TWI599594B - Polyester resin and polyester resin composition for surface mount type LED reflection board using the same - Google Patents
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Description
本發明係關於:成形性、流動性、尺寸安定性、低吸水性、焊接耐熱性、表面反射率等優異,再者,金/錫焊接耐熱性、耐光性、低吸水性亦優異的聚酯樹脂;及適用於使用此聚酯樹脂之表面安裝型LED用反射板的聚酯樹脂組成物。
近年,已有人活用LED(發光二極體)之低耗電力、長壽命、高亮度、可小型化等特徵,將其應用至照明器具、光學元件、行動電話、液晶顯示器用背光、汽車操縱面板、號誌機、顯示板等。又,在重視設計性、攜帶性的用途方面,已有人使用表面安裝技術以實現輕薄短小化。
表面安裝型LED一般係由發光的LED晶片、引線、兼作為殼體的反射板、密封樹脂構成,但為了以無鉛焊料接合已安裝於電子基板上之零件全體,各零件必須以可耐受回焊溫度260℃的材料形成。材料之熔點(熔解峰部溫度),須為280℃以上。尤其關於反射板,除了要求該等耐熱性以外,還要求用以有效率地取出光的表面反射率、對熱或紫外線之耐久性。就該觀點,已有人探討陶瓷或半芳香族聚醯胺、液晶聚合物、熱硬化性矽酮等各種耐熱塑膠材料;其中,將氧化鈦等高折射填料分散於半芳香族聚醯胺或聚酯而成之樹脂,量產性、耐熱性、
表面反射率等的平衡良好,最為廣泛使用。最近,伴隨LED之泛用化,就反射板而言,加工性、可靠性之進一步提升已成為必要,並已開始要求長期之耐熱著色性、耐光性之提升。
LED反射板用之聚酯樹脂組成物,例如已有人提案專利文獻1~5。
於專利文獻1、2,已揭示由(a)包含i)對苯二甲酸殘基70~100莫耳%、ii)碳數20以下之芳香族二羧酸殘基0~30莫耳%、及iii)碳數16以下之脂肪族二羧酸殘基0~10莫耳%的二羧酸成分;和(b)包含i)2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁二醇殘基1~99莫耳%、及ii)1,4-環己烷二甲醇殘基1~99莫耳%的二醇成分(在此,二羧酸成分之總莫耳%為100莫耳%,二醇成分之總莫耳%為100莫耳%)構成之聚酯樹脂,機械物性雖傾向良好,但有成形性、耐光性方面之問題。
又,於專利文獻3,已揭示以半導體發光元件作為光源之照明裝置反射板用難燃性聚酯樹脂組成物,其特徵為:對(A)聚酯樹脂100質量份,摻合(B)係次膦酸(陰離子部分)之鈣鹽或鋁鹽的次膦酸鹽2~50質量份、(C)二氧化鈦0.5~30質量份、及(D)具極性基之聚烯烴樹脂0.01~3質量份;但有金/錫焊接耐熱性、耐熱性、耐光性方面之問題。
又,於專利文獻4,已揭示一種樹脂組成物,其係由全芳香族熱向性(thermotropic)液晶聚酯100質量份、將利用包括鍛燒步驟之製法獲得之氧化鈦97~85質量%以氧化鋁(含水合物)3~15質量%(兩者合計為100質量%。)進行表面處理而成之氧化鈦粒子8~42質量份、玻璃纖維25~50質量份、及其他無機填充材0~8質量份構成,並且係經熔融混練步驟而得,該熔融混練步驟包含:使用雙軸混
練機,並從相對於雙軸混練機之缸筒全長為30%以上之下游側之位置供給前述玻璃纖維之至少一部分之步驟;但有耐熱性、耐候性方面之問題。
又,於專利文獻5,已揭示一種LED反射板用不飽和聚酯樹脂組成物,係至少包含不飽和聚酯樹脂、聚合起始劑、無機填充劑、白色顏料、脫模劑、及補強材的乾式不飽和聚酯樹脂組成物,其特徵為:前述不飽和聚酯樹脂相對於前述組成物全體量為14~40質量%之範圍內,前述無機填充劑與前述白色顏料之摻合量之合計,相對於前述組成物全體量為44~74質量%之範圍內,在前述無機填充劑與前述白色顏料之摻合量之合計中前述白色顏料所佔之比例為30質量%以上,前述不飽和聚酯樹脂為不飽和醇酸樹脂與交聯劑混合而成者;但有成形性、耐光性方面之問題。
又,以往作為表面安裝型LED用反射板,各種聚醯胺一直為人所使用,但有耐熱著色性、耐光性、吸水性方面之問題。
如以上,以往提案的聚酯、聚醯胺有耐熱著色性、耐光性、成形性方面之問題而仍持續使用,乃為實情。
再者,近年,照明用途之拓展也積極在進行。當考慮朝照明用途拓展時,會持續進一步要求成本降低或高功率化、壽命提升、長期可靠性提升。因此,作為可靠性提升之對策,引線框架與LED晶片之接合逐漸使用劣化少、熱傳導率高的金/錫共晶焊料而非以往之環氧樹脂/銀糊。然而,金/錫共晶焊料之加工需280℃以上低於290℃之溫度,因此所使用之樹脂,為了經得住步驟,要求有290℃以上之熔點。又,在金/錫共晶焊料之加工時,為防止因樹脂中之水分導致之成型品表面膨起(起泡(blister))之發生,樹脂要求為低吸水。
如以上,充分滿足可用於表面安裝型LED用反射板之特性的聚酯樹脂組成物,過去並未有報導。
【專利文獻1】日本特表2008-544030號公報
【專利文獻2】日本特表2008-544031號公報
【專利文獻3】日本特開2010-270177號公報
【專利文獻4】日本特開2008-231368號公報
【專利文獻5】日本專利4844699號公報
