可湿固化的有机聚硅氧烷组合物和电装置/电子装置的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年6月06日提交的美国临时专利申请62/681,324的优先权和所有优点,该专利申请的内容以引用方式并入。
本发明涉及可通过与空气中的水分接触而固化的可湿固化的有机聚硅氧烷组合物,以及通过使用该组合物获得的电装置/电子装置。
背景技术:
通过在空气中接触水分而形成固化产物的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物被用作电装置/电子装置的密封剂、粘合剂或涂层,因为它们不需要加热来固化。专利文献1提出了一种可湿固化的聚有机硅氧烷组合物,其包含:包含摩尔比为0.6至1.2的r3sio1/2硅氧烷单元和sio4/2硅氧烷单元的聚有机硅氧烷树脂,其中r为一价c1-6烃基团,并且具有小于0.04mol/100g的羟基甲硅烷基含量;具有经由亚烷基键结合在分子链中的可水解甲硅烷基基团的聚有机硅氧烷;以及固化催化剂。专利文献2提出了一种可湿固化的聚有机硅氧烷组合物,其包含:反应性树脂、反应性聚合物、湿固化催化剂和交联剂树脂,其中该反应性树脂包含烯基官能化硅氧烷树脂和烷氧基硅烷官能化有机硅氧烷化合物在氢化硅烷化催化剂的存在下反应的反应产物,该烯基官能化硅氧烷树脂包含r3sio1/2硅氧烷单元和sio4/2硅氧烷单元,其中r如上所述,该烷氧基硅烷官能化有机硅氧烷化合物具有至少一个硅原子键合的氢原子,并且所述反应性聚合物包含具有至少一个硅原子键合的氢原子的烷氧基硅烷官能化有机硅氧烷化合物和每分子具有平均至少两个脂族不饱和有机基团的聚有机硅氧烷在氢化硅烷化催化剂的存在下反应的反应产物。专利文献3提出了一种可湿固化的聚有机硅氧烷组合物,其包含:由两端烷氧基甲硅烷基基团封端的聚有机硅氧烷和部分水解缩合物组成的聚有机硅氧烷、烷氧基硅烷化合物、烷氧基硅烷化合物或其部分水解缩合物、以及有机钛化合物。此外,专利文献4提出了一种可湿固化的聚有机硅氧烷组合物,其包括:分子中在分子链中的硅原子上具有至少两个含烷氧基甲硅烷基基团的聚有机硅氧烷、二有机二烷氧基硅烷或其部分水解的缩合物、以及缩合反应催化剂。
然而,虽然专利文献1至4中所述的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物形成对基底具有良好粘附力的固化产物,但它们存在的问题是固化产物具有较差的机械性能,诸如断裂应力和伸长率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利7,754,829b2
专利文献2:美国专利申请公布2015/0376482a1
专利文献3:美国专利申请公布2015/0140346a1
专利文献4:国际专利申请公布wo2015/098118a1
技术实现要素:
技术问题
本发明的目的是提供一种可湿固化的聚有机硅氧烷组合物,其表现出良好至优异的涂布性能,并且可通过在空气中接触水分而固化,以形成表现出良好至优异的机械性能的固化产物。本发明的另一个目的是提供表现出良好至优异可靠性的电装置/电子装置。
问题的解决方案
在各种实施方案中,本公开的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物包含:
(a)基于组分(a)至(c)的组合质量计,约17质量%至约40质量%的由以下通式表示的聚有机硅氧烷:
x-(sir112o)m-sir112-x
其中每个r11为不含脂族不饱和键的相同或不同的一价烃基团,每个x为含烷氧基甲硅烷基的基团,并且“m”为20至1000的整数;
(b)基于组分(a)至(c)的组合质量计,约5质量%至约30质量%的聚有机硅氧烷树脂,所述聚有机硅氧烷树脂具有在约50mol%至约150mol%范围内的oz含量,其中每个z为h或烷基基团,使得oz表示硅醇基团和/或硅原子键合的烷氧基基团,并且由以下平均单元式表示:
(r213sio1/2)c(r212sio2/2)d(r21sio3/2)e(sio4/2)f
其中每个r21为相同或不同的一价烃基团,并且“c”、“d”、“e”和“f”为满足以下条件的数:0≤c<0.2,0≤d≤0.5,0.4<e≤1.0,0≤f<0.2,并且c+d+e+f=1;和
(c)基于组分(a)至(c)的组合质量计,约40质量%至约70质量%的由以下平均单元式表示的聚有机硅氧烷树脂:
(r313sio1/2)g(sio4/2)1
其中每个r31相同或不同,并且选自如上所述的一价烃基团或x,然而,前提条件是每分子至少一个r31为x,并且“g”为约0.5至约1.5的数。
在各种实施方案中,组分(a)中的x为含烷氧基甲硅烷基的基团,该含烷氧基甲硅烷基的基团选自:
由以下通式表示的基团:
-r13-sir11a(or12)(3-a),
由以下通式表示的基团:
-r13-(sir112o)n-sir112-r13-sir11a(or12)(3-a),
和由以下通式表示的基团:
-r13-(sir112o)n-sir11b-[osir112-r13-sir11a(or12)(3-a)](3-b),其中每个r11如上所述,每个r12为烷基基团,每个r13为相同或不同的亚烷基基团,“a”为0、1或2,并且“b”为0或1。
在各种实施方案中,组分(a)中的x为由下式表示的基团:
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c2h4-si(och3)3
