CN116134084A - 复合物、成形体及复合物的固化物 - Google Patents
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Abstract
本发明的一侧面的复合物具备金属粉和含有环氧树脂、固化剂及偶联剂的树脂组合物,偶联剂包含第1硅烷化合物和第2硅烷化合物,该第1硅烷化合物具有选自环氧基、氨基、脲基及异氰酸酯基中的官能团,该第2硅烷化合物具有碳原子数为6以上的链状烃基,金属粉的含量为90质量%以上且小于100质量%。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合物、成形体及复合物的固化物。
背景技术
包含金属粉末及树脂组合物的复合物根据金属粉末的诸多物性而用作各种工业产品的原材料。例如,复合物用作电感器、密封材料、电磁波屏蔽(EMI屏蔽)或黏结磁铁等的原材料(参考下述专利文献1。)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-13803号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
当由复合物制造工业产品时,复合物通过流路被供给及填充到模具内,或者线圈等零件被埋入到模具内的复合物中。在这些工序中要求复合物的流动性。复合物的流动性随着复合物中的金属粉的含量的减少而提高,但为了提高用于电感器等中的复合物的磁特性,期望复合物中的金属粉的含量(填充率)高。然而,随着复合物中的金属粉的含量的增加,复合物的熔融粘度增加,复合物的流动性下降。并且,在对由复合物制作的成形体进行加热的工序中,有可能在成形体上形成裂纹。因此,对复合物要求成形时的流动性优异,并且提高成形体在高温下的机械特性(例如,高温弯曲特性等)。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种能够形成成形时的流动性优异,并且在高温下的机械特性优异的成形体的复合物、使用其的成形体及复合物的固化物。
用于解决技术课题的手段
本发明的一侧面的复合物具备金属粉和含有环氧树脂、固化剂及硅烷偶联剂的树脂组合物,上述硅烷偶联剂包含第1硅烷化合物和第2硅烷化合物,该第1硅烷化合物具有选自环氧基、氨基、脲基及异氰酸酯基中的官能团,该第2硅烷化合物具有碳原子数为6以上的链状烃基,金属粉的含量为90质量%以上且小于100质量%。
本发明的一侧面的成形体包含上述复合物。本发明的一侧面的固化物为上述复合物的固化物。
发明效果
根据本发明,可提供能够形成成形时的流动性优异,并且在高温下的机械特性优异的成形体的复合物、使用其的成形体及复合物的固化物。
具体实施方式
以下,对本发明的优选实施方式进行说明。但是,本发明并不受下述实施方式的任何限定。
[复合物]
本实施方式的复合物具备金属粉和树脂组合物。金属粉例如可以含有选自由金属单体、合金、非晶粉及金属化合物组成的组中的至少一种。树脂组合物至少含有环氧树脂、固化剂及偶联剂。偶联剂包含第1硅烷化合物和第2硅烷化合物,该第1硅烷化合物具有选自环氧基、氨基、脲基及异氰酸酯基中的官能团,该第2硅烷化合物具有碳原子数为6以上的链状烃基。在复合物中,金属粉、环氧树脂、固化剂及偶联剂被混合。树脂组合物可以进一步含有固化促进剂、脱模剂、添加剂等作为其他成分。树脂组合物可以为可包含环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、脱模剂及添加剂且除有机溶剂和金属粉以外的剩余的成分(不挥发性成分)。添加剂为树脂组合物中除树脂、脱模剂、固化剂、固化促进剂及偶联剂以外的余量的成分。添加剂例如为阻燃剂、润滑剂等。复合物可以为粉末(复合物粉)。
复合物可以具备金属粉和附着于构成该金属粉的各金属粒子的表面的树脂组合物。树脂组合物可以覆盖该粒子的表面整体,也可以仅覆盖该粒子的表面的一部分。复合物也可以具备未固化的树脂组合物和金属粉。复合物也可以具备树脂组合物的半固化物(例如,B阶段的树脂组合物)和金属粉。复合物也可以具备未固化的树脂组合物及树脂组合物的半固化物这两者。复合物也可以由金属粉和树脂组合物形成。
相对于复合物总体的质量,复合物中的金属粉的含量可以为90质量%以上且小于100质量%。若金属粉的含量增多,则难以确保成形体的脱模性,具有作业性变差的倾向。从成形体的磁特性的观点而言,金属粉的含量优选为92质量%以上,更优选为94质量%以上,进一步优选为95质量%以上,尤其优选为96质量%以上。金属粉的含量的上限值可以为99质量%以下、98质量%以下或97.5质量%以下。
(树脂组合物)
树脂组合物具有作为构成金属粉的金属粒子的结合材料(粘合剂)的功能,对由复合物形成的成形体赋予机械强度。例如,当使用模具在高压下对复合物进行成形时,复合物中所包含的树脂组合物被填充到金属粒子之间,使该粒子互相黏结。通过使成形体中的树脂组合物固化,树脂组合物的固化物使金属粒子彼此更牢固地黏结,从而成形体的机械强度得到提高。
