TW202332727A - 包含纖維狀無機填料的樹脂組成物及成形體 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種能夠獲得兼顧低線熱膨脹係數與高可撓性的成形體的樹脂組成物。一種樹脂組成物,包含:纖維狀無機填料,纖維橫剖面中的長徑與短徑之比的平均值(平均扁平率)為2.0以上;以及樹脂,並且在纖維狀無機填料中,長徑的變異係數值(標準偏差/平均值)較佳為0.5以下,長徑的平均值(平均長徑)較佳為0.1 μm~10 μm。
Description
本發明是有關於一種包含具有扁平形狀的纖維狀無機填料的樹脂組成物及使用所述樹脂組成物的成形體。
近年來,隨著奈米技術(nanotechnology)的發展,在加工機器、半導體製造裝置、光學機器、測量機器、電子器件等多個產業領域中,克服因異種結構材料間的線熱膨脹係數差引起的界面問題變得重要。例如,一般的絕緣樹脂相對於金屬銅或Si晶片而言,線熱膨脹係數大不相同,因此存在受到熱應力而基板膨脹,從而在與配線或晶片的接合部發生斷裂的問題。先前,作為該問題的改善措施,廣泛採用的是藉由使樹脂與球狀無機填料或橫剖面為圓形的纖維狀填料複合化而降低線熱膨脹係數差的方法。
例如,專利文獻1中揭示有相對於熱硬化性樹脂組成物的總固體成分100重量%,填充70重量%的平均粒子徑為0.5 μm的球狀二氧化矽來降低線熱膨脹係數。如此,在向絕緣樹脂中大量地添加球狀無機填料的情況下,雖在降低線熱膨脹係數方面可獲得一定的效果,但亦會產生如下問題:隨著其添加量增加,而絕緣樹脂發生脆化,從而難以兼顧線熱膨脹係數的降低與韌性等問題。
為了解決該問題,期待降低所添加的無機填料的含量的效果,並嘗試了利用橫剖面為圓形的纖維狀填料。例如,非專利文獻1中揭示有藉由使用縱橫比為5的纖維狀鈦酸鉀作為填料而有效降低複合體的線熱膨脹係數。藉此,與相同粒徑的球狀無機填料相比,即便是低含量,纖維狀無機填料亦可降低線熱膨脹係數。但是,迄今為止,未得知兼顧高可撓性(柔軟且良好的彎曲特性)與低線熱膨脹係數的複合體。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2019-163365號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]材料會刊(Materials Transactions)49(2008)2664~2669
[發明所欲解決之課題]
本發明的目的為提供一種兼顧線熱膨脹係數的降低與高可撓性的樹脂組成物及使用所述樹脂組成物的成形體。
[解決課題之手段]
本發明者等人為了解決所述課題而反覆進行了努力研究。其結果,藉由使用具有特定的扁平率的纖維狀無機填料而發現兼顧低線熱膨脹係數與高可撓性的樹脂組成物及使用所述樹脂組成物的成形體,從而完成了本發明。
本發明具有以下結構。
[1]一種樹脂組成物,包含:纖維狀無機填料,纖維橫剖面中的長徑與短徑之比的平均值為2.0以上;以及樹脂。
[2]如[1]所述的樹脂組成物,其中所述長徑的變異係數(coefficient of variation,CV)值(標準偏差/平均值)為0.5以下。
[3]如[1]或[2]所述的樹脂組成物,其中所述長徑的平均值(平均長徑)為0.1 μm~10 μm。
[4]如[1]至[3]中任一項所述的樹脂組成物,其中所述纖維狀無機填料的含有率為所述樹脂組成物中的固體成分的5重量%~60重量%。
[5]如[1]至[4]中任一項所述的樹脂組成物,其中所述纖維狀無機填料包含選自由氧化鋁、鈦酸鋁、二氧化矽、鎢酸鋯或鈦酸鋇所組成的群組中的至少一種。
[6]如[1]至[5]中任一項所述的樹脂組成物,其中所述樹脂包含選自由聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂或氟樹脂所組成的群組中的至少一種。
[7]一種成形體,使用如[1]至[6]中任一項所述的樹脂組成物。
[8]如[7]所述的成形體,其中線熱膨脹係數為40 ppm/K以下。
[發明的效果]
根據本發明,可提供一種兼顧低線熱膨脹係數與高可撓性的樹脂組成物及使用所述樹脂組成物的成形體。
本發明的樹脂組成物的特徵在於包含:纖維狀無機填料,纖維橫剖面中的長徑與短徑之比的平均值(平均扁平率)為2.0以上;以及樹脂。
<纖維狀無機填料>
在本發明中使用的纖維狀無機填料中,所謂「纖維狀」是指細長狀,即縱橫比為10以上。所謂本發明中的縱橫比是由纖維長度與纖維橫剖面中的短徑之比來定義。就降低由本發明的樹脂組成物獲得的成形體的線熱膨脹係數的觀點而言,縱橫比較佳為10以上。
本發明中使用的纖維狀無機填料的纖維橫剖面中的長徑與短徑之比的平均值(平均扁平率)為2.0以上,較佳為2.2~10.0,更佳為2.5~9.0,進而佳為3.0~8.0。若平均扁平率為2.0以上,則能夠降低線熱膨脹係數,若為10.0以下,則能夠獲得具有優異的機械強度的纖維狀無機填料。
本發明中使用的纖維狀無機填料的纖維橫剖面中的長徑的CV值(標準偏差/平均值)並無特別限定,就更有效果地降低線熱膨脹係數的觀點而言,較佳為0.5以下,更佳為0.25以下,進而佳為0.15以下,理想的是0。長徑的CV值越小,意味著無機纖維的長徑越均勻,若長徑的CV值為0.5以下,則無機纖維的均勻性變得充分,能夠更有效果地降低線熱膨脹係數。
作為本發明中使用的纖維狀無機填料的纖維橫剖面中的長徑的平均值(平均長徑),並無特別限定,就抑制纖維狀無機填料的凝聚性的觀點而言,較佳為0.1 μm~10 μm,更佳為0.2 μm~5.0 μm,進而佳為0.5 μm~2.0 μm。若纖維狀無機填料的平均長徑為0.1 μm以上,則凝聚性得到抑制,且纖維狀無機填料良好地分散於基質成分中,因此能夠形成具有均勻的物性的複合體,若為10 μm以下,則與樹脂的接觸面積變得充分,能夠有效地降低由本發明的樹脂組成物獲得的成形體的線熱膨脹係數。
作為纖維狀無機填料的纖維橫剖面中的短徑的平均值(平均短徑),並無特別限定,就抑制纖維狀無機填料的凝聚性的方面而言,較佳為0.05 μm~5.0 μm,更佳為0.1 μm~2.0 μm,進而佳為0.15 μm~1.0 μm。若平均短徑為0.05 μm以上,則凝聚性得到抑制,且能夠形成具有均勻的物性的複合體,若為5.0 μm以下,則纖維狀無機填料的縱橫比變大,能夠降低複合體的線熱膨脹係數。
作為構成本發明中使用的纖維狀無機填料的材料,並無特別限定,可例示:包含鋰、鈹、硼、鈉、鎂、鋁、矽、磷、硫、鉀、鈣、鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、砷、硒、銣、鍶、釔、鋯、鈮、鉬、鎘、銦、錫、銻、碲、銫、鋇、鑭、鉿、鉭、鎢、汞、鉈、鉛、鉍、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿或鎦等元素的氧化物、氮化物或碳化物。更具體而言,可列舉:SiO
