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DE69528877T2 - Polyarylensulfidharzzusammensetzung - Google Patents

Polyarylensulfidharzzusammensetzung

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DE69528877T2
DE69528877T2 DE69528877T DE69528877T DE69528877T2 DE 69528877 T2 DE69528877 T2 DE 69528877T2 DE 69528877 T DE69528877 T DE 69528877T DE 69528877 T DE69528877 T DE 69528877T DE 69528877 T2 DE69528877 T2 DE 69528877T2
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polyarylene sulfide
sulfide resin
elastomer
resin composition
acrylate
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyarylensulfidharz- Zusammensetzung ("Polyarylensulfid" kann im folgenden als "PAS" bezeichnet werden) und genauer eine PAS-Harz-Zusammensetzung, die eine überlegene mechanische Festigkeit und hohe Fluidität aufweist und wirksam zur Versiegelung von ICs und verschiedenen elektronischen Teilen verwendet werden kann.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im allgemeinen schließen die Eigenschaften, die für eine Harz- Zusammensetzung, die als Versiegelungsmaterial für ICs und ähnliches verwendet wird, ein: (1) eine niedrige Schmelzviskosität, die ausreichend ist, so dass die Harz-Zusammensetzung geformt werden kann, ohne dass Verbindungskabel für Elemente geschnitten oder deformiert werden und (2) einen Koeffizient der linearen Expansion, der nahe dem von Metallen liegt. Der Koeffizient der linearen Expansion wurde konventionell durch Zugabe von großen Mengen Füllstoffen eingestellt. Die Füllstoffe können der Harz-Zusammensetzung jedoch nur zusammen mit einer Verringerung der mechanischen Festigkeit zugesetzt werden.
  • Daher wurden thermisch härtende Harze wie Epoxyharze und Silikonharze dafür verwendet.
  • Da jedoch die thermisch härtenden Harze nur mit geringer Produktivität erzeugt werden können, die "Stirnläufer" (spur runners) der wärmehärtenden Harze nicht wiederverwendet werden können und die wärmehärtenden Harze nicht leicht recycelt werden können, wurde den thermoplastischen Harzen eine große Aufmerksamkeit geschenkt. Unter den thermoplastischen Harzen wurden Polyarylensulfid (PAS) und Polyphenylensulfid (PPS) aufgrund ihrer überlegenen Wärmebeständigkeit und flammretardierenden Eigenschaften als besonders vielversprechende Versiegelungsmaterialien angesehen.
  • Die folgenden Zusammensetzungen wurden als Zusammensetzungen vorgeschlagen, die PAS verwenden.
  • (1) Eine Zusammensetzung mit einem Silankupplungsmittel, das zur Verbesserung der Eigenschaften hinzugesetzt wurde (japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 18351/1993).
  • (2) Eine Zusammensetzung mit einem Olefincopolymer, die aus einem α-Olefin und einem α,β-ungesättigtem Glycidylether besteht, die dem PAS zugesetzt wurde (japanische Patentanmeldung mit den Offenlegungsnummern (Kokai) 17594/1988 und 68101/1991),
  • (3) Eine Zusammensetzung mit einem Ethylen-Copolymer- Elastomer, das einem aminiertem PPS zugesetzt wird (japanische Patent Anmeldung mit der Offenlegungsnummer (Kokai) 153262/1992),
  • (4) Eine Zusammensetzung, die PPS, ein Ethylen-Terpolymer- Elastomer und ein Silankupplungsmittel umfasst (japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer (Kokai) 202245/1993),
