DE102013201958A1

DE102013201958A1 - Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse

Info

Publication number: DE102013201958A1
Application number: DE102013201958.0A
Authority: DE
Inventors: Lothar Zapf; Markus Brunner
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-07
Also published as: US9534157B2; US20140221530A1

Abstract

Es wird eine Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse vorgestellt, umfassend zumindest ein Epoxidharzgemisch und einen Härtungsbeschleuniger, bei der das Epoxidharzgemisch 25 bis 80 Gew.-% eines ersten Epoxidharzes, wobei das erste Epoxidharz ein bifunktionelles aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Epoxidharz ist; und 12,5 bis 40 Gew.-% eines zweiten Epoxidharzes, wobei das zweite Epoxidharz ein polyfunktionelles aliphatisches oder aromatisches Epoxidharz ist, aufweist und bei der der Härtungsbeschleuniger ein Imidazolderivat ist, das bei Temperaturen unter 50 °C nicht in dem Epoxidharzgemisch löslich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse und eine Verwendung dieser Zusammensetzung insbesondere zum Verkleben elektronischer Bauelemente.
Bei der Fertigung von induktiven Bauelementen werden für die verschiedensten Füge- und Montageprozesse Klebstoffe benötigt. Gebräuchlich sind dabei Materialen auf unterschiedlichster chemischer Basis sowohl in gebrauchsfertigen Einkomponentenformulierungen als auch in Mehrkomponentenformulierungen, die erst unmittelbar vor der Verwendung zu mischen sind. Letztere können wiederum in raumtemperaturhärtende Systeme und in Klebstoffmassen, die bei erhöhten Temperaturen aushärten, unterschieden werden.
Für Anwendungen mit erhöhten Ansprüchen an Klebefestigkeit und Temperaturbeständigkeit haben sich hier allgemein Klebstoffe auf Basis von Epoxidharzen in der Praxis durchgesetzt. Wegen der wesentlich einfacheren Handhabung, die Verarbeitungsfehler durch unzureichende Mischungsverhältnisse bzw. unzureichende Durchmischung von vornherein ausschließt, sind speziell bei thixotropierten bzw. pastösen Klebemassen einkomponentige Klebstoffe wesentlich weiter verbreitet als die bei niederviskoseren Massen – speziell Gießharzen – dominierenden zwei- oder mehrkomponentigen Produkte.
Während es im Falle der aus mehreren getrennten Bestandteilen zu mischenden Klebstoffe in der Regel problemlos möglich ist, sich an die unterschiedlichsten Anforderungen wie Lagerstabilität oder limitierte Aushärtetemperaturen anzupassen, unterliegen fertig formulierte einkomponentige Systeme hier wesentlich weitreichenderen Beschränkungen. In der Elektronikfertigung muss eine Voralterung der zu verarbeitenden Bauelemente bzw. deren Lötanschlüsse zwingend vermieden werden. Als Folge davon ist es erforderlich, Klebstoffe mit möglichst niedriger Aushärtetemperatur und kurzer Aushärtezeit einzusetzen. Während dies bei zu mischenden, zweikomponentigen Systemen unproblematisch ist, besteht bei einkomponentigen Klebstoffen grundsätzlich das Problem, dass bei niedrigen Temperaturen schnell härtende Klebstoffe nur bei sehr tiefen Temperaturen über eine hinreichende Lagerstabilität verfügen bzw. dass bei Raumtemperatur lagerstabile Mischungen in der Regel Aushärtetemperaturen um bzw. über 150 °C benötigen, was sich wiederum se hr nachteilig auf die Eigenschaften der verarbeiteten elektronischen Komponenten, speziell deren nachträgliche Lötbarkeit, auswirkt.
Um dieses Problem zu lösen, ist für einkomponentige Klebstoffe ein üblicher Weg die Verwendung einer Kombination von in der Regel in der Harzkomponente erst bei erhöhter Temperatur löslichen Härtern mit Härtungsbeschleunigern, die erst bei erhöhter Temperatur in eine chemisch aktive Form z. B. durch Abspaltung einer die aktive Gruppe blockierenden niedermolekularen Verbindung aktiviert werden. Als Standardhärter für diese Anwendungen hat sich in der Technik feinvermahlenes (mikronisiertes) Dicyandiamid durchgesetzt, das ohne weitere Härtungsbeschleuniger gut lagerstabile Mischungen ermöglicht, die allerdings Härtungstemperaturen über 150 °C erf ordern.
Zur Reduktion der Härtungstemperatur werden üblicherweise Katalysatoren auf Basis substituierter Harnstoffderivate wie zum Beispiel 3-(4-Chlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff (Monuron) oder 3-(3,4-Dichlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff (Diuron) in Mengen unter 1 Gew.-%, bezogen auf die Harzmenge, eingesetzt. Mit diesen zusätzlichen Beschleunigern sind Härtungstemperaturen im Bereich ab ca. 120 °C zugänglich.
