の熱伝導性ギャップフィラーの第２の層１３０は、第１のベースプレート２０の第２の表面２４（図１及び２を参照）及び第２のベースプレート１２０の第１の表面１２２の間に配置される。第２の熱伝導性ギャップフィラーは、バッテリーモジュールがバッテリーサブユニット内に組み立てられる第２のレベルの熱管理を提供する。このレベルでは、ブレークスルー電圧は必要条件でなくてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、黒鉛及び金属フィラーなどの導電性フィラーを、単独で、又はセラミックのような電気絶縁性フィラーと組み合わせて使用することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、第２の層１３０は、図３に示されるように、第２のベースプレート１２０の第１の表面１２２の全て又は実質的に全てを覆う第２の熱伝導性ギャップフィラーのコーティングとして形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の層は、第２のベースプレートの表面に適用される第２の熱伝導性ギャップフィラーの個々のパターンを含んでもよい。例えば、バッテリーモジュールの所望のレイアウトに対応するギャップフィラーのパターンが、第２のベースプレートの表面に適用されてもよい（例えば、ロボットによって適用されてもよい）。代替的な実施形態では、第２の層は、第２の熱伝導性ギャップフィラーを第１のベースプレート２０の第２の表面２４（図１及び２を参照）に直接適用し、次いでモジュールを第２のベースプレート１２０の第１の表面１２２に取り付けることによって形成されてもよい。
【００３２】
組み立て工程中、第２の熱伝導性ギャップフィラーはまだ硬化していない。これにより、個々のバッテリーモジュールが、所望のレイアウトを達成するために必要に応じて配置及び再配置されることが可能になる。第２の熱伝導性ギャップフィラーが硬化し続けると、バッテリーモジュールは、最終的にそれらの所望の位置に固定されるまで、より堅固に定位置に保持される。
【００３３】
いくつかの実施形態では、第２の熱伝導性ギャップフィラーは、その未硬化状態でずり減粘挙動を呈する。これにより、例えば、スプレー、ジェット、又はロールコーティングによって、第２のベースプレートの表面へのギャップフィラーの均一な適用を補助することができる。具体的には、このレオロジー挙動は、従来のロボット技術を使用して第２のベースプレートの表面にギャップフィラーを適用させることを助けることができる、又は、最終的な硬化が達成される前に定位置にモジュールを依然として保持しながら、より容易な移動を可能にすることによって個々のバッテリーモジュールの位置決めを容易にすることを助けることができる。
【００３４】
液体で未硬化の熱伝導性ギャップフィラーを用いて開始することはまた、ギャップフィラーを流動させ、個々のバッテリーモジュール内及び個々のバッテリーモジュールの間の様々な寸法変動（許容誤差）へ適応させるのにも役立つ。したがって、いくつかの実施形態では、第２の熱伝導性ギャップフィラーの層は、少なくとも０．０５ｍｍ厚、例えば、少なくとも０．１、又は更には少なくとも０．５ｍｍ厚である。いくつかの実施形態では、必要な機械的強度を提供するために、より厚い層、例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１、少なくとも２、又は更には少なくとも３ｍｍ厚が必要とされ得る。概ね、ギャップフィラーを通じた熱伝導を最大化し、コストを最小限に抑えるために、第２の層は可能な限り薄くし、それでもなお良好な接触を確実にしなければならない。したがって、いくつかの実施形態では、第２の層は、５ｍｍ厚以下、例えば、４ｍｍ厚以下、又は更には２ｍｍ厚以下である。
【００３５】
概ね、第２の熱伝導性ギャップフィラーは、典型的な適用条件で、すなわち、高温又は化学線（例えば、紫外光）を必要とせずに硬化することが望ましい。いくつかの実施形態では、第２の熱伝導性ギャップフィラーは、３０℃以下、例えば、２５℃以下、又は更には２０℃以下で硬化する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、硬化までの時間は、６０分以下、例えば４０分以下、又は更には２０分以下である。非常に急速な硬化（例えば、５分未満、又は更には１分未満）は、いくつかの用途に好適であり得るが、いくつかの実施形態では、バッテリーモジュールの配置及び再配置のための時間を見込むために、少なくとも５分、例えば少なくとも１０分、又は更には少なくとも１５分の開放時間が望ましい場合がある。