  • Die Zusammensetzung (1) zeigt nur eine unzureichende Verbesserung der Zähigkeit und der Fluidität, Eine große Menge hydriertes SBS muss der Zusammensetzung (2) zugesetzt werden, was zu einer geringen Wärmebeständigkeit und chemischen Beständigkeit führt, Die Zusammensetzung (3) besitzt eine geringe Fluidität aufgrund des hohen Molekulargewichtes des PPS und ist daher als Versiegelungsmaterial nicht geeignet. Die Zusammensetzung (4) wurde erfunden, um die mechanische Festigkeit von PPS zu verbessern, ohne Berücksichtigung der Viskosität, deren Verringerung wichtig für die Zusammensetzung ist, wenn sie als Versiegelungsmaterial verwendet wird. Die offenbarten Silankupplungsmittel begleiten einen Anstieg der Viskosität und sind daher nicht erwünscht. Diese Verbindungen sind daher nicht notwendigerweise zufriedenstellend.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf diese Situation vervollständigt und besitzt die Aufgabe der Bereitstellung einer Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung, die überlegene mechanische Eigenschaften und eine hohe Fluidität zeigt und die effektiv für die Versiegelung von ICs und verschiedene elektronische Teilen verwendet werden kann.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die obige Aufgabe kann durch eine Polyarylensulfidharz- Zusammensetzung gelöst werden, die umfasst:
  • (A) ein Polyarylensulfidharz,
  • (B) Siliziumdioxid,
  • (C) (c1) ein Terpolymer-Elastomer, hergestellt aus Ethylen, einem α,β- ungesättigten Carboxylat und Maleinsäureanhydrid und/oder (c2) ein gepfropftes zusammengesetztes Elastomer, das ein Vinylmonomer- gepfropftes zusammengesetztes Elastomer eines Polyorganosiloxans und Alkyl(meth)acrylat ist, und
  • (D) ein Mercaptosilan-Kupplungsmittel, und worin die Mengen der Komponenten (A), (B), (C) und (D) die folgenden Ungleichungen (I) bis (IV) erfüllen:
  • 15 ≤ 100 A/(A + B + C) ≤ 60 (I),
  • 40 ≤ 100 B/(A + B + C) ≤ 85 (II),
  • 3 ≤ 100 C/A ≤ 30 (III), und
  • 0,1 ≤ 100 D/(A + B + C) ≤ 5 (IV).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das genannte Polyarylensulfidharz (A) eine Schmelzviskosität von 3-30 Pa·S bei einer Harz-Temperatur von 300ºC und eine Schergeschwindigkeit von 200 S&supmin;¹,
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Natriumgehalt des genannten Polyarlyensulfidharzes 150 ppm oder weniger,
  • In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Siliziumdioxid (B) Schmelz-Siliziumdioxid (Quarzgut) und/oder kristallines Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 um oder weniger.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Monomer-Zusammensetzung im genannten Terpolymer- Elastomer (c1) 50 bis 90 Gew.-% Ethylen, 5 bis 49 Gew.-% α,β- ungesättigtes Carboxylat und 0,5 bis 10 Gew.-% Maleinsäureanhydrid; und die Elastomer-Zusammensetzung in dem genannten zusammengesetzten Elastomer des genannten gepfropften zusammengesetzten Elastomers (c2) ist 1-99 Gew.-% Polyorganosiloxan und 99-1 Gew.-% Alkyl(meth)acrylat; und das genannte gepfropfte zusammengesetzte Elastomer (c2) besteht aus 30 bis 95 Gew.-% des zusammengesetzten Elastomers und 5 bis 70 Gew.-% des Vinylmonomers.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Mercaptosilan-Kupplungsmittel (D) eine oder mehrere -SH-Gruppen und eine oder mehrere Si-OR-Gruppen, worin R eine Alkylgruppe ist.
  • Jede Komponente der Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird nun illustriert.
  • 1. Polyarylensulfidharz (A)
  • Die Verbindungen, die durch die Formel -(Ar-S-)n dargestellt werden und die an sich im Stand der Technik bekannt sind, können als Polyarylensulfidharz (A), das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gegeben werden. In der obigen Formel ist -Ar- eine divalente aromatische Gruppe, die mindestens 6 Ring-Kohlenstoffe enthält, die wahlweise substituierte Gruppen aufweisen kann, wie Atome, z. B. Halogenatome (F, Cl, Br, etc.) oder andere Gruppen wie Alkylgruppen (z. B. Methylgruppen), Nitrogruppen, Carbonsäuregruppen oder ein Salz davon, Aminogruppen und Phenylgruppen, Die folgenden Gruppen werden als Beispiele von -Ar- gegeben.