2、Si
3N
4、SiC、Al
2O
3、AlN、Al
2TiO
5、B
2O
3、BN、TiO
2、TiN、ZrO
2、MgO、CeO
2、FeO、Fe
3O
4、Fe
2O
3、VO
2、V
2O
5、SnO
2、CdO、LiO
2、WO
3、ZrW
2O
8、Nb
2O
5、Ta
2O
5、In
2O
3、GeO
2、PbTi
4O
9、LiNbO
3、BaTiO
3、PbZrO
3、KTaO
3、Li
2B
4O
7、NiFe
2O
4、SrTiO
3等。再者,纖維狀無機填料可包含單成分的氧化物、氮化物或碳化物,亦可為二成分以上的氧化物、氮化物或碳化物的混合物或固溶體。就降低本發明的樹脂組成物的線熱膨脹係數的觀點而言,纖維狀無機填料較佳為選自由氧化鋁、鈦酸鋁、二氧化矽、鎢酸鋯及鈦酸鋇所組成的群組中的至少一種,更佳為氧化鋁或鈦酸鋁。
<樹脂>
作為本發明中使用的樹脂,並無特別限定,可為熱塑性樹脂,亦可為熱硬化性樹脂,還可為光硬化性樹脂,例如可例示聚烯烴樹脂、聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚縮醛樹脂、聚芳醯胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、氯乙烯樹脂、聚碸樹脂、纖維素系樹脂、氟樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、馬來醯亞胺樹脂,就成形性、絕緣性、耐熱性等觀點而言,較佳為選自由聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂及氟樹脂所組成的群組中的至少一種,更佳為環氧樹脂及聚醯亞胺樹脂,就機械特性、熱特性、加熱時的尺寸穩定性及耐化學品性的觀點而言,最佳為聚醯亞胺樹脂。
作為聚醯亞胺樹脂,可例示藉由使酸二酐與二胺反應而獲得的聚醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂。該些聚醯亞胺樹脂可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為矽酮樹脂,可例示:二甲基聚矽氧烷、甲基苯基聚矽氧烷、二苯基聚矽氧烷、或使有機基與該些各種矽酮反應而得的改質矽酮。該些矽酮樹脂可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為聚醯胺樹脂,可例示:聚醯胺6、聚醯胺46、聚醯胺66、聚醯胺12等脂肪族聚醯胺與聚醯胺6T、聚醯胺9T等半芳香族聚醯胺。該些聚醯胺樹脂可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為環氧樹脂,可例示:二環戊二烯型環氧樹脂、含磷環氧樹脂、萘型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、多官能苯酚的二縮水甘油醚化合物、或多官能醇的二縮水甘油醚化合物。該些可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。其中,就耐熱性及通用性的觀點而言,較佳為雙酚A型環氧樹脂。
作為丙烯酸樹脂,可例示在選自(甲基)丙烯酸及其酯中的至少一種單體成分中調配能夠溶解或溶脹於該單體成分中的聚合物而得的化合物。該些丙烯酸樹脂可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為氟樹脂,可例示:聚四氟乙烯[PTFE(polytetrafluoroethylene)]、四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物[PFA(perfluoroalkoxy alkane)]、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物[FEP(fluorinated ethylene propylene)]、乙烯/四氟乙烯共聚物[ETFE(ethylene tetrafluoroethylene)]、乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚氯三氟乙烯[PCTFE(polychlorotrifluoroethylene)]、氯三氟乙烯/四氟乙烯共聚物、乙烯/氯三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯[PVDF(polyvinylidene fluoride)]或偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物等。該些氟樹脂可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
<樹脂組成物>
本發明的樹脂組成物的特徵在於包含:樹脂;以及纖維狀無機填料,所述纖維橫剖面中的長徑與短徑之比的平均值(平均扁平率)為2.0以上。藉由使用具有特定的扁平率的纖維狀無機填料,即便是低含有率,亦可降低線熱膨脹係數。
本發明中的纖維狀無機填料的含有率較佳為樹脂組成物中的固體成分的5重量%~60重量%,更佳為15重量%~60重量%,進而佳為25重量%~60重量%。若纖維狀無機填料的含有率為樹脂組成物中的固體成分的5重量%以上,則能夠降低所獲得的成形體的線熱膨脹係數,若為60重量%以下,則能夠獲得高可撓性的成形體。
樹脂組成物可在不損害本發明的效果的範圍內包含如下添加劑作為樹脂及纖維狀無機填料以外的成分,所述添加劑為溶媒、硬化劑、分散劑、高分子化合物、無機粒子、金屬粒子、界面活性劑、抗靜電劑、調平劑、黏度調整劑、觸變性調整劑、密接性提高劑、環氧硬化劑、防鏽劑、防腐劑、防黴劑、抗氧化劑、抗還原劑、蒸發促進劑、螯合劑、顏料、鈦黑、碳黑或染料等。
作為樹脂組成物中所含的溶媒,並無特別限定,可例示:水、甲醇、乙醇、丙醇、1-丁醇、異丁醇、乙二醇、乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、丙酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮、甲苯、二甲苯、吡啶、四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿或1,1,1,3,3,3-六氟異丙醇、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、環戊酮。該些只要鑒於樹脂的溶解性或填料的分散性來適當選擇即可,可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
