WO2018050707A1 - Solvent-free synthesis of silicone-polyurethane materials - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a process for synthesizing a silicone / polyurethane material by polyaddition, in particular for the encapsulation of electronic components.
- the encapsulation of electronic components generally aims to protect electronic components by covering them, enveloping them, or coating them with a suitable material, for their long-term operation under the conditions of their use, whether it is an individual electronic component or, a fortiori, a set of components integrated into an electronic module.
- polymeric materials is appropriate for the simplicity of their implementation, which involves in-situ hardening of the material, by polymerization of the constituents of a monomer composition previously applied in covering the products to be protected.
- the materials obtained In order for the materials obtained to be of suitable quality for the encapsulation of electronic components, they are required to be resistant to operating conditions in terms of temperature and stability over time.
- the operating temperatures to be supported are in the temperature range above 150 ° C.
- Polyurethane resins have the required mechanical properties, but their moisture recovery is too high for application as an encapsulant. In addition, their thermal stability is lower than that of silicone resins. The latter, for their part, are highly hydrophobic and have very good chemical and thermal stability. However, they are less impact resistant than polyurethane resins.
- IP interpenetrating networks of polymers
- TEOS tetraethoxysilane
- RIPs were synthesized using poly (phenylmethylsiloxane) (PPMS) in place of a poly (dimethylsiloxane) (PDMS). In this case, the phase separation between the polyurethane and the polysiloxane is reduced, and more homogeneous materials have been obtained.
- PPMS poly (phenylmethylsiloxane)
- PDMS poly (dimethylsiloxane)
- Interpenetrated networks of polymers combining a polyurethane network (PUMA) and a Silicon (Si) network have also been synthesized by Vuillequez et al.
- the PUMA network is obtained by UV-initiated radical polymerization of a multi-methacrylate in the presence of the precursors of the silicone network.
- the silicone network is synthesized by polycondensation between ⁇ , ⁇ -dihydroxypolydimethylsiloxane and ⁇ -methacryloxypropyl trimethoxy silane (crosslinking agent). Due to the presence of the methacrylate functions on the crosslinking agent, the two networks are then linked to each other.
- the synthesized materials do not contain more than 6% silicone.
- the object of the present invention is to provide a solvent-free synthesis process of a silicone / polyurethane material that can be used as an encapsulant for electronic compounds.
- the invention thus proposes a process for synthesizing a silicone / polyurethane material by polyaddition between a polyisocyanate and a polysiloxane containing hydroxyl functions of formula (I),
- n is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 70,
- R1 and R2 are hydrocarbon groups
- R3, R4, R5 and R6 are hydrocarbon groups having from 1 to 18 carbon atoms.
- the synthesis process according to the invention is simple, can be carried out directly in contact with the components to be encapsulated and makes it possible to obtain a silicone / polyurethane material whose physicochemical properties make it a good encapsulant.
- the process according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination:
- the multi-isocyanate is of formula (II),
- R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups; and or
- the process according to the invention is remarkable in that it is solvent-free, and / or the method comprises a mixing step in which the multi-isocyanate and the polysiloxane are mixed for a time t1, and a heating step in which the mixture undergoes a thermal program for a time t2 at a temperature T1; and or
- the NCO function concentration ratio resulting from the polyisocyanate and the OH function concentration resulting from the polysiloxane is greater than or equal to 1 and less than or equal to 1.6;
- n is greater than or equal to 8 and less than or equal to 21;
- the mixing time t1 is determined so as to obtain a dynamic viscosity mixture of less than or equal to 1.5 Pa.s; and or
- the mixing time t1 is greater than or equal to 1 min and less than or equal to 2h; and / or the temperature T1 is greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 90 ° C and the time t2 sufficiently high to obtain the temperature T1 at the heart of the mixture; and / or the time t2 is greater than or equal to 5min and less than or equal to 4h; and or
- the heating program comprises a first part at a temperature T1A greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 70 ° C for a time t2A greater than or equal to 5min and less than or equal to 20min and then a second part a higher temperature T1B or equal to 70 ° C and less than or equal to 90 ° C for a time t2B greater than or equal to 1 min and less than or equal to 15 min; and or
- the OH group of the formula (I) is terminal or located in the hydrocarbon groups RI, R2; and or
- At least one, for example all, hydrocarbon groups R3, R4, R5 and R6 comprises an OH group of the formula (I) located at the end of the hydrocarbon groups;
- R3, R4, R5 and R6 are alkyls having 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having 6 to 18 carbon atoms; and or
- the groups R1 and R2 are hydrocarbon groups containing heteroatoms
- the groups R1 and R2 are hydrocarbon groups not containing heteroatoms; and or
- the groups R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups containing heteroatoms.
- the groups R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups not containing heteroatoms; and or the groups R 1 and R 2 are alkyls having 1 to 10 carbon atoms and / or ethers having 2 to 20 carbon atoms and / or esters having 2 to 20 carbon atoms; and or
- the groups R 1 and R 2 are propyls and / or ethers having 5 carbons; and / or - the groups R3, R4, R5 and R6 are methyls and / or phenyls; and or
- R7, R8 and R9 are alkyls having from 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having from 6 to 18 carbon atoms; and or
- the groups R7, R8 and R9 are alkyls having 6 carbons; and or
- the mixture of the polyisocyanate and the polysiloxane is carried out in the presence of a suitable catalyst for the synthesis of polyurethane; and or
- the catalyst used is dibutyl tin dilaurate (DBTDL); and or
- the concentration ratio of the catalyst adapted for the polyurethane synthesis relative to the OH function concentration of the compound (I) used is greater than or equal to 0.1% and less than or equal to 10%;
- the polyisocyanate is an oligomer of hexamethylene diisocyanate (PHMDI); and / or the mixture is poured into a housing having electronic components and associated link circuits before undergoing the thermal program.
- PMDI hexamethylene diisocyanate
- the invention also relates to a silicone / polyurethane material, in particular intended for the encapsulation of electronic compounds, for example obtained by the process according to the invention.
- the Silicone / Polyurethane material may include one or more of the following features, considered individually or in any combination:
- the soluble fraction calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is greater than or equal to 1% by weight and less than or equal to 70% by weight; and / or the hardness expressed in Shore A is greater than or equal to 5 and less than or equal to 50; and or
- the humidity recovery expressed according to ISO 62 is less than or equal to 2%; and or
- the degradation temperature in air expressed at 5% mass loss is greater than or equal to 240 ° C and less than or equal to 285 ° C.
- FIG. 1 is a representation of the various steps of the synthesis method according to the invention
- FIG. 2 represents an exemplary structure of Silicone / Polyurethane material obtained according to a synthesis method according to the invention
- FIG. 3 represents the influence of the number of siloxane groups (n) on the isothermal aging at 150 ° C. of the Silicone / Polyurethane material obtained
- FIG. 4 represents the influence of the nature of the spacer (R1 and R2). on the aging of the material Silicone / Polyurethane obtained.
- the synthesis process according to the invention does not require the use of a solvent and makes it possible to obtain materials combining Silicone and Polyurethane.
- the reaction between the polyisocyanate and the polysiloxane is a step polymerization, more particularly a polyaddition.
- the polyaddition reaction does not release products during the reaction.
- the synthetic process consists in creating the polyurethane groups during the synthesis of the materials from the polyaddition between a polysiloxane containing hydroxyl functions and a polyisocyanate.