  • Unter den Polyarylensulfidharzen sind diejenigen, die nicht vernetzt oder partiell vernetzt sind, bevorzugt, aufgrund ihrer geringen temperaturabhängigen Viskositätsänderung,
  • Das PAS-Harz (A) besitzt eine Schmelzviskosität von 3-30 Pa·S, bevorzugt 4-20 Pa·S, bei einer Harz-Temperatur von 300ºC und einer Schergeschwindigkeit von 200 S&supmin;¹.
  • Wenn die Schmelzviskosität kleiner als 3 Pa·S ist, ist die mechanische Festigkeit gering, Eine Schmelzviskosität von mehr als 30 Pa·S kann dazu führen, dass Verbindungskabel während dem Formen deformiert werden.
  • Der Natriumgehalt des PAS-Harzes beträgt bevorzugt 150 ppm oder weniger und noch bevorzugter 100 ppm oder weniger. Wenn der Natriumgehalt mehr als 150 ppm beträgt, können die metallischen Teile in den Elementen wie den ICs korrodieren, und die Zuverlässigkeit solcher Elemente kann abnehmen.
  • Der Anteil des PAS-Harzes (A), das in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingefügt wird, beträgt 15-60 Gew.-%, bevorzugt 20-50 Gew.-% der Gesamtmenge des PAS-Harzes (A), des Siliziumdioxids (B) und des ethylenischen Terpolymer-Elastomers (C).
  • Wenn dieser Anteil weniger als 15 Gew.-% betragt, nimmt die Fluidität der resultierenden Zusammensetzung ab, wenn sie mehr als 60 Gew.-% beträgt, besitzt die Harz-Zusammensetzung einen hohen Koeffizienten der linearen Expansion, was die Zuverlässigkeit der Elemente beeinträchtigen kann.
  • 2. Siliziumdioxid (B)
  • Das Siliziumdioxid (B) wird in der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Festigkeit aufrechtzuerhalten und den Koeffizient der linearen Expansion einzustellen. Es kann entweder geschmolzenes Siliziumdioxid oder kristallines Siliziumdioxid oder eine Mischung derselben als Siliziumdioxid (B) in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Oberfläche des Siliziumdioxids (B) kann mit Epoxysilan, Aminosilan oder anderen Silankupplungsmitteln in einem solchen Ausmaß behandelt werden, dass die Wirkung des Mercaptosilan-Kupplungsmittels, das im folgenden diskutiert wird, nicht nachteilig beeinflusst wird.
  • Das Siliziumdioxid (B) besitzt einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von bevorzugt 50 um oder weniger und besonders bevorzugt 35 um oder weniger, Wenn der Partikeldurchmesser des Siliziumdioxids (B) mehr als 50 um beträgt, kann die Zuverlässigkeit der Elemente beeinträchtigt sein.
  • Der Natriumgehalt des Siliziumdioxids (B) ist bevorzugt 5 ppm oder weniger und noch bevorzugter 3 ppm oder weniger. Wenn der Natriumgehalt größer als 5 ppm ist, können Natriumionen (Na&spplus;) in die Elemente eindringen, und die Zuverlässigkeit dieser Elemente kann abnehmen.
  • Der Anteil des Siliziumdioxids (B), das in die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingefügt wird, beträgt 40 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 80 Gew.-% und besonders bevorzugt 50 bis 60 Gew.-% der gesamten Menge des PAS-Harzes (A), des Siliziumdioxids (B) und des ethylenischen Terpolymer-Elastomers (C).
  • Wenn dieser Anteil weniger als 40 Gew.-% beträgt, besitzt die Harz- Zusammensetzung einen hohen Koeffizienten der linearen Expansion, was die Zuverlässigkeit der Elemente beeinträchtigen kann. Wenn er mehr als 85 Gew.-% beträgt, kann die Fluidität der resultierenden Zusammensetzung abnehmen.
  • 3. Ethylenisches Terpolymer-Elastomer und/oder gepfropftes zusammengesetztes Elastomer (C)
  • Das Elastomer (C) wird in der vorliegenden Erfindung verwendet, um das Adhäsionsvermögen des Harzes an die Elemente zu vergrößern und die Zähigkeit der Harz-Zusammensetzung zu verbessern, Dieses Elastomer (C) ist (c1) ein Terpolymer-Elastomer aus Ethylen, einem α,β- ungesättigten Carboxylat und Maleinsäureanhydrid oder (c2) ein gepfropftes zusammengesetztes Elastomer, welches ein Vinylmonomer- gepfropftes zusammengesetztes Elastomer von Polyorganosiloxan und Alkyl(meth)acrylat ist, oder eine Kombination von (c1) und (c2).