本發明係鑑於上述習知技術之問題點而成者,其目的為:提供射出成形時之成形性、流動性、尺寸安定性、低吸水性、焊接耐熱性、表面反射率、耐光性優異,而且為確保長期的可靠性,達成了可適應金/錫共晶焊接步驟的高熔點、減低在焊接步驟中因水分導致之成型品膨起所需之低吸水性、屋外使用或長期使用時之耐光性的聚酯樹脂;及提供使用此聚酯樹脂之表面安裝型LED用反射板用聚酯樹脂組成物。
本案發明人,為達成上述目的,悉心研究能夠滿足作為LED用反射板之特性並且能夠有利地進行射出成形或回焊步驟,再者,金/錫共晶焊接耐熱性、低吸水性、耐光性亦優異的聚酯之組成,終至完成本發明。
亦即,本發明係具有以下(1)~(11)之構成者。
(1)一種聚酯樹脂,係由含有芳香族二羧酸50莫耳%以上的二羧酸成分、與含有4,4’-聯苯二甲醇15莫耳%以上的二醇成分構成,其特徵為:熔點為280℃以上。
(2)如(1)之聚酯樹脂,其中,芳香族二羧酸包含選自於由4,4’-聯苯二羧酸、對苯二甲酸、及2,6-萘二羧酸構成之群組中之至少一種之二羧酸。
(3)如(1)或(2)之聚酯樹脂,其中,構成聚酯樹脂的4,4’-聯苯二甲醇以外的二醇成分,包含:選自於由乙二醇、1,4-環己烷二甲醇、1,3-丙二醇、新戊二醇、及1,4-丁二醇構成之群組中之至少一種之二醇。
(4)如(1)至(3)中任一項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差為42℃以下。
(5)如(1)至(4)中任一項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之酸價為1~40eq/t。
(6)一種聚酯樹脂組成物,係用於表面安裝型LED用反射板,其特徵為:含有如(1)至(5)中任一項之聚酯樹脂(A)、氧化鈦(B)、選自於由纖維狀強化材及針狀強化材構成之群組中之至少1種之強化材(C)、及非纖維狀或非針狀填充材(D),且相對於聚酯樹脂(A)100質量份,氧化鈦(B)、強化材(C)、及非纖維狀或非針狀填充材(D)各以0.5~100質量份、0~100質量份、及0~50質量份之比例存在。
(7)如(6)之聚酯樹脂組成物,其中,非纖維狀或非針狀填充材(D)為滑石,且相對於聚酯樹脂(A)100質量份以01~5質量份之比例含有滑石。
(8)如(6)或(7)之聚酯樹脂組成物,其中,回焊耐熱溫度為260℃以上。
(9)如(6)至(8)中任一項之聚酯樹脂組成物,其中,回焊耐熱溫度為280℃以上。
(10)如(6)至(9)中任一項之聚酯樹脂組成物,其中,聚酯樹脂組成物之熔解峰部溫度(Tm)為280℃以上,熔解峰部溫度(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差為42℃以下。
(11)一種表面安裝型LED用反射板,其係使用如(6)至(10)中任一項之聚酯樹脂組成物並成形而得。
本發明之聚酯樹脂為高耐熱性、低吸水性,而且射出成形時之成形性、焊接耐熱性等加工性優異。是以,本發明之聚酯樹脂組成物因使用該聚酯樹脂,故可於工業上有利地製造高度滿足所有必要特性的表面安裝型LED用反射板。
又,本發明之聚酯樹脂組成物,由於主成分之聚酯樹脂為280℃以上之高熔點,耐熱性亦優異,所以在金/錫共晶焊接步驟亦能適應;再者,因芳香環濃度高,所以可展現耐熱性、強韌性、耐光性優異,且與密封材之密合性亦優異等特徵。
本發明之聚酯樹脂,係作為用於膜、片、射出成形體、異形成形體等成形體之材料,尤其作為用於表面安裝型LED用反射板之材料具有理想特性者。又,本發明之聚酯樹脂組成物係意圖用於表面安裝型LED用反射板者。表面安裝型LED,可舉例:使用印刷電路板的晶片LED型、使用引線框架的鷗翼(gull wing)型、PLCC型等,但本發明之聚酯樹脂組成物可利用射出成形製造該等全部之反射板。
本發明之聚酯樹脂組成物,係含有聚酯樹脂(A)、氧化鈦(B)、選自於由纖維狀強化材及針狀強化材構成之群組中之至少1種之強化材(C)、及非纖維狀或非針狀填充材(D)者。
聚酯樹脂(A),係為了賦予高可靠性,為了實現高熔點、低吸水性、以及優異之耐UV性而摻合者,其特徵為:由含有芳香族二羧酸50莫耳%以上之二羧酸成分、與含有4,4’-聯苯二甲醇15莫耳%以上之二醇成分構成,熔點為280℃以上。聚酯樹脂(A)之熔點,較佳為290℃以上,更佳為300℃以上,再更佳為310℃以上。聚酯樹脂(A)之熔點之上限,不特別限定,但由於可使用之原料成分之限制,為340℃以下。熔點係以實施例之項所記載之方法測定。
作為聚酯樹脂(A)之二羧酸成分使用的芳香族二羧酸,可舉例:4,4’-聯苯二羧酸、對苯二甲酸、2、6-萘二羧酸、間苯二甲酸、二苯氧基乙烷二羧酸、4,4’-二苯基醚二羧酸、4,4’-二苯基酮二羧酸等。上述芳香族二羧酸之中,從聚合性、成本、耐熱性之觀點,又以4,4’-聯苯二羧酸、對苯二甲酸、2、6-萘二羧酸、或該等之混合物較佳。芳香族二羧酸,從耐熱性之觀點,為二羧酸成分之50莫耳%以上,較佳為60莫耳%以上,更佳為70莫耳%以上,再更佳為80莫耳%以上,特
佳為90莫耳%以上,100莫耳%亦無妨。又,芳香族二羧酸以外之二羧酸,可舉例:己二酸、癸二酸、琥珀酸、戊二酸、二聚酸等脂肪族二羧酸;六氫對苯二甲酸、六氫間苯二甲酸、1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸等脂環族二羧酸等。又,併用對羥基苯甲酸、羥基己酸等含氧酸、偏苯三甲酸、苯均四酸、二苯基酮四羧酸、聯苯碸四羧酸、聯苯四羧酸等多元羧酸及其酐亦無妨。