作為樹脂組成物中所含的硬化劑,並無特別限定,可使用多官能酸酐、苯乙烯馬來酸酐樹脂(styrene maleic anhydride,SMA)、胺系硬化劑、硫醇系硬化劑、氰酸酯系硬化劑、活性酯系硬化劑或酚系硬化劑等。該些只要根據反應性或所獲得的成形體的特性來適當選擇即可,可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
樹脂組成物可為粉末的形態(例如,將纖維狀無機填料及樹脂混合而成的粉體混合物),亦可為顆粒等形態(例如,將纖維狀無機填料及樹脂混煉而成的顆粒),還可為液狀(例如,包含樹脂、纖維狀無機填料及溶媒的塗料、油墨、清漆等液狀組成物)。本發明的樹脂組成物可用於製造成形體(樹脂組成物硬化而成的物質),另外,亦可將未硬化或半硬化狀態的樹脂組成物用作塗料或接著劑、填充材等。
<成形體>
本發明的成形體是將所述樹脂組成物成形為與用途相對應的形狀並硬化而成的成形體,由於具有低線熱膨脹係數,並且可撓性等優異,因此可適宜地用於加工機器、半導體製造裝置、光學機器、測量機器、電子器件等。
作為成形體的形狀,並無特別限定,可列舉膜、片、板、粒子、多孔質材料等形狀,就電子零件的超小型化不斷發展並要求輕薄化的觀點而言,較佳為膜、片,更佳為膜。
本發明的成形體藉由含有具有扁平形狀的纖維狀無機填料,可較橫剖面為圓形的纖維狀填料而言更限制存在於無機纖維間的聚合物鏈的微布朗運動(micro-brownian movement),因此可實現低線熱膨脹係數。作為成形體的線熱膨脹係數,並無特別限定,較佳為40 ppm/K以下,更佳為23 ppm/K以下。
<樹脂組成物的製造方法>
本發明的樹脂組成物的製造方法並無特別限定,較佳為包括:製備包含無機成分的紡絲溶液的步驟(以下,稱為紡絲溶液製備步驟)、對所述紡絲溶液進行紡絲而製作前驅物纖維的步驟(以下,稱為紡絲步驟)、對前驅物纖維進行煆燒而製作無機纖維的步驟(以下,稱為煆燒步驟)、對所述無機纖維進行粉碎而製作纖維狀無機填料的步驟(以下,稱為粉碎步驟)、將所述纖維狀無機填料與樹脂混合的步驟(以下,稱為混合步驟)。根據該方法,可對纖維狀無機填料的形狀或組成、結晶結構進行控制,可製造對於獲得具有低線熱膨脹係數的成形體而言適合的樹脂組成物。
<紡絲溶液製備步驟>
本發明中的紡絲溶液只要具有拉絲性,且包含溶媒及無機成分,則並無特別限定,可為無機成分分散或溶解於溶媒中的狀態的紡絲溶液,就減小纖維狀無機填料的平均長徑並提高長徑或組成的均勻性的觀點而言,較佳為使用無機成分溶解於溶媒中的狀態的紡絲溶液。作為獲得此種紡絲溶液的方法,並無特別限定,可使用磁攪拌器、振蕩器、行星式攪拌機或超音波裝置等公知的設備來獲得。
作為無機成分,只要可獲得所述纖維狀無機填料,則並無特別限定,可例示:矽、鋁、鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇、釔、鑭、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鎢、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、鋅、硼、銦、錫、鉛、鉍等的乙酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物、鹵化物或烷氧化物。就紡絲溶液製備步驟的操作性的觀點而言,無機成分較佳為包含烷氧化物。作為烷氧化物,可例示:四乙氧基矽烷、三乙氧基矽烷、第二丁氧化鋁、三異丙氧化鋁、四丁氧化鈦、四異丙氧化鈦、烷氧化鎂或四異丙氧化鋯。
作為紡絲溶液製備步驟中使用的溶媒,並無特別限定,可例示水、甲醇、乙醇、丙醇、1-丁醇、異丁醇、乙二醇、乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚、丙酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮、甲苯、二甲苯、吡啶、四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿或1,1,1,3,3,3-六氟異丙醇、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、環戊酮、乙醯丙酮、甲酸、乙酸、丙酸等,就無機成分的分散性或溶解性、橫剖面為扁平的無機纖維的製作容易度的觀點而言,較佳為包含具有沸點100℃~150℃的醇系溶媒與有機酸。若溶媒的沸點為100℃以上,則在紡絲步驟中,可抑制由溶媒的揮發引起的噴嘴堵塞,另外,在紡絲溶液製備步驟中,藉由加熱而使溶解性提高,藉此能夠容易地獲得均勻的紡絲溶液,若為150℃以下,則即便以高噴出量進行紡絲,溶媒亦可揮發,能夠獲得均勻的前驅物纖維。作為具有沸點100℃~150℃的醇系溶媒,較佳為1-丁醇、異丁醇、乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚,更佳為丙二醇單甲醚。作為有機酸,較佳為甲酸、乙酸、丙酸,更佳為乙酸。
本發明中的紡絲溶液並無特別限定,但以提高拉絲性為目的,亦可更含有纖維形成性高分子。纖維形成性高分子只要起到促進紡絲溶液的纖維化的作用即可,可自能夠溶解於所述溶媒中且藉由煆燒而分解的纖維形成性高分子中選擇。作為纖維形成性高分子,可例示:聚乙烯醇、聚乙烯亞胺、聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、聚己內酯、纖維素、纖維素衍生物、甲殼素、聚葡萄胺糖、膠原或者該些共聚物或混合物。該些纖維形成性高分子可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。就對溶媒的溶解性及煆燒步驟中的分解性的觀點而言,纖維形成性高分子較佳為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚乙烯吡咯啶酮或聚丙烯酸,更佳為聚乙烯吡咯啶酮。
若為不顯著損害本發明的效果的範圍,則亦可包含所述以外的成分作為紡絲溶液的成分,例如亦可包含導電助劑、黏度調整劑、pH調整劑、防腐劑、界面活性劑。
<紡絲步驟>
接下來,在紡絲步驟中,藉由對所製備的紡絲溶液進行靜電紡絲而獲得前驅物纖維。
