TW293024B - - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 293024 A7 B7 五、發明説明（I ) 發明領域： 本發明係關於聚合性組成份，Μ及特別是關於含有控 制熱膨漲係數（CTE)填充科之聚合性組成份。本發明亦闞 於使用該組成份於製造光學波導耦合器Κ及包含光學波導 继維之裝置。 發明背景： I、填充料 通常使用於黏接劑，塗料，密封材料等聚合物之熱膨漲 係數與玻璃，陶瓷，金鼷，Μ及金臑氧化物相比較顧得為相 當高。該膨漲性不相匹配將在内部Μ及界面處產生應力， 其時常會導致品質劣化或性能變差。該問題在溫度低於聚 合物之玻璃轉變溫度（Tg)時麥為最為嚴重，當時聚合物具 有最大彈性横數Μ及無法藉由潛變有效地釋出應力。因此 ，在使用溫度下聚合物通常為受張力狀態，同時較低熱膨漲 係数之基質為受壓應力狀態。 對該問題之一般解決途徑為添加低熱膨漲係數無機添 加物至聚合物中。在一些情況下，具有負的熱膨漲係數約 為-5xlO_7/«C之特殊填充物例如鋰鋁矽酸鹽已加Κ使用。 儘管該項官試，熱膨漲係數接近〇或低於〇(即負的熱膨漲係 數）之聚合性組成份為難Μ達成，甚至大量使用填充料時。 能夠加入各種形式聚合物之填充科Β揭示於C. F. Hofmann之美國第3547871號專利，W.A.等人之美國第35680 12號專利，M. Tsukui等人之美國第3658750號專利，C. R. Sporck美國第4043969號專利，Chenowetri等人之美國第410 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0 X 297公釐） 4 I —裝 i (請先M讀背面之注意事一{ 哄爲本頁) ( S9S〇24 A7 B7 五、發明説明（7 ) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 4238號專利，Shinohara等人之美國第4358552號專利，Miller 等人之美國第4987274號專利，Chellis等人之美國第51261 92號專利，Μ及H. Bayer等人之美國第5158990號専利。 II.结晶磷酸鹽玻璃 產生晶相轉化之结晶磷酸鹽玻璃已經被使用來控制鉛 及錫磷氧氟化物密封玻璃之熱膨漲係數。參閱Cornelius 等人之美國第5089446號專利（錫磷氧氟化物密封玻璃），Κ 及Francis之美國第5089446號專利（鉛密封玻璃）。 關於這些應用，结晶瞵酸鹽玻璃Μ及密封玻璃，特別是 錫磷氧氟化物密封玻璃已經利用有機物介質混合形成密封 組成份，例如密封帶。參閲Francis等人之美國第5179046 號專利。 包含這些密封組成份中之有機介質作為密封玻璃Μ及 结晶磷酸鹽玻璃之黏合劑（介質）。當密封組成份被使用時 ，黏合劑被特別設計Κ汽化；即黏合劑選擇使得在密封組成 份操作範圍内具有高蒸氣壓。特別是，Francis等人之專利 限定黏合劑沸點應該低於350它。 相對地，本發明聚合物構成完整可立即使用組成份之 主要部份Μ及在組成份操作範圍内實質上並不會汽化。即 Francis等人專利之有機介質為臨時性介質，然而本發明之 聚合物為非暫時性。除此，在Francis等人之專利中，結晶 磷酸鹽玻璃無法作為控制黏合劑之熱膨漲係數，但是在黏 合劑汽化後將控制密封玻璃之熱膨漲係數。如底下所說明 ,依據本發明结晶磷酸鹽玻璃被使用來控剌（減小）聚合物 請 A η 、面 意 事 填%裝 頁