- the polyaddition is a simple synthesis that can comprise a mixing step E1 in which the multi-isocyanate and the polysiloxane are mixed and a heating step E2 during which the mixture undergoes a thermal program.
- FIG. 2 is an exemplary structure of the silicone / polyurethane material obtained by the synthesis method according to the present invention.
- the polysiloxane used in the synthesis process according to the invention is of formula (I),
- n is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 70,
- R1 and R2 are hydrocarbon groups
- R3, R4, R5 and R6 are hydrocarbon groups having from 1 to 18 carbon atoms.
- the groups R3, R4, R5 and R6 are alkyls having from 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having from 6 to 18 carbon atoms.
- n is greater than or equal to 8 and less than or equal to 21.
- the number of siloxane groups (n) has an influence on the aging of the silicone / polyurethane material obtained. Indeed, the higher n, the higher the thermal stability.
- the presence of the OH group in the polysiloxane is essential to allow the polyaddition reaction.
- the proportion of urethane in the silicone / polyurethane material can be modulated according to the number of OH functions in the polysiloxane, or the length of the chain when it is telechelic.
- a polymer is said telechelic when it is capable of undergoing a subsequent polymerization due to the presence of reactive groups at each of the two ends of the chain.
- the OH group of the formula (I) may be terminal or located in the hydrocarbon groups R 1, R 2.
- the OH group of the formula (I) may be located at the end of the hydrocarbon groups R3, R4, R5 and R6.
- the groups R1 and R2 are called "spacers".
- the groups R1 and R2 may be hydrocarbon groups containing or not heteroatoms.
- R 1 and R 2 can in particular be alkyls having 1 to 10 carbon atoms and / or ethers having 2 to 20 carbon atoms and / or esters having 2 to 20 carbon atoms.
- the groups R 1 and R 2 are propyls and / or ethers having 5 carbons.
- the groups R3, R4, R5 and R6 may be methyls and / or phenyls.
- the multi-isocyanate used in the synthesis process according to the invention is of formula (II),
- R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups.
- the groups R7, R8 and R9 may be hydrocarbon groups containing or not heteroatoms.
- R7, R8 and R9 can be alkyls having 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having 6 to 18 carbon atoms.
- the groups R7, R8 and R9 are alkyls having 6 carbons.
- the polyisocyanate used can also be an oligomer of hexamethylene diisocyanate.
- the polyisocyanate used is chosen so as to be soluble with the polysiloxane used.
- the synthesis process according to the invention is a polyaddition reaction comprising the following steps:
- concentration ratio of NCO functions derived from the polyisocyanate and the concentration of OH functions derived from the polysiloxane may be greater than or equal to 1 and less than or equal to 1.6.
- the duration of the mixture influences the homogeneity of the Silicone / Polyurethane material obtained.
- the homogeneity of the material is important for its use as an encapsulant of electronic components.
- the time t1 is therefore decisive with regard to the physical properties of the material obtained.
- the mixing time t1 is determined so as to obtain a mixture of dynamic viscosity less than or equal to 1.5 Pa.s. In the example described here, this viscosity is measured using a rheometer having a cone-plane type geometry.
- the mixing time t1 may be greater than or equal to 1 min and less than or equal to 2h.
- the heating temperature is decisive for obtaining the material
- Silicone / polyurethane Indeed, the polyaddition requires particular temperature conditions to take place.
- the temperature T1 may be greater than or equal to 50 ° C. and less than or equal to 90 ° C. and the time t 2 sufficiently high to obtain the temperature T1 at the heart of the mixture.
- the time t2 may be greater than or equal to 5min and less than or equal to 4h.
- the heating program comprises a first portion at a temperature T1 A greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 70 ° C for a time t2A greater than or equal to 5min and less than or equal to 20min then a second portion at a TIB temperature greater than or equal to 70 ° C and less than or equal to 90 ° C for a time t2B greater than or equal to 1 min and less than or equal to 15 min.
- the polyaddition reaction between the polyisocyanate and the polysiloxane according to the present invention can also be carried out in the presence of a suitable catalyst for the synthesis of polyurethane.
- a suitable catalyst for the synthesis of polyurethane makes it possible to reduce the mixing time and the heating time required to obtain a silicone / polyurethane material.
- the concentration ratio of the catalyst suitable for the polyurethane synthesis relative to the OH function concentration of the compound (I) used may be greater than or equal to 0.1% and less than or equal to 10%.
- Said catalyst may be dibutyl tin dilaurate (DBTDL).
- DBTDL dibutyl tin dilaurate
- the invention also relates to a silicone / polyurethane material, in particular intended for the encapsulation of electronic compounds, for example obtained by the process according to the invention.
- the purified fraction of said Silicone / Polyurethane material calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform may be greater than or equal to 1% by weight and less than or equal to 70% by weight.
- the hardness of the Silicone / Polyurethane material expressed in Shore A may be greater than or equal to 5 and less than or equal to 50.
- the moisture recovery of the Silicone / Polyurethane material expressed according to the ISO 62 standard may be less than or equal to 2%.
- the degradation temperature of the Silicone / Polyurethane in air material expressed at 5% mass loss may be greater than or equal to 240 ° C and less than or equal to 285 ° C.
- the synthesis method according to the invention can be carried out directly in contact with the components to be encapsulated.
- the mixture obtained after the mixing step is poured into a housing comprising electronic components and associated connecting circuits before undergoing the thermal program.
- the encapsulation of the electronic components and the polymerization of the material are then carried out simultaneously.
- the present invention also relates to the electronic module thus obtained.
- the material thus obtained is then characterized according to its physicochemical properties.
- the soluble fraction of the material, calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is 5% by mass.
- the hardness of the material expressed in Shore A is 30.
- the moisture recovery of the material expressed according to the ISO 62 standard is 0.6%.
- the air degradation temperature of the material is 280 ° C. with an air flow at 20 ° C./min of heating rate.
- the material thus obtained is then characterized according to its physicochemical properties.
- the soluble fraction of the material, calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is 15% by weight.
- the hardness of the material expressed in Shore A is 30.
- the moisture recovery of the material expressed according to ISO 62 is 1.7%.
- the air degradation temperature of the material is 245 ° C. with a flow of air at 20 ° C./min of heating rate.
- the material thus obtained is then characterized according to its physicochemical properties.
- the soluble fraction of the material, calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is 15% by weight.
- the hardness of the material expressed in Shore A is 32.
- the moisture recovery of the material expressed according to the ISO 62 standard is 1.6%.
- the air degradation temperature of the material expressed at 5% mass loss is 265 ° C with an air flow at 20 ° C / min heating rate.
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Abstract
Description
Synthèse sans solvant de matériaux Silicone/Polyuréthane Solvent-free Synthesis of Silicone / Polyurethane Materials
L'invention se rapporte à un procédé de synthèse d'un matériau Silicone/Polyuréthane par polyaddition, notamment destiné à l'encapsulation de composants électroniques. The invention relates to a process for synthesizing a silicone / polyurethane material by polyaddition, in particular for the encapsulation of electronic components.
L'encapsulation de composants électroniques vise d'une manière générale les techniques qui consistent à protéger des composants électroniques, en les recouvrant, les enveloppant, ou les enrobant par un matériau adapté, en vue de leur bon fonctionnement à long terme dans les conditions de leur utilisation, qu'il s'agisse d'un composant électronique individuel ou, a fortiori, d'un ensemble de composants intégrés dans un module électronique. The encapsulation of electronic components generally aims to protect electronic components by covering them, enveloping them, or coating them with a suitable material, for their long-term operation under the conditions of their use, whether it is an individual electronic component or, a fortiori, a set of components integrated into an electronic module.