所謂靜電紡絲是使紡絲溶液噴出,並且使電場發揮作用而將所噴出的紡絲溶液纖維化,從而在收集器上獲得纖維的方法。作為靜電紡絲,例如可列舉:將紡絲溶液自噴嘴擠出,並且使電場發揮作用來進行紡絲的方法;使紡絲溶液起泡,並且使電場發揮作用來進行紡絲的方法;向圓筒狀電極的表面導入紡絲溶液,並且使電場發揮作用來進行紡絲的方法。根據該些方法,可獲得直徑10 nm~10 μm的均勻的纖維。
作為紡絲溶液的噴出量,並無特別限定,較佳為0.1 mL/hr~10 mL/hr。若噴出量為0.1 mL/hr以上,則可獲得充分的生產性,因此較佳,若為10 mL/hr以下,則容易獲得均勻且細的纖維,因此較佳。所施加的電壓的極性可為正亦可為負。另外,電壓的大小只要可形成纖維,則並無特別限定,在正電壓的情況下,可例示5 kV~100 kV的範圍。另外,噴嘴與收集器的距離只要可形成纖維,則並無特別限定,可例示5 cm~50 cm的範圍。收集器只要可捕集經紡絲的前驅物纖維即可,收集器的原材料或形狀等並無特別限定。作為收集器的原材料,可適宜地使用金屬等導電性材料。作為收集器的形狀,並無特別限定,可例示:平板狀、軸狀、輸送帶狀。若收集器為輸送帶狀,則可連續地製造前驅物纖維,因此較佳。
<煆燒步驟>
接下來,在煆燒步驟中,對藉由紡絲步驟而獲得的前驅物纖維進行煆燒,藉此獲得無機纖維。
在煆燒步驟中,藉由對前驅物纖維進行煆燒,可將無機成分中的元素氧化、氮化或碳化,從而獲得無機纖維。另外,在使用纖維形成性高分子的情況下,前驅物纖維中所含的纖維形成性高分子被加熱分解而消失。在煆燒中可使用一般的電爐。煆燒環境並無特別限定,可於空氣環境中進行,亦可於氮氣或氬氣等惰性氣體環境中進行,還可於空氣環境中進行一定時間,然後於惰性氣體環境中進行。作為煆燒方法,可為一個階段煆燒,亦可為多個階段煆燒。
本發明中的煆燒溫度並無特別限定,較佳為600℃以上,更佳為800℃~1700℃,進而佳為1100℃~1500℃。若煆燒溫度為600℃以上,則煆燒變得充分,無機纖維進行結晶化,並且無機纖維以外的成分不易殘存而能夠獲得高純度的無機纖維,若為1700℃以下,則可將消耗能量抑制得低,能夠抑制製造成本。若煆燒溫度為1100℃~1500℃的範圍,則可提高無機纖維的結晶性且充分降低製造成本。作為煆燒時間,並無特別限定,例如可煆燒1小時~24小時。作為升溫速度,並無特別限定,可在5℃/min~50℃/min的範圍內適當變更來進行煆燒。無機纖維的結晶性或組成例如可根據藉由X射線繞射法而獲得的繞射像來進行判定。
<粉碎步驟>
接下來,在粉碎步驟中,藉由對在煆燒步驟中獲得的無機纖維進一步進行粉碎,從而獲得纖維狀無機填料。
粉碎的方法只要纖維狀無機填料可維持所述形狀,則並無特別限定,可例示球磨機、珠磨機、噴磨機、高壓均質機、行星式磨機、旋轉式破碎機、鎚式破碎機、切碎機、石臼、研缽或篩網粉碎,可為乾式亦可為濕式,就容易控制為特定的形狀或大小的方面而言,可較佳地使用篩網粉碎。篩網粉碎可例示:將無機纖維載置於具有規定的孔徑的網上,利用刷子或刮鏟等過濾的方法;或將氧化鋁、氧化鋯、玻璃、PTFE、尼龍或聚乙烯等的珠粒與無機纖維載置於網上,施加縱向或橫向的振動的方法。作為所使用的網的孔徑,並無特別限定,較佳為20 μm~1000 μm,更佳為50 μm~500 μm。若孔徑為20 μm以上,則可縮短粉碎處理時間,因此較佳,若為1000 μm以下,則可去除纖維狀無機填料的粗大物或凝聚物,因此較佳。針對所要求的特性,粉碎方法或條件等只要適當變更即可。
<混合步驟>
接下來,在混合步驟中,藉由將在粉碎步驟中獲得的纖維狀無機填料與樹脂混合,從而獲得樹脂組成物。
混合方法並無特別限定,可為乾式法亦可為濕式法。在乾式法的情況下,無需溶媒而可獲得樹脂組成物,就該方面而言較佳。在溶液法(濕式法)的情況下,可獲得物性的偏差小的樹脂組成物或成形體,因此較佳。作為基於乾式法的樹脂組成物的製造方法,例如可列舉:調配纖維狀無機填料及樹脂,使用研缽在常溫下進行混合的方法;或使用製粒機等進行熔融混煉的方法。作為基於濕式法的樹脂組成物的製造方法,例如可列舉調配纖維狀無機填料、樹脂及溶媒,並使用磁攪拌器、振蕩器、球磨機、噴磨機、行星式攪拌機或超音波裝置等公知的設備來進行混合的方法,亦可於混合後使溶媒蒸發。作為混合條件,並無特別限定,例如可在10℃~120℃下,進行1小時~24小時。
<成形體的製造方法>
成形體可藉由將以所述方式獲得的樹脂組成物成形為與用途相對應的形狀,並加以硬化而獲得。以下,對膜狀的成形體的製造方法進行說明,但並不限定於此。
在使用粉末狀或顆粒狀的樹脂組成物的情況下,例如可列舉:將樹脂組成物夾入不鏽鋼板中或放入任意形狀的模具中,並利用壓縮成形機於規定的溫度、壓力、時間下進行熱壓製來加以硬化的方法;或藉由在熔融成形後進行冷卻固化來加以硬化的方法;照射紫外線的方法。作為壓縮成形條件,只要根據樹脂組成物的流動性或目標物性來適當變更即可,作為壓縮成形時的溫度,可例示60℃~400℃,作為壓力,可例示1 MPa~30 MPa,作為時間,可例示1分鐘~60分鐘。
再者,若樹脂組成物設為使一部分硬化的狀態(半硬化狀態),則可進一步提高操作容易度。例如,能夠將半硬化狀態的組成物形成為膜形狀,並以所期望的形式剪切,將其配置於適宜的構件與構件之間並進行貼合。
在使用液狀的樹脂組成物的情況下,例如可列舉:藉由將樹脂組成物塗佈於支撐體上,使溶媒乾燥來加以硬化的方法;進而進行熱硬化或光硬化的方法。作為塗佈方法,並無特別限定,可使用旋塗法、噴塗法、輥塗法、凹版塗敷法或流延塗敷法等公知的方法來進行。另外,在需要進行圖案化的情況下,可使用噴墨法、網版印刷法或柔版印刷法等公知的方法來進行。作為供液狀的樹脂組成物塗佈的支撐體,並無特別限定,可使用玻璃基板、鋁基板、銅基板或高分子膜等。雖可將成形體以被膜的形式殘留於支撐體上,但為了形成自支撐膜,可使用表面經脫模處理的支撐體。作為使溶媒乾燥的方法,並無特別限定,可例示:感應加熱、熱風循環加熱、真空乾燥、紅外線或微波加熱。作為乾燥條件,例如可於40℃~150℃下進行1分鐘~180分鐘乾燥,進而以利用熱進行硬化為目的,可於200℃~400℃下進行20分鐘~90分鐘加熱處理。乾燥後的散熱構件以抑制空隙為目的,可進而進行熱壓製或熱處理。作為熱壓製條件,並無特別限定,作為壓製溫度,可例示60℃~400℃,作為壓製壓力,可例示1 MPa~30 MPa,作為壓製時間,可例示1分鐘~60分鐘的範圍。作為熱處理條件,例如可利用烘箱等於60℃~200℃下進行1小時~24小時。
[實施例]
以下,藉由實施例而對本發明進行更詳細說明,但以下的實施例只不過是以例示為目的者。本發明的範圍並不限定於本實施例。
