KR20150072426A - 충전제 함유 실리콘 조성물 - Google Patents

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KR20150072426A
KR20150072426A KR1020157012539A KR20157012539A KR20150072426A KR 20150072426 A KR20150072426 A KR 20150072426A KR 1020157012539 A KR1020157012539 A KR 1020157012539A KR 20157012539 A KR20157012539 A KR 20157012539A KR 20150072426 A KR20150072426 A KR 20150072426A
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필립 뮐러
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와커 헤미 아게
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Abstract

본 발명은 부가 가교 실리콘 조성물로서, (1) 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지는 모이어티를 가지는 오르가노실리콘 화합물; (2) Si-결합 수소 원자를 가지는 오르가노실리콘 화합물; (3) Si-결합 수소와 지방족 다중 결합 사이에 부가 반응을 촉진시키는 촉매; 및 (4) 충전제로서, 은 코팅을 가지는 실리카틱 중공 유리 마이크로비드(silicatic hollow glass microbeads)를 포함하고, 상기 실리카틱 중공 유리 마이크로비드에 도포되는 은 중, 95 중량% 보다 많은 양의 은이 금속 은의 형태인, 부가 가교 실리콘 조성물을 개시한다.

Description

충전제 함유 실리콘 조성물{FILLER-CONTAINING SILICONE COMPOSITIONS}
본 발명은 특히 고부식성 환경에 노출되는 전기 및 전자 부품의 보호 봉지(encapsulation)에 사용되는, 충전된 부가 가교 실리콘 조성물에 관한 것이다.
실리콘 캐스팅 조성물은 전자 회로를 부식으로부터 보호하기 위하여 널리 사용된다. 또한, 최근 전자 부품들은 점점 더 공격적이고, 유해한 황-함유 기체에 노출된다. 현재까지 이용가능한 실리콘 캐스팅 조성물은 황, 황화수소, 이산화황, 이황화탄소 및 기타 오르가닐 황 화합물에 대하여 높은 투과성을 가지며, 그에 따른 결과인 금속성 도전체 트랙의 부식은 이들 부품들의 고장 및 수명 단축을 초래한다.
EP 1 295 905 A1은 충전제로서 금속 분말, 예를 들어 은, 구리, 철, 니켈, 알루미늄, 주석 및 아연으로 이루어지는 분말을 포함하는 (구리 분말의 사용이 바람직함) 실리콘 봉지 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 순수 금속 표면을 사용하는, 상기 문헌에 제공되는 해결책은, 상기 금속의 상대적으로 작은 유효 표면적만이 황 기체를 차단하는 반응에 이용가능하기 때문에 여전히 충분히 효과적이지 않다. 또한, 이러한 해결책과 관련된 기타 수많은 불리한 점들, 예를 들어, 고비용, 고밀도 및 불리한 댐핑 특성이 있다. 특히 불리한 요인은 실리콘 조성물 내 금속-함유 충전제의 침강이며; 이는 불균일한 충전제 분포를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 불리한 점들을 가지지 않고, 유해한 황-함유 기체에 대해 금속 표면 및 특히 전자 부품의 표면의 우수한 보호를 제공하고, 균일한 충전제 분포를 보증하도록 실리콘 조성물 내 존재하는 충전제의 침강(sedimentation)을 나타내지 않는 충전된 실리콘 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명을 통하여 달성된다.
본 발명은, 부가 가교 실리콘 조성물로서,
(1) 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지는 모이어티를 가지는 오르가노실리콘 화합물;
(2) Si-결합 수소 원자를 가지는 오르가노실리콘 화합물;
(3) Si-결합 수소와 지방족 다중 결합 사이에 부가 반응을 촉진시키는 촉매; 및
(4) 충전제로서, 은 코팅을 가지는 실리카틱 중공 유리 마이크로비드(silicatic hollow glass microbeads)
를 포함하고,
상기 실리카틱 중공 유리 마이크로비드에 도포되는 은 중, 95 중량% 보다 많은 양의 은이 금속 은의 형태인, 부가 가교 실리콘 조성물을 제공한다.
본 발명의 실리콘 조성물은 단일-성분 실리콘 조성물 또는 2-성분 실리콘 조성물일 수 있다.
