ES2359226T3 - Método para el curado de una composición de resina epoxi que contiene fosfonato reactivo. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para el curado de una composición de resina de epoxi, donde un fosfonato reactivo oligomérico que comprende una unidad de repetición OP(O)(R)-O-arileno, donde R es un alquilo inferior, se usa como agente de polimerización junto con de 0 a 20% en peso de la composición total de un agente para el curado, con la condición de que cuando el proceso se realiza en ausencia del agente para el cocurado el proceso se realiza en ausencia de un 1% en peso de imidazol de 2-metilo.
Description
Método para el curado de una composición de
resina epoxi que contiene fosfonato reactivo.
La presente invención se refiere a un proceso
para el curado de una composición de resina epoxi según la
reivindicación 1 que puede ser usada, por ejemplo, en placas de
circuitos impresos para aplicaciones electrónicas y que representa
una mejora nueva, por ejemplo, sobre el tipo de composiciones
descritas en la Publicación de la patente japonesa nº. 2001/302,879
para Shin Kobe Electric Manufacturing Co. Ltd. /Hitachi Chemical Co.
Ltd. La presente invención se refiere también a un proceso para la
producción de un material de sustrato eléctrico según la
reivindicación 8.
La composición de la presente invención
contiene, como un componente esencial, una resina epoxi. Este
componente está presente entre aproximadamente un 20% a un 50%, en
peso sobre el peso total de la composición. Preferiblemente, este
componente es un no-halógeno que contiene resina
epoxi, tal como un bisfenol Tipo A de resina epoxi, u otras resinas
de este tipo general que son útiles para la producción de tableros
de cableado impresos u otros materiales de sustrato electrónico de
ese tipo (resina epoxi bisfenol F, resina epoxi novolac fenólico,
resina epoxi novolac de cresol, y/o resinas epoxi de bisfenol A
novolac). Se pueden emplear mezclas compatibles de cualquiera de
estas resinas.
Un componente adicional opcional, pero
preferido, para las composiciones de la presente invención es una
resina de polibenzoxazina en una cantidad de hasta cerca de un 50%,
en peso del peso total de la composición, preferiblemente, de
aproximadamente de 5% a sobre 20%, en peso. Esta composición es una
resina de termoinducción que contiene un anillo de
dihidrobenzoxazina que se forma por la reacción representada por
debajo:
Este componente y su proceso de producción es
posteriormente descrito en la patente estadounidense nº. 5,945, 222
(en la Col. 2, línea 59 a Col. 3, línea 62).
El siguiente componente adicional opcional de la
composición de la presente invención es un agente de cocurado para
el componente(s) de la resina mencionada. Las mezclas de
agentes de cocurado compatibles pueden ser usadas. Este agente de
cocurado estará presente en aproximadamente de 0% a 20%, en peso del
peso total de la composición, preferiblemente de aproximadamente de
5% a 15%, en peso. Agentes de cocurado representativos incluyen
fenoloformaldehído, cresolo-formaldehído, novolac,
novolac/melamina, novolac fosforilado, resinas de novolac de
triazina modificada, diciandiamida, y similares.
Las composiciones de la presente invención
también contienen uno o más material(es) de carga inorgánica
a de aproximadamente 10% a sobre 50%, en peso. El material de
relleno o materiales se pueden seleccionar de tales productos de
relleno conocidos como: talco, sílice, alúmina, hidróxido de
aluminio, hidróxido de magnesio, borato de zinc, y similares. Un
material preferido para este uso es trihidrato de alúmina.
Mientras la solicitud de la patente PCT
publicada nº. WO 03/029258 enseña que resinas epoxi pueden contener
un fosfonato hidroxi-terminado oligomérico como un
retardante de llamas, esta Solicitud de PCT generalmente muestra que
necesita que el nivel de tal fosfonato esté en aproximadamente entre
20% hasta 30%, en peso de la resina de epoxi, o más alto para
resultados aceptables. No se menciona ningún uso de relleno en tales
composiciones.