本实施方式的树脂组合物通过含有环氧树脂作为热固性树脂,能够提高复合物的流动性。环氧树脂例如可以为在1个分子中具有2个以上的环氧基的树脂。环氧树脂的种类不受特别限制,可以根据组合物的所期望的特性等进行选择。
作为环氧树脂,例如可以举出以下:联苯型环氧树脂、茋型环氧树脂、二苯基甲烷型环氧树脂、含硫原子型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、水杨醛型环氧树脂、萘酚类与酚类的共聚型环氧树脂、芳烷基型酚醛树脂的环氧化物、双酚型环氧树脂、含有双酚骨架的环氧树脂、醇类的环氧丙基醚型环氧树脂、对二甲苯及/或间二甲苯改性酚醛树脂的环氧丙基醚型环氧树脂、萜烯改性酚醛树脂的环氧丙基醚型环氧树脂、环戊二烯型环氧树脂、多环芳香环改性酚醛树脂的环氧丙基醚型环氧树脂、含萘环的酚醛树脂的环氧丙基醚型环氧树脂、环氧丙基酯型环氧树脂、环氧丙基型或甲基环氧丙基型环氧树脂、脂环型环氧树脂、卤化苯酚酚醛清漆型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂、三羟甲基丙烷型环氧树脂以及用过乙酸等过酸将烯烃键进行氧化而获得的线性脂肪族环氧树脂。
在流动性的观点上,环氧树脂可以包含选自由联苯型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚型环氧树脂、具有双酚骨架的环氧树脂、水杨醛酚醛清漆型环氧树脂及萘酚酚醛清漆型环氧树脂组成的组中的至少一种。
在机械强度的观点上,环氧树脂可以包含选自由亚联苯基芳烷基型环氧树脂及邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂组成的组中的至少一种。
环氧树脂可以为结晶性的环氧树脂。尽管结晶性的环氧树脂的分子量比较低,但结晶性的环氧树脂具有比较高的熔点,且流动性优异。结晶性的环氧树脂(结晶性高的环氧树脂)例如可以包含选自由对苯二酚型环氧树脂、双酚型环氧树脂、硫醚型环氧树脂及联苯型环氧树脂组成的组中的至少一种。
作为结晶性的环氧树脂的市售品,例如可以举出EPICLON 860、EPICLON 1050、EPICLON 1055、EPICLON 2050、EPICLON 3050、EPICLON 4050、EPICLON 7050、EPICLON HM-091、EPICLON HM-101、EPICLON N-730A、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775、EPICLON N-865、EPICLON HP-4032D、EPICLON HP-7200L、EPICLON HP-7200、EPICLON HP-7200H、EPICLON HP-7200HH、EPICLON HP-7200HHH、EPICLON HP-4700、EPICLON HP-4710、EPICLON HP-4770、EPICLON HP-5000、EPICLON HP-6000、N500P-2及N500P-10(以上为DICCorporation制造的商品名);NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000-L、NC-7300-L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S及BREN-10S(以上为NipponKayaku Co.,Ltd.制造的商品名);YX-4000、YX-4000H、YL4121H及YX-8800(以上为Mitsubishi Chemical Corporation制造的商品名)。
树脂组合物可以含有上述中的一种环氧树脂。树脂组合物也可以含有上述中的多种环氧树脂。在上述环氧树脂中,树脂组合物也可以含有包含联苯骨架的环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂或包含2个以上的环氧基的多官能型环氧树脂。
固化剂被分类为在从低温至室温的范围使环氧树脂固化的固化剂和随着加热而使环氧树脂固化的加热固化型的固化剂。在从低温至室温的范围使环氧树脂固化的固化剂例如为脂肪族多胺、聚氨基酰胺及聚硫醇等。加热固化型的固化剂例如为芳香族多胺、酸酐、苯酚酚醛清漆树脂及二氰二胺(DICY)等。固化剂的种类不受特别限制,可以根据组合物的所期望的特性等进行选择。
当使用在从低温至室温的范围使环氧树脂固化的固化剂时,具有环氧树脂的固化物的玻璃化转变点低,环氧树脂的固化物柔软的倾向。其结果,由复合物形成的成形体也容易变柔软。另一方面,从提高成形体的耐热性的观点而言,固化剂可以优选为加热固化型的固化剂,更优选为酚醛树脂,进一步优选为苯酚酚醛清漆树脂。尤其,通过使用苯酚酚醛清漆树脂作为固化剂,容易获得玻璃化转变点高的环氧树脂的固化物。其结果,成形体的耐热性及机械强度容易得到提高。
