WO2014076088A1 - Füllstoffhaltige siliconzusammensetzungen - Google Patents

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WO2014076088A1
WO2014076088A1 PCT/EP2013/073633 EP2013073633W WO2014076088A1 WO 2014076088 A1 WO2014076088 A1 WO 2014076088A1 EP 2013073633 W EP2013073633 W EP 2013073633W WO 2014076088 A1 WO2014076088 A1 WO 2014076088A1
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Philipp Müller
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Wacker Chemie Ag
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Definitions

  • the invention relates to filler-containing addition-crosslinking silicone compositions which, in particular, allow a protective encapsulation of electrical and electronic components which are exposed to a highly corrosive environment.
  • Silicone encapsulants are used in large quantities for the corrosion protection of electronic circuits. Electronic components are now increasingly exposed to particularly aggressive, sulfur-containing noxious gases. Since the previously available Silikonvergussmassen a high
  • EP 1 295 905 A1 describes silicone compositions for
  • Encapsulation using as fillers metal powder such as those of silver, copper, iron, nickel, aluminum, tin and zinc
  • the invention relates to addition-curing
  • organosilicon compounds having radicals having aliphatic carbon-carbon multiple bonds
  • Micro hollow glass spheres is present as metallic silver.
  • the silicone compositions according to the invention may be one-component silicone compositions or
  • Two-component silicone compositions act.
  • the two components may contain all components in any combination, provided that components (2) and (3) are separated from one another.
  • organosilicon compounds (1) having radicals with aliphatic carbon-carbon multiple bonds preferably linear or branched organopolysiloxanes are selected from units of the general formula used, where
  • R is a monovalent, optionally substituted, of
  • R 1 represents a monovalent hydrocarbon radical having a terminal, aliphatic carbon-carbon multiple bond with 2 to 8 carbon atoms per radical
  • organosilicon compounds (1) Preferred as organosilicon compounds (1)
  • n is 0 or an integer from 1 to 1500 and
  • n is 0 or an integer from 1 to 200
  • formula (II) is to be understood such that n units - (SiR 2 0) - and m units - (SiRR 1 0) - may be distributed in any desired manner in the organopolysiloxane molecule.
  • radicals R are alkyl radicals, such as the methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, 1-n-butyl, 2-n-butyl, iso-butyl, tert. Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neo-pentyl, tert.
  • substituted radicals R are haloalkyl radicals, such as the 3, 3, 3-trifluoro-n-propyl radical, the 2, 2, 2 ", 2", 2 "-hexafluoroisopropyl radical, the heptafluoroisopropyl radical and haloaryl radicals, such as the o-, m- and p-chlorophenyl radical, and also all radicals mentioned above for R, which preferably have mercapto groups, epoxy-functional groups, carboxy groups, keto groups,
  • Enamine groups amino groups, aminoethylamino groups, isocyanatocytes, aryloxy groups, acryloxy groups,
  • the radical R is preferably a monovalent hydrocarbon radical having 1 to 6 carbon atoms, the methyl radical being particularly preferred.
  • R 1 represents a monovalent, Sic-bonded
  • Hydrocarbon radical with aliphatic carbon-carbon multiple bond Hydrocarbon radical with aliphatic carbon-carbon multiple bond.
  • radicals R 1 are alkenyl radicals, such as the vinyl, 5-hexenyl, cyclohexenyl, 1-propenyl, allyl, 3-butenyl and 4-pentenyl radicals, and alkynyl radicals, such as ethynyl, propargyl and 1 -Propinylrest.
  • the radical R 1 is preferably alkenyl radicals, with the vinyl radical being particularly preferred.
  • the organosilicon compounds (1) according to the invention have an average viscosity of preferably 200 to 100,000 mPa.s at 25 ° C, preferably 500 to 20,000 mPa.s at 25 ° C, and more preferably 500 to 5,000 mPa.s at 25 ° C, up.
  • organosilicon compound (1) or various types of organosilicon compounds (1) can be used.
  • Hydrogen atoms are preferably linear, cyclic or branched organopolysiloxanes of units of the general formula
  • c 0, 1, 2 or 3
  • organosilicon compounds (2) Preferred as organosilicon compounds (2)
  • o is 0 or an integer from 1 to 1500 and
  • p is 0 or an integer from 1 to 200
  • the organosilicon compounds (2) particularly preferably contain at least 3 Si-bonded hydrogen atoms.
  • formula (IV) is to be understood so that o units - (SiR 2 0) - and p units - (SiRHO) - may be distributed in any manner in Organopolysiloxanmolekül.
  • organopolysiloxanes (2) are, in particular, copolymers of dimethylhydrogensiloxane,
  • the organosilicon compounds (2) according to the invention have an average viscosity of preferably from 10 to
  • organosilicon compound (2) It may be a type of organosilicon compound (2) or
  • Organosilicon compound (2) is preferably Si-bonded in amounts of 0.1 to 5 mol, preferably 0.2 to 2 mol
  • Catalysts which promote aliphatic multiple bonds (3) can also be used in the case of the silicone compositions according to the invention for the same catalysts which hitherto could be used to promote the addition of Si-bonded hydrogen to an aliphatic multiple bond.
  • the catalysts are preferably a metal from the group of platinum metals or a compound or a complex from the group of platinum metals.
