ES2884788T3 - Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones - Google Patents

Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones Download PDF

Info

Publication number
ES2884788T3
ES2884788T3 ES18749707T ES18749707T ES2884788T3 ES 2884788 T3 ES2884788 T3 ES 2884788T3 ES 18749707 T ES18749707 T ES 18749707T ES 18749707 T ES18749707 T ES 18749707T ES 2884788 T3 ES2884788 T3 ES 2884788T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
groups
catalyst
group
hydroxyl groups
total
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18749707T
Other languages
English (en)
Inventor
Frederic Gubbels
Thierry Cooremans
Julien Renaud
Buyl Francois De
Martin Beukema
Victor Baily
Gregory Chambard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Silicones Corp
Original Assignee
Dow Silicones Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Silicones Corp filed Critical Dow Silicones Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2884788T3 publication Critical patent/ES2884788T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/057Metal alcoholates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/541Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/066Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013Fillers, pigments or reinforcing additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/296Organo-silicon compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52Encapsulations
    • H01L33/56Materials, e.g. epoxy or silicone resin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente que comprende: (i) al menos un polímero terminado en sililo curable por condensación que tiene al menos uno, típicamente al menos 2 grupos funcionales Si-hidroxilo por molécula; (ii) un reticulante seleccionado del grupo de - silanos que tienen al menos 2 grupos hidrolizables, de forma alternativa al menos 3 grupos hidrolizables por grupo de molécula; y/o - moléculas con funcionalidad sililo que tienen al menos 2 grupos sililo, conteniendo cada grupo sililo al menos un grupo hidrolizable. (iii) un catalizador de condensación seleccionado del grupo de titanatos y circoniatos, caracterizada por que: la composición comprende adicionalmente uno o más promotores de adhesión en una cantidad de un 0,1 a un 2 % en peso de la composición total; - la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es >7:1; y (a) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >7:1 a 10:1 la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,3:1 y (b) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >10:1 la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5:1.

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones elastomérioas y sus aplicaciones
La presente divulgación se refiere en general a encapsulantes de silicona, por ejemplo, materiales curados por medio de una química de curado por condensación y sus aplicaciones, especialmente como encapsulantes y/o encapsuladores para conjuntos electrónicos y/u ópticos, por ejemplo, conjuntos de iluminación LED.
En muchos casos, los materiales usados como materiales de revestimiento, encapsulado y encapsulación, por ejemplo, geles, deben mantener la adhesión a los sustratos. En electrónica, por ejemplo, los geles son una clase especial de encapsulantes que se curan para formar un material extremadamente blando. Se usan para proporcionar altos niveles de alivio de la tensión en circuitos sensibles. Estos materiales se pueden usar para realizar muchas funciones importantes en electrónica. Su función principal es proteger los conjuntos y componentes electrónicos de entornos adversos proporcionando aislamiento dieléctrico, prevención de la entrada de contaminantes (por ejemplo, humedad) en los circuitos electrónicos y protección de los componentes electrónicos contra la tensión mecánica y térmica en los componentes. En dichas situaciones, se requiere que los encapsulantes se adhieran a componentes electrónicos y eléctricos y placas de circuito impreso además de los conectores y conductores eléctricos que atraviesan el revestimiento o material de encapsulación.
Mientras que una variedad de encapsulantes de base orgánica y de silicona están disponibles comercialmente, cada uno tiene desventajas. Por ejemplo:
(i) muchos adhesivos/encapsulantes/encapsuladores de silicona disponibles comercialmente no son ópticamente transparentes;
(ii) se sabe que los materiales a base de epoxi, el poliuretano y las siliconas se decoloran (por ejemplo, amarillean) con el tiempo;
(iii) los materiales de curado por adición (hidrosililación) a temperatura ambiente basados en silicona no proporcionan suficiente adhesión a las superficies del sustrato;
(iv) en vista de (iii) anterior, muchos materiales de curado por adición de silicona con promotores de adhesión para potenciar la adhesión deben curar a temperaturas >100 °C (por ejemplo, de 120-150 °C) que muchas placas electrónicas y similares no pueden soportar; y
(v) se sabe que los materiales a base de poliuretano o epoxi tienen altos niveles de contracción durante el curado, lo que puede crear problemas cuando se usan en situaciones comerciales a gran escala.
Los materiales de silicona comerciales que se usan actualmente para formar los encapsulantes y encapsuladores, etc. (por ejemplo, geles) son caros porque se basan en la química de curado por adición, es decir, se curan mediante la reacción de hidrosililación/adición de un grupo hidruro de silicio con un radical de carbono insaturado con la ayuda de un catalizador, que típicamente es un compuesto a base de platino. Históricamente, la industria ha preferido composiciones de curado por adición de este tipo para estas aplicaciones porque curan inmediatamente en todo el cuerpo del compuesto, dando como resultado un material curado en cuestión de minutos, mientras que los sistemas de curado por condensación son significativamente más lentos, los procedimientos de curado con titanato por condensación pueden tardar, por ejemplo, hasta 7 días de curado por cada 6 mm de profundidad del cuerpo del material sin curar. Los sistemas de curado con estaño por condensación curan durante un periodo más corto, pero no son deseados para, por ejemplo, aplicaciones electrónicas porque experimentan reversión (es decir, despolimerización) a temperaturas por encima de 80 °C.
Aunque desde el punto de vista de la velocidad de curado los materiales fabricados a partir de composiciones de curado por hidrosililación son excelentes, existen varios problemas y/o desventajas potenciales con su uso. Por ejemplo, en general se curan a temperatura elevada (es decir, en exceso de 100 °C) y se pueden contaminar y volver incurables debido a la inactivación de catalizadores de curado a base de platino caros que son sensibles y se pueden contaminar con compuestos que contienen aminas, compuestos que contienen azufre y compuestos que contienen fósforo.
Es bien conocido por los expertos en la técnica que los compuestos de alcoxi-titanio, es decir, titanatos de alquilo, son catalizadores adecuados para formular siliconas de un componente curables por humedad (Referencias: Noll, W.; Chemistry and Technology of Silicones, Academic Press Inc., Nueva York, 1968, pág. 399, Michael A. Brook, Silicon in organic, organometallic and polymer chemistry, John Wiley & sons, Inc. (2000), pág. 285). Los catalizadores de titanato se han descrito ampliamente por su uso para formular elastómeros de silicona de curado por condensación de una parte curados en superficie o por difusión. Típicamente, estas formulaciones están disponibles en paquetes de una parte que se aplican en una capa que es más delgada que típicamente 15 mm. Es conocido que capas más gruesas que 15 mm dan lugar a material sin curar en la profundidad del material, porque la humedad se difunde muy lentamente en secciones muy profundas. El curado superficial o por difusión (por ejemplo, humedad/condensación) tiene lugar cuando el procedimiento de curado inicial tiene lugar mediante la formación de una superficie curada en la interfase de composición/aire después de que aplicar el sellador/encapsulante sobre la superficie del sustrato. Después de la generación de la capa superficial, la velocidad de curado depende de la velocidad de difusión de la humedad desde la interfase de sellador/eneapsulante con el aire hacia el Interior (o núcleo), y la difusión del subproducto/efluente de la reacción de condensación desde el interior (o núcleo) hacia el exterior (o superficie) del material y el engrasamiento gradual de la capa curada con el tiempo desde el exterior/superficie hacia el interior/núcleo.
Las composiciones de múltiples componentes diseñadas para activar el curado por condensación en la mayor parte del producto no usan catalizadores a base de titanio. En general, usan otros catalizadores metálicos tales como catalizador de estaño o cinc, por ejemplo, dilaurato de dibutilestaño, octoato de estaño y/u octoato de cinc (Noli, W.; Chemistry and Technology of Silicones, Academic Press Inc., Nueva York, 1968, pág. 397). En las composiciones de silicona almacenadas antes de su uso de dos o más partes, una parte contiene un relleno que típicamente contiene la humedad requerida para activar el curado por condensación en la mayor parte del producto. A diferencia del sistema de curado por difusión de una parte mencionado anteriormente, los sistemas de curado por condensación de dos partes, una vez mezclados, posibilitan el curado en masa incluso en secciones de más de 15 mm de profundidad. En este caso, la composición curará (después de la mezcla) en todo el volumen del material. Si se forma una capa, será solo en los primeros minutos después de la aplicación. Poco después, el producto se convertirá en un sólido en toda la masa. Los catalizadores de titanato no se usan para curar estos tipos de composiciones de dos partes porque es bien conocido que, en presencia de una cantidad significativa de humedad, los catalizadores de titanato de alquilo se hidrolizarán completamente para formar tetrahidroxititanato, que es insoluble en silicona. Esta forma de titanio pierde su eficacia catalítica, dando lugar a sistemas sin curar. Por tanto, existe la necesidad de un material de encapsulación/encapsulado de iluminación LED, curable a temperatura ambiente, ópticamente transparente.
El documento WO 2016/120270 divulga composiciones que son similares a las presentes, pero no divulga su proporción de grupos hidroxi a hidrolizables.
Se proporciona una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente que comprende:
(i) al menos un polímero terminado en sililo curable por condensación que tiene al menos uno, típicamente al menos 2 grupos funcionales Si-hidroxilo por molécula;
(ii) un reticulante seleccionado del grupo de
- silanos que tienen al menos 2 grupos hidrolizables, de forma alternativa al menos 3 grupos hidrolizables por grupo de molécula; y/o
- moléculas con funcionalidad sililo que tienen al menos 2 grupos sililo, conteniendo cada grupo sililo al menos un grupo hidrolizable.