在各种实施方案中,组分(b)为由以下平均单元式表示的聚有机硅氧烷树脂:
(r212sio2/2)d(r21sio3/2)e
其中每个r21如上所述,并且“d”和“e”为满足以下条件的数:0<d≤0.5,0.5≤e<1.0,并且d+e=1。
在各种实施方案中,组分(c)中的x为含烷氧基甲硅烷基的基团,该含烷氧基甲硅烷基的基团选自:
由以下通式表示的基团:
-r13-sir11a(or12)(3-a),
由以下通式表示的基团:
-r13-(sir112o)n-sir112-r13-sir11a(or12)(3-a),
和由以下通式表示的基团:
-r13-(sir112o)n-sir11b-[osir112-r13-sir11a(or12)(3-a)](3-b),其中每个r11如上所述,每个r12为烷基基团,每个r13为相同或不同的亚烷基基团,“a”为0、1或2,并且“b”为0或1。
在各种实施方案中,组分(c)中的x为由下式表示的基团:
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c2h4-si(och3)3
在各种实施方案中,可湿固化的聚有机硅氧烷组合物还包含:(d)缩合反应催化剂,该缩合反应催化剂的量为按100质量份的组分(a)至(c)的总量计约0.1质量份至约20质量份。
在各种实施方案中,可湿固化的聚有机硅氧烷组合物还包含:(e)任意量的溶剂。
在各种实施方案中,可湿固化的聚有机硅氧烷组合物还包含:(f)由以下通式表示的烷氧基硅烷:
r41xsi(or42)(4-x)
其中r41为一价烃基团,r42为烷基基团,并且“x”为0至2的整数,所述烷氧基硅烷的量为按100质量份的组分(a)至(c)的总量计约0.1质量份至约20质量份。
本公开的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物可用于各种应用。在某些实施方案中,可湿固化的聚有机硅氧烷组合物用作共形涂层剂,例如用作电装置/电子装置的共形涂层剂。因此,在各种实施方案中,本公开的电装置/电子装置可通过使用可湿固化的聚有机硅氧烷组合物获得。
本发明的效果
根据本公开的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物通常表现出良好至优异的涂布性能。此外,通过在空气中接触水分,该可湿固化的聚有机硅氧烷组合物可固化以形成表现出良好至优异的机械性能(诸如断裂应力和/或伸长率)的固化产物。
另外,由于可湿固化的聚有机硅氧烷组合物的固化产物的高硬度和/或良好至优异的热冲击稳定性性能,根据本公开的电装置/电子装置通常具有良好至优异的可靠性。
具体实施方式
术语“包含”或“含有”在本文中以其最广泛的意义使用,意指并且涵盖“包括”、“基本上由……组成”和“由……组成”的概念。使用“例如”、“举例来说”、“诸如”和“包括”来列出示例性示例,不意味着仅限于所列出的示例。因此,“例如”或“诸如”意指“例如,但不限于”或“诸如,但不限于”并且涵盖其它类似或等同的示例。如本文所用,术语“约”用于合理地涵盖或描述通过仪器分析测量或作为样品处理的结果的数值的微小变化。此类微小变化可以为数值的大约±0-25、±0-10、±0-5或±0-2.5%。另外,术语“约”当与值的范围相关时适用于两个数值。另外,术语“约”甚至在未明确说明时也适用于数值。
一般来讲,如本文所用,在值的范围中的连字符“-”或破折号“–”为“至”或“到”;“>”为“高于”或“大于”;“≥”为“至少”或“大于或等于”;“<”为“低于”或“小于”;以及“≤”为“至多”或“小于或等于”。前述的专利申请、专利和/或专利申请公开中的每一个各自在一个或多个非限制性实施方案中明确地全文以引用方式并入文本。
应当理解,所附权利要求不限于具体实施方式中描述的专门和特定的化合物、组合物或方法,其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施方案之间变化。就本文为描述各种实施方案的特定特征或方面而依赖的任何马库什群组而言,应当理解,可以从独立于所有其它马库什成员的相应的马库什群组的每个成员获得不同、特殊和/或意料之外的结果。马库什组的每个成员可以被单独地和/或组合地依赖,并且为所附权利要求范围内的具体实施方案提供足够的支持。
还应当理解,在描述本发明的各种实施方案时依赖的任何范围和子范围独立地且共同地落入所附权利要求的范围内,并且应理解为描述和设想包括其中的整数值和/或分数值在内的所有范围,即使本文未明确写出这样的值。本领域的技术人员将容易认识到,列举的范围和子范围充分地描述了本发明的各种实施方案并使它们成为可能,并且这样的范围和子范围可以被进一步描绘成相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例,“从0.1至0.9”的范围可以被进一步描绘为下三分之一(即从0.1至0.3)、中三分之一(即从0.4至0.6)和上三分之一(即从0.7至0.9),其单独地且共同地在所附权利要求的范围内,并且可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。此外,就诸如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等限定或修饰范围的语言而言,应当理解,此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一个示例,“至少10”的范围本质上包括至少10至35的子范围、至少10至25的子范围、25至35的子范围等,并且每个子范围可以被单独地和/或共同地依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。最后,在所公开的范围内的独立数值可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。例如,“从1至9”的范围包括诸如3的各个单个的整数,以及诸如4.1的包括小数点(或分数)的单个数,其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施方案提供足够的支持。