Eine weitere technisch etablierte Variante ist die Verwendung von blockierten Amin- bzw. Imidazol-Komplexverbindungen. Typische Vertreter dieser beiden Substanzklassen wären beispielsweise Zink-bis[(tetramethylguanidin)-(2-ethylhexanoat)] oder beispielsweise Zink-bis[(1-methylimidazol)-(2-ethylhexanoat)]. Auch bei Verwendung dieser Komplexverbindungen, die in Mengen von typischerweise 0,1 bis 1 % der Formulierung zugesetzt werden, sind Härtungstemperaturen ab ca. 120 °C in Verbindu ng mit Dicyandiamid möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese mit Dicyandiamid und gegebenenfalls zusätzlichen Härtungsbeschleunigern gehärteten Klebstoffe zwar die Forderungen nach einer hinreichend niedrigen Aushärtetemperatur bei guter Haftung auf typischen Konstruktionswerkstoffen und guter Dauertemperaturbeständigkeit erfüllen, bei der Prüfung der Kriechstromfestigkeit nach der DIN EN 60112 typischerweise jedoch nur Kriechstromfestigkeiten im Bereich von 350 bis 450 V erreichen und damit der Isolierstoffklasse II bzw. lila zuzuordnen sind. Dies ist insofern nachteilig, als dass es für die Fertigung von induktiven Bauelementen eine Vielzahl von Konstruktionskunstoffen gibt, die Kriechstromfestigkeiten größer 600 V und damit Isolierstoffklasse I erreichen. Werden diese Kunststoffe (z. B. Polyamid 6.6, Polyamid 6.6T oder Polybutylentherephthalat) als Isolatormaterialien verwendet und gleichzeitig eine Klebeverbindung verschiedener Bauteile durchgeführt, bestimmt nicht mehr der hochwertigere Werkstoff der Isolierstoffklasse I, sondern der deutlich schlechtere Klebstoff der Isolierstoffklasse II oder lila die erforderlichen geometrischen Mindestabstände (Kriechwege) und damit die Bauteilgröße.
Aufgabe ist es, die oben genannten Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Es ist eine Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse vorgesehen, die zumindest ein Epoxidharzgemisch und einen Härtungsbeschleuniger umfasst, bei der das Epoxidharzgemisch (a) 25 bis 80 Gew.-% eines ersten Epoxidharzes, wobei das erste Epoxidharz ein bifunktionelles aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Epoxidharz ist; und (b) 12,5 bis 40 Gew.-% eines zweiten Epoxidharzes, wobei das zweite Epoxidharz ein polyfunktionelles aliphatisches oder aromatisches Epoxidharz ist, aufweist und bei der der Härtungsbeschleuniger ein Imidazolderivat ist, das bei Temperaturen unter 50 °C nicht in dem Epoxidharzgemisch löslich ist. Die Summe der Bestandteile des Epoxidharzgemisches ergibt 100 Gew.-%.
Es hat sich herausgestellt, dass diese Zusammensetzung als einkomponentige Klebstoffmasse formuliert werden kann. Die Zusammensetzung verfügt bei Raumtemperatur über eine Lagerbeständigkeit von mindestens drei Monaten und kann trotzdem bei Temperaturen ab 100 °C gehärt et werden. Die nun vorgestellte Zusammensetzung erfüllt die Anforderungen an die Isolierstoffklasse I. Sie weist eine Glasübergangstemperatur über 110 °C auf. Ferner besitzt sie eine sehr gute Haftung an typischen elektrotechnischen Konstruktionswerkstoffen sowie eine gute Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit.
Das Epoxidharzgemisch kann zusätzlich zu dem ersten Epoxidharz und dem zweiten Epoxidharz (c) 12,5 bis 40 Gew.-% eines epoxidierten Kautschuks umfassen. Die Summe der Bestandteile des Epoxidharzgemisches ergibt 100 Gew.-%.
Es hat sich herausgestellt, dass sich mittels der hierin vorgestellten Zusammensetzung durch anionische Homopolymerisation des Epoxidharzgemisches Klebstoffmassen formulieren lassen, die im ausgehärteten Zustand im Wesentlichen über eine Polyetherstruktur vernetzt sind und die Kriechstromfestigkeiten größer 600 V nach DIN EN 60112 aufweisen. Als Initiator für diese anionische Polymerisation sind Imidazolderivate vorgesehen, die bei Temperaturen unter 50 °C nicht in dem Epoxidharzgemisch löslich sind. Vergleichsversuche mit Imidazolderivaten, die bei Temperaturen unter 50 °C in dem Epoxidharzgemisch löslich sind, haben ergeben, dass derartige Zusammensetzungen nur eine Lagerbeständigkeit von wenigen Tagen aufweisen.