酚醛树脂例如可以包含选自由芳烷基型酚醛树脂、二环戊二烯型酚醛树脂、水杨醛型酚醛树脂、酚醛清漆型酚醛树脂、苯甲醛型酚与芳烷基型酚的共聚型酚醛树脂、对二甲苯及/或间二甲苯改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、萜烯改性酚醛树脂、二环戊二烯型萘酚树脂、环戊二烯改性酚醛树脂、多环芳香环改性酚醛树脂、联苯型酚醛树脂及三苯基甲烷型酚醛树脂组成的组中的至少一种。酚醛树脂也可以为由上述中的两种以上构成的共聚物。作为酚醛树脂的市售品,例如可以使用Arakawa Chemicai Industries,Ltd.制造的Tamanol 758或Hitachi Chemical Co.,Ltd.制造的HP-850N等。
苯酚酚醛清漆树脂例如可以为使酚类及/或萘酚类与醛类在酸性催化剂下缩合或共缩合而获得的树脂。构成苯酚酚醛清漆树脂的酚类例如可以包含选自由苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、邻苯二酚、双酚A、双酚F、苯基酚及氨基酚组成的组中的至少一种。构成苯酚酚醛清漆树脂的萘酚类例如可以包含选自由α-萘酚、β-萘酚及二羟基萘组成的组中的至少一种。构成苯酚酚醛清漆树脂的醛类例如可以包含选自由甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛及水杨醛组成的组中的至少一种。
固化剂例如也可以为在1个分子中具有2个酚性羟基的化合物。在1个分子中具有2个酚性羟基的化合物例如可以包含选自由间苯二酚、邻苯二酚、双酚A、双酚F及取代或非取代的联苯酚组成的组中的至少一种。
树脂组合物可以含有上述中的一种酚醛树脂。树脂组合物也可以具备上述中的多种酚醛树脂。树脂组合物可以含有上述中的一种固化剂。树脂组合物也可以含有上述中的多种固化剂。
相对于环氧树脂中的环氧基1当量,与环氧树脂中的环氧基反应的固化剂中的活性基(酚性OH基)的比率可以优选为0.5~1.5当量,更优选为0.6~1.4当量,进一步优选为0.7~1.2当量。当固化剂中的活性基的比率小于0.5当量时,所获得的固化物难以获得充分的弹性模量。另一方面,当固化剂中的活性基的比率超过1.5当量时,具有由复合物形成的成形体的固化后的机械强度下降的倾向。但是,即使在固化剂中的活性基的比率在上述范围外的情况下,也可以获得本发明的效果。
偶联剂能够提高树脂组合物与构成金属粉的含金属元素的粒子的密接性,从而能够提高由复合物形成的成形体的可挠性及机械强度。本实施方式的树脂组合物能够通过含有特定的硅烷化合物作为偶联剂来提高复合物的流动性及固化特性。偶联剂包含第1硅烷化合物和第2硅烷化合物,该第1硅烷化合物具有选自环氧基、氨基、脲基及异氰酸酯基中的官能团,该第2硅烷化合物具有碳原子数为6以上的链状烃基。在本说明书中,有时将碳原子数为6以上的链状烃基称为长链烃基。
通过树脂组合物包含第1硅烷化合物,能够形成高温弯曲特性优异的成形体。第1硅烷化合物所具有的官能团能够与环氧树脂或固化剂反应。第1硅烷化合物为不具有长链烃基的硅烷化合物。
作为具有环氧基的第1硅烷化合物,例如可以举出2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷及3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷。
作为具有氨基的第1硅烷化合物,例如可以举出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、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷及N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为具有脲基的第1硅烷化合物,例如可以举出3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基甲基二甲氧基硅烷及3-脲基丙基甲基二乙氧基硅烷。
作为具有异氰酸酯基的第1硅烷化合物,例如可以举出3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基甲基二甲氧基硅烷及3-异氰酸酯丙基甲基二乙氧基硅烷。
从进一步提高高温弯曲特性的观点而言,相对于环氧树脂100质量份,第1硅烷化合物的含量可以为0.5质量份以上且10质量份以下、1.0质量份以上且8.0质量份以下或2.0质量份以上且7.0质量份以下。
通过树脂组合物包含第2硅烷化合物,能够提高复合物的成形时的流动性。第2硅烷化合物所具有的链状烃基的碳原子数为6以上,可以为7以上或8以上,且可以为20以下、16以下或14以下。第2硅烷化合物可以具有苯乙烯基、(甲基)丙烯酰基或乙烯基。