【００３７】
組み立てられたバッテリーサブユニットを組み合わせて、更なる構造を形成してもよい。例えば、既知のように、バッテリーモジュールは、バッテリー制御ユニットなどの他の要素と組み合わせて、バッテリーシステム、例えば、電気自動車に使用されるバッテリーシステムを形成してもよい。いくつかの実施形態では、本開示による熱伝導性ギャップフィラーの追加の層を、このようなバッテリーシステムのアセンブリに使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、本開示による熱伝導性ギャップフィラーは、バッテリー制御ユニットを取り付け、冷却を補助するのに使用されてもよい。
【００３８】
上述の特性（例えば、硬化時間、開放時間、及びレオロジー挙動）に加えて、ギャップフィラーは望ましい熱特性及び機械的特性を提供する。例えば、熱伝導性ギャップフィラーは、所望のレベルの熱伝導率を提供する。第１のレベルの熱管理では、少なくとも１Ｗ／ｍＫ（ワット毎メートル×ケルビン）の熱伝導率、例えば、少なくとも１．５、少なくとも２、又は更には少なくとも２．５Ｗ／ｍＫが望ましい場合がある。より高い熱伝導率は、第２のレベルの熱管理、例えば、少なくとも５Ｗ／ｍｋ（例えば、少なくとも１０又は更には１５Ｗ／ｍＫ）で望ましい場合がある。
【００３９】
概ね、熱伝導性フィラーの選択及び担持レベルは、熱伝導率を制御するために使用される。しかしながら、そのレオロジー特性を含むポリマーの選択は、達成可能な最大フィラー担持量、したがって達成可能な最大熱伝導率に有意な影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、所望の熱伝導率を達成するために、少なくとも３０体積％（体積％）、例えば、少なくとも４０、又は更には少なくとも５０体積％のフィラー担持量が必要とされ得る。
【００４０】
概ね、任意の既知の熱伝導性フィラーを使用することができるが、ブレークスルー電圧が懸念される場合には、電気絶縁性フィラーが好ましい場合がある。好適な電気絶縁性熱伝導性フィラーとしては、酸化物、水和物、ケイ酸塩、ホウ化物、炭化物、及び窒化物などのセラミックが挙げられる。好適な酸化物としては、例えば、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムが挙げられる。好適な窒化物としては、例えば、窒化ホウ素が挙げられる。好適な炭化物としては、例えば、炭化ケイ素が挙げられる。他の熱伝導性フィラーとしては、黒鉛、及びアルミニウムなどの金属が挙げられる。平面貫通方向熱伝導率（through−plane thermal conductivity）は、本出願において最も重要である。したがって、いくつかの実施形態では、非対称繊維、フレーク、又はプレートが面内方向に整列する傾向があり得るため、一般的に対称のもの（例えば、球状フィラー）が好ましい場合がある。
【００４１】
分散を助け、フィラー担持量を増加させるために、いくつかの実施形態では、熱伝導性フィラーは表面処理又はコーティングされてもよい。概ね、任意の既知の表面処理及びコーティングが好適であり得る。
【００４２】
熱伝導性ギャップフィラーを形成するために使用されるポリマーの選択は、所望の最終使用性能要件を達成する際に重要な役割を果たす。例えば、ポリマーは、以下のうちの１つ以上を制御する主な役割を果たす：
・未硬化層のレオロジー挙動、
・硬化温度（例えば、室温での硬化）、
・ギャップフィラーのプロファイルを硬化する時間（開放時間及び硬化時間）、
・硬化生成物の安定性（温度安定性及び耐化学性の両方）、
・使用条件下での良好な接触を確実にするための柔軟性及び跳ね返り（変形の回復）、
・ベースプレート及びバッテリー構成要素に対する濡れ挙動、
・汚染物質（例えば、未反応材料、低分子量材料）又は揮発性成分が存在しないこと、及び
・空気含有物及び気体又は気泡形成が存在しないこと。
【００４３】
例えば、自動車バッテリー用途では、ギャップフィラーは、−４０℃〜８５℃の範囲の安定性を提供する必要があり得る。ギャップフィラーは更に、充電及び放電プロセス並びに様々な道路条件での移動に耐えるために必要とされる所望の変形及び回復（例えば、低硬度）を提供する必要があり得る。いくつかの実施形態では、８０以下、例えば７０以下、又は更には５０以下のショアＡ硬度が所望され得る。また、修復及び交換が重要となり得るため、いくつかの実施形態では、ポリマーは、追加の層（例えば、同じ熱伝導性ギャップフィラーの複数の層）の後続の硬化及び結合を可能にするべきである。
