JP7303810B2 - 電子部品用含浸シーラント - Google Patents
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Description
(a)C4-C20疎水性部分を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマー;
(b)ヒドロキシル基を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマー;
(c)約8000~約18000g/molの重量平均分子量を有する少なくとも1種の変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂;および
(d)トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、もしくはそれらの誘導体、またはそれらの組み合わせ
を含む嫌気硬化性含浸シーラント組成物を少なくとも含む嫌気硬化性組成物が提供される。
a)(a)疎水性部分を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマー、および(b)ヒドロキシル基を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマーを用意する工程;および
b)前記モノマーを、(c)約8000~約18000g/molの重量平均分子量を有する少なくとも1種の変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂、および(d)トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、もしくはそれらの誘導体、またはそれらの組み合わせと組み合わせる工程
を含む方法を提供する。
(a)C4-C20疎水性部分を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマー
(b)ヒドロキシル基を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマー;および
(c)約8000~約18000g/molの重量平均分子量を有する少なくとも1種の変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂
を含む嫌気硬化性含浸シーラント組成物を少なくとも含む嫌気硬化性組成物を提供する。
本発明は、従来の電子部品用シーラント組成物の欠点を克服する嫌気硬化性組成物を提供する。具体的には、本発明のシーラント組成物は、金属上に成形されたプラスチックのギャップ中に含浸する硬化性嫌気性液体含浸シーラント組成物を提供する。本発明の組成物は、プラスチックおよび金属基材に塗布された場合、プラスチックおよび金属基材への十分な接着性をも保持しながら、硬化したシーラントにおいて熱サイクルおよび熱衝撃に耐える十分な可撓性を有することにより、他の液体含浸シーラントの問題を回避する。本発明は、優れた封止剤特性を依然として保持しながら、これらの利点を提供する。
本発明のシーラント組成物は、C4-C20疎水性部分を含む(メタ)アクリレートモノマーとヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレートモノマーとの混合物を含む。シーラントはまた、多官能性(メタ)アクリルモノマーおよび低粘度の反応性希釈剤を含む。
疎水性部分としては、C4-C20アルキル基を含むモノマーが挙げられる。C4-C20アルキル(メタ)アクリレートモノマーは、4~20個の炭素原子のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートモノマーを指す。「アルキル」という用語は、直鎖、分岐、環状、および非環式基を含めた飽和脂肪族基を指す。追加の疎水性部分としては、1つ以上の芳香環を含むものが挙げられる。このような疎水性部分は、プラスチックの含浸を促進するマトリックス中の成分として機能する。
少なくとも1つのヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレートモノマーは、本発明において、硬化したポリマーに分子間引力をもたらし、金属基材とのより耐久性のあるシールを生成するために用いられる。そのようなモノマーとしては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、それらのエトキシル化および/またはプロポキシル化誘導体、それらのラクトンとの付加物、ポリアルコキシモノヒドロキシモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。特に好ましいのは、C1~C10の炭素原子をアルキル基中に有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、それらのエトキシル化および/またはプロポキシル化誘導体、それらのラクトンとの付加物、およびそれらのポリアルコキシモノヒドロキシモノ(メタ)アクリレートである。
シーラント組成物はまた、多官能性(メタ)アクリレートモノマーを含むことができる。これらの多官能性(メタ)アクリレートモノマーは架橋ポリマーを生成し、これは、ポリマーの靭性、弾性率、封止剤耐久性を向上させる。
