DE3738634A1 - Epoxyharzmasse - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Epoxyharzmasse, insbesondere
auf eine verbesserte Epoxyharzmasse, die spezifische
Siliconharzteilchen beständig dispergiert bzw. verteilt in
einer Epoxyharz-Grundmasse umfaßt, bei der das Epoxyharz verbesserte
Rißfestigkeit bzw. -beständigkeit und Zähigkeit aufweist.
Es ist allgemein bekannt, daß Epoxyharzmassen ausgezeichnete
mechanische Eigenschaften aufweisen, wie ausgezeichnete Zugfestigkeit
und Biegefestigkeit, und ebenfalls ausgezeichnete
elektrische Eigenschaften, wie ausgezeichnete dielektrische
Eigenschaften und spezifischer Widerstand, und daß daher diese
Massen weitverbreitete Anwendung für unterschiedliche Zwecke
gefunden haben, beispielsweise als Haft- oder Klebstoffe,
Beschichtungsmaterialien, Isoliermaterial für verschiedene
elektrische und elektronische Vorrichtungen.
Das Epoxyharz der Hauptkomponente in diesen Massen weist jedoch
allgemein unbefriedigende Rißbeständigkeit und Zähigkeit
auf, und außerdem ist es schwierig, die durch das
Schrumpfen beim Aushärten aufgetretene Spannung aufzuheben
oder zu entlasten. Um diese Nachteile zu beheben, wurden verschiedene
Modifizierungen dieser Masse vorgeschlagen. Beispielsweise
werden
- (1) spezifische Epoxyharze, wie Polyethylenglykol-diglycidylether, Hexandiol-diglycidylether, Urethan-modifiziertes Epoxyharz, Thiokol-modifiziertes Epoxyharz, Dodecenylsuccinanhydrid, Polyazelainsäure-polyhydrid u. a. m. eingearbeitet, um der Masse Flexibilität zu verleihen, oder es werden
- (2) Teilchen eines Kautschuks mit niederer Glasübergangstemperatur (Tg), wie modifizierter Acrylnitril-butadienkautschuk oder Acrylkautschuk, darin dispergiert.
Bei der obigen Methode (1) jedoch zeigt die erhaltene Masse
eine langsamere Härtungsgeschwindigkeit und geringere Wärmefestigkeit
bzw. Hitzebestständigkeit, und außerdem verlieren
die gehärteten Produkte daraus im Verlauf der Zeit ihre Flexibilität.
Bei der obigen Methode (2) zeigt das Harz unerwünscht
hohe Wasserabsorption.
Der Erfindung liegen eingehende Untersuchungen bezüglich der
Eigenschaften der Epoxyharze zugrunde. Dabei wurde gefunden,
daß die angestrebten Eigenschaften des Epoxyharzes erreicht
werden können, indem ein spezifisches Organopolysiloxan mit
Silanolgruppen an beiden Enden und eine spezifische Organosilanverbindung
mit mindestens zwei Alkoxysilylgruppen in
einem Molekül zu dem Epoxyharz zugegeben und mit diesem unter
Rühren, gegebenenfalls unter Erhitzen vermischt wird, wodurch
Teilchen eines Siliconharzes (des entstehenden Vernetzungsreaktionsproduktes
aus dem Organopolysiloxan und der Organosilanverbindung)
gleichmäßig und beständig innerhalb der
Epoxyharz-Grundmasse dispergiert bzw. verteilt werden.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten
Epoxyharzmasse mit verbesserter Rißbeständigkeit und Zähigkeit
unter Beibehaltung der ausgezeichneten mechanischen und
elektrischen Eigenschaften. Ein anderes Ziel der Erfindung
ist die Bereitstellung einer Epoxyharzmasse, die eine beständige
Dispersion von spezifischen Siliconharzteilchen in einer
Epoxyharz-Grundmasse umfaßt. Diese und andere Ziele und Vorteile
der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Die Harzmasse nach der Erfindung wird hergestellt durch
Dispergieren in 100 Gewichtsteilen eines Epoxyharzes von Siliconharzteilchen,
umfassend ein Reaktionsgemisch aus
(a) 5 bis 200 Gewichtsteilen eines Organopolysiloxans mit Silanolgruppen an beiden Enden, entsprechend einer der folgenden Formeln:
(a) 5 bis 200 Gewichtsteilen eines Organopolysiloxans mit Silanolgruppen an beiden Enden, entsprechend einer der folgenden Formeln:
oder
in denen R¹ Methyl oder Phenyl und R² Phenyl bedeutet,
p eine ganze Zahl von 9 bis 500 ist und q 0 oder weniger
als 6% von p ist, daß alleine oder in Kombination von
zwei oder mehr davon eingesetzt wird,