Pour ce faire, le recours à des matériaux polymères est approprié par la simplicité de leur mise en œuvre, laquelle implique un durcissement in-situ du matériau, par polymérisation des constituants d'une composition de monomères préalablement appliquée en recouvrement des produits à protéger. To do this, the use of polymeric materials is appropriate for the simplicity of their implementation, which involves in-situ hardening of the material, by polymerization of the constituents of a monomer composition previously applied in covering the products to be protected.
Pour que les matériaux obtenus soient de qualité adaptée à l'encapsulation de composants électroniques, on leur demande d' être résistants à des conditions de fonctionnement en termes de température et de stabilité dans le temps. Les températures de fonctionnement à supporter sont dans la gamme des températures supérieures à 150°C. In order for the materials obtained to be of suitable quality for the encapsulation of electronic components, they are required to be resistant to operating conditions in terms of temperature and stability over time. The operating temperatures to be supported are in the temperature range above 150 ° C.
D'autres exigences qualitatives pour ces produits concernent la résistance aux agents chimiques, la résistance à l'eau et à l'humidité, la capacité d'isolation thermique et électrique. Other qualitative requirements for these products include chemical resistance, water and moisture resistance, thermal and electrical insulation capacity.
Les résines polyuréthane présentent les propriétés mécaniques requises, mais leur reprise en humidité est trop élevée pour une application en tant qu'encapsulant. De plus, leur stabilité thermique est inférieure à celle des résines silicone. Ces dernières, quant à elles, sont fortement hydrophobes et présentent de très bonnes stabilités chimique et thermique. Cependant, elles sont moins résistantes aux chocs que les résines polyuréthane. Polyurethane resins have the required mechanical properties, but their moisture recovery is too high for application as an encapsulant. In addition, their thermal stability is lower than that of silicone resins. The latter, for their part, are highly hydrophobic and have very good chemical and thermal stability. However, they are less impact resistant than polyurethane resins.
Des matériaux combinant Silicone et Polyuréthane ont déjà été synthétisés afin d'associer les propriétés de ces deux polymères tout en palliant leurs défauts. La voie de synthèse explorée par Ebdon et al. est l'élaboration d'architecture de réseaux interpénétrés de polymères ( IP) associant un réseau silicone obtenu à partir de α,ω-dihydroxy- poly(diméthylsiloxane) réticulé avec du tétraéthoxysilane (TEOS) (réaction de polycondensation donnant lieu à un dégagement d'éthanol) et un réseau polyuréthane. Materials combining Silicone and Polyurethane have already been synthesized to combine the properties of these two polymers while mitigating their defects. The synthetic route explored by Ebdon et al. is the development of architecture of interpenetrating networks of polymers (IP) associating a silicone network obtained from α, ω-dihydroxy-poly (dimethylsiloxane) crosslinked with tetraethoxysilane (TEOS) (polycondensation reaction giving rise to a release of ethanol) and a polyurethane network.
Toutefois, la non-miscibilité des précurseurs ne permet pas d'obtenir des matériaux homogènes, car une importante séparation de phase est constatée. D'autres RIP ont été synthétisés en utilisant un poly(phénylméthylsiloxane) (PPMS) à la place d'un poly(diméthylsiloxane) (PDMS). Dans ce cas, la séparation de phase entre le polyuréthane et le polysiloxane est réduite, et des matériaux plus homogènes ont été obtenus. However, the immiscibility of the precursors does not make it possible to obtain homogeneous materials, since a significant phase separation is observed. Other RIPs were synthesized using poly (phenylmethylsiloxane) (PPMS) in place of a poly (dimethylsiloxane) (PDMS). In this case, the phase separation between the polyurethane and the polysiloxane is reduced, and more homogeneous materials have been obtained.
Ces synthèses nécessitent toutefois l'usage de solvant. These syntheses however require the use of solvent.
Des réseaux interpénétrés de polymères combinant un réseau Polyuréthane (PUMA) et un réseau Silicone (Si) ont également été synthétisés par Vuillequez et al. Le réseau PUMA est obtenu par polymérisation radicalaire amorcée par rayonnement UV d'un pluri-méthacrylate en présence des précurseurs du réseau silicone. Le réseau silicone est synthétisé par polycondensation entre α,ω-dihydroxypolydiméthylsiloxane et ω-méthacryloxypropyl trimethoxy silane (agent de réticulation). Du fait de la présence des fonctions méthacrylate sur l'agent de réticulation, les deux réseaux sont alors liés l'un à l'autre. Interpenetrated networks of polymers combining a polyurethane network (PUMA) and a Silicon (Si) network have also been synthesized by Vuillequez et al. The PUMA network is obtained by UV-initiated radical polymerization of a multi-methacrylate in the presence of the precursors of the silicone network. The silicone network is synthesized by polycondensation between α, ω-dihydroxypolydimethylsiloxane and ω-methacryloxypropyl trimethoxy silane (crosslinking agent). Due to the presence of the methacrylate functions on the crosslinking agent, the two networks are then linked to each other.
Les matériaux synthétisés ne contiennent pas plus de 6% de silicone. The synthesized materials do not contain more than 6% silicone.
La réaction de formation du réseau silicone conduit au dégagement d'alcool au cours de la synthèse. De plus, leur synthèse est longue (24h à 150°C). The formation reaction of the silicone network leads to the release of alcohol during the synthesis. In addition, their synthesis is long (24h at 150 ° C).
Une autre voie permettant de combiner Silicone et Polyuréthane au sein d'un matériau, est la synthèse de réseaux semi-interpénétrés de polymères (semi-RIP). Byczynski et al. ont ainsi immobilisé un polyuréthane linéaire dans un matériau siloxane réticulé par une diamine. Des matériaux avec une stabilité thermique supérieure à celle du polyuréthane ont été obtenus. Another way to combine Silicone and Polyurethane in a material, is the synthesis of semi-interpenetrating polymer networks (semi-RIP). Byczynski et al. have immobilized a linear polyurethane in a siloxane material crosslinked with a diamine. Materials with higher thermal stability than polyurethane have been obtained.
Il est important de noter que dans tous ces travaux, les synthèses sont effectuées en présence de solvant, ce qui facilite grandement la miscibilité des précurseurs. Cependant, dans le cas de l'encapsulation de composants électroniques, il est préférable de ne pas utiliser de solvant car cela risque de détériorer les composants à encapsuler. It is important to note that in all these works, the syntheses are carried out in the presence of solvent, which greatly facilitates the miscibility of the precursors. However, in the case of the encapsulation of electronic components, it is preferable not to use a solvent as this may damage the components to be encapsulated.
Enfin, dernièrement, Byczynski et al ont élaboré un matériau combinant silicone et polyuréthane, sans utiliser de solvant. Préalablement, le copolymère co-poly(dimethyl)(methyl, hydroxypolyoxyethylene-propyl) siloxane (PSPEG) est préparé par une réaction d'hydrosilylation entre polyoxyéthylène allyl ether terminé par des fonctions hydroxyle et un co-poly (dimethyl)(methyl hydrogen) siloxane ). Le matériau combinant silicone et polyuréthane est finalement obtenu en faisant réagir le PSPEG avec différents composés diisocyanate. Finally, recently, Byczynski et al have developed a material combining silicone and polyurethane, without using a solvent. Previously, the copolymer copoly (dimethyl) (methyl, hydroxypolyoxyethylene-propyl) siloxane (PSPEG) is prepared by a hydrosilylation reaction between polyoxyethylene allyl ether terminated by hydroxyl functions and a co-poly (dimethyl) (methyl hydrogen) siloxane). The silicone and polyurethane combining material is finally obtained by reacting PSPEG with different diisocyanate compounds.