作为第2硅烷化合物,例如可以举出己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、庚基三甲氧基硅烷、庚基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基己基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基己基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基己基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基己基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基庚基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基庚基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基庚基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基庚基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基辛基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷及甲基丙烯酰氧基辛基三乙氧基硅烷。
从进一步提高流动性的观点而言,相对于环氧树脂100质量份,第2硅烷化合物的含量可以为0.1质量份以上且5.0质量份以下、0.5质量份以上且4.0质量份以下或1.0质量份以上且3.0质量份以下。
偶联剂可以进一步包含具有巯基的第3硅烷化合物。第3硅烷化合物为不具有长链烃基的硅烷化合物。作为第3硅烷化合物,例如可以举出3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷及3-巯基丙基甲基二乙氧基硅烷。
从兼顾流动性和机械特性的观点而言,相对于环氧树脂100质量份,偶联剂的含量可以为1.0质量份以上且20质量份以下、2.0质量份以上且15质量份以下或3.0质量份以上且10质量份以下。
固化促进剂例如只要为与环氧树脂反应而促进环氧树脂的固化的组合物,则不受限定。固化促进剂例如可以为磷系固化促进剂、咪唑系固化促进剂或脲系固化促进剂。通过树脂组合物含有固化促进剂,能够提高复合物的成形性及脱模性。并且,通过树脂组合物含有固化促进剂,使用复合物来制造的成形体(例如,电子零件)的机械强度得到提高,或者高温/高湿环境下的复合物的保存稳定性得到提高。
作为磷系固化促进剂,例如可以举出膦化合物及鏻盐化合物。
作为咪唑系固化促进剂的市售品,例如可以使用选自由2MZ-H、C11Z、C17Z、1,2DMZ、2E4MZ、2PZ-PW、2P4MZ、1B2MZ、1B2PZ、2MZ-CN、C11Z-CN、2E4MZ-CN、2PZ-CN、C11Z-CNS、2P4MHZ、TPZ及SFZ(以上为Shikoku Chemicals Corporation制造的商品名)组成的组中的至少一种。
作为脲系固化促进剂,只要为具有脲基的固化促进剂,则不受特别限定,但从提高保存稳定性的观点而言,优选为具有烷基脲基的烷基脲系固化促进剂。作为具有烷基脲基的烷基脲系固化促进剂,例如可以举出芳香族烷基脲及脂肪族烷基脲。作为烷基脲系固化促进剂的市售品,例如可以举出U-CAT3512T(商品名,San-Apro Ltd.制造,芳香族二甲基脲)及U-CAT3513N(商品名,San-Apro Ltd.制造,脂肪族二甲基脲)。在这些中,优选为芳香族烷基脲,因为裂解温度适当低,容易使复合物有效率地固化。
固化促进剂的调配量只要为可获得固化促进效果的量即可,不受特别限定。从改善树脂组合物的吸湿时的固化性及流动性的观点而言,相对于环氧树脂100质量份,固化促进剂的调配量可以优选为0.1质量份以上且30质量份以下,更优选为0.5质量份以上且15质量份以下,进一步优选为1.0质量份以上且10质量份以下。当固化促进剂的调配量为0.1质量份以上时,可容易获得充分的固化促进效果。若固化促进剂的调配量为30质量份以下,则复合物的保存稳定性不易下降。相对于环氧树脂及酚醛树脂的合计质量100质量份,固化促进剂的含量优选为0.001质量份以上且5质量份以下。但是,即使在固化促进剂的调配量及含量在上述范围外的情况下,也可以获得本发明的效果。
树脂组合物可以含有具有硅氧烷键的化合物(硅氧烷化合物)作为添加剂,因为复合物的成形收缩率容易降低,成形体的耐热性及耐电压性容易得到提高。硅氧烷键为包含2个硅原子(Si)和1个氧原子(O)的键,可以由-Si-O-Si-表示。具有硅氧烷键的化合物可以为聚硅氧烷化合物。