IT 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210X 297公t )夕

五' 經濟部中央#牟局貝工消费合作社印裝 發明説明（3) 組成份之熱膨漲係數，該應用與先前所提及Francis,Cornelius等人，>乂 及 Francis等人 之專利 顯然不 相同。 III.光學波導耦合器 在組裝光學波導耦合器中所使用黏接劑已揭示於例如 Miller等人之美國第5009692號専利。黏接劑亦使用於製 造集體光學組件中，在其中形成於基片中之光學波導被連 结至光學波導纖維之一端。參閲Vial等人之美國第518583 5號專利。 在製造光學波導耦合器中使用低熱膨漲係敝填充料已 在歐洲第553492號專利中說明。該公告之專利揭示出多種 填充料Μ使用於該黏接劑中，包含由負的熱膨漲係數鋰鋁 矽酸鹽所構成之填充料。不過該專利並未揭示出或建議基 於該用途而使用结晶磷酸鹽玻璃。 發明大要： 鑑於先前所說明的，本發明目標在於提供具有新穎的 瑣充料之聚合性組成份。本發明另外一個目標在於應用該 聚合性組成份Μ建造光學波専耦合器Μ及其他包含光學波 導纖維之元件。 為了達成這些Μ及其他目標，本孽明提供聚合性組成 份，其包含有櫬聚合物或聚合性摻雜物及無櫬填充料，其包 含一種或多種结晶磷酸鹽玻璃之顆粒，每一種玻璃主要由 五氧化二瞵Μ及一種由鎂，鈷，砷，鋅，撖，鋁，睹選取出之一 種或多種陽離子所構成。 使用於組成份之聚合物實質上在組成份操作溫度範圔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Λ4現格（210 >：297公釐） (請先閲姊背面之注^^ 填鸡本頁) .裝· •va 線 293024 6 4 Λ7 Β7 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 内並不會汽化。結晶磷酸鹽玻璃在組成份操作溫度範圍内 將呈現出晶相轉化。當溫度上昇至结晶轉化溫度時該晶相 轉化（形態獎化）促使填充料顆粒收縮。與單獨地使用有機 聚合物之熱膨漲係數比較，因而該收縮將導致組成份較小 之熱膨漲係數。 視使用於聚合性組成份之特定組成物κ及組成物數量 (例如，聚合物，其Tg及強度，填充料數量，结晶磷酸鹽坡璃/ 轉化溫度，Μ及說明於底下各種可附加之組成物 >而決定， 假如需要之情況下，至少能夠在組成份操作溫度一部份範 圍内達成負的熱膨漲係數。 在許多應用中，聚合性組成份需要為抗水性。使用於 本發明之結晶磷酸题坡璃已發琨在自然狀態中對水份是敏 感的。依據本發明另外一方面，該對水份敏感現象能夠藉 由在使用作為填充料前將玻璃顆粒氮化處理而去除。該處 理優先地包含將坡璃顆粒暴露於溫度為8501C無水氨裂解 副產物之氣體中歷時一段時間例如為0.5小時至4小時，例 如為1小時，其發現將顯著地降低最終聚合性組成份對水份 之靈敏性。對顆粒氮化處理亦將改菩組成份聚合性成份之 埋接性。 本發明聚合性組成份一項非常重要之應用為製造光學 波専耦合器Μ及其他含有光學波導纖維之装置。光學波導 級維由非常低熱膨漲係數玻璃所構成。光級熱膨漲係數與 使用於製造含有光纖裝置之有機材料熱膨漲係數間不相匹 配將専致光學性能惡化。 請先閱讀背面之注意事ί,填商本頁 * Ψ 裝 訂 •Η線 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） Α7 Β7 五、發明说明（f) 依據先前所提及歐洲第553492專利所揭示的，已持績 地探求適合光學波導使用之聚合性材枓。本發明聚合性組 成份藉由採用能夠圼現出結晶轉化之结晶磷酸鹽玻璃而滿 足該需求。 附圖在此加入並構成說明之一部份，該附圖顯示出本 發明各項，其將作為說明本發明之原理。當然人們了解附 圖Μ及敘述只作為說明及並不是作為限制本發明。 附圖簡單說明： 圖1為說明於範例3中含有酚樹脂Μ及轉化填充料聚合 性組成份之膨漲性與溫度之關係曲線圖。 圖2為說明於範例4中聚合性組成份之膨漲性與溫度關 係曲線圖。 圖3為一示意圖，其顯示出使用本發明組成份於包裝光 學波導耦合器中。 優先使用實施例說明： 如先前所說明，本發明係關於含有结晶磷酸鹽玻璃顆 粒作為控制熱膨漲係數之組成份。 聚合性組成份能夠使用來生產多種製造物體，其包含 塑横物體，鏑造物體，片狀材料，密封劑，黏接劑，包膠，塗料 ，油漆（例如含有色素之塗料）等。本發明組成份特別有益 之應用除了先前所說明光學波導耦合器Μ及其他光學波導 組件外尚包括低熱膨漲係數黏接劑Μ结合低熱膨漲係數材 料，黏接劑之低熟膨漲係數將導致黏接劑與形成產品中材 科間界面處之應力減小；低熱膨漲係数材料之低熱膨漲係 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 8 --------'裝 Ί (請先閱讀背面之注意事填转本頁 ,1Τ 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 8 6 A7 _________B7 五、發明説明（6) " 數塗層，其中能夠藉由降低界面應力大小而能夠達成較佳 黏附性以及減少彎曲不平；電子組件低熱膨漲係数之包膠 ,其中包膠低熱膨漲係數將使減小之應力傳移至包膠驵件 ;精確組件之成形，例如鋪横，精密公差之配合件等，其中尺 寸精確度為重要的；Μ及聚合物零件Μ插入以及配合由低 熱膨漲係數材料所製成之其他零件，因而在溫度範圍内能 夠匹配而不會產生機械性之干播或過度的間距延伸。 