又,作為聚酯樹脂(A)之二醇成分使用之4,4’-聯苯二甲醇,必須為全部二醇成分之15莫耳%以上,較佳係4,4’-聯苯二甲醇為50莫耳%以上,更佳係60莫耳%以上,再更佳係65莫耳%以上,最佳係70莫耳%以上。4,4’-聯苯二甲醇,係為了提高成形性、焊接耐熱性、耐光性而添加者,其比例若低於上述數值,該等特性傾向下降。4,4’-聯苯二甲醇以外之二醇成分,例如,可舉例:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,2-環己烷二醇、1,3-環己烷二醇、1,4-環己烷二醇、1,2-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二乙醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-1,3-丙二醇、新戊二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-2-正丁基-1,3-丙二醇、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,2-二正丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-正己基-1,3-丙二醇、2,2-二正己基-1,3-丙二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚三亞甲基二醇、聚四亞甲基二醇、聚丙二醇等脂肪族二醇;氫醌、4,4’-二羥基雙酚、1,4-雙(β-羥基乙氧基)苯、1,4-雙(β-羥基乙氧基苯基)碸、雙(對羥基苯基)醚、雙(對羥基苯基)碸、雙(對羥基苯基)甲烷、1,2-雙(對羥基苯基)乙烷、雙酚A、雙酚A之環氧烷加成物等芳香族二醇等。上述二醇之中,從耐熱性、聚合性、成形性、成本等觀點,又以選自於乙二醇、1,4-
環己烷二甲醇、1,3-丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇之一種或二種以上之混合物較佳。更佳為選自於乙二醇、1,4-丁二醇之一種或二種以上之混合物。又,使用乙二醇作為二醇成分之情況,在製造聚酯樹脂(A)時,有時會有二乙二醇副生並成為共聚合成分之情形。此時,雖亦取決於製造條件,副生之二乙二醇相對於納入聚酯樹脂之乙二醇為約1~5莫耳%。又,併用三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、甘油、季戊四醇等多價多元醇亦無妨。
當令聚酯樹脂之全部構成成分為200莫耳%時,上述二羧酸成分與二醇成分之合計,較佳為160莫耳%以上,更佳為180莫耳%以上,再更佳為190莫耳%以上,200莫耳%亦無妨。惟,無論哪種情況,二羧酸成分不超過100莫耳%,二醇成分不超過100莫耳%。
又,亦可在全部酸成分或全部二醇成分之20莫耳%以下之範圍,使用5-磺基間苯二甲酸、4-磺基萘-2,7-二羧酸、5-[4-磺基苯氧基]間苯二甲酸等的金屬鹽、或2-磺基-1,4-丁二醇、2,5-二甲基-3-磺基-2,5-己二醇等的金屬鹽等含有磺酸金屬鹽基的二羧酸或二醇。
製造聚酯樹脂(A)時使用的觸媒,不特別限定,較佳係使用選自於Ge、Ti、Sb、Al、Mn或Mg之化合物之至少一種化合物。該等化合物,係以粉體、水溶液、乙二醇溶液、乙二醇之漿料等形式添加於反應系。
又,樹脂之安定劑,較佳係使用選自於由磷酸、多磷酸、磷酸三甲酯等磷酸酯類、膦酸系化合物、次膦酸系化合物、氧化膦系化合物、亞膦酸系化合物、卑膦酸系化合物、膦系化合物構成之群組中之至少一種之磷化合物。
聚酯樹脂(A)之酸價,較佳為1~40eq/ton。酸價若超過40eq/ton,耐光性傾向下降。又,酸價若低於1eq/ton,縮聚反應性下降,生產性傾向變差。
本發明之聚酯樹脂(A),於DSC測定之熔點(Tm)為280℃以上,較佳為290℃以上,更佳為300℃以上,特佳為310℃以上,最佳為320℃以上。另一方面,本發明之聚酯樹脂之熔點(Tm)之上限,較佳為340℃以下。Tm若超過340℃時,將使用本發明之聚酯樹脂(A)的組成物射出成形之際所需的加工溫度會變得極高,因此會有在加工時聚酯樹脂分解,無法獲得目標之物性或外觀之情形。反之,當Tm低於上述下限時,會有結晶化速度變慢、成形變得困難之情形,而且恐招致焊接耐熱性之低落。Tm若為310℃以上,由於滿足280℃之回焊耐熱性,在金/錫共晶焊接步驟亦變得可適應,故較佳。
再者,本發明之聚酯樹脂(A),在DSC測定之熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差,較佳為42℃以下,更佳為40℃以下,再更佳為35℃以下,最佳為30℃以下。所謂降溫結晶化溫度(Tc2),係在DSC測定時,從比熔點高10℃以上之溫度降溫時開始結晶化的溫度。熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)係以實施例之項所記載之方法測定。熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差若為上述溫度以下,結晶化容易進行,能充分發揮尺寸安定性、物性等。另一方面,熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差若超過上述溫度時,由於LED用反射板會在射出成形之短周期成形,因此會有結晶化未充分進行之情形;會引起脫模不足等成形困難、或結晶化未完全結束,因此在後續步驟之加熱時發生變形或結晶收縮,發生自密封材或引線框架剝離之問題,欠缺可靠性。