  • Als α,β-ungesättigtes Carboxylat sind Alkylester ungesättigter Carbonsäuren mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Acrylsäure oder Methacrylsäure bevorzugt. Darunter sind Ethylacrylat, t-Butylacrylat und Methylmethacrylat besonders bevorzugt.
  • Die Monomer-Zusammensetzung in dem ethylenischen Elastomer (C) beträgt 50 bis 90 Gew.-%. bevorzugt 60 bis 85 Gew.-% Ethylen; 5 bis 49 Gew.-%, bevorzugt 7 bis 45 Gew.-% eines α,β-ungesättigten Carboxylates; und 0,5 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 8 Gew.-% Maleinsäureanhydrid. Mit der Monomer-Zusammensetzung in diesem Bereich kann eine Harz-Zusammensetzung erhalten werden, die eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit wie Zähigkeit und überlegene Fluidität besitzt.
  • In dem gepfropften zusammengesetzten Elastomer, das ein Vinylmonomer-gepfropftes zusammengesetztes Elastomer von Polyorganosiloxan und Alkyl(meth)acrylat ist (die Komponente (c2)), wird, wenn die Menge des Polyorganosiloxans, das das zusammengesetzte Elastomer bildet, größer als 99 Gew.-% beträgt, die äußere Erscheinung des geformten Produktes, hergestellt aus der Harz-Zusammensetzung, beeinträchtigt. Wenn dieser Anteil weniger als 1 Gew.-% beträgt, wird die Schlagzähigkeit der geformten Produkte, hergestellt aus der Harz- Zusammensetzung, unzureichend. Aus diesem Grund sollte der Anteil beider Komponenten (der Kautschuk-Komponenten), die das zusammengesetzte Elastomer bilden 1 bis 99 Gew.-% und bevorzugt 5 bis 99 Gew.-% (bezogen auf die Summe von 100 Gew.-% der Kautschuk- Komponenten) betragen.
  • Das Polyorganosiloxan kann erhalten werden durch das Verfahren, wie es z. B. in der USP 2,891,920 oder USP 3,294,725 beschrieben ist.
  • Das zusammengesetzte Elastomer, das die Polyorganosiloxan- Komponente und die Polyalkyl(meth)acrylat-Komponente umfasst, kann hergestellt werden durch Zugeben eines Alkyl(meth)acrylates, eines Vernetzungsmittels für den Polyalkyl(meth)acrylat-Kautschuk und ein Pfropfvernetzungsmittel für den Polyalkyl(meth)acrylat-Kautschuk zu einem Polyorganosiloxanlatex, um diese Komponenten in dem Polyorganosiloxanlatex absorbieren zu lassen und anschließender Polymerisation der Mischung.
  • Acrylate linearer oder verzweigter Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und Alkylmethacrylate worin die Alkylgruppe 6 bis 12 Kohlenstoffatome aufweist, können als Alkyl(meth)acrylate, die für die Herstellung des zusammengesetzten Elastomers verwendet werden, angegeben werden, Spezifische Beispiele dieser Alkyl(meth)acrylate sind: Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Iso-propylacrylat, n- Butylacrylat, Isobutylacrylat, sek-Butylacrylat, 2-Methylbutylacrylat, 3- Methylbutylacrylat, 3-Pentylacrylat, Hexylacrylat, Heptylacrylat, 2- Heptylacrylat, Octylacrylat, 2-Octylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Hexylmethacrylat, Octylmethacrylat, Decylmethacrylat, Laurylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat und ähnliche, Darunter ist Butylacrylat bevorzugt.