<可湿固化的聚有机硅氧烷组合物>
在各种实施方案中,根据本公开的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物(下文中,“组合物”)包含上述组分(a)至(c)。在另外的实施方案中,组合物还包含一种或多种任选的添加剂。例如,组合物可包含组分(d)、(e)和(f)中的一种或多种,和/或本领域中理解的其它添加剂,如下文进一步所述。不受任何具体理论的束缚或限制,据认为该组合物表现出良好至优异的储存稳定性。此外,通过在空气中接触水分,该组合物可形成表现出良好至优异的机械性能(诸如断裂应力和/或伸长率)的固化产物。
在各种实施方案中,组分(a)包含或为由以下通式表示的聚有机硅氧烷:
x-(sir112o)m-sir112-x。
在式中,每个r11为不含脂族不饱和键的相同或不同的一价烃基团。此类基团的示例包括但不限于:烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团和十八烷基基团;环烷基,诸如环戊基和环己基;芳基,诸如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基;芳烷基,诸如苄基、苯乙基和苯丙基;以及卤代烷基,诸如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基。在某些实施方案中,每个r11为烷基基团、环烷基基团或芳基基团。在另外的实施方案中,每个r11为甲基基团或苯基基团。
在该式中,“m”是指聚合度(“dp”)。在各种实施方案中,“m”为20至1000的整数,任选地20至500的整数,任选地50至500的整数,任选地50至300的整数,或任选地50至200的整数。据认为,当“m”大于或等于上述范围的下限时,固化产物的弹性性能得到改善,并且当“m”小于或等于上述范围的上限时,所得组合物的混溶性、处理性和可加工性得到改善。
在该式中,每个x为含烷氧基甲硅烷基的基团。在各种实施方案中,x选自:
由以下通式表示的基团:
-r13-sir11a(or12)(3-a),
由以下通式表示的基团:
-r13-(sir112o)n-sir112-r13-sir11a(or12)(3-a),
和由以下通式表示的基团:
-r13-(sir112o)n-sir11b-[osir112-r13-sir11a(or12)(3-a)](3-b)。
在该式中,每个r11如上所述。在该式中,每个r12为烷基基团。此类基团的示例包括但不限于:甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团和十八烷基基团。在某些实施方案中,每个r12为甲基基团或乙基基团。
在该式中,每个r13为相同或不同的亚烷基基团。此类基团的示例包括但不限于甲基亚甲基基团、亚乙基基团、甲基亚乙基基团、亚丙基基团、亚丁基基团、亚戊基基团、亚己基基团、亚庚基基团和亚辛基基团。在某些实施方案中,每个r13为甲基亚甲基基团、亚乙基基团、甲基亚乙基基团或亚丙基基团。
在该式中,“a”为0、1或2,或任选地为0或1。在该式中,“b”为0或1,或任选地为0。在该式中,“n”为1至20的整数,任选地1至10的整数,或任选地1至5的整数。
合适的含烷氧基甲硅烷基的基团的示例包括由下式表示的基团:
-c2h4-si(och3)3
-c2h4-sich3(och3)2
-c3h6-si(och3)3
-c2h4-si(oc2h5)3
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c2h4-si(och3)3
-c3h6-si(ch3)2o-si(ch3)2-c2h4-si(och3)3
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c2h4-sich3(och3)2
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c3h6-si(och3)3
-c3h6-si(ch3)2o-si(ch3)2-c3h6-si(och3)3
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c6h12-si(och3)3
-c2h4-[si(ch3)2o]2-si(ch3)2-c2h4-si(och3)3
-c2h4-si(ch3)2o-si(ch3)2-c2h4-si(oc2h5)3
-c2h4-si(ch3)2osic3h7[osi(ch3)2-c2h4-si(och3)3]2
-c2h4-si(ch3)2osich3[osi(ch3)2-c2h4-si(och3)3]2