【００４４】
本発明者らは、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマーが、所望の特性の良好なバランスを提供することを発見した。概ね、ポリエーテル骨格は、所望の未硬化のレオロジー特性、並びに所望の硬化した機械的特性及び熱特性の両方を提供する一方で、適切な熱伝導率を達成するために必要なフィラー担持量を可能にする。アジリジノ官能性は、所望の硬化挙動を提供する。
【００４５】
ポリエーテルは概ね知られており、ポリエーテルの特定の選択は、所望の熱特性及び機械的特性を含む様々な要因に依存し得る。ポリエーテルは、概ね、その主鎖にエーテル基を有するポリマーを指す。本開示で使用するのに好適なポリエーテルとしては、脂肪族ポリエーテルが挙げられる。このようなポリエーテルとしては、エーテル結合を介して結合された直鎖状及び分枝状のアルキレン基が挙げられる。いくつかの実施形態では、アルキレン基は１〜６個の炭素原子、例えば、２〜４個の炭素原子を有する。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ポリエーテルは、単一のアルキレン基のみの繰り返し単位を有するホモポリマーである。いくつかの実施形態では、ポリエーテルは、２つ以上のアルキレン基のコポリマーである。このようなコポリマーは、ブロックコポリマー、マルチブロックコポリマー、交互コポリマー、又はランダムコポリマーであってもよい。このようなコポリマーは、鎖に沿ったモノマーの均質又は勾配分布を示すことができる。いくつかの実施形態では、コポリマーは、ホモポリマーのブロック、ランダムコポリマーのブロック、交互コポリマーのブロック、及びこれらの組み合わせを含有してもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態では、ポリエーテルブロックは、ポリテトラヒドロフラン、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド、エチレンオキシド及びテトラヒドロフランのコポリマー、プロピレンオキシド及びテトラヒドロフランのコポリマー、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのコポリマー、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロックコポリマー、並びにエチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びテトラヒドロフランのランダムターポリマーから選択され得る。
【００４８】
ポリエーテルは、環状エーテルの重合又は共重合によって調製され得る。好適な環状エーテルとしては、例えば、オキシラン、アルキル−オキシラン（例えば、メチル−オキシラン及びエチル−オキシラン）、置換アルキル−オキシラン（例えば、クロロ−メチル−オキシラン、ヒドロキシメチル−オキシラン、アルコキシアルキル−オキシラン、及びフェノキシアルキル−オキシラン）、オキセタン、テトラヒドロフラン、及び置換テトラヒドロフラン、例えば３−メチル−テトラヒドロフランが挙げられる。
【００４９】
１、２、３以上の異なる繰り返し単位からなる一般式のポリエーテルプレポリマーは：
【化１】
2020511732.tif 000003
［式中、ＢはＯ又はＮＲ４であり、
Ｒ４は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、Ｃ２〜Ｃ１２アルケニル、又はアリールであり、
各Ｒ２は、Ｈ、アルキル（例えば、メチル、エチル）、置換アルキル（例えば、クロロメチル、ヒドロキシメチル）、及びフェニルから独立して選択され、
ｎ、ｍ、及びｏは整数である］である。
【００５０】
整数ｍ、ｎ、及びｏは、独立して選択されてもよく、ゼロであってもよく、ただし、少なくとも１つはゼロではなく、これらの値は得られる分子量が所望の条件を満たすように選択される。いくつかの実施形態では、ｎ、ｍ、及びｏは、分子量が少なくとも１モル当たり２０００グラム、例えば少なくとも１モル当たり３０００、又は更には少なくとも１モル当たり５０００グラムであるように選択される。いくつかの実施形態では、ｎ、ｍ、及びｏは、分子量が１モル当たり２０，０００グラム以下、例えば１モル当たり１５，０００グラム以下、例えば１モル当たり１０，０００グラム以下であるように選択される。いくつかの実施形態では、ｎ、ｍ、及びｏは、分子量が１モル当たり２０００〜２０，０００グラム、例えば１モル当たり３０００〜１５，０００グラム、１モル当たり３０００〜１０，０００グラムであるように選択され、全ての範囲は端点を含む。
