JP4481568B2 - チオエーテル基含有接着剤および接着剤組成物 - Google Patents

チオエーテル基含有接着剤および接着剤組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP4481568B2
JP4481568B2 JP2002571782A JP2002571782A JP4481568B2 JP 4481568 B2 JP4481568 B2 JP 4481568B2 JP 2002571782 A JP2002571782 A JP 2002571782A JP 2002571782 A JP2002571782 A JP 2002571782A JP 4481568 B2 JP4481568 B2 JP 4481568B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive
epoxy
sulfanyl
thioether
composition
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002571782A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004532299A5 (ja
JP2004532299A (ja
Inventor
ビー. グロス,キャスリーン
シー. ノエ,スーザン
ブイ. ポシウス,アルフォンサス
ジェイ. シュルツ,ウィリアム
エル. トンプソン,ウェンディ
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.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
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 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of JP2004532299A publication Critical patent/JP2004532299A/ja
Publication of JP2004532299A5 publication Critical patent/JP2004532299A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4481568B2 publication Critical patent/JP4481568B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/32Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
    • C08G59/38Epoxy compounds containing three or more epoxy groups together with di-epoxy compounds
    • 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
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/30Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen
    • C08G59/302Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen containing sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/06Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving heating of the applied adhesive
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2400/00Presence of inorganic and organic materials
    • C09J2400/10Presence of inorganic materials
    • C09J2400/16Metal
    • C09J2400/163Metal in the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2400/00Presence of inorganic and organic materials
    • C09J2400/20Presence of organic materials
    • C09J2400/22Presence of unspecified polymer
    • C09J2400/226Presence of unspecified polymer in the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2463/00Presence of epoxy resin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2479/00Presence of polyamine or polyimide
    • C09J2479/08Presence of polyamine or polyimide polyimide
    • C09J2479/086Presence of polyamine or polyimide polyimide in the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2483/00Presence of polysiloxane
    • C09J2483/006Presence of polysiloxane in the substrate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31511Of epoxy ether