Die hierin vorgestellte Zusammensetzung kann in an sich bekannter Weise durch Vermischen und Homogenisieren der Bestandteile bei Raumtemperatur hergestellt werden. Ist das erste Epoxidharz ein flüssiges Epoxidharz, so können die weiteren Bestandteile der Zusammensetzung, beispielsweise das zweite Epoxidharz, in dem ersten Epoxidharz gelöst werden. Der Härtungsbeschleuniger löst sich bei Raumtemperatur nicht in dem ersten Epoxidharz oder dem Epoxidharzgemisch. Um die homogene Verteilung des Härtungsbeschleunigers in dem Epoxidharzgemisch sicherzustellen, liegt er beispielsweise in mikronisierter Form vor.
Durch Erwärmen der Zusammensetzung auf eine Temperatur über 100 °C kann die Zusammensetzung schließlich ausgehärtet werden, wodurch eine ausgehärtete Klebstoffmasse erhalten wird, die Bauelemente klebend verbinden kann.
Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften ist die Die hierin vorgestellte Zusammensetzung insbesondere als Klebstoff für elektronische Bauelemente geeignet.
Nachfolgend werden die Bestandteile der Zusammensetzungen im Einzelnen beschrieben.
Erstes Epoxidharz
Das erste Epoxidharz ist ein bifunktionelles aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Epoxidharzes. Beispielsweise ist das erste Epoxidharz ein bei Raumtemperatur flüssiges Epoxidharz.
In einer Ausführungsform ist das erste Epoxidharz aus der Gruppe ausgewählt, die aus Epoxidharzen vom Typ Bisphenol A, Epoxidharzen vom Typ Bisphenol F, Epoxidharzen auf Basis von Bis-(epoxycyclohexyl)-methylcarboxylat, Epoxidharzen auf Basis von Hydrophthalsäurediglycidylester und Gemischen davon besteht. Beispielsweise sind Epoxidharze auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht < 700 g/mol.
Das erste Epoxidharz weist beispielsweise einen Epoxidgruppengehalt von 0,1 bis 0,9 mol/100 g des ersten Epoxidharzes auf. Handelt es sich bei dem ersten Epoxidharz um ein Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A und/oder Bisphenol F, so ist es beispielsweise, wenn das erste Epoxidharz einen Epoxidgruppengehalt von 0,4 bis 0,7 mol/100 g des ersten Epoxidharzes aufweist.
Zweites Epoxid
Das zweite Epoxidharz ist ein polyfunktionelles aliphatisches oder aromatisches Epoxidharz. Dieser Bestandteil sorgt für eine ausreichend hohe Wärmebeständigkeit und Klebefestigkeit des Epoxidharzgemisches bei erhöhten Temperaturen.
Das zweite Epoxidharz ist beispielsweise in dem ersten Epoxidharz löslich. Es ist etwa ein bei Raumtemperatur flüssiges, festes oder halbfestes Epoxidharz.
In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Epoxidharz aus der Gruppe ausgewählt, die aus Epoxyphenolnovolaken, Epoxykresolnovolaken oder polyfunktionellen Epoxidharzderivaten von aromatischen Aminen oder Phenolen besteht. Beispiele für das zweite Epoxidharz sind 4,4’-Methylenbis(N,N-diglycidylanilin) (CAS-Nr. 28768-32-3), N,N-Diglycidyl-4-glycidyloxyanilin (CAS-Nr. 5026-74-4), Polyglycidyldiaminodiphenylether und Polyglycidyldiaminodiphenylsulfone. Handelt es sich bei dem zweiten Epoxid um Epoxyphenolnovolake und/oder Epoxykresolnovolake, so weisen diese Novolake beispielsweise eine Epoxyfunktionalität größer 2 auf. Ferner können als zweites Epoxid vergleichbare polyfunktionelle Harze verwendet werden, die nach dem Stand der Technik zur Erhöhung der Vernetzungsdichte des ersten Epoxidharzes eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Epoxidharz ein Epoxidharz mit einem Epoxidgruppengehalt von 0,3 bis 1,0 mol/100 g des zweiten Epoxidharzes. In einer anderen Ausführungsform weist das zweite Epoxidharz eine Epoxyfunktionalität von 2 bis 10 Epoxidharzgruppen pro Molekül auf.
Epoxidierter Kautschuk
Darüber hinaus kann das Epoxidharzgemisch einen epoxidierten Kautschuk umfassen. Ein solcher Kautschuk ist ein bifunktionelles Harz, das epoxidierte, flexible Kettensegmente enthält. Mittels eines solchen epoxidierten Kautschuks kann eine deutliche Verbesserung der Haftung der Klebstoffmasse beispielsweise auf Polyamid erreicht werden. Außerdem kann die Schlagzähigkeit der ausgehärteten Klebstoffmasse verbessert werden.
Der epoxidierte Kautschuk ist beispielsweise ein epoxidierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, beispielsweise ein epoxidierter Nitrilkautschuk (auch als epoxidierter NBR-Kautschuk bezeichnet) und beispielsweise ein bei Raumtemperatur flüssiger epoxidierter Nitrilkautschuk. Ein beispielhafter flüssiger Nitrilkautschuk weist zumindest eines der folgenden Merkmale auf:

– einen Epoxidgruppengehalt von 0,1 bis 0,5 mol/100 g epoxidierter Nitrilkautschuk, beispielsweise von 0,2 bis 0,4 mol/100 g epoxidierter Nitrilkautschuk;
– eine Viskosität größer 10.000 mPa·s, beispielsweise von 40.000 bis 600.000 mPa·s;
– einen Anteil von Nitrilkautschuk an dem epoxidierten Nitrilkautschuk von mindestens 5 Gew.-%, beispielsweise 20 bis 50 Gew.-%.

Härtungsbeschleuniger
Der vorgesehene Härtungsbeschleuniger ist ein Imidazolderivat, das bei Temperaturen unter 50 °C nicht in dem Epoxidharzgemisc h löslich ist. Beispielsweise ist der Härtungsbeschleuniger bei Temperaturen unter 50 °C fest.
Beispielhafte Imidazolderivate sind aus der Gruppe ausgewählt, die aus 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol, 2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol und Gemischen davon besteht.
Beispielsweise liegt der Härtungsbeschleuniger in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharzgemisch, in der Zusammensetzung vor. Der Härtungsbeschleuniger liegt in der Zusammensetzung beispielsweise in Form eines mikronisierten Feststoffes vor.
Optionale weitere Bestandteile der Zusammensetzung
Optional kann die hierin vorgestellte Zusammensetzung weitere Bestandteile umfassen. So kann die Zusammensetzung dem Fachmann bekannte rheologische Additive, z. B. Schichtsilikate (Bentonit) oder pyrogene Kieselsäure, zur Einstellung der gewünschten pastösen Eigenschaften enthalten. Zur Reduktion der thermischen Ausdehnung kann die Zusammensetzung die üblichen mineralischen Zuschlagstoffe auf Oxid-, Hydroxid-, Carbonat- oder Silicatbasis wie beispielsweise Siliziumdioxid, Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikat, Calciumsilikat oder ähnlich wirkende, dem Fachmann bekannte Füllstoffe enthalten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand Ausführungsbeispielen (Beispiele) und Vergleichsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1

