TWI660006B - 矽樹脂組成物及矽樹脂塗層 - Google Patents

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Abstract

本發明的矽樹脂組成物包括5重量份至20重量份的矽樹脂、75重量份至92重量份的填料、1重量份至10重量份的有機溶劑，以及以該矽樹脂、該填料和該有機溶劑之總重為100重量份，還包括0.25重量份至2重量份的催化劑，其中，該填料包括一絕緣纖維填料，該絕緣纖維填料是選自於由下列所構成的群組：玻璃纖維(例如，石英玻璃纖維)、金屬氧化物纖維(例如，陶瓷纖維)和其組合物。當該矽樹脂組成物固化形成矽樹脂塗層後，不僅可通過高溫儲存測試和蒸煮測試，同時也可耐受2500伏特至4000伏特的交流電，且長時間處於高溫或在高溫蒸煮後的電壓變化率界於0.1%至1.5%之間。

Description

矽樹脂組成物及矽樹脂塗層
本發明是關於塗層材料領域，尤指一種矽樹脂組成物及矽樹脂塗層，矽樹脂組成物於固化後的矽樹脂塗層具有高絕緣耐壓特性、高耐溫性能和耐候性能，可用於壓敏電阻、熱敏電阻或傳感器的包封塗層。
隨著科技的進步，電子產品的應用領域快速拓展，對性能的需求也日益提高並逐漸多樣化，連帶提高了市場對電子零件的品質要求，一般而言，電子零件需具備良好的耐溫、耐候以及耐電壓特性，以符合一定的安全規範。
以壓敏電阻或熱敏電阻的塗層材料而言，目前市面上普遍使用的塗層材料大致可分為矽樹脂和環氧樹脂二種，其中，矽樹脂因主鏈為矽-氧-矽的直鏈結構，相較於環氧樹脂具有較佳的耐溫和耐候性能，故目前應用於125°C高溫環境的壓敏電阻和熱敏電阻大多是以矽樹脂作為包封塗層的材料；但在絕緣耐壓性質方面，矽樹脂的表現並不如耐溫和耐候性能能般優秀，因此，為了滿足市場上絕緣耐壓性能大於2500 VAC的需求 (即可承受2500伏特的交流電)，僅能藉由增加矽樹脂塗層的厚度來符合絕緣耐壓的特性需求。
故，就目前的技術發展而言，尚未有一可滿足市場需求兼具良好耐溫性、耐候性和絕緣耐壓性的塗層材料。
有鑒於上述問題，本發明的目的為提供一種矽樹脂組成物，其兼具良好的耐溫性、耐候性和絕緣耐壓性，而可應用於電子零件的包封塗層。
為達上述目的，本發明的矽樹脂組成物包括一5重量份至20重量份的矽樹脂、一75重量份至92重量份的填料、一1重量份至10重量份的有機溶劑；以及以該矽樹脂、該填料和該有機溶劑之總重為100重量份，還包括0.25重量份至2重量份的催化劑；該填料包括一絕緣纖維填料，該絕緣纖維填料是選自於由下列所構成的群組：玻璃纖維(例如，石英玻璃纖維)、金屬氧化物纖維(例如，陶瓷纖維，可選用的陶瓷纖維例如氧化鋁纖維)和其組合物。
根據上述技術手段，本發明的矽樹脂組成物固化後的塗層具有高絕緣耐壓性以及良好的耐溫性和耐候性；當塗層厚度為0.7毫米至0.9毫米時可承受2500伏特伏特至4000伏特的交流電，具體來說可耐受3000伏特至4000伏特的交流電；且無論是長時間處於高溫或是處於高溫蒸煮的狀態下，其電壓的變化率皆小於10%，符合市面上的需求，實際測量的電壓變化率界於0.10%和1.50%之間。
較佳的，該矽樹脂是選自於由下列所構成的群組：甲基矽樹脂、甲基苯基矽樹脂、乙烯基矽樹脂、甲基乙烯基矽樹脂、氨基矽樹脂、環氧改性矽樹脂(又稱環氧矽樹脂)和其組合物。
較佳的，該絕緣纖維填料的直徑為5微米至15微米、長度為100微米至500微米。
較佳的，該填料包括一改性填料，該改性填料是選自於由下列所構成的群組：滑石粉、石英粉、雲母粉、碳酸鈣、石墨和其組合物。
該催化劑具有加速反應作用。具體來說，前述催化劑為有機金屬鹽或胺類，該有機金屬鹽可以包含有鉛、錫、鋅或鋁。
較佳的，該有機溶劑為甲苯、二甲苯、異丙醇或其組合物。
本發明的矽樹脂塗層是由前述矽樹脂組成物固化而成，固化方式可以是常溫固化或加熱固化，較佳為加熱固化。
具體而言，本發明的矽樹脂塗層包括5重量份至20重量份的矽樹脂和75重量份至92重量份的填料；原存在於矽樹脂組成物的有機溶劑可於固化過程中逐漸揮發，致使所製得之矽樹脂塗層中能實質上不含有機溶劑。
較佳的，厚度為0.7毫米至0.9毫米的矽樹脂塗層具有可承受2500伏特至4000伏特的交流電的特性。
實施例 1 至 6 ：矽樹脂組成物
實施例1至6的矽樹脂組成物中包括了矽樹脂、填料、有機溶劑和催化劑的重量份如表1所示。
填料的部分包括了絕緣纖維填料和改性填料，於操作時，先齊備絕緣纖維填料和改性填料，其中絕緣纖維填料選用相同重量比例的玻璃纖維（商品名：EMG13-70C）和石英玻璃纖維（商品名：QCF-03-A/C），絕緣纖維填料的直徑為5微米至15微米、長度為100微米至500微米；改性填料選用石英粉、滑石粉和雲母粉，改性填料的添加可用以使矽樹脂組成物具備特定的性質，例如石英粉末可用以調控熱膨脹係數，滑石粉可用以調控耐磨性，雲母粉可用以調控冷熱耐衝擊性。
接著，依據表1中的重量比例將甲基矽樹脂、乙烯基矽樹脂或甲基乙烯基矽樹脂的矽樹脂添加於有機溶劑中，再將溶有矽樹脂的有機溶劑與填料混合均勻，即為矽樹脂組成物，並以矽樹脂、填料和有機溶劑的總重為100重量份加入為0.25重量份至2重量份的含鋁有機金屬鹽（商品名：朋諾 K-7064）作為催化劑。
比較例 1 和 2 ：矽樹脂組成物