  • Die gepfropften zusammengesetzten Elastomere (c2), die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, besitzen mindestens ein Vinylmonomer, das mit dem zusammengesetzten Elastomer pfropfpolymerisiert ist. Beispiele des hier verwendeten Vinylmonomers, die gegeben werden, sind Methacrylate wie Methylmethacrylat und 2- Ethylhexylacrylat; Acrylate wie Methylacrylat, Ethylacrylat und Butylacrylat; aromatische Alkenyl-Verbindungen wie Styrol, halogensubstituiertes Styrol, α-Methylstyrol und Vinyltoluol; und cyanierte Vinyl-Verbindungen wie Acrylnitril und Methacrylnitril. Diese Vinylmonomere können entweder einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
  • Methylmethacrylat wird bevorzugt unter diesen Vinylmonomeren verwendet. Der Anteil des zusammengesetzten Elastomers und der Vinylmonomere in dem gepfropften zusammengesetzten Elastomer beträgt 30 bis 95 Gew.-% und 5 bis 70 Gew.-%. Geeignetere Anteile sind 70 bis 95 Gew.-% des zusammengesetzten Elastomers und 5 bis 30 Gew.-% des Vinylmonomers. Wenn die Menge der Vinylmonomere weniger als 5 Gew.-% betragt, ist die Dispersion des gepfropften Copolymers in der Harz-Zusammensetzung unzureichend; wenn die Menge mehr als 70 Gew.-% beträgt, neigt die Schlagzähigkeit zur Verringerung.
  • Die Menge der Komponente (C), die das ethylenische Terpolymer- Elastomer (c1) ist, und des gepfropften zusammengesetzten Elastomers (c2), welches ein Vinylmonomer-gepfropftes zusammengesetzten Elastomer von Polyorganosiloxan und Alkyl(meth)acrylat ist, beträgt 3 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% des genannten PAS-Harzes (A). Wenn diese Menge weniger als 3 Gew.-% beträgt, können die Wirkungen dieser Komponente, d. h. die ausgezeichnete Zähigkeit und Fluidität nicht erhalten werden. Auf der anderen Seite können, falls die Menge mehr als 30 Gew.-% beträgt, die Festigkeit, die Wärmebeständigkeit und die Flammbeständigkeit beeinträchtigt sein.
  • 4. Mercaptosilan-Kupplungsmittel (D)
  • Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich des Mercaptosilan-Kupplungsmittels (D), das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Silan-Verbindungen mit einer oder mehreren SH-Gruppen und einer oder mehreren Si-OR (R steht für eine Alkylgruppe)-Gruppen können als Beispiele gegeben werden, Hier können als Alkylgruppen, die durch R in der Si-OR-Gruppe dargestellt sind, Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen angegeben werden. Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sind besonders bevorzugt. Spezifische Beispiele des Mercaptosilan-Kupplungsmittels (D) schließen ein:
  • γ-Mercoptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, γ-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan und ähnliche.
  • Der Anteil des Mercaptosilan-Kupplungsmittels (D), das in die Harz- Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung einzufügen ist, beträgt 0,5 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, noch bevorzugter 0,2 bis 2 Gew.-% der gesamten Menge des PAS-Harzes (A), des Siliziumdioxids (B) und der genannten Komponente (C), die das ethylenische Terpolymer- Elastomer (c1) und/oder das Vinylmonomer-gepfropfte zusammengesetzte Elastomer aus Polyorganosiloxan und Alkyl(meth)acrylat (c2) ist. Wenn dieser Anteil weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, wird die Festigkeit der Harz-Zusammensetzung unzureichend verbessert; wenn er mehr als 5 Gew.-% beträgt, kann Gas erzeugt werden und die äußere Erscheinung des Produktes beeinträchtigt werden.
  • Das Mercaptosilan-Kupplungsmittel kann wie die Komponente (C) separat von dem Siliziumdioxid (B) zugesetzt werden, oder es ist möglich, die Oberfläche des Siliziumdioxids (B) mit der Silan-Verbindung zu behandeln und dieses Siliziumdioxid (B), das mit der Silan-Verbindung behandelt ist, hinzuzugeben.
  • 5. Andere Komponenten
  • Neben diesen Komponenten können andere Komponenten wahlweise zu der Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einem Ausmaß zugesetzt werden, dass deren Zugabe die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung nicht stört.