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

本発明は、接着剤組成物および、チオエーテル基含有接着剤ならびに、かかる接着剤を用いる接着基材に関する。
エポキシ構造用接着剤は、様々な用途に広く用いられたが、欠陥がいくつかある。エポキシ構造用接着剤の1つの限界は、前記接着剤が膨潤しやすいということであり、場合によっては、水および/または溶媒に暴露された際に劣化する。例えば、インクジェット方式のカートリッジ中で現在用いられている既知の構造用接着剤のうちのいくつかは、液体インク成分を10重量%まで吸収する。この膨潤により、接着剤のガラス転移温度の激烈な低下が生じ、接着剤を、強度の構造用接着剤から接着強度を維持することができない弱いエラストマーに変換する。また、接着剤中へ水および/または溶剤が浸透すると、水および/または溶剤との反応により、化学分解に結びつく可能性がある。構造用接着剤が膨潤および分解すると、最終的には、接着剤と基材との接着の界面破壊が生じる。極度に膨潤し、または破壊された接着剤網状構造は、他の成分が接着剤基材界面接着部まで移動してそれを破壊する経路をもたらす。腐食性イオンが膨潤接着剤を介して移動する場合、このメカニズムが基材の腐食につながる場合がある。
水または溶剤による膨潤に対する接着剤の感度を低下させる従来の方法は、高度の架橋密度まで網状構造形成反応を進行させるものである。一般には、高架橋密度により高ガラス転移温度がもたらされ、高硬化温度が必要とされる。基材が金属、ガラスまたはセラミックである場合には、これらの要因が、接着剤と基材の間の高度界面応力につながる場合がある。というのは、エポキシ樹脂などの非晶質有機樹脂剤の熱膨張は、ほとんどの金属、無機ガラスまたはセラミックスよりはるかに高いためである。例えば、そのガラス転移より下のエポキシ樹脂に対する熱膨張率(CTE)は、一般に約60ppm/℃である。シリコンに対するCTEは2.6〜2.8ppm/℃である。高引張応力のエポキシ樹脂を、高温でシリコンダイに接着する場合、顕著な界面応力が接着剤およびシリコンダイ間に形成される。シリコンダイが大きく薄い場合、望ましくない変形となるか、または反ったダイとなり得る。ダイが変形しない程度に十分に剛性である場合には、CTEミスマッチからの残留応力が境界面に保たれ、その接着を弱める。
接着材と基材の結合における界面応力に影響する2つの要因は、CTEミスマッチおよび接着剤の引張応力である。CTEミスマッチに関連した問題は、「可撓性付与剤」(flexibilizer)の添加によって緩和される可能性があり、それはエポキシ構造用接着剤の引張応力を低下させる。可撓性付与剤は、硬化中にエポキシ樹脂と共に少なくともある程度まで反応し、ポリマーバックボーンに可撓性を付与する。一般には、かかる可撓性付与剤は、ガラス転移温度を低下し、粘性を低下させ、エポキシ系接着剤の延性を改良するために用いられる。可撓性付与剤を添加することにより、接着剤のゴム状または低引張応力範囲を増大し、接着剤のガラス質または高引張応力範囲を減少することにより、界面応力が低下する。加硫後の大半の冷却サイクル中、可撓性接着剤は、ゴム状となるか、低引張応力状態になり、その場合、界面応力は最小限となる。しかしながら、ポリアルキレンオキシドアミンおよびエポキシ末端エーテルなどの慣用の可撓性付与剤からは、水および/または溶媒膨潤および破壊に対して特に影響を受けやすい接着剤が得られる。
エポキシ末端多硫化物は、別の種類のエポキシ可撓性付与剤である。多硫化ポリマーは良好な原料および耐湿性を有することが知られているが、それらは一般には化学的かつ熱的に不安定なジスルフィドおよび構造上の結合を含有しており、それにより、前記ポリマーは多くの用途に不適となる。
エポキシ樹脂の別の欠点は、ある基材に対してそれらの接着性が制限されることである。エポキシ樹脂はいくつかの金属に対して優れた接着性を有し、かつある種のプラスチックに対して良好な接着性を有することが知られている。一般に、エポキシ樹脂系接着剤では、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)ポリマーなどの無極性プラスチックに対して良好な接着性は提供されない。エポキシ樹脂系接着剤中のエポキシ樹脂末端液体多硫化ポリマーを用いると、スチールなどの数種類の基材に対する接着性が改良されることが知られている。しかしながら、エポキシ樹脂末端液体多硫化ポリマーはABS重合体、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)ポリカーボネート、ポリイミドまたはシリコンのようなプラスチックへの接着を改良することは証明されていない。
したがって、接着困難な基材(例えば、ABS、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)、ポリカーボネート、ポリイミド、二酸化ケイ素およびシリコンダイから作製された基材)に対する接着性が改良され、かつ/または、耐水性および耐溶剤性が改良された、エポキシ系接着剤が依然として要望されている。
本発明は、架橋網状構造に導入されたチオエーテル部分を含有するエポキシ樹脂接着剤を提供する。「チオエーテル部分」は、2個の炭素原子に結合する二価の硫黄原子として定義される。チオエーテル部分は、互いに結合する2個以上のチオエーテル基の列を含有していてもよい。チオエーテル部分は、接着剤組成物にチオエーテル含有可撓性付与剤を添加することにより、エポキシ樹脂接着剤に導入される。一般に、より多くのチオエーテル部分を可撓性付与剤に導入し、酸素エーテル基の数を少なくすることにより、水および/または溶剤暴露による膨潤または吸収に対する接着剤の耐性が高まる。
一態様において、本発明は、エポキシ樹脂、触媒および/または硬化剤、ならびにエポキシ反応性チオエーテル含有化合物の混合物を含むチオエーテル部分含有接着剤を作製するための硬化性組成物を提供する。好ましいエポキシ反応性チオエーテル含有化合物は、チオエーテルジエポキシドである。好ましいチオエーテルジエポキシドとしては、2−{[3−({2−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エチル)スルファニル]エチル}スルファニル)プロポキシ]メチル}オキシラン;2({3−[(6−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}ヘキシル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシラン;および、2−({3−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エトキシエトキシエチル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシランが挙げられる。
本明細書に記載したエポキシ反応性チオエーテル含有化合物は、得られる接着剤の可撓性を高め、かつ界面応力を低下させる一方、接着剤の耐水性および耐薬剤性に対するマイナスの影響を最小限にすることができる。
本発明の別の態様は、エポキシ樹脂、エポキシ反応性チオエーテル含有化合物、ならびに、触媒および/または硬化剤を含む接着剤組成物と基材とを接触させるステップと、前記接着剤組成物を硬化させるステップとを含む基材の接着方法である。本発明の接着剤組成物は、ABSポリマー、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリ(メタクリル酸メチル)、二酸化ケイ素およびシリコンダイから作製された基材をはじめとする基材への接着性を改良した接着剤を提供する。
本発明の別の態様は、エポキシ樹脂、触媒および/または硬化剤、ならびにエポキシ反応性チオエーテル含有化合物の反応生成物を含む接着剤を提供する。本発明の接着剤は、本発明の硬化型接着組成物である。
本発明の他の態様は、シリコン、プラスチック、金属またはその組み合わせを含む基材に接着された、エポキシ樹脂、エポキシ反応性チオエーテル含有化合物、および硬化剤を含む接着剤を含む物品である。
ABSおよびポリカーボネートなどのプラスチックに対する本発明の接着剤の接着レベルは、硫黄原子非含有のエポキシ系接着剤、またはエポキシ末端多硫化ポリマー含有エポキシ系接着剤でみられる接着レベルよりも高い。さらに、エポキシ反応性チオエーテル含有化合物を含有する調合物は、ビス−3−アミノプロピルポリテトラメチレンオキシドなどのポリアルキレンオキシドアミンを含有する接着剤よりもポリイミドおよび二酸化ケイ素不動態化シリコンウェハダイへの接着性を改良した。本発明の接着剤は、低応力であり、耐水性および耐溶剤性であり得る。
構造用接着剤網状構造中へチオエーテル部分を導入することにより、水および他の溶剤による膨潤および分解に対して耐性のある接着剤が得られる。これらの接着剤は、エポキシ系接着剤の所望の加工性を保持する一方、溶剤および水による膨潤と侵蝕に対する耐性が著しく改良されている。また、本発明のチオエーテル部分含有接着剤は、別の方法で慣用のエポキシ樹脂系接着剤を用いて接着するのが困難である様々な基材に対し、非常に良好な接着性を示す。
エポキシ系接着剤は、ガラス、セラミックスおよび金属などの様々な極性基材に非常によく接着するが、大部分のプラスチックおよび貴金属には接着が十分でないことが知られている。エポキシ系接着剤が接着する基材の数を多くする能力は、これらの材料の用途を広げることになる。マイクロエレクトロニクス産業で用いられる基材(二酸化ケイ素、シリコン・ウェハ・ダイス、ポリイミドフィルム)、および金などの貴金属、ならびにABSおよびポリカーボネートなどのプラスチックに対するかかるエポキシ系接着剤の能力は、それら接着剤を非常に有用なものとする。