und einer oder mehreren Organosilanverbindungen mit mindestens zwei Alkoxysilylgruppen in einem Molekül, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
(b) einer Aminosilanverbindung der Formel:
und einer oder mehreren Organosilanverbindungen mit mindestens zwei Alkoxysilylgruppen in einem Molekül, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
(b) einer Aminosilanverbindung der Formel:
oder
in denen R³ Wasserstoff, Phenyl, Benzyl, Cyclohexyl, Vinylbenzyl
oder Allyl bedeutet, R⁴ für -C₂H₄-, -C₃H₆-
oder -C₂H₄SC₂H₄- steht, R⁵ und R⁶ gleich oder verschieden
sind und jeweils Methyl oder Ethyl bedeuten, R⁷ für
-C₂H₄-, -C₂H₄SC₂H₄-, -C₂H₄NHC₂H₄- oder -CO- steht, R⁸
-C₂H₄- oder -C₃H₆- bedeutet und m 0 oder 1 ist, die
alleine oder in Kombination von zwei oder mehr davon eingesetzt
wird,
(c) einer Mercaptoverbindung der Formel
(c) einer Mercaptoverbindung der Formel
in der R⁵, R⁶ und m wie oben definiert sind und R⁹ für
-C₃H₆- oder -CH₂- steht,
(d) einer Epoxysilanverbindung der Formel:
(d) einer Epoxysilanverbindung der Formel:
oder
in der R⁵, R⁶ und m wie oben definiert sind und R10
bedeutet, die alleine oder in Kombination von zwei oder
mehr davon eingesetzt wird, und
(e) einer Isocyanatosilanverbindung der Formel:
(e) einer Isocyanatosilanverbindung der Formel:
in der R⁵, R⁶ und m wie oben definiert sind und R11 -A-
oder -Q-NHCOX-A- bedeutet (wobei A eine Alkylengruppe mit 1 bis 6
Kohlenstoffatomen, z. B. 1 bis 3, vorzugsweise mit 2
oder mehr Kohlenstoffatomen und insbesondere mit 3
oder mehr Kohlenstoffatomen ist, wie -(CH₂)₂- oder
-(CH₂)₃-, Q einen Diisocyanatrest bedeutet, wie einen
Rest eines aromatischen Diisocyanats, z. B. 2,4- oder
2,6-Toluylen-diisocyanat, 4,4′-Diphenylmethan-diisocyanat,
etc., einen Rest eines aliphatischen Diisocyanats, z. B.
Hexamethylen-diisocyanat, Lysin-diisocyanat, Isophoron-
diisocyanat, hydriertes MDI (MDI = Diphenylmethan-4,4′-
diisocyanat), hydriertes TDI (TDI = Toluylen-diisocyanat),
etc.) und X für -NH-, -O- oder -S- steht, wobei das Organopolysiloxan
mit Silanolgruppen an beiden Enden und
die Organosilanverbindung mit mindestens zwei Alkoxysilylgruppen
in einem Molekül in einem Molverhältnis von Alkoxygruppen
in der Organosilanverbindung zu Hydroxygruppen
im Organopolysiloxan ([OR⁶]/[OH]) von 0,1 bis 15 eingesetzt
bzw. verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt
die Epoxyharzmasse eine Dispersion in 100 Gewichtsteilen
Epoxyharz von Siliconharzteilchen, die ein Vernetzungsreaktionsprodukt
sind aus 5 bis 200 Gewichtsteilen Organopolysiloxan
mit Silanolgruppen an beiden Enden (a) der Formel I
und 0,5 bis 10 Gewichtsteilen Organosilanverbindung (b),
ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln II und III.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die
Organosilanverbindungen (b) der Formeln II und III (in denen
m = 1 ist) verwendet und zusätzlich die weiter unten näher
erläuterte Organosilanverbindung (f) der Formel VII (in der
m = 0 ist), in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Organosilanverbindung
(b) der Formel II oder III (in der m = 1
ist) zusammen mit der Organosilanverbindung (b) der Formel
II oder III (in der m = 0 ist) im Verhältnis von Verbindung
(m = 0) zu Verbindung (m = 1) im Bereich von 1 : 4 oder mehr,
bezogen auf das Gewicht, verwendet, und die Organosilanverbindung
(f) der Formel VII wird in einer Menge von 0,5 bis
5 Gewichtsteilen verwendet.
Das erfindungsgemäß verwendete Epoxyharz schließt alle üblichen
Epoxyharze ein. Geeignete Beispiele sind folgende, die
alleine oder in Kombination von zwei oder mehr davon Verwendung
finden können:
(1)Glycidylamin-artige Epoxyharze:
Epoxyharze mit mindestens einer N,N-Diglycidylaminogruppe,
wie N,N,N′,N′-Tetraglycidylamino-diphenylmethan, N,N-Diglycidyl-
m-(oder -p-)aminophenol-glycidylether und ihre
Kondensationsprodukte. Einige von ihnen sind im Handel
erhältlich unter den Bezeichnungen Araldite MY 720 (Ciba-
Geigy), und Epotohto YH 434, YH 120 (Toto Kasei K. K.).