  • examples of such catalysts are metallic and finely divided platinum, which can be present on supports, such as silica, alumina or activated carbon, compounds or complexes of platinum, such as platinum, for example, PtCl 4, H 2 PtCl 6 .6H 2 0,
  • Dicyclopentadieneplatinum dichloride dimethylsulphoxydethylenoplatinum (II) di-chloride, cyclooctadiene-platinum dichloride, norbornadiene
  • the catalyst is preferably used in the process according to the invention in amounts of from 0.1 to 100 ppm by weight (parts by weight per million parts by weight), preferably in amounts of from 3 to 30% by weight, in each case calculated as elemental platinum and based on the total weight of Organosilicon compounds (1) and (2) used.
  • silicate hollow glass microspheres with a silver coating have a density of preferably 0.5 to 2.0 g / cm 3 , preferably 0.5 to 1.8 g / cm 3 ,
  • a silver content of preferably 10 to 50% by weight, preferably 15 to 40% by weight.
  • the silicate hollow glass microspheres As metallic silver.
  • the fillers (4) according to the invention are commercially available under the
  • the inventive silver-coated silicate hollow glass microspheres (4) are used in amounts of preferably from 1 to 35% by weight, preferably from 5 to 25% by weight, based in each case on the total weight of the addition-crosslinking silicone compositions.
  • the silicone compositions of the invention have a total silver content of preferably less than 15 wt .-%, preferably from 0.5 to 10 wt .-%, on.
  • the combination according to the invention of silicate hollow glass microspheres and silver coating, which contains the silver for binding the sulfur-containing noxious gases has proved to be particularly effective for protecting encapsulated electronic components against corrosion by sulfur-containing noxious gases.
  • Addition-crosslinking silicone compositions furthermore have no sedimentation of the filler (4) according to the invention in the silicone compositions, resulting in a homogeneous
  • the silicone compositions according to the invention contain a silver-coated filler based on siliceous hollow glass microspheres, which by virtue of its low density offers a significantly higher effective surface area per unit weight for adsorbing noxious gases and no significant difference over the significantly reduced density difference to the silicone polymer
  • Silicone compositions have the further advantage of having good flowability.
  • the silicone compositions according to the invention may contain further substances (5).
  • further substances (5) can be any substance (5).
  • adhesion promoter examples include silanes with hydrolyzable groups and SiC-bonded vinyl, acryloxy, methacryloxy, epoxy, acid anhydride, acid, ester or ether groups and their partial and
  • acetoxy groups preferably and vinyltriethoxysilane, Vinyltriacetoxysilane, epoxypropyltrimethoxysilane or their partial and mixed hydrolysates are particularly preferred. If adhesion promoters are used, the contain
  • Adhesion promoters according to the invention in amounts of preferably 0.1 to 5 wt .-%, preferably 0.5 to 2 wt -.%.
  • thixotropic additives such as fumed silica, for example, obtainable under the trade name Wacker HDK® from Wacker Chemie AG, can be used.
  • Wacker HDK® obtainable under the trade name Wacker HDK® from Wacker Chemie AG.
  • Silicone compositions thixotropic additives in amounts of preferably 0.5 to 15 wt .-%.
  • Examples of other substances (5) are reinforcing and non-reinforcing fillers other than constituent (4), flame retardants, electrical property modifiers, dispersing aids,
  • Silicone compositions the other substances in amounts of preferably 0.1 to 5 wt .-%, preferably 0.5 to 2 wt .-%.
  • the silicone compositions according to the invention are prepared by mixing the constituents (1), (2), (3) and (4) and optionally (5).
  • the silicone compositions according to the invention have an average total viscosity, determined at one
  • Shear speed of D 10 1 / s and 25 ° C, preferably 100 to 10000 mPa.s, preferably from 200 to 5000 mPa.s, particularly preferably from 500 to 2000 mPa.s
  • Crosslinkable silicone gels which preferably have a volume resistivity of at least 1 x 10 10 Q'cm.
  • the crosslinking of the compositions of the invention can be carried out at room temperature at about 20 ° C or at higher temperatures. Preferably, the crosslinking is carried out at 70 ° C to 180 ° C, preferably at 100 to 150 ° C.
  • energy sources for the crosslinking by heating are preferably ovens, for. B.
  • the silicone compositions according to the invention are used for
  • Another object of the invention is a method for preventing or delaying the corrosion of electrical or electronic components by sulfur-containing gases, wherein the electrical or electronic components with a casting of the silicone composition according to the invention, which cures to a silicone rubber or silicone gel, coated or
  • Another object of the invention are therefore coated with a potting or sealed or encapsulated
  • Silicone composition which cures to a silicone rubber or silicone gel.
  • Methylhydrogensiloxanechen with a viscosity of 180 mPa * s at 25 ° C and a content of Si-bonded hydrogen of 0.17 wt .-%.
  • Spherical Kupfmetallp coated with metallic silver, average particle diameter about 22 ⁇ , distribution 10-30 ⁇ , silver content 17 wt .-%, density about 5.0 g / cm 3
  • compositions of the vinyl polymers 1 and 2, the SiH crosslinker, the catalyst and the fillers 1 and 2 or 3 were each homogenized in suitable mixers. After mixing, the silicone compositions were degassed at 10 mbar for 5 min. The filler content (fillers 1 to 3) was always 15 wt .-%, each based on the total
  • the test is positive when 10 g of the
  • Silicone composition in 60 seconds to a circular area with a diameter of at least 100 mm flow. This corresponds to a customary requirement for potting compounds when used in large-volume series processes with adequate
  • the sedimentation was assessed visually. The test is positive if 30 minutes after homogenization no silicone oil deposition on the surface of a 100 mm thick, non-crosslinked
  • Silicone composition is recognizable. This corresponds to a usual processing time until hardening. Corrosion test:
  • test substrates were 1 mm thick
  • Meander structure were printed.