比較例1和2的矽樹脂組成物是以與實施例1至6的矽樹脂組成物相似的方式混合製成，其中包括了矽樹脂、填料、有機溶劑和催化劑，各成分的重量份請參照表1所示；比較例和實施例的差異在於：比較例1和2的矽樹脂組成物中不包含絕緣纖維填料，填料的部分只包含改性填料，而不選用絕緣纖維填料。 表1：實施例1至6(E1至E6)和比較例1和2(C1和C2)中矽樹脂、填料、有機溶劑和催化劑所添加的重量份。
矽樹脂組成物
矽樹脂 填料 有機溶劑 催化劑
甲基矽樹脂 乙烯基矽樹脂 甲基乙烯基矽樹脂 絕緣纖維填料 改性填料 甲苯 二甲苯 含鋁有機金屬鹽
玻璃纖維 石英玻璃纖維 石英粉 滑石粉 雲母粉
E1 5 -- -- 0.9 0.9 60 20 10 1.6 1.6 0.25
E2 -- 5 -- 2.1 2.1 60 20 5 2.9 2.9 0.25
E3 -- -- 5 4 4 60 15 5 3.5 3.5 0.25
E4 20 -- -- 0.85 0.85 60 10 5 1.65 1.65 1
E5 -- 20 -- 1.8 1.8 60 10 5 0.7 0.7 1
E6 -- -- 10 4 4 60 15 5 1 1 0.5
E7 20 -- -- 1.7 -- 60 10 5 1.65 1.65 1
E8 20 -- -- -- 1.7 60 10 5 1.65 1.65 1
E9 -- 5 -- 1 3.1 60 20 5 2.9 2.9 0.25
E10 -- -- 10 6 2 60 15 5 1 1 0.5
C1 5 -- -- -- -- 60 20 5 5 5 0.25
C2 20 -- -- -- -- 60 10 5 2.5 2.5 1
製備例：矽樹脂塗層
分別將實施例1至6和比較例1和2的矽樹脂組成物塗覆於相同規格的壓敏電阻(廠牌：興勤、型號：TVR20821)上，並以150℃加熱1.5小時之固化條件固化形成厚度為0.7毫米至0.9毫米的矽樹脂塗層，製得壓敏電阻樣品。
試驗例 1 ：絕緣耐壓測試
為了測試實施例1至6與比較例1和2的矽樹脂組成物製成的矽樹脂塗層的絕緣耐壓性能，將前述壓敏電阻樣品的正負極二端施以2500 VAC的電壓60秒，若壓敏電阻樣品未被擊穿，則使施加的電壓上調100伏特，即，於壓敏電阻樣品的正負極二端施以2600 VAC的電壓，並同樣持續60秒，再觀察壓敏電阻樣品是否有被擊穿，若仍未被擊穿，則重覆上述步驟直至壓敏電阻樣品被擊穿，並將被擊穿時的施加電壓紀錄於表2中，代表各實施例或比較例固化後的矽樹脂塗層可承受交流電的電壓。
試驗例 2 ：耐溫測試
為了測試實施例1至6與比較例1和2的矽樹脂組成物製成的矽樹脂塗層的耐溫性能，分別將各壓敏電阻樣品長時間處於150°C的溫度下儲存1000小時，並以伏特計測量前後的電壓差，將計算而得的電壓變化率列於表2中。
試驗例 3 ：耐候測試
另為了測試實施例1至6與比較例1和2的矽樹脂組成物製成的矽樹脂塗層的耐候性能，分別將各壓敏電阻樣品長時間處於2大氣壓、121°C的溫度下蒸煮12小時，並以伏特計測量前後的電壓差，將計算而得的電壓變化率列於表2中。 表2：實施例1至10(E1至E10)和比較例1和2(C1和C2)中矽樹脂組成物固化形成之矽樹脂塗層的特性測試。
絕緣耐壓測試 耐溫測試 耐候測試
通以交流電可承受的電壓(VAC) 150°C高溫儲存1000小時的電壓變化率(%) 2大氣壓、121°C蒸煮12小時的電壓變化率(%)
E1 3000 0.23至0.96 0.38至1.15
E2 3200 0.74至1.42 0.33至1.02
E3 3500 0.52至1.39 0.25至0.95
E4 3000 0.36至1.03 0.15至1.11
E5 3100 0.68至1.22 0.36至0.89
E6 3500 0.57至1.26 0.29至1.07
E7 3200 0.41至1.28 0.19至1.01
E8 3000 0.27至1.29 0.23至1.22
E9 3000 0.40至1.46 0.28至1.24
E10 3500 0.32至1.33 0.18至1.05
C1 1500 0.53至1.22 0.24至0.92
C2 1500 0.35至1.18 0.13至1.01
綜合表1和表2的結果可得知，本發明的矽樹脂組成物中包含有絕緣纖維填料，故形成的矽樹脂塗層具有較高的絕緣耐壓性質以及良好的耐溫和耐候性。
針對絕緣耐壓的部分，本發明的矽樹脂塗層不僅達到市面上對包封塗層的絕緣耐壓需求 (可承受2500伏特的交流電)，其可耐受的交流電電壓更可高達3000伏特至4000伏特，明顯優於比較例1和2的絕緣耐壓結果 (僅可可承受1500伏特的交流電)。
另外，針對耐溫性和耐候性的測試，無論是長時間處於高溫或於高溫蒸煮狀態下，本發明的矽樹脂塗層的電壓變化率符合業界的要求(電壓變化率低於10%)，實際測量的電壓變化率為0.10%和1.50%之間，明顯優於業界針對電壓變化率的要求。
因此，本發明的矽樹脂組成物在添加了絕緣纖維填料之後，具有較高的絕緣耐壓性質以及良好的耐溫和耐候性；而矽樹脂組成物固化形成矽樹脂塗層後，其符合業界對絕緣耐壓性和電壓變化率的要求，且可耐受較高的交流電電壓。此外，存在於矽樹脂組成物的有機溶劑可於固化過程中逐漸揮發，故利用該矽樹脂組成物所製得之矽樹脂塗層中能實質上不含有機溶劑。
無
無
無