본 발명의 실리콘 조성물이 2-성분 실리콘 조성물의 형태로 제공되는 경우, 상기 두 성분들은 모든 구성 성분들을 임의의 원하는 조합으로 포함할 수 있으며, 단, 구성 성분 (2) 및 (3)은 서로 분리된다.
지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지는 사용되는 오르가노실리콘 화합물(1)은 바람직하게는 하기 일반식의 단위들로 이루어지는 선형 또는 분지형 오르가노폴리실록산을 포함한다:
RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (I),
상기 식에서,
R은 1가의, 임의로 치환된, 탄화수소 모이어티로서, 탄소-탄소 다중 결합을 함유하지 않고, 모이어티 당 1 내지 18 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소 모이어티이고,
R1은 1가 탄화수소 모이어티로서, 말단, 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지며, 모이어티 당 2 내지 8 개의 탄소 원자를 가지는 1가 탄화수소 모이어티이고,a는 0, 1, 2 또는 3이고,
b는 0, 1 또는 2이고,
a+b의 합은 0, 1, 2 또는 3이고,
단, 존재하는 모이어티들 R1의 평균 개수는 2 이상이다.
존재하는 오르가노실리콘 화합물(1)은 하기 일반식의 오르가노폴리실록산을 포함하는 것이 바람직하다:
R1 gR3 - gSiO(SiR2O)n(SiRR1O)mSiR3 - gR1 g (II)
상기 식에서,
R 및 R1은 앞서 기재된 바와 같이 정의되고,
g는 0, 1 또는 2이고,
n은 0 또는 1 내지 1500의 정수이고,
m은 0 또는 1 내지 200의 정수이고,
단, 존재하는 모이어티들 R1의 평균 개수는 2 이상이다.
본 발명의 목적을 위하여, 식 (II)는 n개의 단위 -(SiR2O)- 및 m개의 단위 -(SiRR1O)-가 상기 오르가노폴리실록산 분자 내 임의의 원하는 분포를 가질 수 있음을 의미하는 것으로 의도된다.
모이어티 R의 예는 알킬 모이어티, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 1-n-부틸, 2-n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸 모이어티, 헥실 모이어티, 예를 들어, n-헥실 모이어티, 헵틸 모이어티, 예를 들어 n-헵틸 모이어티, 옥틸 모이어티, 예를 들어 n-옥틸 모이어티, 및 이소옥틸 모이어티, 예를 들어 2,2,4-트리메틸펜틸 모이어티, 노닐 모이어티, 예를 들어 n-노닐 모이어티, 데실 모이어티, 예를 들어 n-데실 모이어티, 도데실 모이어티, 예를 들어 n-도데실 모이어티, 및 옥타데실 모이어티, 예를 들어 n-옥타데실 모이어티; 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸 및 메틸시클로헥실 모이어티와 같은 시클로알킬 모이어티; 아릴 모이어티, 예를 들어, 페닐, 나프틸, 안트릴 및 페난트릴 모이어티; o-, m-, 및 p-톨릴 모이어티, 자일릴 모이어티, 및 에틸페닐 모이어티와 같은 알카릴 모이어티; 및 아랄킬 모이어티, 예를 들어, 벤질 모이어티, α- 및 β-페닐에틸 모이어티이다.
치환된 모이어티 R의 예는 할로알킬 모이어티, 예를 들어 3,3,3-트리플루오로-n-프로필 모이어티, 2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로이소프로필 모이어티, 헵타플루오로이소프로필 모이어티, 및 할로아릴 모이어티, 예를 들어 o-, m- 및 p-클로로페닐 모이어티, 및 바람직하게는 머캅토, 에폭시-작용성기, 카르복시, 케토, 에나민, 아미노, 아미노에틸아미노, 이소시아나토, 아릴옥시, 아크릴옥시, 메타크릴옥시, 히드록실 및 할로에 의한 치환을 가질 수 있는 R에 대하여 앞서 언급한 모든 모이어티들이다.
상기 모이어티 R은 1 내지 6 개의 탄소 원자를 가지는 1가 탄화수소 모이어티인 것이 바람직하고, 메틸 모이어티가 특히 바람직하다.
R1은 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지는 1가, SiC-결합 탄화수소 모이어티이다.