Es wurde eine Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

30 g	DOW 331 (Bisphenol A Standardharz, Lieferant DOW Chemicals)
30 g	Polydis 3614 (epoxidierter NBR-Kautschuk, Lieferant Schill +
	Seilacher)
30 g	Tetraglycidylmethylendianilin
4 g	2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol
10 g	Bentone 27 (Rheologieadditiv, Lieferant Elementis)

Nach Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile wurde eine bei Raumtemperatur über 5 Monate lagerstabile und während einer Stunde bei 120 °C aushärtbare, pastöse Zusammensetzung für ein e Klebstoffmasse erhalten. Die Zusammensetzung war spaltfüllend bis 5 mm Spaltbreite. Die ausgehärtete Klebstoffmasse wies eine Kriechstromfestigkeit größer 600 V und eine Glasumwandlungstemperatur von 132 °C (gemessen mit Mettler DCS) auf.
Beispiel 2

Es wurde eine Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

50 g	CHS 590 (Bisphenol F Standardharz, Lieferant SPOL Chemie)
25 g	Polydis 3615 (epoxidierter NBR-Kautschuk, Lieferant Schill +
	Seilacher)
25 g	Tetraglycidyl-4,4’-diaminodiphenylether
6 g	2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol
10 g	Bentone 27 (Rheologieadditiv, Lieferant Elementis)

Nach Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile wurde eine bei Raumtemperatur über 5 Monate lagerstabile und während drei Stunden bei 100 °C aushärtbare, pastöse Zusammensetzung für ein e Klebstoffmasse erhalten. Die Zusammensetzung war spaltfüllend bis 5 mm Spaltbreite. Die ausgehärtete Klebemasse wies eine Kriechstromfestigkeit größer 600 V und eine Glasumwandlungstemperatur von 121 °C (gemessen mit Mettler DCS) auf.
Beispiel 3

Es wurde eine Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

50 g	CHS 590 (Bisphenol F Standardharz, Lieferant SPOL Chemie)
25 g	Polydis 3615 (epoxidierter NBR-Kautschuk, Lieferant Schill +
	Seilacher)
25 g	Araldit EPN 1138 (epoxidierter Phenolnovolak, Lieferant Huntsman)
8 g	2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol
10 g	Bentone 27 (Rheologieadditiv, Lieferant Elementis)
100 g	Martinal ON 320 (Aluminiumhydroxid, Lieferant Albemarle)

Nach Lösen, Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile wurde eine bei Raumtemperatur über 5 Monate lagerstabile und während einer Stunde bei 120 °C aushärtbare, pastöse Zusammensetz ung für eine Klebstoffmasse erhalten. Die Zusammensetzung war spaltfüllend bis 5 mm Spaltbreite. Die ausgehärtete Klebstoffmasse wies eine Kriechstromfestigkeit größer 600 V und eine Glasumwandlungstemperatur von 128 °C (geme ssen mit Mettler DCS) auf.
Beispiel 4