將實施例中所使用的物性值的測定方法或定義示於以下。
<纖維狀無機填料的平均長徑、長徑的CV值、平均短徑及平均扁平率>
使用日立製作所股份有限公司製造的掃描式電子顯微鏡(SN-3400N),對所獲得的纖維狀無機填料進行觀察,並使用圖像解析功能,對50個以上的所獲得的纖維狀無機填料的橫剖面中的長徑及短徑進行測定,將長徑的平均值設為平均長徑,將長徑的標準偏差/平均長徑設為長徑的CV值,短徑的平均值設為平均短徑,將長徑/短徑的平均值設為平均扁平率。
<線熱膨脹係數>
使用日立高科技科學(Hitachi High-Tech Science)(股)的熱機械測定裝置TMA-7100,在試驗片為3 mm×20 mm、50 mN的拉伸負荷下,以升溫速度10℃/min對成形體的平面方向(XY方向)的線熱膨脹係數進行測定。單位為ppm/K。
<線熱膨脹係數的降低率>
在將不含有無機填料的成形體(僅聚合物)的線熱膨脹係數設為A,將含有無機填料的成形體的線熱膨脹係數設為B的情況下,成形體的線熱膨脹係數的降低率是根據(1-B/A)×100(%)來算出。
<可撓性>
將所獲得的成形體(膜狀)彎曲90°,目視判定再次展開時的狀態。將可不產生裂紋、破裂地展開成原本的狀態的成形體判定為○,將產生裂紋、破裂的成形體判定為△,將完全破裂的成形體判定為×。
[實施例1]
<紡絲溶液的製備>
一邊攪拌丙二醇單甲醚12.80重量份與乙酸3.20重量份,一邊添加聚乙烯吡咯啶酮0.55重量份,並進行1小時攪拌。接下來,添加第二丁氧化鋁6重量份來製備紡絲溶液。
<纖維的製作>
利用注射泵向內徑0.30 mm的噴嘴以6 mL/hr供給藉由所述方法而製備的紡絲溶液,並且對噴嘴施加22 kV的電壓,在經接地的收集器處捕集前驅物纖維。噴嘴與收集器的距離設為210 mm。將經靜電紡絲的前驅物纖維在空氣中,以10℃/min的升溫速度升溫至1150℃,在1150℃的煆燒溫度下保持2小時,之後冷卻至室溫,從而獲得氧化鋁纖維(1)。接下來,與直徑為9.5 mm的尼龍球一起載置於孔徑為500 μm的篩網上,沿縱向振動來加以粉碎,藉此獲得纖維狀氧化鋁填料(1)。所獲得的纖維狀氧化鋁填料(1)的平均長徑為1.06 μm,長徑的CV值為0.09,平均短徑為0.21 μm,平均扁平率為5.0。將所獲得的纖維狀氧化鋁填料(1)的掃描式電子顯微鏡照片示於圖1。如圖1右上方的剖面圖所示,所獲得的纖維狀氧化鋁填料(1)的橫剖面中的長徑與短徑不同,而為扁平狀。
<樹脂組成物的製作>
將作為樹脂的藉由日本專利第5617235號公報中記載的方法而合成的聚醯亞胺樹脂0.7重量份、作為溶媒的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)0.7重量份、作為無機填料的纖維狀氧化鋁填料(1)0.34重量份加以調配,利用脫泡(Awatori)攪拌太郎(新基(THINKY)(股),ARE-310)進行混合,製備液狀的樹脂組成物。纖維狀氧化鋁填料(1)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的32.7重量%(15體積%)。
<成形體的製作>
接下來,使用敷料器,在厚度25 μm的鋁基板上流延液狀的樹脂組成物,在80℃的加熱板上乾燥30分鐘,之後在150℃的烘箱中加熱15分鐘、在350℃的烘箱中加熱30分鐘,從而製作成形體。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為22.4 ppm/K。
[實施例2]
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了將纖維狀氧化鋁填料(1)設為0.48重量份,將3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)設為1.05重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。纖維狀氧化鋁填料(1)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的40.7重量%(20體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為16.2 ppm/K。
[比較例1]
<紡絲溶液的製備>
一邊攪拌丙二醇單甲醚10重量份與乙醯丙酮1.50重量份,一邊添加聚乙烯吡咯啶酮0.3重量份,並進行1小時攪拌。接下來,添加第二丁氧化鋁6重量份來製備紡絲溶液。
<纖維的製作>
利用注射泵向內徑0.30 mm的噴嘴以7 mL/hr供給藉由所述方法而製備的紡絲溶液,並且對噴嘴施加24 kV的電壓,在經接地的收集器處捕集前驅物纖維。噴嘴與收集器的距離設為210 mm。接下來,利用與實施例1相同的條件,進行煆燒及粉碎處理,藉此獲得纖維狀氧化鋁填料(2)。所獲得的纖維狀氧化鋁填料(2)的平均長徑為0.82 μm,長徑的CV值為0.10,平均短徑為0.82 μm,平均扁平率為1.0。將所獲得的纖維狀氧化鋁填料(2)的掃描式電子顯微鏡照片示於圖3。如圖3右上方的剖面圖所示,所獲得的纖維狀氧化鋁填料(2)的橫剖面中的長徑與短徑相等,而為圓形。
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用纖維狀氧化鋁填料(2)0.82重量份並使用3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺1.05重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。纖維狀氧化鋁填料(2)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的53.9重量%(30體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為23.3 ppm/K。
[比較例2]
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用平均粒徑為1.0 μm的球狀氧化鋁填料(電氣(DENKA)(股),DAW-01)2.86重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。球狀氧化鋁填料的含有率為樹脂組成物中的固體成分的80.3重量%(60體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為45.4 ppm/K。
[比較例3]