  • the tracks had a track width of 0.5 mm.
  • the flowable mixtures according to Examples 1 and 2 or Comparative Experiments 1 to 5 are applied to the test substrates in 2 mm layer thickness, degassed and cured for 60 minutes at 150 ° C. Soft silicone gels are obtained.
  • test substrates were together with 1 g of elemental
  • the desiccator was sealed and heated to 80 ° C for a total of 14 days. After defined time intervals, the test substrates were removed, the silicone gel removed, and the silver trace visually inspected for corrosion.
  • test sample was evaluated as positive (pos) if the silver sheet was not discolored and had metallic luster.
  • the test sample was judged to be negative (neg) if the silver sheet turned dark or black, indicating corrosion.
  • Table 1 are the compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Experiments 1 to 3 and the results of the fluidity test, the sedimentation test and the
  • Silicone composition with spherical copper particles and high density metallic silver coating Silicone composition with spherical copper particles and high density metallic silver coating
  • Corrosion is achieved by sulfur-containing noxious gases.

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Abstract

Beschrieben werden neue additionsvernetzende Siliconzusammensetzungen enthaltend (1) Organosiliciumverbindungen, die Reste mit aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen aufweisen, (2) Organosiliciumverbindungen mit Si-gebundenen Wasserstoffatomen, (3) die Anlagerung von Si-gebundenem Wassersoff an aliphatische Mehrfachbindung fördernde Katalysatoren und (4) als Füllstoffe silikatische Mikrohohlglaskugeln mit einer Silberbeschichtung, wobei mehr als 95 Gew.-% des aufgebrachten Silbers auf die silikatischen Mikrohohlglaskugeln als metallisches Silber vorliegt.

Description

Füllstoffhaltige Siliconzusammensetzungen
Die Erfindung betrifft füllstoffhaltige additionsvernetzende Siliconzusammensetzungen, die insbesondere eine schützende Verkapselung von elektrischen und elektronischen Bauteilen ermöglicht, die einer stark korrosiven Umgebung ausgesetzt sind.
Siliconvergussmassen werden in großen Mengen zum Korrosions- schütz von elektronischen Schaltungen eingesetzt. Elektronische Bauteile werden mittlerweile auch in zunehmendem Maße besonders aggressiven, schwefelhaltigen Schadgasen ausgesetzt. Da die bislang verfügbaren Siliconvergussmassen eine hohe
Permeabilität gegenüber Schwefel, Schwefelwasserstoff,
Schwefeldioxid, Kohlenstoffdisulfid und anderen
Schwefelorganylen aufweisen, kommt es durch Korrosion der metallischen Leiterbahnen zu Ausfällen und verkürzten
Lebensdauern dieser Bauteile. EP 1 295 905 AI beschreibt Siliconzusammensetzungen zur
Verkapselung, die als Füllstoffe Metallpulver, wie solche aus Silber, Kupfer, Eisen, Nickel, Aluminium, Zinn und Zink
enthalten, wobei bevorzugt Kupferpulver eingesetzt wird. Die hier angebotene Lösung mit rein metallischen Oberflächen zeigt jedoch noch immer eine unzureichende Wirkung, da für die
Abfangreaktion der Schwefelgase nur eine verhältnismäßig geringe effektive Oberfläche des Metalls zur Verfügung steht. Zudem sind zahlreiche weitere Nachteile wie der hohe Preis, die hohe Dichte und negative Dämpfungseigenschaften mit dieser Lösung verbunden. Nachteilig ist insbesondere die Sedimentation der metallhaltigen Füllstoffe in der Siliconzusammensetzung, was zu einer inhomogenen Füllstoffverteilung führt.
Es bestand daher die Aufgabe füllstoffhaltige Siliconzusammen- Setzungen zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht aufzeigen, einen guten Schutz von metallischen Oberflächen, insbesondere elektronischen Bauteilen, gegenüber schwefelhaltigen Schadgasen zeigen und keine Sedimentation der enthaltenen Füllstoffe in den Siliconzusammensetzungen
aufweisen, um eine homogen Füllstoffverteilung zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung sind additionsvernetzende
Siliconzusammensetzungen enthaltend
(1) Organosiliciumverbindungen, die Reste mit aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen aufweisen,
(2) Organosiliciumverbindungen mit Si-gebundenen
Wasserstoffatomen,
(3) die Anlagerung von Si-gebundenem Wassersoff an aliphatische Mehrfachbindung fördernde Katalysatoren und
(4) als Füllstoffe silikatische Mikrohohlglaskugeln mit einer Silberbeschichtung, wobei mehr als 95 Gew.-% des
aufgebrachten Silbers auf die silikatischen
Mikrohohlglaskugeln als metallisches Silber vorliegt.
Bei den erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen kann es sich um Einkomponenten-Siliconzusammensetzungen oder um
Zweikomponenten-Siliconzusammensetzungen handeln .
Werden die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen in Form von Zweikomponenten-Siliconzusammensetzungen bereitgestellt, können die beiden Komponenten alle Bestandteile in beliebiger Kombination enthalten, mit der Maßgabe, dass die Bestandteile (2) und (3) voneinander getrennt werden.
Als Organosiliciumverbindungen (1) , die Reste mit aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen aufweisen, werden vorzugsweise lineare oder verzweigte Organopolysiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel
Figure imgf000004_0001
eingesetzt, wobei
R einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten, von
aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen freien Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen je Rest und
R1 einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit terminaler, aliphatischer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen je Rest bedeutet,
a 0, 1, 2 oder 3,
b 0, 1 oder 2
und die Summe a+b 0, 1, 2 oder 3 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Reste R1 vorliegen.