(2)Novolakartige Epoxyharze:
Epoxyharze vom Typ Phenolnovolak, von denen einige im
Handel erhältlich sind unter den Bezeichnungen Epikote 152
und 154 (Shell Chemical), Dow Epoxy Resin (Harz) DEN 431,
438, 439 und 485 (Dow Chemical), Ciba-Geigy EPN 1138 und
1139 (Ciba-Geigy), u. a. m.
Kresolartige Epoxyharze, von denen einige im Handel unter folgenden Bezeichnungen erhältlich sind: Ciba-Geigy ECN 1235, 1273, 1280 und 1299 (Ciba-Geigy), EOCN 102, 103 und 104 (Nippon Kagyosha K. K.), u. a. m.
Kresolartige Epoxyharze, von denen einige im Handel unter folgenden Bezeichnungen erhältlich sind: Ciba-Geigy ECN 1235, 1273, 1280 und 1299 (Ciba-Geigy), EOCN 102, 103 und 104 (Nippon Kagyosha K. K.), u. a. m.
(3)Bisphenol-A-artige Epoxyharze:
Im Handel erhältliche Epoxyharze vom Bisphenol-A-Typ sind:
Epikote 828, 834, 827, 1001, 1002, 1004, 1007 und 1009
(Yuka Shell K. K.), Dow Epoxy DER 331, 332, 662, 663U und
662U (Dow Chemical), Araldite 6071, 7071 und 7072 (Ciba-
Geigy), Epiclon 840, 850, 855, 860, 1050, 3050, 4050 und
7050 (Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), u. a. m.
Epoxyharze vom Typ Urethan-modifiziertes Bisphenol-A,
von denen einige im Handel unter folgenden Bezeichnungen
erhältlich sind: Adeka Resin EPV-6, EPV-9 und EPV-15
(Asahi Denka Kogyo K. K.), u. a. m.
Epoxyharze vom Typ bromiertes Bisphenol-A, von denen einige
erhältlich sind unter den Bezeichnungen: Araldite
8011 (Ciba-Geigy), Dow Epoxy Resin (Harz) DER 511 (Dow
Chemical), u. a. m.
(4)Alicyclische Epoxyharze, von denen einige im Handel erhältlich
sind unter den Bezeichnungen: Araldite CY-179,
CY-178, CY-182 und CY-183 (Ciba-Geigy), u. a. m.
(5)Andere: Epoxyharze vom Typ Bisphenol-F, Resorcin, Tetrahydroxyphenylethan,
Polyalkohol, Polyglykol, Glycerin-triether,
Polyolefin, epoxyliertes Sojabohnenöl und Ester
sind ebenfalls eingeschlossen.
Unter diesen Epoxyharzen werden die üblicherweise bei Raumtemperatur
flüssigen Harze so wie sie sind, eingesetzt werden,
und die bei Raumtemperatur festen Harzes können ebenfalls verwendet
werden, indem sie auf die Temperatur ihres Schmelzpunktes
oder darüber erhitzt werden oder durch Vermischen
mit einem flüssigen Epoxyharz verflüssigt werden.
Die Organopolysiloxane mit Silanolgruppen an beiden Enden
(a) der Formeln I, I′ und/oder I′′ schließen im Handel erhältliche
Produkte ein, wie Polydimethylsiloxan mit endständigen
Silanolgruppen, Diphenylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen,
Polydimethyl-diphenylsiloxan mit endständigen
Silanolgruppen, Polytetramethyl-p-silylphenylensiloxan mit
endständigen Silanolgruppen (hergestellt von Chisso K. K.).
Die Organopolysiloxane werden in einer Menge von 5 bis 200
Gewichtsteilen, vorzugsweise von 5 bis 50 Gewichtsteilen in
100 Gewichtsteile des Epoxyharzes eingearbeitet. Beträgt die
Menge weniger als 5 Gewichtsteile, so werden die gewünschten
Verbesserungen der Eigenschaften des Epoxyharzes nicht erzielt;
andererseits wird - wenn die Menge bzw. der Anteil
mehr als 200 Gewichtsteile beträgt - die Harzmasse ein unvorteihaftes
gelartiges Material.
Die Aminosilanverbindungen (b) der Formel II und/oder III,
die nach der Erfindung eingesetzt werden, schließen folgende
spezifischen bzw. einzelnen Verbindungen ein (chemische Formel
und chemische Bezeichnung):
Die Mercaptosilanverbindungen der Formel IV schließen folgende
spezifische Verbindungen ein (chemische Formel und chemische
Bezeichnung):
Die Epoxysilanverbindungen der Formeln V und/oder V′ schließen
folgende spezifische Verbindungen ein (chemische Struktur
und chemische Bezeichnung):
Die erfindungsgemäß verwendeten Isocyanatosilan-Verbindungen
der Formel VI (e) schließen folgende spezifische Verbindungen
ein (chemische Formel und chemische Bezeichnung):
Diese Organosilanverbindungen (b) bis (e) wirken als Dispersionsstabilisatoren
und Härtungs- bzw. Vernetzungsmittel.