接着剤組成物中にチオエーテル部分を添加することにより、水および/もしくは有機溶剤またはインクなどの腐食性液体による膨潤および侵蝕に対する耐性に関する重大な悪影響を及ぼすことなく、接着剤を可撓化する方法を提供する。接着剤を可撓化する能力は、低応力接着剤の開発において重要である。水および/または溶剤含有溶液による耐膨潤性を達成するには、一般に、高Tg−高架橋密度構造用接着剤が用いられる。しかしながら、かかる接着剤は脆く、所望の接着特性を欠いている可能性がある。高ガラス転移温度/高引張応力接着剤は、繊細な電子基材に過度の熱応力をかける可能性がある。例えば、高温硬化からの冷却など、熱サイクルの全範囲にわたる高引張応力には、基材の変形または曲げを発生させる望ましくない影響があり得る。可撓性部分を加えると引張応力が低下するか、あるいは接着剤が可撓化され、それらの能力によって延性の欠如が克服され、界面応力が最小限になる。チオエーテル可撓性付与剤は、水および他の溶剤または腐食性液体による膨潤に対する感受性を著しく高めることなく、延性を付与し、界面応力を低下させることができる。
本発明の接着剤組成物は、少なくとも1種のエポキシ反応性エポキシ反応性チオエーテル含有化合物を含有する。「エポキシ反応性」とは、チオエーテル部分が付加反応または共重合反応によってエポキシドと反応し、硬化エポキシ網状構造に導入させることを意味する。プラスチックに対して改良された接着性を示し、かつ耐水性および/または耐溶剤性を示す、有用なチオエーテル含有化合物は、一般に320〜650の範囲の分子量を有する。エポキシ樹脂の可撓性付与剤として使用される、現時点において好ましいエポキシ反応性チオエーテル含有化合物は、チオエーテルジエポキシドである。例えば、チオエーテルジエポキシドは、エポキシ系接着剤を改良するために用いることができる有効な可撓性付与剤であるが、慣用の可撓性エポキシ樹脂に比較して、有機溶媒および水によって接着剤が分解されにくくなる。好ましいチオエーテルジエポキシドとしては、2−{[3−({2−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エチル)スルファニル]エチル}スルファニル)プロポキシ]メチル}オキシラン;2({3−[(6−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}ヘキシル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシラン;および2−({3−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エトキシエトキシエチル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシラン、ならびにその組み合わせが挙げられる。エポキシ反応性チオエーテル含有化合物は、10〜80重量部、好ましくは10〜55重量部、さらに好ましくは10〜40重量部の濃度で本発明の接着剤組成物中に存在する。
有用なエポキシ樹脂は、様々な硬化剤および触媒、ならびに、堅固で非常に強力な構造用接着剤を形成するための処理条件で硬化する能力を有している。有用なエポキシ樹脂としては、ビスフェノール、ノボラック、クレゾールノボラック化合物、および他の多官能性フェノールグリシジルエーテルエポキシ樹脂から作製されたものが挙げられる。現時点において好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビスフェノールS、およびその組み合わせのジグリシジルエーテルである。現時点において好ましい市販のビスフェノールAのジグリシジルエーテルには、ミシガン州、ミッドランドのザ・ダウ・ケミカル・カンパニー(The Dow Chemical Company, Midland MI)のTACTIX123、DER332および331;テキサス州、ヒューストンのシェルケミカルカンパニー(Shell Chemical Company, Houston, TX)のEPON828およびRSL1462が挙げられる。エポキシ樹脂は、約20〜80重量部、好ましくは40〜80重量部、さらに好ましくは50〜70重量部の範囲で本発明の接着剤組成物に存在する。
種々の硬化剤および触媒は、チオエーテル前駆体樹脂を含有する接着剤組成物を硬化するのに適当である。本明細書では、「硬化剤」とは、付加重合によってエポキシ樹脂と共重合し、硬化樹脂組成物に共有結合で導入されるようになるエポキシ反応性多官能性材料であり、「触媒」とは、エポキシ樹脂の単独重合を引き起こす成分、または硬化剤とエポキシ樹脂との反応を加速する成分である。ポリアミンなどのエポキシ反応性樹脂は、硬化剤と触媒の両方の役割を果たし得る。頻繁に使用されるエポキシ硬化剤としては、多官能性アミンおよびヒドラジド、多官能性フェノール硬化剤、多官能性カルボン酸、多官能性メルカプタン、および無水物が挙げられる。アミン(例えば、米国特許第4,521,490号に記載されたポリ(オキシヒドロカルボレン)ジアミン)などのアニオン系エポキシ樹脂硬化剤は、これらの接着剤組成物に用いられる硬化剤の一般的な種類である。2液型エポキシ系接着剤調合物に対して現時点において好ましい硬化剤は、4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミンである。硬化剤は、1エポキシ当量当たり0.75〜1.6当量の−NHの量で存在し、好ましくは本質的には化学量論量で存在し得る。室温では、硬化は約6時間〜7日間以上で生じる。
チオエーテル含有接着剤組成物は、室温でカチオン的に硬化させることはできないが、種々の他の触媒を用いて触媒的に硬化させることができる。触媒的硬化エポキシ樹脂は、1液型エポキシ樹脂を提供するのがしばしば好ましい。種々の第三級アミンおよび遷移金属錯体を触媒として接着剤組成物に用いることができる。2−メチルイミダゾール、イミダゾールまたはブロックイミダゾールなどのイミダゾールは、これらの組成物における触媒の好ましい種類である。現時点における好ましい触媒的硬化エポキシ調合物は、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー(The Dow Chemical Company)から市販されているフェノールエポキシ硬化樹脂の「DEH85」と共に、触媒量の2−エチル−4−メチルイミダゾールを含む。触媒は、0.1〜6重量%の量で本発明の接着剤組成物中に存在し得る。
配合エポキシ組成物には慣用のことであるが、種々の他の材料を前記組成物に添加し、未硬化接着剤または硬化接着剤の特性を変更するか、またはさらに改良することができる。かかる材料としては、溶媒、粘度調整剤、充填剤、カップリング剤、顔料、染料、繊維、ガラスまたはプラスチックマイクロビーズまたはバブル、可塑剤、ならびに三酸化アンチモンなどの難燃剤、増量剤、ゴム強化剤などの強化剤、伝導性粒子状物質(例えば、熱および/または電気伝導性)、マイクロ波サセプタ、酸化防止剤、紫外線安定剤等が挙げられる。添加物の所望の機能により、組成物中のエポキシ基含有化合物の重量に基づいて、微量〜100重量パーセント以上の添加物を用いることができる。好ましいカップリング剤は、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシランおよびメルカプトプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ反応性カップリング剤である。好ましい充填剤は、球状シリカである。ヒュームド(超微粒子)シリカは、一般にレオロジー制御剤の好ましい種類である。
一般に、本発明の接着剤組成物は、まず、エポキシ樹脂とエポキシ反応性チオエーテル含有化合物とを混合し、前記樹脂へ触媒または触媒混合物を混ぜ合わせ、任意の添加物を添加し、次いで、前記樹脂を硬化するのに適当な時間、適温にて前記混合物を加熱することによって作製する。任意の特定の接着剤組成物を硬化するための温度および時間プロファイルは、使用するエポキシ樹脂および触媒または硬化剤に基づく。接着剤組成物を硬化するのに適当な温度/時間のプロファイルを決定するために用いられる技術は、エポキシ系接着剤の当業者には十分公知である。
本発明の接着剤組成物および接着剤は、高度の耐水性および耐溶剤性、および/またはABSポリマー、ポリイミド、PMMAポリマー、ポリカーボネートもしくはシリコンダイなどの接着困難な基材の接着を必要とする、接着用途に用いることができる。また、本発明の接着剤組成物および接着剤は、金、プラチナ、パラジウム、銀、イリジウム、およびその組み合わせなどの貴金属を接着するために用いることもできる。本発明の接着剤組成物は、1種または複数種の被着材に単に塗布し、前記被着材を連結し、接着剤組成物を熱により硬化または架橋結合させる。例えば、本発明の接着剤組成物を印字ヘッドまたはインクジェット方式カートリッジに塗布し、前記印字ヘッドおよびインクジェット方式カートリッジを連結し、接着剤組成物を硬化させる。
特に記載がない限り、個々の成分は、ウィスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー(Aldrich Chemical Company, Inc., Milwaukee, WI)などの化学薬品供給会社から市販されている。
用語解説
RSL 1462は、市販のビスフェノールAのジグリシジルエーテルで、テキサス州、ヒューストンのシェル・ケミカル・カンパニー(Shell Chemical Company, Houston, TX)から購入した。
ビス−3−アミノプロピルポリテトラメチレンオキサイド(ポリTHFジアミン)は、2,000の数平均分子量を有するポリテトラメチレンオキサイドジプライマリーアミンであり、ニュージャージー州、パーシッパニーのバスフ社(BASF Corporation, Parsippany, NJ)から購入した。
SILSTAR LE05Sは、溶融球状シリカ充填剤(CAS番号60676−86−0)の商標であり、日本国、東京の日本ケミカル工業株式会社(Nippon Chemical Industrial Co., LTD, Tokyo, Japan)から購入した。
エポキシシランは、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであり(CAS番号2530−83−8)、ウィスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー(Aldrich Chemical Company, Inc., Milwaukee, WI)から購入した。