Bevorzugt als Organosiliciumverbindungen (1) sind
Organopolysiloxane der allgemeinen Formel R1 gR3.gSiO(SiR20)11(SiRR10)mSiR3-gR1g (II) wobei R und R1 die oben dafür angegebene Bedeutung haben, g 0 , 1 oder 2 ,
n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und
m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Reste R1, enthalten sind.
Im Rahmen dieser Erfindung soll Formel (II) so verstanden werden, dass n Einheiten - (SiR20) - und m Einheiten - (SiRR10) - in beliebiger Weise im Organopolysiloxanmolekül verteilt sein können .
Beispiele für Reste R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, 1-n-Butyl-, 2-n-Butyl-, iso-Butyl-, tert . -Butyl- , n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert . - Pentylrest, Hexylreste, wie der n-Hexylrest, Heptylreste, wie der n-Heptylrest , Octylreste, wie der n-Octylrest und iso- Octylreste, wie der 2 , 2 , 4-Trimethylpentylrest , Nonylreste, wie der n-Nonylrest, Decylreste, wie der n-Decylrest , Dodecylreste , wie der n-Dodecylrest , und Octadecylreste , wie der n- Octadecylrest ; Cycloalkylreste , wie Cyclopentyl- , Cyclohexyl-, Cycloheptyl- und Methylcyclohexylreste ; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl- und Phenanthrylrest ; Alkarylreste , wie o-, m-, p-Tolylreste, Xylylreste und Ethylphenylreste ; und Aralkylreste, wie der Benzylrest, der a- und der ß- Phenylethylrest .
Beispiele für substituierte Reste R sind Halogenalkylreste, wie der 3 , 3 , 3 -Trifluor-n-propylrest , der 2 , 2 , 2 , 2 " , 2 " , 2 " -Hexafluor- isopropylrest , der Heptafluorisopropylrest und Halogenaryl- reste, wie der o-, m- und p-Chlorphenylrest , sowie alle für R oben genannten Reste, die vorzugsweise mit Mercaptogruppen, epoxyfunktionellen Gruppen, Carboxygruppen, Ketogruppen,
Enamingruppen, Aminogruppen, Aminoethylaminogruppen, iso- Cyanatogruppen, Aryloxygruppen, Acryloxygruppen,
Methacryloxygruppen, Hydroxygruppen und Halogengruppen
substituiert sein können.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Rest R um einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei der Methylrest besonders bevorzugt ist.
R1 bedeutet einen einwertigen, Sic-gebundenen
Kohlenwasserstoffrest mit aliphatischer Kohlenstoff- Kohlenstoff-Mehrfachbindung .
Beispiele für Reste R1 sind Alkenylreste , wie der Vinyl-, 5- Hexenyl-, Cyclohexenyl- , 1-Propenyl-, Allyl-, 3-Butenyl- und 4- Pentenylrest, und Alkinylreste , wie der Ethinyl-, Propargyl- und 1-Propinylrest .
Bevorzugt handelt es sich bei dem Rest R1 um Alkenylreste, wobei der Vinylrest besonders bevorzugt ist. Die erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen (1) weisen eine durchschnittliche Viskosität von vorzugsweise 200 bis 100 000 mPa.s bei 25°C, bevorzugt 500 bis 20 000 mPa.s bei 25°C, und besonders bevorzugt 500 bis 5 000 mPa.s bei 25°C, auf .
Es kann eine Art von Organosiliciumverbindung (1) oder verschiedene Arten von Organosiliciumverbindungen (1) eingesetzt werden.
Als Organosiliciumverbindungen (2) mit Si-gebundenen
Wasserstoffatomen werden vorzugsweise lineare, cyclische oder verzweigte Organopolysiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel
RcHdSiO(4-c-d)/2 (II), eingesetzt, wobei
R die oben dafür angegebene Bedeutung hat,
c 0, 1, 2 oder 3,
d 0, 1 oder 2
und die Summe von e+f 0, 1, 2 oder 3 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Si- gebundene Wasserstoffatome vorliegen.
Bevorzugt als Organosiliciumverbindungen (2) sind
Organopolysiloxane der allgemeinen Formel
HhR3-hSiO(SiR20)o(SiRHO)pSiR3-hHh (IV) , wobei R die oben dafür angegebene Bedeutung hat,
h 0, 1 oder 2,
o 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und
p 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Si- gebundene Wasserstoffatome vorliegen, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt enthalten die Organosiliciumverbindungen (2) mindestens 3 Si-gebundene Wasserstoffatome .
Im Rahmen dieser Erfindung soll Formel (IV) so verstanden werden, dass o Einheiten - (SiR20) - und p Einheiten - (SiRHO) - in beliebiger Weise im Organopolysiloxanmolekül verteilt sein können .