Toutefois, ces matériaux contiennent les greffons polyoxyde d'éthylène qui favorisent la reprise en eau. De plus, leurs températures de dégradation thermique relevées à 5% de perte de masse est de seulement 215°C. Les propriétés de ce matériau ne permettent donc pas son utilisation en tant qu'encapsulant de composés électroniques. Le but de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse sans solvant d'un matériau Silicone/Polyuréthane pouvant être utilisé comme encapsulant pour composés électroniques. However, these materials contain polyethylene oxide grafts that promote water recovery. In addition, their thermal degradation temperatures recorded at 5% mass loss is only 215 ° C. The properties of this material therefore do not allow its use as encapsulant of electronic compounds. The object of the present invention is to provide a solvent-free synthesis process of a silicone / polyurethane material that can be used as an encapsulant for electronic compounds.
L'invention propose ainsi un procédé de synthèse d'un matériau Silicone/Polyuréthane par polyaddition entre un pluri-isocyanate et un polysiloxane contenant des fonctions hydroxyle de formule (I), The invention thus proposes a process for synthesizing a silicone / polyurethane material by polyaddition between a polyisocyanate and a polysiloxane containing hydroxyl functions of formula (I),
dans lequel : in which :
n est un entier supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 70, n is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 70,
RI et R2 sont des groupements hydrocarbonés, R1 and R2 are hydrocarbon groups,
R3, R4, R5 et R6 sont des groupements hydrocarbonés ayant de 1 à 18 atomes de carbone. R3, R4, R5 and R6 are hydrocarbon groups having from 1 to 18 carbon atoms.
Avantageusement, le procédé de synthèse selon l'invention est simple, peut être réalisé directement au contact des composants à encapsuler et permet d'obtenir un matériau Silicone/Polyuréthane dont les propriétés physico-chimiques en font un bon encapsulant. Advantageously, the synthesis process according to the invention is simple, can be carried out directly in contact with the components to be encapsulated and makes it possible to obtain a silicone / polyurethane material whose physicochemical properties make it a good encapsulant.
Le procédés selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possible : The process according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination:
le pluri-isocyanate est de formule (II), the multi-isocyanate is of formula (II),
dans lequel R7, R8 et R9 sont des groupements hydrocarbonés ; et/ou wherein R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups; and or
le procédé selon l'invention est remarquable en ce qu'il est sans solvant, et/ou le procédé comprend une étape de mélange au cours de laquelle le pluri-isocyanate et le polysiloxane sont mélangés pendant un temps tl, et une étape de chauffage au cours de laquelle le mélange subit un programme thermique pendant un temps t2 à une température Tl ; et/ou the process according to the invention is remarkable in that it is solvent-free, and / or the method comprises a mixing step in which the multi-isocyanate and the polysiloxane are mixed for a time t1, and a heating step in which the mixture undergoes a thermal program for a time t2 at a temperature T1; and or
le ratio de concentration de fonction NCO issue du pluri-isocyanate et de la concentration de fonction OH issue du polysiloxane est supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 1,6 ; et/ou the NCO function concentration ratio resulting from the polyisocyanate and the OH function concentration resulting from the polysiloxane is greater than or equal to 1 and less than or equal to 1.6; and or
n est supérieur ou égal à 8 et inférieur ou égal à 21 ; et/ou n is greater than or equal to 8 and less than or equal to 21; and or
le temps de mélange tl est déterminé de manière à obtenir un mélange de viscosité dynamique inférieure ou égale à 1,5 Pa.s ; et/ou the mixing time t1 is determined so as to obtain a dynamic viscosity mixture of less than or equal to 1.5 Pa.s; and or
le temps de mélange tl est supérieur ou égal à 1 min et inférieur ou égal à 2h ; et/ou la température Tl est supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 90°C et le temps t2 suffisamment élevé pour obtenir la température Tl au cœur du mélange ; et/ou le temps t2 est supérieur ou égal à 5min et inférieur ou égal à 4h ; et/ou the mixing time t1 is greater than or equal to 1 min and less than or equal to 2h; and / or the temperature T1 is greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 90 ° C and the time t2 sufficiently high to obtain the temperature T1 at the heart of the mixture; and / or the time t2 is greater than or equal to 5min and less than or equal to 4h; and or
le programme de chauffage comprend une première partie à une température T1A supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 70°C pendant un temps t2A supérieur ou égal à 5min et inférieur ou égal à 20min puis une seconde partie une température T1B supérieure ou égale à 70°C et inférieure ou égale à 90°C pendant un temps t2B supérieur ou égal à 1min et inférieur ou égal à 15min ; et/ou the heating program comprises a first part at a temperature T1A greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 70 ° C for a time t2A greater than or equal to 5min and less than or equal to 20min and then a second part a higher temperature T1B or equal to 70 ° C and less than or equal to 90 ° C for a time t2B greater than or equal to 1 min and less than or equal to 15 min; and or
le groupement OH de la formule (I) est terminal ou situé dans les groupements hydrocarbonés RI, R2; et/ou the OH group of the formula (I) is terminal or located in the hydrocarbon groups RI, R2; and or
au moins un, par exemple tous, des groupements hydrocarbonés R3, R4, R5 et R6 comprend un groupement OH de la formule (I) situé en bout des groupements hydrocarbonés ; et/ou at least one, for example all, hydrocarbon groups R3, R4, R5 and R6 comprises an OH group of the formula (I) located at the end of the hydrocarbon groups; and or
R3, R4, R5 et R6 sont des alkyles ayant de 1 à 12 atomes de carbone et/ou des aryles ayant de 6 à 18 atomes de carbone ; et/ou R3, R4, R5 and R6 are alkyls having 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having 6 to 18 carbon atoms; and or
les groupements RI et R2 sont des groupements hydrocarbonés contenant des hétéroatomes ; et/ou the groups R1 and R2 are hydrocarbon groups containing heteroatoms; and or
les groupements RI et R2 sont des groupements hydrocarbonés ne contenant pas d' hétéroatomes ; et/ou the groups R1 and R2 are hydrocarbon groups not containing heteroatoms; and or
les groupements R7, R8 et R9 sont des groupements hydrocarbonés contenant des hétéroatomes ; et/ou the groups R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups containing heteroatoms; and or
les groupements R7, R8 et R9 sont des groupements hydrocarbonés ne contenant pas d' hétéroatomes ; et/ou les groupements RI et R2 sont des alkyles ayant de 1 à 10 atomes de carbone et/ou des éthers ayant de 2 à 20 atomes de carbone et/ou des esters ayant de 2 à 20 atomes de carbone ; et/ou the groups R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups not containing heteroatoms; and or the groups R 1 and R 2 are alkyls having 1 to 10 carbon atoms and / or ethers having 2 to 20 carbon atoms and / or esters having 2 to 20 carbon atoms; and or
les groupements RI et R2 sont des propyles et/ou des éthers ayant 5 carbones ; et/ou - les groupements R3, R4, R5 et R6 sont des méthyles et/ou des phényles ; et/ou the groups R 1 and R 2 are propyls and / or ethers having 5 carbons; and / or - the groups R3, R4, R5 and R6 are methyls and / or phenyls; and or
les groupements R7, R8 et R9 sont des alkyles ayant de 1 à 12 atomes de carbone et/ou des aryles ayant de 6 à 18 atomes de carbone ; et/ou the groups R7, R8 and R9 are alkyls having from 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having from 6 to 18 carbon atoms; and or
les groupements R7, R8 et R9 sont des alkyles ayant 6 carbones ; et/ou the groups R7, R8 and R9 are alkyls having 6 carbons; and or
le mélange du pluri-isocyanate et du polysiloxane est effectué en présence d'un catalyseur adapté pour la synthèse de polyuréthane ; et/ou the mixture of the polyisocyanate and the polysiloxane is carried out in the presence of a suitable catalyst for the synthesis of polyurethane; and or
le catalyseur utilisé est le Dilaurate de dibutyl étain (DBTDL) ; et/ou the catalyst used is dibutyl tin dilaurate (DBTDL); and or
le ratio de concentration du catalyseur adapté pour la synthèse de polyuréthane par rapport à la concentration de fonction OH du composé (I) utilisé est supérieur ou égal à 0,1% et inférieur ou égal à 10% ; et/ou the concentration ratio of the catalyst adapted for the polyurethane synthesis relative to the OH function concentration of the compound (I) used is greater than or equal to 0.1% and less than or equal to 10%; and or
- le pluri-isocyanate est un oligomère d'hexaméthylène diisocyanate (PHMDI) ; et/ou le mélange est coulé dans un boîtier comportant des composants électroniques et des circuits de liaison associés avant de subir le programme thermique. the polyisocyanate is an oligomer of hexamethylene diisocyanate (PHMDI); and / or the mixture is poured into a housing having electronic components and associated link circuits before undergoing the thermal program.
