DE3241767A1

DE3241767A1 - Gefaerbte, transparente vergussmasse

Info

Publication number: DE3241767A1
Application number: DE19823241767
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 8035 Gauting Denk; Leonhard Dr. 8400 Regensburg Ochs; Ulrike 8000 München Reeh
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE3241767C2

Description

Gefärbte, transparente Vergußmassen
Die Erfindung betrifft gefärbte, transparente Vergußmassen aus härtbaren Epoxidverbindungen mit wenigstens zwei Oxiranringen im Molekül als Harzkomponente, Dicarbonsäureanhydride als Härter sowie Reaktionsbeschleuniger, Hilfs- und Zusatzstoffe. Die gehärteten Vergußmassen finden vor allem Einsatz in optoelektronischen Bauelementen.
Transparente Vergußmassen zur Herstellung glasklarer und transparent eingefärbter Formstoffe, insbesondere auf-Epoxidharzbasis, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Anwendung finden solche Formstoffe nicht nur in der Optoelektronik, sondern auch als organische Gläser, z.B. für Brillen, Farbfilter und Schmuck. In Anwendungsfällen, bei denen auf hohe Lichtdurchlässigkeit Wert gelegt wird, ist eine Einfärbung der Epoxidharze mit Pigmenten ungünstig. So weist z.B. der gemäß DE-PS 26 42 465 verwendete grüne Farbstoff Mikrolithgrün GT, eine Mischung aus einem blauen und gelben organischen Pigmentfarbstoff, fein verteilt in härtbaren Epoxidverbindungen, eine wesentlich höhere Absorption auf als lösliche grüne Farbstoffe.
In Epoxidharzen lösliche Farbstoffe sind häufig über längere Zeit, insbesondere bei erhöhter Temperatur, in diesen nicht farbbeständig. Es erfolgen oftmals Reaktionen zwischen den reaktiven Gruppen der Epoxidharze und der Farbstoffe. Bisweilen beobachtet man auch, daß Farbstoffe katalytisch wirken und zu einer nicht gewünschten Polymerisation der Epoxidharze führen.
Die in der Patentschrift DE PS 26 42 465 ebenfalls aufgeführten Orasolfarbstoffe QR, Orasol zu scharlach GLN und OrasolR gelb 3 GLG, sind in der härtbaren Epoxidverbindung nicht, in der Härterkomponente nur bedingt lagerstabil.
Aufgabe der Erfindung ist es, härtbare Epoxidverbindungen einzufärben. Es galt, Farbstoffe zu finden, die in Epoxidharzkomponenten löslich und beständig sind und auch bei erhöhter Lagertemperatur über einen längeren Zeitraum keine Farbänderung zeigen. Besonders dringend war die Lösung der Aufgabe zur Einfärbung von Vergußmassen für die Optoelektronik.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit härtbaren Epoxidverbindungen, in denen lösliche und über längere Zeit lagerstabile und temperaturbeständige Azo- und/oder Anthrachinonfarbstoffe enthalten sind. Die erfindungsgemäß eingesetzten Farbstoffe bleiben in der Harzkomponente gelöst und sind über längere Zeit bei erhöhter Temperatur farbbeständig. Auch in den reaktiven Mischungen aus Epoxidverbindungen, Härtern und Beschleunigern sowie Hilfs- und Zusatzstoffen treten während der Gießharzaufbereitung, der Härtung und Lagerung auch bei erhöhter Temperatur keine visuell erkennbaren Farbänderungen auf.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Azo- und Anthrachinonfarbstoffe gehen mit den reaktiven Epoxid- und OH-Gruppen der härtbaren Epoxidverbindungen keine Verbindungen unter Farbveränderungen ein. Es erfolgt keine Molekülvergrößerung der Epoxidverbindungen durch Polyaddition und/oder Polymerisation.
Geeignete härtbare Epoxidverbindungen sind cycloaliphatische, ringepoxidierte Epoxidverbindungen, beispielsweise das im Handel erhältliche Araldit CY 179typ der Firma Ciba-Geigy der Formel: Geeignet sind ferner härtbare Epoxidverbindungen auf Bisphenol-A-Basis der Summenformel und härtbare Epoxidverbindungen auf Bisphenol-F-Basis der Summenformel sowie härtbare Epoxidverbindungen auf der Basis epoxidierter Novolake der allgemeinen Formel worin R1 Wasserstoff oder einen Alkylrest, R2 Reste von Glykol oder Polyäthern und R3 Glycidyl bedeuten, n ist 1 bis 5 und m ist 0 bis 3. Die angeführten härtbaren Epoxidverbindungen sind auch als Mischungen einsetzbar.
Für die Einfärbung von härtbaren cycloaliphatischen, ringepoxidierten Epoxidverbindungen sind gemäß der Erfindung Azofarbstoffe der Formeln I bis V besonders geeignet.
(gelb) (gelb) (rot) (orange) Auch mit Anthrachinonfarbstoffen der folgenden Formeln VI und VII können cycloaliphatische, ringepoxidierte härtbare Epoxidverbindungen dauerhaft und temperaturbeständig transparent eingefärbt werden.
(grün) Für die Einfärbung von härtbaren aromatischen Glycidyläthern auf Basis von Bisphenol-A und/oder Bisphenol-F und/oder epoxidierten Novolaken sind erfindungsgemäß Azofarbstoffe der Formeln I, II, IV und VIII (gelb) (gelb) (rot) (schwarz) und Anthrachinonfarbstoffe der Formeln VI, VII und IX besonders vorteilhaft.
(grün) (grün) (blau) Die für gelbe, rote, grüne, blaue, violette und schwarze Einfärbungen von härtbaren Epoxidverbindungen gefundenen Farbstoffe weisen selbst nach einjähriger Lagerzeit bei 60 bis 80 OC keine oder nur geringe visuell erkennbare Änderung der Farbe auf. Der Farbabstand, bestimmt nach DIN 6174, einer so gealterten Farblösung, hat gegenüber der nicht gealterten Lösung einen Wert von max. #Eab=10.
In der Tabelle sind die Farbmaßzahlen nach 48wöchiger Lagerung der Lösungen bei 60 "C angeführt.