(iii) un catalizador de condensación seleccionado del grupo de titanatos y circoniatos, caracterizado por que:
- la composición comprende adicionalmente uno o más promotores de adición en una cantidad de un 0,1 a un 2 % en peso de la composición total,
- la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es >7:1; y
- (a) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >7:1 a 10:1 la proporción molar del grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,3:1 y
(b) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >10:1 la proporción molar de grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5: 1.
En una alternativa, el catalizador de condensación (iii) se selecciona del grupo de titanatos y circoniatos, caracterizado por que:
- la proporción molar de grupos hidroxilo unidos a silicio totales: grupos hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5:1 y
la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 e hidroxilo unido a silicio total: el catalizador es >10:1.
Un material de silicona que es el producto de reacción de condensación de los anteriores, es decir, el producto de reacción de condensación de la siguiente composición:
(í) al menos un polímero terminado en sIIIIo curable por condensación que tiene al menos uno, típicamente al menos 2 grupos funcionales Si-hidroxilo por molécula;
(Ií) un reticulante seleccionado del grupo de
- silanos que tienen al menos 2 grupos hidrolizables, de forma alternativa al menos 3 grupos hidrolizables por grupo de molécula; y/o
- moléculas con funcionalidad sililo que tienen al menos 2 grupos sililo, conteniendo cada grupo sililo al menos un grupo hidrolizable.
(Ií) un catalizador de condensación seleccionado del grupo de titanatos y circoniatos, caracterizado por que:
- la composición comprende adicionalmente uno o más promotores de adición en una cantidad de un 0,1 a un 2 % en peso de la composición total,
- la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es >7:1; y
- (a) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >7:1 a 10:1 la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,3:1 y
- (b) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >10:1 la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5:1.
Se debe entender que, en aras de esta solicitud, los "grupos hidrolizables totales" excluyen tanto la humedad como los grupos hidroxilo unidos a silicio presentes en la composición. Para evitar dudas, la humedad, como se describe anteriormente en el presente documento, significa agua. La humedad contenida dentro de la composición típicamente se retiene por el relleno cuando está presente en el mismo. La cantidad de humedad presente en el relleno se determina como se analiza previamente de acuerdo con ISO 787-2:1981, que se explica con mayor detalle a continuación.
El contenido molar de hidroxilo unido a silicio (Sí-OH) total se calcula para 100 g de la formulación mixta. El contenido molar de hidroxilo unido a silicio relacionado con un polímero es igual a la cantidad en gramos (g) de polímero que contiene hidroxilo en 100 g del producto mixto (es decir, composición total) dividida por el peso molecular promedio en número del polímero multiplicado por el número promedio de funciones hidroxilo presentes en el polímero, típicamente 2. Si existen varios polímeros con funcionalidad hidroxilo en la formulación, se determina la suma del contenido molar de cada polímero y a continuación se añade el total acumulativo de todos los polímeros para constituir el contenido molar de silanol total en la formulación.
El contenido molar total de grupos hidrolizables se determina de forma análoga usando los grupos hidrolizables en oposición a las funciones hidroxilo.
El contenido molar de grupos hidrolizables es igual a la cantidad en g de moléculas que contienen grupos hidrolizables en 100 g del producto mixto (es decir, composición total) dividida por el peso molecular real de la molécula o el peso molecular promedio en número, en caso de que sea una molécula polimérica, multiplicado por el número promedio de funciones hidrolizables presentes en la molécula.
La proporción molar de grupos hidroxilo unidos a silicio totales a grupos hidrolizables totales se calcula a continuación dividiendo el contenido molar total de hidroxilo unido a silicio (Sí-OH) por el contenido molar total de grupos hidrolizables o se puede proporcionar como una proporción.
Cuando está presente, se considera que la fuente de humedad presente en la composición es la humedad (agua) contenida en el relleno. La cantidad cuantitativa de humedad presente en el relleno se determina mediante la extracción de humedad (agua) de las muestras del relleno usado en nuestras composiciones usando el procedimiento de prueba de ISO7872:1981 que se resume a continuación para evitar dudas:
1) Se pone un recipiente de vidrio vacío de 100 ml en un horno a 105° para que se seque durante 2 horas.
2) Se pone el recipiente de vidrio secado resultante en un desecador hasta que alcanza temperatura ambiente.
3) Se pesa el recipiente de vidrio con exactitud (W1);
4) Se añade alrededor de 1 g de uno o más rellenos al recipiente y se pesa con exactitud (W2).
5) Se coloca el recipiente de vidrio que contiene el o Ios rellenos en un horno a 105° durante 2 horas,
6) Se pone el recipiente de vidrio que contiene el o los rellenos en un desecador hasta que alcance temperatura ambiente;
7) Se pesa el recipiente de vidrio que contiene el o los rellenos con exactitud (W3),
El contenido de humedad se calcula mediante la siguiente formula;
Contenido de humedad (%) = 100 x (W2-W3) / (W2-W1}
Para evitar dudas, se debe entender que;
el número de moles de humedad es = el número de moles de agua, y
el número de moles de humedad por 100 g de material de relleno de partida = 100 x (W2-W3)/[(W2-W1 )x18], a partir del que se puede determinar la cantidad de humedad/agua presente en el relleno añadido a la composición basándose en el peso del relleno usado en la composición,
La cantidad molar de catalizador se determinó mediante el siguiente cálculo;
[Peso en partes de catalizador x la cantidad relativa de parte de catalizador (es decir. = 1)1 [cantidad relativa de parte de catalizador cantidad relativa de base] x PM de catalizador
Por tanto, simplemente, por ejemplo, cuando el catalizador es titanato de tetra n-butilo (TnBT), si la composición se almacenaba en 2 partes antes de la mezcla y la proporción ponderal de las dos partes cuando se mezclan es 10:1, es decir, 10 partes de base por cada una parte en peso de la composición de catalizador, dado que el peso molecular de TnBT es 340; el cálculo sería,
[Peso ein partes de TnBT en parte de catalizador x la cantidad relativa de parte de catalizador (es decir, = 111
[cantidad relativa de parte de catalizador f11 cantidad relativa de base] x 340
El peso molecular promedio en número (Mn) y el peso molecular promedio en peso (Mw) de la silicona se pueden determinar mediante cromatografía de filtración en gel (GPC). Esta técnica es una técnica estándar y proporciona valores para Mw (promedio ponderal), Mn (promedio numérico) e índice de polidispersidad (Pl) (donde Pl = Mw/Mn).
Los valores de Mn proporcionados en esta solicitud han sido determinados por GPC y representan un valor típico del polímero usado, Si no lo proporciona GPC, el Mn también se puede obtener a partir del cálculo basado en la viscosidad dinámica de dicho polímero,
Las ventajas principales de estas composiciones son que curan a temperatura ambiente y se adhieren a los sustratos a temperatura ambiente, También son más resistentes a los contaminantes que las siliconas curadas por adición que usan catalizadores a base de platino, Son ópticamente transparentes, especialmente en ausencia de relleno, y no experimentan reversión,
El polímero (i) es al menos un polímero terminado en sililo curable por humedad/condensación, Se puede utilizar cualquier polímero terminado en sililo curable por humedad/condensación adecuado, incluyendo polidialquil siloxanos, alquilfenilsiloxano o polímeros de base orgánica con grupos terminales de sililo, por ejemplo, poliéteres terminados en sililo, acrilatos terminados en sililo y poliisobutilenos terminados en sililo o copolímeros de cualquiera de los anteriores, Preferentemente, el polímero es un polímero basado en polisiloxano que contiene al menos dos grupos hidroxilo unidos a silicio, lo más preferentemente el polímero comprende grupos hidroxilo terminales unidos a silicio, Ejemplos de grupos adecuados que contienen grupos hidroxilo unidos a Si incluyen -Si(OH)3, -(Ra)Si(OH)2 , -(Ra)2Si(OH) y -(Ra)2Si-Rc-SiRdp(OH)3-p donde cada Ra representa independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente, por ejemplo, un grupo alquilo, en particular que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, (y es preferentemente metilo); cada grupo Rd es independientemente un grupo alquilo que tiene hasta 6 átomos de carbono; Rc es un grupo hidrocarbonado divalente que puede estar interrumpido por uno o más espaciadores de siloxano que tienen hasta seis átomos de silicio; y p tiene el valor 0, 1 o 2,
Preferentemente, el polímero (i) tiene la fórmula general
X3-A -X1 (1)
donde X3 y X1 se seleccionan independientemente de grupos siloxano que terminan en grupos hidroxilo o hidrolizables y A es una cadena polimérica que contiene siloxano,
Ejemplos de hidroxilo unido a silicio que contiene grupos terminadores X3 o X1 incluyen -Si(OH)3, -(Ra)Si(OH)2 , -(Ra)2Si(OH) y -(Ra)2Si-Rc-SiRdp(OH)3-p como se define anteriormente con cada grupo Rd, cuando está presente, siendo típicamente un grupo metilo. Preferentemente Ios grupos terminales X3 y/o X1 son grupos hidroxidialquil sililo, por ejemplo, grupos hidroxidimetil sililo o grupos alcoxidialquil sililo, por ejemplo, metoxidimetil sililo o etoxidimetil sililo. Lo más preferentemente los grupos terminales X3 y/o X1 son grupos hidroxidimetil sililo.