모이어티 R1의 예는 알케닐 모이어티, 예를 들어 비닐, 5-헥세닐, 시클로헥세닐, 1-프로페닐, 알릴, 3-부테닐, 및 4-펜테닐 모이어티, 및 알키닐 모이어티, 예를 들어 에티닐, 프로파르길, 및 1-프로피닐 모이어티이다.
모이어티 R1은 알케닐 모이어티인 것이 바람직하고, 비닐 모이어티가 특히 바람직하다.
본 발명의 오르가노실리콘 화합물(1)의 평균 점도는 바람직하게는 25℃에서 200 내지 100,000 mPa·s, 더 바람직하게는 25℃에서 500 내지 20,000 mPa·s, 특히 바람직하게는 25℃에서 500 내지 5,000 mPa·s이다.
하나의 유형의 오르가노실리콘 화합물(1) 또는 다양한 유형들의 오르가노실리콘 화합물들(1)을 사용할 수 있다.
사용되는 Si-결합 수소 원자를 가지는 오르가노실리콘 화합물(2)은 하기 일반식의 단위들로 이루어지는 선형, 환형 또는 분지형 오르가노폴리실록산을 포함하는 것이 바람직하다:
RcHdSiO(4-c-d)/2 (II),
상기 식에서,
R은 앞서 기재한 바와 같이 정의되고,
c는 0, 1, 2 또는 3이고,
d는 0, 1 또는 2이고,
e+f의 합은 0, 1, 2 또는 3이고,
단, 존재하는 Si-결합된 수소 원자의 평균 개수는 2 이상이다.
사용되는 오르가노실리콘 화합물(2)은 하기 일반식의 오르가노폴리실록산을 포함하는 것이 바람직하다:
HhR3 - hSiO(SiR2O)o(SiRHO)pSiR3 - hHh (IV)
상기 식에서,
R은 앞서 기재한 같이 정의되고,
h는 0, 1 또는 2이고,
o는 0 또는 1 내지 1500의 정수이고,
p는 0 또는 1 내지 200의 정수이고,,
단, 존재하는 Si-결합된 수소 원자의 평균 개수는 2 이상이다.
상기 오르가노실리콘 화합물(2)은 3 개 이상의 Si-결합 수소 원자를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 목적을 위하여, 식 (IV)는 o개의 단위 -(SiR2O)- 및 p개의 단위 -(SiRHO)-가 상기 오르가노폴리실록산 분자 내에 임의의 원하는 분포를 가질 수 있음을 의미하는 것으로 의도된다.
이들 오르가노폴리실록산(2)의 구체적인 예는 디메틸하이드로실록산, 메틸하이드로실록산, 및 트리메틸실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 트리메틸실록산, 디메틸하이드로실록산, 및 메틸하이드로실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 트리메틸실록산, 디메틸실록산, 및 메틸하이드로실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 메틸하이드로실록산, 및 트리메틸실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 메틸하이드로실록산, 디페닐실록산, 및 트리메틸실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 메틸하이드로실록산, 디메틸하이드로실록산, 및 디페닐실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 메틸하이드로실록산, 페닐메틸실록산, 트리메틸실록산, 및/또는 디메틸하이드로실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 메틸하이드로실록산, 디메틸실록산, 디페닐실록산, 트리메틸실록산, 및/또는 디메틸하이드로실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머, 및 디메틸하이드로실록산, 트리메틸실록산, 페닐하이드로실록산, 디메틸실록산, 및/또는 페닐메틸실록산 단위들로 이루어지는 코폴리머이다.
본 발명의 오르가노실리콘 화합물(2)의 평균 점도는 바람직하게는 25℃에서 10 내지 1000 mPa.s, 더 바람직하게는 25℃에서 30 내지 300 mPa.s이다.
하나의 유형의 오르가노실리콘 화합물(2) 또는 다양한 유형들의 오르가노실리콘 화합물들(2)을 사용할 수 있다.
오르가노실리콘 화합물(2)의 사용량은 바람직하게는 상기 오르가노실리콘 화합물(1) 내 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지는 Si-결합 모이어티의 몰 당 0.1 내지 5 몰, 더 바람직하게는 0.2 내지 2 몰의 Si-결합 수소이다.