Beispiele für solche Organopolysiloxane (2) sind insbesondere Mischpolymerisate aus Dimethylhydrogensiloxan- ,
Methylhydrogensiloxan- , Dimethylsiloxan- und
Trimethylsiloxaneinheiten, Mischpolymerisate aus
Trimethylsiloxan- , Dimethylhydrogensiloxan- und
Methylhydrogensiloxaneinheiten, Mischpolymerisate aus
Trimethylsiloxan-, Dimethylsiloxan- und
Methylhydrogensiloxaneinheiten, Mischpolymerisate aus
Methylhydrogensiloxan- und Trimethylsiloxaneinheiten,
Mischpolymerisate aus Methylhydrogensiloxan-, Diphenylsiloxan- und Trimethylsiloxaneinheiten, Mischpolymerisate aus
Methylhydrogensiloxan-, Dimethylhydrogensiloxan- und
Diphenylsiloxaneinheiten, Mischpolymerisate aus Methylhydrogensiloxan-, Phenylmethylsiloxan- , Trimethylsiloxan- und/oder Dimethylhydrogensiloxaneinheiten, Mischpolymerisate aus
Methylhydrogensiloxan-, Dimethylsiloxan-, Diphenylsiloxan- , Trimethylsiloxan- und/oder Dimethylhydrogensiloxaneinheiten sowie Mischpolymerisate aus Dimethylhydrogensiloxan-,
Trimethylsiloxan-, Phenylhydrogensiloxan- , Dimethylsiloxan- und/oder Phenylmethylsiloxaneinheiten . Die erfindungsgemäßen Organosiliciumverbindungen (2) besitzen eine durchschnittliche Viskosität von vorzugsweise 10 bis
1000 mPa.s bei 25°C, bevorzugt 30 bis 300 mPa.s bei 25°C.
Es kann eine Art von Organosiliciumverbindung (2) oder
verschiedene Arten von Organosiliciumverbindungen (2)
eingesetzt werden. Organosiliciumverbindung (2) wird vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 5 Mol, bevorzugt 0,2 bis 2 Mol Si-gebundener
Wasserstoff je Mol Si-gebundenen Restes mit aliphatischer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindung in der
Organosiliciumverbindung (1) eingesetzt.
Als die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an
aliphatische Mehrfachbindungen fördernde Katalysatoren (3) können auch bei den erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen die gleichen Katalysatoren eingesetzt werden, die auch bisher zur Förderung der Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an aliphatische Mehrfachbindung eingesetzt werden konnten.
Bei den Katalysatoren handelt es sich vorzugsweise um ein Metall aus der Gruppe der Platinmetalle oder um eine Verbindung oder einen Komplex aus der Gruppe der Platinmetalle. Beispiele für solche Katalysatoren sind metallisches und feinverteiltes Platin, das sich auf Trägern, wie Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd oder Aktivkohle befinden kann, Verbindungen oder Komplexe von Platin, wie Platinhalogenide, z.B. PtCl4, H2PtCl6*6H20,
Na2PtCl4*4H20, Platin-Olefin-Komplexe , Platin-Alkohol-Komplexe, Platin-Alkoholat-Komplexe , Platin-Ether-Komplexe, Platin- Aldehyd-Komplexe , Platin-Keton-Komplexe , einschließlich
Umsetzungsprodukten aus H2PtClg*6H20 und Cyclohexanon, Platin- Vinyl-Siloxankomplexe, wie Platin-1, 3-Divinyl-l, 1, 3 , 3-tetra- methyl-disiloxankomplexe mit oder ohne Gehalt an nachweisbarem anorganisch gebundenem Halogen, Bis- (gamma-picolin) - platindichlorid, TrimethylendipyridinplatindiChlorid,
DicyclopentadienplatindiChlorid, Dimethylsulfoxydethylenplatin- (II) -di-chlorid, Cyclooctadien-Platindichlorid, Norbornadien-
Platindichlorid, Gamma-picolin-Platindichlorid, Cyclopentadien- Platindichlorid, sowie Umsetzungsprodukte von
Platintetrachlorid mit Olefin und primärem Amin oder sekundärem Amin oder primärem und sekundärem Amin, wie das
Umsetzungsprodukt aus in 1-Octen gelöstem Platintetrachlorid mit sec . -Butylamin oder Ammonium-Platinkomplexe . Der Katalysator wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 100 Gew. -ppm (Gewichtsteilen je Million Gewichtsteilen) , bevorzugt in Mengen von 3 bis 30 Gew. -ppm, jeweils berechnet als elementares Platin und bezogen auf das Gesamtgewicht der Organosiliciumverbindungen (1) und (2) eingesetzt.
Die als erfindungsgemäße Füllstoffe (4) eingesetzten
silikatische Mikrohohlglaskugeln mit einer Silberbeschichtung besitzen eine Dichte von vorzugsweise 0,5 bis 2,0 g/cm3, bevorzugt von 0,5 bis 1,8 g/cm3,
einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von vorzugsweise 1 bis 100 μτη, vorzugsweise von 10 bis 50 μιη,
und einen Silbergehalt von vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 40 Gew.-%.
Bevorzugt liegen 100 Gew.-% des aufgebrachten Silbers auf die silikatischen Mikrohohlglaskugeln als metallisches Silber vor. Die erfindungsgemäßen Füllstoffe (4) sind käuflich unter dem
Handelsnamen CONDUCT-0-FIL® Silver-Coated Hollow Glass Spheres bei der Fa. Potters. Beispiele sind die Produkte SH230S33 (Silbergehalt 33 Gew. -%, Partikeldurchmesser 44 μαι und Dichte
0.5 g/cm3), SH400S20 (Silbergehalt 20 Gew.-%,
Partikeldurchmesser 13 μπι und Dichte 1,6 g/cm3) und SH400S33 (Silbergehalt 33 Gew.-%, Partikeldurchmesser 14 μτη und Dichte
1, 7 g/cm3) .