-c2h4-si(ch3)2osic3h7[osi(ch3)2-c2h4-sich3(och3)2]2
组分(a)在23℃±2℃的粘度不受限制。在各种实施方案中,组分(a)在23℃±2℃的粘度在约100至约10,000mpa·s的范围内,或任选地在约100至约1,000mpa·s的范围内。据认为,当组分(a)的粘度大于或等于以上给出范围的最小值时,固化产物的弹性性能得到改善,并且当其小于或等于以上给出范围的最大值时,所得组合物的混溶性、处理性和可加工性得到改善。
在各种实施方案中,基于组分(a)至(c)的组合质量计,组分(a)的含量在约17质量%至约40质量%的范围内,任选地在约18质量%至约40质量%的范围内,任选地在约20质量%至约40质量%的范围内,任选地在约20质量%至约35质量%的范围内,或任选地在约20质量%至约32质量%的范围内。据认为,当组分(a)的含量大于或等于上述范围的下限时,所得固化产物的柔韧性或热冲击稳定性得到改善,并且当该含量小于或等于上述范围的上限时,硬度得到改善,具有良好的热冲击稳定性。
在各种实施方案中,组分(b)包含或为由以下平均单元式表示的聚有机硅氧烷树脂:
(r213sio1/2)c(r212sio2/2)d(r21sio3/2)e(sio4/2)f
在该式中,每个r21为相同或不同的一价烃基团。此类基团的示例包括但不限于:烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团和十八烷基基团;环烷基,诸如环戊基和环己基;芳基,诸如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基;芳烷基,诸如苄基、苯乙基和苯丙基;以及卤代烷基,诸如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基。在某些实施方案中,每个r21为烷基基团、环烷基基团或芳基基团。在另外的实施方案中,每个r21为甲基基团或苯基基团。
在该式中,“c”、“d”、“e”和“f”为满足以下条件的数:0≤c<0.2,0≤d≤0.5,0.4<e≤1.0,0≤f<0.2,并且c+d+e+f=1;任选地c=0,0<d≤0.5,0.5≤e<1.0,f=0,并且c+d+e+f=1,任选地c=0,0≤d≤0.1,0.9≤e≤1,f=0,任选地c=0,0<d≤0.1,0.9≤e<1,f=0,或任选地c=0,0.01≤d≤0.1,0.9≤e≤0.99,f=0,并且c+d+e+f=1。据认为,当“d”大于或等于上述范围的下限时,该组合物形成表现出良好柔韧性的固化产物,并且当“e”小于或等于上述范围的上限时,该组合物形成表现出良好机械强度的固化产物。
在某些实施方案中,组分(b)包含由以下平均单元式表示的有机聚硅氧烷树脂:
[(ch3)2sio2/2]d(ch3sio3/2)e。
在该式中,“d”和“e”为如上所述的数。
在各种实施方案中,组分(b)具有在约50mol%至约150mol%范围内的oz含量,任选地在约60mol%至约150mol%的范围内,任选地在约70mol%至约150mol%的范围内,任选地在约50mol%至约140mol%的范围内,任选地在约50mol%至约130mol%的范围内,任选地在约60mol%至约130mol%的范围内,任选地在约70mol%至约130mol%的范围内,或任选地在约70mol%至约120mol%的范围内。据认为,当oz的含量在上面给出的一个或多个范围内时,组分(b)在组分(a)中的相容性得到改善。其中每个z为h或烷基基团,使得oz表示硅醇基团和/或硅原子键合的烷氧基基团。在某些实施方案中,每个z为h或甲基基团,使得oz表示硅醇基团和/或硅原子键合的甲氧基基团。在各种实施方案中,oz含量包含硅醇基团、硅原子键合的烷氧基基团、或硅醇基团和硅原子键合的烷氧基基团的组合。
用于确定oz含量的测试方法的示例如下。在获得oz摩尔%的测试方法中,通过29si和13cnmr在氘代苯中分析。总oz含量由29sinmr分析确定并以基于si单元的摩尔份数报告。在某些实施方案中,由13cnmr分析(1,4-二氧杂环己烷用作内标)确定该甲氧基oz含量的量。总oz含量与甲氧基的量之间的差值为存在的硅醇基团的量。
组分(b)通常具有分子量分布并且是多种聚有机硅氧烷树脂的混合物。此外,组分(b)可通过共混单独制备的聚有机硅氧烷树脂而获得。在此类情况下,无需每种聚有机硅氧烷树脂均对应于上文指定的平均单元式,并且其混合物可满足上述平均单元式。
在各种实施方案中,基于组分(a)至(c)的组合质量计,组分(b)的含量在约5质量%至约30质量%的范围内,任选地在约5质量%至约25质量%的范围内,或任选地在约8质量%至约25质量%的范围内。据认为,当组分(b)的含量大于或等于上述范围的下限时,所得固化产物的热冲击稳定性得到改善,并且当该含量小于或等于上述范围的上限时,硬度得到改善,具有良好的热冲击稳定性。
在某些实施方案中,组分(c)包含或为由以下平均单元式表示的聚有机硅氧烷树脂:
(r313sio1/2)g(sio4/2)1
在该式中,每个r31为相同或不同的,并且选自一价烃基团或x。此类r31的一价烃基团的示例包括但不限于:烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团和十八烷基基团;环烷基,诸如环戊基和环己基;芳基,诸如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基;芳烷基,诸如苄基、苯乙基和苯丙基;以及卤代烷基,诸如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基。x为如上所述的含烷氧基甲硅烷基的基团。在某些实施方案中,每分子至少一个r31为x。合适含烷氧基甲硅烷基的基团的示例包括由上式表示的基团。