  • Solche andere Komponenten schließen z. B. verschiedene Additive ein, wie anorganische Füllstoffe, Antioxidationsmittel, Wärmestabilisatoren, Gleitmittel, Farbstoffe und Weichmacher; thermoplastische Harze und/oder wärmehärtende Harze wie Polyamide, Epoxyharze, Silikonharze, Silikonöle, Silikonöle mit verschiedenen funktionellen Gruppen, die darin eingeführt sind, und Polyolefine; Kautschuke wie hydriertes SPS, hydriertes NBR, Silikonkautschuke, fluorierte Kautschuke; und Pigmente.
  • In den genannten anorganischen Füllstoffen sind z. B. eingeschlossen: Oxide wie Calciumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid und Aluminiumoxid, Hydroxide wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Calciumhydroxid; Carbonate wie Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat und Dolomit; Sulfate wie Bariumsulfat, Calciumsulfat und Magnesiumsulfat; Sulfite wie Calciumsulfit, Silikate wie Calciumsilikate; Keramiken wie Siliziumcarbid, Siliziumnitrid und Bornitrid; Whisker wie Calciumtianatwhisker, Aluminiumoxidwhisker, Magnesiumoxidwhisker, Graphitwhisker, Siliziumcarbidwhisker, Zinkoxidwhisker verschiedener Formen; anorganische Fasern wie Glasfasern, Aramidfasern und Kohlefasern; und andere anorganische Füllstoffe wie Talk, Ton, Mica, Glasperlen, Ruß, Diatomeenerde, Asbest und Zeolith.
  • Die Mengen dieser anderen Komponenten, die hinzugegeben werden, können zweckmäßig in einem Bereich ausgewählt werden, der die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung nicht stört.
  • 6. Herstellung der Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung
  • Die Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch Vermischen des PAS-Harzes (A), des Siliziumdioxids (B), der Komponente (C), die das ethylenische Terpolymer-Elastomer (c1) und/oder das gepfropfte zusammengesetzte Elastomer (c2), die das Vinylmonomer-gepfropfte zusammengesetzte Elastomer aus Polyorganosiloxan und Alkyl(meth)acrylat ist, des Mercaptosilan-Kupplungsmittels (D) und wahlweise der anderen Komponenten und Schmelzverkneten der Mischung.
  • Das Schmelzkneten kann gewöhnlich durch bekannte Verfahren durchgeführt werden, das die Zielharz-Zusammensetzung durch homogenes Vermischen und Dispergieren aller Komponenten in dem Harz erzeugt.
  • Ein Biaxial-Extruder oder ein Uniaxial-Extruder kann zweckmäßig für das Schmelzverkneten verwendet werden.
  • Es bestehen keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Bedingungen, unter denen das Schmelzverkneten durchgeführt wird. Es ist jedoch bevorzugt, extrem hohe Temperaturen und extrem lange Verweilzeiten zu vermeiden, um die Zusammensetzung oder das Schäumen der wahlweise zugesetzten Komponenten zu verhindern, Ein spezifischer Temperaturbereich liegt gewöhnlich bei 280 bis 350ºC und bevorzugt 285 bis 330ºC.
  • Die so hergestellte Polyarylensultidharz-Zusammensetzung wird in Pellets oder ähnliches mit geeigneter Form und Größe durch Granulieren oder Schneiden verarbeitet und in die weitere Verarbeitung gegeben, insbesondere wird sie in Materialien für das Formen mit einer Metallform oder das Spritzgießen verarbeitet.
  • In der Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, in der die oben beschriebenen vier Komponenten in einem spezifischen Anteil vermischt sind, kann das verwendete Mercaptosilan- Kupplungsmittel (D), die Grenzflächenfestigkeit zwischen dem PAS-Harz (A) und dem Siliziumdioxid (B) erhöhen, wodurch die Festigkeit der Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung ohne Erhöhung der Viskosität verbessert wird.
  • Wie oben illustriert, stellt die vorliegende Erfindung eine Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung bereit, die eine überlegene mechanische Festigkeit und hohe Fluidität aufweist und effektiv für die Versiegelung von ICs und verschiedenen elektronischen Teilen verwendet werden kann.
  • BEISPIELE
  • Die Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird nun im Hinblick auf die Beispiele detaillierter beschrieben.