본 발명의 실리콘 조성물 내 Si-결합 수소 및 지방족 다중 결합 사이의 부가 반응을 촉진시키는 촉매(3)는 Si-결합 수소 및 지방족 다중 결합 사이의 부가 반응을 촉진시키기 위하여 지금까지 사용될 수 있었던 것들과 동일할 수 있다.
상기 촉매는 백금 금속족으로부터의 금속 또는 백금 금속족으로부터의 화합물 또는 착체인 것이 바람직하다. 이러한 촉매의 예는 담체, 예를 들어 이산화실리콘, 산화알루미늄 또는 활성탄 상에 존재할 수 있는 금속성 미분된 백금, 백금 화합물, 또는 착체, 예를 들어, 백금 할라이드, e.g., PtCl4, H2PtCl6*6H2O, Na2PtCl4*4H2O, 백금-올레핀 착체, 백금-알콜 착체, 백금-알콜레이트 착체, 백금-에테르 착체, 백금-알데히드 착체, H2PtCl6*6H2O 및 시클로헥사논으로부터의 반응 생성물을 포함하는 백금-케톤 착체, 백금-비닐-실록산 착체, 예를 들어, 검출가능한 함량의 무기 결합된 할로겐을 함유하거나 함유하지 않는 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 백금 착체, 비스(감마-피콜린)-백금 디클로라이드, 트리메틸렌디피리딘 백금 디클로라이드, 디시클로펜타디엔 백금 디클로라이드, 디메틸술폭사이드에틸렌 백금(II) 디클로라이드, 시클로옥타디엔 백금 디클로라이드, 노보나디엔 백금 디클로라이드, 감마-피콜린 백금 디클로라이드, 시클로펜타디엔 백금 디클로라이드, 및 올레핀 및 1차 아민 또는 2차 아민, 또는 1차 및 2차 아민과 백금 테트라클로라이드의 반응 생성물, 예를 들어, 1-옥텐 내 용해된 백금 테트라클로라이드의 sec-부틸아민과의 반응 생성물이며; 기타 예들은 백금의 암모늄 착체들이다.
본 발명의 방법에서 사용되는 촉매의 양은 바람직하게는, 각각의 경우 원소 백금으로서 계산하여 및 상기 오르가노실리콘 화합물들(1) 및 (2)의 총 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 100 중량 ppm (100만 중량부 당 중량부), 바람직하게는 3 내지 30 중량 ppm이다.
은 코팅을 가지는 본 발명의 충전제(4)로서 사용되는 실리카틱 중공 유리 마이크로비드의 밀도는 바람직하게는 0.5 내지 2.0 g/cm2, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.8 g/cm3이고, 그들의 평균 입경은 바람직하게는 1 내지 100 ㎛, 더 바람직하게는 10 내지 50 ㎛이고, 그들의 은 함량은 바람직하게는 10 내지 50 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 40 중량%이다.
상기 실리카틱 중공 유리 마이크로비드에 적용되는 은의 100 중량%가 금속 은의 형태를 취하는 것이 바람직하다.
본 발명의 충전제(4)는 Potters로부터 은-코팅된 유리 중공구체로서 상표 CONDUCT-O-FIL®로 구입될 수 있다. 그 예들은 제품 SH230S33 (은 함량 33 중량%, 입경 44 ㎛ 및 밀도 0.5 g/cm2), SH400S20 (은 함량 20 중량%, 입경 13 ㎛ 및 밀도 1.6 g/cm2), 및 SH400S33 (은 함량 33 중량%, 입경 14 ㎛ 및 밀도 1.7 g/cm2)이다.
본 발명에서 은으로 코팅된 실리카틱 중공 유리 마이크로비드(4)의 사용량은 각각의 경우 부가-가교 실리콘 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 1 내지 35 중량%, 더 바람직하게는 5 내지 25 중량%이다.
본 발명의 실리콘 조성물의 총 은 함량은 바람직하게는 15 중량% 보다 작고, 더 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%이다.