【００５１】
アジリジノ官能性（アジリジニル官能性と呼ばれる場合もある）有機部分は、主鎖中に酸素原子を含有する骨格に結合している。いくつかの実施形態では、アジリジノ官能基は、次式のものである：
【化２】
2020511732.tif 000004
［式中、Ｄは、Ｃ（＝Ｏ）Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５、Ｃ（＝Ｏ）、Ｃ（＝Ｏ）Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒ５）、Ｃ（＝Ｏ）（ＣＨ２）ｐ（Ｃ（＝Ｏ）、Ｃ（＝Ｓ）ＮＲ５、及びＣＨ２から選択され、
Ｅはアルキレン基であり、
Ｒ１は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、Ｃ２〜Ｃ１２アルケニル、又はアリールであり、
Ｒ５は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、Ｃ２〜Ｃ１２アルケニル、又はアリールであり、そして
ｐは、整数である］。
いくつかの実施形態では、Ｒ１は、Ｈ−、メチル−、エチル−、エテニル−、プロペニル−、フェニル−、又はトリル−である。
【００５２】
例示的なアジリジノ官能基としては以下のものが挙げられる：
【化３】
2020511732.tif 000005
［式中、Ｄ＝Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５（Ｒ５＝Ｈを有する）；Ｅ＝１，３−プロパンジイル］；
【化４】
2020511732.tif 000006
［式中、Ｄ＝Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５（Ｒ５＝Ｈを有する）；Ｅ＝２−メチル−１，３−プロパンジイル］；
【化５】
2020511732.tif 000007
［式中、Ｄ＝Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５（Ｒ５＝Ｈを有する）；Ｅ＝１，３−ブタンジイル］；
【化６】
2020511732.tif 000008
［式中、Ｄ＝Ｃ（Ｏ）Ｏ；Ｅ＝１，２−エタンジイル］；
【化７】
2020511732.tif 000009
［式中、Ｄ＝Ｃ（Ｏ）Ｏ；Ｅ＝１，２−エタンジイル］；
【化８】
2020511732.tif 000010
［式中、Ｄ＝Ｃ（Ｏ）ＮＨ；Ｅ＝２−アザ−１，４−ブタンジイル］；
【化９】
2020511732.tif 000011
［式中、Ｄ＝Ｃ（Ｏ）；Ｅ＝２−メチル−１，２−プロパンジイル］；
【化１０】
2020511732.tif 000012
［式中、Ｄ＝Ｃ（Ｏ）；Ｅ＝１，２−エタンジイル）；
【化１１】
2020511732.tif 000013
［式中、Ｄ＝Ｃ（Ｏ）；Ｅ＝１−メチル−１，２−プロパンジイル］；
【化１２】
2020511732.tif 000014
［式中、Ｄ＝Ｃ（＝Ｏ）Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５（Ｒ５＝Ｈを有する）；Ｅ＝１，３−プロパンジイル］；
【化１３】
2020511732.tif 000015
［式中、Ｄ＝Ｃ（＝Ｏ）Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５（Ｒ５＝Ｈを有する）；Ｅ＝２−メチル−１，３−プロパンジイル）及び
【化１４】
2020511732.tif 000016
［式中、Ｄ＝Ｃ（＝Ｏ）Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ５（Ｒ５＝Ｈを有する）；Ｅ＝１，３−ブタンジイル］。
【００５３】
アジリジノ基は、様々な二価の連結基のいずれかを介してポリエーテル骨格に結合し得る。例えば、これらは、カーボネート−、ウレタン−、尿素−、エステル−エーテル−又は他の連結を介して結合してもよい。
【００５４】
いくつかの実施形態では、得られるアジリジノ官能性ポリエーテルは、一般式：
【化１５】
2020511732.tif 000017
（式中、Ｒ３は、直鎖状アルキレン基又は分枝状アルキレン基であり、例えば、１〜８個の炭素原子を有し、
Ｒ１は、共有結合又はアルキレン基であり、
各Ｒ２は、独立して、アルキレン基からなる群から選択され、