  • Herstellung von PAS
  • 833 Mol Natriumsulfidhydrat (Na&sub2;S·5H&sub2;O), 830 Mol Lithiumchlorid (LiCl) und 500 L N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) wurden in ein Polymerisationsgefäß gegeben, das mit einem Rührer ausgestattet war, und bei 145ºC unter Vakuum für eine Stunde zur Dehydratisierung erwärmt. Nach Abkühlen des Reaktionssystems auf 45ºC wurden 905 Mol Dichlorbenzol (DCB) hinzugegeben, und die Mischung wurde bei 206ºC für 3 Stunden polymerisiert. Die resultierende Mischung wurde fünfmal mit heißem Wasser, einmal mit NMP bei 170ºC und dreimal mit Wasser gewaschen und bei 185ºC getrocknet, um lineares PAS zu erhalten. Das PAS hatte eine Schmelzviskosität von 10 Pa·S und enthielt 90 ppm Natrium.
  • BEISPIELE 1-5 VERGLEICHSBEISPIELE 1-6
  • Das PAS-Harz und die anderen Komponenten, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, in den in Tabelle 1 angegebenen Anteilen, wurden vermischt und bei 290ºC geschmolzen, um Pellets herzustellen.
  • Die von den PAS-Harz verschiedenen Komponenten, die verwendet wurden, waren die folgenden:
  • - Siliziumdioxid: Schmelzsiliziumdioxid FB74 (Handelsname: hergestellt durch Denki Kagaku Kogyo, durchschnittlicher Partikeldurchmesser: 31,5 um)
  • - Elastomer (c1): Bondine-AX8390 (Handelsname, hergestellt durch Sumitomo Chemical Industries, Zusammensetzung: Ethylen 68 Gew.-%; Ethylacrylat 30 Gew.-%; Maleinsäureanhydrid 2 Gew.-%)
  • - Elastomer (c2): Methablen S2001 (Handelsname, hergestellt durch Mitsubishi Rayon)
  • - Mercaptosilan-Kupplungsmittel (γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan): SH6062 (Handelsname, hergestellt durch Toray-Dow Corning Silicone)
  • - Epoxysilan-Kupplungsmittel (γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan): SH6040 (Handelsname, hergestellt durch Toray-Dow Corning Silicone)
  • - Aminosilan-Kupplungsmittel (γ-Aminopropyltriethoxysilan): TSL8331 (Handelsname, hergestellt durch Toshiba Silicone)
  • - Vinylsilan-Kupplungsmittel (Vinyltriethoxysilan): TSL8311 (Handelsname, hergestellt durch Toshiba Silicone)
  • Bewertung der Eigenschaften
  • Testblätter wurden hergestellt durch Formen von geschmolzenen Pellets bei einer Zylinder-Temperatur von 290ºC und einer Düsen- Temperatur von 135ºC, Die Izod-Schlagzähigkeit (entsprechend ASTM D256) und die Biegeeigenschaften (entsprechend ASTM D790) wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1
  • Die folgenden Befunde wurden mit den Zusammensetzungen der Beispiele und Vergleichsbeispiele bestätigt.
  • Die Zusammensetzung von Vergleichsbeispiel 2, der kein Silankupplungsmittel zugesetzt wurde, zeigte eine geringe Biegefestigkeit und eine geringe Izod-Schlagzähigkeit, obwohl diese Zusammensetzung eine niedrige Schmelzviskosität besaß. Im Gegensatz dazu wurden sowohl die Biegefestigkeit als auch die Izod-Schlagzähigkeit in den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 3 und 4, denen das Epoxysilan-Kupplungsmittel (SH6040) zugesetzt wurde, infolge der Verstärkung der Grenzfläche zwischen Siliziumdioxid und dem PAS-Harz verbessert. Da jedoch das Epoxysilan-Kupplungsmittel (SH6040) auch mit dem Säureanhydrid, das in dem Elastomer (AX8390) vorhanden ist, reagiert, war die Schmelzviskosität dieser Zusammensetzung signifikant hoch. D. h., dass die Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 eine Viskosität von 64 Pa·S bzw. 96 Pa·S verglichen mit 36 Pa·S der Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 2 aufwiesen. Ein solch starker Anstieg der Viskosität kann fatale Probleme verursachen, die die Zuverlässigkeit elektronischer Teile mit genauen Strukturen beeinträchtigen. In den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 5 und 6, denen ein Silankupplungsmittel zugesetzt wurde, das nicht mit dem zugegebenen PAS reagiert, stiegen, obwohl die Schmelzviskosität nicht sehr anstieg, die Festigkeiten ebenso nicht an, Dies wird aus einem Vergleich der Vergleichsbeispiele 5 und 6 mit Vergleichsbeispiel 2 deutlich.