상기 충전제(4)에 있어서, 유해한 황-함유 기체의 결합을 위한 은을 제공하는 실리카틱 중공 유리 마이크로비드 및 은 코팅으로 이루어지는 본 발명의 조합은 주조 재료(casting material)로 커버되는 전자 부품을 유해한 황-함유 기체에 의한 부식으로부터 보호하는데 특히 효과적인 것으로 입증되었다. 또한, 본 발명의 부가 가교 실리콘 조성물은 상기 실리콘 조성물 내에 본 발명의 충전제(4)의 침강을 나타내지 않으며, 따라서 균일한 충전제 분포를 보증한다. 이는 불충분한 부식으로부터의 보호뿐 아니라 충전제의 심각한 침강을 나타내어 불균일한 충전제 분포를 나타내는, 금속 은-코팅 금속 입자 또는 유리 입자를 포함하거나, 또는 순수한 은 충전제를 포함하는, 충전된 실리콘 조성물에 대한 이점이다. 이와 대조적으로, 본 발명의 실리콘 조성물은 실리카틱 중공 유리 마이크로비드를 기재로 하고, 그의 낮은 밀도로 인하여 유해 기체 흡수를 위한 중량 단위 당 현저히 더 큰 유효 표면적을 제공하고, 실리콘 폴리머에 대한 현저히 감소된 밀도 차이로 인하여 침강을 나타내지 않는 은-코팅 충전제를 포함한다.
본 발명의 부가 가교 실리콘 조성물은 우수한 유동성의 추가적인 이점을 가진다.
본 발명의 실리콘 조성물은 기타 물질들(5)을 포함할 수 있다. 존재하는 기타 물질들(5)은 접착 촉진제를 포함할 수 있다. 접착 촉진제의 예는 가수분해성기 및 SiC-결합 비닐, 아크릴옥시, 메타크릴옥시, 에폭시, 무수물, 산, 에스테르, 또는 에테르기를 가지는 실란, 및 이들의 부분적 및 혼합 가수분해물이고, 비닐기를 가지는 실란 및 가수분해성 모이어티로서 에톡시 및 아세톡시기를 포함하는 에폭시기를 가지는 실란이 바람직하고, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 에폭시프로필트리메톡시실란, 및 이들의 부분적 및 혼합 가수분해물이 특히 바람직하다. 접착 촉진제가 사용될 때, 본 발명의 실리콘 조성물은 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%의 양의 접착 촉진제를 포함한다.
사용될 수 있는 기타 물질들(5)은 요변 효과를 가지는 첨가제, 예를 들어, Wacker Chemie AG로부터 상표 Wacker HDK®로 얻을 수 있는, 흄드 실리카를 포함한다. 요변 효과를 가지는 첨가제가 사용될 때, 본 발명의 실리콘 조성물은 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%의 양의 요변 효과를 가지는 첨가제를 포함한다.
기타 물질들(5)의 예는 구성 성분(4)와 다른 강화 및 비강화 충전제, 난연제, 전기적 특성에 영향을 미치기 위한 제제, 분산제, 용매, 안료, 염료, 가소제, 유기 폴리머, 및 열 안정화제이다. 기타 물질들이 사용될 때, 본 발명의 실리콘 조성물은 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%의 양의 상기 기타 물질들을 포함한다.
본 발명의 실리콘 조성물은 상기 구성 성분들 (1), (2), (3) 및 (4), 및 임의로 (5)를 혼합함으로써 제조된다.
본 발명의 실리콘 조성물의 평균 점도는, D=1 1/s의 전단 속도 및 25℃에서 측정하여, 바람직하게는 100 내지 10,000 mPa.s, 더 바람직하게는 200 내지 5000 mPa.s, 특히 바람직하게는 500 내지 2000 mPa.s이다.
본 발명의 실리콘 조성물은 가교되어, 그 체적 저항률이 바람직하게는 1 x 1010 Ω·cm 이상인 비전기 전도성 실리콘 고무 또는 실리콘 겔을 제공할 수 있다.
본 발명의 조성물은 실온, 약 20℃ 또는 더 높은 온도에서 가교될 수 있다. 가교는 70 내지 180℃, 바람직하게는 100 내지 150℃에서 일어나는 것이 바람직하다. 열에 의한 가교를 위하여 바람직하게는 사용되는 에너지원은 오븐, 예를 들어 컨벡션 드라잉 오븐, 히팅 터널, 가열 롤, 가열판, 또는 적외선 영역에서 열을 방사하는 공급원이다.