DMDSは、硫化ジメルカプトジエチル(HSC24SC24SH)であり(CAS番号3570−55−6番)、ニューヨーク州、ホワイトプレーンズのイトーチュー・スペシャルティ・ケミカル・インク(Itochu Specialty Chemical Inc., White Plains, NY)から購入した。
1,6−ヘキサンジチオール(CAS番号1191−43−1)は、ウィスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニーから購入した。
1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(DMDO(CAS番号14970−87−7))は、ニューヨーク州、ホワイトプレーンズのイトーチュー・スペシャルティ・ケミカル・インクから購入した。
D.E.H.(登録商標)85は、フェノールエポキシ硬化剤(CAS番号025036−25−3および000080−05−7)であり、ミシガン州、ミッドランドのダウ・ケミカル・カンパニー(Dow Chemical Company, Midland MI)から購入した。
2E4MIは、2−エチル−4−メチルイミダゾール(CAS番号931−36−2)であり、ウィスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニーから購入した。
アリルグリシジルエーテル(CAS番号106−92−3)は、ウィスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニーから購入した。
イグラキュア(IGRACURE)651は、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(C65COC(OCH3265(CAS番号24650−42−8)の商標であり、ニュージャージー州、タリタウンのチバ・スペシャルティ・ケミカルズから購入した。
アンカミン(ANCAMINE)1922Aは、4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン(CAS番号4246−51−9)のエポキシ硬化剤であり、ペンシルベニア州、アレンタウンのエア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インク(Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, PA)から購入した。
エポン(EPON) 828は、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルであり、テキサス州、ヒューストンのシェル・ケミカル・カンパニーから購入した。
接着結合試験方法
被着材は、以下の6種類であった。
1. 二酸化ケイ素不動態化シリコンウェハダイ
2. 2024−T3の裸アルミニウム(厚さ0.063インチ)
3. カプトン(KAPTON)E(厚さ0.002インチ)(デュポン・コーポレーション(DuPont Corporation)から市販されている)
4. ABSは、フロリダ州、サラソータのユニロイヤル(Uniroyal, Sarasota, FL)からロイヤライト(ROYALITE)ABS(ブラック)として市販されている、厚さ5mmのアクリロニトリルブタジエンスチレン基材である。
5. PCは、ミネソタ州、ミネアポリスのジーイー・プラスチックス(GE Plastics, Minneapolis, MN)からレキサン(LEXAN)ポリカーボネートとして市販されている、厚さ5mmのポリカーボネート基材である。
6. PMMAは、ペンシルベニア州、フェラデルフィアのローム・アンド・ハース(Rohm & Haas, Philadelphia, PA)からプレキシグラス(PLEXIGLAS)として市販されている、厚さ5mmのポリ(メタクリル酸メチル)基材である。
表面処理
2024−T3の裸アルミニウム合金は、以下を変更した、ASTM D3933−80に記載されたリン酸陽極酸化プロセスに従って表面処理した。
a. アルカリ脱脂剤はオーカイト(OAKITE)164であった。
b. 脱酸素剤処理は、FPL腐食(ASTM D2651−79、パラグラフ5.7、方法G記載されたのと同様)であった。
c. 大気乾燥は、外界温度で10分であった。
d. 強制乾燥は、155゜F(68℃)で10分であった。
二酸化ケイ素不動態化シリコンウェハダイは受領したままの状態で用いた。
単一表面金属化フィルムとして、カプトン(KAPTON)Eフィルムをミネソタ州、セントポールのミネソタマイニング・アンド・マニファクチャリング・カンパニー(Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN)から入手した。金属被覆は、塩基エッチングによって完全に除去し、接着試験はすべて、さらなる調製および処理を行うことなく、この以前金属化されていた表面上で行った。
剥離強さ
数片の2024−T3裸アルミニウムを、1×3インチ(2.54×7.62mm)の大きさの試験片に切り、上述のとおり、前記アルミニウム試験片を陽極処理した。6片の試験片を1片のアルミニウムホイル上に並べて置き、テフロン(Teflon、(商標))テープによってアルミニウムホイルに留めた。スクレーパーを用いて、テフロン(商標)テープによってカバーされなかったパネルの2インチのアセンブリに、10ミル(0.25mm)厚さの接着剤の縞を付けた。テープをカットしてパネルを分離し、約10ミル(0.25mm)のメジアン径を有するセラミックビーズのコーティング剤をその接着剤コーティング上にふりかけた。上述したポリイミドフィルムは、接着剤を貼り合せるフィルムの脱金属化表面を有する接着剤表面に施した。その試験片を、1片の厚紙によって範囲を定められた1片のアルミニウムホイル上に取り付けた。前記厚紙は、1片の厚みのあるアルミニウム板によって順次範囲が定められた。次いで、その試験片をもう1片のアルミニウムホイルともう1片の厚紙で覆い、その合成アセンブリを、130℃に前もって設定したカーバープレス(Carver press)内に置いた。並べられた試験片を保つためにアセンブリ上に軽い接触圧力を施しつつ、そのアセンブリを10分間プレス中で加熱した。プレスからの取り出し、次いで、その試験片(coupon)を室温まで冷却した。
ポリイミドフィルムサンプルに中央で下方に切り目を入れ、次いで、再度、中央から0.375インチ(9.5mm)の距離で切り目を入れ、剥離試験用の2枚の3/8インチ(9.5mm)幅の小片を作製した。
サンプルを90゜の剥離用固定具に取り付け(A.V.ポーシャス、接着および接着剤技術、手引き、発行元ハンサー、ミュンヘン、1997(A. V. Pocius, Adhesion and Adhesives Technology, An Introduction, Hanser Publishers, Munich, 1997)の図9.8に示されたものと同様)、サンプルを0.01インチ/分(0.25mm/分)で剥離し、また、サンプルを0.1インチ(2.54mm)まで、または安定した剥離力値が得られた時のそのポイントまでの距離を剥離した。剥離力は、インチ幅当たりのポンド力(N/254cm)で報告し、前記値は、剥離強さをサンプル幅で除することにより計算した。
ダイ剪断力
2024−T3アルミニウムの試験片を1×1.5インチ(2.5×3.8mm)のサイズに切った。上述の手順に従ってそれを陽極処理した。シリコンウェハダイを、大きなウェハから2.8mmの角ダイへさいの目に切った。
テフロン(商標)フィルムの平形ガスケットは、1ミル(0.025mm)厚のフィルムからパンチした。ガスケットは、外径4.8mmおよび内径2.5mmであった。数滴の接着剤を、アルミニウムパネル表面の一端に沿って一列に付けた。テフロン(商標)ガスケットを、小滴の接着剤がガスケットの穴内に入り、ダイが接着剤上に置かれるようにその接着剤上に置いた。電子アセンブリに熱圧を加えるように設計されたプレス中にそのアセンブリを置き、接着剤を10分間、130℃で硬化した。プレスから取り出し、次いで、その試験片を室温まで冷却した。
ダイ剪断強さは、DAGE 2400 PCダイ剪断強さ試験装置(英国のデイジ社(Dage Precision Industries, England)から市販されている)を用い、設備マニュアルで概説されたダイ剪断強さ手順により決定した。ダイ剪断力の値は、サンプルを定位置から押すのに必要な力のキログラムで得た。ダイ剪断強さは、測定した剪断力を接着面積(0.049cm2であると計算された)で除することにより計算した。
オーバーラップ剪断試験
特に明記しない限り、プラスチック基材を50:50イソプロピルアルコール:蒸留水混合物で3回拭くことにより調製した。オーバーラップ剪断力は、12.7mm長のオーバーラップを有する25.4mm幅試験片上で測定した。各サンプルタイプについて3つの試験片を試験した。ボンドラインが0.25mmであるのを確実にするスペーサーとして機能するように、ガラスビーズ(直径0.25mm)を約1重量パーセントで組成物に添加した。試験は、インストロンモデル4465材料試験システム(Instron Model 4465 Materials Test System)(オハイオ州のカントン(Canton, OH))において、0.25mm/分の掴み具分離速度で実施した。
定性接着試験
定性接着試験サンプルは、対象の試験基材上に、直径約2cmの接着剤の塊を置くことにより作製した。塊の厚みは表面張力によって決定した。硬化後、カミソリ刀を用いて塊を取り除くよう試みた。各サンプルの種類に対して、少なくとも2片の試験片を試験した。
塊と基材との間で、端部から約2〜4mmの距離にカミソリ刀を挿入することにより、基材から塊を剥がすことができる場合、接着剤を剥がすのが「容易」なものとして分類し、その後、カミソリ刀を基材から遠ざけて返した。試験結果が、「容易」と「困難」の分類の間であった場合、接着剤を剥がすのが「かなり容易」なものとして分類した。剥離面を進めるために、塊と基材の間でカミソリ刀を押す必要があった場合には、接着剤を剥がすのが「困難」なものとして分類した。カミソリ刀を用い、手で剥がすあらゆる努力を行うことによりのみ、数片の接着剤を切り取るか、または数片の基材を切り取ることができる(すなわち、界面破壊を生じさせることができなかった)場合、「固着した」ものとして接着剤を分類した。