Ejemplos de grupos siloxano adecuados en la cadena polimérica A de fórmula (I) son aquellos que comprenden una cadena de polidiorganosiloxano. Por tanto, la cadena polimérica A incluye preferentemente unidades de siloxano de fórmula (2)
-(R 5sSÍO(4-s)/2)- (2)
en la que cada R5 es independientemente un grupo orgánico tal como un grupo hidrocarbilo que tiene de 1 a 10 átomos de carbono opcionalmente sustituido con uno o más grupos halógeno tal como cloro o flúor y s es 0, 1 o 2. Ejemplos particulares de grupos R5 incluyen metilo, etilo, propilo, butilo, vinilo, ciclohexilo, fenilo, grupo tolilo, un grupo propilo sustituido con cloro o flúor tal como un grupo 3,3,3-trifluoropropilo, clorofenilo, beta-(perfluorobutil)etilo o clorociclohexilo. Adecuadamente, al menos algunos y preferentemente sustancialmente todos los grupos R5 son metilo.
Típicamente, los polímeros del tipo anterior tendrán una viscosidad del orden de 400 a 300.000 mPa.s, de forma alternativa de 1000 a 100.000 mPa.s a 23 °C medida usando un viscosímetro de placa cónica de Brookfield (RV DIII) usando la placa cónica más adecuada.
Los polisiloxanos preferentes que contienen unidades de fórmula (2) son, por tanto, polidiorganosiloxanos que tienen grupos hidroxilo terminales unidos a silicio o radicales orgánicos terminales unidos a silicio, que se pueden hidrolizar usando humedad como se define anteriormente. Los polidiorganosiloxanos pueden ser homopolímeros o copolímeros. También son adecuadas mezclas de diferentes polidiorganosiloxanos que tienen grupos condensables terminales.
De acuerdo con la presente invención, la cadena polimérica A puede ser de forma alternativa polímeros de base orgánica con grupos terminales sililo, por ejemplo, poliéteres terminados en sililo, acrilatos terminados en sililo y poliisobutilenos terminados en sililo. En el caso de los poliéteres de sililo, la cadena polimérica se basa en unidades basadas en polioxialquileno. Dichas unidades de polioxialquileno comprenden preferentemente un polímero lineal predominantemente de oxialquileno compuesto de unidades de oxialquileno recurrentes, (-CnH2n-0 -) ilustrado por la fórmula promedio (-CnH2n-0-)y en la que n es un número entero de 2 a 4, inclusive, e y es un número entero de al menos cuatro. El peso molecular promedio en número de cada bloque de polímero de polioxialquileno puede variar de aproximadamente 300 y aproximadamente 10.000 g/mol, pero puede tener un peso molecular mayor. Además, las unidades de oxialquileno no son necesariamente idénticas en todo el monómero de polioxialquileno, sino que pueden diferir de una unidad a otra. Un bloque de polioxialquileno, por ejemplo, puede estar compuesto de unidades de oxietileno, (-C2H4-O-); unidades de oxipropileno (-C3H6-O-); o unidades de oxibutileno, (-C4H8-O-); o mezclas de los mismos.
Otras unidades de polioxialquileno pueden incluir, por ejemplo: unidades de la estructura
-[-Re-0 -(-R f-0-)w-Pn-CRG2-Pn-0-(-Rf-0-)q-Re]-
en la que Pn es un grupo 1,4-fenileno, cada Re es igual o diferente y es un grupo hidrocarbonado divalente que tiene de 2 a 8 átomos de carbono, cada Rf es igual o diferente y es un grupo etileno o propileno, cada Rg es igual o diferente y es un átomo de hidrógeno o grupo metilo y cada uno de los subíndices w y q es un número entero positivo en el intervalo de 3 a 30.
Para el propósito de esta solicitud, "sustituido" significa que uno o más átomos de hidrógeno en un grupo hidrocarbonado se han remplazado con otro sustituyente. Ejemplos de dichos sustituyentes incluyen, pero no se limitan a, átomos de halógeno tales como cloro, flúor, bromo y yodo; grupos que contienen átomo de halógeno tales como clorometilo, perfluorobutilo, trifluoroetilo y nonafluorohexilo; átomos de oxígeno; grupos que contienen átomo de oxígeno tales como (met)acrílico y carboxilo; átomos de nitrógeno; grupos que contienen átomo de nitrógeno tales como grupos aminofuncionales, grupos amidofuncionales y grupos cianofuncionales; átomos de azufre; y grupos que contienen átomo de azufre tales como grupos mercapto.
La cadena principal del polímero orgánico (A) que puede contener grupos orgánicos salientes dentro de la molécula no está en particular limitada y puede ser cualquiera de los polímeros orgánicos que tienen diversas cadenas principales.
Los reticulantes (ii) que se pueden usar son en general de curado por humedad
- silanos que tienen al menos 2 grupos hidrolizables, de forma alternativa al menos 3 grupos hidrolizables por grupo de molécula; y/o
- moléculas con funcionalidad sililo que tienen al menos 2 grupos sililo, conteniendo cada grupo sililo al menos un grupo hidrolizable.
Típicamente, un reticulante requiere un mínimo de 2 grupos hidrolizables por molécula y preferentemente 3 o más. En algunos casos, el reticulante (ii) que tiene dos grupos hidrolizables se puede considerar un extensor de cadena, es decir, cuando el polímero (i) solo tiene 1 o dos grupos reactivos, pero se puede usar para reticular si el polímero (i) tiene 3 o más grupos reactivos por molécula. Por tanto, el reticulante (II) puede tener dos, pero de forma alternativa tiene tres o cuatro grupos condensables (preferentemente hidroxilo y/o hidrolizables) unidos a silicio por molécula que son reactivos con los grupos condensables en el polímero (i).
En aras de la divulgación del presente documento, la molécula con funcionalidad sililo es una molécula con funcionalidad sililo que contiene dos o más grupos sililo, conteniendo cada grupo sililo al menos un grupo hidrolizable. Por tanto, una molécula con funcionalidad disililo comprende dos átomos de silicio, teniendo cada uno al menos un grupo hidrolizable, donde los átomos de silicio están separados por un espaciador orgánico o de siloxano. Típicamente, los grupos sililo de la molécula con funcionalidad disililo pueden ser grupos terminales. El espaciador puede ser una cadena polimérica.
Los grupos hidrolizables de los grupos sililo incluyen grupos aciloxi (por ejemplo, grupos acetoxi, octanoiloxi y benzoiloxi); grupos cetoximino (por ejemplo, dimetilcetoximo e isobutilcetoximino); grupos alcoxi (por ejemplo, metoxi, etoxi y propoxi) y grupos alqueniloxi (por ejemplo, isopropeniloxi y 1 -etil-2-metilviniloxi). En algunos casos, el grupo hidrolizable puede incluir grupos hidroxilo.
El reticulante de silano (ii) puede incluir silanos alcoxifuncionales, oximosilanos, acetoxisilanos, acetonoxima silanos y/o enoxisilanos.
Cuando el reticulante es un silano y cuando el silano tiene solo tres grupos hidrolizables unidos a silicio por molécula, el cuarto grupo es adecuadamente un grupo orgánico no hidrolizable unido a silicio. Estos grupos orgánicos unidos a silicio son adecuadamente grupos hidrocarbilo que están opcionalmente sustituidos con halógeno tal como flúor y cloro. Ejemplos de dichos cuartos grupos incluyen grupos alquilo (por ejemplo, metilo, etilo, propilo y butilo); grupos cicloalquilo (por ejemplo, ciclopentilo y ciclohexilo); grupos alquenilo (por ejemplo, vinilo y alilo); grupos arilo (por ejemplo, fenilo y tolilo); grupos aralquilo (por ejemplo 2-feniletilo) y grupos obtenidos remplazando todo o parte del hidrógeno en los grupos orgánicos precedentes con halógeno. Los cuartos grupos orgánicos unidos a silicio pueden ser metilo.
Un silano típico se puede describir mediante la fórmula (3)
R" 4-r SI(OR 5 ) r (3)
en la que R5 se describe anteriormente y r tiene un valor de 2, 3 o 4. Los silanos típicos son aquellos en los que R'' representa metilo, etilo o vinilo o isobutilo. R'' es un radical orgánico seleccionado de alquilos lineales y ramificados, alilos, fenilo y fenilos sustituidos, acetoxi, oxima. En algunos casos, R5 representa metilo o etilo y r es 3.
Otro tipo de reticulantes (ii) adecuados son moléculas del tipo Si(OR5)4 donde R5 es como se describe anteriormente, de forma alternativa propilo, etilo o metilo. También se pueden considerar los condensados parciales de Si(OR5)4.
En un modo de realización, el reticulante (ii) es una molécula con funcionalidad sililo que tiene al menos 2 grupos sililo, de los que cada uno tiene al menos 1 y hasta 3 grupos hidrolizables, de forma alternativa cada grupo sililo tiene al menos 2 grupos hidrolizables.
El reticulante (ii) puede ser un polímero con funcionalidad disililo, es decir, un polímero que contiene dos grupos sililo, de los que cada uno contiene al menos un grupo hidrolizable tal como se describe mediante la fórmula (4).
(R4O)m(Y1)3-m - S i(CH2)x -((NHCH2CH2) - Q(CH2)x)n - Si(O4)m(Y1)3-m (4)
donde R4 es un grupo alquilo C1-10, Y1 es un grupo alquilo que contiene de 1 a 8 carbonos,
Q es un grupo químico que contiene un heteroátomo con un solo par de electrones, por ejemplo, una amina, N-alquilamina o urea; cada x es un número entero de 1 a 6, t es 0 o 1; cada m es independientemente 1,2 o 3 y n es 0 o 1.