L'invention se rapporte également à un matériau Silicone/Polyuréthane, notamment destiné à l'encapsulation de composés électroniques, par exemple obtenu par le procédé selon l'invention. The invention also relates to a silicone / polyurethane material, in particular intended for the encapsulation of electronic compounds, for example obtained by the process according to the invention.
Le matériau Silicone/Polyuréthane peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : The Silicone / Polyurethane material may include one or more of the following features, considered individually or in any combination:
- la fraction soluble calculée après 72h d'extraction à chaud avec du chloroforme est supérieure ou égale à 1% en masse et inférieure ou égale à 70%> en masse ; et/ou la dureté exprimée en Shore A est supérieure ou égale à 5 et inférieure ou égale à 50 ; et/ou the soluble fraction calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is greater than or equal to 1% by weight and less than or equal to 70% by weight; and / or the hardness expressed in Shore A is greater than or equal to 5 and less than or equal to 50; and or
la reprise en humidité exprimée selon la norme ISO 62 est inférieure ou égale à 2% ; et/ou the humidity recovery expressed according to ISO 62 is less than or equal to 2%; and or
la température de dégradation sous air exprimée à 5% de perte en masse est supérieure ou égale à 240°C et inférieure ou égale à 285°C. L'invention se rapporte enfin à un module électronique obtenu selon le procédé selon lequel le mélange est coulé dans un boîtier comportant des composants électroniques et des circuits de liaison associés avant de subir le programme thermique. the degradation temperature in air expressed at 5% mass loss is greater than or equal to 240 ° C and less than or equal to 285 ° C. Finally, the invention relates to an electronic module obtained according to the method in which the mixture is cast in a housing comprising electronic components and associated link circuits before undergoing the thermal program.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de limiter ladite invention, accompagnée des figures suivantes. The present invention will be better understood in the light of the following description which is given for information only and which is not intended to limit said invention, accompanied by the following figures.
la figure 1 est une représentation des différentes étapes du procédé de synthèse selon l'invention, FIG. 1 is a representation of the various steps of the synthesis method according to the invention,
la figure 2 représente un exemple de structure de matériau Silicone/Polyuréthane obtenu selon un procédé de synthèse selon l'invention, FIG. 2 represents an exemplary structure of Silicone / Polyurethane material obtained according to a synthesis method according to the invention,
la figure 3 représente l'influence du nombre de groupements siloxanes (n) sur le vieillissement isotherme à 150°C du matériau Silicone/Polyuréthane obtenu, et la figure 4 représente l'influence de la nature de l'espaceur (RI et R2) sur le vieillissement du matériau Silicone/Polyuréthane obtenu. FIG. 3 represents the influence of the number of siloxane groups (n) on the isothermal aging at 150 ° C. of the Silicone / Polyurethane material obtained, and FIG. 4 represents the influence of the nature of the spacer (R1 and R2). on the aging of the material Silicone / Polyurethane obtained.
Le procédé de synthèse selon l'invention ne nécessite pas l'usage de solvant et permet d'obtenir des matériaux combinant Silicone et Polyuréthane. The synthesis process according to the invention does not require the use of a solvent and makes it possible to obtain materials combining Silicone and Polyurethane.
La réaction entre le pluri-isocyanate et le polysiloxane est une polymérisation par étape, plus particulièrement une polyaddition. La réaction de polyaddition ne dégage pas de produits au cours de la réaction. Le procédé de synthèse consiste à créer les groupements polyuréthane au cours de la synthèse des matériaux à partir de la polyaddition entre un polysiloxane contenant des fonctions hydroxyle et un pluri-isocyanate. The reaction between the polyisocyanate and the polysiloxane is a step polymerization, more particularly a polyaddition. The polyaddition reaction does not release products during the reaction. The synthetic process consists in creating the polyurethane groups during the synthesis of the materials from the polyaddition between a polysiloxane containing hydroxyl functions and a polyisocyanate.
Comme illustré sur la figure 1, la polyaddition est une synthèse simple pouvant comprendre une étape de mélange El au cours de laquelle le pluri-isocyanate et le polysiloxane sont mélangés et une étape de chauffage E2 au cours de laquelle le mélange subit un programme thermique. As illustrated in FIG. 1, the polyaddition is a simple synthesis that can comprise a mixing step E1 in which the multi-isocyanate and the polysiloxane are mixed and a heating step E2 during which the mixture undergoes a thermal program.
La figure 2 est un exemple de structure du matériau Silicone/Polyuréthane obtenu par le procédé de synthèse selon la présente invention. FIG. 2 is an exemplary structure of the silicone / polyurethane material obtained by the synthesis method according to the present invention.
Le polysiloxane utilisé dans le procédé de synthèse selon l'invention est de formule (I), The polysiloxane used in the synthesis process according to the invention is of formula (I),
dans lequel : in which :
- n est un entier supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 70, n is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to 70,
RI et R2 sont des groupements hydrocarbonés, R1 and R2 are hydrocarbon groups,
R3, R4, R5 et R6 sont des groupements hydrocarbonés ayant de 1 à 18 atomes de carbone. R3, R4, R5 and R6 are hydrocarbon groups having from 1 to 18 carbon atoms.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les groupements R3, R4, R5 et R6 sont des alkyles ayant de 1 à 12 atomes de carbone et/ou des aryles ayant de 6 à 18 atomes de carbone. According to one embodiment of the invention, the groups R3, R4, R5 and R6 are alkyls having from 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having from 6 to 18 carbon atoms.
Selon un mode de réalisation préféré, n est supérieur ou égal à 8 et inférieur ou égal à 21. According to a preferred embodiment, n is greater than or equal to 8 and less than or equal to 21.