特に明記しない限り、プラスチック基材は、50:50イソプロピルアルコール:蒸留水混合物で3回拭くことにより調製した。
ガラス転移温度測定
ガラス転移(Tg)値は、示差走査熱量計(DSC)または動的機械試験のいずれかから得た。DSC試験は、熱分析器TA2100装置で行った。サンプルサイズは2〜10mgの範囲で、通常、10℃/分で25℃〜225℃まで加熱した。Tgは、ステップ転移の高さの半分であるようにして得た。
あるいは、ガラス転移(Tg)値は、フィルムモードにおけるレオメトリクスRSA II(Rheometrics RSA II)(ニュージャージー州、ピスカタウェイ(Piscataway、NJ))動的機械試験装置を用い、15秒の停止時間で3℃刻みで加熱し、1Hzの周波数で行われた動的機械試験(DMTA)から得られたtanデルタの最大値として得た。DMTA試験用のサンプルは、開口部、幅12.7mm、深さ0.8mm、長さ約50mmを有する金型に接着剤を投じることにより調製した。金型は、シリコーンゴムテープ(コネティカット州、ニューヘブンのCHR社(CHR Industries, New Haven, CT)製のSNS440S個体)の開口部を切断し、剥離・塗布ポリエステルフィルムにそのテープを貼り付けることにより作製した。
実施例1
実施例1には、実験化合物1である2−{[3−({2−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エチル)スルファニル]エチル}スルファニル)プロポキシ]メチル}オキシラン(構造式1)の調製について記載する。
DMDS(50.01g)、アリルグリシジルエーテル(16.72g)およびIRGACURE 651開始剤(0.08g)を、開始剤が溶解されるまで、ガラスジャー中で相互に振とうした。その溶液に、2個のGTE 15Wのシルバニア(Sylvania)350nm電球を2時間照射した。その間、溶液は時々振とうした。80℃で真空内においてその反応混合物を濃縮して過剰アリルグリシジルエーテルを除去することにより構造1として示した化合物1を回収し、それ以上の精製を行うことなく用いた。分離された生成物のNMR分析は、メルカプトおよびオレフィン官能性がすべて反応したことを示した。
Figure 0004481568
実施例2
実施例2は、実験化合物2である、2({3−[(6−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}ヘキシル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシラン(構造式2)の調製について記載する。
1,6−ヘキサンジチオール(10.50g)、アリルグリシジルエーテル(16.72g)およびIRGACURE 651開始剤(0.08g)を、開始剤が溶解されるまで、ガラスジャー中で相互に振とうした。その溶液に、2個のGTE 15Wのシルバニア(Sylvania)350nm電球を2時間照射した。その間、溶液は時々振とうした。80℃で真空内においてその反応混合物を濃縮して過剰アリルグリシジルエーテルを除去することにより構造2として示した化合物2を回収し、それ以上の精製を行うことなく用いた。分離された生成物のNMR分析は、メルカプトおよびオレフィン官能性がすべて反応したことを示した。
Figure 0004481568
実施例3
実施例3は、実験化合物3である、2−({3−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エトキシエトキシエチル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシラン(構造式3)の調製について記載する。
1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン(42.5g);アリルグリシジルエーテル(55.9g);およびIRGACURE 651開始剤(0.26g)を、開始剤が溶解されるまで、ガラスジャー中で相互に振とうした。その溶液に、2個のGTE 15Wのシルバニア(Sylvania)350nm電球を2時間照射した。その間、溶液は時々振とうした。80℃で真空内においてその反応混合物を濃縮して過剰アリルグリシジルエーテルを除去することにより構造3として示した化合物3を回収し、それ以上の精製を行うことなく用いた。分離された生成物のNMR分析は、メルカプトおよびオレフィン官能性がすべて反応したことを示した。
Figure 0004481568
実施例4
実施例4は、実験化合物1を含有するシリカ入り接着剤の調製を記載する。RSL 1462およびD.E.H.85を125℃で加熱し、清澄な均質物が得られるまで混合した。前記溶液を25℃まで冷却し、2E4MI以外の残りの成分を添加し、真空下で約15分間撹拌した。次いで、液体2E4MIを添加し、数分間撹拌し、接着剤組成物中のその触媒を完全に溶解した。接着剤組成物1および2を調製するために用いた材料の量は、表1に示した。
Figure 0004481568
比較例1
比較例1は、エポキシ樹脂用の典型的な可撓性付与剤、ポリTHFジアミンを含有する、シリカ入り接着剤の調製について記載する。比較接着剤組成物C1およびC2(組成物の組成は表2に示す)は、接着剤組成物1および2に用いたプロセスと同一のプロセスにより調製した。
Figure 0004481568
接着剤組成物1および2、ならびに比較接着剤組成物C1およびC2について、水/n−ブタノールの96/4混合物中でそれらの重量増加を測定することによって、膨潤に対する耐性を試験した。各サンプル組成物のガス抜き部分を、130℃に予め加熱しておいた10cm×10cm×0.16cmの縦型金型に入れ、それらのサンプルを130℃で20分間硬化し、完全に硬化した厚さ0.16cmの樹脂レンガを得た。試験片約1.5cm×1.5cmを前記レンガからカットし、2時間2トルで100℃の真空オーブン中で乾燥させた。次いで、その試験片を注意深く計量し、96/4の水/n−ブタノール溶液を入れた容器中で浸漬した。容器を密閉し、60℃のオーブンに置いた。試験片を定期的に取り出し、水ですすぎ、ペーパータオルで注意深く乾かし、秤量した。試験片の膨潤性を示す増量は、原重量に対するパーセント増加として記録した。その結果を表3に報告する。
Figure 0004481568
表3のデータは、接着剤組成物1および2(実験化合物1を含有する)から作製した硬化サンプルは、増量値が低く、したがって、それらが比較接着剤組成物C1およびC2(一般的エポキシ可撓性付与剤を含有する)から作製した硬化サンプルよりも、水/n−ブタノール中での耐膨潤性がより強いことを示している。
二酸化ケイ素不動態化シリコンウェハダイの2024−T3陽極処理アルミニウムへの接着を調製するため、また、2024−T3陽極処理アルミニウムに対するポリイミドフィルムの90°剥離試験片を調製するため、接着剤組成物1および2、ならびに比較接着剤組成物C1およびC2を用いた。これらの接着性試験は、上述の試験方法の節に記載されている。その試験の結果を表4に報告する。
Figure 0004481568
表4のデータは、ダイ剪断力および剥離強さによって測定されたように、接着強度において、比較例C1およびC2が接着剤組成物1および2より劣っていることを明らかに示している。
実施例5
実施例5は、実験化合物1、2および3を含有するがシリカ充填剤は非含有である接着剤組成物の調製について記載する。接着剤組成物3〜16(組成物の組成を表5に示す)は、実施例4に記載した手順に従って調製した。各サンプルの種々の成分をアルミニウム鍋に入れ、手によって混合した。次いで、その鍋を80℃で1時間、120℃で1時間および175℃で1時間、オーブン中で加熱し、接着剤組成物を硬化した。
Figure 0004481568
比較例2
比較の接着剤組成物C3〜C10(組成物の組成は表6に示す)は、市販されている一般的エポキシ可撓性付与剤を含有し、実施例4に記載したのと同一のプロセスによって調製した。その樹脂混合物を4インチ×4インチ×1/16インチの金型に入れ、80℃で1時間、120℃で1時間および175℃で1時間、オーブン中で加熱することにより硬化した。
Figure 0004481568
比較の接着剤組成物C11〜C16(組成物の組成は表7に示す)、モートンインターナショナル(Morton International)のエポキシ末端多硫化樹脂を含有し、実施例4に記載したのと同一のプロセスによって調製した。サンプルはアルミニウム鍋中で調製し、手によって混合した。次いで、その鍋を80℃で1時間、120℃で1時間および175℃で1時間、オーブン中で加熱し、比較接着剤組成物を硬化した。
Figure 0004481568
接着剤組成物3〜16および比較接着剤組成物C3〜C10の膨潤は、水/n−ブタノールの96/4の混合物中およびレックスマーク(Lexmark)シアンインク中でのそれらのサンプルの増量を測定することにより特徴づけた。前記シアンインクは、レックスマーの有色インクジェットカートリッジ、部品番号12A1980からのものである。秤量値約0.3gの試験片を、上記で調製した1/16インチ厚フィルムからカットし、真空オーブン中、60℃で24時間乾燥させ、インクまたは水/n−ブタノール溶液を含有するバイアルに浸漬する前に秤量した。次いで、バイアルを60℃のオーブンに置いた。サンプルを膨潤液体から定期的に取り出し、注意深くペーパータオルで乾燥するか、あるいはインクの場合には、水ですすぎ、軽く叩いて水気をとり、次いで秤量した。パーセンテージ増量は次式から計算した:(膨潤重量)−(原重量)/(原重量)。結果を表8に示した。3日後の増量を、水/n−ブタノール中に浸漬した試験片について報告し、13日後の増量を、シアンインク中に浸漬した試験片について報告した。
各試験片のガラス転移(Tg)温度はDSCによって測定し、それもまた表8に示す。
Figure 0004481568
