DE2651354A1

DE2651354A1 - Haftvermittler-ansatz fuer glasfaserverstaerkte epoxyharze

Info

Publication number: DE2651354A1
Application number: DE19762651354
Authority: DE
Inventors: Amir Dr Hussain; Christian Dipl Ing Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-11-10
Filing date: 1976-11-10
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DE2651354C2

Description

Haftvermittler-Ansatz für glasfaserverstärkte Epoxyharze
Die Erfindung betrifft einen Ifaftvermittler-Ansatz für glasfaserverstärkte Epoxyharze bestehend aus einer wäßrigen Lösung organofunktioneller Silane.
Bei der Herstellung glasfaserverstärkter Epoxylaminate als Basismaterial für gedruckte Schaltungen werden Glasseidengewebe mit einer Epoxyharziösung getränkt und nach den Anhärten des Epoxyharzes in mehreren Lagen zusammen mit außenliegenden Kupferkaschierungen unter Wärmeeinwirkung verpreßt. Vor dem Tränken mit der Epoxyharzlösung werden die Glasseidengewebe mit einem Haftvermittler behandelt, welcher eine Grenzfläche schafft, die in der Lage ist, im Epoxyharz auftretende Sparniungen auf die Glasfasern zu übertragen und so für die nötige Entlastung zu sorgen, sowie die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Epoxylaminate unter Feuchtigkeitseinwirkung zu verbessern. Die bekannten Haftvermittler-Ansätze bestehen aus wäßrigen Lösungen organofunktioneller Silane, welche die Struktur Y (Gft2)n - Si - X3 aufweisen, wobei Y eine organofuiktionelle Gruppe, X eine hydrolisierbare Gruppe und n = 1 - 3 bedeuten (Aufsatz von W.A. Korel u.a. "Organofunktionelle Silane als Haftvermittler" in "Kunststoffe" Band 65, lieft 11, Seiten 760 bis 763). Der Adhäsions-Mechanismus dieser bifunktionellen Silane beruht zum einen darauf, daß die in Gegenwart von Wasser aufgespaltene hydrolisierbare Gruppe des Alkoxysilans ein Silantriol bildet, das mit den Hydroxilgruppen der Glasfaseroberfläche Verbindungen eingeht. Zum anderen copolymerisiert die organofunktionelle Gruppe des Haftvermittlers mit den Bindemittel und wird so zum Bestandteil des mit ihm verträglichen Epoxyharzes. Elektronenmikroskopische Untersuchungen haben gezeigt, daß an den Oberflächen der Glasfasern jedoch nur ausgedehnte unregelmäßige Anhäufungen des Haftvermittlers vorhanden sind. Diese ungleichmäßige oder unvollkommene Beschichtung der Glasfasern mit Haftvermittler verursacht als erste sichtbare Erscheinung Benetzungsfehler, wenn das Glasseidengewebe mit Epoxyharzlösung getränkt wird. Die schlechtere Haftfestigkeit wird durch mechanische Prüfungen, Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop und Kochen in Wasser sichtbar.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen liaftvermittler-Ansatz zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Glasfasern vollkommener beschichtet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lösung zusätzlich Diacetonalkohol und/oder Glykoläther enthält. Der erfindungsgemäße Haftvermittler-Ansatz enthält also organofunktionelle Silane, Wasser und eines oder mehrere der folgenden organischen Lösungsmittel: Diacetonalkohol Methylglykol Äthylglykol Isopropylglykol n-Propylglykol n-Butylglykol Methyldiglykol Äthyldiglykol n-Butyldiglykol Äthyltriglykol Durch die aufgeführten organischen Lösungsmittel wird die Oberflächenspannung der Ilaftvermittlerlösung erniedrigt und eine wesentlich bessere Bedeckung der Glasfasern durch den Haftvermittler bewirkt. Mit der besseren Bedeckung deykeaktiven Glasfaseroberfläche kann das Epoxyharz dann eine kontinuierliche Schicht um die Glasfasern herum bilden. Der auf die Gesamtmenge der übrigen Bestandteile bezogene Anteil an organofunktionellen Silanen liegt bei dem erfindungsgemäßen Haftvermittler-Ansatz in dem auch bisher allgemein üblichen Bereich zwischen 1 bis 2,5 Gew.-.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haftvermittler-Ansatzes bilden Diacetonalkohol und/oder Glykoläther ein azeotropes Gemisch. Diese azeotropen Gemische weisen relativ niedrige Siedepunkte auf, wodurch das Trocknen der mit Haftvermittlerlösung getränkten Glasseidengewebe erleichtert wird. Gleichzeitig wird eine bei Temperaturen über 13500 eintretende Schädigung der organofunktionellen Silane mit Sicherheit ausgeschlossen.

