Патент на изобретение №2308105
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ТОКОПРОВОДЯЩАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области электротехники, в частности к токопроводящим клеевым композициям на основе эпоксидных смол, которые обладают высокой электропроводностью и высокой прочностью клеевых соединений при температурах от -60°С до 150°С, предназначенных для использования в приборной технике и микроэлектронике. Токопроводящая клеевая композиция включает, в мас.ч.: азотсодержащую эпоксидную смолу 100, отвердитель – изометилтетрагидрофталевый ангидрид или низкомолекулярный полиамид – 40-80, электропроводящий наполнитель – никель карбонильный – 416-475, эпоксидную алифатическую смолу – 15-25, органический растворитель – 15-25 и (трис-2,4,6-диметиламинометил) фенол или смесь изомеров
Изобретение относится к области токопроводящих клеевых композиций на основе эпоксидных смол, обладающих высокой электропроводностью и высокой прочностью клеевых соединений при температурах от -60°С до 150°С, предназначенных для использования в приборной технике и микроэлектронике. Известна токопроводящая клеевая композиция, включающая эпоксидную смолу, отвердитель, олигомерный модификатор, 2,3-эпокситетрагидродициклопентадиенил-капронат и порошок тонкодисперсного серебра (патент РФ №1628508). Недостатком известной токопроводящей клеевой композиции является невысокий уровень прочности клеевых соединений, и, кроме того, данная композиция содержит в качестве наполнителя драгоценный металл (порошок серебра). Известна также электропроводящая клеевая композиция, включающая 1,2-эпоксипропиловый эфир аминобензойной кислоты, продукт конденсации 1,1-ди-(оксиметил)-3-циклогексена с эпихлоргидрином, низкомолекулярный полиамид, диацетоновый спирт, 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол и никель карбониловый (авт. свид. СССР №1641849). Недостатком известной электропроводящей композиции является невысокий уровень прочности клеевых соединений при сдвиге при температурах до 80°С, а также недостаточный уровень токопроводности. Известен электропроводный клей, включающий эпоксидную смолу, выбранную из группы: полиглицидиламинофенильная смола или полиглицидиловый эфир полиформальдегидной новолачной смолы, аминный катализатор и электропроводные частицы серебра (патент США №5087314). Недостатком известного электропроводного клея являются невысокие прочностные свойства. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является полимерная композиция для клеев следующего химического состава, мас.ч.:
(авт. свид. СССР №979450). Недостатком полимерной композиции-прототипа является невысокий уровень прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 20 до 150°С. Технической задачей изобретения является повышение прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 20 до 150°С при сохранении высокого уровня электропроводности клеевой композиции. Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагается токопроводящая клеевая композиция, включающая эпоксидную смолу, отвердитель и электропроводящий наполнитель, которая в качестве эпоксидной смолы содержит азотсодержащую эпоксидную смолу, в качестве отвердителя – изометилтетрагидрофталевый ангидрид или низкомолекулярный полиамид, в качестве электропроводящего наполнителя – никель карбонильный, и дополнительно содержит эпоксидную алифатическую смолу, органический растворитель и (трис-2,4,6-диметиламинометил)фенол или смесь изомеров
В качестве азотсодержащей эпоксидной смолы токопроводящая клеевая композиция содержит продукт конденсации п-аминофенола и эпихлоргидрина или продукт конденсации анилина и эпихлоргидрина. В качестве эпоксидной алифатической смолы она содержит продукты конденсации многоатомных спиртов и эпихлоргидрина. В качестве низкомолекулярного полиамида она содержит продукты конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или с синтетическими жирными кислотами льняного масла. В качестве органического растворителя клеевая композиция содержит ацетон, диацетоновый спирт или изопропиловый спирт. В составе токопроводящей клеевой композиции могут быть использованы эпоксидные азотсодержащие смолы, например, продукт конденсации п-аминофенола и эпихлоргидрина (смола УП-610 по ТУ 2225-606-11131395-2003), с массовой долей эпоксидных групп не менее 33%, массовой долей омыляемого хлора не более 2%, а также, например продукт конденсации анилина и эпихлоргидрина (смола ЭА по ТУ 2225-606-11131395-2003) с динамической вязкостью при 25°С 0,35 Па·с, массовой долей эпоксидных групп не менее 31,2%, массовой долей омыляемого хлора не более 1,5%. В качестве эпоксидных алифатических смол, выступающих в роли активных разбавителей, могут быть использованы продукты конденсации многоатомных спиртов с эпихлоргидрином, например, продукт конденсации диэтиленгликоля с эпихлоргидрином (смола ДЭГ-1 по ТУ 2225-527-00203521-98) с динамической вязкостью при 25°С 0,07 Па·с, массовой долей эпоксидных групп не менее 26,0%, массовой долей омыляемого хлора не более 1,4, или продукт конденсации триэтиленгликоля с эпихлоргидрином (смола ТЭГ-1 по ТУ 2225-527-00203521-98) с динамической вязкостью при 25°С 0,09 Па·с, массовой долей эпоксидных групп не менее 22,0%, массовой долей омыляемого хлора не более 1,4. В качестве отвердителя в заявляемом изобретении может быть использован изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА) по ТУ 38.103149-85 с массовой долей основного вещества не менее 98%, вязкостью по вискозиметру В3-4 при 20°С не более 30 с, продолжительностью желатинизации в пределах 2-5,5 ч, массовой долей кислоты (в составе основного вещества) не