組成份聚合性成份能夠是熱凝性或熱塑性形式。通常 聚合性成份當低於其Tg應該具有最小為0.7xl09 Pa之模數， Μ及最好至少為2xl〇3 Pa。能夠使用於本發明中之一些熱 凝性材料之非限制性範例包含環氧基樹脂，環氧基-環氧基 混合物，環氧基-矽混合物，酚，三聚氰胺，壓克力，聚醢亞氨 ，堅硬的聚氨基甲酸乙酯，以及相互連结之聚酯。熱塑性材 料之一些非限制性範例包含聚丁烯對苯二甲酸，聚碳酸鹽， 聚苯乙烯，聚笨氧化物，聚苯二甲醯胺，聚烯，聚酯，聚丙烯酸 酯，尼龍，縮醛（acetal),液體結晶聚合物，纖維素，氯乙烯， 經濟部中央榇準务員工消費合作社印策 --------一| 裝 Ί (锖先閲讀背而之注意事ΐ 填寫本萸 線 聚苯Μ及高裝填性聚苯乙烯混合物，聚醯亞氨，聚磺醯基苯 ,聚酯酮（polyether ketone),Μ 及聚二酷嗣（Polyetherether ketone,PEEK)。聚合性成份亦能夠包含聚合性混合物，玻 璃-聚合物混合物，金屬-聚合物混合物，或聚合物合金。 、 聚合性成份在組成份操作溫度範圍内實質上必需不能 汽化。如在此所使用，組成份操作溫度範圍内包含組成份 達到所欲懕用目的(例如在鑲造，塑模，或其他應用形式}之 過程中達到最大之溫度，熱凝性樹脂情況之固化過程中組 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210X297公釐） 9 7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1) 成份達到最大之溫度，Μ及其塗覆後在使用過程中組成份 gi夠預期達到之最大及最小溫度。 通常，本發明聚合性組成份應用時使用液體形式。熱 塑性樹脂係指聚合物或組成聚合成份之聚合物塗覆後溫度 高於玻璃轉變溫度。而熱凝性樹脂，在塗覆後進行固化將 組成份改變為最終之形式。進行固化之形式決定於特定聚 合物或所採用聚合物Μ及能夠包含例如加热固化，紫外線 照射固化等。 組成份使用溫度随著所製成產品形式而變化。例如， 必需滿足軍事規格之物品，使用溫度範圍通常在-6510至 +125¾之間。包含光學波導缴維之產品，一般工業界溫度 規格之範圍為-40至851C。使用溫度上限通常在100至300 υ範圍内，一些熱學非常穩定聚合物之上限可高達4〇〇π。 特別是許多聚合性材料使用溫度範圍能夠為-651C至300¾ ，然而一些芳香族聚合物，範圍之上限增加至35〇υ ,及PEKs ,PEEKS與一些聚醯亞氨則達到400Χ：。 本發明新穎的填充料（在此簡稱溫度轉化（TI)填充料） ，由一棰或多種结晶磷酸鹽玻璃顆粒所構成，每一種玻璃主 要包含P205W及一種或多棰由鎂，鈷，砷，梓，锇，紹，及皓選 取出之陽離子（在此稱為TI顆粒}。瑄些TI顆粒產生晶相轉 化，當其溫度上昇至轉化溫度時將促使顆粒收縮達到0.2%。 依據本發明，該收縮被使用來補償所有組成份之聚合性成份 較大正的膨漲性。 所選擇TI填充料能夠藉由分子式Mg2-xAxP2〇7說明，其 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2I0X297公釐） I 〇 --------一I裝 Ί (婧先W1讀背面之注意事填两本页 •va 線 4 8 A7 B7 五、 發明説明（《） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 中X界於〇至2 ,Μ及A能夠是Co以提高轉化溫度或是As ,Fe, A1,或zr以降低轉化溫度。賴由該替換轉化溫度範圍能夠 由室溫至300Ό。同時，賴由使用不同組成份顆粒混合物， 在聚合性組成份操作溫度範圍内之不同溫度下各種轉化能 夠達成。在該情況下，聚合性組成份K及低热膨漲係數基 質間之應力在溫度變動循環過程中能夠加Μ控制在相當狹 小之範圍内。 ΤΙ顆粒能夠Μ先前所提及Francis之美國第5089445號 專利，其相關部份在此加入作為參考（特別參閲第5播第15-38行）。另外一個CoMgP2〇7製造過程揭示於底下範例9中。 為了有效控制組成份整體熱膨漲係數，ΤΙ顆粒大小（主 要尺寸）至少為5微米。同時，顆粒轉化溫度應該小於聚合 物或構成聚合性成份聚合物之玻璃轉化溫度。在上限，ΤΙ 顆粒一般小於1〇〇微米，雖然在該應用中能夠使用較大之顆 粒，例如聚合性固结物。 如先前所説明，在許多應用中需要將顆粒氮化Μ使其 為抗水性。氮化作用能夠藉由例如將顆粒暴露於850Ί0無 水氨裂解副產物之氣體中歷時1小時而達成。該方式處理 Mg2P2〇7之X光光電攝譜儀顯示出顆粒已加入1.77%於表面 P 區域中。頻譜分析顯示出各種N種類包含P=N-P及〉P-N。 