本発明は、ポリエステルまたはポリエーテルの骨格を有する1種以上の変性ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート樹脂を含む。このようなポリエステルウレタン(メタ)アクリレート樹脂を使用すると、金属基材とプラスチック基材の異なる熱膨張によって生じる動きが可能となる高い可撓性を与えることにより、2つの異種基材間の硬化したシーラント配合物の接着性を顕著に改善することが見出されている。
本発明は、1種以上のイソシアヌレートまたはそれらの誘導体を含む。そのようなイソシアヌレートの使用により、可撓性、温度耐性、熱衝撃および熱サイクル性能、ならびに組成物の結合強度が変化する。イソシアヌレートは、重合反応に参加し得る。
本発明のシーラントは、その中に存在する開始剤、またはレドックス重合開始剤(すなわち、酸化還元反応を生じる成分または成分の組み合わせであり、結果としてフリーラジカルが生成する)を含む開始剤系によって、フリーラジカルメカニズムによって嫌気硬化性であり得る。
本発明の組成物の調製では、(メタ)アクリル単官能性モノマーおよびポリエステルウレタンメタクリレート樹脂およびシアヌレートを、フリーラジカル硬化を開始することができる触媒とブレンドまたは混合する。
異種基材に含浸するシーラント組成物は、理想的には、各温度で30分、温度間の移行時間が1分以下で、1000時間を超える熱サイクルに耐えるべきである。
未硬化の本発明の含浸シーラント組成物の粘度は、適切には約100mPa・sを超えず、好ましくはそのような粘度は50mPa・s未満、さらにより好ましくは約5mPa・s~35mPa・sである。(メタ)アクリル単官能性モノマー単独の組み合わせの粘度は、30mPa・sを超えるべきではなく、さらにより好ましくは約1mPa・s~25mPa・s、さらにより好ましくは2mPa・s~15mPa・sである。
シーラント組成物は、金属とプラスチックなどの異種材料間を封止することができる。組成物は、異種材料が約10ppm/K~約50ppm/Kの熱膨張係数(CTE)の不一致を有する場合に特に有用である。
可能性のある電子用途としては、コネクタ、ワイヤ、キャパシタ、ケーブルハーネス、センサー、ソレノイド、コイル、および異種材料が界面リークパスを生成するその他の部品が挙げられる。
本明細書で使用される場合、「(メタ)アクリルコポリマー」という用語は、メタクリルコポリマーおよびアクリルコポリマーの両方を指す。本明細書で使用される場合、「(メタ)アクリレート」という用語は、メタクリレートおよびアクリレートの両方を指す。
この例では、MWが4000g/mol、Tgが-31.2℃のポリエステルウレタンメタクリレートであるFLEXSEAL 5100(LOCTITE)を、ニッケルメッキ真ちゅうピン/ガラス強化ポリフェニレンサルファイドボディマルチプラグアセンブリ内に塗布し硬化した。硬化後、組成物を、-40~+150℃、各温度で30分、温度間の移行時間が1分未満の熱サイクルにかけた。マルチプラグのリーク耐性を、熱サイクルの前後に2barの空気圧を適用することにより試験した。
この例では、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート樹脂を、メタクリレートモノマー、接着促進剤、および下記表に記載されているその他の成分と組み合わせる。リーク耐性を、ニッケルメッキ真ちゅうピン/ガラス強化ポリフェニレンサルファイドボディマルチプラグで測定する。
この例では、樹脂の量を減らして、粘度を一般的な含浸プロセスにより好適な粘度とした。プラスチックの濡れを改善し、材料の相溶性を改善するために、ラウリルメタクリレートおよびトリメチルシクロヘキシルメタクリレートを添加して、モノマー系を補てんした。配合物の粘度は25~30mPa・sであり、これは、含浸プロセスに理想的に適している。
この例では、性能を向上させるためにトリアリルシアヌレートを添加した。配合物は25~30mPa・sの粘度を有し、これは、含浸プロセスに理想的に適している。
Claims (28)
- 嫌気硬化性含浸シーラント組成物であって、
(a)疎水性部分を含む少なくとも2種の(メタ)アクリル単官能性モノマーを組成物 の総重量に基づいて25~55重量%;
(b)ヒドロキシル基を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマーを組 成物の総重量に基づいて5~40重量%;
(c)8000~18000g/molの重量平均分子量および-20℃未満のガラス 転移温度を有する少なくとも1種の変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂を組成 物の総重量に基づいて10~30重量%;および
(d)トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、もしくはそれらの誘導体、またはそれらの組み合わせを組成物の総重量に基づいて5~15重量%
を含む、組成物。 - (a)疎水性部分が、C6-C12アルキル;芳香環を有する部分、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- (a)疎水性部分を含む(メタ)アクリル単官能性モノマーが、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- (a)疎水性部分を含む少なくとも2種の(メタ)アクリル単官能性モノマーが、C 4 -C 20 アルキル基を含む疎水性部分を含む(メタ)アクリル単官能性モノマーを少なく とも2種含む、請求項1に記載の組成物。