  • In den Zusammensetzungen der Beispiele 1-3, in denen das Mercaptosilan-Kupplungsmittel (SH6062), das nicht mit dem Elastomer (AX3890) aber mit PAS reagiert, verwendet wurde, stiegen die Festigkeiten zweimal so hoch an wie in den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2, denen kein Silankupplungsmittel zugesetzt wurde, während die Schmelzviskosität so gering blieb wie die Viskosität dieser Vergleichszusammensetzungen. Diese Ergebnisse bestätigten, dass es möglich ist, ein Material mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit zu erhalten, welches genaue Strukturen nicht zerstört und die Zuverlässigkeit elektronischer Teile nicht beeinträchtigt.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Wie oben illustriert, zeigt die Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und eine hohe Fluidität. Die Zusammensetzung kann effektiv zur Versiegelung von ICs und elektronischen Teilen verwendet werden.

Claims (6)

1. Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung, die umfasst;
(A) ein Polyarylensulfidharz,
(B) Siliziumdioxid,
(C) (c1) ein terpolymeres Elastomer, hergestellt aus Ethylen, einem α,β-ungesättigten Carboxylat und Maleinsäureanhydrid und/oder (c2) ein gepfropftes, zusammengesetztes Elastomer, das ein Vinylmonomer- gepfropftes, zusammengesetztes Elastomer eines Polyorganosiloxans und Alkyl(meth)acrylat ist, und
(D) ein Mercaptosilan-Kupplungsmittel, und worin die Mengen der Komponenten (A), (B), (C) und (D) die folgenden Ungleichungen (I) bis (IV) erfüllen:
15 ≤ 100 A/(A + B + C) ≤ 60 (I),
40 ≤ 100 B/(A + B + C) ≤ 85 (II),
3 ≤ 100 C/A ≤ 30 (III), und
0,1 ≤ 100 D/(A + B + C) ≤ 5 (IV).
2. Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das genannte Polyarylensulfidharz (A) eine Schmelzviskosität von 3-30 Pa·S bei einer Harz-Temperatur von 300ºC und einer Schergeschwindigkeit von 200 S&supmin;¹ aufweist,
3. Poylarylensulfidharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Natriumgehalt des genannten Polyarylensulfidharzes (A) 150 ppm oder weniger beträgt.
4. Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Siliziumdioxid (B) Schmelz-Siliziumdioxid und/oder kristallines Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 um oder weniger ist.
5. Polyarylensuldifharz-Zusammensetzung nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Monomer-Zusammensetzung in dem genannten Terpolymer-Elastomer (c1) 50 bis 90 Gew.-% Ethylen, 5 bis 49 Gew.-% eines α,β-ungesättigten Carboxylates und 0,5 bis 10 Gew.-% Maleinsäureanhydrid ist; die Elastomer-Zusammensetzung in dem genannten zusammengesetzten Elastomer des genannten gepfropften zusammengesetzten Elastomers (c2) 1 bis 99 Gew.-% des Polyorganosiloxans und 99 bis 1 Gew.-% Alkyl(meth)acrylat beträgt; und das genannte gepfropfte zusammengesetzte Elastomer (c2) aus 30 bis 95 Gew.-% des zusammengesetzten Elastomers und 5 bis 70 Gew.-% des Vinylmonomers besteht.
6. Polyarylensulfidharz-Zusammensetzung nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das genannte Mercaptosilan-Kupplungsmittel (D) ein oder mehrere SH-Gruppen und eine oder mehrere Si-OR-Gruppen enthält, worin R eine Alkylgruppe ist.
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