P 對相同試樣之富立葉轉換IR(FRIR)頻譜並沒有顯示出例如 NH3或 NH4+ ° 除了聚合性組成份Μ及TI填充料外，本發明聚合性組 成份能夠包含各種非限制性附加性成份包括界面活性劑， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事,fc,填筠本頁) -5 線 1 1 9 經濟部中央標準局負工消費合作社印袈 A7 ___η 7__ 五、發明説明（ί)) 固化劑，啟始劑，偶合劑，色素，黏滯改良劑，晶相分離增強 劑，裝填改良劑，穩定劑，紫外線阻擋劑，Κ及不會圼琨出溫 度轉化之填充劑，包括滑石（含有或不含矽烷塗料），碳酸鈣 ,氧化鋅，雲母，氧化鈦，礬土，氧化銻，黏土，石英（结晶二氧 化矽）。 添加性填充料已發現特別有用於本發明聚合性姐成份 配方中，其最好包含Μ矽烷處理之矽石微球粒。這些微球 粒能夠由溶膠所構成Μ及市埸上可購得。最好，微球粒小 於ΤΙ顆粒，即微粒在1.5微米範圍内。除此微粒通常具有之 平均直徑為（i)小於2微米Μ及（ii)小於ΤΙ顆粒平均直徑至 少5倍。在該情況下微球粒將作為密閉填充劑以及允許所 有較高填充料之填充K達成組成份具有相同之黏滯係数。 除此，小的微球粒有助於保持較大TI顆粒懸浮於聚合性組 成份中，當時組成份在液體狀態下，例如在組成份固化前。 本發明組成份通常首先利用將有機成份例如聚合性成 份以及任何可附加上有機成份攪拌在一起，而後加上無機 成份例如TI填充料或填充料Μ及任何附加性無機物而加κ 混成。組成份基本上能夠使用任何所使用填充熱塑性或熱 凝性樹脂之混合技術加以混合，只要該方法並不會導致ΤΙ 顆粒尺寸過度減小。實施混合適當設備之一些範例包括葉 片攪拌機，雙及單螺旋擠壓櫬，行星攪拌機，輥简製粉櫬等。 有櫬組成份通常包含所有組成份之20-80%重量比，以 及ΤΙ填充料或填充料約為80-20%重量比。當使用添加性之 非ΤΙ填充料，其含量通常為ΤΙ重量之10-40%。當使用環氧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0 X 297公釐） --------斧，-I (請先閱讀背面之注意事^ί 填巧本頁) *-» 線 C 1 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（丨〇 ) 樹脂時，其含量通常在20-40%重量比範圃内。當使用裝填 改善劑時，其含量通常在5-20%範圍内。其餘附加性成份通 常包含最終組成份之5%重量比。 如先前所說明，本發明聚合性姐成份一項應用為姐裝 耦合器Μ及其他含有光學波導孅維之裝置。特別是，聚合 性組成份能夠配成黏接劑Μ及使用來將光學波専連结至耦 合器管件，其一般形式顯示於先前所提及Miller等人之美 國第5009692號專利中，其相關部份在此加人作為參考。特 別是，聚合性組成份能夠使用作為黏膠，其顯示於Miller等 人之專利圖3,6及8之參考數字47,49,54及56。當然組成份 能夠於異於Miller等人專利之耦合器構造K及其他採用光 學波導纖維之装置。例如參閲先前所提及Vial等人之美國 第5185835號專利之集體光學姐件中。 本發明另外一項應用在於包裝光學波導耦合器中。如 說明於先前所提及歐洲第553492號專利中，為了防止破壊 K及損及性能，光學波導耦合器需要被包装於堅硬之材料 中。揭示於該專利中之包裝研究包括將光學波専耦合器利 用低熱膨漲係數組成份包覆，該組成份由聚合性樹脂，最好 為負的熱膨漲係數填充料，Μ及最好沿著整個耦合器延伸 之纖維所構成。該包裝研究致使耦合器整體尺寸（直徑）增 大Μ及包含一系列步驟（形成包覆，包覆，固化等>。 依據本發明，人們發現能夠成功地利用較簡單塗覆過 程加Μ包裝以及不會增加耦合器直徑。該研究顯示出圖3 中，耦合器10耦合單一光學波導纖維12至兩條光學波導缴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 13 (婧先閱讀背而之注意事，4、填寫本页) -裝· 293024 A7 B7 五、發明说明（丨1 ) 維14及16。耦合器10沿著其畏度實質上具有圓形斷面。 依據本發明，將發現耦合器適當之穗定Μ及保護能夠 藉由簡單地將聚合性組成份13填人耦合器收縮之部份而達 成。聚合性組成份13最好依據先前所說明之原理配製成， 雖然假如需要之情況下能夠使用其他配方。組成份最好具 有低熱膨漲係數，例如在-401與+8510間之熱膨漲係數小 於 50x10-7 /t： 0 能夠使用於耦合器聚合性組成份能夠藉由塑模例如兩 ,片塑棋，其與耦合器物體之端部15連接。一旦放置塑模後， 聚合性組成份被加入於塑橫内，即注入塑横内，以及在其中 固化，例如藉由紫外線經過塑模之壁板K形成最終包裝之 耦合器。·如圖3所顯示，所製成之產品實質上沿著其長度具 有均勻之直徑，其大體上等於端部15之直徑。 本發明將由下列範例更進一步加Μ說明，其並非在於 以任何方式加Μ限制。各種範例共同使用之材料表示於表 1中。 範例1 本範例說明出使用本發明在塗層固化溫度至室溫之操 作溫度範圍内Μ控制塗層與低熱膨漲像數基質間之應力。 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 聚合性組成份藉由混合下列成份形成柔軟混合物而配 製出，其中成份數量Μ重量之份數（Pbw)表示：