Es werden eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus diesen
Gruppen von Verbindungen, verwendet. Sie werden in einer
Menge (im Falle eines Gemisches aus zwei oder mehr davon,
Gesamtmenge) eingesetzt, entsprechend einem Molverhältnis
von Alkoxygruppen des Organosilans zu den Hydroxygruppen im
Organopolysiloxan (a), [OR⁶]/[OH] von 0,1 bis 15. Beträgt
das Molverhältnis weniger als 0,1, so wird die gewünschte
Dispersionsstabiliät nicht erzielt. Liegt andererseits das
Molverhältnis über 15, so zeigt die Epoxyharzmasse mit den
darin dispergierten Siliconharzteilchen eine unbefriedigende
Viskositätsstabilität. Bei der Epoxyharzmasse nach der Erfindung
können sie im Hinblick auf die Adhäsion bzw. Haftung
an der Grenzfläche zwischen Epoxyharz und Siliconharzteilchen
gelegentlich in ziemlich großem Molverhältnis von Alkoxygruppen
zu Hydroxygruppen (Silanolgruppen) verwendet werden.
Zusätzlich zu den oben genannten Organosilan-Verbindungen
(b) bis (e) können gegebenenfalls folgende Organosilan-Verbindungen
(f) und (g) mit eingearbeitet werden:
(f) Organosilanverbindungen der Formel:
(f) Organosilanverbindungen der Formel:
in der R⁵ wie oben definert ist, R12 Methyl oder Ethyl
bedeutet, R13 für -CH₂-, -C₂H₄- oder -C₃H₆- steht, Y
CH₂=CH-, C₆H₅-, C n F2n+1 (n = 1-10), CF₃COO-, NC- oder
NC(CH₂)₃S- bedeutet und r 0, 1 oder 2 ist und m 0 oder
1 ist, wenn r = 2 ist.
(g) Organosilanverbindungen der Formel:
(g) Organosilanverbindungen der Formel:
in der R⁵ und R12 wie oben definiert sind, R14 für
C n , H2n′+1 (n′ = 1-20), CH₂=CH- oder C₆H₅- steht und r
0, 1 oder 2 ist und m 0 oder 1 ist, wenn r = 2 ist.
Durch diese Organosilan-Verbindungen (f) und (g) werden nur
die Siliconharze vernetzt unter Bildung von Teilchen, ohne
daß das Epoxyharz vernetzt wird.
Spezifische Beispiele (chemische Struktur und chemische Bezeichnung)
der Organosilan-Verbindungen (f) und (g) sind folgende:
Die Epoxyharzmasse nach der Erfindung wird nach einem der
im folgenden angegebenen Verfahren hergestellt:
- (i) Das obige Epoxyharz, Organopolysiloxan (a), die Organosilan- Verbindungen (b) bis (e) und gegebenenfalls weitere Organosilan-Verbindungen (f) und/oder (g) werden in den vorgeschriebenen Mengen miteinander vermischt und das Gemisch gerührt.
- (ii) Das Organopolysiloxan (a) wird mit einer oder zwei oder mehreren Organosilan-Verbindungen (b) bis (e) umgesetzt, wobei das unerwünschte Gelieren vermieden wird, und das Reaktionsprodukt wird zu dem Epoxyharz gegeben und das Gemisch gerührt, wobei ein oder zwei oder mehr der Organosilan-Verbindungen (b) bis (g) zugegesetzt werden, um das Organopolysiloxan (a) zu vernetzen.
- (iii) Das Epoxyharz wird mit einer oder zwei oder mehr der Organosilan-Verbindungen (b), (c) und (e) umgesetzt und hierzu das Organopolysiloxan (a) gegeben und gegebenenfalls ein oder zwei oder mehr der Organosilanverbindungen (b) bis (g), und das Gemisch wird gerührt.
Bei den obigen Methoden bzw. Verfahren wird die Vernetzungsreaktion
des Organopolysiloxans (a) mit den Organosilanverbindungen
(b) bis (e) unter Rühren ausgeführt. Die Vernetzungsreaktion
kann bei Raumtemperatur ausgeführt werden;
sie kann gegebenenfalls auch unter Erwärmen und/oder in Gegenwart
eines Reaktionskatalysators, wie tert-Butylzinn-oxid,
Bleioctylat, Zinnoctylat, tertiären Aminoverbindungen, Wasser
usw., ausgeführt werden, um die Reaktion zu beschleunigen
und innerhalb einer kürzeren Zeitspanne zu Ende zu führen.