El reticulante con funcionalidad sililo (por ejemplo, disililo) (ii) puede tener una cadena principal polimérica de siloxano u orgánica. Los reticulantes poliméricos adecuados (ii) pueden tener una estructura química de cadena principal polimérica similar a la cadena polimérica A como se representa en la fórmula (1) anterior. En el caso de dichos reticulantes basados en siloxano o de base orgánica, la estructura molecular puede ser de cadena lineal, ramificada, cíclica o macromolecular, es decir, una cadena polimérica de silicona u orgánica que porta grupos finales con funcionalidad alcoxi incluyen polidimetilsiloxanos que tienen al menos un extremo trialcoxi donde el grupo alcoxi puede ser un grupo metoxi o etoxi. En el caso de polímeros basados en siloxano, la viscosidad del reticulante estará dentro del intervalo de 0,5 mPa.s a 80.000 mPa.s a 23 °C usando un viscosímetro de placa cónica de Brookfield (RV Dlll) utilizando una placa cónica (medida de la misma manera que el polímero (i)). Si bien cualquiera de los grupos hidrolizables mencionados anteriormente es adecuado, ex preferente que los grupos hidrolizables sean grupos alcoxi y, como tales, los grupos sililo terminales pueden tener la fórmula tal como -RaSi(ORb)2 , -Si (ORb)3, -Ra2SiORb o -(Ra)2 Si-Rc- SiRdp(ORb)3-p donde cada Ra representa independientemente un grupo hidrocarbilo monovalente, por ejemplo, un grupo alquilo, en particular que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, (y es preferentemente metilo); cada grupo Rb y Rd es independientemente un grupo alquilo que tiene hasta 6 átomos de carbono; Rc es un grupo hidrocarbonado divalente que puede estar interrumpido por uno o más espaciadores de siloxano que tienen hasta seis átomos de silicio; y p tiene el valor 0, 1 o 2. Típicamente, cada grupo sililo terminal tendrá 2 o 3 grupos alcoxi.
Los retieulantes (¡í) incluyen, por tanto, alquiltrialcoxisilanos tales como metiltrimetoxisilano (MTM) y metiltrietoxisilano, tetraetoxisilano, tetraetoxisilano parcialmente condensado, alqueniltrialcoxisilanos tales como viniltrimetoxisilano y viniltrietoxisilano, ¡sobutiltrimetoxisilano (íBTM). Otros silanos adecuados incluyen etiltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, feniltrimetoxisilano, alcoxitrioximosilano, alqueniltrioximosilano,, 3,3,3-trifluoropropiltrimetoxisilano, metiltriacetoxisilano, viniltriacetoxisilano, etiltriacetoxisilano, dibutoxidiacetoxisilano, fenil-tripropionoxisilano, met¡ltr¡s(metilet¡lcetox¡mo)s¡lano, v¡n¡l-tr¡s-metilet¡lcetox¡mo)s¡lano, met¡ltr¡s(met¡letilcetox¡m¡no)s¡lano, met¡ltris(¡sopropenox¡)s¡lano, v¡níltr¡s(¡sopropenox¡)s¡lano, polisilicato de etilo, ortosilicato de n-propilo, ortosilicato de etilo, dimetiltetraacetoxidisiloxano, oximosilanos, acetoxisilanos, acetonoxima silanos, enoxisilanos y otros de dichos alcoxisilanos trifuncionales, así como productos de condensación hidrolítica de los mismos; 1,6-b¡s(trimetox¡s¡l¡l)hexano (de forma alternativa conocido como hexametoxidisililhexano), bis (tr¡alcox¡sil¡lalqu¡l)am¡nas, b¡s(d¡alcox¡alqu¡lsil¡lalqu¡l)am¡na, b¡s(tr¡alcox¡s¡lilalqu¡l)N-alqu¡lam¡na, b¡s(d¡alcox¡alqu¡ls¡lilalqu¡l)N-alqu¡lam¡na, b¡s(tr¡alcoxis¡l¡lalqu¡l)N-urea, bis(d¡alcox¡alqu¡ls¡lilalqu¡l)urea, b¡s(3-tr¡metox¡sil¡lprop¡l)am¡na, bis (3-tr¡etox¡sil¡lprop¡l)am¡na, b¡s(4-tr¡metox¡sil¡lbut¡l)am¡na, b¡s(4-tr¡etox¡sil¡lbut¡l)am¡na, b¡s(3-tr¡metoxis¡l¡lprop¡l)N-metlamina, b¡s(3-tr¡etox¡s¡lilprop¡l)N-met¡lam¡na, b¡s(4-tr¡metox¡s¡lilbut¡l)N-met¡lam¡na, b¡s(4-tr¡etoxis¡l¡lbut¡l)N-metilamina, b¡s(3-tr¡metoxis¡l¡lprop¡l)urea, b¡s(3-tr¡etoxis¡l¡lprop¡l)urea, b¡s(4-tr¡metoxis¡l¡lbut¡l)urea, bis(4-tr¡etoxis¡l¡lbut¡l)urea, b¡s(3-d¡metox¡met¡lsil¡lprop¡l)am¡na, b¡s(3-d¡etox¡met¡lsil¡lprop¡l)am¡na, bis(4-d¡metox¡met¡lsil¡lbut¡l)am¡na, b¡s(4-d¡etox¡met¡lsil¡lbut¡l)am¡na, b¡s(3-d¡metox¡met¡ls¡lilprop¡l)N-met¡lam¡na, bis(3-dietoximetilsililpropiON-metilamina, b¡s(4-d¡metox¡met¡ls¡lilbut¡l)N-met¡lam¡na, b¡s(4-d¡etox¡met¡ls¡lilbut¡l)N-met¡lam¡na, b¡s(3-d¡metox¡metils¡l¡lprop¡l)urea, b¡s(3-d¡etox¡metils¡l¡lprop¡l)urea, bis(4-d¡metox¡met¡ls¡lilbut¡l)urea, bis(4-d¡etox¡metils¡l¡lbut¡l)urea, b¡s(3-d¡metox¡et¡lsil¡lprop¡l)am¡na, b¡s(3-d¡etox¡et¡lsil¡lprop¡l)am¡na, bis(4-d¡metox¡et¡lsil¡lbut¡l)am¡na, b¡s(4-d¡etox¡et¡lsil¡lbut¡l)am¡na, b¡s(3-d¡metox¡et¡ls¡lilprop¡l)N-met¡lam¡na, bis(3-dietoxietilsililpropiON-metilamina, b¡s(4-d¡etox¡et¡ls¡lilprop¡l)N-met¡lam¡na, , b¡s(4-d¡metox¡et¡ls¡lilbut¡l)N-met¡lam¡na, b¡s(4-d¡etox¡et¡ls¡lilbut¡l)N-met¡lam¡na, bis(3-d¡metox¡et¡ls¡l¡l¡lpropil)urea, b¡s(3-d¡etox¡etils¡l¡lprop¡l)urea, bis(4-d¡metox¡etils¡l¡lbut¡l)urea y/o bis(4-d¡etox¡et¡ls¡lilbut¡l)urea; b¡s(tr¡etox¡sil¡lprop¡l)am¡na, b¡s(tr¡metox¡sil¡lprop¡l)am¡na, b¡s(tr¡metoxis¡l¡lprop¡l)urea, b¡s(tr¡etoxis¡l¡lprop¡l)urea, b¡s(d¡etox¡met¡ls¡lilprop¡l)N-met¡lam¡na; polidialquilsiloxano terminado en di o trialcoxisililo, poliarilalquilsiloxano terminado en di o trialcoxisililo, poli(óxido de propileno) terminado en di o trialcoxisililo, poliuretano, poliacrilatos; poliisobutilenos; polidialquilo terminado en di o triacetoxisililo; poliarilalquilsiloxano; polidialquilo terminado en di o trioximinosililo; poliarilalquilsiloxano; polidialquilo o poliarilalquilo terminado en di o triacetonoxi. El reticulante (¡í) usado también puede comprender cualquier combinación de dos o más de los anteriores.
La composición comprende además un catalizador de condensación. El catalizador elegido para su inclusión en una composición sellante de silicona particular depende de la velocidad de curado requerida. Los catalizadores basados en titanato y/o circoniato pueden comprender un compuesto de acuerdo con la fórmula general T í[OR22]4 donde cada R22 puede ser igual o diferente y representa un grupo hidrocarbonado alifático monovalente, primario, secundario o terciario que puede ser lineal o ramificado que contiene de 1 a 10 átomos de carbono. Opcionalmente, el titanato puede contener grupos parcialmente insaturados. Sin embargo, ejemplos preferentes de R22 incluyen, pero no se limitan a metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, butilo terciario y un grupo alquilo secundario ramificado tal como 2,4-dimetil-3-pentilo. Preferentemente, cuando cada R22 es igual, R22 es un grupo isopropilo, alquilo secundario ramificado o un grupo alquilo terciario, en particular butilo terciario. Ejemplos adecuados incluyen, en aras de ejemplo, titanato de tetra n-butilo,
- titanato de tetra t-butilo, titanato de tetra t-butoxi, titanato de tetraisopropoxi y titanato de diisopropoxidietilacetoacetato. De forma alternativa, el titanato puede estar quelado. La quelación puede ser con cualquier agente quelante adecuado, tal como un acetilacetonato de alquilo, tal como acetilacetonato de metilo o etilo. De forma alternativa, el titanato puede ser titanatos de monoalcoxi que portan tres agentes quelantes tales como, por ejemplo, 2-propanolato, tris isooctadecanoato titanato.
La proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y el hidroxilo unido a silicio total al catalizador es >7: 1, de forma alternativa >10: 1. Como se analiza a continuación, preferentemente poco o nada de relleno estará presente en estas composiciones. Además, cuando el relleno está presente, puede ser anhidro y, como tal, la cantidad de humedad presente determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 será baja o, de hecho, puede no haber humedad presente, en cuyo caso es eficazmente la proporción molar de hidroxilo unido a silicio total al catalizador que es >7:1, de forma alternativa >10:1.