相对于环氧树脂100质量份,硅氧烷化合物的含量可以为1质量份以上且50质量份以下、5质量份以上且45质量份以下或10质量份以上且40质量份以下。
为了复合物的环境安全性、再回收性、成形加工性及低成本,复合物可以包含阻燃剂。阻燃剂例如可以为选自由溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、水合金属化合物系阻燃剂、硅酮系阻燃剂、含氮化合物、受阻胺化合物、有机金属化合物及芳香族工程塑料组成的组中的至少一种。树脂组合物可以含有上述中的一种阻燃剂,也可以含有上述中的多种阻燃剂。
当使用模具由复合物形成成形体时,树脂组合物可以含有蜡。蜡提高复合物的成形(例如传递成形)时的复合物的流动性,并且作为脱模剂发挥作用。蜡可以为高级脂肪酸等脂肪酸及脂肪酸酯中的至少任意一种。
蜡例如可以为选自由以下组成的组中的至少一种:褐煤酸、硬脂酸、12-羟基硬脂酸(12-oxystearic acid)、月桂酸等脂肪酸或这些的酯;硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸铝、硬脂酸镁、月桂酸钙、月桂酸锌、亚油酸锌、蓖麻油酸钙、2-乙基己酸锌等脂肪酸盐;硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山萮酸酰胺、棕榈酸酰胺、月桂酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺、亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、二硬脂基己二酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺、二油烯基己二酸酰胺、N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-油烯基硬脂酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、羟甲基硬脂酸酰胺、羟甲基山萮酸酰胺等脂肪酸酰胺;硬脂酸丁酯等脂肪酸酯;乙二醇、硬脂醇等醇类;包含聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇及这些的改性物的聚醚类;硅油、硅润滑脂等聚硅氧烷类;氟系油、氟系润滑脂、含氟树脂粉末等氟化合物;以及石蜡、聚乙烯蜡、酰胺蜡、聚丙烯蜡、酯蜡、巴西棕榈(Carnauba)、微晶蜡(Micro wax)等蜡类。
从兼顾流动性和脱模性的观点而言,相对于环氧树脂100质量份,蜡的含量可以为1质量份以上且20质量份以下、2质量份以上且15质量份以下或3质量份以上且10质量份以下。
(金属粉)
金属粉(含金属元素的粒子)例如可以含有选自由金属单体、合金及金属化合物组成的组中的至少一种。含金属元素粉例如可以包含选自由金属单体、合金及金属化合物组成的组中的至少一种。合金可以包含选自由固溶体、共晶(eutectic)及金属间化合物组成的组中的至少一种。合金例如可以为不锈钢(Fe-Cr系合金、Fe-Ni-Cr系合金等)。金属化合物例如可以为肥粒铁等氧化物。金属粉可以包含一种金属元素或多种金属元素。金属粉中所包含的金属元素例如可以为贱金属元素、贵金属元素、过渡金属元素或稀土元素。复合物可以包含一种含金属元素粉,也可以包含组成不同的多种含金属元素粉。
金属粉中所包含的金属元素例如可以为选自由铁(Fe)、铜(Cu)、钛(Ti)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铝(Al)、锡(Sn)、铬(Cr)、铌(Nb)、钡(Ba)、锶(Sr)、铅(Pb)、银(Ag)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)及镝(Dy)组成的组中的至少一种。从提高磁特性的观点而言,金属粉优选包含选自由铁、钴及镍组成的组中的至少一种金属元素。金属粉可以进一步包含金属元素以外的元素。金属粉例如可以包含碳(C)、氧(O)、铍(Be)、磷(P)、硫(S)、硼(B)或硅(Si)。
金属粉可以为磁性粉。金属粉也可以为软磁性合金或强磁性合金。金属粉例如可以为选自由Fe-Si系合金、Fe-Si-Al系合金(铝硅铁粉(Sendust))、Fe-Ni系合金(高导磁合金(Permalloy))、Fe-Cu-Ni系合金(高导磁合金)、Fe-Co系合金(铁钴合金(Permendur))、Fe-Cr-Si系合金(电磁不锈钢)、Nd-Fe-B系合金(稀土磁铁)、Sm-Fe-N系合金(稀土磁铁)、Al-Ni-Co系合金(铝镍钴(Alnico)磁铁)及肥粒铁组成的组中的至少一种的磁性粉。肥粒铁例如可以为尖晶石肥粒铁、六方晶肥粒铁或石榴石肥粒铁。金属粉也可以为Cu-Sn系合金、Cu-Sn-P系合金、Cu-Ni系合金或Cu-Be系合金等铜合金。金属粉可以包含上述元素及组合物中的一种,也可以包含上述元素及组合物中的多种。