Claims (8)

  1. 一種矽樹脂組成物，其包括：5重量份至20重量份的矽樹脂；75重量份至92重量份的填料，其包括一絕緣纖維填料，該絕緣纖維填料是絕緣玻璃纖維；1重量份至10重量份的有機溶劑；以及以該矽樹脂、該填料和該有機溶劑之總重為100重量份，該矽樹脂組成物還包括0.25重量份至2重量份的催化劑，其中該催化劑為含鋁有機金屬鹽、含鉛有機金屬鹽、含錫有機金屬鹽或含鋅有機金屬鹽。
  2. 如請求項1所述之矽樹脂組成物，其中該矽樹脂是選自於由下列所構成的群組：甲基矽樹脂、甲基苯基矽樹脂、乙烯基矽樹脂、甲基乙烯基矽樹脂、氨基矽樹脂、環氧改性矽樹脂和其組合物。
  3. 如請求項1所述之矽樹脂組成物，其中該絕緣纖維填料的直徑為5微米至15微米、長度為100微米至500微米。
  4. 如請求項1所述之矽樹脂組成物，其中該絕緣玻璃纖維為石英玻璃纖維。
  5. 如請求項1所述之矽樹脂組成物，其中該填料包括一改性填料，該改性填料是選自於由下列所構成的群組：滑石粉、石英粉、雲母粉、碳酸鈣、石墨和其組合物。
  6. 如請求項1所述之矽樹脂組成物，其中該有機溶劑為甲苯、二甲苯、異丙醇或其組合物。
  7. 一種矽樹脂塗層，其是由如請求項1至6中任一項所述的矽樹脂組成物固化而成。
  8. 如請求項7所述之矽樹脂塗層，其中厚度為0.7毫米至0.9毫米的該矽樹脂塗層可承受2500伏特至4000伏特的交流電。
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