Es wurde eine Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

45 g	CHS 590 (Bisphenol F Standardharz, Lieferant SPOL Chemie)
35 g	Polydis 3614 (epoxidierter NBR-Kautschuk, Lieferant Schill +
	Seilacher)
20 g	Araldit ECN 1299 (epoxidierter Kresolnovolak, Lieferant Huntsman)
7 g	2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol
10 g	Bentone 27 (Rheologieadditiv, Lieferant Elementis)
70 g	Martinal ON 320 (Aluminiumhydroxid, Lieferant Albemarle)
20 g	Tremin 939 (Wollastonit, Lieferant Quarzwerke)

Nach Lösen, Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile wurde eine bei Raumtemperatur über 5 Monate lagerstabile und während einer Stunde bei 120 °C aushärtbare, pastöse Zusammensetz ung für eine Klebstoffmasse erhalten. Die Zusammensetzung war spaltfüllend bis 5 mm Spaltbreite. Die ausgehärtete Klebstoffmasse wies eine Kriechstromfestigkeit größer 600 V und eine Glasumwandlungstemperatur von 122 °C (geme ssen mit Mettler DCS) auf.
Vergleichsbeispiel 1

Es wurde eine Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

50 g	CHS 590 (Bisphenol F Standardharz, Lieferant SPOL Chemie)
25 g	Polydis 3615 (epoxidierter NBR-Kautschuk, Lieferant Schill +
	Seilacher)
25 g	Tetraglycidyl-4,4’-diaminodiphenylether
2 g	1-Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazol
10 g	Bentone 27 (Rheologieadditiv, Lieferant Elementis)

Die Zusammensetzung härtete während einer Stunde bei 120 °C und war spaltfüllend bis 5 mm Spaltbreite. Die ausgehärtete Klebstoffmasse wies eine Kriechstromfestigkeit größer 600 V und eine Glasumwandlungstemperatur von 124 °C (gemessen mit Mettler DCS) auf.
In Vergleichsbeispiel 1 wurde anstelle der in den Beispielen beschriebenen festen, bei Raumtemperatur in der Harzmatrix nicht löslichen Imidazolderivate als Härtungsbeschleuniger ein bei Raumtemperatur im Harz lösliches Imidazolderivat verwendet. Dabei erhielt man im ausgehärteten Zustand zwar Klebstoffmassen mit vergleichbaren Eigenschaften wie in den Beispielen, die pastöse Klebstoffmasse wies bei Raumtemperatur jedoch lediglich eine Gebrauchsdauer von 3 bis 5 Tagen auf.
Vergleichsbeispiel 2

Es wurde eine Zusammensetzung mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

50 g	Araldit GY 285 (Bisphenol F Standardharz, Lieferant Huntsman)
40 g	Polydis 3615 (epoxidierter NBR-Kautschuk, Lieferant Schill +
	Seilacher)
3,5 g	2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol
10 g	Bentone 27 (Rheologieadditiv, Lieferant Elementis)

Nach Vermischen und Homogenisieren der einzelnen Bestandteile erhielt man eine bei Raumtemperatur über 5 Monate lagerstabile und während einer Stunde bei 120 °C aushärtbare, pastöse Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse. Die Zusammensetzung war spaltfüllend bis 5 mm Spaltbreite. Die ausgehärtete Klebstoffmasse wies eine Kriechstromfestigkeit größer 600 V und eine Glasumwandlungstemperatur von 82 °C (gemessen mit Mettl er DCS) auf.
In Vergleichsbeispiel 2 wurde auf den Zusatz der polyfunktionellen Harzkomponente verzichtet. Man erhielt Klebstoffmassen mit deutlich niedrigerer Glasumwandlungstemperatur und damit deutlich reduzierter Klebefestigkeit bei erhöhten Umgebungstemperaturen. Alle anderen Eigenschaften, wie etwa die Kriechstromfestigkeit, bleiben hingegen unverändert erhalten.
Es wird somit eine Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse angegeben, die als einkomponentige Zusammensetzung formulierbar ist, bereits bei Temperaturen ab 100 °C härtbar ist und bei Raumtemperatur eine Lagerstabilität von mindestens drei Monaten aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 60112 [0007]
DIN EN 60112 [0013]