Dow Corning DEN 531 環氧樹脂 100

Nadic甲酐（硬化劑） 90 三（二甲胺基甲}酚（觸媒> 1〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0 X 297公釐） 14 1 經濟部中央標準局貞工消费合作社印掣 A7 B7 五、發明説明（u)

Mgi · eCoo . 4P2O7顆粒 39 在組成份中所使用環氧樹脂在25<C Μ及160*C之Tg下 具有之彈性模數為300000Psi。ΤΙ填充料具有之顆粒尺寸 將通過100孔目網蹄，但是無法通過120孔目網篩。其轉化 溫度為90¾ ,該溫度為中等溫度並界於聚合物TgM及室溫 之間。 柔耽混合物塗覆至熔融矽石K及在200T下固化1.5小 時。複合物當其由200TC冷卻至25C時Μ偏極計檢視顯示 出熔融矽石為承受張力吠態，相當於複合物為負的膨漲性 。由於環氧樹脂本身冷卻時會收縮，此结果顯示出ΤΙ填充 料能夠控制（減小）組成份之熱膨漲像數。 範例2 此範例顯示出使用本發明將控制在室溫至-50C之操 作溫度範画内塗層與低熱膨漲係数基質間之應力。 聚合性組成份藉由混合下列成份形成柔软混合物而配 製出，其中成份數量W重量之份數（Pbw)表示：

Borden紫外線固化矽基樹脂#278-284-2 100

Mgi. 6 Zno . 4 P2 〇7 150 矽基樹脂具有40¾之TgM及ΤΙ填充料顆粒尺寸為小於 44微米Κ及轉化溫度為0TC ,該溫度為中等溫度並界於聚 合物TgM及-5〇t；之間。 柔軟混合物塗覆至熔融矽石Μ及在室溫下Μ絮外線照 射加Μ固化。複合物當其由25t：冷卻至-50t：以偏極計檢 視顯示出熔融矽石在-5〇υ時為承受張力狀態，相當於複合 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210'〆297公釐） (請先閱讀背而之注意事ir.填艿本頁)

-裝T 線 A7 B7 五、發明説明（β) 物為負的膨漲性。由於矽基樹脂本身冷卻時會收縮，此结 果顯示出TI填充料能夠控制（減小）組成份之熱膨漲係數。 範例3 適合製造低膨漲性低收縮性精密聚合物零件之聚合性 組成份利用乾式混合35重量單位之Durez ' s酚Μ及65重量 單位尺寸範圍在5至44微米Mg2P2〇7顆粒所構成之ΤΙ填充料 。混合物在聚合物處理溫度下加K熱擠壓，Μ及所形成之 物品膨漲性使用Perkin-Elmer 7系列之熱分析系統加Μ量 測。 结果顯示於圖1中。顯示於曲線中之下降相對於ΤΙ顆 粒晶相轉化。組成份界於25Ί〇與108¾間使用圖1水平與垂 直直線決定出之組成份熱膨漲係數為-54.4x10〃 /C。如 該结果所顯示，ΤΙ填充料將顯著地減小組成份整體膨漲性。 利用下列聚合物重複作相同之試驗：Amoco之Kadel Ε-1000聚嗣，Amoco之 Xydar SRT-900聚酯，Phillips Ryton P-4聚酿硫化物（polyphenelene sulfide),G.E.之 BHPP801 聚 碳化物，以及G.E.之BHP821聚酚氧化物。在每一情況下，組 成份整體膨漲性顯著地受到TI填充料所減小。 範例4 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 具有低熱膨漲係數黏接劑由下列成份配製成，其中成份 數量Μ重量之份數（Pbw)表示： UVR6105環氧樹脂 1000 三經甲基丙烧（trimethyolpropane) 48 Z6040砂烷 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210 X 297公釐）