Comme illustré sur la figure 3, on constate que le nombre de groupements siloxane (n) a une influence sur le vieillissement du matériau Silicone/Polyuréthane obtenu. En effet, plus n est élevé, plus la stabilité thermique est grande. As illustrated in FIG. 3, it can be seen that the number of siloxane groups (n) has an influence on the aging of the silicone / polyurethane material obtained. Indeed, the higher n, the higher the thermal stability.
La présence du groupement OH dans le polysiloxane est indispensable pour permettre la réaction de polyaddition. La proportion d'uréthane dans le matériau Silicone/Polyuréthane peut être modulée en fonction du nombre de fonctions OH dans le polysiloxane, ou de la longueur de la chaîne quand celui-ci est téléchélique. Un polymère est dit téléchélique lorsqu'il est capable de subir une polymérisation ultérieure du fait de la présence de groupes réactifs à chacune des deux extrémités de la chaîne. The presence of the OH group in the polysiloxane is essential to allow the polyaddition reaction. The proportion of urethane in the silicone / polyurethane material can be modulated according to the number of OH functions in the polysiloxane, or the length of the chain when it is telechelic. A polymer is said telechelic when it is capable of undergoing a subsequent polymerization due to the presence of reactive groups at each of the two ends of the chain.
Le groupement OH de la formule (I) peut être terminal ou situé dans les groupements hydrocarbonés RI, R2. The OH group of the formula (I) may be terminal or located in the hydrocarbon groups R 1, R 2.
En variante, le groupement OH de la formule (I) peut être situé en bout des groupements hydrocarbonés R3, R4, R5 et R6.Les groupements RI et R2 sont appelés « espaceurs ». Les groupements RI et R2 peuvent être des groupements hydrocarbonés contenant ou non des hétéroatomes. Alternatively, the OH group of the formula (I) may be located at the end of the hydrocarbon groups R3, R4, R5 and R6. The groups R1 and R2 are called "spacers". The groups R1 and R2 may be hydrocarbon groups containing or not heteroatoms.
Ces mêmes groupements RI et R2 peuvent notamment être des alkyles ayant de 1 à 10 atomes de carbone et/ou des éthers ayant de 2 à 20 atomes de carbone et/ou des esters ayant de 2 à 20 atomes de carbone. These same groups R 1 and R 2 can in particular be alkyls having 1 to 10 carbon atoms and / or ethers having 2 to 20 carbon atoms and / or esters having 2 to 20 carbon atoms.
Selon un mode de réalisation préféré, les groupements RI et R2 sont des propyles et/ou des éthers ayant 5 carbones. According to a preferred embodiment, the groups R 1 and R 2 are propyls and / or ethers having 5 carbons.
Comme illustré sur la figure 4, on constate que la nature et la taille de ces espaceurs ont une influence sur le vieillissement du matériau Silicone/Polyuréthane obtenu. En effet, les espaceurs avec une fonction éther sont plus stables que les espaceurs avec une fonction alkyle. As illustrated in FIG. 4, it can be seen that the nature and the size of these spacers have an influence on the aging of the Silicone / Polyurethane material obtained. Indeed, the spacers with an ether function are more stable than the spacers with an alkyl function.
Les groupements R3, R4, R5 et R6 peuvent être des méthyles et/ou des phényles. Le pluri-isocyanate utilisé dans le procédé de synthèse selon l'invention est de formule (II), The groups R3, R4, R5 and R6 may be methyls and / or phenyls. The multi-isocyanate used in the synthesis process according to the invention is of formula (II),
dans lequel R7, R8 et R9 sont des groupements hydrocarbonés. wherein R7, R8 and R9 are hydrocarbon groups.
Les groupements R7, R8 et R9 peuvent être des groupements hydrocarbonés contenant ou non des hétéroatomes. The groups R7, R8 and R9 may be hydrocarbon groups containing or not heteroatoms.
Ces groupements R7, R8 et R9 peuvent être des alkyles ayant de 1 à 12 atomes de carbone et/ou des aryles ayant de 6 à 18 atomes de carbone. These groups R7, R8 and R9 can be alkyls having 1 to 12 carbon atoms and / or aryls having 6 to 18 carbon atoms.
Selon un mode de réalisation préféré, les groupements R7, R8 et R9 sont des alkyles ayant 6 carbones. According to a preferred embodiment, the groups R7, R8 and R9 are alkyls having 6 carbons.
Le pluri-isocyanate utilisé peut également être un oligomère d'hexaméthylène diisocyanate. The polyisocyanate used can also be an oligomer of hexamethylene diisocyanate.
Le pluri-isocyanate utilisé est choisi de manière à être soluble avec le polysiloxane utilisé. The polyisocyanate used is chosen so as to be soluble with the polysiloxane used.
Le procédé de synthèse selon l'invention est une réaction de polyaddition comprenant les étapes suivantes : The synthesis process according to the invention is a polyaddition reaction comprising the following steps:
- une étape de mélange au cours de laquelle le pluri-isocyanate et le polysiloxane sont mélangés pendant un temps tl, a mixing step during which the multi-isocyanate and the polysiloxane are mixed for a time t1,
- une étape de chauffage au cours de laquelle le mélange subit un programme thermique pendant un temps t2 à une température Tl . a heating step during which the mixture undergoes a thermal program for a time t2 at a temperature T1.
Le ratio de concentration de fonctions NCO issus du pluri-isocyanate et de la concentration de fonctions OH issus du polysiloxane peut être supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à 1,6. The concentration ratio of NCO functions derived from the polyisocyanate and the concentration of OH functions derived from the polysiloxane may be greater than or equal to 1 and less than or equal to 1.6.
La durée du mélange influence l'homogénéité du matériau Silicone/Polyuréthane obtenu. L'homogénéité du matériau est importante pour son utilisation en tant qu'encapsulant de composants électroniques. Le temps tl est donc déterminant en ce qui concerne les propriétés physiques du matériau obtenu. Le temps de mélange tl est déterminé de manière à obtenir un mélange de viscosité dynamique inférieure ou égale à 1,5 Pa.s. Dans l'exemple décrit ici, cette viscosité est mesurée à l'aide d'un rhéomètre ayant une géométrie de type cône -plan. The duration of the mixture influences the homogeneity of the Silicone / Polyurethane material obtained. The homogeneity of the material is important for its use as an encapsulant of electronic components. The time t1 is therefore decisive with regard to the physical properties of the material obtained. The mixing time t1 is determined so as to obtain a mixture of dynamic viscosity less than or equal to 1.5 Pa.s. In the example described here, this viscosity is measured using a rheometer having a cone-plane type geometry.
Le temps de mélange tl peut être supérieur ou égal à 1 min et inférieur ou égal à 2h. La température de chauffage est déterminante pour l'obtention du matériau The mixing time t1 may be greater than or equal to 1 min and less than or equal to 2h. The heating temperature is decisive for obtaining the material
Silicone/Polyuréthane. En effet, la polyaddition nécessite des conditions de températures particulières pour avoir lieu. Silicone / polyurethane. Indeed, the polyaddition requires particular temperature conditions to take place.
La température Tl peut être supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 90°C et le temps t2 suffisamment élevé pour obtenir la température Tl au cœur du mélange. The temperature T1 may be greater than or equal to 50 ° C. and less than or equal to 90 ° C. and the time t 2 sufficiently high to obtain the temperature T1 at the heart of the mixture.
Le temps t2 peut être supérieur ou égal à 5min et inférieur ou égal à 4h. The time t2 may be greater than or equal to 5min and less than or equal to 4h.