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用平均長徑為0.95 μm、長徑的CV值為0.31、平均短徑為0.95 μm、平均扁平率為1.0的纖維狀二氧化矽填料(日本寶翎(Vilene)(股))0.55重量份並使用3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)1.30重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。纖維狀二氧化矽填料的含有率為樹脂組成物中的固體成分的44.0重量%(30體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為28.0 ppm/K。
[比較例4]
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用平均粒徑為0.7 μm的球狀二氧化矽填料(阿德瑪科技(Admatechs)(股))1.28重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。球狀二氧化矽填料的含有率為樹脂組成物中的固體成分的64.6重量%(50體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為34.0 ppm/K。
[比較例5]
<樹脂組成物及成形體的製作>
使用作為樹脂的藉由日本專利第5617235號公報中記載的方法而合成的聚醯亞胺樹脂0.7重量份、作為溶媒的3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)0.7重量份,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為60.0 ppm/K。
將實施例1~實施例2、比較例1~比較例5中使用的無機填料的物性、樹脂的物性及成形體的線熱膨脹係數彙總於表1。
[表1]
實施例1 | 實施例2 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | 比較例5 | ||
無機填料 | 原材料 | 氧化鋁 | 氧化鋁 | 氧化鋁 | 氧化鋁 | 二氧化矽 | 二氧化矽 | - |
形狀 | 纖維狀 | 纖維狀 | 纖維狀 | 球狀 | 纖維狀 | 球狀 | - | |
剖面形狀 | 扁平 | 扁平 | 圓形 | - | 圓形 | - | - | |
平均長徑(μm) | 1.06 | 1.06 | 0.82 | 1.00 | 0.95 | 0.70 | - | |
長徑的CV值 | 0.09 | 0.09 | 0.10 | - | 0.31 | - | - | |
平均短徑(μm) | 0.21 | 0.21 | 0.82 | 1.00 | 0.95 | 0.70 | - | |
平均扁平率 | 5.0 | 5.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | - | |
密度 | 3.95 | 3.95 | 3.95 | 3.95 | 2.65 | 2.65 | - | |
重量份 | 0.34 | 0.48 | 0.82 | 2.86 | 0.55 | 1.28 | - | |
重量% | 32.7% | 40.7% | 53.9% | 80.3% | 44.0% | 64.6% | - | |
體積% | 15% | 20% | 30% | 60% | 30% | 50% | - | |
樹脂 | 原材料 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 |
密度 | 1.45 | 1.45 | 1.45 | 1.45 | 1.45 | 1.45 | 1.45 | |
重量份 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | |
重量% | 67.3% | 59.3% | 46.1% | 19.7% | 56.0% | 35.4% | 100.0% | |
體積% | 85% | 80% | 70% | 40% | 70% | 50% | 100% | |
成形體 | 線熱膨脹係數(ppm/K) | 22.4 | 16.2 | 23.3 | 45.4 | 28.0 | 34.0 | 60.0 |
線熱膨脹係數的降低率 | 62.7% | 73.0% | 61.2% | 24.3% | 53.3% | 43.3% | - | |
可撓性 | ○ | ○ | △ | × | × | × | ○ |
當將使用平均扁平率為2.0以上的纖維狀無機填料的情況與使用平均扁平率小於2.0的纖維狀無機填料的情況加以比較時(實施例1~實施例2與比較例1及比較例3的比較),成為如下結果:使用平均扁平率為2.0以上的纖維狀無機填料的成形體的相對於不含有無機填料的聚醯亞胺膜成形體(比較例5)的線熱膨脹係數的降低率為同等以上,且可撓性優異。認為其原因如下:藉由平均扁平率為2.0以上,而減小在無機纖維間所形成的空間,並且可進一步限制存在於填料間的聚合物鏈的微布朗運動。
另外,當將使用纖維狀填料的情況與使用球狀填料的情況加以比較時(實施例1~實施例2、比較例1及比較例3與比較例2及比較例4的比較),成為如下結果:即便在低含有率下,線熱膨脹係數的降低率亦變高。認為其原因如下:縱橫比高的纖維狀填料容易形成網路,與球狀填料相比對由聚合物熱引起的膨脹的抑制效果優異。
[實施例3]
<樹脂組成物的製作>
將作為無機填料的纖維狀氧化鋁填料(1)1.04重量份、作為樹脂的環氧樹脂(迪愛生(DIC)(股),EXA-850CRP)0.3重量份、作為硬化劑的酚系硬化劑(群榮化學工業(股),ELP83H)0.40重量份、硬化促進劑(四國化成工業(股),2PHZ-PW)0.006重量份、作為溶媒的環戊酮(東京化成工業(股))0.55重量份加以調配,利用脫泡(Awatori)攪拌太郎(新基(THINKY)(股),ARE-310)進行混合,製備液狀的樹脂組成物。纖維狀氧化鋁填料(1)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的59.8重量%(30體積%)。
<成形體的製作>
接下來,使用敷料器,在厚度25 μm的鋁基板上流延液狀的樹脂組成物,在80℃的加熱板上乾燥30分鐘,之後在150℃的烘箱中加熱30分鐘,從而製作成形體。所獲得的成形體中的60℃~120℃為止的線熱膨脹係數為32.8 ppm/K。