TABELLE:

Farbstoff Lagerung Farbabstand #Eab' nach Lagerung

Harzbasis Harzbasis

cycloaliphatische, ringepoxidierte Glycidylether

Epoxidverbindung

I gelb 48 Wo/60°C # Eab < 1 #Eab = 10

II gelb 48 Wo/60°C #Eab = 3 #Eab = 8

III gelb 48 Wo/60°C #Eab = 3 -

IV rot 48 Wo/60°C #Eab = 2 #Eab = 9

VI grün 48 Wo/60°C #Eab = 2 #Eab = 3

VII grün 48 Wo/60°C #Eab = 5 #Eab = 9

IX blau 48 Wo/60°C - #Eab = 3

*) zur Farbmessung wird eine Probe der gefärbten Vergußmasse in geeigneter Weise verdünnt (im allgemeinen 0,5...5g Vergußmasse auf insgesamt 100ml) und deren Normfarbwerte bei einer Schichtdicke der Lösung von 1cm gemessen Aus der Tabelle ist auch ersichtlich, daß die Farbstabilität der gemäß der Erfindung verwendeten Farbstoffe je nach der chemischen Basis der härtbaren Epoxidverbindungen unterschiedlich ist.

Die transparent eingefärbten Vergußmassen gemäß der Erfindung eignen sich für farbstabile organische Gläser, beispielsweise für die Herstellung von Farbfiltern und Schmuckgegenständen. Sie haben hohe Dauertransparenz bei Temperaturen von beispielsweise 120 OC. Besondere Vorteile werden beim Einsatz in der Optoelektronik, beispielsweise zum Umhüllen von Lumineszenzdioden, Fotodioden und Lumineszenzdioden-Displays erreicht.
Die Erfindung wird anhand der Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 In 100 i des cycloaliphatischen Epoxidharzes Araldit CY 179 mit einem Epoxidwert von 0,73 + 0,02 Mol Epoxid/ 100 g Harz werden bei 160 "C innerhalb 30 Minuten 0,30 g des Azofarbstoffes gemäß Formel II aufgelöst. Die gelb eingefärbte Farblösung zeigt, dicht verschlossen in einem Glasgefäß bei 60 OC gelagert, nach 1 1/2 Jahren keine visuell erkennbare Farbänderung. Der gemessene Farbabstand ist A Eab = 3.
Beispiel 2 In 100 g eines aromatischen Diglycidyläthers auf Basis von Bisphenol-A mit einem Epoxidwert von 0,56 + 0,02 Mol Epoxid/100 g Harz werden 0,40 g des Anthrachinonfarbstoffes der Formel VI innerhalb 30 Minuten bei 60 "C gelöst. Die grüne Farblösung zeigt nach einer Lagerung bei 80 °C über einen Zeitraum von 48 Wochen keine visuell erkennbare Farbänderung. Der gemessene Farbabstand ist Eab = 3.
Beispiel 3 100 g des cycloaliphatischen Epoxidharzes Araldit CY 179R mit einem Epoxidwert von 0,73 + 0,02 Mol Epoxid/110 g Harz werden mit 0,04 g des Azofarbstoffes der Formel V versetzt und 30 Minuten bei 60 °C gerührt. Die eingefärbte Harzlösung wird abfiltriert und dicht verschlossen in Glasgefäße abgefüllt. Der gemessene Farbabstand ergab sich nach einer 19-monatigen Lagerung bei 60 °C zu a Eab = 4.
Beispiel 4 In 100 g des expoxidierten Novolaks Araldit EPN 1138R mit einem Epoxidwert von 0,56 + 0,02 Mol Epoxid/100 g Harz wurden bei 60 "C innerhalb 30 Minuten 0,20 g des Azofarbstoffes der Formel VIII aufgelöst. Die schwarze Farblösung zeigte nach einer Lagerung bei 80 °C über einen Zeitraum von 24 Wochen einen Farbabstand von A Eab 10.