表8のデータは、実験化合物1、2および3が、樹脂における耐溶剤性および耐インク性を維持しつつ、エポキシ樹脂のガラス転移温度を低下させるために用いることができることを示している。また、ポリTHFジアミン、アンカミン(ANCAMINE)1922Aおよびデア(DER)732などの慣用のエポキシ可撓性付与剤は、エポキシ樹脂のガラス転移温度を低下させるが、樹脂の耐溶剤性および耐インク性をより劇的に低下させる。接着剤組成物10および比較接着剤組成物5(両組成物は90℃のガラス転移温度を有する)に特定した比較では、この影響を示す。接着剤組成物10は、水/n−ブタノール中で2.8パーセント、シアンインク中で2.1パーセント膨潤し、一方、比較接着剤組成物5は、水/n−ブタノール中で12.1パーセント、シアンインク中で9.9パーセント膨潤している。また、データは、実験化合物1、2および3から調製したサンプルが、モートンインターナショナル(Morton International)から市販されているエポキシ末端多硫化ポリマーから作製されたサンプルよりも耐インク性が改良されたことを証明している。接着剤組成物12および比較接着剤組成物C16はともに、約65℃のガラス転移温度を有する。比較接着剤組成物C16は、インク中では、接着剤組成物12に比べて2.2倍も膨潤する。
実施例6
実施例6では、種々のプラスチックに対する実験化合物1を含有するいくつかのエポキシ系調合物の接着性を証明する。数種の異なる濃度の実験化合物1を、表9に示す接着剤組成物A〜Hを作製するために用いた。エポキシ樹脂、アンカミン(ANCAMINE)1922Aおよび実験化合物1は、手で混合し、少なくとも24時間周囲条件で硬化した。
Figure 0004481568
その組成物は、定性接着試験(剥離モード)(上の試験方法の節で記載した)を用いて評価した。組成物は、試験片を調製するに前に真空でガス抜きした。その結果を表10に示す。
Figure 0004481568
表10のデータは、実験化合物1を10/90〜50/50の比率でエポン(EPON)828と混合した場合、得られた接着剤がABSとポリカーボネートに粘り強く接着することを示している。実験化合物1を含有する接着剤は、可撓性付与剤を含有しない対照よりもこれらのプラスチックに対して十分に改良された接着性を有している。接着剤組成物GおよびHはゴム状の材料へ硬化し、それはプラスチック表面から容易に剥離された。
実施例7
実施例7では、また、実験化合物1を含有するイミダゾール硬化エポキシ樹脂調合物が、あるプラスチックに非常によく接着することを証明する。エポン(EPON)828(10.0g)およびD.E.H.85(1.0g)を混合し、110℃まで加熱してD.E.H.85を溶解した。サンプルを室温まで冷却し、チオエーテルエポキシ樹脂(2.0g)を、次いで2−エチル−4−メチルイミダゾール(0.52g)を添加した。その組成物について、定性接着試験(剥離モード)を用いて評価した。プラスチックサンプルは130℃、15分間加熱し、硬化を完了した。その結果を表11に示す。
Figure 0004481568
実施例8
実施例8では、実験化合物3を、プラスチックによく接着する接着性調合物の作製に用いることができることを証明する。エポン828(4.0g)、実験化合物3(1.01g)およびアンカミン1922A(1.43g)を手によって混合し、少なくとも24時間周囲条件で硬化した。
その組成物は、定性接着試験(剥離モード)(上の試験方法の節で記載した)を用いて評価した。組成物は、試験片を調製するに前に真空でガス抜きした。
実験化合物3から作製した接着剤組成物のABS、PMMAおよびポリカーボネートからの引き剥がしは困難なものとして分類された。
比較例3
比較例3では、種々のプラスチックへのエポキシ官能性液体多硫化ポリマーを含有する数種のエポキシ調合物の接着性を証明する。ELP612−A(イリノイ州、シカゴのモートンインターナショナル(Morton International, Chicago, IL))をエポキシ官能性多硫化物として用いた。数種の異なる濃度の612−Aを用いて、表12に示したように、組成物612−A A〜Hを作製した。エポキシ樹脂、アンカミン1922Aおよび612−Aを手によって混合し、少なくとも24時間周囲条件で硬化した。
Figure 0004481568
そのサンプルは、定性接着試験(剥離モード)(上の試験方法の節で記載した)を用いて評価した。組成物は、試験片を調製するに前に真空でガス抜きした。その結果を表13に示す。
Figure 0004481568
表13のデータは、表10のデータと比較することができる。モートン612−Aから作製した接着調合物が、ABSおよびPCに対して、実験化合物1から作製された調合物ほど良好に接着しないことが明らかである。
比較例4
比較例4では、種々のプラスチックに対するELP−3を含有する数種のエポキシ系調合物の接着性を証明する。ELP−3(イリノイ州、シカゴのモートン・インターナショナル(Morton International, Chicago, IL))は、エポキシ官能性液体多硫化ポリマーである。表14に示すように、数種の異なる濃度のELP−3を接着剤組成物ELP−3 A〜Hを作製するために用いた。エポキシ樹脂、アンカミン1922AおよびELP−3を手によって混合し、少なくとも24時間周囲条件で硬化した。
Figure 0004481568
そのサンプルは、定性接着試験(剥離モード)(上の試験方法の節で記載した)を用いて評価した。組成物は、試験片を調製するに前に真空でガス抜きした。その結果を表15に示す。
Figure 0004481568
表15のデータは、表10のデータと比較することができる。モートンELP−3から作製した接着調合物が、ABSおよびPCに対して、実験化合物1から作製された調合物ほど良好に接着しないことが明らかである。
比較例5〜8
比較例5は、商品名スコッチウェルド(Scotch−Weld)(商標)DP−460(DP−460)として、ミネソタ・ミニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー(Minnesota Mining and Manufacturing Company)から市販されているエポキシ系接着剤であった。それは、2液型、60分の可使時間、室温硬化、高強度のエポキシ系接着剤である。
比較例6は、商品名スコッチウェルド(Scotch−Weld)(商標)2216(2216)として、ミネソタ・ミニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー(Minnesota Mining and Manufacturing Company)から市販されているエポキシ系接着剤であった。それは、2液型、90分の可使時間、室温硬化のエポキシ系接着剤である。
比較例7は、スリーエム自動車用2液型エポキシ系接着剤5047(5047)(3M Automotive Two−Part Epoxy Adhesive 5047)として、ミネソタ・ミニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー(Minnesota Mining and Manufacturing Company)から市販されているエポキシ系接着剤であった。それは、室温で硬化可能な、2液型、120分の可使時間のエポキシ系接着剤である。
比較例8は、周囲条件で、エポン828(100部)、エポキシ官能性エーテル(30部)(DER736、ミネソタ州、ミッドランドのザ・ダウ・ケミカル・カンパニー(The Dow Chemical Company, Midland, MI))および4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン(37.6部)を互いに混合することにより調製した(C736)。
各比較例を上述の定性接着試験用サンプルの調製に用いた。この試験の結果を下記の表16に示す。
Figure 0004481568
上記のデータは、比較例の接着剤のどれもがABSプラスチックに対して、実施例6の接着剤ほど良好な接着性を有していないことを示している。また、実施例6の接着剤のABSに対する接着性は、実施例1と同様にして作製されているが、チオエーテルジエポキシドの代わりに、硫黄非含有である等価のエポキシ末端エーテル構造を有する接着剤(比較例8)を上回って改良されている。また、実施例6の接着剤のABSに対する接着性も、数種の市販されている、完全に調合されたエポキシ系接着剤(比較例5〜7)を上回って改良されている。
実施例9
実施例9では、チオエーテル含有接着剤で作られたボンドの2片のプラスチック間のオーバーラップ剪断強さについて記載する。エポン828(100部)、実験化合物1(30部)およびアンカミン1922A(37.6部)硬化剤を周囲条件で手により混合し、接着剤組成物Iを得た。組成物は、試験片を調製するに前に真空でガス抜きした。硬化後の接着剤の測定Tgは50℃であった。上の試験方法の節で記載したようにして、オーバーラップ剪断力測定を実施し、データを表17にまとめた。
Figure 0004481568
DP460(ミネソタ・ミニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニーから市販されている、2液型エポキシ系接着剤)に対するオーバーラップ剪断強さの値は、この製品についてのスリーエム(商標)スコッチウェルド(商標)の技術資料シート(1997年9月)から得たものであり、表17にこれを示す。サンプルは、12.7mm長のオーバーラップを有する幅25.4mmの試験片を用いて、ASTM D 1002−72に従って測定した。ボンドラインの厚みは、0.13〜0.20mmであった。試験は、50.8mm/分の掴み具分離速度で実施した。プラスチック基材は厚さ約3mmであり、イソプロピルアルコールを含ませた綿棒でみがくことにより調製した。
接着剤組成物Iに関するオーラーバップ剪断強さの値は、ポリカーボネート、PMMAおよびABSに対するDP460について報告された値をはるかに超えている。これらのデータは、DP460よりも、ポリカーボネート、PMMSおよびABSに対して接着剤組成物Iがより良好に接着することを示している。
本発明の種々の改良および変更は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明白である。本発明は、例示目的として本明細書に記載した内容に制限されるべきでない。