[比較例6]
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用纖維狀氧化鋁填料(2)以外,與實施例3同樣地製作樹脂組成物及成形體。纖維狀氧化鋁填料(2)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的59.8重量%(30體積%)。所獲得的成形體中的60℃~120℃為止的線熱膨脹係數為62.8 ppm/K。
[比較例7]
使用環氧樹脂(迪愛生(DIC)(股),EXA-850CRP)0.3重量份、酚系硬化劑(群榮化學工業(股),ELP83H)0.40重量份、硬化促進劑(四國化成工業(股),2PHZ-PW)0.006重量份,與實施例6同樣地製作樹脂組成物及成形體。所獲得的成形體中的60℃~120℃為止的線熱膨脹係數為190.9 ppm/K。
將實施例3、比較例6~比較例7中使用的無機填料的物性、樹脂的物性及成形體的線熱膨脹係數彙總於表2。
[表2]
實施例3 | 比較例6 | 比較例7 | ||
無機填料 | 原材料 | 氧化鋁 | 氧化鋁 | - |
形狀 | 纖維狀 | 纖維狀 | - | |
剖面形狀 | 扁平 | 圓形 | - | |
平均長徑(μm) | 1.06 | 0.82 | - | |
長徑的CV值 | 0.09 | 0.10 | - | |
平均短徑(μm) | 0.21 | 0.82 | - | |
平均扁平率 | 5.0 | 1.0 | - | |
密度 | 3.95 | 3.95 | - | |
重量份 | 1.04 | 1.04 | - | |
重量% | 59.8% | 59.8% | - | |
體積% | 30% | 30% | - | |
樹脂 | 原材料 | 環氧 | 環氧 | 環氧 |
密度 | 1.15 | 1.15 | 1.15 | |
重量份 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |
重量% | 17.3% | 22.5% | - | |
體積% | 30% | 30% | - | |
硬化劑 | 原材料 | 酚系 | 酚系 | 酚系 |
密度 | 1.13 | 1.13 | 1.13 | |
重量份 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | |
重量% | 23% | 22.9% | - | |
體積% | 40% | 40% | - | |
成形體 | 線熱膨脹係數(ppm/K) | 32.8 | 62.8 | 190.9 |
線熱膨脹係數的降低率 | 82.8% | 67.1% | - | |
可撓性 | ○ | ○ | ○ |
當將使用平均扁平率為2.0以上的纖維狀無機填料的情況與使用平均扁平率小於2.0的纖維狀無機填料的情況加以比較時(實施例3與比較例6的比較),成為如下結果:在相同的含有率下,使用平均扁平率為2.0以上的纖維狀無機填料的成形體的相對於不含有無機填料的環氧膜成形體(比較例7)的線熱膨脹係數的降低率變高。
[實施例4]
<紡絲溶液的製備>
一邊攪拌丙二醇單甲醚14.60重量份與乙酸2.40重量份,一邊添加聚乙烯吡咯啶酮0.56重量份,並進行1小時攪拌。接下來,添加第二丁氧化鋁4.8重量份與四異丙氧化鈦2.76重量份來製備紡絲溶液。
<纖維的製作>
利用注射泵向內徑0.30 mm的噴嘴以5 mL/hr供給藉由所述方法而製備的紡絲溶液,並且對噴嘴施加23 kV的電壓,在經接地的收集器處捕集前驅物纖維。噴嘴與收集器的距離設為200 mm。將經靜電紡絲的前驅物纖維在空氣中,以10℃/min的升溫速度升溫至1150℃,在1150℃的煆燒溫度下保持2小時,之後冷卻至室溫,從而獲得鈦酸鋁纖維(1)。接下來,與直徑為9.5 mm的尼龍球一起載置於孔徑為500 μm的篩網上,沿縱向振動來加以粉碎,藉此獲得纖維狀鈦酸鋁填料(1)。所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(1)的平均長徑為1.00 μm,長徑的CV值為0.12,平均短徑為0.19 μm,平均扁平率為5.3。將所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(1)的掃描式電子顯微鏡照片示於圖2。如圖2右上方的剖面圖所示,所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(1)的橫剖面中的長徑與短徑不同,而為扁平狀。
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用纖維狀鈦酸鋁填料(1)0.45重量份並使用3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)0.85重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。纖維狀鈦酸鋁填料(1)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的39.1重量%(20體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為19.8 ppm/K。
[實施例5]
<紡絲溶液的製備>
一邊攪拌乙醇2.00重量份與二乙醚4.40重量份,一邊添加聚乙烯吡咯啶酮4.0重量份,並進行1小時攪拌。接下來,添加乙醯丙酮鋁1.8重量份與乙醯丙酮鈦0.73重量份來製備紡絲溶液。
<纖維的製作>
利用注射泵向內徑0.30 mm的噴嘴以2 mL/hr供給藉由所述方法而製備的紡絲溶液,並且對噴嘴施加30 kV的電壓,在經接地的收集器處捕集前驅物纖維。噴嘴與收集器的距離設為200 mm。接下來,利用與實施例4相同的條件,進行煆燒及粉碎處理,藉此獲得纖維狀鈦酸鋁填料(2)。所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(2)的平均長徑為1.05 μm,長徑的CV值為0.84,平均短徑為0.15 μm,平均扁平率為7.0。
<樹脂組成物及成形體的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用纖維狀鈦酸鋁填料(2)0.45重量份並使用3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)0.85重量份以外,與實施例1同樣地製作樹脂組成物及成形體。纖維狀鈦酸鋁填料(2)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的39.1重量%(20體積%)。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為25.4 ppm/K。