Das Rühren erfolgt vorzugsweise bei hoher Geschwindigkeit,
um eine gleichmäßige Mischung zu erzielen, wodurch Teilchen
des Siliconharzes hergestellt werden. Die Teilchengröße der
erhaltenen Siliconharzteilchen schwankt je nach der Rühreffizienz
bzw. Wirksamkeit des Rührvorganges.
Die auf diese Weise erhaltenen Siliconharzteilchen werden
durch den Rührvorgang innerhalb der Epoxyharzmasse beständig
dispergiert bzw. verteilt, und die angestrebte Masse nach der
Erfindung wird in Form einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes
hergestellt bzw. erhalten.
Die Epoxyharzmasse nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß sie gleichmäßig verteilte Siliconharzteilchen enthält,
wodurch das Epoxyharz verbesserte Flexibilität erhält,
ohne Verschlechterung der Festigkeit in der Hitze (bzw. Wärmefestigkeit)
und dadurch die gewünschte ausgezeichnete Rißfestigkeit
oder -beständigkeit und Zähigkeit erhält.
Die Epoxyharzmasse nach der Erfindung kann unter üblichen
Bedingungen gehärtet bzw. vernetzt werden, beispielsweise
in Gegenwart eines üblichen Härtungsmittels, das für gebräuchliche
Epoxyharze geeignet ist. Die Masse nach der Erfindung
kann für zahlreiche Zwecke verwendet werden, beispielsweise
als Dichtungsmaterial für Integrierschaltungen (IC) im Hinblick
auf ihre niedrige Dielektrizitätskonstante, als Überzugs-
oder Beschichtungsmaterial für zahlreiche Materialien
bzw. Werkstoffe, als Anstrichmittel, Haft- oder Klebemittel
oder als Prepreg im Hinblick auf ihre ausgezeichnete Wasserabstoßung,
hohe Schlagfestigkeit und hohe Flexibilität.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (Epikote
828, Yuka Shell K. K.) wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinnoxid
gegeben und das Gemisch unter Rühren bei 80°C mit 50 Gewichtsteilen
Polydimethylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen
(in der Formel I, p = 350-380, R¹ = CH₃) und mit 1
Gewichtsteil γ-Aminopropyltriethoxysilan versetzt. Das Gemisch wurde
unter Erhitzen während 6 Stunden kontinuierlich gerührt.
Darauf wurde das Reaktionsgemisch eine milchig-weiße Flüssigkeit.
Nach beendeter Reaktion wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur
abkühlen gelassen zu einer Epoxyharzmasse, in der Siliconharzteilchen
gleichförmig verteilt waren. Die Masse hatte
eine Viskosität von 26 000 mPa · s (gemessen mit dem Typ-B-Viskometer
bei 25°C) und eine Teilchengröße der Siliconharzteilchen
von 0,5 bis 3 µm (beobachtet mit einem Lichtmikroskop).
Die Epoxyharzmasse wurde durch Einarbeiten eines modifizierten
aliphatischen Polyamins gehärtet; das gehärtete Produkt
wies einen Elastizitätsmodul (bei 20°C) von 8,5 × 10⁹ dyn/cm²
auf. Zum Vergleich: Im Falle von Epikote 828 allein, wies
das gehärtete Produkt einen Elastizitätsmodul von 1,1 × 1010
dyn/cm² auf.
In gleicher Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde ein
Gemisch aus 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Typ Bisphenol-F
(Epikote 807, Shell Chemical) und 0,5 Gewichtsteilen tert-
Butylzinn-oxid bei 80°C gerührt und das Gemisch mit 130 Gewichtsteilen
des gleichen Organopolysiloxans wie in Beispiel
1 und 8 mit Gewichtsteilen γ-Aminopropyl-triethoxysilan versetzt.
Das Gemisch wurde kontinuierlich unter Erhitzen während
6 Stunden gerührt und darauf das Reaktionsgemisch abkühlen
gelassen zu einer Epoxyharzmasse, die eine milchigweiße
Flüssigkeit war. Die Masse wies eine Viskosität von
180.000 mPa · s auf und eine Teilchengröße der Siliconharzteilchen
von 1 bis 10 µm. Das gehärtete Produkt, erhalten
durch Einarbeiten eines modifizierten aliphatischen Polyamins,
hatte einen Elastizitätsmodul von 3,6 × 10⁹ dyn/cm².