Claims (1)

  1. a)シリコン、金属、プラスチック、ポリイミドまたはその組み合わせを含む基材と、および
    b)i)20〜80重量部の、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルを含むエポキシ樹脂;
    ii)10〜80重量部の、2−{[3−({2−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エチル)スルファニル]エチル}スルファニル)プロポキシ]メチル}オキシラン、2({3−[(6−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}ヘキシル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシラン、2−({3−[(2−{[3−(2−オキシラニルメトキシ)プロピル]スルファニル}エトキシエトキシエチル)スルファニル]プロポキシ}メチル)オキシランまたはその組み合わせを含むエポキシ反応性チオエーテル含有化合物;および
    iii)触媒または硬化剤であって、この触媒はイミダゾールを含み、硬化剤はエポキシ樹脂と共重合する多官能性材料を含む;
    を含む硬化性接着剤組成物の反応生成物を含む接着剤と
    を含む物品
JP2002571782A 2001-03-07 2002-02-05 チオエーテル基含有接着剤および接着剤組成物 Expired - Lifetime JP4481568B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/801,234 US6800371B2 (en) 2001-03-07 2001-03-07 Adhesives and adhesive compositions containing thioether groups
PCT/US2002/003471 WO2002072725A1 (en) 2001-03-07 2002-02-05 Adhesives and adhesive compositions containing thioether groups