I 16 1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（\十） UVI6974光啟始劑 25

Mg2P2〇7 TI 顆粒 704 使用於該組成份中不含填充料之環氧樹脂在25C之彈 性横數為8.4xl09K及Tg為17〇t：。TI填充料顆粒尺寸範園 為5至37微米Μ及轉化溫度為68TC。作為控钊用，相同之配 方使用低膨漲性矽石粉末替代ΤΙ顆粒而配製出。 兩種配方之膨漲特性使用Perkin-Elmer 7系列熱分析 系統量測Μ及結果顯示於圖2中，其中實線為實驗配方之膨 漲曲線Μ及虛線為控制配方之膨漲曲線。如該圖所顯示， 由251C至1251C整體膨漲性賴由使用Mg2P2〇7填充料以替代 低膨漲性熔融矽石填充料而減小。 範例5 該範例顯示出將TI顆粒氮化而達成抗水性。該氮化作 用使用先前所說明之處理步驟實施於裝置inconel蒸豳器 箱型高溫埔中，例如將顆粒暴兹於8501C無水氨裂解副產物 之氣體中歷時1小時。氨氣體賴由液態氨茼來提供。TI顆 粒由Mg2P207所構成Μ及轉化溫度為68C。 環氧樹脂配方由含有未改春以及Μ氨改善ΤΙ顆粒配製 出。配方使用來連接具有相同斷面積小直徑桿件至矽石板 上。將桿件由矽石板分開所需要之力量被使用來量测黏接 強度。 對未改善或Μ氨處理ΤΙ顆粒所新配製成試樣進行分離 力量之量測。其他試樣暴露於於85C下85%相對濕度（RH> 歷時65小時，Μ及再量測分離力量。结果顯示於表2中。如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0 X 297公釐） ΙΊ (請先閱讀.背面之注意事填艿本頁) 裝τ- -5 17 11 經濟部中央楯準局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（\〇 · 其中所顯示，當使用未改善填充料時暴露於水蒸氣後分離 力量顯著地減小，同時Μ氨改菩填充料之分離力虽明顯地 較小之減少。 水份沾附大小亦使用不相同試驗來量測。第一，處理 或未處理Mg2P2〇7粉末放置於85TC Μ及85%相對濕度之濕度 箱歷時一週Μ及量測增加之重虽。未處理粉末增加重量7% ，同時以氨處理粉末增加重量小於0.01%。即氨處理實質上 完全地去除水份沾附。處理Μ及未處理粉末在暴露於高濕 度氣體後紅外線頻譜亦顯示出實質上吸附較少水份於Κ氨 處理之Mg2P2〇7顆粒。 在第二测試中，在分離試驗中所使用含填充料環氧樹 脂配方試樣暴露於42TC 100%相對湄度歷時24小時。人們發 現利用氨處理之填充料吸附水份數量與樹脂本身而沒有任 何填充料所吸收水份數量並不相同，因而顯示出改良填充 料並不吸收任何顯著數量之水份。 範例6 氮化處理效果使用下列三種填充料而更進一步確認： (1) 4:1 Mg2P2〇7 (未處理 > :Geltech 2.2 (2) 4:1 Mg2P2〇7 (以氨處理 > :Geltech 2.2 (3) 3:1 Aceto:Geltech 2.2 每一填充料加人具有下列組成份環氧樹脂，其中成份 數量以重量之份數（pbw)表示：