Die erfindungsgemäßen mit Silber beschichteten silikatischen Mikrohohlglaskugeln (4) werden in Mengen von vorzugsweise 1 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew. -%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen, eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen weisen einen Gesamtsilbergehalt von vorzugsweise kleiner als 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, auf. Bei dem Füllstoff (4) hat sich die erfindungsgemäße Kombination aus silikatische Mikrohohlglaskugeln und Silberbeschichtung, die das Silber zur Bindung der schwefelhaltigen Schadgase bereithält, als besonders wirkungsvoll gezeigt, um vergossene elektronische Bauteile gegen Korrosion durch schwefelhaltige Schadgase zu schützen. Die erfindungsgemäßen
additionsvernetzenden Siliconzusammensetzungen weisen weiterhin keine Sedimentation des erfindungsgemäßen Füllstoffs (4) in den Siliconzusammensetzungen auf, womit eine homogene
Füllstoff erteilung gewährleistet wird. Dies ist ein Vorteil gegenüber füllstoffhaltigen Siliconzusammensetzungen, die mit metallischem Silber gecoatete Metall- oder Glaspartikel oder reine Silberfüllstoffe enthalten, die neben nicht ausreichendem Korrosionsschutz eine starke Sedimentation der Füllstoffe und damit inhomogene Füllstoffverteilungen aufweisen. Dagegen enthalten die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen einen silberbeschichteten auf silikatischen Mikrohohlglaskugeln basierenden Füllstoff, der durch seine geringe Dichte eine deutlich höhere effektive Oberfläche pro Gewichtseinheit zur Adsorption von Schadgasen anbietet und über den deutlich reduzierten Dichteunterschied zum Siliconpolymer keine
Sedimentation mehr aufweist.
Die erfindungsgemäßen additionsvernetzenden
Siliconzusammensetzungen haben den weiteren Vorteil, dass sie eine gute Fließfähigkeit aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen können weitere Stoffe (5) enthalten. Als weitere Stoffe (5) können
Haftvermittler enthalten sein. Beispiele für Haftvermittler sind Silane mit hydrolysierbaren Gruppen und SiC-gebundenen Vinyl-, Acryloxy- , Methacryloxy- , Epoxy-, Säureanhydrid-, Säure-, Ester- oder Ethergruppen sowie deren Teil- und
Mischhydrolysate, wobei Silane mit Vinylgruppen und Silane mit Epoxygruppen, die als hydrolysierbare Reste Ethoxy- oder
Acetoxygruppen enthalten, bevorzugt und Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Epoxypropyltrimethoxysilan bzw. deren Teil- und Mischhydrolysate besonders bevorzugt sind. Wenn Haftvermittler eingesetzt werden, enthalten die
erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen Haftvermittler in Mengen von vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2 Gew. -% .
Als weitere Stoffe (5) können thixotropierende Additive, wie pyrogene Kieselsäure, beispielsweise erhältlich unter dem Handelsnamen Wacker HDK® bei der Fa. Wacker Chemie AG, eingesetzt werden. Wenn thixotropierende Additive eingesetzt werden, enthalten die erfindungsgemäßen
Siliconzusammensetzungen thixotropierende Additive in Mengen von vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%.
Beispiele für weitere Stoffe (5) sind verstärkende und nicht verstärkende Füllstoffe die vom Bestandteile (4) verschieden sind, flammabweisend machende Mittel, Mittel zur Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften, Dispergierhilfsmittel ,
Lösungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Weichmacher, organische Polymere und Hitzestabilisatoren. Wenn weitere Stoffe
eingesetzt werden, enthalten die erfindungsgemäßen
Siliconzusammensetzungen die weiteren Stoffe in Mengen von vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen werden durch Vermischen der Bestandteile (1), (2), (3) und (4) und ggf. (5) hergestellt .
Die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen besitzen eine durchschnittliche Gesamtviskosität, bestimmt bei einer
Schergeschwindigkeit von D=10 1/s und 25 °C, von vorzugsweise 100 bis 10000 mPa.s, bevorzugt von 200 bis 5000 mPa.s, besonders bevorzugt von 500 bis 2000 mPa.s
Die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen sind zu
elektrisch nicht leitfähigen Siliconkautschuken oder
Silicongelen vernetzbar, die vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 1 x 1010 Q'cm aufweisen. Die Vernetzung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kann bei Raumtemperatur bei etwa 20°C oder bei höheren Temperaturen erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Vernetzung bei 70°C bis 180°C, bevorzugt bei 100 bis 150°C. Als Energiequellen für die Vernetzung durch Erwärmen werden vorzugsweise Öfen, z. B.
Umlufttrockenschränke, Heizkanäle, beheizte Walzen, beheizte Platten oder Wärmestrahlen des Infrarotbereiches verwendet. Die erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen werden zum
Verguss von elektrischen oder elektronischen Bauteilen
verwendet .
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Vermeidung oder Verzögerung der Korrosion von elektrischen oder elektronischen Bauteilen durch schwefelhaltige Gase, wobei die elektrischen oder elektronischen Bauteilen mit einem Verguss aus der erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzung, die zu einem Siliconkautschuk oder Silicongel härtet, überzogen oder
verschlossen oder verkapselt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind daher mit einem Verguss überzogene oder verschlossene oder verkapselte
elektrische oder elektronische Bauteile, die dadurch
gekennzeichnet sind, dass der Verguss die erfindungsgemäße
Siliconzusammensetzung ist, die zu einem Siliconkautschuk oder Silicongel härtet.
In den nachstehend beschriebenen Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen, falls nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Des Weiteren beziehen sich alle Viskositätsangaben auf eine Temperatur von 25 °C. Sofern nicht anders angegeben, werden die nachstehenden Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa 1020 hPa, und bei Raumtemperatur, also bei etwa 20°C, bzw. bei einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktanden bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, durchgeführt.