본 발명의 실리콘 조성물은 전기 또는 전자 부품을 커버하기 위한 주조 재료로서 사용된다.
본 발명은 나아가 황-함유 기체에 의한 전기 또는 전자 부품의 부식을 방지하거나 지연시키는 방법으로서, 경화되어 실리콘 고무 또는 실리콘 겔을 제공하는 본 발명의 조성물로 이루어지는 주조 재료를 사용하여 상기 전기 또는 전자 부품을 커버, 밀봉, 또는 봉지하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명은 주조 재료를 사용하여 커버, 밀봉, 또는 봉지되는 전기 또는 전자 부품으로서, 상기 주조 재료는 경화되어 실리콘 고무 또는 실리콘 겔을 제공하는 본 발명의 조성물인 것을 특징으로 하는 전기 또는 전자 부품을 추가로 제공한다.
본 발명에 따르면, 유해한 황-함유 기체에 대해, 금속 표면 및 특히 전자 부품의 우수한 보호를 제공하고, 균일한 충전제 분포를 보증하도록 실리콘 조성물 내 존재하는 충전제의 침강을 나타내지 않는 충전된 실리콘 조성물이 제공된다.
이하 기재하는 실시예에서, 부 및 백분율에 대한 모든 데이터는 달리 기재하지 않는 한 중량을 기준으로 한 것이다. 또한, 모든 점도 데이터는 25℃의 온도를 기준으로 한 것이다. 달리 기재하지 않는 한, 이하 실시예들은 주변 압력, 즉 약 1020 hPa의 압력 및 실온, 즉 약 20℃에서, 또는 반응물들이 실온에서 부가적인 가열 또는 냉각없이 조합될 때 발생하는 온도에서 수행된다.
본 발명의 실시예 1-3 및 비교예 1-3:
원료의 기재:
비닐 폴리머 1 및 2:
이들은 전형적인 방법에 의하여 제조되는 다양한 점도(비닐 폴리머 1: 25℃에서 500 mPa.s, 비닐 폴리머 2: 25℃에서 20,000 mPa.s)의 비닐디메틸실록시-종결 디메틸폴리실록산이다.
SiH 가교제:
이는 25℃에서 점도 180 mPa.s를 가지고, 0.17 중량% 함량의 Si-결합 수소를 가지는 디메틸실록산 단위 및 메틸하이드로실록산 단위로 이루어지는 트리메틸실릴-종결 코폴리머이다.
촉매:
25℃에서 점도 1000 mPa.s를 가지는 α,ω-디비닐디메틸폴리실록산 내 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 백금 착체의 1 중량%(원소 백금을 기준으로 하여) 용액 (Karstedt 촉매).
충전제 1 (본 발명):
금속 은으로 코팅된 구형, 실리카틱 중공 유리 마이크로비드, 평균 입경 약 14 ㎛, 분포 10-30 ㎛, 은 함량 33 중량%, 밀도 약 1.7 g/cm3, Potters로부터 제품 SH400S33으로서 상표 CONDUCT-O-FIL® 은-코팅 중공 유리 구체로 구입 가능.
충전제 2 (본 발명이 아님):
금속 은으로 코팅된 구형 구리 금속 입자, 평균 입경 약 22 ㎛, 분포 10-30 ㎛, 은 함량 17 중량%, 밀도 약 5.0 g/cm3.
상기 비닐 폴리머 1 및 2 각각, SiH 가교제, 촉매, 및 충전제 1, 2 및 3 각각으로 이루어지는 조성물들을 각각의 경우 적합한 믹서 내에서 균질화하였다. 상기 혼합 공정 후, 실리콘 조성물을 10 mbar에서 5 분 동안 탈기하였다. 충전제 함량(충전제 1 내지 4)은 각각의 경우 전체 실리콘 조성물을 기준으로 하여, 항상 15 중량%였다. 상기 조성물들의 점도는 25℃에서 전단 속도 D=10 l/s에서 측정되었다.
유동성 시험:
유동성을 밀리미터 페이퍼 상에서 육안으로 평가하였다. 60 초 내에 실리콘 조성물 10 g이 흘러나가 100 mm 이상의 직경의 원형 영역을 형성하는 경우, 상기 시험은 통과이다. 이는 만족스러운 공정 시간으로 대용량 대량 생산 공정에서 사용하기 위한 주조 조성물에 대한 전형적인 요구 조건에 상응하는 것이다.