более 3,5% или низкомолекулярный полиамид, например, продукт конденсации полиэтиленполиамина с димеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла (смола ПО-300) по ТУ 2224-092-05034239-96 с аминным числом в пределах 280-310 мг КОН/г вещества, массовой долей свободного амина в пределах 1-4%, условной вязкостью по вискозиметру ВЗ-246 60%-ого раствора смолы в ксилоле при 20°С в пределах 20-30 с или продукт конденсации полиэтиленполиамина с синтетическими жирными кислотами льняного масла (смола Л-20) по ТУ 6-06-1123-98 с аминным числом в пределах 175-220 мг HCl/г вещества, условной вязкостью при 20°С в пределах 15-85 с, динамической вязкостью в пределах 5-25 Па·с. В качестве растворителя могут быть использованы ацетон (ГОСТ 2768-84), диацетоновый спирт (ТУ 6-09-08-1957-88) или изопропиловый спирт (ГОСТ 9805-84). В предложенной композиции в качестве ускорителя процесса отверждения могут быть использованы 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП-606/2) по ТУ 6-00209817.035-96 с массовой долей основного вещества в пересчете на 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол не менее 95,5% и показателем преломления В качестве токопроводящего наполнителя использован порошок карбонильного никеля (ПНК-1л5) по ГОСТ 9722-97 с насыпной плотностью 1,19 г/см и количеством частиц менее 10 мкм 89,89%. Сочетание смеси азотсодержащей и алифатической эпоксидных смол с отвердителем (изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид или низкомолекулярный полиамид), ускорителем процесса отверждения (2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол или смесь изомеров Примеры осуществления Клеевые композиции по примерам 1-3 готовили путем смешения всех компонентов в указанной последовательности, перемешивая композицию после введения каждого из компонентов. Составы клеевой композиции по примерам 1-3 представлены в таблице 1. Клеевые композиции по примерам 1-3 наносили на подготовленную под склеивание (зашкуренную, травленую) поверхность шпателем и выдерживали для частичного удаления растворителя (10-15) мин. Склеивание проводили при температуре (80-120)°С в течение 3 часов при удельном давлении (0,5-1) кгс/см2. Прочностные характеристики клеевых соединений определяли по ГОСТ 14759-69 на образцах, изготовленных из стали 12Х18Н9Т (травленая), латуни Л63 (зашкуренная). Свойства клеевых композиций по примерам 1-3 приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, предложенная токопроводящая композиция в сравнении с композицией-прототипом обеспечивает повышение прочности клеевых соединений латунь-латунь при температуре 20°С на 40%, при 100°С на 25%, при 150°С на 70%, клеевых соединений сталь-сталь при температуре 20°С на 70%, при 100°С на 50%, при 150°С на 90%. Качественное и количественное соотношение компонентов токопроводящей клеевой композиции позволяют достичь технического результата: повышение прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 20 до 150°С при сохранении высоких электропроводных показателей на уровне полимерной композиции-прототипа. Выход за пределы предложенного соотношения компонентов токопроводящей клеевой композиции снижает прочность клеевых соединений в указанном интервале температур. Введение в состав предложенной токопроводящей клеевой композиции эпоксидных диановых смол ЭД-20 и ЭД-16 приводит к снижению прочностных показателей клеевых соединений при температурах от 20 до 150°С. Кроме того, высокая степень наполнения композиции-прототипа отрицательно сказывается на технологичности композиции, что в свою очередь затрудняет ее применение в приборной технике и микроэлектронике. Представленная токопроводящая клеевая композиция, обладая хорошей технологичностью, высокой электропроводностью и высокой прочностью клеевых соединений при температурах от -60°С до 150°С, обеспечивает надежность клеевых соединений в приборной технике и микроэлектронике.
Формула изобретения
1. Токопроводящая клеевая композиция, включающая эпоксидную смолу, отвердитель и электропроводящий наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит азотсодержащую эпоксидную смолу, в качестве отвердителя – изометилтетрагидрофталевый ангидрид или низкомолекулярный полиамид, в качестве электропроводящего наполнителя – никель карбонильный, и дополнительно содержит эпоксидную алифатическую смолу, органический растворитель и (трис-2,4,6-диметиламинометил)фенол или смесь изомеров
2. Токопроводящая клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве азотсодержащей эпоксидной смолы она содержит продукт конденсации п-аминофенола и эпихлоргидрина или продукт конденсации анилина и эпихлогидрина. 3. Токопроводящая клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной алифатической смолы она содержит продукты конденсации многоатомных спиртов и эпихлоргидрина. 4. Токопроводящая клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве низкомолекулярного полиамида она содержит продукты конденсации полиэтиленполиамина с диамеризованными метиловыми эфирами жирных кислот соевого масла или с синтетическими жирными кислотами льняного масла. 5. Токопроводящая клеевая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя она содержит ацетон, диацетоновый спирт или изопропиловый спирт.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-аминопропилтриэтоксисилана и 
-аминоизопропилтриэтоксисилана – 0,5-2,5. Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сдвиге клеевых соединений при температурах от 20 до 150°С при сохранении высокого уровня электропроводности клеевой композиции. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
20 D пределах 1,5160-1,5200 или смесь изомеров