Beispiele 1-3 und Vergleichs ersuche 1-3 :
Beschreibung der Rohstoffe: Vinylpolymere 1 und 2 :
Es handelt sich um vinyldimethylsiloxyterminerte
Dimethylpolysiloxane mit unterschiedlichen Viskositäten
(Vinylpolymer 1: 500 mPas . s bei 25 °C, Vinylpolymer 2: 20 000 mPas . s bei 25 °C) die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden . SiH-Vernetzer :
Es handelt sich um ein trimethylsilylterminiertes
Mischpolymerisat aus Dimethylsiloxan- und
Methylhydrogensiloxaneinheiten mit einer Viskosität von 180 mPa*s bei 25°C und einen Gehalt an Si-gebundenem Wasserstoff von 0,17 Gew.-%.
Katalysator :
1 Gew.-%ige (bezogen auf elementares Platin) Lösung eines Platin- 1, 3-Divinyl-l, 1,3, 3-tetramethyldisiloxan-Komplexes in einem , ω-Divinyldimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 1000 mPa.s bei 25°C (Karstedt-Katalysator)
Füllstoff 1 (erfindungsgemäß) :
Sphärische, silikatische Mikroglashohlkugel mit metallischem Silber gecoatet, durchschnittlicher Partikeldurchmesser ca. 14 μπι, Verteilung 10-30 μιη, Silbergehalt 33 Gew.-%, Dichte ca. 1,7 g/cm3, käuflich erwerblich unter dem Handelsnamen CONDUCT-0- FIL® Silver-Coated Hollow Glass Spheres als Produkt SH400S33 bei der Fa. Potters. Füllstoff 2 (nicht erfindungsgemäß) :
Sphärische Silikatglaspartikel mit metallischem Silber
gecoatet, durchschnittlicher Partikeldurchmesser ca. 34 μΐΐΐ, Verteilung 15-50 um, Silbergehalt 8 Gew.-%, Dichte 2,6 g/cm3
Füllstoff 3 (nicht erfindungsgemäß) :
Sphärische Kupfmetallpartikel mit metallischem Silber gecoatet, durchschnittlicher Partikeldurchmesser ca. 22 μπι , Verteilung 10-30 μτη, Silbergehalt 17 Gew.-%, Dichte ca. 5,0 g/cm3
Die Zusammensetzungen aus den Vinylpolymeren 1 bzw. 2, dem SiH Vernetzer, dem Katalysator und den Füllstoffen 1 bzw. 2 bzw. 3 wurden jeweils in geeigneten Mischern homogenisiert. Nach dem Mischen wurden die Siliconzusammensetzungen bei 10 mbar für 5 min entgast. Der Füllstoffgehalt (Füllstoffe 1 bis 3) betrug immer 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte
Siliconzusammensetzung .
Die Viskosität der Zusammensetzungen wurden bei 25 °C und einer Scherrate von D=10 1/s bestimmt.
Fließfähigkeitstest :
Die Fließfähigkeit wurde visuell auf Millimeterpapier
beurteilt. Der Test ist positiv wenn 10 g der
Siliconzusammensetzung in 60 Sekunden zu einer kreisförmigen Fläche mit Durchmesser von mindestens 100 mm verfließen. Dies entspricht einer üblichen Anforderung an Vergussmassen beim Einsatz in großvolumigen Serienprozessen mit adäquaten
Prozesszeiten. Sedimentationstest:
Die Sedimentation wurde visuell beurteilt. Der Test ist positiv wenn 30 Minuten nach Homogenisierung keine Siliconölabscheidung auf der Oberfläche einer 100 mm dicken, nicht vernetzten
Siliconzusammensetzung erkennbar ist. Dies entspricht einer üblichen Verarbeitungszeit bis zur Aushärtung. Korrosionstest :
Die Testsubstrate bestanden aus 1 mm starker
Aluminiumoxydkeramik auf die Silberleiterbahnen in
Mäanderstruktur gedruckt wurden. Die Leiterbahnen wiesen eine Bahnbreite von 0,5 mm auf. Die fließfähigen Mischungen gemäß den Beispielen 1 und 2 bzw. den Vergleichsversuchen 1 bis 5 werden auf die Testsubstrate in 2 mm Schichtdicke appliziert, entgast und für 60 Minuten bei 150 °C ausgehärtet. Es werden weiche Silicongele erhalten.
Die Testsubstrate wurden zusammen mit 1 g elementarem
Schwefelpulver in einen 1 L-Exsikator gelegt. Der Exsikator wurde verschlossen und für insgesamt 14 Tage auf 80 °C erhitzt. Nach definierten Zeitintervallen wurden die Testsubstrate entnommen, das Silicongel entfernt und die Silberleiterbahn visuell auf Korrosion geprüft.
Das Testmuster wurde als positiv (pos) beurteilt, wenn sich die Silberbahn nicht verfärbt hatte und metallischen Glanz aufwies. Das Testmuster wurde als negativ (neg) beurteilt wenn, sich die Silberbahn dunkel oder schwarz verfärbt hatte, was Korrosion anzeigt .
In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 bzw. der Vergleichsversuche 1 bis 3 sowie die Ergebnisse des Fließfähigkeitstestes, des Sedimentationstestes und des
Korrosionstestes zusammengefasst .