在该式中,“g”为约0.5至约1.5的数,任选地约0.6至约1.5的数,任选地约0.7至约1.5的数,任选地约0.5至约1.4的数,任选地约0.5至约1.3的数,任选地约0.7至约1.4的数,或任选地约0.6至约1.3的数。据认为,当“g”大于或等于上述范围的下限时,该组合物形成表现出良好柔韧性的固化产物,并且当“g”小于或等于上述范围的上限时,该组合物形成表现出良好机械强度的固化产物。
在各种实施方案中,基于组分(a)至(c)的组合质量计,组分(c)的含量在约40质量%至约70质量%的范围内,任选地在约45质量%至约70质量%的范围内,任选地在约40质量%至约65质量%的范围内,任选地在约45质量%至约65质量%的范围内,或任选地在约50质量%至约60质量%的范围内。据认为,当组分(c)的含量大于或等于上述范围的下限时,所得固化产物的机械强度或硬度得到改善,并且当该含量小于或等于上述范围的上限时,所得固化产物的柔韧性得到改善,具有良好的热冲击稳定性。
如上所述,根据本公开的组合物还可包含除组分(a)至(c)之外的组分。例如,所述组合物还可包含缩合反应催化剂(d)、溶剂(e)、烷氧基硅烷(f)、荧光增白剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、粘附力增进剂等中的至少一种。
组分(d)是缩合反应催化剂。组分(d)的示例包括但不限于:锡化合物,诸如二甲基二新癸酸锡、辛酸亚锡等;以及钛化合物,诸如四(异丙氧基)钛、四(正丁氧基)钛、四(叔丁氧基)钛、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸乙酯)钛、二(异丙氧基)双(乙酰乙酸甲酯)钛和二(异丙氧基)双(乙酰丙酮酸酯)钛等。
组分(d)的含量不受限制,前提条件是其为可赋予所得组合物足够固化性的量。在各种实施方案中,相对于100质量份的组分(a)至(c)的总量,组分(d)的含量在约0.01质量份至约20质量份的范围内,任选地在约0.01质量份至约15质量份的范围内,任选地在约0.01质量份至约10质量份的范围内,任选地在约0.01质量份至约5质量份的范围内,任选地在约0.05质量份至约10质量份的范围内,或任选地在约0.05质量份至约5质量份的范围内。据认为,当组分(d)的含量大于或等于上述范围的下限时,所得组合物在空气中被水分充分固化,并且当含量小于或等于上述范围的上限时,所得组合物的表面固化速率得以改善。
组分(e)为溶剂。组分(e)的示例包括但不限于:脂族烃型溶剂,诸如庚烷、辛烷、壬烷、癸烷和十一烷;以及硅氧烷型溶剂,诸如直链二甲基硅氧烷低聚物、环状二甲基硅氧烷低聚物和四(三甲基硅氧基)硅烷。
组分(e)的含量不受限制,前提条件是其为改善所得组合物的涂布性能的量。在各种实施方案中,相对于100质量份的组分(a)至(c)的总量,组分(e)的含量在约0.1质量份至约50质量份的范围内,任选地在约0.1质量份至约30质量份的范围内,任选地在约0.1质量份至约20质量份的范围内,任选地在约0.1质量份至约15质量份的范围内,或任选地在约0.1质量份至约10质量份的范围内。
在各种实施方案中,组分(f)包含或为由以下通式表示的烷氧基硅烷:
r41xsi(or42)(4-x)
在该式中,r41为一价烃基团。此类基团的示例包括但不限于:烷基基团,诸如甲基基团、乙基基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团和十八烷基基团;环烷基,诸如环戊基和环己基;烯基基团,诸如乙烯基基团、烯丙基基团、丁烯基基团、戊烯基基团、己烯基基团、庚烯基基团、辛烯基基团、壬烯基基团、癸烯基基团、和十八碳烯基;芳基,诸如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基;芳烷基,诸如苄基、苯乙基和苯丙基;以及卤代烷基,诸如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基。在某些实施方案中,r41为烷基基团或烯基基团。在另外的实施方案中,r41为甲基基团或乙烯基基团。
在该式中,r42为烷基基团。此类基团的示例包括上文针对r41所述的烷基基团。在某些实施方案中,r42为甲基基团或乙基基团。
在该式中,“x”为0至2的整数,优选地为1或2。
组分(f)的示例包括但不限于:二甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷。组分(f)可为用作混合物的这些烷氧基硅烷之一或者两种或更多种的组合。在某些实施方案中,组分(f)包含或为二甲基二甲氧基硅烷和/或甲基三甲氧基硅烷。
组分(f)的含量不受限制,前提条件是其为可赋予所得组合物足够的贮藏寿命的量。在各种实施方案中,相对于100质量份的组分(a)至(c)的总量,组分(f)的含量在约0.5质量份至约20质量份的范围内,任选地在约1质量份至约20质量份的范围内,任选地在约1质量份至约15质量份的范围内,或任选地在约0.5质量份至约10质量份的范围内。据认为,当组分(f)的含量大于或等于上述范围的下限时,所得组合物在空气中被水分快速固化,并且当含量小于或等于上述范围的上限时,所得组合物的固化性是足够的,并且所得组合物在水分阻断下的贮藏寿命得以改善。