[比較例8]
<紡絲溶液的製備>
一邊攪拌丙二醇單甲醚5.00重量份與乙醯丙酮1.18重量份,一邊添加聚乙烯吡咯啶酮0.40重量份,並進行1小時攪拌。接下來,添加第二丁氧化鋁3.0重量份與四異丙氧化鈦1.73重量份來製備紡絲溶液。
<纖維的製作>
利用與比較例1相同的條件,對藉由所述方法而製備的紡絲溶液進行靜電紡絲、煆燒及粉碎處理,藉此獲得纖維狀鈦酸鋁填料(3)。所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(3)的平均長徑為1.10 μm,長徑的CV值為0.13,平均短徑為1.10 μm,平均扁平率為1.0。將所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(3)的掃描式電子顯微鏡照片示於圖4。如圖4右上方的剖面圖所示,所獲得的纖維狀鈦酸鋁填料(3)的橫剖面中的長徑與短徑相等,而為圓形。
<樹脂組成物的製作>
除了代替纖維狀氧化鋁填料(1)而使用纖維狀鈦酸鋁填料(3)0.77重量份並使用3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺(KJ化學(Chemicals)(股),KJCMPA(註冊商標)-100)0.85重量份以外,與實施例1同樣地獲得液狀的樹脂組成物。纖維狀鈦酸鋁填料(3)的含有率為樹脂組成物中的固體成分的52.4重量%(30體積%)。
<成形體的製作>
與實施例1同樣地製作成形體。所獲得的成形體中的100℃~360℃為止的線熱膨脹係數為24.9 ppm/K。
將實施例4~實施例5、比較例8中使用的無機填料的物性、樹脂的物性及成形體的線熱膨脹係數彙總於表3。
[表3]
實施例4 | 實施例5 | 比較例8 | ||
無機填料 | 原材料 | 鈦酸鋁 | 鈦酸鋁 | 鈦酸鋁 |
形狀 | 纖維狀 | 纖維狀 | 纖維狀 | |
剖面形狀 | 扁平 | 扁平 | 圓形 | |
平均長徑(μm) | 1.00 | 1.05 | 1.10 | |
長徑的CV值 | 0.12 | 0.84 | 0.13 | |
平均短徑(μm) | 0.19 | 0.15 | 1.10 | |
平均扁平率 | 5.3 | 7.0 | 1.0 | |
密度 | 3.70 | 3.70 | 3.70 | |
重量份 | 0.45 | 0.45 | 0.77 | |
重量% | 39.1% | 39.1% | 52.4% | |
體積% | 20% | 20% | 30% | |
樹脂 | 原材料 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 | 聚醯亞胺 |
密度 | 1.45 | 1.45 | 1.45 | |
重量份 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | |
重量% | 60.9% | 60.9% | 47.6% | |
體積% | 80% | 80% | 70% | |
成形體 | 線熱膨脹係數(ppm/K) | 19.8 | 25.4 | 24.9 |
線熱膨脹係數的降低率 | 67.0% | 57.7% | 58.5% | |
可撓性 | ○ | ○ | × |
當將使用平均扁平率為2.0以上的纖維狀無機填料的情況與使用平均扁平率小於2.0的纖維狀無機填料的情況加以比較時(實施例4與比較例8的比較),成為如下結果:使用平均扁平率為2.0以上的纖維狀無機填料的成形體的線熱膨脹係數的降低率變高,且可撓性優異。認為其原因如下:藉由纖維狀無機填料的平均扁平率為2.0以上,而減小在纖維狀無機填料間所形成的空間,並且可進一步限制存在於填料間的聚合物鏈的微布朗運動。
另外,當將使用平均扁平率為2.0以上且長徑的CV值為0.5以下的纖維狀無機填料的情況與使用平均扁平率為2.0以上且長徑的CV值為0.5以上的纖維狀無機填料的情況加以比較時(實施例4與實施例5的比較),成為如下結果:相同的含有率下,使用平均扁平率為2.0以上且CV值為0.5以下的纖維狀無機填料的成形體的線熱膨脹係數的降低率變高。
[產業上的可利用性]
本發明的樹脂組成物能夠藉由少量的添加而有效地抑制熱膨脹,可在發揮絕緣樹脂的優異的處理性的狀態下抑制熱膨脹,因此可適宜地用於加工機器、半導體製造裝置、光學機器、測量機器、電子器件、航空航天等用途。
圖1是本發明的實施例1中的纖維狀氧化鋁填料(1)的掃描式電子顯微鏡照片。
圖2是本發明的實施例4中的纖維狀鈦酸鋁填料(1)的掃描式電子顯微鏡照片。
圖3是本發明的比較例1中的纖維狀氧化鋁填料(2)的掃描式電子顯微鏡照片。
圖4是本發明的比較例8中的纖維狀鈦酸鋁填料(3)的掃描式電子顯微鏡照片。
Claims (10)
- 一種樹脂組成物,包含:纖維狀無機填料,纖維橫剖面中的長徑與短徑之比的平均值即平均扁平率為2.0以上;以及樹脂。
- 如請求項1所述的樹脂組成物,其中所述長徑的變異係數值即標準偏差/平均值為0.5以下。
- 如請求項1或請求項2所述的樹脂組成物,其中所述長徑的平均值即平均長徑為0.1 μm~10 μm。
- 如請求項1或請求項2所述的樹脂組成物,其中所述纖維狀無機填料的含有率為所述樹脂組成物中的固體成分的5重量%~60重量%。
- 如請求項3所述的樹脂組成物,其中所述纖維狀無機填料的含有率為所述樹脂組成物中的固體成分的5重量%~60重量%。
- 如請求項1或請求項2所述的樹脂組成物,其中所述纖維狀無機填料包含選自由氧化鋁、鈦酸鋁、二氧化矽、鎢酸鋯及鈦酸鋇所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項3所述的樹脂組成物,其中所述纖維狀無機填料包含選自由氧化鋁、鈦酸鋁、二氧化矽、鎢酸鋯及鈦酸鋇所組成的群組中的至少一種。
- 如請求項1或請求項2所述的樹脂組成物,其中所述樹脂包含選自由聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂及氟樹脂所組成的群組中的至少一種。
- 一種成形體,使用如請求項1至請求項8中任一項所述的樹脂組成物。
- 如請求項9所述的成形體,其中線熱膨脹係數為40 ppm/K以下。
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