Sin embargo, sorprendentemente se descubrió que (a) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales:el catalizador es de >7:1 a 10:1, la proporción molar de grupos hidroxilo unidos a silicio totales:grupos hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,3:1, pero (b) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales:el catalizador es de >10:1, la proporción molar de grupos hidroxilo unidos a silicio totales:grupos hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5:1.
El material (por ejemplo, gel) como se describe anteriormente en el presente documento, se fabrica típicamente a partir de la composición de material curable por condensación que se almacena en 2 partes. Las composiciones de dos partes se pueden mezclar usando cualquier equipo de mezcla de dos partes estándar apropiado con una mezcladora dinámica o estática y, opcionalmente, se dispensan desde el mismo para su uso en la aplicación para la que están destinadas. En un modo de realización, la composición de material curable por condensación se almacena en dos partes que tienen polímero (í) y retioulante (¡í) en una parte (parte base) y polímero (I) y catalizador (III) en la otra parte. En un modo de realización alternativo, la composición de material curable por condensación se almacena en dos partes que tienen polímero (í) en una parte (parte base) y reticulante (¡í) y catalizador (í¡¡) en la otra parte. En otro modo de realización más, la composición de material curable por condensación se almacena en dos partes que tienen un primer polímero (í) y reticulante (¡í) en una parte y un segundo polímero (í) y catalizador (í¡¡) en la otra parte. Las dos partes se pueden mezclar en cualquier proporción adecuada, por ejemplo, parte base: paquete de catalizador de 10:1 a 1:1, de forma alternativa de 5:1 a 1:1, preferentemente 1:1. Normalmente cuando está presente, el relleno irá en la parte base.
Rellenos
Típicamente, en la presente invención, la composición usada no contiene un relleno de ningún tipo, ya que uno de los atributos del material de la presente invención es su alta transmitancia de la luz (>90 %), que se verá afectada por la presencia de un relleno. En particular, la composición preferentemente no contiene cargas o compuestos que aporten una cantidad significativa de humedad a la composición. El contenido de humedad total producido por el relleno no debe exceder preferentemente de un 0,02 % en peso (que se puede medir de acuerdo con ISO 787-2:1981) de la composición total. Se puede utilizar un relleno anhidro adecuado si se requiere.
Si surgiera la necesidad, la composición puede incorporar rellenos anhidros para dispersar la luz en diversas direcciones (por ejemplo, dióxido de titanio), entonces se podrían considerar diversos rellenos, por ejemplo, rellenos térmica y/o eléctricamente conductores, por ejemplo, rellenos metálicos, rellenos inorgánicos anhidros y rellenos fundibles anhidros, o una combinación de los mismos. Los rellenos metálicos incluyen partículas de metales y partículas de metales que tienen capas sobre las superficies de las partículas. Estas capas pueden ser, por ejemplo, capas de nitruro metálico o capas de óxido metálico sobre las superficies de las partículas. Los rellenos metálicos adecuados se ejemplifican mediante partículas de metales seleccionados del grupo que consiste en aluminio, cobre, oro, níquel, estaño, plata y combinaciones de los mismos, y de forma alternativa aluminio. Los rellenos metálicos adecuados se ejemplifican además por partículas de los metales enumerados anteriormente que tienen capas en sus superficies, seleccionadas del grupo que consiste en nitruro de aluminio, óxido de aluminio, óxido de cobre, óxido de níquel, óxido de plata y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, el relleno metálico puede comprender partículas de aluminio que tienen capas de óxido de aluminio en sus superficies.
Los rellenos inorgánicos que son anhidros se pueden ejemplificar por ónix; trihidrato de aluminio, óxidos metálicos tales como óxido de aluminio, óxido de berilio, óxido de magnesio y óxido de cinc; nitruros tales como nitruro de aluminio y nitruro de boro; carburos tales como carburo de silicio y carburo de tungsteno; y combinaciones de los mismos. Otros rellenos pueden incluir titanato de bario, fibras de carbono, diamante, grafito, hidróxido de magnesio y una combinación de los mismos.
Los rellenos fundibles pueden comprender Bí, Ga, In, Sn o una aleación de los mismos. El relleno fundible puede comprender además opcionalmente Ag, Au, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn o una combinación de los mismos. Ejemplos de rellenos fundibles adecuados incluyen Ga, aleaciones In-Bi-Sn, aleaciones Sn-In-Zn, aleaciones Sn-In-Ag, aleaciones Sn-Ag-Bi, aleaciones Sn-Bi-Cu-Ag, aleaciones de Sn-Ag-Cu-Sb, aleaciones Sn-Ag-Cu, aleaciones Sn-Ag, aleaciones Sn-Ag-Cu-Zn y combinaciones de las mismas. El relleno fundible puede tener un punto de fusión que varía de 50 °C a 250 °C, de forma alternativa de 150 °C a 225 °C. El relleno fundible puede ser una aleación eutéctica, una aleación no eutéctica o un metal puro. Los rellenos fundibles están disponibles comercialmente.
La forma de las partículas de relleno térmicamente conductoras no se restringe específicamente, sin embargo, las partículas redondeadas o esféricas pueden evitar que la viscosidad incremente hasta un nivel no deseable tras una alta carga del relleno térmicamente conductor en la composición. El tamaño promedio de partícula del relleno térmicamente conductor dependerá de diversos factores, incluyendo el tipo de relleno térmicamente conductor seleccionado y la cantidad exacta añadida a la composición curable, así como el grosor de la línea de unión del dispositivo en el que se usará el producto curado de la composición. En algunos casos particulares, el relleno térmicamente conductor puede tener un tamaño promedio de partícula que varía de 0,1 micrómetros a 80 micrómetros, de forma alternativa de 0,1 micrómetros a 50 micrómetros y de forma alternativa de 0,1 micrómetros a 10 micrómetros.
El relleno térmicamente conductor puede ser un solo relleno térmicamente conductor o una combinación de dos o más rellenos térmicamente conductores que difieren en al menos una propiedad tal como la forma de partícula, el tamaño promedio de partícula, la distribución del tamaño de partícula y el tipo de relleno. En algunos modos de realización, se pueden usar combinaciones de rellenos metálicos e inorgánicos, tal como una combinación de rellenos de aluminio y óxido de aluminio; una combinación de rellenos de aluminio y óxido de cinc; o una combinación de rellenos de aluminio, óxido de aluminio y óxido de cinc. En otros modos de realización, puede ser deseable combinar un primer relleno conductor que tenga un tamaño promedio de partícula mayor con un segundo relleno conductor que tenga un tamaño promedio de partícula más pequeño en una proporción que cumpla con la curva de distribución de la teoría de compactación más cercana. Un ejemplo sería mezclar dos preparaciones de óxido de aluminio que tengan diferentes tamaños promedio de partícula. En otros modos de realización, se pueden usar diferentes materiales de relleno térmicamente conductor con diferentes tamaños, por ejemplo, una combinación de un óxido de aluminio que tiene un tamaño promedio de partícula más grande con un óxido de cinc que tiene un tamaño promedio de partícula más pequeño. De forma alternativa, puede ser deseable usar combinaciones de rellenos metálicos, tales como un primer aluminio que tenga un tamaño promedio de partícula mayor y un segundo aluminio que tenga un tamaño promedio de partícula más pequeño. El uso de un primer relleno que tiene un tamaño promedio de partícula mayor y un segundo relleno que tiene un tamaño promedio de partícula más pequeño que el primer relleno puede mejorar la eficacia de compactación, puede reducir la viscosidad y puede mejorar la transferencia de calor. Típicamente, cuando está presente, la relleno estará presente acumulativamente en una cantidad de hasta aproximadamente un 20 % en peso de la composición.
Otros aditivos opcionales incluyen rellenos de refuerzo anhidros y/o de extensión anhidros, por ejemplo, sílice precipitada y triturada, carbonato de calcio precipitado y triturado, sílices tratadas, microesferas de vidrio, negro de carbono, grafito, nanotubos de carbono, cuarzo, talco, dióxido de titanio, fibra cortada tal como KEVLAR® picado, o una combinación de los mismos, agentes de tratamiento de relleno, estabilizantes (por ejemplo, un estabilizante de curado por hidrosililación, un estabilizante térmico o un estabilizante de UV), promotores de adhesión, un tensioactivo, un agente fundente, un aceptador de ácido, un inhibidor de hidrosililación y/o aditivos anticorrosión y una combinación de los mismos. El relleno también puede ser una resina de siloxano que comprende unidades de R3SÍO1/2 y unidades de SÍO4/2, donde R es un hidroxilo o radical hidrocarbonado unido directamente o por medio de un átomo de oxígeno al átomo de silicio.
Agente de tratamiento de relleno
El relleno térmicamente conductor y/o el relleno de refuerzo y/o extensión anhidra, si está presente, se puede tratar opcionalmente en la superficie con un agente de tratamiento. Los agentes de tratamiento y los procedimientos de tratamiento son conocidos en la técnica. El tratamiento superficial del relleno o rellenos se realiza típicamente, por ejemplo, con un ácido graso o un éster de ácido graso tal como un estearato, o con organosilanos, organosiloxanos u organosilazanos tal como hexaalquil disilazano o siloxano dioles de cadena corta. En general, el tratamiento superficial hace que el relleno o rellenos sean hidrófobos y, por lo tanto, más fáciles de manipular y de obtener una mezcla homogénea con los demás componentes de la composición. También se puede utilizar silanos tales como
R5eSi(OR6)4-e
donde R5 es un grupo hidrocarbonado monovalente sustituido o sin sustituir de 6 a 20 átomos de carbono, por ejemplo, grupos alquilo tales como hexilo, octilo, dodecilo, tetradecilo, hexadecilo y octadecilo, y grupos aralquilo tales como bencilo y feniletilo, siendo preferentes los grupos alquilo de 6 a 20 átomos de carbono, R6 es un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, y la letra e es igual a 1,2 o 3 como agente de tratamiento para rellenos.