Cyracure UVI-6974 1.5 Z6040 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2l〇x297公釐） d 裝"ϊ 訂 7"線 (請先閲讀背而之注意事★4填寫本頁) 一 - · 293024 18 16 A7 B7 五、發明説明（\b) UVR-6105 65 Eponex 1510 25 UVR 6200 10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 每一情況，填充料負載為72%重量比。 該實驗之结果顯示於如表3中。在其中顯示出，氨處理 將減少水份吸附數量至含有由δ夕石微球粒所構成之填充料 之情況。 範例7 表4揭示出一糸列配方，其發琨適合使用作為製造光學 波導耦合器之黏接劑。配方Α及Β在操作性能上實質上為相 等的以及優先使用。顯示於該表中耦合器應力數據K偏光 儀旋轉度数表示光線通過耦合器之減媸，其由於黏接劑與 將被耦合之光學波導間之應力所致。 使用於配方中焦磷酸鎂顆粒（Mg2P2〇7顆粒）Μ先前所 說明方式加Μ氮化Μ及Μ篩選通過325孔目之篩網Μ去除 袓的材料，随後Κ空氣分離Κ去除微细顆粒Μ及使得顆粒 大於35微米。所產生顆粒尺寸分佈界於8至35微米之間。 能夠使用一種液體之浮選技術Μ替代空氣分類。為了製造 目的優先使用空氣分離方式。 姐成份配製說明如下。首先，有機材料Μ及Geltech填 充料在三輥茼製粉椴研磨，直到混合物顆粒為微米或更 小，其使用Hegman量测儀置測。而後加人TI顆粒Μ及混合 物再被研磨於使用粗的裝置之三輥茼製粉機中，直到顆粒 尺寸為40微米或更小時，其利用Hegman虽測儀量測。最後 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） I I I I I I I I I 裝-Tf— I I I i I ^ (請先閱讀背面之注意事/.彳填寫本頁) 《 19 17 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（Π ) ，產品利用裝置真空抽除之Helic〇n授拌器來去除空氣。表 4配方特別設計使用於先前所提及美國第5009692號専利所 顯示一般形式之耦合器。下列配方能夠被使用作為組裝先 前所提及美國第5185835號專利中所顧示集體光學組件之 黏接劑： LCR-00V瓌氧樹脂 1〇〇 Pbw 微孔隙一1.5微米；A 187-0.5 13.01 pbw 氮化之焦磷酸鎂顆粒 91.07 pbw 在組成份中所使用LCR-00V環氧樹脂為市埸上可採購到的 。氮化之焦磷酸鎂顆粒與使用於表4中配方相同。 範例8 表5顯示出兩種配方適合使用於圖3之包裝光學波等耦 合器，該圖已在前面加以說明。表5中成份數量Μ重量份數 來表示。 圖3構造之包装耦合器使用表5之配方μ及先前所說明 塑模技術製造出。在及65t：間在波長為1550nnTF測試 兩種耦合器平均最大介入損耗（I.L.),兩者在43t：下浸於 及不浸於水中一週。測試依據歐洲第553492號製成之包裝 耦合器Μ作為比較用。 结果顯示於表6中。如其中所顯示的，兩種配方達到較 低之介入損耗，F配方之介入損耗與Μ歐洲第553492號専利 之包裝方法所得到之介入損耗一樣低。經過浸水處理後之 介入損耗將提高，但是仍然為可接受的，特別是F配方之情 況。基於該數據，F配方在本發明中為纜先使用的。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 0-〇 ^裝 訂 ~ 踩 (請先閱讀背面之注意事見再填寫本頁) 293024 ^ A7 _ B7 五、發明説明〇 8：) 範例9 本範例說明製造含有鎂及鈷之结晶磷酸鹽玻璃Μ及適 合於配製具有167ΊΟ轉化溫度之ΤΙ填充料。 63.72公克（0：〇3〇4如3)2 6 112〇被溶解於10〇1111水中，以及 6.95公克MgO與43.9公克磷酸混合。溶解鈷被加入磷酸/氧 化鎂混合物中，Μ及在48小時將產生清澈藍色溶液。 該溶液媛慢地加熱至40CTC以及將觀察到Μ色粉末，其 以X光分析 '顯示出幾乎非结晶的。而後材料Κ每分鐘2TC 速率加熱到900Ί〇 ,Μ及所觀察到之試樣並不是非常燒結的 。該試樣之X光分析顯示出只有焦磷酸鹽晶相。 材料而後Κ相同速率加熱至1100C Μ及保持2小時。 在此刻其為均勻之顔色，結晶，Μ及良好之燒结。對試樣進 行微差掃瞄熱量計分析，其顯示出在167Ό時轉化。 雖然本發明已說明優先使用以及其他實施例，其他實 施例能夠為業界热悉該技藝者理解，其並不會脫離申請専 利範圍所界定出之本發明範圍。 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裴 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Λ4規格（2ΙΟΧ297公釐） >1 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（Η )

表1 材科 材料 功能 來源 A-187 矽烷化合物 ? Cyracure UVI-6974 光啟始劑 Eastech Chemical Philadelphia, PA DEN 531環氧樹脂 環氧樹脂 Dow ChemicaI , M i d land, ΜI ELC-2500有機鹼 環氧樹脂/ 光啟始劑混合 E1ectro 1 ί te Corp . Danbury * CT Eponex 1510 環氧樹脂 Miller Stephenson Danbury , CT ERL 4206 環脂肪雙環氧樹脂 ? -400孔目 Aceto 微球粒A187-0.5 無TI填充料；M0.5wt% A-187矽烷化合物處理 Ace to Corp. Lake Success, NY 〇6^6(^2.2微球粒 1.5微米；A187-0.5 無TI填充料；M 0.5wtS： A-187矽烷化合物處理 Ge 1 tech Corp. Machus. FL Niax LHT-240 多羥酵（相互連结劑） Eastch Chemical Philadelphia, PA Photonol Ph〇-7127 多羥醇（相互連结劑） Henkel Co. Ambler,PA Photono 1 7149 多羥醇（相互連结劑） ? Quatrex 1010 2,2二對酚甲烷 ? 三羥甲基丙烷 多羥醇（相互連結劑） 7 UVR-6974 光啟始劑 Eastech Chemical Philadelphia, PA UVR-6105 環氧樹脂 Eastech Chemical Ph i lade 1 ph i a , PA UVR-6200 環氧樹脂 Eastech Chemical Philadelphia, PA Z6040 矽烷化合物 氧化物 Dow Chemical Midland, MI (請先閲讀背面之注意平，4填将本頁) -裝· 、\se 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 22 2