- (a)疎水性部分を含む少なくとも2種の(メタ)アクリル単官能性モノマーが、C 4 -C 20 直鎖または分岐アルキル基を含む疎水性部分を含む少なくとも1種の(メタ)ア クリル単官能性モノマーを含む、請求項1に記載の組成物。
- (a)疎水性部分を含む少なくとも2種の(メタ)アクリル単官能性モノマーが、ラウ リル(メタ)アクリレートおよびトリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含む 、請求項1に記載の組成物。
- (b)が、アルキル基中にC1~C10の炭素原子を有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートである、請求項1に記載の組成物。
- (b)が、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- (c)ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂が、10000~17000g/molの重量平均分子量を有する、請求項1に記載の組成物。
- (d)がトリアリルイソシアヌレートまたはその誘導体である、請求項1に記載の組成物。
- (d)がトリアリルシアヌレートまたはその誘導体である、請求項1に記載の組成物。
- (d)が、組成物中に、該組成物の総重量に基づいて10重量%の量で含まれる、請求項1に記載の組成物。
- (c)変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂のガラス転移温度が-40℃未満である、請求項1に記載の組成物。
- (c)変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂が、ポリエステルジオールとトルエンジイソシアネートと重合性メタクリル酸エステルとの反応生成物である、請求項1に記載の組成物。
- ヒドロキシル基を含む(メタ)アクリレートモノマーと疎水性部分を含む(メタ)アクリレートモノマーとの当量の反応重量比が、1:1~1:6である、請求項1に記載の組成物。
- 変性ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート樹脂と、疎水性部分を含む(メタ)アクリルモノマーおよびヒドロキシル基を含む(メタ)アクリル単官能性モノマーとの当量の反応重量比が1:0.5~1:6である、請求項1に記載の組成物。
- (d)組成物のフリーラジカル硬化を開始することが可能な少なくとも1種の触媒をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- (e)多官能性モノマーをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 未硬化粘度が100mPa・sを超えない、請求項1に記載の組成物。
- 未硬化粘度が50mPa・s未満である、請求項1に記載の組成物。
- 嫌気硬化性組成物を製造する方法であって、
a)(a)組成物の総重量に基づいて25~55重量%の疎水性部分を含む少なくとも2種の(メタ)アクリル単官能性モノマー、および(b)組成物の総重量に基づいて5~ 40重量%のヒドロキシル基を含む少なくとも1種の(メタ)アクリル単官能性モノマーを提供する工程;および
b)前記モノマーを(c)組成物の総重量に基づいて10~30重量%の8000~18000g/molの重量平均分子量および-20℃未満のガラス転移温度を有する少なくとも1種の変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂、および(d)組成物の総重 量に基づいて5~15重量%のトリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、もしくはそれらの誘導体、または組み合わせと組み合わせる工程
を含む、方法。 - 前記疎水性部分は、C6-C12アルキル、芳香族環を有する部分、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項21に記載の方法。
- (a)が、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート芳香族、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項21に記載の方法。
- (b)が、C1~C10の炭素原子をアルキル基中に有するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートである、請求項21に記載の方法。
- (b)が、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項2 1に記載の方法。
- (c)少なくとも1種の変性ポリエステルウレタンメタクリレート樹脂が、10000~17000g/molの重量平均分子量および-20℃未満のガラス転移温度を有する、請求項21に記載の方法。
- 請求項1に記載の熱硬化性組成物を含浸させた物品であって、前記物品は、多孔性金属表面およびプラスチック表面を含む、物品。
- 前記物品が電子部品である、請求項27に記載の物品。
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