Promotor de adhesión
Los promotores de adhesión adecuados pueden comprender alcoxisilanos de fórmula R14hSi(O15)4-h, donde el subíndice h es 1, 2 o 3, de forma alternativa h es 3. Cada R14 es independientemente un grupo organofuncional monovalente. R14 puede ser un grupo funcional epoxi tal como glicidoxipropilo o (epoxiciclohexil)etilo, un grupo funcional amino tal como aminoetilaminopropilo o aminopropilo, un metacriloxipropilo, un grupo funcional mercapto tal como mercaptopropilo o un grupo orgánico insaturado. Cada R15 es independientemente un grupo hidrocarbonado saturado sin sustituir de al menos 1 átomo de carbono. R15 puede tener de 1 a 4 átomos de carbono, de forma alternativa de 1 a 2 átomos de carbono. R15 se ejemplifica por metilo, etilo, n-propilo e isopropilo. Cuando estén presentes, los promotores de adhesión estarán presentes en una cantidad de un 0,01 % a un 2 % en peso, de forma alternativa de un 0,05 a un 2 % en peso, de forma alternativa de un 0,1 a un 1 en peso de promotor de adhesión basado en el peso de la composición total cuando se mezcla. Típicamente, el promotor de adhesión está presente en el paquete de curado (parte B) de la composición de dos partes. Cuando estén presentes, los grupos alcoxi hidrolizables del promotor de adhesión se incluirán en los cálculos al determinar las proporciones descritas anteriormente en el presente documento.
Ejemplos de promotores de adhesión adecuados incluyen glicidoxipropiltrimetoxisilano y una combinación de glicidoxipropiltrimetoxisilano con un quelato de aluminio o quelato de circonio. Se pueden encontrar ejemplos de promotores de adhesión en la patente de EE. UU. 4.087.585 y la patente de EE. UU. 5.194.649. Preferentemente, la velocidad de hidrólisis del promotor de adhesión debe ser menor que la velocidad de hidrólisis del reticulante para favorecer la difusión de la molécula hacia el sustrato en lugar de su incorporación en la red del producto.
Tensioactivos adecuados incluyen poliéteres de silicona, polímeros de óxido de etileno, polímeros de óxido de propileno, copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno, otros tensioactivos no iónicos y combinaciones de los mismos. La composición puede comprender hasta un 0,05 % del tensioactivo basado en el peso de la composición.
Agente fundente
La composición puede comprender hasta un 2 % de un agente fundente basado en el peso de la composición. Las moléculas que contienen grupos funcionales químicamente activos tales como ácido carboxílico y aminas se pueden usar como agentes fundentes. Dichos agentes fundentes pueden incluir ácidos alifáticos tales como ácido succínico, ácido abiético, ácido oleico y ácido adípico; ácidos aromáticos tales como ácidos benzoicos; aminas alifáticas y sus derivados, tales como trietanolamina, sales clorhidrato de aminas y sales bromhidrato de aminas. Los agentes fundentes son conocidos en la técnica y están disponibles comercialmente.
Aceptador de ácido
Los aceptadores de ácido adecuados incluyen óxido de magnesio, óxido de calcio y combinaciones de Ios mismos. La composición puede comprender hasta un 2 % de aceptador de ácido basado en el peso de la composición, si es apropiado,
Aditivos anticorrosión
Compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno/azufre que contienen una estructura de triazol, una estructura de tiadiazol, una estructura de benzotriazol, una estructura de mercaptotiozol, una estructura de mercaptobenzotiazol o una estructura de bencimidazol,
En un modo de realización de la invención, la composición usada para curar la composición del material es una mezcla de un polímero curable por condensación, reticulante y catalizador como se describe anteriormente en combinación con un polímero curable por hidrosililación conjuntamente con un reticulante y catalizador adecuados, Se puede utilizar cualquier polímero adecuado curable por medio de una ruta de reacción de hidrosililación, Típicamente, el polímero es un polidialquilsiloxano o polialquilfenilsiloxano que tiene grupos terminales que contienen uno o más grupos insaturados (por ejemplo, terminados en alquenilo, por ejemplo, terminados en etenilo, terminados en propenilo, terminados en alilo (CH2=CHCH2-)) o terminados con acrílico o alquilacrílico tales como grupos CH2=C(CH3)-CH2-representativos, ejemplos no limitantes de Ios grupos alquenilo se muestran mediante las siguientes estructuras; H2C=CH-, H2C=CHCH2-, H2C=C(CH3)CH2-, H2C=CHCH2CH2-, H2C=CHCH2CH2CH2- y H2C=CHCH2CH2CH2CH2-, Ejemplos no limitantes representativos de grupos alquinilo se muestran mediante las siguientes estructuras; HC=C-, HC=CCH2-, HCeCC(CH3^-, HCeCC(CH3)2CH2- De forma alternativa, el grupo orgánico insaturado puede ser un hidrocarburo organofuncional tal como un acrilato, metacrilato y similares tales como grupos alquenilo y/o alquinilo, Son preferentes en particular Ios grupos alquenilo, Por lo tanto, el polímero curable por hidrosililación se puede definir además como un polidialquilsiloxano bloqueado en Ios extremos de alquenildialquilsililo que se puede definir por sí mismo además como polidimetilsiloxano bloqueado en Ios extremos de vinildimetilsililo, De forma alternativa, el polímero se puede definir además como un dimetilpolisiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi; un dimetilpolisiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos metilfenilvinilsiloxi; un copolímero de un metilfenilsiloxano y un dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi; un copolímero de difenilsiloxano y dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi, un copolímero de un metilvinilsiloxano y un dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi; un copolímero de un metilvinilsiloxano y un dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi; un metil (3,3,3-trifluoropropil) polisiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi; un copolímero de un metil (3,3,3-trifluoropropil) siloxano y un dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos dimetilvinilsiloxi; un copolímero de un metilvinilsiloxano y un dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos silanol; un copolímero de un metilvinilsiloxano, un metilfenilsiloxano y un dimetilsiloxano rematado en uno o ambos extremos moleculares con grupos silanol; o un copolímero de organosiloxano compuesto de unidades de siloxano representadas por las siguientes fórmulas: (CH3)3SiOi/2, (CH3)2(CH2=CH)SiOi/2, CH3SÍO3/2, (CH3)2SiÜ2/2, CH3PhSiO2/2 y Ph2SiO2/2,
También se proporciona en el presente documento un procedimiento para fabricar el material como se describe anteriormente en el presente documento, por lo que las dos partes de la composición mencionadas anteriormente se entremezclan y curan, Posteriormente al entremezclado en un modo de realización, la composición de material curable por condensación se puede aplicar sobre un sustrato usando un dispensador adecuado tal como, por ejemplo, recubridores de cortina, dispositivos de pulverización, recubridores de troquel, recubridores por inmersión, recubridores por extrusión, recubridores de cuchilla y recubridores de pantalla que al curar el material proporciona un revestimiento sobre dicho sustrato,
Los materiales y encapsulantes de acuerdo con lo anterior se pueden utilizar en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo, en aras de ejemplo, como encapsulante/encapsulador en un artículo electrónico, El artículo puede ser un artículo de electrónica de energía, por ejemplo, un componente electrónico con una composición de material dispuesta sobre el mismo de modo que el material curado encapsule, parcial o completamente, el componente electrónico, De forma alternativa, el artículo electrónico puede ser un circuito integrado (IC) o un sistema de diodos emisores de luz (LED) o puede ser una placa de circuito impreso (PCB),
El material de silicona como se describe anteriormente en el presente documento se diseña para su uso en aplicaciones ópticas y aplicaciones electrónicas, incluyendo aplicaciones microelectrónicas y macroelectrónicas, así como aplicaciones optoelectrónicas y aplicaciones electrónicas térmicamente conductoras, tales como la fabricación de adhesivos térmicamente conductores, Además, el material de silicona de la presente invención puede ser transparente y, por lo tanto, puede ser potencialmente adecuado para su uso como encapsulante para guías de luz, por ejemplo, las usadas para fabricar un dispositivo optoelectrónico que comprende la guía de luz y al menos un elemento de luz, El dispositivo optoelectrónico puede comprender al menos un elemento de luz y una guía de luz independiente, por ejemplo, una guía de luz compuesta configurada para transmitir luz cuando se emite luz desde uno o más elementos de luz, El material del presente documento puede funcionar como un encapsulante óptico para encapsular al menos un elemento de luz, La guía de luz también podría incluir una lente para controlar la dirección de la luz que se emite desde el al menos un elemento de Iuz, al menos un conectar eléctrico para conducir la electricidad al, al menos, un elemento de luz, o cualquier combinación de dos o más o todos los elementos adicionales precedentes. El conector o conectores eléctricos pueden ser independientemente un alambre, lengüeta o cinta y pueden estar hechos de un metal altamente conductor tal como Cu, Au, Ag y aleaciones de los mismos. Dichos dispositivos optoelectrónicos se pueden usar para fabricar luminarias (dispositivos que tienen al menos un elemento de luz que es un elemento generador de luz). La luminaria puede comprender un dispositivo optoelectrónico de uno cualquiera de los modos de realización precedentes y una fuente de alimentación para alimentar al menos un elemento de luz. La luminaria puede comprender además una lente para controlar la dirección de la luz que se emite desde el al menos un elemento de luz, al menos un conector eléctrico para conducir la electricidad al, al menos, un elemento de luz. La fuente de alimentación puede estar en comunicación eléctrica funcional con el al menos un elemento de luz por medio de uno o más conectores eléctricos. Cada uno de los dispositivos emisores de luz anteriores puede ser un diodo emisor de luz (LED), una pantalla de cristal líquido (LCD) o cualquier otra fuente de luz. En ausencia de relleno, la composición como se describe en el presente documento es transparente y/u ópticamente clara y, como tal, es en particular adecuada para proteger la iluminación LED y/o LCD del entorno. Dicho material, cuando se usa como encapsulante, tiene varias ventajas significativas sobre los productos comerciales, concretamente, tiene una transmisión de luz satisfactoriamente alta, envejece sin ninguna decoloración sustancial (es decir, amarilleo); la composición antes del curado, incluso después de haber mezclado las partes separadas, tiene una viscosidad relativamente baja; se diseña para que tenga un curado rápido a temperatura ambiente, es decir, posteriormente al mezclarlo cura en la mayor parte de la composición, no desde la interfase de aire-sellador como es el caso de la mayoría de los catalizadores de tipo titanato; y lo que es más importante, ha demostrado su adhesión a una variedad de sustratos eléctricos con y sin. Además, dado el reticulante usado, la composición de 2 partes se puede mezclar en una proporción de 1 a 1 como se analiza anteriormente. No es sensible a inhibición o reversión como es el caso de los catalizadores basados en Pt y estaño, respectivamente.