Ｙは二価の連結基であり、
ｎは、ポリエーテルの所望の分子量を達成するために選択される整数である）を有する。
【００５５】
例えば、いくつかの実施形態では、得られるアジリジノ官能性ポリエーテルは、一般式：
【化１６】
2020511732.tif 000018
（式中、Ｒ１は共有結合又はアルキレン基であり；各Ｒ２は、独立して、アルキレン基からなる群から選択され；ｎは、ポリエーテルの所望の分子量を達成するように選択される整数である）を有する。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ｎは、分子量が少なくとも１モル当たり２０００グラム、例えば少なくとも１モル当たり３０００、更には少なくとも１モル当たり５０００グラムであるように選択される。いくつかの実施形態では、ｎは、分子量が１モル当たり２０，０００グラム以下、例えば、１モル当たり１５，０００グラム以下、例えば、１モル当たり１０，０００グラム以下であるように選択される。いくつかの実施形態では、ｎは、分子量が１モル当たり２０００〜２０，０００グラム、例えば１モル当たり３０００〜１５，０００グラム、１モル当たり３０００〜１０，０００グラムであるように選択され、全ての範囲は端点を含む。
【００５７】
いくつかの実施形態では、Ｒ１は１〜４個の炭素原子、例えば２個の炭素原子を有するアルキレン基である。アルキレン基は、直鎖状アルキレン基又は分枝状アルキレン基であり得る。
【００５８】
概ね、Ｒ２基は、Ｒ１基から独立して選択してもよい。したがって、Ｒ２基の任意に選択したものを、Ｒ１基の任意に選択したものと組み合わせてもよい。いくつかの実施形態では、各Ｒ２は、独立して、１〜６個の炭素原子、例えば、２〜４個の炭素原子を有する直鎖状及び分枝状アルキレン基からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、Ｒ２基は、３個の炭素原子を有するアルキレン基を含む。いくつかの実施形態では、Ｒ２基のそれぞれは、３個の炭素原子を有するアルキレン基である。いくつかの実施形態では、アジリジノ官能性ポリエーテルは、一般式：
【化１７】
2020511732.tif 000019
（式中、Ｒ１及びｎは、前述のとおりである）を有する。
例えば、いくつかの実施形態では、Ｒ１は、２個の炭素原子を有するアルキレン基である。
【００５９】
いくつかの実施形態では、Ｒ２基は、例えば、エーテル結合によって結合された２つ以上の異なるアルキレン基のランダムコポリマーなどのコポリマーを生成するように選択される。いくつかの実施形態では、このようなコポリマーは、２個の炭素原子を有するアルキレン基及び４個の炭素原子を有するアルキレン基の両方を含む。例えば、いくつかの実施形態では、アジリジノ官能性ポリエーテルは、一般式：
【化１８】
2020511732.tif 000020
（式中、ａ及びｂは整数であり、ａ及びｂの合計はｎに等しく、これは本明細書に記載されている）を有する。
Ｒ１基はエチレン基として示されているが、他のアルキレン基を使用してもよい。ポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、又は繰り返し単位のいずれかの他の状態であり得ることが理解される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、本開示の熱伝導性ギャップフィラーは、単一のアジリジノ官能性ポリエーテルを含む。いくつかの実施形態では、２つ以上の異なるアジリジノ官能性ポリエーテルを組み合わせてもよい。
【００６１】
概ね、本開示の熱伝導性ギャップフィラーのいずれかは、他の添加剤を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ギャップフィラーは、可塑剤及び難燃剤のうちの少なくとも１つを更に含む。概ね、任意の既知の可塑剤が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ポリエーテル可塑剤が使用され得る。概ね、任意の既知の難燃剤を単独で又は組み合わせて使用してもよい。
【００６２】
一態様では、特にアジリジノ官能性ポリエーテルと選択された難燃性材料との組み合わせを考慮して、改善された難燃性を提供することが、これらの熱伝導性ギャップフィラーの目的である。より具体的には、いくつかの実施形態では、本組成物は、規格ＵＬ−９４［ＤＤ１］の難燃性要件を満たすことを求める。特に、熱伝導性ギャップフィラー用の多くの現在の溶液は、シリコーン、ポリウレタン、又は固有の難燃性を有する他の化学物質を使用する。しかしながら、現在の組成物では、業界の難燃性規格を満たす安全性を有する熱伝導性フィラーの最も実用的な担持量のバランスをとる必要がある。