Beispiel 1 und 2 (erfindungsgemäß) :
Siliconzusammensetzungen mit Füllstoffen aus
Mikrohohlglaskugeln und metallischer Silberbeschichtung mit geringer Dichte Beispiel 3 (erfindungsgemäß) :
Siliconzusammensetzung mit Füllstoff aus Mikrohohlglaskugeln und metallischer Silberbeschichtung mit geringer Dichte und hochviskosem Siliconpolymer
Vergleichsversuch 1 (nicht erfindungsgemäß) :
Siliconzusammensetzung mit Füllstoff aus sphärischen
Silikatglaspartikeln und metallischem Silbercoating mit hoher Dichte
Vergleichsversuch 2 (nicht erfindungsgemäß) :
Siliconzusammensetzung mit sphärischen Kupferpartikeln und metallischem Silbercoating mit hoher Dichte,
analog EP 1295905 AI
Vergleichsversuch 3 (nicht erfindungsgemäß) :
Siliconzusammensetzung mit sphärischen Kupferpartikeln und metallischem Silbercoating mit hoher Dichte und mit gleichem Silbergehalt wie in den Beispielen 1 und 2,
analog EP 1295905 AI
Die erfindungsgemäßen Beispiele 1-3 zeigen, dass nur bei
Einsatz der erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen mit den Glashohlkugeln und dem Silbercoating bei entsprechend geringer Dichte des Füllstoffs Sedimentationsfreiheit erzielt wird, und dass nur mit den erfindungsgemäßen Siliconzusammensetzungen das Korrosionsproblem hinreichend gelöst wird und ein dauerhafter und nachhaltiger Schutz der zu schützenden Substrate vor
Korrosion durch schwefelhaltige Schadgase erzielt wird.
Gleichzeitig weisen die erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 auch eine ausreichende Fließfähigkeit auf. Tabelle 1:
Figure imgf000017_0001

Claims

Patentansprüche
Additionsvernetzende Siliconzusammensetzungen enthaltend
(1) Organosiliciumverbindungen, die Reste mit aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen aufweisen,
(2) Organosiliciumverbindungen mit Si-gebundenen
Wasserstoffatomen,
(3) die Anlagerung von Si-gebundenem Wassersoff an
aliphatische Mehrfachbindung fördernde Katalysatoren und
(4) als Füllstoffe silikatische Mikrohohlglaskugeln mit einer Silberbeschichtung, wobei mehr als 95 Gew.-% des aufgebrachten Silbers auf die silikatischen
Mikrohohlglaskugeln als metallisches Silber vorliegt.
Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzungen zu elektrisch nicht leitfähigen Siliconkautschuken oder Silicongelen vernetzbar sind, die vorzugsweise einen spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 1 x 1010 Q'cm aufweisen.
3. Zusammensetzungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die (4) silikatischen
Mikrohohlglaskugeln mit einer Silberbeschichtung
eine Dichte von 0,5 bis 2,0 g/cm3, vorzugsweise von 0,5 bis
1,8 g/cm3,
einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 bis 100 μτη, vorzugsweise von 10 bis 50 μτη,
und einen Silbergehalt von 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 40 Gew.-%, aufweisen. Zusammensetzungen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das die Organosiliciumverbindungen (1) eine Viskosität von 200 bis 100 000 mPa.s bei 25°C, vorzugsweise von 500 bis 20 000 mPa.s bei 25°C, bevorzugt 500 bis 5 000 mPa.s bei 25°C, aufweisen.
Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Organosiliciumverbindungen (1) lineare oder verzweigte Organopolysiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel
Figure imgf000019_0001
wobei R einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten, von aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen freien Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen je Rest und
R1 einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit terminaler, aliphatischer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen je Rest bedeutet,
a 0, 1, 2 oder 3,
b 0, 1 oder 2
und die Summe a+b 0, 1, 2 oder 3 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Reste R1 vorliegen, eingesetzt werden.
Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Organosiliciumverbindungen (1) Organopolysiloxane der allgemeinen Formel
R1 gR3-gSiO(SiR20)n(SiRR10)mSiR3-gR1 g (II) wobei R und R1 die in Anspruch 5 dafür angegebene Bedeutung haben,
g 0 , 1 oder 2 , n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und
m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Reste
R1, enthalten sind.
Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Organosiliciumverbindungen (2) lineare, cyclische oder verzweigte Organopolysiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel
RcHdSiO(4-c-d)/2 (II) , wobei
R die im Anspruch 5 dafür angegebene Bedeutung hat, c 0, 1, 2 oder 3,
d 0, 1 oder 2
und die Summe von e+f 0, 1, 2 oder 3 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Si- gebundene Wasserstoffatome vorliegen, eingesetzt werden.
8. Zusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Organosiliciumverbindungen (2) Organopolysiloxane der allgemeinen Formel
HhR3 -hSi0(SiR20)o(SiRHO) PSiR3_hHh (IV) wobei R die im Anspruch 5 dafür angegebene Bedeutung hat, h 0, 1 oder 2,
o 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und
p 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist,
mit der Maßgabe, dass durchschnittlich mindestens 2 Si- gebundene Wasserstoffatome vorliegen, eingesetzt werden.
9. Verfahren zur Herstellung von additionsvernetzenden
Siliconzusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (1), (2), (3) und (4) miteinander vermischt werden.
Verfahren zur Vermeidung oder Verzögerung der Korrosion von elektrischen oder elektronischen Bauteilen durch
schwefelhaltige Gase, wobei die elektrischen oder
elektronischen Bauteilen mit einem Verguss aus einer
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die zu einem Siliconkautschuk oder Silicongel härtet, überzogen oder verschlossen oder verkapselt werden.
11. Mit einem Verguss überzogene oder verschlossene oder
verkapselte elektrische oder elektronische Bauteile, dadurch gekennzeichnet, dass der Verguss eine
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist, die zu einem Siliconkautschuk oder Silicongel härtet.
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