Los materiales de silicona curados preparados a partir de una composición de material como se describe anteriormente en el presente documento se pueden adherir a diversos sustratos tales como componentes y/o piezas eléctricas o electrónicas, además de sustratos metálicos tales como oro, plata, aluminio, cobre y níquel químico; así como sustratos poliméricos tales como FR4 (un material compuesto ignirresistente compuesto de tela de fibra de vidrio tejida con un aglutinante de resina epoxi), nailon, policarbonato, Lucite (que es polimetilmetacrilato, PMMA), tereftalato de polibutileno (PBT) y polímeros de cristal líquido tales como Xydar®, disponible de Solvay Chemicals, Houston, Tex. 77098 EE. UU.
Los componentes y/o piezas eléctricas o electrónicas se pueden llenar con el material de silicona mediante cualquier procedimiento apropiado, por ejemplo, poniendo en contacto la zona de la pieza eléctrica o electrónica que se va a proteger con el material de silicona y a continuación curando esta composición mediante curado por condensación, es decir, dejándolo reposar a temperatura ambiente.
Cualquier pieza eléctrica o electrónica adecuada se puede sellar con el material de silicona como se describe anteriormente, pero debido a que el material de silicona de la presente invención puede suprimir la aparición de burbujas de aire y grietas y presenta una buena unión a piezas eléctricas o electrónicas incluso en condiciones de alta temperatura, se puede usar ventajosamente en dispositivos de energía usados en condiciones de alta temperatura, en particular dispositivos de energía tales como un control de motor, un control de motor para transporte, un sistema de generación de energía o un sistema de transporte espacial.
Además, debido a que el material de silicona de la presente invención tiene un determinado grado de resistencia al frío además de la resistencia al calor exigida en un chip semiconductor de Si-C (por ejemplo, resistencia al calor de 180 °C o superior). El artículo electrónico puede ser un módulo de energía, por ejemplo, uno o más de los dispositivos mencionados anteriormente para convertidores de energía, inversores, impulsores, controles de tracción, controles de motores industriales, sistemas de distribución y transporte de energía, especialmente en dispositivos de energía que exigen la capacidad de resistir diferencias de temperatura pronunciadas, y puede mejorar la durabilidad y confiabilidad de dichos dispositivos de energía.
Ejemplos de dichos dispositivos de energía que exigen resistencia al calor y resistencia al frío incluyen controles de motor usados en regiones frías, tales como controles de inversor de uso general, controles de servomotor, herramientas mecanizadas o elevadores, vehículos eléctricos, automóviles híbridos o controles de motor para transporte ferroviario usados en Regiones frías, sistemas de generación de energía usadas en regiones frías tales como generadores de energía solar, eólica o de pilas de combustible, sistemas de transporte espacial usados en el espacio y similares. Se debe apreciar que "regiones frías" indica regiones donde la temperatura cae por debajo de 0 °C.
Además, el material de silicona también es eficaz en sellar piezas eléctricas o electrónicas que tienen una estructura en la que el espacio entre electrodos, entre elementos eléctricos o entre un elemento eléctrico y el paquete en la pieza eléctrica o electrónica es estrecho, o que tienen una estructura en la que estas estructuras no pueden seguir la expansión y contracción del material de silicona. Por ejemplo, se puede usar en circuitos o módulos eléctricos en los que se montan elementos eléctricos tales como elementos semiconductores, condensadores y resistencias, es decir, diversos sensores tales como sensores de presión que en general están sellados o llenos con material de silicona, y encendedores de automóviles, reguladores y similares.
El componente electrónico se puede definir como un chip, como un chip de silicio o un chip de carburo de silicio, uno o más cables, uno o más sensores, uno o más electrodos, circuitos integrados (Cl), por ejemplo, Cl híbridos, dispositivos de energía, transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un rectificador tal como un diodo Schottky, un diodo PiN, un rectificador combinado PiN/Schottky (MPS) y un diodo de barrera de unión, un transistor de unión bipolar (BJT), un tiristor, un transistor de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET), un transistor de alta movilidad de electrones (HEMT), un transistor de inducción estática (SIT), un transistor de potencia y similares.
El artículo electrónico puede incluir el componente electrónico y una primera capa. La primera capa no se limita en particular y puede ser un semiconductor, un dieléctrico, metal, plástico, malla de fibra de carbono, lámina de metal, una lámina de metal perforada (malla), una película de plástico con o sin relleno (tal como una hoja de poliamida, una hoja de poliimida, hoja de naftalato de polietileno, hoja de poliéster de tereftalato de polietileno, hoja de polisulfona, hoja de polieterimida u hoja de sulfuro de polifenileno), o un sustrato tejido o no tejido (como tela de fibra de vidrio, malla de fibra de vidrio o papel de aramida). De forma alternativa, la primera capa se puede definir además como una película semiconductora y/o dieléctrica.
El material de silicona puede estar intercalado entre el componente electrónico y la primera capa, y/o se puede disponer sobre y en contacto directo con la primera capa y/o sobre y en contacto directo con el componente electrónico. Si el material de silicona se dispone sobre y en contacto directo con la primera capa, el material de silicona aún se puede disponer sobre el componente electrónico, pero puede incluir una o más capas o estructuras entre el material de silicona y el componente electrónico.
Igualmente, la composición también puede contener partículas de dispersión de la luz, tales como TÍO2 y sílice que se consideran un beneficio significativo para la encapsulación de luz LED.
Ejemplos
Todas las mediciones de viscosidad se hicieron usando un viscosímetro de placa cónica RV Dlll de Brookfield con la placa cónica más apropiada a 23 °C a menos que se indique de otro modo.
Los polidimetilsiloxanos que tienen grupos terminales que contienen Si-OH (viscosidad aprox. 2.000 mPa.s) presentan un peso molecular promedio en número (Mn) típico de 22.000 g/mol determinado por cromatografía de filtración en gel (GPC). El reticulante, polidimetilsiloxano terminado en trimetoxisililo (viscosidad aprox. 2.000 mPa.s) presenta un peso molecular promedio en número (Mn) típico de 22.000 g/mol determinado por GPC.
La parte B se preparó mezclando en etapas los ingredientes de la taba directamente después de su adición en una SpeedMixer durante 30 segundos a 2300 rpm.
Las composiciones usadas en los siguientes ejemplos se prepararon mezclando la parte A y la parte B conjuntamente en una SpeedMixer. La parte A y la parte B se introdujeron en una SpeedMixer y a continuación se mezclaron durante cuatro periodos de 30 segundos a una velocidad de 2300 revoluciones por minuto (rpm). La mezcla resultante se vertió en una cubeta de aluminio y sobre una superficie de sustrato de vidrio y se dejó curar durante 7 días a temperatura ambiente.
Tabla 1a
Figure imgf000013_0001
Tabla Ib - Comparativos
Figure imgf000014_0001
Se apreciará que ninguna de estas composiciones contenía relleno y, como tal, el valor de humedad de dichas composiciones tras la mezcla es cero. T ras una inspección visual, cada muestra se consideró transparente tanto antes como después del curado. La falta de adherencia (AF) se refiere a la situación en la que el recubrimiento se desprende limpiamente (se despega) del sustrato. La ausencia de cohesión (CF) se observa cuando el propio recubrimiento se rompe sin desprenderse de la placa de sustrato.
Tabla 2a
Figure imgf000014_0002
Como se analiza previamente, los materiales de curado por adición no desarrollan suficiente adhesión a temperatura ambiente a los sustratos. Cada uno de los ejemplos 1 a 5 presenta adhesión sobre vidrio y aluminio a temperatura ambiente. Además, se obtuvieron buenos resultados de adhesión cuando las muestras se colocaron en placas de circuito impreso después de 7 días de curado a temperatura ambiente con respecto a los ejemplos 2 a 5. El ejemplo 1 no contenía ningún promotor de adhesión, lo que, se cree, en consecuencia dio como resultado su falta de adherencia en placas de circuito impreso epoxi después de 7 días de curado a temperatura ambiente. Esto indica que, en ausencia de promotor de adhesión, mientras que la composición del ejemplo 1 es perfectamente adecuada para adherirse a muchos sustratos, tiene un perfil de adhesión comparativamente limitado, en comparación con los ejemplos 2 a 5, lo que sugiere que puede tener un uso potencial limitado en ausencia de un promotor de adhesión.