在各种实施方案中,组合物还包含荧光增白剂。荧光增白剂的示例包括但不限于:苯并噁唑衍生物,诸如2,5-噻吩二基双(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑),其可以商品名tinopalob从巴斯夫(basf)商购获得;二氨基二苯乙烯-磺酸衍生物,诸如4,4'-双-(2-吗啉代-4-苯氨基-s-三嗪-6-基氨基)二苯乙烯二磺酸二钠盐,其可以商品名tinopaldms从ciba-geigyag商购获得;和双苯基-二苯乙烯基衍生物,诸如2,2'-双-(苯基-苯乙烯基)二磺酸二钠盐,其可以商品名tinopalcbs从ciba-geigyag商购获得;和二芳基吡唑啉衍生物。
荧光增白剂的含量不受限制,前提条件是其为改善涂布所得组合物在uv光暴露下的可见度的量。在各种实施方案中,相对于100质量份的组分(a)至(c)的总量,荧光增白剂的含量在约0.001质量份至约0.1质量份的范围内,任选地在约0.005质量份至约0.1质量份的范围内,或任选地在约0.005质量份至约0.05质量份的范围内。
在各种实施方案中,组合物还包含腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂的示例包括但不限于:1h-1,2,3-三唑、2h-1,2,3-三唑、1h-1,2,4-三唑、4h-1,2,4-三唑、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、1h-1,2,3-三唑、2h-1,2,3-三唑、1h-1,2,4-三唑、4h-1,2,4-三唑、苯并三唑、甲苯基三唑、羧基苯并三唑、羧酸1h-苯并三唑-5-甲基酯、3-氨基-1,2,4-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、5-氨基-1,2,4-三唑、3-巯基-1,2,4-三唑、氯苯并三唑、硝基苯并三唑、氨基苯并三唑、环己酮[1,2-d]三唑、4,5,6,7-四羟基甲苯基三唑、1-羟基苯并三唑、乙基苯并三唑、萘酚三唑、1-n,n-双(2-乙基己基)-[(1,2,4-三唑-1-基)甲基]胺、1-[n,n-双(2-乙基己基)氨基甲基]苯并三唑、1-[n,n-双(2-乙基己基)氨基甲基]甲苯基三唑、1-[n,n-双(2-乙基己基)氨基甲基]羧基苯并三唑、1-[n,n-双(2-羟基乙基)-氨基甲基]苯并三唑、1-[n,n-双(2-羟基乙基)-氨基甲基]甲苯基三唑、1-[n,n-双(2-羟基乙基)-氨基甲基]羧基苯并三唑、1-[n,n-双(2-羟基丙基)氨基甲基]羧基苯并三唑、1-[n,n-双(1-丁基)氨基甲基]羧基苯并三唑、1-[n,n-双(1-辛基)氨基甲基]羧基苯并三唑、1-(2’,3’-二-羟基丙基)苯并三唑、1-(2’,3’-二-羧基乙基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-戊基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-4’-辛氧基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、1-羟基苯并三唑-6-羧酸、1-油酰基苯并三唑、1,2,4-三唑-3-醇、5-氨基-3-巯基-1,2,4-三唑、5-氨基-1,2,4-三唑-3-羧酸、1,2,4-三唑-3-羧酰胺、4-氨基尿唑和1,2,4-三唑-5-酮。
腐蚀抑制剂的含量不受限制,前提条件是其为可抑制覆盖有所得组合物的固化产物的基底腐蚀的量。在各种实施方案中,以质量单元计,腐蚀抑制剂的含量在组合物的约0.01ppm至约3%的范围内。
在各种实施方案中,组合物还包含螯合剂。螯合剂的示例包括但不限于:α-取代的乙酰乙酸酯,诸如乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯等。
螯合剂的含量不受限制,前提条件是其为可赋予所得组合物足够稳定性的量。在各种实施方案中,相对于100质量份的组分(a)至(c)的总量,螯合剂的含量在约0.01质量份至约20质量份的范围内,或任选地在约0.01质量份至约15质量份的范围内。
在各种实施方案中,组合物还包含粘附力增进剂。粘附力增进剂的示例包括但不限于含环氧基团的烷氧基硅烷,诸如3-缩水甘油氧基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和4-氧硅烷基丁基三甲氧基硅烷;含丙烯酸系基团的烷氧基硅烷,如3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷和3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷;含氨基基团的烷氧基硅烷,如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷;以及上述含环氧基团的烷氧基硅烷与上述含氨基基团的烷氧基硅烷的反应混合物。在某些实施方案中,粘附力增进剂包含、或为、选自上述含环氧基团的烷氧基硅烷与上述含氨基基团的烷氧基硅烷的反应混合物。