Claims

Zusammensetzung für eine Klebstoffmasse, umfassend zumindest ein Epoxidharzgemisch und einen Härtungsbeschleuniger, bei der das Epoxidharzgemisch (a) 25 bis 80 Gew.-% eines ersten Epoxidharzes aufweist, wobei das erste Epoxidharz ein bifunktionelles aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Epoxidharz ist; und (b) 12,5 bis 40 Gew.-% eines zweiten Epoxidharzes aufweist, wobei das zweite Epoxidharz ein polyfunktionelles aliphatisches oder aromatisches Epoxidharz ist, und bei der der Härtungsbeschleuniger ein Imidazolderivat ist, das bei Temperaturen unter 50 °C nicht in dem Epoxidharzgemisch löslich ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das Epoxidharzgemisch ferner (c) 12,5 bis 40 Gew.-% eines epoxidierten Kautschuks umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das erste Epoxidharz ein flüssiges Epoxidharz mit einem Epoxidgruppengehalt von 0,1 bis 0,9 mol/100 g des ersten Epoxidharzes ist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das erste Epoxidharz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Epoxidharzen vom Typ Bisphenol A, Epoxidharzen vom Typ Bisphenol F, Epoxidharzen auf Basis von Bis-(epoxycyclohexyl)-methylcarboxylat, Epoxidharzen auf Basis von Hydrophthalsäurediglycidylester und Gemischen davon besteht.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das erste Epoxidharz einen Epoxidgruppengehalt von 0,4 bis 0,7 mol/100 g des ersten Epoxidharzes aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das zweite Epoxidharz ein Epoxidharz mit einem Epoxidgruppengehalt von 0,3 bis 1,0 mol/100 g des zweiten Epoxidharzes und/oder einer Epoxyfunktionalität von 2 bis 10 Epoxidharzgruppen pro Molekül ist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das zweite Epoxidharz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Epoxyphenolnovolaken, Epoxykresolnovolaken oder polyfunktionellen Epoxidharzderivaten von aromatischen Aminen oder Phenolen besteht.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das zweite Epoxidharz 4,4’-Methylenbis(N,N-diglycidylanilin), N,N-Diglycidyl-4-glycidyloxyanilin, ein Polyglycidyldiaminodiphenylether oder ein Polyglycidyldiamino-diphenylsulfon ist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das zweite Epoxidharz flüssig, halbfest oder fest ist.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der epoxidierte Kautschuk ein epoxidierter Nitrilkautschuk ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, bei der der epoxidierte Nitrilkautschuk ein flüssiger epoxidierter Nitrilkautschuk mit zumindest einem der folgenden Merkmale ist: – einen Epoxidgruppengehalt von 0,1 bis 0,5 mol/100 g epoxidierter Nitrilkautschuk; – eine Viskosität größer 10.000 mPa·s; – einen Anteil von Nitrilkautschuk an dem epoxidierten Nitrilkautschuk von mindestens 5 Gew.-%.
Zusammensetzung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, bei der der epoxidierte Nitrilkautschuk ein flüssiger epoxidierter Nitrilkautschuk mit zumindest einem der folgenden Merkmale ist: – einen Epoxidgruppengehalt von 0,2 bis 0,4 mol/100 g epoxidierter Nitrilkautschuk, – eine Viskosität von 40.000 bis 600.000 mPa·s; – einen Anteil von Nitrilkautschuk an dem epoxidierten Nitrilkautschuk von 20 bis 50 Gew.-%.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Härtungsbeschleuniger in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharzgemisch, in der Zusammensetzung vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Imidazolderivat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol, 2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol und Gemischen davon besteht.
Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 als Klebstoff für elektrische und elektronische Bauelemente.