金属粉也可以为Fe单体。金属粉也可以为包含铁的合金(Fe系合金)。Fe系合金例如可以为Fe-Si-Cr系合金或Nd-Fe-B系合金。含金属元素粉也可以为非晶系铁粉及羰基铁粉中的至少任意一种。当金属粉包含Fe单体及Fe系合金中的至少任意一种时,容易由复合物来制作具有高槽满率(Space factor)且磁特性优异的成形体。金属粉也可以为Fe非晶合金。
作为Fe非晶合金粉的市售品,例如可以使用选自由AW2-08、KUAMET-6B2(以上为Epson Atmix Corporation制造的商品名)、DAP MS3、DAP MS7、DAP MSA10、DAP PB、DAP PC、DAP MKV49、DAP 410L、DAP 430L、DAP HYB系列(以上为Daido Steel Co.,Ltd.制造的商品名)、MH45D、MH28D、MH25D及MH20D(以上为Kobe Steel,Ltd.制造的商品名)组成的组中的至少一种。
<复合物的制造方法>
在复合物的制造中,对金属粉和树脂组合物(构成树脂组合物的各成分)一边加热一边混合。例如,对金属粉和树脂组合物一边加热一边用捏合机、辊、搅拌机等进行混炼。通过金属粉及树脂组合物的加热及混合,树脂组合物附着于构成金属粉的含金属元素的粒子的表面的一部分或整体而包覆含金属元素的粒子,从而树脂组合物中的环氧树脂的一部分或全部成为半固化物。其结果,获得复合物。也可以向通过金属粉及树脂组合物的加热及混合而获得的粉末中进一步加入蜡来获得复合物。也可以预先混合树脂组合物和蜡。
在混炼中,可以在槽内对金属粉、环氧树脂、固化剂、固化促进剂及偶联剂进行混炼。也可以在将金属粉及偶联剂投入到槽内进行混合之后,将环氧树脂、固化剂及固化促进剂投入到槽内,对槽内的原料进行混炼。也可以将硅氧烷化合物、环氧树脂、固化剂及偶联剂在槽内进行混炼之后,将固化促进剂投入到槽内,进而对槽内的原料进行混炼。也可以预先制作环氧树脂、固化剂及固化促进剂的混合粉(树脂混合粉),继而,对金属粉和偶联剂进行混炼而制作金属混合粉,继而,对金属混合粉和上述树脂混合粉进行混炼。
混炼时间还依赖于混炼机械的种类、混炼机械的容积、复合物的制造量,例如优选为1分钟以上,更优选为2分钟以上,进一步优选为3分钟以上。并且,混炼时间优选为20分钟以下,更优选为15分钟以下,进一步优选为10分钟以下。当混炼时间小于1分钟时,混炼不充分而损害复合物的成形性,且复合物的固化度产生偏差。当混炼时间超过20分钟时,例如在槽内进行树脂组合物(例如,环氧树脂及酚醛树脂)的固化而容易损害复合物的流动性及成形性。
当对槽内的原料一边加热一边用捏合机进行混炼时,加热温度例如为生成环氧树脂的半固化物(B阶段的环氧树脂)且抑制环氧树脂的固化物(C阶段的环氧树脂)的生成的温度即可。加热温度也可以为低于固化促进剂的活化温度的温度。加热温度例如优选为50℃以上,更优选为60℃以上,进一步优选为70℃以上。加热温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,进一步优选为110℃以下。当加热温度在上述范围内时,槽内的树脂组合物软化而容易包覆构成金属粉的含金属元素的粒子的表面,从而容易生成环氧树脂的半固化物,并容易抑制混炼中的环氧树脂的完全固化。
[成形体]
本实施方式的成形体可以具备上述复合物。本实施方式的成形体也可以具备上述复合物的固化物。成形体可以包含选自由未固化的树脂组合物、树脂组合物的半固化物(B阶段的树脂组合物)及树脂组合物的固化物(C阶段的树脂组合物)组成的组中的至少一种。本实施方式的成形体可以用作电子零件或电子电路基板用密封材料。根据本实施方式,能够抑制由电子零件或电子电路基板所具备的金属部件与成形体(密封材料)的热膨胀率差引起的成形体的裂纹。
复合物的固化物为金属粉与树脂组合物的固化物,金属粉的含量为90质量%以上且小于100质量%。从提高固化物的强度的观点而言,固化物在250℃下的弯曲强度优选为7.0MPa以上,更优选为8.0MPa以上,进一步优选为8.5MPa以上。弯曲强度的上限值为10MPa左右。从对固化物赋予柔软性的观点而言,固化物在250℃下的弯曲弹性模量可以为1.3GPa以下、1.2GPa以下或1.1GPa以下。弯曲弹性模量的下限值为0.1GPa左右。能够将250℃下的弯曲强度(MPa)除以250℃下的弯曲弹性模量(GPa)所得的值作为固化物的可靠性指标。该指标优选为9.0×10-3以上,更优选为9.2×10-3以上,进一步优选为10.4×10-3以上。该指标的上限值不受特别限定,例如可以为5×10-2以下。
<成形体的制造方法>
本实施方式的成形体的制造方法可以具备将复合物在模具中进行加压的工序。成形体的制造方法可以具备将覆盖金属部件的表面的一部分或整体的复合物在模具中进行加压的工序。成形体的制造方法可以仅具备将复合物在模具中进行加压的工序,也可以除了该工序以外还具备其他工序。成形体的制造方法也可以具备第一工序、第二工序及第三工序。以下,对各工序的详细内容进行说明。