In gleicher Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde ein
Gemisch aus 90 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Typ Bisphenol-A
(Epikote 1001, Yuka Shell K. K.), 10 Gewichtsteilen Epoxyharz
vom Estertyp (Epikote 871, Shell Chemical) und 0,5
Gewichtsteilen tert-Butylzinn-oxid bei 90°C gerührt und mit 15 Gewichtsteilen
des gleichen flüssigen Organopolysiloxans wie
in Beispiel 1 sowie mit 0,8 Gewichtsteilen N-b-(Aminoethyl)-
γ-aminopropyl-trimethoxysilan versetzt; das Gemisch wurde
kontinuierlich unter Erwärmen während 3 Stunden gerührt;
darauf ließ man das Reaktionsgemisch sich abkühlen zu einer
halbfesten Epoxyharzmasse. Die Teilchengröße der Siliconharzteilchen
in der Masse betrug 1 bis 3 µm.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-F-Typ (Epikote
807) wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinn-oxid, 5 Gewichtsteile
eines flüssigen Organopolysiloxans [in der Formel I,
R¹=CH₃, mittleres Molekulargewicht = 1700 (n = 20)], 0,5
Gewichtsteile N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan
und 0,5 Gewichtsteile Tetraethoxysilan gegeben; das Gemisch
wurde bei Raumtemperatur während 6 Stunden gerührt unter Bildung
einer Epoxyharzmasse in Form einer milchig-weißen Flüssigkeit.
Die Viskosität der Masse betrug 4000 mPa · s, und die
Teilchengröße der Siliconharzteilchen betrug 0,5 bis 2 µm.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Novolak-Typ (Epikote 154)
wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinn-oxid gegeben und das
Gemisch unter Rühren bei 80°C mit 50 Gewichtsteilen des gleichen
flüssigen Organopolysiloxans wie in Beispiel 1 und mit
einem Gewichtsteil γ-Aminopropyltriethoxysilan versetzt. Das
Gemisch wurde bei 80°C während 3 Stunden gerührt unter Bildung
einer Epoxyharzmasse in Form einer milchig-weißen, hochviskosen
Flüssigkeit. Die Viskosität der Masse betrug 50 000 mPa · s
(gemessen mit dem Typ-B-Viskometer bei 25°C); die Teilchengröße
der Siliconharzteilchen betrug 2 bis 12 µm.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (Epikote
1001, Yuka Shell K. K.) wurden 10 Gewichtsteile Polytetramethyl-
p-silylphenylensiloxan mit endständigen Silanolgruppen
(Molekulargewicht = 150 000) gegeben und das Gemisch mit
0,5 Gewichtsteilen tert-Butylzinn-oxid und 0,5 Gewichtsteilen
γ-Aminopropyltriethoxysilan versetzt, unter Rühren bei 150°C.
Das Gemisch wurde kontinuierlich 3 Stunden unter Erhitzen
gerührt unter Bildung einer Epoxyharzmasse, die bei Raumtemperatur
ein blaßgelber Feststoff war. Die Teilchengröße
der Siliconharzteilchen in der Masse betrug etwa 2 bis 5µm.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (Epikote
828, Yuka Shell K. K.) wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinnoxid
gegeben und das Gemisch mit 50 Gewichtsteilen Polydimethyl-
diphenylsiloxan mit endständigen Silanolgruppen (in
der Formel I′, p = 28, q = 1) und mit 1 Gewichtsteil γ-Aminopropyltriethoxysilan
und 7 Gewichtsteilen Phenyl-trimethoxysilan
versetzt, unter Rühren bei 80°C. Das Gemisch wurde
6 Stunden kontinuierlich unter Erwärmen gerührt unter Bildung
einer Epoxyharzmasse in Form einer milchig-weißen Flüssigkeit.
Die Viskosität der Masse betrug 42 000 mPa · s (gemessen
mit dem Typ-B-Viskometer bei 25°C), und die Teilchengröße
der Siliconharzteilchen betrug 0,5 bis 2 µm (beobachtet
mit einem Lichtmikroskop).
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (Epikote
1001, Yuka Shell K. K.) wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinn-oxid
gegeben und das Gemisch unter Rühren bei 100°C
unter N₂-Atmosphäre mit 4 Gewichtsteilen γ-Isocyanatopropyltrimethoxysilan
versetzt. Das Gemisch wurde 5 Stunden kontinuierlich
unter Erhitzen gerührt, und hinsichtlich keiner
Absorption von IR durch Isocyanatgruppen bestätigt.
Darauf wurden in gleicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben,
30 Gewichtsteile des gleichen flüssigen Organopolysiloxans
zu dem Reaktionsgemisch gegeben und das Gemisch
unter Erhitzen in einem Ofen während 6 Stunden gerührt, unter
Bildung einer Epoxyharzmasse, die ein Feststoff war. Die
Teilchengröße der Siliconharzteilchen in der so erhaltenen
Epoxyharzmasse betrug 2 bis 5 µm.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (Epikote
828, Yuka Shell K. K.) wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinn-oxid
zugegeben und das Gemisch unter Rühren bei 80°C
mit 30 Gewichtsteilen des gleichen flüssigen Organopolysiloxans
wie in Beispiel 1, 2 Gewichtsteilen 3-Mercaptopropyl-
trimethoxysilan und außerdem 0,5 Gewichtsteilen Wasser versetzt;
das Gemisch wurde unter Erhitzen weitergerührt, unter
Bildung einer Epoxyharzmasse, die eine milchig-weiße Flüssigkeit
war. Die Viskosität der Masse betrug 20 000 mPa · s (gemessen
mit dem Typ-B-Viskometer bei 25°C), und die Teilchengröße
der Siliconharzteilchen betrug 0,5 bis 2 µm.