Selon un mode de réalisation préféré, le programme de chauffage comprend une première partie à une température Tl A supérieure ou égale à 50°C et inférieure ou égale à 70°C pendant un temps t2A supérieur ou égal à 5min et inférieur ou égal à 20min puis une seconde partie à une température TIB supérieure ou égale à 70°C et inférieure ou égale à 90°C pendant un temps t2B supérieur ou égal à 1min et inférieur ou égal à 15min. According to a preferred embodiment, the heating program comprises a first portion at a temperature T1 A greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 70 ° C for a time t2A greater than or equal to 5min and less than or equal to 20min then a second portion at a TIB temperature greater than or equal to 70 ° C and less than or equal to 90 ° C for a time t2B greater than or equal to 1 min and less than or equal to 15 min.
La réaction de polyaddition entre le pluri-isocyanate et le polysiloxane selon la présente invention peut également être réalisée en présence d'un catalyseur adapté pour la synthèse du polyuréthane. La présence d'un catalyseur permet de diminuer le temps de mélange et le temps de chauffage nécessaires à l'obtention d'un matériau Silicone/Polyuréthane. The polyaddition reaction between the polyisocyanate and the polysiloxane according to the present invention can also be carried out in the presence of a suitable catalyst for the synthesis of polyurethane. The presence of a catalyst makes it possible to reduce the mixing time and the heating time required to obtain a silicone / polyurethane material.
Le ratio de concentration du catalyseur adapté pour la synthèse de polyuréthane par rapport à la concentration de fonction OH du composé (I) utilisé peut être supérieur ou égal à 0,1% et inférieur ou égal à 10%. The concentration ratio of the catalyst suitable for the polyurethane synthesis relative to the OH function concentration of the compound (I) used may be greater than or equal to 0.1% and less than or equal to 10%.
Ledit catalyseur peut être le Dilaurate de dibutyl étain (DBTDL). Said catalyst may be dibutyl tin dilaurate (DBTDL).
L'invention se rapporte également à un matériau Silicone/Polyuréthane, notamment destiné à l'encapsulation de composés électroniques, par exemple obtenu par le procédé selon l'invention. The invention also relates to a silicone / polyurethane material, in particular intended for the encapsulation of electronic compounds, for example obtained by the process according to the invention.
La fraction so lubie dudit matériau Silicone/Polyuréthane calculée après 72h d'extraction à chaud avec du chloroforme peut être supérieure ou égale à 1%> en masse et inférieure ou égale à 70%) en masse. The purified fraction of said Silicone / Polyurethane material calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform may be greater than or equal to 1% by weight and less than or equal to 70% by weight.
La dureté du matériau Silicone/Polyuréthane exprimée en Shore A peut être supérieure ou égale à 5 et inférieure ou égale à 50. La reprise en humidité du matériau Silicone/Polyuréthane exprimée selon la norme ISO 62 peut être inférieure ou égale à 2%. The hardness of the Silicone / Polyurethane material expressed in Shore A may be greater than or equal to 5 and less than or equal to 50. The moisture recovery of the Silicone / Polyurethane material expressed according to the ISO 62 standard may be less than or equal to 2%.
La température de dégradation du matériau Silicone/Polyuréthane sous air exprimée à 5% de perte en masse peut être supérieure ou égale à 240°C et inférieure ou égale à 285°C. The degradation temperature of the Silicone / Polyurethane in air material expressed at 5% mass loss may be greater than or equal to 240 ° C and less than or equal to 285 ° C.
Les propriétés physicochimiques de ce matériau en font un matériau adapté à l'encapsulation de composants électroniques. The physicochemical properties of this material make it a suitable material for the encapsulation of electronic components.
Avantageusement, le procédé de synthèse selon l'invention peut être réalisé directement au contact des composants à encapsuler. Advantageously, the synthesis method according to the invention can be carried out directly in contact with the components to be encapsulated.
Ainsi, selon un mode de réalisation préféré, le mélange obtenu après l'étape de mélange est coulé dans un boîtier comportant des composants électroniques et des circuits de liaison associés avant de subir le programme thermique. L'encapsulation des composants électroniques et la polymérisation du matériau sont alors réalisées simultanément. Thus, according to a preferred embodiment, the mixture obtained after the mixing step is poured into a housing comprising electronic components and associated connecting circuits before undergoing the thermal program. The encapsulation of the electronic components and the polymerization of the material are then carried out simultaneously.
La présente invention concerne également le module électronique ainsi obtenu. The present invention also relates to the electronic module thus obtained.
Les exemples de procédé de synthèse d'un matériau Silicone/Polyuréthane suivants ne sont donnés qu'à titre indicatif et ne constituent nullement une limitation. The following synthetic method examples of a silicone / polyurethane material are given for information only and do not constitute a limitation.
Exemple 1 : Example 1
Lors de l'étape de mélange, 1.00g (2,00.10"3 mol de OH) de polydiméthylsiloxane terminé par des fonctions éther hydroxyle (PDMS éther OH - n=9), 0,40 g (2,2.10"3 mol de NCO) de poly(hexaméthylène diisocyanate) (PHMDI) et 0,13 g (2,00.10"5 mol) de dibutyltin dilaurate (DBTDL) à 10% en masse dans le chloroforme sont placés dans un pilulier et agités avec un agitateur magnétique pendant 5min. Durant 1 ' agitation, le mélange réactionnel est placé sous vide dynamique. In the mixing step, 1.00 g (2.00 × 10 -3 mol OH) of polydimethylsiloxane terminated with hydroxyl ether functions (PDMS ether OH - n = 9), 0.40 g (2.2 × 10 -3 mol). NCO) of poly (hexamethylene diisocyanate) (PHMDI) and 0.13 g (2.00 × 10 -5 mol) of dibutyltin dilaurate (DBTDL) at 10% by weight in chloroform are placed in a pillbox and stirred with a magnetic stirrer during 5min During stirring, the reaction mixture is placed under dynamic vacuum.
Vient ensuite l'étape de chauffage au cours de laquelle le mélange est coulé dans une coupelle en aluminium pour être placé 10 min à 60°C puis 5 min à 80°C. Après le programme thermique, un matériau blanc opaque est obtenu. Then follows the heating step in which the mixture is poured into an aluminum cup to be placed 10 min at 60 ° C and 5 min at 80 ° C. After the thermal program, an opaque white material is obtained.
Le matériau ainsi obtenu est ensuite caractérisé en fonction de ses propriétés physicochimiques. The material thus obtained is then characterized according to its physicochemical properties.
La fraction soluble du matériau, calculée après 72h d'extraction à chaud avec du chloroforme est de 5% en masse. La dureté du matériau exprimée en Shore A est de 30. The soluble fraction of the material, calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is 5% by mass. The hardness of the material expressed in Shore A is 30.
La reprise en humidité du matériau exprimée selon la norme ISO 62 est de 0,6%. The moisture recovery of the material expressed according to the ISO 62 standard is 0.6%.
La température de dégradation sous air du matériau exprimée à 5% de perte de masse est de 280°C avec un flux d'air à 20°C/min de vitesse de chauffe. The air degradation temperature of the material, expressed at 5% mass loss, is 280 ° C. with an air flow at 20 ° C./min of heating rate.
La perte de masse du matériau au cours de son temps d'exposition à une température constante de 150°C sous air est illustré en figure 4 par la courbe « Si 9 ether PU ». The loss of mass of the material during its exposure time at a constant temperature of 150 ° C. in air is illustrated in FIG. 4 by the "Si 9 ether PU" curve.