在第一工序中,利用上述方法来制作复合物。
在第二工序中,通过将复合物在模具中进行加压而获得成形体(B阶段的成形体)。在第二工序中,可以通过将覆盖金属部件的表面的一部分或整体的复合物在模具中进行加压而获得成形体(B阶段的成形体)。在第二工序中,将树脂组合物填充到构成含金属元素粉的各个含金属元素的粒子之间。而且,树脂组合物作为结合材料(粘合剂)发挥作用,将含金属元素的粒子彼此互相黏结。
作为第二工序,也可以实施复合物的传递成形。在传递成形中,可以将复合物以5MPa以上且50MPa以下的压力进行加压。成形压力越高,则具有越容易获得机械强度优异的成形体的倾向。当考虑到成形体的量产性及模具的寿命时,成形压力优选为8MPa以上且20MPa以下。相对于复合物的真密度,通过传递成形而形成的成形体的密度可以优选为75%以上且86%以下,更优选为80%以上且86%以下。当成形体的密度为75%以上且86%以下时,容易获得机械强度优异的成形体。在传递成形中,也可以统括地进行第二工序和第三工序。
在第三工序中,通过热处理使成形体固化而获得C阶段的成形体。热处理的温度只要为成形体中的树脂组合物充分固化的温度即可。热处理的温度可以优选为100℃以上且300℃以下,更优选为110℃以上且250℃以下。为了抑制成形体中的金属粉的氧化,优选在惰性氛围气下进行热处理。当热处理温度超过300℃时,因不可避免地包含于热处理的氛围气中的微量的氧而金属粉被氧化或者树脂固化物被劣化。为了抑制金属粉的氧化及树脂固化物的劣化并且使树脂组合物充分固化,热处理温度的保持时间可以优选为几分钟以上且10小时以下,更优选为3分钟以上且8小时以下。
实施例
以下,通过实施例及比较例对本发明进行进一步详细的说明,但是本发明并不受这些例子的任何限定。
以下示出实施例及比较例的复合物的制备中所使用的各成分的详细内容。
(环氧树脂)
亚联苯基芳烷基型环氧树脂(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制造的商品名:NC-3000,环氧当量:275g/eq)
多官能型环氧树脂(Printec Corporation制造的商品名:TECHMORE VG3101L,环氧当量:215g/eq)
(固化剂)
三苯基甲烷型酚醛树脂(AIR WATER INC.制造的商品名:HE910-09,羟基当量:101g/eq)
亚联苯基芳烷基型酚醛树脂(Meiwa Plastic Industries,Ltd.制造的商品名:MEHC-7841-4S,羟基当量:166g/eq)
(偶联剂)
3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的商品名:KBM-403)
3-巯基丙基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的商品名:KBM-803)
甲基丙烯酰氧基辛基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的商品名:KBM-5803)
(固化促进剂)
咪唑系固化促进剂(Shikoku Chemicals Corporation制造的商品名:2P4MHZ-PW)
(脱模剂)
月桂酸锌(NOF CORPORATION制造的商品名:Powder Base L)
部分皂化褐煤酸酯蜡(Clariant Chemicals Co.,Ltd.制造的商品名:Licowax-OP)
(添加剂)
己内酯改性二甲基硅酮(dimethyl silicone)(Gelest,Inc.制造的商品名:DBL-C32)
(金属粉)
非晶系铁粉(Epson Atmix Corporation制造的商品名:9A4-II,平均粒径24μm)
非晶系铁粉(Epson Atmix Corporation制造的商品名:AW2-08,平均粒径5.3μm)
[复合物的制备]
(实施例1~5)
将表1所示的环氧树脂、固化剂、固化促进剂及脱模剂以该表所示的调配量(单位:g)投入到塑料容器中。通过将这些材料在塑料容器内混合10分钟而制备出树脂混合物。树脂混合物相当于树脂组合物中除偶联剂及添加剂以外的其他所有成分。
将表1所示的两种非晶系铁粉在加压式双轴捏合机(Nihon SpindleManufacturing Co.,Ltd.制造,容量5L)中均匀地混合5分钟而制备出金属粉。将表1所示的偶联剂及添加剂添加到双轴捏合机内的金属粉中。继而,将双轴捏合机的内容物加热至90℃,并且一边保持该温度,一边将双轴捏合机的内容物混合了10分钟。继而,将上述树脂混合物添加到双轴捏合机的内容物中,并且一边将内容物的温度保持在120℃,一边将内容物熔融/混炼了15分钟。将通过以上的熔融/混炼而获得的混炼物冷却至室温之后,将混炼物用锤子粉碎至使混炼物具有规定的粒度。另外,上述“熔融”是指双轴捏合机的内容物中树脂组合物的至少一部分的熔融。复合物中的金属粉在复合物的制备过程中不会熔融。通过以上的方法制备出实施例1~5的复合物。