In der nachfolgenden Zusammenstellung werden Beispiele von Haftvermittler-Ansätzen für glasfaserverstärkte Epoxyharze angegeben, wobei das Beispiel A eine bisher übliche Zusammen-Setzung angibt, während die Beispiele B bis F erfindungsgemäße Zusammensetsungen angeben. Die Anteile der organofunktionellen Silane sind jeweils auf die Gesamtmengen der übrigen Bestandteile bezogen.

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Beispiel Organofunktionel- Organisches Wasser Siedepunkt

les Silan Lösungsmittel

A 1 Gew.-% Epoxy- - 100 Gew.-% 10000

silan

B 1 Gew.-% Epoxy- 12,6 Gew.-% 86,4 " 98,8° C

silan Diacetonalko-

hol

c

Epoxysilan Methylglykol

D 1,5 Gew.-% 15,3 Gew.-% 74,7 " 99,9° C

Aminosilan Me tbylglykol

E 1,8 Gew.-% 60,0 Gew.-% 40,0 " 99,4° C

Epoxysilan Isopropylglykol

F 1,8 Gew.-% 60,6 Gew.-% 40,0 " 99,4° C

Aminosilan Isopropylglykol

Das in den Beispielen A, B, C und E verwendete Epoxysilan entspricht der Formel CH2#-CH - CH2 - O(CH2)3 - Si - (OCH3)3 während das in den Beispielen D und F angegebene Aminosilan der Formel NH2 (CH2)2 NH (CH3)3 - Si - (OCH3)3 entspricht.
Mit den vorstehend angegebenen Haftvermittler-Ansätzen wurden Glasseidengewebe getränkt und anschließend getrocknet. Die trockenen Glasseidengewebe wurden dann mit einer Epoxyharzlösung getränkt und nach dem Anhärten des Epoxyharzes in mehreren Lagen zusammen mit außenliegenden Kupferkaschierungen unter Wärmeeinwirkung verpreßt. Nachfolgende Aufnahmen mit dem R asterlektronenmikroskop zeigten bei dem mit dem Haftvermittler-Ansatz A behandelten Laminat eine mäßige Haftfestigkeit des Epoxyharzes an den Glasfasern, während bei den mit den Haftvermittler-Ansätzen Abis F behandelten Laminaten eine hervorragende Haftfestigkeit sichtbar wurde. lirsache dieser deutlich verbesserten Haftfestigkeit ist die durch Zugabe der angegebenen organischer Lösungsmittel herabgesetzte Oberflächenspannung der Haft- vermittler-Ansätze. So besitzt der bisher bekannte ITaftvermittler-Ansatz gemäß Beispiel A eine Oberflächenspannung von 635 x 10 6 Ncm 1, während der Haftvermittler-Ansatz gemäß Beispiel B eine Oberflächenspannung von 480 x 10 6 Ncm-1 aufweist. Obwohl diese Herabsetzung der Oberflächenspannung durch Diacetonalkohol und/oder Glykoläther bewirkt wird, werden llaftvermittler-Ansätze, welche gemäß Beispiel B organofunktionelle Silane, Wasser und Diacetonalkohol enthalten bevorzugt, daß sie die günstigsten Verarbeitungsbedingungen aufweisen. So liegt die Zündtemperatur des azeotropen Gemisches aus Wasser und Diacetonalkohol über 50000 und erfüllt somit auch die strengsten sicherheitstechnischen Vorschriften.
2 Patentansprüche

Claims

r a t e n t a n 5 p r ü c h e 1. Naftvermittler-Ansatz für glasfaserverstärkte Epoxyharze bestehend aus einer wäßrigen Lösung organofunktioneller Silane, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lösung zusätzlich Diacetonalkohol und/oder Glykoläther enthält.
2. Haftvermittler-Ansatz nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß Wasser, Diàcetonalkohol und/oder Glykoläther ein azeotropes Gemisch bilden.