粘附力增进剂的含量不受限制,前提条件是其为可赋予组合物在固化期间接触的各种基底足够粘附力的量。在各种实施方案中,相对于100质量份的组分(a)至(c)的总量,粘附力增进剂的含量在约0.01质量份至约10质量份的范围内,或任选地在约0.01质量份至约5质量份的范围内。
<电装置/电子装置>
在各种实施方案中,根据本公开的电装置/电子装置通过使用上述可湿固化的聚有机硅氧烷组合物获得。电装置/电子装置不受特别限制,但示例为包括电路、电极等的电装置/电子装置。据认为,由于在固化产物的固化过程中对所接触基底的良好至优异的粘附力,和/或良好至优异的热冲击稳定性,此类电装置/电子装置具有良好至优异的可靠性。
实施例
以下说明可湿固化的聚有机硅氧烷组合物和固化产品的实施例旨在说明而非限制本发明。注意,在实践例和比较例中,如下对组合物的消粘时间以及通过固化组合物而获得的固化产物的机械性能和粘合性能进行评估。
<涂布方法>
涂层通过使用具有真空板和10cm宽zehntner可调式涂布棒(zua2000)的zehntner自动涂布机(zaa2300)的刮涂方法制备。对于指定的测试方法,涂布以下基底:
应力/应变测试:3m9956pet含氟聚合物剥离衬件
粘附力/磨耗测试:(3"宽×3"长×1/32"厚)garoliteg-10玻璃纤维/环氧树脂板。
芯轴弯曲测试:a-36铝q-板
对于所有制剂和基底,调节所述棒以达到100μm的最终干燥的/固化的涂层厚度。所有涂布均在室温下以25mm/秒进行。涂布后,允许样品在室温下干燥1/2小时,然后置于22℃/50%rh下的湿度/温度受控室中3天。
<消粘时间>
使用10密耳正方形-5cm宽的刮涂棒将制剂手动涂布到a-36铝q-板上,达到100μm的最终涂层厚度。涂布之后立即每30秒测试涂层表面的粘性,直至实现不粘时间。记录该时间并完成测试。将手紧密地配上腈手套,并将一根手指(清洁/干燥)轻轻地按压在涂层表面上并立即释放。如果在释放时观察到任何粘附力,则继续测试直至观察不到粘性。
<应力/应变测试>
使用配备有膜张力夹具的tarsag2固体分析仪完成应力/应力测试。使用astmd1708模具冲压出样品。狗骨样品为22mm长,并且突出部之间为5mm宽。在冲孔之后但在测试之前将样品从剥离衬件移除。然后将狗骨固定到ta张力夹具的顶部和底部托架,确保整个样品宽度上的张力均匀地分布(无弯曲)。在开始测试之前施加10g预张力。以100mm/min牵拉样品(全部在室温下)。在观察到断裂之后完成测试。将每种条件下的3个样品用于编译数据(一些样品显示出成熟前的失效,在这种情况下重复它们)。将tatrios用于数据分析,并且将以下结果报告为3个样品的平均值。
屈服应力(mpa)
屈服应变(%)
断裂应力(mpa)
断裂应变(%)
在0%和2%之间计算的杨氏模量(mpa)
易碎的样品在冲模期间将破裂,因此测试未完成。这些样品被标记为“易碎”。注:在测试之前观察并记录最终固化的涂层颜色、透明度和表面外观。
<粘附力/磨耗测试>
在22℃/50%rh下3天之后,在测试之前允许涂布的g-10板在室温下静置至少1小时。观察并记录板上的涂层外观。使用精密量规和工具粘附力测试套件进行测试。套件包括配备有11个齿/1.5mm间隙刀片和刚性刷毛尼龙刷(2×7cm)的粘附力切削工具。使用切削工具来使用牢固且均匀的压力来刻划样品的表面。切削刃角度在15度和30度之间。对每个样品进行两次垂直于彼此的切削,在样品的中心形成由100个正方形组成的网格。然后使用尼龙刷擦刷样品表面。使用适度的力和速度在刻划的网格上对角地执行20次行程(每个行程来回)。然后用适度的力将胶带对角地粘附在刻划的网格上,并且然后立即移除。然后仔细地检查网格,并且如下记录粘附力:
<粘附力评级>
基于已从网格中的基材剥落的涂层的量,将样品从0至5排序。“5”为最高的评级,并且未显示涂层的剥落。“0”为最低的评级,并且显示大于65%的涂层已从基底剥落。
<#移除的区段>
通过对测试期间损失涂层的网格中的区段数进行计数来收集该数据。每个样品有100个区段。
<磨耗评级>
将磨耗记录为比较观察结果,并且基于涂层经受的来自刷的表面损坏(刮擦)的量将磨耗从0至5排序。“5”为最高的评级,并且未展示出表面损坏。“0”为最低的评级,并且展示出完全的表面损坏。
<芯轴弯曲测试>
在22℃/50%rh下3天之后,在测试之前允许涂布的a-36面板在室温下静置至少1小时。芯轴弯曲测试通过使用加德纳实验室芯轴组(mg1412)执行。选择1/8"直径测试棒并置于测试组顶部上的棒保持器中。对于每个样品,将a-36面板垂直于棒放置并在棒上居中,其中涂布侧面朝上。在面板的每端上具有均匀压力的情况下,面板向下弯曲,将面板围绕测试棒包裹(留下~40°的内部弯曲角度)。观察弯曲部处和围绕弯曲部的涂布表面的裂纹、剥离和缺陷。将值记录为“合格”或“不合格”。“合格”将不展示出缺陷,“不合格”将展示出任何类型的缺陷,无论其严重性如何。最初和在7天时再次(储存在室温下)执行测试。
<参考实施例1:甲基-t树脂的制备>
在500ml4颈圆底烧瓶中装入甲基三甲氧基硅烷(350.0g,2.569摩尔)。接着加入催化剂三氟甲磺酸(0.175g),随后加入di水(52.08g,2.891摩尔),该di水在室温下开始缓慢地加入。添加完成后,将反应在回流下加热3小时。其后将其冷却至50℃,此时加入碳酸钙(0.70g)以中和三氟甲磺酸。将其在室温下混合过夜。第二天,插入deanstark装置,并且蒸馏出甲醇直至罐温达115℃。在115℃下将反应保持1小时。将材料转移到1颈旋转蒸发烧瓶中,并且在110℃的油浴温度和~1-2mmhg下在旋转蒸发仪上汽提。将其冷却至室温,并且然后通过47mm直径麦格纳尼龙支撑的普通(magna,nylon,supported,plain)0.45微米过滤器进行压力过滤。产物在室温下为透明的低粘度液体。分离收率:194.9g;来自nmr分析的产物组成:[(ch3)2sio2/2]0.014[ch3sio3/2]0.986;oz的含量=73.46mol%(68.45mol%的och3、5.01mol%的oh);mw=2455g/mol。