침강 시험:
침강을 육안으로 평가하였다. 균질화 후 30분에 두께 100 mm의 미가교 실리콘 조성물의 표면 상에 실리콘 오일 침적물이 인식가능하지 않으면, 이 시험은 통과한 것이다. 이는 전형적인 경화 시간에 상응하는 것이다.
부식 시험:
시험 기판은 구불구불한 패턴의 인쇄된 은 도전체 트랙을 가지는 두께 1 mm의 알루미늄 옥사이드 세라믹으로 이루어졌다. 상기 도전체 트랙의 폭은 0.5 mm였다. 본 발명의 실시예 1 및 2 각각, 및 비교예 1 내지 3의 유동성 혼합물을 상기 시험 기판에 층 두께 2 mm로 적용하고, 탈기하고, 150℃에서 60 분 동안 경화시킨다. 연성 실리콘 겔이 수득된다.
상기 시험 기판을 1 L 데시케이터 내에 1 g의 원소 황 분말과 함께 놓았다. 상기 데시케이터를 밀봉하고 총 14 일 동안 80℃로 가열하였다.
소정의 간격으로, 상기 시험 기판을 제거하고, 상기 실리콘 겔을 제거하고, 상기 은 도전체 트랙을 부식에 대하여 육안으로 체크하였다.
상기 은 트랙이 착색되지 않고 금속 광택을 나타냈다면 상기 시험 샘플을 허용가능한(acc) 것으로 평가하였다.
상기 은 트랙이 어둡게 또는 흑색으로 착색되어 부식을 나타낸다면, 상기 시험 샘플을 허용불가한(unacc) 것으로 평가하였다.
표 1은 본 발명의 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3의 조성, 및 유동성 시험, 침강 시험 및 부식 시험의 결과들을 모은 것이다.
본 발명의 실시예 1 및 2:
중공 유리 마이크로비드 및 저밀도 금속 은 코팅으로 이루어지는 충전제를 함유하는 실리콘 조성물
본 발명의 실시예 3:
중공 유리 마이크로비드 및 저밀도 금속 은 코팅으로 이루어지는 충전제 및 고점도 실리콘 폴리머를 함유하는 실리콘 조성물.
비교예 1 (본 발명의 아님):
구형 실리케이트 유리 입자 및 고밀도 금속 은 코팅으로 이루어지는 충전제를 함유하는 실리콘 조성물.
비교예 2 (본 발명이 아님):
EP 1295905 A1에서 유추하여, 구형 구리 입자 및 고밀도 금속 은 코팅을 함유하는 실리콘 조성물.
비교예 3 (본 발명이 아님):
EP 1295905 A1에서 유추하여, 구형 구리 입자 및 고밀도 금속 은 코팅을 함유하고, 본 발명의 실시예 1 및 2와 동일한 은 함량을 가지는 실리콘 조성물.