【００６３】
いくつかの実施形態では、難燃性添加剤として、膨張黒鉛及びリン化合物などの膨張性材料が挙げられる。難燃性添加剤はまた、水酸化アルミニウム化合物（例えば、アルミニウムトリヒドロキシド）を含んでもよい。更に、このような難燃性材料の組み合わせを使用してもよく、個々に使用されるフィラーと比較した場合に改善された有効性を示し得る。
【００６４】
いくつかの実施形態では、本明細書による熱伝導性ギャップフィラーは、膨張性材料、水酸化アルミニウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される難燃剤を含み得る。具体的には、膨張性材料は、リン及び膨張黒鉛からなる群から選択することができる。更に、熱伝導性ギャップフィラーがリン材料である場合、赤色リン及び白色リンから選択することができる。
【００６５】
いくつかの実施形態では、本開示の熱伝導性ギャップフィラーは、開始剤を含む。概ね、開始剤はアジリジノ基の反応を開始するように選択され、その目的に適した任意の開始剤を使用することができる。例えば、酸は、このような反応を開始することが知られている。
【００６６】
いくつかの実施形態では、開始剤は、一般式：
【化１９】
2020511732.tif 000021
を有する、例えば亜鉛トシレートなどのトシレートである（本明細書ではＺｎ−ＴＯＳと呼ぶ）。
【００６７】
化学線を必要とせずに低温、例えば室温での硬化を達成するために、２部系が好ましい場合がある。このような系では、開始剤は、多くの場合部分Ａと呼ばれる１つの部分にあり、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマーは、多くの場合部分Ｂと呼ばれる第２の部分にある。
【００６８】
未反応成分は、部分Ａと部分Ｂとの間に必要に応じて分散され得る。いくつかの実施形態では、熱伝導性フィラーの全ては、ポリエーテルポリマーと共に部分Ｂにある。いくつかの実施形態では、熱伝導性フィラーは、部分Ａ及び部分Ｂの両方に存在してもよい。いくつかの実施形態では、例えば、部分Ａ及び部分Ｂの粘度をマッチングさせることによって、部分Ａ及び部分Ｂの後続の混合が容易になるように、フィラーを分散することが望ましい場合がある。
【実施例】
【００６９】
以下の非限定的な実施例は本開示の様々な実施形態を例示する。
【００７０】
アジリジノ官能性ポリエーテルポリマー、熱伝導性フィラー、及び開始剤配合物を組み合わせることによって、熱伝導性ギャップフィラーの試料を調製した。
【００７１】
第１のアジリジノ官能性ポリエーテルポリマー（ＡＺ−ＰＥ−１）は、以下の構造：
【化２０】
2020511732.tif 000022
（式中、ａは７３であり、ｂは１６であった）に対応した。
得られた分子量（Ｍｎ）は、６２５０ダルトンと計算された。２３℃で測定した粘度は、２６Ｐａ・秒であった。このポリマーは、３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙのＰＲＥＧＯＮアジリジノ官能性ポリエーテルとして得ることができる。
【００７２】
第２のアジリジノ官能性ポリエーテルポリマー（ＡＺ−ＰＥ−２）は、以下の構造：
【化２１】
2020511732.tif 000023
に対応し、
計算された分子量（Ｍｎ）は４４００ダルトンであった。２３℃で測定した粘度は、２．２Ｐａ・秒であった。このポリマーは、３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙのＡ−ＰＲＥＧＯＮ−４アジリジノ官能性ポリエーテルとして得ることができる。
【００７３】
第３のアジリジノ官能性ポリエーテルポリマー（ＡＺ−ＰＥ−３）は、以下の構造：
【化２２】
2020511732.tif 000024
に対応し、
計算された分子量（Ｍｎ）は８４００ダルトンであった。２３℃で測定した粘度は、４．５Ｐａ・秒であった。このポリマーは、３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙのＡ−ＰＲＥＧＯＮ−８アジリジノ官能性ポリエーテルとして得ることができる。
【００７４】
様々な熱伝導性フィラーを、単独で及び組み合わせて調査した。これらのフィラーを表１にまとめる。
【表１】
2020511732.tif 000025