<参考实施例2:乙烯基官能化甲基-t树脂的制备>
在500ml4颈圆底烧瓶中装入甲基三甲氧基硅烷(350.0g,2.569摩尔)和乙烯基二聚体(12.5g,0.134摩尔si)。接着加入催化剂三氟甲磺酸(0.181g),随后加入di水(51.17g,2.84摩尔),该di水在室温下开始缓慢地加入。添加完成后,将反应在回流下加热3小时。其后将其冷却至50℃,此时加入碳酸钙(0.72g)以中和三氟甲磺酸。将其在冷却至室温的同时混合2小时。插入deanstark装置,并且蒸馏出甲醇直至罐温达115℃。在115℃下将反应保持1小时。将材料转移到1颈旋转蒸发烧瓶中,并且在110℃的油浴温度和~1-2mmhg下在旋转蒸发仪上汽提。将其冷却至室温,并且然后通过47mm直径麦格纳尼龙支撑的普通(magna,nylon,supported,plain)0.45微米过滤器进行压力过滤。产物在室温下为透明的低粘度液体。分离收率:206.4g;来自nmr分析的产物组成:[(ch2=ch)(ch3)2sio2/2]0.039[(ch3)2sio2/2]0.012[ch3sio3/2]0.949;oz的含量=73.56摩尔%(69.40mol%的och3、4.16mol%的oh);mw=1773g/mol。
<实践例1至17和比较例1至5>
以表1所示的组成(质量份)混合下列组分,以制备可湿固化的聚有机硅氧烷组合物。评估这些消粘时间、机械性能和粘合性能。这些结果在表1中示出。
以下组分被用作组分(a)。
组分(a-1):由下式表示的聚二甲基硅氧烷:
x-[(ch3)2sio]180si(ch3)2-x
其中x=-c2h4-si(ch3)2osi(ch3)2-c2h4-si(och3)3
组分(a-2):由下式表示的聚二甲基硅氧烷:
x-[(ch3)2sio]124si(ch3)2-x
其中x=-c2h4-si(ch3)2osi(ch3)2-c2h4-si(och3)3
将下列组分用作组分(b)。
组分(b-1):由以下平均单元式表示的聚有机硅氧烷:
[(ch3)2sio2/2]0.013[ch3sio3/2]0.987;oz的含量=109.7mol%(108.3mol%的och3、1.4mol%的oh);mw=1300g/mol。
组分(b-2):通过参考实施例1制备的聚有机硅氧烷树脂。
组分(b-3):通过参考实施例2制备的聚有机硅氧烷树脂。
将以下组分用作组分(c)。
组分(c-1):由以下平均单元式表示的聚有机硅氧烷:
[(ch3)3sio1/2]0.34[x(ch3)2sio1/2]0.11[sio4/2]0.55
其中x=-c2h4-si(ch3)2osi(ch3)2-c2h4-si(och3)3
以下组分被用作组分(d)。
组分(d-1):乙酰乙酸乙酯钛络合物
以下组分被用作组分(e)。
组分(e-1):辛烷
将以下组分用作组分(f)。
组分(f-1):甲基三甲氧基硅烷
以下为概述制剂制备的程序:
将15g的共混组分(a)至(c)称取到20ml硼硅酸盐小瓶中。如果需要,添加另外的组分(c)(涡旋混合直至均匀地分散)。然后添加组分(d)至(f)中的每一者。用n2吹扫小瓶,密封并涡旋混合直至均匀地分散。然后将样品在旋转样品混合器上以10-15rpm混合1-2小时:1小时混合较低粘度(<1000cp),并且2小时混合较高粘度(>1000cp)。允许样品在室温下静置1-2小时以进行脱气。制备制剂并在10小时内进行涂布。
<表1>
<表1(续)>
<表1(续)>
<表1(续)>
根据实践例和比较例,清楚地示出了本发明的有益效果。即,比较例1不将聚有机硅氧烷树脂用于组分(b),导致非常低的模量和差的耐磨性。比较例2、3和4省略了用于组分(c)的聚有机硅氧烷树脂,使得与实践例1至17相比,应力-应变曲线中不存在屈服点指示低机械韧性。此外,这些比较例表现出低模量和差的粘附力。比较例5示出在湿固化膜变得太脆前可添加多少组分(b)和(c)是有限制的。这将设定这两种组分的质量%上限。除了用于组分(a)和组分(c)水平的聚有机硅氧烷的聚合度之外,实践例还改变用于制剂中组分(b)分子量、结构和量的聚有机硅氧烷树脂。所有制剂具有可接受的消粘时间、机械韧性、抗粘附力、耐磨性和柔韧性。
工业适用性
本公开的可湿固化的聚有机硅氧烷组合物有利地用作电装置/电子装置的共形涂层,因为其在室温下通过与空气中的水分接触而固化并形成固化产物,该固化产物表现出对固化期间所接触的基底的良好至优异的粘附力,以及良好至优异的机械性能,诸如断裂应力和/或伸长率。
本发明在本文中已通过示例性方式进行了描述,并且应当理解,所用术语旨在成为本质上具有描述性的词语,而不是限制性的词语。根据上述教导内容,有可能得出本发明的许多修改形式和变型形式。本发明可以用不同于如在所附权利要求的范围内具体描述的方式实施。本文中明确设想到独立权利要求和从属权利要求(单项从属和多项从属)的所有组合的主题。
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