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004532299A JP2004532299A (ja) 2004-10-21
JP2004532299A5 JP2004532299A5 (ja) 2005-12-22
JP4481568B2 true JP4481568B2 (ja) 2010-06-16

Family

ID=25180543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002571782A Expired - Lifetime JP4481568B2 (ja) 2001-03-07 2002-02-05 チオエーテル基含有接着剤および接着剤組成物

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6800371B2 (ja)
EP (1) EP1366130B1 (ja)
JP (1) JP4481568B2 (ja)
KR (1) KR100933964B1 (ja)
AT (1) ATE301174T1 (ja)
DE (1) DE60205342T2 (ja)
MX (1) MXPA03007929A (ja)
MY (1) MY128233A (ja)
WO (1) WO2002072725A1 (ja)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050010003A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Prc-Desoto International, Inc. Epoxy-capped polythioethers
US7622548B2 (en) * 2003-07-11 2009-11-24 Prc Desoto International, Inc. Epoxy- or amine/hydroxy-capped polythioethers
US7183353B2 (en) * 2004-04-29 2007-02-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. UV curable coating composition
US20070236542A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Graham David C Adhesive Compositions, Micro-Fluid Ejection Devices, and Methods for Attaching Micro-Fluid Ejection Heads
DK2027186T3 (da) * 2006-05-05 2014-04-14 Prc Desoto Int Inc Forseglings- og elektriske indstøbningsformuleringer omfattende thioetherfunktionelle polythiololigomerer
US8623989B1 (en) 2006-05-05 2014-01-07 PRC De Soto International, Inc. Polyurea/polythiourea coatings
US7879955B2 (en) * 2007-05-01 2011-02-01 Rao Chandra B Compositions including a polythioether
KR20110039257A (ko) * 2008-06-16 2011-04-15 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 강인화된 경화성 조성물
EP2362394B1 (en) * 2009-01-13 2018-11-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Information recording device, information reproducing device, and information recording medium
US20110014354A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-20 David Christopher Graham Adhesive compositions and methods for use in failure analysis
US20110318882A1 (en) 2010-06-24 2011-12-29 Xiaoming Wu Method of restricting chip movement upon bonding to rigid substrate using spray coatable adhesive
JP5960524B2 (ja) * 2012-07-03 2016-08-02 株式会社Adeka 含硫黄エポキシ化合物、該化合物を含有する樹脂組成物、及び、該樹脂組成物を含有する接着剤
JP2014012778A (ja) * 2012-07-05 2014-01-23 Adeka Corp 樹脂組成物及びそれを含有してなる接着剤
CN105934346B (zh) 2014-01-29 2017-09-08 惠普发展公司,有限责任合伙企业 流体引导组件
KR20180023972A (ko) 2015-07-01 2018-03-07 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Pvp-함유 및/또는 pvl-함유 복합막 및 사용 방법
CN107921370B (zh) 2015-07-01 2022-03-29 3M创新有限公司 聚合离聚物分离膜及其使用方法
KR20180022884A (ko) 2015-07-01 2018-03-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 개선된 성능 및/또는 내구성을 갖는 복합막 및 사용 방법
TWI572675B (zh) * 2015-07-15 2017-03-01 臻鼎科技股份有限公司 聚醯亞胺組合物、聚醯亞胺膜及電路板
CN107621752B (zh) * 2016-07-13 2019-11-12 常州强力先端电子材料有限公司 一种混杂型光敏树脂及其制备方法
CN106497475B (zh) * 2016-10-28 2020-07-31 苏州太湖电工新材料股份有限公司 一种用于单面玻璃布补强少胶云母带的胶粘剂及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE528443A (ja) 1953-04-29
NL7000025A (ja) 1969-01-08 1970-07-10
JPS55164254A (en) * 1979-06-06 1980-12-20 Dainippon Toryo Co Ltd Modified epoxy coating composition
US4521490A (en) 1983-08-11 1985-06-04 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Two-part epoxy composition
US4816546A (en) 1987-06-23 1989-03-28 The Dow Chemical Company Mixed epoxy resins comprising sulfide containing aliphatic epoxy resins
US5364914A (en) 1988-10-05 1994-11-15 Imperial Chemical Industries Plc Moulding composition comprising a thermoset component and thermoplast component
AU602822B2 (en) 1988-10-05 1990-10-25 National Starch & Chemical Corporation Self fixturing structural adhesives
US5225486A (en) * 1989-08-31 1993-07-06 Amoco Corporation Epoxy resins containing epoxidized polybutenes
JPH04175376A (ja) * 1990-11-08 1992-06-23 Nippon Oil & Fats Co Ltd 熱硬化性組成物
US5405731A (en) * 1992-12-22 1995-04-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aqueous processable, multilayer, photoimageable permanent coatings for printed circuits
JPH07179564A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Nippon Steel Chem Co Ltd 低粘度結晶性エポキシ樹脂の製造方法
CA2196796A1 (en) 1995-06-06 1996-12-12 Yoshinori Nakane Thermosetting composition, method of finish coating, and coated articles
US6180200B1 (en) * 1998-06-01 2001-01-30 Dsm N. V. Cationic and hybrid radiation curable pressure sensitive adhesives for bonding of optical discs
JP2000026828A (ja) * 1998-07-13 2000-01-25 Sekisui Chem Co Ltd 接着剤組成物
JP2000303052A (ja) * 1999-04-23 2000-10-31 Sekisui Chem Co Ltd 接着剤組成物
JP2000303053A (ja) * 1999-04-23 2000-10-31 Sekisui Chem Co Ltd 接着剤組成物
CN1178287C (zh) 1999-06-17 2004-12-01 洛克泰特公司 可再处理的热固性树脂组合物

Also Published As

Publication number Publication date
US20030017341A1 (en) 2003-01-23
DE60205342T2 (de) 2006-06-01
MY128233A (en) 2007-01-31
WO2002072725A1 (en) 2002-09-19
KR20040030526A (ko) 2004-04-09
DE60205342D1 (de) 2005-09-08
JP2004532299A (ja) 2004-10-21
US6800371B2 (en) 2004-10-05
KR100933964B1 (ko) 2009-12-28
ATE301174T1 (de) 2005-08-15
MXPA03007929A (es) 2004-05-05
EP1366130A1 (en) 2003-12-03
EP1366130B1 (en) 2005-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4481568B2 (ja) チオエーテル基含有接着剤および接着剤組成物
KR101271962B1 (ko) 접착제 조성물 및 접착 필름
KR101329932B1 (ko) 접착 조성물, 접착 필름 및 반도체 장치의 제조 방법
CN106947257B (zh) 环氧改性有机硅树脂、制造方法、固化性组合物和电子部件
JP4658735B2 (ja) 接着剤組成物及び接着フィルム
KR101475139B1 (ko) 반도체 장치 제조용 마스크 시트 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
CN113897163B (zh) 一种粘接剂、芯片键合膜及其制备方法
KR20040044136A (ko) 웨이퍼 다이싱 및 다이본드 시트
TW202219214A (zh) 導電性單組分型(1k)環氧樹脂調配物
JP5935339B2 (ja) 電子機器用接着剤組成物
JP2010006912A (ja) 接着剤組成物、接着フィルム及びダイシング・ダイアタッチフィルム
KR100516161B1 (ko) 실란 화합물, 그 제조방법 및 이를 사용한 유기 다이 붙임접착제와 무기물 사이의 결합방법
TWI647797B (zh) Sealing material with semiconductor sealing substrate, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device
JP5183076B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2000017240A (ja) 接着シートおよびそれを用いた半導体装置
WO2007083673A1 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた接着剤
JP4586966B2 (ja) 接着剤組成物及び接着フィルム
JP2020143237A (ja) 接着剤組成物
JP2003238925A (ja) 接着剤組成物、接着フィルム
TW202124646A (zh) 黏著劑組合物及黏著片
JP4509539B2 (ja) エポキシ樹脂組成物シート
JP2004107656A (ja) エポキシ樹脂組成物
JP2904536B2 (ja) 半導体装置用接着剤組成物
KR0181011B1 (ko) 내열성 접착 테이프용 접착제 조성물
JP2001226656A (ja) 半導体製造装置またはエッチング装置用接着剤、該装置用接着シート及びそれらを用いた構造部品

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050202

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080701

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080930

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20081007

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100216

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100318

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250