聚酯樹脂(A)之極限黏度(IV),較佳為0.10~0.70dl/g,更佳為0.20~0.65dl/g,再更佳為0.25~0.60dl/g。
聚酯樹脂(A),較佳係以25~90質量%之比例,更佳係以40~75質量%之比例存在於本發明之聚酯樹脂組成物中。聚酯樹脂(A)之比例若低於上述下限,則機械強度低落,若超過上述上限,氧化鈦(B)或強化材(C)之摻合量不足,會難以獲得所期望之效果。
氧化鈦(B),係為了提高反射板之表面反射率而摻合者,例如可舉例:以硫酸法或氯法製備的金紅石型(rutile-type)及銳鈦礦型(anatase-type)之二氧化鈦(TiO2)、一氧化鈦(TiO)、三氧化二鈦(Ti2O3)等,尤其宜使用金紅石型之二氧化鈦(TiO2)較佳。氧化鈦(B)之平均粒徑一般為0.05~2.0μm,較佳為0.15~0.5μm之範圍,可使用1種,也可組合使用具不同粒徑之氧化鈦。氧化鈦成分濃度為90質量%以上,較佳為95質量%以上,更佳為97質量%以上。又,氧化鈦(B),可使用以氧化矽、氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯等金屬氧化物、偶合劑、有機酸、有機多元醇、矽氧烷等實施表面處理而得者。
氧化鈦(B)之比例,相對於聚酯樹脂(A)100質量份為0.5~100質量份,較佳為10~80質量份。氧化鈦(B)之比例若低於上述下限,表面反射率低落,若超過上述上限,會有物性大幅下降或流動性下降等成形加工性下降之虞。
強化材(C)係為了提高聚酯樹脂組成物之成形性與成形品之強度而摻合者,使用選自於纖維狀強化材及針狀強化材之至少1種。纖維狀強化材,例如可舉例:玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維、金屬纖維等;針狀強化材,例如
可舉例:鈦酸鉀晶鬚、硼酸鋁晶鬚、氧化鋅晶鬚、碳酸鈣晶鬚、硫酸鎂晶鬚、矽灰石(wallastonite)等。玻璃纖維,可使用具0.1mm~100mm之長度的切股(chopped strand)或連續絲線纖維。玻璃纖維之剖面形狀,可使用圓形剖面及非圓形剖面之玻璃纖維。圓形剖面玻璃纖維之直徑,較佳為20μm以下,更佳為15μm以下,再更佳為10μm以下。又,從物性面或流動性之觀點,以非圓形剖面之玻璃纖維較佳。非圓形剖面之玻璃纖維,亦包括在相對於纖維長之長度方向成垂直的剖面為大略橢圓形、大略長圓形、大略繭形者,扁平度較佳為1.5~8。在此所謂之扁平度,係設想一外接相對於玻璃纖維之長度方向為垂直的剖面的最小面積的長方形,並令此長方形之長邊長度為長徑、短邊長度為短徑時的長徑/短徑之比。玻璃纖維之粗胖度不特別限定,短徑約為1~20μm、長徑約為2~100μm。又,玻璃纖維,以能夠使用形成纖維束並被切斷成纖維長約1~20mm的切股狀者為較佳。再者,為了提高聚酯樹脂組成物之表面反射率,與聚酯樹脂之折射率差宜大,因此較佳係使用藉由玻璃組成之變更或表面處理提高了折射率者。
強化材(C)之比例,相對於聚酯樹脂(A)100質量份為0~100質量份,較佳為5~100質量份,更佳為10~60質量份。強化材(C)雖非必要成分,但其比例若為5質量份以上,會提高成形品之機械強度而較理想。強化材(C)之比例若超過上述上限,會有表面反射率、成形加工性下降之傾向。
非纖維狀或非針狀填充材(D),依目的區分,可舉例:強化用填料或導電性填料、磁性填料、阻燃填料、熱傳導填料、熱黃變抑制用填料等,具體而言,可舉例:玻璃珠、玻璃碎片、玻璃球、氧化矽、滑石、高嶺土、雲母、氧化鋁、水滑石(hydrotalcite)、蒙脫石(montmorillonite)、石墨、奈米碳管、富勒烯(fullerene)、氧化銦、氧化錫、氧化鐵、氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化
鈣、紅磷、碳酸鈣、乙酸鎂、鈦酸鋯酸鉛、鈦酸鋇、氮化鋁、氮化硼、硼酸鋅、硫酸鋇、及非針狀的矽灰石、鈦酸鉀、硼酸鋁、硫酸鎂、氧化鋅、碳酸鈣等。
該等填充材,不僅可單獨使用1種,亦可以組合數種來使用。該等之中,由於滑石有加速結晶化之效果,可提高成形性,故較佳。填充材的添加量最好選擇最適量,但相對於聚酯樹脂(A)100質量份,最多能夠添加50質量份;然而,從樹脂組成物之機械強度之觀點,較佳為0.1~20質量份,更佳為1~10質量份。使用滑石時,相對於聚酯樹脂(A)100質量份較佳為0.1~5質量份,更佳為0.5~3質量份。又,為了提升纖維狀強化材、填充材與聚酯樹脂的親和性,宜使用經有機處理、偶合劑處理而得者,或是在熔融混合時與偶合劑併用為較佳;偶合劑,可使用矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑、鋁系偶合劑的任一者,其中以胺基矽烷偶合劑、環氧矽烷偶合劑為特佳。
於本發明的聚酯樹脂組成物,可使用以往LED反射板用聚酯樹脂組成物之各種添加劑。添加劑,可舉例:安定劑、衝擊改良材、阻燃劑、脫模劑、滑動性改良材、著色劑、螢光增白劑、塑化劑、結晶核劑、聚酯以外的熱可塑性樹脂等。