【００７５】
以下の試料を２部配合物として調製した。部分Ａは、開始剤配合物である。部分Ｂは、アジリジノ官能性ポリエーテルポリマー及び熱伝導性フィラーを含有していた。
【００７６】
部分Ａは、１８グラムのｐ−トルエンスルホン酸一水和物、１１グラムの水、及び４０．５グラムのポリプロピレングリコール（報告された分子量が１モル当たり４０００グラムであるＣＯＶＥＳＴＲＯのＡＣＣＬＡＩＭ  ４２００）と組み合わせることによって調製した。この溶液を室温で２０分間混合した後、６０℃に加熱した。６０℃で撹拌しながら、フィラー（２４．５グラムの溶融シリカ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙの３Ｍ（商標）溶融シリカ２０）及び酸化亜鉛（６グラム）を２段階で添加した。まず、フィラーの半分を添加し、溶液を１０分間撹拌した。次に、酸化亜鉛及びフィラーの残りの半分を添加し、組成物を更に５分間撹拌した。最終溶液を撹拌しながら室温まで冷却させ、水、ポリプロピレングリコール、及びフィラーを含有するペースト中の亜鉛トシレート開始剤を得た。
【００７７】
実施例ＥＸ−１〜ＥＸ−１２の部分Ｂは、１５グラムの第１のアジリジノ官能性ポリエーテルポリマー（ＡＺ−ＰＥ−１）を、５グラムの可塑剤（低分子量、環状、ポリエーテル）、及び表２に列挙される様々な熱伝導性フィラーと共に混合することによって調製した。
【表２】
2020511732.tif 000026
【００７８】
各実施例では、部分Ａ（開始剤ペースト）７．５ｇを部分Ｂに添加することによって硬化した試料を調製した。組成物は、混合した後、ナイフコータを用いて２つの剥離ライナーの間に１ミリメートル（ｍｍ）の厚さにコーティングされ、室温で硬化した。硬化は、約５〜１０分で完了した。しかしながら、試料は、試験前に一晩滞留させた。
【００７９】
実施例ＥＸ−１３〜ＥＸ−２０の部分Ｂは、２０グラムの第２のアジリジノ官能性ポリエーテルポリマー（ＡＺ−ＰＥ−２）を、表３に列挙される様々な熱伝導性フィラーと組み合わせることによって調製した。
【表３】
2020511732.tif 000027
【００８０】
各実施例では、部分Ａ（開始剤ペースト）７．５ｇを部分Ｂに添加することによって硬化した試料を調製した。組成物は、混合した後、ナイフコータを用いて２つの剥離ライナーの間に１ミリメートル（ｍｍ）の厚さにコーティングされ、室温で硬化した。硬化は、約５〜１０分で完了した。しかしながら、試料は、試験前に一晩滞留させた。
【００８１】
実施例ＥＸ−２１及びＥＸ−２２の部分Ｂは、２０グラムの第３のアジリジノ官能性ポリエーテルポリマー（ＡＺ  ＰＥ−３）を、熱伝導性フィラーＴＣＦ−Ｅと組み合わせることによって調製した。ＥＸ−２１は、１８０グラム（５９体積％）のＴＣＦ−Ｅを含有していた。ＥＸ−２２は、２４０グラム（６３体積％）のＴＣＦ−Ｅを含有していた。
【００８２】
各実施例では、部分Ａ（開始剤ペースト）７．５ｇを部分Ｂに添加することによって硬化した試料を調製した。組成物は、混合した後、ナイフコータを用いて２つの剥離ライナーの間に１ミリメートル（ｍｍ）の厚さにコーティングされ、室温で硬化した。硬化は、約５〜１０分で完了した。しかしながら、試料は、試験前に一晩滞留させた。
【００８３】
熱伝導率試験試料１０ｍｍ×１０ｍｍを硬化フィルムから切断した。硬化した試料の熱拡散率（ａ）は、Ｎｅｔｚｓｃｈ−ＬＦＡ  ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈ装置（Ｎｅｔｚｓｃｈ，Ｓｅｌｂ，Ｇｅｒｍａｎｙ）上のＡＳＴＭ  Ｅ１４６１／ＤＩＮ  ＥＮ  ８２１（２０１３）に従って、平方ミリメートル毎秒で測定した。標準試料（Ｐｏｌｙｃｅｒａｍ）と組み合わせてＮｅｔｚｓｃｈ−ＬＦＡ  ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈを使用して、ジュール毎グラム毎ケルビンで、熱容量（Ｃｐ）を計算した。密度（ｄ）は、試料の重量及び幾何学的寸法に基づいてグラム毎立方センチメートルで測定した。これらのパラメータを使用して、熱伝導率（Ｌ）は、Ｌ＝ａ・ｄ・Ｃｐに従って、ワット毎メートル・ケルビンで計算した。
【００８４】
硬度試験
試料をデュロメータタイプＡによってＡＳＴＭ  Ｄ２２４０（２０１５）に従って試験した。試料サイズは、６ｍｍ厚で少なくとも１０ｍｍ×１０ｍｍであった。圧子の荷重は１２．５Ｎであった。
【００８５】
試料を硬度試験及び熱伝導率試験に従って試験した。結果を表４に報告する。