A B 五、發明説明（iD ) 表2 δ夕石/環氧樹脂連接之分離力量 試樣 分離力量（磅） K填充料改善及未改善之新試樣 20 在暴露於水汽後含有改菩填充料 15 在暴露於水汽後含有改善填充料 7 表3 水份吸附 填充料編號 重量增加 5K可抽出的 %吸附 1 1.52 0.06 1.58 2 0.80 0.01 0.81 3 0.71 0.02 0.73 -------】 -裝^------訂-----1 線一* (請先閲讀背雨之注意事項再填艿本页) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公嫠） 23 3 A7 B7 五、發明説明（W ) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 表4 配方 成份 A B c D ELC-2500有機鹼 -- 31.36 -- — UVR-6105 75 -- 75 75 Eponex 1510 25 -- 25 25 Photono 1 Ph〇-7127 7.3 -- — -- Niax LHT-240 -- -- 16.2 10.8 Cyracure UV 1-6974 2.5 0.32 2.5 1.5 Z6040 1 -- 1 -- 〇6116<^2.2微粒--1.5微米 A187-0.5 29.5 8.42 31.86 29.9 焦瞵酸鎂顆粒（TI填充料） 206.49 58.91 223.03 209.90 耦合器應力在25TC 5 14 26 13 125〇C -20 -10 -20 -30 Tan delta Tg(1〇) 159.1 170.3 135.5 164.6 E ’在 25t： (108) 106.0 106.0 89.7 95.1 E’在 125t (108) 52.2 54.6 15.8 43.4 (請先閲讀背面之注意市is-j填转本頁) 裝 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨Ο X 297公釐） 2^ 24 1 五、發明説明（αΤ·) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 表5 配方 成份 E F Cyracure UVI-6974 2.50 2.50 Z6040 1.00 1.00 氮化焦瞵酸HI Mg2 P2 〇7 71.21 71.02 氮化焦瞵酸鋅鎂Zno . 4Mgi. 6P2〇7 142.31 141.93 Geltech 2.2微球粒-1.5微米；六187-0.5 -- —— UVR-6105 50.00 30.00 Quatrex 1010 30.00 50.00 ERL 4206 20.00 20.00 三羥甲基丙烷 2.60 2.50 Photonol 7149 4.60 4.40 表6 介入損耗 配方 在 1550nm下 Ot：至 65¾ 平均最大介人損耗差值 DB 在43¾水中浸潰一週後在 1550nm下〇υ至65t：平均 最大介入惧耗差值Db E 0.16 0.50 F 0.07 0.16 ΕΡ0 553,492 0.07 -- ml ml ml ϋ (請先閲讀背雨之注意事項沔填艿本頁) 訂 線J丨· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐〉 4

Claims (1)

1. 2»U24 A8 B8 C8 D8

   經濟部中央棣準局負工消費合作社印裝 1. 一種使用於預先決定操作範圍内之聚合性組成份，其包 含： (a) —種有機聚合物，其在預先決定操作範圍内實質上並不 會汽化；以及 (b) 第一無機填充料，其具有之晶相轉化溫度在預先決定操 作範圍内，該無機填充料包含一種或多種結晶磷酸鹽玻璃 顆粒，每一種玻璃主要由五氧化二雄以及一種由鎂，鈷，石申 ，辞，鐵，銘，锆選取出之一種或多種陽離子所構成， 其中第一無機填充料在預先決定操作範圍之至少一部 份範圍内將減小聚合性組戒份之熱膨涨係數，有機聚合物 存在量為組成份之20%至80%重量比，以及無機填充料存在量 為組成份之80%至20%重量比。 2. 依據申猜專利範圍第1項之聚合丨生組成份，其中有機聚合 物之玻璃轉化溫度在預先決定操作範圍内以及該玻璃轉化 溫庠高於第一無機填充料之晶相、轉化溫度。 3. 依據申請專利範圍第1項之聚合性組成份，其中第一無機 填充料加以氮化》 4. 依據申請專利範園第3項之聚合性組成份，其中氮化作用 係藉由在某一溫度下將第一無機填充料暴露於無水氨裂解 副產物之氣體中而達成。 5. 依據申請專利範圍第4項之聚合性組成份，其中在85〇°c 溫度下將第一無機填充料暴露於無水氨裂解副產物之氣體 中β 6. 依據申請專利範圍第1項之聚合性組成份，其中顆粒尺寸 本紙张尺度適用中國國家梯準（CNS ) Λ4現格（2丨Ox 297公羞） I I ϋ-I --- I ^ (請先M讀背面之注f項再填寫本頁)

   293024 I 為大於5微米。 7. 依據申請專利範团第丨項之聚合悻組成份其中顇粒主 由Mg必〇7所構成。 8. 依據申請專利範圍第1項之聚合性組成份其中更進一步 包含由矽烷處理矽石微球粒所構成之第二無機填充料其 尺寸小於第一無機填充料之顆粒尺寸。 S 9. 依據申請專利範圍第g項之聚合性組成份，其中微球粒平均 直徑為（i)小於2微米以及（Π)小於第一無機填充料顆粒平 均直徑至少五倍。 10·依據申請專利範圍第1.碩之聚合性組成份，其中組成份 在預先決定操作範圍之至少一部份範圍内為負的熱膨漲係 數。 11.依據申請專利範圍第1項之聚合性組成份，其中組成份 使用來製造一個包含玻璃之物體，玻璃放置與聚合性組成份 相接觸以及玻璃之熱膨漲係數與聚合性組成份熱膨漲係 數實質上相同。 ----Γ—-----裝------訂------^诔 (請先Mt»背面之注f項再填寫本頁) 經濟部中央標率局貞工消費合作社印製 一張 -紙 適 準 梯 家 祕