樹脂組成物之安定劑,可舉例:受阻酚系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、磷系抗氧化劑等有機系抗氧化劑或熱安定劑、受阻胺系、二苯基酮系、咪唑系等光安定劑或紫外線吸收劑、金屬惰性化劑、銅化合物等。銅化合物,能夠使用氯化銅(I)、溴化銅(I)、碘化銅(I)、氯化銅(II)、溴化銅(II)、碘化銅(II)、磷酸銅(II)、焦磷酸銅(II)、硫化銅、硝酸銅、乙酸銅等有機羧酸之銅鹽等。再者,宜含有鹵化鹼金屬化合物作為銅化合物以外的構成成分;鹵化鹼金屬化合物,可舉例:氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、氟化鈉、氯化鈉、溴化鈉、碘化鈉、氟化鉀、氯化
鉀、溴化鉀、碘化鉀等。該等添加劑不僅可單獨使用1種,亦可組合數種來使用。安定劑的添加量最好選擇最適量,但相對於聚酯樹脂(A)100質量份,最多能夠添加5質量份。
於本發明的聚酯樹脂組成物,亦可添加與聚酯樹脂(A)不同的熱可塑性樹脂。例如,可舉例:聚醯胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟樹脂、芳香族聚醯胺(ARAMID)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醯亞胺(PEI)、熱可塑性聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯醚(PPE)、聚醚碸(PES)、聚碸(PSU)、聚芳香酯(PAR)、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲基戊烯(TPX)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。雖然該等熱可塑性樹脂亦能夠藉由熔融混練在熔融狀態下進行摻混,但亦可使熱可塑性樹脂成為纖維狀、粒子狀並使分散於本發明的聚酯樹脂組成物。熱可塑性樹脂的添加量最好選擇最適量,但相對於聚酯樹脂(A)100質量份,最多能夠添加50質量份。
衝擊改良劑,可舉例:乙烯-丙烯橡膠(EPM)、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烴系樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、丙烯酸酯共聚物等乙烯基聚合物系樹脂、以聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚萘二甲酸丁二醇酯作為硬鏈段並以聚四亞甲基二醇或聚己內酯或聚碳酸酯二醇作為軟鏈段之聚酯嵌段共聚物、尼龍彈性體、胺甲酸酯
彈性體、丙烯酸彈性體、矽橡膠、氟系橡膠、由不同的2種聚合物構成之具核殼結構的聚合物粒子等。衝擊改良劑的添加量最好選擇最適量,但相對於聚酯樹脂(A)100質量份,最多能夠添加30質量份。
對本發明的聚酯樹脂組成物添加聚酯樹脂(A)以外的熱可塑性樹脂及耐衝擊改良材時,較佳係共聚合有能夠與聚酯反應的反應性基;反應性基係能夠與聚酯樹脂的末端基之羥基及/或羧基反應之基。具體而言,可例示:酸酐基、環氧基、唑啉基、胺基、異氰酸酯基等,其中,又以環氧基、異氰酸酯基反應性最優異。亦有報告揭示:如此具有會與聚酯樹脂反應的反應性基的熱可塑性樹脂係微分散於聚酯中,因為微分散,故粒子間的距離變短,耐衝擊性獲得大幅改善。
阻燃劑,以鹵素系阻燃劑與阻燃助劑之組合為佳;鹵素系阻燃劑,較佳為:溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、溴化雙酚型環氧系聚合物、溴化苯乙烯馬來酸酐聚合物、溴化環氧樹脂、溴化苯氧基樹脂、十溴二苯基醚、十溴聯苯、溴化聚碳酸酯、全氯環十五烷及溴化交聯芳香族聚合物等;阻燃助劑,可舉例:三氧化銻、五氧化銻、銻酸鈉、錫酸鋅、硼酸鋅、蒙脫石等層狀矽酸鹽、氟系聚合物、矽酮等。從熱安定性方面,其中又以二溴聚苯乙烯作為鹵素系阻燃劑且三氧化銻、銻酸鈉、錫酸鋅之任一者作為阻燃助劑之組合較佳。又,非鹵素系阻燃劑,可舉例:三聚氰胺氰尿酸酯、紅磷、次膦酸之金屬鹽、含氮磷酸系之化合物。尤其以次膦酸金屬鹽與含氮磷酸系化合物的組合較佳;含氮磷酸系化合物,含有:三聚氰胺或如蜜白胺(melam)、蜜勒胺(melem)、三聚二氰乙腈(mellon)之三聚氰胺的縮合物與多磷酸的反應生成物或該等之混合物。作為其他阻燃劑、阻燃助劑,較佳係添加水滑石系化合物、鹼化合物,以在使用該等阻燃劑
時防止模具等的金屬腐蝕。阻燃劑的添加量最好選擇最適量,但相對於聚酯樹脂(A)100質量份,最多能夠添加50質量份。
脫模劑,可舉例:長鏈脂肪酸或其酯、其金屬鹽、醯胺系化合物、聚乙烯蠟、矽酮、聚環氧乙烷等。長鏈脂肪酸,以碳數12以上為特佳,可舉例如硬脂酸、12-羥基硬脂酸、二十二烷酸、褐煤酸等;部分或全部羧酸,可被單二醇或聚二醇酯化,或亦可形成金屬鹽。醯胺系化合物,可舉例:伸乙基雙對苯二甲醯胺、亞甲基雙硬脂醯胺等。該等脫模劑可單獨、或以混合物的形式使用。脫模劑的添加量最好選擇最適量,但相對於聚酯樹脂(A)100質量份,最多能夠添加5質量份。
由於本發明之聚酯樹脂組成物包含如上述之聚酯樹脂(A),故於DSC測定之熔解峰部溫度(Tm)較佳為280℃以上,更佳為290℃以上,再更佳為300℃以上,特佳為310℃以上,最佳為320℃以上。另一方面,本發明之聚酯樹脂組成物之Tm之上限,較佳為340℃以下。