본 발명의 실시예 1 내지 3은 중공 유리 비드 및 이에 따른 저밀도를 가지는 은 코팅의 충전제를 함유하는 본 발명의 실리콘 조성물의 사용에 의해서만 침강이 없는 상태가 달성되고, 본 발명의 실리콘 조성물만이 부식 문제를 충분히 해결하고 유해한 황-함유 기체로 인한 부식으로부터의 보호를 요하는 기판에 대하여 지속적이고 내구성의 보호를 달성함을 보인다. 동시에, 본 발명의 실시예 1 및 2는 또한 충분한 유동성을 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001

Claims (11)

  1. 부가 가교 실리콘 조성물로서,
    (1) 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지는 모이어티를 가지는 오르가노실리콘 화합물;
    (2) Si-결합 수소 원자를 가지는 오르가노실리콘 화합물;
    (3) Si-결합 수소와 지방족 다중 결합 사이에 부가 반응을 촉진시키는 촉매; 및
    (4) 충전제로서, 은 코팅을 가지는 실리카틱 중공 유리 마이크로비드(silicatic hollow glass microbeads)
    를 포함하고,
    상기 실리카틱 중공 유리 마이크로비드에 도포되는 은 중, 95 중량% 보다 많은 양의 은이 금속 은의 형태인, 부가 가교 실리콘 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 가교되어, 비-전기 전도성 실리콘 고무 또는 실리콘 겔을 제공하고, 바람직하게는 상기 비-전기 전도성 실리콘 고무 또는 실리콘 겔의 체적 저항률이 1 x 1010 Ω·cm 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 은 코팅을 가지는 실리카틱 중공 유리 마이크로비드(4)의, 밀도는 0.5 내지 2.0 g/cm2, 바람직하게는 0.5 내지 1.8 g/cm3이고, 평균 입자 직경은 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 내지 50 ㎛이고, 은 함량은 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오르가노실리콘 화합물(1)의 점도는 25℃에서 200 내지 100,000 mPa·s, 바람직하게는 25℃에서 500 내지 20,000 mPa·s, 더 바람직하게는 25℃에서 500 내지 5,000 mPa·s인 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오르가노실리콘 화합물(1)은 하기 일반식의 단위들로 이루어지는 선형 또는 분지형 오르가노폴리실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
    RaR1 bSiO(4-a-b)/2 (I),
    상기 식에서, R은 1가의, 임의로 치환된, 탄화수소 모이어티로서, 탄소-탄소 다중 결합을 함유하지 않고, 모이어티 당 1 내지 18 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소 모이어티이고,
    R1은 1가 탄화수소 모이어티로서, 말단, 지방족 탄소-탄소 다중 결합을 가지며, 모이어티 당 2 내지 8 개의 탄소 원자를 가지는 1가 탄화수소 모이어티이고,
    a는 0, 1, 2 또는 3이고,
    b는 0, 1 또는 2이고,
    a+b의 합은 0, 1, 2 또는 3이고,
    단, 상기 모이어티 R1의 평균 개수는 2 이상임.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오르가노실리콘 화합물(1)은 하기 일반식의 오르가노폴리실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
    R1 gR3 - gSiO(SiR2O)n(SiRR1O)mSiR3 - gR1 g (II)
    상기 식에서,
    R 및 R1은 제5항에 정의된 바와 같고,
    g는 0, 1 또는 2이고,
    n은 0 또는 1 내지 1500의 정수이고,
    m은 0 또는 1 내지 200의 정수이고,
    단, 상기 모이어티 R1의 평균 개수는 2 이상임.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오르가노실리콘 화합물(2)은 하기 일반식의 단위들로 이루어지는 선형, 환형 또는 분지형 오르가노폴리실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
    RcHdSiO(4-c-d)/2 (II),
    상기 식에서,
    R은 제5항에 정의된 바와 같고,
    c는 0, 1, 2 또는 3이고,
    d는 0, 1 또는 2이고,
    e+f의 합은 0, 1, 2 또는 3이고,
    단, 상기 Si-결합 수소 원자의 평균 개수는 2 이상임.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오르가노실리콘 화합물(2)은 하기 일반식의 오르가노폴리실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
    HhR3 - hSiO(SiR2O)o(SiRHO)pSiR3 - hHh (IV)
    상기 식에서,
    R은 제5항에 정의된 바와 같고,
    h는 0, 1 또는 2이고,
    o는 0 또는 1 내지 1500의 정수이고,
    p는 0 또는 1 내지 200의 정수이고,,
    단, 상기 Si-결합 수소 원자의 평균 개수는 2 이상임.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 부가 가교 실리콘 조성물의 제조 방법으로서, 성분들 (1), (2), (3) 및 (4)를 서로 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 황-함유 기체에 의한 전기 또는 전자 부품의 부식을 방지하거나 지연시키는 방법으로서, 경화되어 실리콘 고무 또는 실리콘 겔을 제공하는, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 조성물로 형성되는 주조 재료(casting material)를 사용하여, 상기 전기 또는 전자 부품을 커버, 밀봉, 또는 봉지하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 주조 재료를 사용하여 커버, 밀봉. 또는 봉지되는 전기 또는 전자 부품으로서, 상기 주조 재료는 경화되어 실리콘 고무 또는 실리콘 겔을 제공하는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 조성물인 것을 특징으로 하는 전기 또는 전자 부품.
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