Tabla 2b
Figure imgf000015_0001
Se observó un burbujeo no deseado en los ejemplos comparativos 1 y 2. Sin estar ligados a ninguna teoría actual, se pensó que esto parecería deberse a la baja proporción molar de SiOH/Ti. Si bien no se observan burbujas en el ejemplo comparativo 3, el ejemplo comparativo 3 contiene promotor de adhesión y se descubrió que, incluso con el promotor de adhesión presente, el ejemplo comparativo 3 no lograba mostrar ninguna mejora sobre el ejemplo 1 (sin promotor de adhesión) con respecto a la adhesión a la placa de circuito epoxi, ya que también presentaba falta de adherencia, a pesar de contener dicho promotor de adhesión. Esto es diferente a los ejemplos 2, 3, 4 y 5.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente que comprende:
(í) al menos un polímero terminado en sililo curable por condensación que tiene al menos uno, típicamente al menos 2 grupos funcionales Si-hidroxilo por molécula;
(íí) un reticulante seleccionado del grupo de
- silanos que tienen al menos 2 grupos hidrolizables, de forma alternativa al menos 3 grupos hidrolizables por grupo de molécula; y/o
- moléculas con funcionalidad sililo que tienen al menos 2 grupos sililo, conteniendo cada grupo sililo al menos un grupo hidrolizable.
(iii) un catalizador de condensación seleccionado del grupo de titanatos y circoniatos, caracterizada por que: la composición comprende adicionalmente uno o más promotores de adhesión en una cantidad de un 0,1 a un 2 % en peso de la composición total;
- la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es >7:1; y
(a) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >7:1 a 10:1 la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,3:1 y
(b) cuando la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación, determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 y los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: el catalizador es de >10:1 la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5:1.
2. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el catalizador de condensación (iii) se selecciona del grupo de titanatos y circoniatos, caracterizado por que:
- la proporción molar de los grupos hidroxilo unidos a silicio totales: los grupos hidroxilo hidrolizables totales está entre 0,1:1 y 0,5:1 y
- la proporción molar de la suma de la humedad presente en la formulación determinada de acuerdo con ISO 787-2:1981 e hidroxilo unido a silicio total: el catalizador es >10:1.
3. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 en forma de un gel o elastómero.
4. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la que la composición de material curable por condensación se almacena en dos partes que tienen polímero (i) y reticulante (íí) en una parte base y polímero (i) y catalizador (iii) en la parte de curado, o teniendo polímero (i) en la parte base y reticulante (íí) y catalizador (iii) en la parte de curado, o teniendo un primer polímero (i) y reticulante (íí) en la parte base y un segundo polímero (i) y catalizador (iii) en la parte de curado.
5. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con la reivindicación 4, en la que las dos partes se mezclan en una proporción en peso de parte base: paquete de catalizador de 10:1 a 1:1.
6. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en la que el polímero (i) y el relleno están en la parte base y el reticulante (íí) y el catalizador (iii) en el relleno de la parte de curado.
7. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el relleno comprende o consiste en partículas de dispersión de luz.
8. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la que el reticulante (íí) es una cadena polimérica de silicona u orgánica que porta grupos terminales alcoxifuncionales.
9. Una composición de material de encapsulación/encapsulado curable a temperatura ambiente de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el reticulante (íí) es un polidimetilsiloxano que tiene al menos un grupo terminal trialcoxi.
10. Un material de enoapsulación/enoapsulado de silicona que es el producto de reacción de condensación de la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Un material de encapsulación/encapsulado para piezas eléctricas o electrónicas, que comprende la composición de la reivindicación 1 o está hecho del material de la reivindicación 10.
12. Un material de encapsulación/encapsulado para piezas eléctricas o electrónicas de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, que es ópticamente transparente.
13. Una pieza eléctrica o electrónica encapsulada o envuelta con el material de la reivindicación 10, 11 o 12.
14. Una pieza eléctrica o electrónica encapsulada o envuelta de acuerdo con la reivindicación 13, en la que la pieza eléctrica o electrónica es un sustrato metálico seleccionado de oro, plata, aluminio, cobre y níquel químico; y/o un sustrato polimérico seleccionado de FR4, nailon, policarbonato, polimetilmetacrilato, tereftalato de polibutileno y polímeros de cristal líquido.
15. Una pieza eléctrica o electrónica encapsulada o envuelta de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende un dispositivo emisor de luz que comprende uno o más diodos emisores de luz (LED) o pantallas de cristal líquido (LCD).
16. Una pieza eléctrica o electrónica encapsulada o envuelta de acuerdo con la reivindicación 15 seleccionada de un chip, uno o más cables, uno o más sensores, uno o más electrodos, circuitos integrados (IC), dispositivos de energía, transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un rectificador como un diodo Schottky, un diodo PiN, un rectificador combinado PiN/Schottky (MPS) y un diodo de barrera de unión, un transistor de unión bipolar (BJT), un tiristor, un transistor de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET), un transistor de alta movilidad de electrones (HEMT), un transistor de inducción estática (SIT) o un transistor de potencia.
17. Uso de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 como encapsulante o encapsulador para dispositivos eléctricos y/o electrónicos, módulos solares fotovoltaicos y/o diodos emisores de luz.
ES18749707T 2017-08-03 2018-07-17 Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones Active ES2884788T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1712519.6A GB201712519D0 (en) 2017-08-03 2017-08-03 Elastomeric compositions and their applications
PCT/US2018/042405 WO2019027668A1 (en) 2017-08-03 2018-07-17 ELASTOMERIC COMPOSITIONS AND THEIR APPLICATIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2884788T3 true ES2884788T3 (es) 2021-12-13

Family

ID=59894912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18749707T Active ES2884788T3 (es) 2017-08-03 2018-07-17 Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10717870B1 (es)
EP (1) EP3662018B1 (es)
JP (1) JP6849854B2 (es)
KR (1) KR102132589B1 (es)
CN (1) CN110997813A (es)
ES (1) ES2884788T3 (es)
GB (1) GB201712519D0 (es)
TW (1) TWI778107B (es)
WO (1) WO2019027668A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220080117A (ko) 2019-10-10 2022-06-14 다우 실리콘즈 코포레이션 실리콘계 생성물 및 이의 응용
FI4041820T3 (fi) 2019-10-10 2023-04-04 Dow Silicones Corp Itsestään sulkeutuvia renkaita
WO2021068187A1 (en) * 2019-10-11 2021-04-15 Dow Silicones Corporation Silicone compositions and their applications
CN116348554A (zh) 2020-11-17 2023-06-27 美国陶氏有机硅公司 双部分缩合固化型硅酮组合物和它们的应用
CN116323804A (zh) 2020-11-17 2023-06-23 美国陶氏有机硅公司 基于钛的化合物和它们的应用
CN113174194B (zh) * 2021-04-19 2021-12-21 陕西科技大学 一种耐磨型超疏水自清洁复合涂层及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4087585A (en) 1977-05-23 1978-05-02 Dow Corning Corporation Self-adhering silicone compositions and preparations thereof
JP3029680B2 (ja) 1991-01-29 2000-04-04 東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社 オルガノペンタシロキサンおよびその製造方法
FR2770230B1 (fr) * 1997-10-27 1999-12-03 Centre Nat Etd Spatiales Reflecteurs solaires
JP4798396B2 (ja) * 2008-07-07 2011-10-19 信越化学工業株式会社 水中生物付着防止塗料組成物及びそれを用いた水中構造物
DE102009027333A1 (de) * 2009-06-30 2011-01-05 Henkel Ag & Co. Kgaa Härtbare Zusammensetzung mit silanmodifiziertem Reaktivverdünner
EP2493985A1 (en) * 2009-10-26 2012-09-05 Dow Corning Corporation Organosiloxane compositions
EP2886584A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-24 Sika Technology AG Kondensationsvernetzende Silikone mit verbesserter Temperaturstabilität
WO2016120270A1 (en) * 2015-01-28 2016-08-04 Dow Corning Corporation Elastomeric compositions and their applications
KR102495517B1 (ko) * 2016-01-26 2023-02-03 삼성전자 주식회사 전자 장치, 전자 장치의 음성 인식 방법
GB201703484D0 (en) * 2016-05-06 2017-04-19 Dow Corning Adhesive compositions and their applications

Also Published As

Publication number Publication date
EP3662018A1 (en) 2020-06-10
TWI778107B (zh) 2022-09-21
KR102132589B1 (ko) 2020-07-13
US10717870B1 (en) 2020-07-21
GB201712519D0 (en) 2017-09-20
CN110997813A (zh) 2020-04-10
KR20200021547A (ko) 2020-02-28
TW201910477A (zh) 2019-03-16
US20200231810A1 (en) 2020-07-23
EP3662018B1 (en) 2021-06-30
WO2019027668A1 (en) 2019-02-07
JP2020528489A (ja) 2020-09-24
JP6849854B2 (ja) 2021-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2803376T3 (es) Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones
ES2884788T3 (es) Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones
ES2803401T3 (es) Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones
ES2802776T3 (es) Composiciones elastoméricas y sus aplicaciones
US11332581B2 (en) Elastomeric compositions and their applications
US20230102289A1 (en) Silicone compositions and their applications