再者,由於本發明之聚酯樹脂組成物包含如上述之聚酯樹脂(A),故於DSC測定之熔解峰部溫度(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差較佳為42℃以下,更佳為40℃以下,再更佳為35℃以下,又再更佳為30℃以下。
聚酯樹脂(A),除了高熔點和成形性以外,而且低吸水性和流動性的平衡優異,又耐光性優異。因此,由該聚酯樹脂(A)獲得之本發明之聚酯樹脂組成物,在表面安裝型LED之反射板的成形方面,除了為280℃以上的高熔點、低吸水以外,還能夠實現薄壁、高周期的成形。
本發明的聚酯樹脂組成物,可利用以往公知之方法摻合上述各構成成分以製造。例如,可舉例:在聚酯樹脂(A)之縮聚反應時添加各成分;或是乾式摻合聚酯樹脂(A)及其他成分;或是使用雙軸螺桿型的擠製機將各構成成分熔融混練之方法。
【實施例】
以下,藉由實施例更具體說明本發明,但本發明不限於該等實施例。又,於實施例記載之測定值,係依以下方法測定而得者。
(1)聚酯樹脂之極限黏度(IV)
1,1,2,2-四氯乙烷/苯酚(2:3重量比)混合溶劑中,從30℃的溶液黏度求得。
(2)酸價
將0.1g之聚酯樹脂加熱溶解於10ml之苄醇後,使用0.1N之NaOH的甲醇/苄醇(1/9容積比)溶液進行滴定而求得。
(3)聚酯樹脂之熔點(Tm)、及樹脂組成物之熔解峰部溫度(Tm)、降溫結晶化溫度(Tc2)
使用精工電子工業(股)公司製的差示熱分析計(DSC)、RDC-220測定。以升溫速度20℃/分鐘升溫,並於330℃保持3分鐘之後,以10℃/分鐘從330℃降溫至130℃。又,於330℃不熔解時,以340℃保持3分鐘之後,以10℃/分鐘從340℃降溫至130℃。將升溫時所觀察到之熔解峰部的頂點溫度定為熔點(Tm),將降溫時所觀察到之結晶化峰部的頂點溫度定為降溫結晶化溫度(Tc2)。
(4)成形性及尺寸安定性
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,將缸筒溫度設定為樹脂熔點+20℃,將模具溫度設定為125℃,使用具有薄膜澆口(flim gate)之縱100mm、橫100mm、厚1mmt的平板製作用模具來實施射出成形。以射出速度50mm/秒、保壓30MPa、射出時間10秒、冷卻時間10秒進行成型,以如下基準進行成形性之評價。
○:沒有問題而能夠得到成型品。
△:時有熔渣(sprue)殘留在模具。
×:脫模性不足,成型品貼附於模具或變形。
再者,為了對獲得之成型品之尺寸安定性進行評價,將上述成型品於180℃加熱1小時。測定加熱前後的、垂直流動方向之方向的尺寸,如以下求得尺寸變化量。
尺寸變化量(%)={加熱前之尺寸(mm)-加熱後之尺寸(mm)}/加熱前之尺寸(mm)×100
以如下基準進行尺寸安定性之評價。
○:尺寸變化量低於0.2%
×:尺寸變化量為0.2%以上
(5)焊接耐熱性
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,缸筒溫度係設定為樹脂的熔點+20℃,模具溫度係設定為140℃,將長127mm、寬12.6mm、厚0.8mmt的UL燃燒試驗用測試件射出成形,製作成試片。試片係在85℃、85%RH(相對濕度)的環境中放置72小時。試片係在空氣回流爐中(A-TEC製AIS-20-82C),費時60秒使其從室溫升溫至150℃來進行預熱之後,以0.5℃/分鐘的升溫速度實施預熱至190℃。之後,以100℃/分鐘的速度升溫至指定的設定溫度,在指定溫度保持10秒鐘之後,
進行冷卻。設定溫度係從240℃使以5℃的間距增加,將表面不產生膨起或變形的最高設定溫度定為回焊耐熱溫度,並依以下基準評價焊接耐熱性。
◎:回焊耐熱溫度為280℃以上
○:回焊耐熱溫度為260℃以上且低於280℃
×:回焊耐熱溫度低於260℃
(6)擴散反射率
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,缸筒溫度係設定在樹脂的熔點+20℃,模具溫度係設定在140℃,將縱100mm、橫100mm、厚2mm的平板射出成形,製作評價用試片。使用此試片,並在日立製作所製的自記分光光度計「U3500」設置同公司製的積分球,測定從350nm至800nm的波長之反射率。反射率的比較係求取在460nm的波長之擴散反射率。使用硫酸鋇作為參考。
(7)飽和吸水率
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,缸筒溫度係設定在樹脂的熔點+20℃,模具溫度係設定在140℃,將縱100mm、橫100mm、厚1mm的平板射出成形,製作評價用試片。使該試片浸泡在80℃熱水中50小時,從飽和吸水時及乾燥時的重量,依下式求得飽和吸水率。
飽和吸水率(%)={(飽和吸水時之重量-乾燥時之重量)/乾燥時之重量}×100
(8)流動性
使用東芝機械製之射出成形機IS-100,缸筒溫度係設定在330℃,模具溫度係設定在120℃,在射出壓設定值40%、射出速度設定值40%、計量35mm、射出
時間6秒、冷卻時間10秒的條件下,使用寬1mm、厚0.5mm之流動長測定用模具進行射出成形,製作評價用試片。流動性的評價係測定該試片的流動長度(mm)。
(9)矽酮密合性