(比较例1~3)
除了如表2所示那样变更各成分的种类及调配量以外,与实施例同样地进行操作而制备出比较例1~3的复合物。
[复合物的评价]
对实施例及比较例中所获得的复合物进行了以下评价。将结果示于表1及2。
(流动性)
流动性的评价使用Shimadzu Corporation制造的流动试验仪(Flowtester)CFT-100来进行。将复合物7g进行成形而制作出片剂(Tablet)。使用片剂在130℃、余热20秒、荷重100kg的条件下实施了流动性的评价。将复合物停止流动为止的柱塞的压入距离(单位:mm)作为流动试验仪行程(Stroke)而测定复合物停止流动为止的时间来作为流动时间,将其作为流动性的指标。
(胶化时间)
利用以下方法测定了复合物的胶化时间。使用硫化仪(Curemeter)(JSR TradingCo.,Ltd.制造),在试样量1.5mL、140℃的条件下测定了胶化时间。将所获得的图表的转矩的上升开始时间作为胶化时间。胶化时间越短,表示固化性越高。
(弯曲试验)
将复合物在成形模具温度140℃、成形压力13.5MPa、固化时间360秒的条件下进行传递成形之后,在180℃下后固化(Post cure)2小时,由此获得了试验片。试验片的尺寸为纵宽80mm×横宽10mm×厚度3.0mm。
使用带有恒温槽的自动立体测图仪,在250℃下对试验片实施了3点支撑型的弯曲试验。作为自动立体测图仪,使用了Shimadzu Corporation制造的AGS-500A。在弯曲试验中,由2个支点支撑了试验片的其中一个面。在试验片的另一个面上的2个支点之间的中央位置处施加了荷重。测定了试验片被破坏时的荷重。弯曲试验的测定条件如下。
2个支点之间的距离Lv:64.0±0.5mm
压头速度(Head speed):2.0±0.2mm/分钟
图表速度(Chart speed):100mm/分钟
图表满量程(Chart full scale):490N(50kgf)
根据下述数式(A)计算出弯曲强度σ(单位:MPa)。根据下述数式(B)计算出弯曲弹性模量E(单位:GPa)。下述数式中,“P”为试验片被破坏时的荷重(单位:N)。“Lv”为2个支点之间的距离(单位:mm)。“W”为试验片的横宽(单位:mm)。“t”为试验片的厚度(单位:mm)。“F/Y”为荷重-挠度曲线的直线部分的斜率(单位:N/mm)。
σ=(3×P×Lv)/(2×W×t2) (A)
E=[Lv3/(4×W×t3)]×(F/Y) (B)
(可靠性)
将250℃下的弯曲强度(MPa)除以250℃下的弯曲弹性模量(GPa)所得的值作为可靠性的评价指标。该值越大,表示强度与弹性模量的平衡越优异。
(回流处理)
通过传递成形,将铜制的金属部件用复合物进行密封,并使复合物固化,由此获得了成形体。对成形体实施了回流处理。回流处理中的最高加热温度为260℃。加热时间为300秒。回流处理之后,观察成形体,调查了成形体中有无裂纹。表中的“A”表示成形体中未形成裂纹,“B”表示成形体中形成有裂纹。
[表1]
[表2]
Claims (9)
1.一种复合物,其具备金属粉和含有环氧树脂、固化剂及偶联剂的树脂组合物,
所述偶联剂包含第1硅烷化合物和第2硅烷化合物,所述第1硅烷化合物具有选自环氧基、氨基、脲基及异氰酸酯基中的官能团,所述第2硅烷化合物具有碳原子数为6以上的链状烃基,
所述金属粉的含量为90质量%以上且小于100质量%。
2.根据权利要求1所述的复合物,其中,
所述偶联剂进一步包含具有巯基的第3硅烷化合物。
3.根据权利要求1或2所述的复合物,其中,
所述第1硅烷化合物具有环氧基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合物,其中,
所述第2硅烷化合物具有苯乙烯基、(甲基)丙烯酰基或乙烯基。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合物,其中,
相对于所述环氧树脂100质量份,所述偶联剂的含量为1.0质量份以上且20质量份以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合物,其中,
所述金属粉包含选自由铁、钴及镍组成的组中的至少一种金属元素。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合物,其中,
所述金属粉为磁性粉。
8.一种成形体,其包含权利要求1至7中任一项所述的复合物。
9.一种固化物,其为权利要求1至7中任一项所述的复合物的固化物。
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