Zu 100 Gewichtsteilen Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (Epikote
828, Yuka Shell K. K.) wurden 0,5 Gewichtsteile tert-Butylzinn-oxid
gegeben; das Gemisch wurde unter Rühren bei 80°C
mit 30 Gewichtsteilen des gleichen flüssigen Organopolysiloxans
wie in Beispiel 1 und mit 1 Gewichtsteil 3-Glycidoxypropyl-
trimethoxysilan versetzt und 6 Stunden kontinuierlich
unter Erwärmen gerührt. Die erhaltene Epoxyharzmasse war eine
milchig-weiße Flüssigkeit. Die Viskosität der Masse betrug
32 000 mPa · s (gemessen mit dem Typ-B-Viskometer bei 25°C),
und die Teilchengröße der Siliconharzteilchen betrug 3 bis
8 µm.
Zu 10 Gewichtsteilen Polydimethylsiloxan mit endständigen
Silanolgruppen (in der Formel I, p = 7) wurden 2,5 Gewichtsteile
(3,3,3-Trifluorpropyl)methyldimethoxysilan und 0,5 Gewichtsteile
tert-Butylzinn-oxid gegeben; das Gemisch wurde während
24 Stunden bei 50°C unter Stickstoffatmosphäre der
Kondensationsreaktion unterworfen. Die beendete Reaktion
wurde durch Verschwinden der IR-Absorption von Methoxygruppen
bestätigt. Darauf wurde das Gemisch mit 100 Gewichtsteilen
Epoxyharz vom Typ Bisphenol-A (Epikote 828, Yuka Shell
K. K.) und mit 1,0 Gewichtsteil γ-Aminopropyltriethoxysilan
versetzt und 6 Stunden bei 80°C an der Luft gerührt. Die erhaltene
Epoxyharzmasse war eine milchig-weiße Flüssigkeit.
Die Viskosität der Masse betrug 24 000 mPa · s (gemessen mit
dem Typ-B-Viskometer bei 25°C), und die Teilchengröße der
Siliconharzteilchen betrug 0,5 bis 2 µm.
Claims (5)
1. Epoxyharzmasse, umfassend 100 Gewichtsteile eines Epoxyharzes,
in dem Siliconharzteilchen dispergiert sind, umfassend
ein Reaktionsgemisch aus
(a) 5 bis 200 Gewichtsteilen mindestens eines Organopolysiloxans mit Silanolgruppen an beiden Enden, entsprechend einer der folgenden Formeln: oder in denen R₁ Methyl oder Phenyl und R₂ Phenyl bedeutet, p eine ganze Zahl von 9 bis 500 ist und q 0 oder weniger als 6% von p ist,
und einer oder mehreren Organosilanverbindungen mit mindestens zwei Alkoxygruppen im Molekül, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
(b) einer Aminosilanverbindung der Formel: oder in denen R³ für Wasserstoff, Phenyl, Benzyl, Cyclohexyl, Vinylbenzyl oder Allyl steht, R⁴-C₂H₄-, -C₃H₆- oder -C₂H₄SC₂H₄- bedeutet, R⁵ und R⁶ gleich oder verschieden sind und jeweils Methyl oder Ethyl bedeuten, R⁷ für -C₂H₄-, -C₂H₄SC₂H₄-, -C₂H₄NHC₂H₄- oder -CO- steht, R⁸ für -C₂H₄- oder -C₃H₆- steht und m 0 oder 1 ist,
(c) einer Mercaptoverbindung der Formel: in der R⁵, R⁶ und m die obige Bedeutung haben und R⁹ für -C₃H₆- oder -CH₂- steht,
(d) einer Epoxysilanverbindung der Formel: oder in der R⁵, R⁶ und m die obige Bedeutung haben und R10 für steht und
(e) einer Isocyanatosilanverbindung der Formel: in der R⁵, R⁶ und m die obige Bedeutung haben und R11 für -A- oder -Q-NHCOX-A- steht, wobei A eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, z. B. 1 bis 3, vorzugsweise 2, bedeutet, Q für einen Diisocyanatrest und X für -NH-, -O- oder -S- steht,
wobei das Organopolysiloxan und die Organosilanverbindung in einem Molverhältnis von Alkoxygruppen in der Organosilanverbindung zu Hydroxygruppen in dem Organopolysiloxan ([OR⁶])/[OH]) von 0,1 bis 15 eingesetzt worden sind.