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,缸筒溫度係設定在樹脂的熔點+20℃,模具溫度係設定在140℃,將縱100mm、橫100mm、厚2mm的平板進行射出成形,製作評價用試片。在該試片的一面,塗布矽酮密封材(信越矽利光公司製,ASP-1110,密封材料硬度D60),使塗布厚度成為約100μm,進行100℃×1小時的預熱後,進行150℃×4小時的硬化處理而在試片的一面形成密封材皮膜。
接著,對試片上的密封材皮膜,進行依據JIS K5400之棋盤格試驗(1mm寬度橫切100格),並依以下基準評價密合性。
○:剝離方形格數目為10以下
×:在剝離試驗前之方形格形成時有剝離
(10)耐光性
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,缸筒溫度係設定在樹脂的熔點+20℃,模具溫度係設定在140℃,將縱100mm、橫100mm、厚2mm的平板射出成形,製作評價用試片。針對此試片,使用超促進耐候試驗機「EYE SUPERUV TESTER SUV-F11」,在63℃ 50%RH的環境下,以50mW/cm2的照度實施UV照射。在照射前及照射60小時後,測定試片之波長460nm的光反射率。依照射後試片的光反射率相對於照射前試片的光反射率之保持率,以下列基準評價耐光性。
◎:保持率95%以上
○:保持率低於95%~90%以上
△:保持率低於90%~85%以上
×:保持率低於85%
(11)耐熱黃變性
使用東芝機械製之射出成形機EC-100,缸筒溫度係設定在樹脂的熔點+20℃,模具溫度係設定在140℃,將縱100mm、橫100mm、厚2mm的平板射出成形,製作評價用試片。使用此試片,並以熱風乾燥機於150℃處理2小時,以目視確認黃變性並依以下基準進行評價。
○:無變化
△:些許黃變
×:黃變
(實施例1)
在附有攪拌機的20升不鏽鋼製高壓釜,添加高純度二甲基對苯二甲酸3880g、4,4’-聯苯二甲醇2782g、乙二醇1922g、乙酸錳2g、二氧化鍺0.86g並進行酯交換後,邊以60分鐘升溫至300℃邊將反應系的壓力緩慢降低使成為13.3Pa(0.1Torr),然後於310℃、13.3Pa實施縮聚反應。放壓後緊接著將微加壓下的樹脂在水中吐出成為股線狀且冷卻後,使用切割器切斷而獲得長度約3mm、直徑約2mm的圓柱狀的丸粒。獲得之聚酯的極限黏度係0.60dl/g;樹脂組成,經1H-NMR測定,為對苯二甲酸100莫耳%、4,4’-聯苯二甲醇65.0莫耳%、乙二醇34.5莫耳%、二乙二醇0.5莫耳%。將獲得之聚酯樹脂之組成及特性值表示於表1。
(實施例2~4)
變更使用的原料之量、種類,除此以外,以與實施例1之聚酯樹脂之聚合同樣方式,獲得各聚酯樹脂。將獲得之各聚酯樹脂之組成及特性值表示於表1。又,二乙二醇係乙二醇縮合而副生者。
(實施例5)
在附有攪拌機的20升不鏽鋼製高壓釜,添加高純度二甲基對苯二甲酸3880g、4,4’-聯苯二甲醇2782g、乙二醇1922g、乙酸錳2g、二氧化鍺0.86g並進行酯交換後,添加高純度對苯二甲酸8g,邊費時60分鐘升溫至300℃邊將反應系的壓力緩慢降低使成為13.3Pa(0.1Torr),然後於310℃、13.3Pa實施縮聚反應。放壓後緊接著將微加壓下的樹脂在水中吐出成為股線狀且冷卻後,使用切割器切斷而獲得長度約3mm、直徑約2mm的圓柱狀的丸粒。獲得之聚酯的極限黏度係0.60dl/g;樹脂組成,經1H-NMR測定,為對苯二甲酸100莫耳%、4,4’-聯苯二甲醇65.0莫耳%、乙二醇34.5莫耳%、二乙二醇0.5莫耳%。將獲得之聚酯樹脂之組成及特性值表示於表1。
(比較例1)
在附有攪拌機的20升不鏽鋼製高壓釜,添加高純度對苯二甲酸及其2倍莫耳量之乙二醇,並相對於酸成分添加三乙胺0.3莫耳%,0.25MPa之加壓下於250℃邊將水餾除至系統外邊進行酯化反應,獲得酯化率約95%之對苯二甲酸雙(2-羥基乙基)酯及寡聚物之混合物(以下稱為BHET混合物)。對於此BHET混合物添加二氧化鍺(Ge為100ppm)作為聚合觸媒;接著,於氮氣環境下,於常壓、250℃攪拌10分鐘。之後,邊費時60分鐘升溫至280℃邊將反應系的壓力緩慢降低使成為13.3Pa(0.1Torr),然後於280℃、13.3Pa實施縮聚反應。放壓後緊接著將微加壓下的樹脂在水中吐出成為股線狀且冷卻後,使用切割器切斷而獲得長度約3mm、
直徑約2mm的圓柱狀的丸粒。獲得之聚酯的IV係0.61dl/g;樹脂組成,經1H-NMR測定,為對苯二甲酸100莫耳%、乙二醇98.0莫耳%、二乙二醇2.0莫耳%。將獲得之聚酯樹脂之組成及特性值表示於表2。
(比較例2~4)
變更使用的原料之種類,除此以外,以與比較例1之聚酯樹脂之聚合同樣方式,獲得各聚酯樹脂。將獲得之各聚酯樹脂之組成及特性值表示於表2。
(比較例5:聚醯胺樹脂)
將對苯二甲酸3272.9g(19.70莫耳)、1,9-壬二胺2849.2g(18.0莫耳)、2-甲基-1,8-辛二胺316.58g(2.0莫耳)、苯甲酸73.27g(0.60莫耳)、次亞磷酸鈉一水合物6.5g(相對於原料為0.1重量%)及蒸餾水6升加入於內容積20升之高壓釜,並進行氮取代。於100℃攪拌30分鐘,並費時2小時將內部溫度升溫至210℃。此時,高壓釜係升壓至22kg/cm2。在該狀態下繼續反應1小時後升溫至230℃,然後將溫度保持在230℃2小時,邊緩慢去除水蒸氣並將壓力保持在22kg/cm2邊進行反應。然後,費時30分鐘將壓力降低至10kg/cm2並再反應1小時,而獲得極限黏度[η]為0.25dl/g的預聚物。將其於100℃、減壓下乾燥12小時,並粉碎至2mm以下的大小。將其於230℃、0.1mmHg下進行10小時之固相聚合,獲得熔點為310℃、極限黏度[η]為1.33dl/g、末端之封端率為90%的白色的聚醯胺樹酯。將獲得之聚醯胺樹脂之組成及特性值表示於表2。