Conforme a la presente invención, la presencia
adicional de relleno ha permitido que se usen cantidades inferiores
del aditivo de fosfonato. En la tabla 1, que se da por debajo, el
ejemplo 7 ilustra que sólo se necesitó un 10% del fosfonato. El uso
del relleno permite una producción suficiente de composición de
epoxi con retardante de llamas, a pesar del uso de cantidades
inferiores de retardante de llamas de fosfonato, mientras todavía se
produce un producto con propiedades físicas buenas (tal como, Tg más
alto, mejor estabilidad hidrolítica, etc).
Cada uno de los componentes precedentes de la
presente composición son bien conocidos por personas con
conocimiento común de la materia como componentes potenciales para
composiciones epoxis del presente tipo, y han sido empleados en
varias combinaciones hasta ahora, como ejemplificados en la
Publicación de patente japonesa mencionada nº. 2001/302,879.
El agente para el curado de fosfonato reactivo
que forma un aditivo esencial y nuevo aquí, en comparación con
métodos de técnica anteriores que se basaban en variaciones de
combinaciones de los componentes previamente descritos, está
presente en aproximadamente entre 3% y 40%, en peso del peso total
de la composición, preferiblemente de aproximadamente 5% a sobre
20%, en peso.
Este agente de curado retardante de llamas, como
se ha descrito en detalle en la publicación de patente Internacional
PCT nº. WO 03/029258, es un fosfonato oligomérico que comprende la
unidad de repetición -OP(O)
(R)-O-Arileno- y tiene un contenido
de fósforo mayor de aproximadamente 12%, en peso. Las especies de
fosfonato en la composición comprenden aquellos grupos terminales
con OH también, posiblemente, de aquellos grupos terminales sin OH.
El Grupo R preferido es metilo, pero puede ser cualquier grupo
alquilo inferior.
Por "Arileno" se entiende cualquier radical
de un fenol dihídrico. El fenol dihídrico preferiblemente debería
tener sus dos grupos de hidroxil en posiciones no adyacentes. Los
ejemplos incluyen los resorcinolos; hidroquinonas; y bisfenoles,
tales como bisfenol A, bisfenol F, y 4,4'-bifenol,
fenolftaleína, 4,4'-tiodifenol, o
4,4'-sulfonildifenol. El grupo de arileno puede ser
1,3-fenileno, 1,4-fenileno, o una
unidad de diradical de bisfenol, pero es preferiblemente
1,3-fenileno.
Este componente para la composición de epoxi de
esta invención puede ser hecho como se describe en la solicitud de
patente PCT 03/029258 por cualquiera de estas vías diferentes: (1)
la reacción de un RPOCl_{2} con
HO-arilo-OH o un derivado de sal,
donde R es alquilo inferior, preferiblemente metilo; (2) la reacción
de alkilfosfonato de difenilo, preferiblemente metilfosfonato, con
HO-Arileno-OH bajo condiciones de
transesterificación; (3) la reacción de un fosfito oligomérico con
unidades de repetición del estructura
-OP(OR')-O-arileno- con un
catalizador de reordenamiento de Arbuzov, dónde R' es alquilo
inferior, preferiblemente metilo; o (4) la reacción de un fosfito
oligomérico con las unidades de repetición con la estructura
-OP(O-Ph)-O-Arileno
con fosfito de trimetil y un catalizador de Arbuzov o con
metilfosfonato de dimetil con, opcionalmente, un catalizador de
Arbuzov. Los grupos terminales -OH, si fijados a arileno pueden ser
producido teniendo un exceso molar controlado del
HO-arileno-OH en los medios de
reacción. Los grupos terminales -OH, si de tipo ácido
(P-OH), se pueden formar por reacciones
hidrolíticas. Se prefiere que los grupos finales de los oligómeros
sean principalmente tipo -Arileno-OH.
La composición de resina epoxi de la presente
invención puede contener aditivos opcionales incluyendo también los
siguientes tipos de materiales: aditivos de refuerzo de fibra y/o
tela; agentes de liberación; colorantes; y similares.
\vskip1.000000\baselineskip
Resina epoxi de tipo de
epoxi-bisfenol A.
Resina de Novolac -
fenol-formaldehído (tipo novolac) (agente de curado
auxiliar).