Beispiel 5 In 100 g einer Mischung aus 95 g des cycloaliphatischen Epoxidharzes Araldit CY 179 mit einem Epoxidwert von 0,73 + 0,02 Mol Epoxid/100 g Harz und 5 g Trimethylolpropan werden bei 60 °C 0,0277 g des Farbstoffes der Formel I und 0,00077 g des Farbstoffes der Formel IV innerhalb 30 Minuten gelöst. Diese eingefärbte Harzmischung wies nach 1-jähriger Lagerung bei 60 °C einen Farbabstand gegenüber der nicht gealterten Probe von a Eab = 2 auf.
100 g dieser Harzkomponente werden mit 116 g der Härterkomponente, bestehend aus 90 g Hexahydrophthalsäureanhydrid, 13 g Hexahydrophthalsäuremonoäthylester, 6 g Zinkoctoat und 7 g Diphenyldecylphosphit, homogen vermischt und damit Lumineszenzdioden und Lumineszenzdioden-Displays vergossen. Die Härtung erfolgt innerhalb 8 h bei 145 "C.
7 Patentansprüche 0 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Gefärbte, transparente Vergußmassen, insbesondere für optoelektronische Bauelemente, aus härtbaren Epoxidverbindungen mit wenigstens zwei Oxiranringen im Molekül als Harzkomponente, Dicarbonsäureanhydriden als Härter sowie Reaktionsbeschleunigern, Hilfs- und Zusatzstoffen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die härtbaren Epoxidverbindungen in diesen lösliche und über längere Zeit lagerstabile und temperaturbeständige Azo- und/oder Anthrachinonfarbstoffe enthalten.
2. Gefärbte, transparente VerguBmassen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die härtbaren Epoxidverbindungen cycloaliphatische, ringepoxidierte Epoxidverbindungen sind.
3. Gefärbte, transparente Vergußmassen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die härtbaren Epoxidverbindungen aromatische Glycidyläther auf Basis von Bisphenol-A und/oder Bisphenol-F und/oder epoxidierte Novolake sind.
4. Gefärbte, transparente Vergußmassen nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die härtbaren cycloaliphatischen, ringepoxidierten Epoxidverbindungen einen oder mehrere Azofarbstoffe der Formel (gelb) (gelb) (gelb) (rot) (orange) enthalten.
5. Gefärbte, transparente Vergußmassen nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die härtbaren cycloaliphatischen, ringepoxidierten Epoxidverbindungen einen oder beide Anthrachinonfarbstoffe der Formel (grün) enthalten.
6. Gefärbte, transparente Vergußmassen nach Anspruch 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die härtbaren aromatischen Glycidyläther auf Basis von Bisphenol-A und/oder Bisphenol-F und/oder epoxidierten Novolake einen oder mehrere Azofarbstoffe der Formel (gelb) (gelb) (rot) (schwarz) enthalten.
7. Gefärbte, transparente Vergußmassen nach Anspruch 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die härtbaren aromatischen Glycidyläther auf Basis von Bisphenol-A und/oder Bisphenol-F und/oder epoxidierten Novolake einen oder mehrere Anthrachinonfarbstoffe der Formel (grün) (grün) (blau) enthalten.