【表1】
(實施例6~13、比較例6~10)
以表3、4記載的成分及質量比例,使用COPERION(股)製雙軸擠製機STS-35,於聚酯樹脂(A)或聚醯胺樹脂之熔點+15℃進行熔融混練,獲得實施例
6~13、比較例6~10之樹脂組成物。表3、4中,聚酯樹脂(A)以外之使用材料之詳情如以下。
氧化鈦(B):石原產業(股)製Tipaque CR-60,金紅石型TiO2,平均粒徑0.2μm
強化材(C):玻璃纖維(日東紡織(股)製,CS-3J-324),針狀矽灰石(NYCO(股)製,NYGLOS8)
填充材(D):滑石(林化成(股)製MICRONWHITE 5000A)
脫模劑:硬脂酸鎂
安定劑:季戊四醇.肆[3-(3、5-二-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](CIBA.SPECIALTY.CHEMICALS製,IRGANOX 1010)
提供由實施例6~13、比較例6~10獲得之樹脂組成物以進行各種特性之評價。其評價結果亦表示於表3、4。
由表1及表3,使用滿足本發明之要件的聚酯樹脂(實施例1~5)的樹脂組成物(實施例6~13),聚酯樹脂組成物之利用DSC測得之熔解峰部溫度為280℃以上時,可適應回焊步驟,又熔解峰部溫度超過310℃時,回焊耐熱溫度為280℃以上,由此展現在金/錫共晶焊接步驟亦能適應的焊接耐熱性,並且能夠確認:在LED用途上係重要特性的與密封材之密合性、表面反射率優異,而且成形性、流動性、尺寸安定性、低吸水性、耐光性、耐熱黃變性亦優異之特殊效果。另一方面,由表2及表4,使用未滿足本發明之要件的聚酯樹脂(比較例1~4)的樹脂
組成物(比較例6~9),無法全部滿足該等特性。比較例5之聚醯胺樹脂雖為高熔點,但由於起因於醯胺結構的吸水性,使用比較例5之聚醯胺樹脂的樹脂組成物(比較例10),回焊耐熱溫度無法滿足280℃以上,耐光性、耐熱黃變性亦差。
【產業上利用性】
本發明之聚酯樹脂組成物,因為使用不僅耐熱性、成形性、流動性、低吸水性優異,而且在LED用途之與密封材之密合性優異,再者耐光性亦優異的特定之聚酯樹脂,故能夠在高度滿足必要特性的狀態下,理想地用於表面安裝型LED用反射板。
Claims (15)
- 一種聚酯樹脂,係由含有芳香族二羧酸50莫耳%以上的二羧酸成分、與含有4,4’-聯苯二甲醇15莫耳%以上的二醇成分構成,其特徵為:熔點為280℃以上。
- 如申請專利範圍第1項之聚酯樹脂,其中,芳香族二羧酸包含選自於由4,4’-聯苯二羧酸、對苯二甲酸、及2,6-萘二羧酸構成之群組中之至少一種之二羧酸。
- 如申請專利範圍第1或2項之聚酯樹脂,其中,構成聚酯樹脂的4,4’-聯苯二甲醇以外的二醇成分,包含:選自於由乙二醇、1,4-環己烷二甲醇、1,3-丙二醇、新戊二醇、及1,4-丁二醇構成之群組中之至少一種之二醇。
- 如申請專利範圍第1或2項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差為42℃以下。
- 如申請專利範圍第3項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之熔點(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差為42℃以下。
- 如申請專利範圍第l或2項之1酯樹脂,其中,聚酯樹脂之酸價為1~40eq/t。
- 如申請專利範圍第3項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之酸價為1~40eq/t。
- 如申請專利範圍第4項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之酸價為1~40eq/t。
- 如申請專利範圍第5項之聚酯樹脂,其中,聚酯樹脂之酸價為1~40eq/t。
- 一種聚酯樹脂組成物,係用於表面安裝型LED用反射板,其特徵為:含有如申請專利範圍第1至9項中任一項之聚酯樹脂(A)、氧化鈦(B)、選自於由纖維狀強化材及針狀強化材構成之群組中之至少1種之強化材(C)、及非纖維狀或非針狀填充材(D),且相對於聚酯樹脂(A)100質量份,氧化鈦(B)、強化材(C)、及非纖維狀或非針狀填充材(D)各以0.5~100質量份、0~100質量份、及0~50質量份之比例存在。
- 如申請專利範圍第10項之聚酯樹脂組成物,其中,非纖維狀或非針狀填充材(D)為滑石,且相對於聚酯樹脂(A)100質量份以0.1~5質量份之比例含有滑石。
- 如申請專利範圍第10或11項之聚酯樹脂組成物,其中,回焊耐熱溫度為260℃以上。
- 如申請專利範圍第10或11項之聚酯樹脂組成物,其中,回焊耐熱溫度為280℃以上。
- 如申請專利範圍第10或11項之聚酯樹脂組成物,其中,聚酯樹脂組成物之熔解峰部溫度(Tm)為280℃以上,熔解峰部溫度(Tm)與降溫結晶化溫度(Tc2)之差為42℃以下。
- 一種表面安裝型LED用反射板,其係使用如申請專利範圍第10至14項中任一項之聚酯樹脂組成物成形而得。
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