Exemple 2 : Lors de l'étape de mélange, 1.00g (2,3.10"3 mol de OH) de PDMS alkyl OH (PDMS alkyl OH - n=9), 0,45g (2,5.10"3 mol de NCO) de PHMDI et 0,15g (2,3.10"5 mol) de DBTDL à 10%) en masse dans le chloroforme sont placés dans un pilulier et agités avec un agitateur magnétique pendant 5min. Durant l'agitation, le mélange réactionnel est placé sous vide dynamique. Example 2: During the mixing step, 1.00 g (2.3 × 10 -3 mol of OH) of PDMS alkyl OH (PDMS alkyl OH - n = 9), 0.45 g (2.5 × 10 -3 mol of NCO) of PHMDI and 0.15 g (2.3.10 "5 mol) of 10% DBTDL) in bulk in chloroform are placed in a pill box and stirred with a magnetic stirrer for 5 minutes. dynamic vacuum.
Vient ensuite l'étape de chauffage au cours de laquelle le mélange est coulé dans une coupelle en aluminium pour être placé 10 min à 60°C puis 5 min à 80°C. Après le programme thermique, un matériau blanc opaque est obtenu. Then follows the heating step in which the mixture is poured into an aluminum cup to be placed 10 min at 60 ° C and 5 min at 80 ° C. After the thermal program, an opaque white material is obtained.
Le matériau ainsi obtenu est ensuite caractérisé en fonction de ses propriétés physicochimiques. The material thus obtained is then characterized according to its physicochemical properties.
La fraction soluble du matériau, calculée après 72h d'extraction à chaud avec du chloroforme est de 15% en masse. The soluble fraction of the material, calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is 15% by weight.
La dureté du matériau exprimée en Shore A est de 30. The hardness of the material expressed in Shore A is 30.
La reprise en humidité du matériau exprimée selon la norme ISO 62 est de 1,7%. The moisture recovery of the material expressed according to ISO 62 is 1.7%.
La température de dégradation sous air du matériau exprimée à 5% de perte de masse est de 245°C avec un flux d'air à 20°C/min de vitesse de chauffe. The air degradation temperature of the material, expressed at 5% mass loss, is 245 ° C. with a flow of air at 20 ° C./min of heating rate.
La perte de masse du matériau au cours de son temps d'exposition à une température constante de 150°C sous air est illustré en figures 3 et 4 par la courbe « Si 9 alkyl PU ». Exemple 3 The loss of mass of the material during its exposure time at a constant temperature of 150 ° C in air is illustrated in Figures 3 and 4 by the curve "Si 9 alkyl PU". Example 3
Lors de l'étape de mélange, 1.00g (1,1.10"3 mol de OH) de PDMS alkyl OH (n=18), 0,22g (1,2.10 3 mol de NCO) de PHMDI et 0,0734g (1,1.10"5 mol) de DBTDL à 10% en masse dans le chloroforme sont placés dans un pilulier et agités avec un agitateur magnétique pendant 5min. Durant l'agitation, le mélange réactionnel est placé sous vide dynamique. During the mixing step, 1.00 g (1.1 × 10 -3 mol of OH) of PDMS alkyl OH (n = 18), 0.22 g (1.2 × 10 3 mol of NCO) of PHMDI and 0.0734 g (1 1.10 "5 mol) of DBTDL at 10% by weight in chloroform are placed in a pill box and stirred with a magnetic stirrer for 5min. During stirring, the reaction mixture is placed under dynamic vacuum.
Vient ensuite l'étape de chauffage au cours de laquelle le mélange est coulé dans une coupelle en aluminium pour être placé 10 min à 60°C puis 5 min à 80°C. Après le programme thermique, un matériau blanc opaque est obtenu. Then follows the heating step in which the mixture is poured into an aluminum cup to be placed 10 min at 60 ° C and 5 min at 80 ° C. After the thermal program, an opaque white material is obtained.
Le matériau ainsi obtenu est ensuite caractérisé en fonction de ses propriétés physicochimiques. The material thus obtained is then characterized according to its physicochemical properties.
La fraction soluble du matériau, calculée après 72h d'extraction à chaud avec du chloroforme est de 15% en masse. The soluble fraction of the material, calculated after 72 hours of hot extraction with chloroform is 15% by weight.
La dureté du matériau exprimée en Shore A est de 32. The hardness of the material expressed in Shore A is 32.
La reprise en humidité du matériau exprimée selon la norme ISO 62 est de 1,6%. The moisture recovery of the material expressed according to the ISO 62 standard is 1.6%.
La température de dégradation sous air du matériau exprimée à 5% de perte de masse est de 265°C avec un flux d'air à 20°C/min de vitesse de chauffe. The air degradation temperature of the material expressed at 5% mass loss is 265 ° C with an air flow at 20 ° C / min heating rate.
Exemple 4 : Example 4
Lors de l'étape de mélange, 5,0g (1,0.10"2 mol de OH) de PDMS éther OH (n=8), 2,0g (1,1 10 2 mol de NCO) de PHMDI et 0,33g (5,0.10 5 mol) de DBTDL à 10% en masse dans le chloroforme sont placés dans un pilulier et agités avec un agitateur magnétique pendant 5min. Durant l'agitation, le mélange réactionnel est placé sous vide dynamique. In the mixing step, 5.0 g (1.0 × 10 -2 mol OH) of PDMS ether OH (n = 8), 2.0 g (1.1 × 10 -2 mol of NCO) of PHMDI and 0.33 g (5.0 × 10 5 mol) DBTDL at 10% by weight in chloroform are placed in a pill box and stirred with a magnetic stirrer for 5 min During stirring, the reaction mixture is placed under dynamic vacuum.
Vient ensuite l'étape de chauffage au cours de laquelle le mélange est coulé dans un module de puissance qui est ensuite placé dans un four pendant 10 min à 60°C puis 5 min à 80°C. Après le programme thermique, un matériau blanc opaque recouvre la totalité des composants électriques du module de puissance. Then follows the heating step in which the mixture is poured into a power module which is then placed in an oven for 10 min at 60 ° C and then 5 min at 80 ° C. After the thermal program, an opaque white material covers all the electrical components of the power module.
L'invention a été décrite ci-dessus avec l'aide de modes de réalisation sans limitation du concept inventif général. The invention has been described above with the aid of embodiments without limitation of the general inventive concept.
Bien d'autres modifications et variations se suggèrent d'elles même à l'homme du métier, après réflexion sur les différents modes de réalisation illustrés dans cette demande. Ces modes de réalisation sont donnés à titre d'exemple et ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention, qui est déterminée exclusivement par les revendications ci -dessous. Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclut pas d'autres éléments ou étapes, et l'utilisation de l'article indéfini « un » ou « une » n'exclut pas une pluralité. Le simple fait que différentes caractéristiques sont énumérées en revendications mutuellement dépendantes n'indique pas qu'une combinaison de ces caractéristiques ne puisse être avantageusement utilisée. Enfin, toute référence numérique utilisée dans les revendications ne doit pas être interprétée comme une limitation de la portée de l'invention. Many other modifications and variations are suggested to those skilled in the art, after reflection on the various embodiments illustrated in this application. These embodiments are given by way of example and are not intended to limit the scope of the invention, which is determined exclusively by the claims below. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the use of the indefinite article "a" or "an" does not exclude a plurality. The mere fact that different features are enumerated in mutually dependent claims does not indicate that a combination of these features can be advantageously used. Finally, any numerical reference used in the claims should not be interpreted as limiting the scope of the invention.
Claims
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