Melamina-novolac - copolímero de
fenol, melamina y formaldehído (agente de curado auxiliar).
Fósforo-novolac - resina
fosforilada fenol-formaldehído (agente de curado
auxiliar).
ATH - trihidrato de aluminio.
Fosfonato - agente de curado de fosfonata
reactiva donde "arilene" es resorcinol.
DICY - diciandiamida (agente de curado
auxiliar).
AMI-2 -
2-metilimidazola (catalizador).
BDP - bisfenol A bis (fosfato de difenilo)
FYROLFLEX® de marca de Akzo Nobel® BDP.
BDP(OH) - bisfenol A difenilfosfato
hecho como se describe en la
patente estadounidense nº.
3,090,799.
\newpage
RDP(OH)_{2} resorcinol
bis(fenilresolcinil fosfato)
hecho como se describe en patente
estadounidense nº.
5,508,462.
\vskip1.000000\baselineskip
Tg - temperatura de transición de vidrio medida
en los experimentos TMA como se describe en protocolo
IPC-TM-650.
UL 94 - Índice de inflamabledad según UL 94
protocolo vertical (V-0, V-1;
V-2).
PCT - tiempo de exposición a vapor en prueba de
olla a presión según protocolo
IPC-TM-650. La absorción de agua fue
medida después de eliminación de la muestra de la autoclave.
Delaminación - medida en experimentos TMA a 260
o 288ºC como se describe en protocolo
IPC-TM-650.
CTE - coeficiente de expansión térmica medida en
experimentos TMA a las temperaturas por debajo y encima de
transición de vidrio (<Tg y >Tg respectivamente). Fue seguido
el Protocolo IPC-TM-650.
Las tablas I y II que están reproducidas debajo
establecen varias formulaciones que representan formas de
realización de la presente invención. La tabla III muestra un
conjunto de formulaciones comparativas.
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (9)
1. Un proceso para el curado de una composición
de resina de epoxi, donde un fosfonato reactivo oligomérico que
comprende una unidad de repetición
OP(O)(R)-O-arileno, donde R
es un alquilo inferior, se usa como agente de polimerización junto
con de 0 a 20% en peso de la composición total de un agente para el
curado, con la condición de que cuando el proceso se realiza en
ausencia del agente para el cocurado el proceso se realiza en
ausencia de un 1% en peso de imidazol de
2-metilo.
2. Proceso según la reivindicación 1 donde el
fosfonato reactivo se usa en ausencia de agente para el
cocurado.
3. Proceso según la reivindicación 1 donde el
fosfonato reactivo se usa junto con entre un 5 y un 15% en peso de
la composición total del agente para el cocurado.
4. Proceso según la reivindicación de 1 a 3
donde el fosfonato reactivo constituye entre un
3-40%, preferiblemente de entre
5-20%, en peso de la composición total.
5. Proceso según la reivindicación de 1 a 4
donde el fosfonato reactivo tiene un contenido en fósforo mayor de
12% en peso, y arileno es un radical de un fenol dihídrico.
6. Proceso según la reivindicación de 1 a 5
donde la resina epoxi está presente de un 20 a un 50% en peso de la
composición total.
7. Proceso según la reivindicación de 1 a 6
donde la composición comprende una resina epoxi sin halógeno o una
mezcla de resinas epoxídicas sin halógeno.
8. Proceso para la producción de un material de
sustrato electrónico que incluye las etapas de (a) curar una
composición de resina epoxi, donde un fosfonato reactivo que
comprende una unidad de repetición
OP(O)(R)-O-arileno, donde R
es un alquilo inferior, se usa como agente para el curado junto con
de 0 a 20% en peso de la composición total de un agente para el
cocurado para obtener una composición de resina epoxi curada, y (b)
usar la composición de resina epoxi curada para hacer el material de
sustrato electrónico, con la condición de que si el material de
sustrato electrónico es una red de fibra de vidrio el paso del
proceso (a), si se realiza en ausencia de un agente de cocurado, no
se realiza en presencia de 1% en peso de imidazol de
2-metilo.
9. Proceso según la reivindicación 8 para la
producción de una placa de circuito impreso.
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