【表４】
2020511732.tif 000028
【００８６】
難燃性
【００８７】
試験手順
【００８８】
以下の材料を使用して、難燃性の測定用試料を調製した。
【００８９】
試料は、ＵＬ９４（装置及び器具部品用プラスチック材料の燃焼性の安全性試験に関する規格）を使用して試験した。
【００９０】
ＵＬ９４は、米国のＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓによって発表されたプラスチックの燃焼性規格である。この規格は、試験片が発火した際に材料が炎を消火するか又は広げる傾向があるかどうかを決定する。ＵＬ−９４は、現在ＩＥＣ  ６０７０７、６０６９５−１１−１０及び６０６９５−１１−２０並びにＩＳＯ  ９７７２及び９７７３と整合している。
【００９１】
約１２平方ｃｍ×１．２５ｃｍ厚の試料を、２ｃｍ、５０Ｗのチリルバーナー点火源に当てた。試験試料を、試験火炎が試料の底部に当たる状態で、火炎の上に水平に配置した。各試料について、消火までの時間を測定し、Ｖ等級をつけた。Ｖ等級は、試料がクランプ上端まで燃焼しないか、又は綿指標を発火させ得る溶融材料を落下しない状態で消化するまでの時間の尺度である。
【００９２】
ＵＬ９４規格は、以下の分類を提供する：
【表５】
2020511732.tif 000029
【００９３】
リン及び膨張黒鉛
【００９４】
プレスクリーニングは、リン化合物及び膨張黒鉛自体が、本明細書に記載される熱伝導性ギャップフィラー材料の難燃性に対して限られた効果しか及ぼさなかったことを示した。当初示された好ましい効果は、２つのフィラーの組み合わせにおいて見出された。したがって、様々な濃度の組み合わせの効果を調べるために、Ｅｘｏｌｉｔ  ＲＰ  ６５００（赤色リン）及びＥｘｏｌｉｔ  ＯＰ  ５５０（白色リン）をそれぞれ膨張黒鉛と組み合わせて使用して実験研究の設計を行った。
【００９５】
膨張黒鉛と組み合わせたＥｘｏｌｉｔ  ＲＰ６５００は、効率的なフィラーパッケージであった。特に、５重量％のＥｘｏｌｉｔ  ＲＰ  ６５００と組み合わせた３．５重量％の膨張黒鉛は、ＵＬ−９４のＶ０等級を達成するのに十分であった。Ｅｘｏｌｉｔ  ＯＰ  ５００の場合、５重量％の膨張黒鉛及び７．５重量％のＥｘｏｌｉｔ  ＯＰ５００もまた、ＵＬ−９４のＶ０等級を達成した。結果を以下の表に示す。
【表６】
2020511732.tif 000030
【００９６】
ＡＴＨ含有試料
【００９７】
熱ギャップフィラー用の水酸化アルミニウム及びポリエーテル系ポリマーを使用して、試料を調製した。ＵＬ−９４試験の際、水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）６６重量％の量でＶ０等級が達成された。更に、得られた熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫであった。試料は以下の表に列挙されている。
【００９８】
【表７】
2020511732.tif 000031
【００９９】
難燃性研究から得られた結果を組み合わせることで、本研究者は、難燃剤の添加量を最小限に抑え（依然として許容可能なＵＬ−９４等級を達成しながら）、アルミナ又は窒化ホウ素などの熱伝導性フィラーの使用を最大限にする（組成物の全体的な熱伝導率を高めるため）という目的に向けて、多数の試料を調製した。
【０１００】
二次的考慮事項としては、Ｅｘｏｌｉｔ  ＯＰ  ５５０が液体であるため、取り扱いや組み込みが容易にできることが挙げられる。更に、ＡＴＨは、熱伝導性フィラー及び難燃剤であるという利点を提供する。本明細書に記載の熱伝導性ギャップフィラー材料のアジリジノ官能性ポリマー含有系と共に使用するための熱伝導性フィラー及び難燃性パッケージの有利な組み合わせを見出すことは、重要な開発目標である。以下の表に示すように、全ての試料は、ＵＬ−９４のＶ０等級を達成した。また、それらの測定された熱伝導率についても報告する。
【表８】
2020511732.tif 000032
【０１０１】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な修正及び変更が当業者には明らかとなるであろう。
【図１】
2020511732.tif 000038
【図２】
2020511732.tif 000039
【図３】
2020511732.tif 000040
【国際調査報告】
2020511732.tif 000041
2020511732.tif 000042