(a) 5 bis 200 Gewichtsteilen mindestens eines Organopolysiloxans mit Silanolgruppen an beiden Enden, entsprechend einer der folgenden Formeln: oder in denen R₁ Methyl oder Phenyl und R₂ Phenyl bedeutet, p eine ganze Zahl von 9 bis 500 ist und q 0 oder weniger als 6% von p ist,
und einer oder mehreren Organosilanverbindungen mit mindestens zwei Alkoxygruppen im Molekül, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
(b) einer Aminosilanverbindung der Formel: oder in denen R³ für Wasserstoff, Phenyl, Benzyl, Cyclohexyl, Vinylbenzyl oder Allyl steht, R⁴-C₂H₄-, -C₃H₆- oder -C₂H₄SC₂H₄- bedeutet, R⁵ und R⁶ gleich oder verschieden sind und jeweils Methyl oder Ethyl bedeuten, R⁷ für -C₂H₄-, -C₂H₄SC₂H₄-, -C₂H₄NHC₂H₄- oder -CO- steht, R⁸ für -C₂H₄- oder -C₃H₆- steht und m 0 oder 1 ist,
(c) einer Mercaptoverbindung der Formel: in der R⁵, R⁶ und m die obige Bedeutung haben und R⁹ für -C₃H₆- oder -CH₂- steht,
(d) einer Epoxysilanverbindung der Formel: oder in der R⁵, R⁶ und m die obige Bedeutung haben und R10 für steht und
(e) einer Isocyanatosilanverbindung der Formel: in der R⁵, R⁶ und m die obige Bedeutung haben und R11 für -A- oder -Q-NHCOX-A- steht, wobei A eine Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, z. B. 1 bis 3, vorzugsweise 2, bedeutet, Q für einen Diisocyanatrest und X für -NH-, -O- oder -S- steht,
wobei das Organopolysiloxan und die Organosilanverbindung in einem Molverhältnis von Alkoxygruppen in der Organosilanverbindung zu Hydroxygruppen in dem Organopolysiloxan ([OR⁶])/[OH]) von 0,1 bis 15 eingesetzt worden sind.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eingearbeitet eine oder mehrere zusätzliche
Organosilanverbindungen enthält, ausgewählt unter
(f) Organosilanverbindungen der Formel: in der R⁵ die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, R12 Methyl oder Ethyl bedeutet, R13 für -CH₂-, -C₂H₄- oder -C₃H₆- steht, Y CH₂=CH-, C₆H₅-, C n F2n+1 (n = 1-10), CF₃COO-, NC-, oder NC(CH₂)₃S- bedeutet und r 0, 1 oder 2 ist und m 0 oder 1 ist, wenn r = 2 ist, und
(g) Organosilanverbindungen der Formel: in der R⁵ und R12 die obige Bedeutung haben, R14 für C n′ H2n′+1 (n′ = 1-20), CH₂=CH- oder C₆H₅- steht und r 0, 1 oder 2 ist und m 0 oder 1 ist, wenn r = 2 ist.
(f) Organosilanverbindungen der Formel: in der R⁵ die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, R12 Methyl oder Ethyl bedeutet, R13 für -CH₂-, -C₂H₄- oder -C₃H₆- steht, Y CH₂=CH-, C₆H₅-, C n F2n+1 (n = 1-10), CF₃COO-, NC-, oder NC(CH₂)₃S- bedeutet und r 0, 1 oder 2 ist und m 0 oder 1 ist, wenn r = 2 ist, und
(g) Organosilanverbindungen der Formel: in der R⁵ und R12 die obige Bedeutung haben, R14 für C n′ H2n′+1 (n′ = 1-20), CH₂=CH- oder C₆H₅- steht und r 0, 1 oder 2 ist und m 0 oder 1 ist, wenn r = 2 ist.
3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Dispersion in 100 Gewichtsteilen Epoxyharz
von Siliconharzteilchen umfaßt, die ein Vernetzungsreaktionsprodukt
sind aus 5 bis 200 Gewichtsteilen des Organopolysiloxans
mit Silanolgruppen an beiden Enden (a) und 0,5
bis 10 Gewichtsteilen der Organosilanverbindung (b), ausgewählt
aus Verbindungen der Formeln II und III.
4. Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Organosilanverbindungen (b) der Formeln
II und III (in denen m = 1 ist) verwendet worden sind und
die Organosilanverbindung (f) der Formel VII (in der m = 0
ist) verwedet worden ist in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen.
5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Organosilanverbindung (b) der Formel II
oder III (in der m = 1 ist) verwendet worden ist zusammen
mit der Organosilanverbindung (b) der Formel II oder III (in
der m = 0 ist) im Verhältnis von Verbindung (m = 0) zu Verbindung
(m = 1) im Bereich von 1 : 4 oder mehr, bezogen auf
das Gewicht, und daß die Organosilanverbindung (f) der Formel
VII in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen verwendet
worden ist.
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