JP3985133B2 - チキソ性含フッ素硬化性組成物及びこれを用いた封止物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高いチキソ性があり、かつ硬化後に耐薬品性及び耐溶剤性に優れたゲル硬化物を与え、電気・電子部品のポッティング、封止用材料、被覆材料等に好適に使用できる付加硬化型の含フッ素硬化性組成物及びその硬化物で封止された各種物品に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
シリコーンゴムのゲル硬化物は、その優れた電気・熱絶縁性、安定した電気特性及び柔軟性を利用して、電気・電子部品のポッティングや封止用の材料、またパワートランジスター、IC、コンデンサー等の制御回路素子を外部からの熱的及び機械的障害から保護するための被覆材料として使用される。
【0003】
このようなゲル硬化物を形成するシリコーン組成物の代表例としては、付加硬化型のオルガノポリシロキサン組成物がある。この付加硬化型のオルガノポリシロキサン組成物は、例えばケイ素原子に結合したビニル基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを含有しており、白金系触媒の存在下で架橋反応を行ってシリコーンゲルを得るものが公知である(特開昭56−143241号、同62−3959号、同63−35655号、同63−33475号公報等参照)。
【0004】
また、フルオロシリコーンゲル組成物として、トリフルオロプロピル基を持つオルガノポリシロキサンを含有しているものが公知である(特開平7−324165号公報等参照)。
【0005】
しかしながら、これらの付加硬化型オルガノポリシロキサン組成物により得られたシリコーンゲルは、強塩基、強酸などの薬品類、トルエン、アルコール、ガソリンなどの溶剤類により膨潤や劣化などが生じ易く、その性能を維持し難いという問題があった。
【0006】
そこで、この問題を解決するため、一分子中に2個のアルケニル基を有する二価のパーフルオロポリエーテル基を主剤とし、ケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン及び白金系触媒を含むフッ素ゲル組成物並びにそれを硬化させてなるフッ素ゲル硬化物が提案されている(特開平11−116685号公報参照)。
【0007】
ところで、保護剤としてゲルを用いる場合には、電子部品表面に、ゲル形成能を有するゲル組成物でスポットポッティングを行うことが必要となる。しかし、従来公知のゲル組成物は流動性が大きいためスポットポッティングを行うには適当でなく、電子部品上に有効な保護層を形成することができない。従って、流動性が小さく、更に薬品類、溶剤類に耐え得るゲル組成物が望まれている。
【0008】
また、単にゲル組成物の粘度を高めることにより流動性を小さくした場合には、硬化のための加熱時に組成物の低粘度化が生じるため、やはり電子部品上に有効な保護層を形成することができない。
【0009】
従って、本発明の目的は、柔軟なゲル硬化物を形成することが可能であり、しかもディスペンサー等によるポッティング作業により剪断応力が加わった時には、見掛けの粘度が低いためにポッティングし易く、剪断応力が加わっていないときには、見掛けの粘度が高く流動しないというチキソ性を有している含フッ素硬化性組成物及びその硬化物により封止された電気・電子部品等の物品を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、本発明に到達したもので、本発明は、
(A)下記一般式(1)で示される直鎖状ポリフルオロ化合物、
CH2=CH−(X)a−Rf1−(X’)a−CH=CH2 (1)
[式中、Xは−CH2−、−CH2O−、−CH2OCH2−又は−Y−NR1−CO−(Yは−CH2−又は下記構造式(Z)
【化8】
で示される基)で表される基、X’は−CH2−、−OCH2−、−CH2OCH2−又は−CO−NR1−Y’−(Y’は−CH2−又は下記構造式(Z’)
【化9】
で示される基)で表される基であり、R1は水素原子、メチル基、フェニル基又はアリル基である。Rf1は
【化9−1】
(p,qは1以上の整数であって、2≦p+q≦200を満たし、rは2≦r≦6の整数である。)、
【化9−2】
(rは2≦r≦6の整数、sはs≧0の整数、tはt≧0の整数であり、かつsとtは0≦s+t≦200を満たす。)、又は
【化9−3】
(uは1≦u≦200の整数、vは1≦v≦50の整数である。)
である二価のパーフルオロポリエーテル基であり、aは独立に0又は1である。]
(B)1分子中に一価のパーフルオロオキシアルキル基、一価のパーフルオロアルキル基、二価のパーフルオロオキシアルキレン基及び二価のパーフルオロアルキレン基から選ばれる少なくとも1個以上のフッ素基を有し、ケイ素原子に結合した水素原子を2個以上有するオルガノ水素シロキサン、
(C)有効量の白金族金属触媒、
(D)ポリシロキサンにより疎水化処理された50m2/g以上の比表面積を有する微粉末シリカ:(A)、(E)成分の合計量100重量部当たり0.5〜8重量部、
(E)下記一般式(2)で示される直鎖状ポリフルオロ化合物
Rf2−(X)a−CH=CH2 (2)
(式中、X及びaは前記と同じであり、Rf2は
【化9−4】
(pはp≧1の整数)
又は
【化9−5】
(qはq≧1の整数)
である一価のパーフルオロポリエーテル基である。)
を含有してなるチキソ性含フッ素硬化性組成物、及びこのチキソ性含フッ素硬化性組成物の硬化物で封止された電気・電子部品、圧力センサー、回転センサー、エアフローメーターを提供する。
【0011】
本発明によれば、上記(A)〜(E)成分の組み合わせにより、特に(D)成分のシリカ配合量を(A)、(E)成分の合計量100重量部当たり0.5〜8重量部という特定量を配合した場合、良好なチキソ性を有し、柔軟なゲル硬化物を形成し得て、上述した目的を効果的に達成し得ることを知見し、本発明をなすに至った。
【0012】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明の含フッ素硬化性組成物の(A)成分は、下記一般式(1)で示される直鎖状ポリフルオロ化合物である。CH2=CH−(X)a−Rf1−(X’)a−CH=CH2 (1)
[式中、Xは−CH2−、−CH2O−、−CH2OCH2−又は−Y−NR1−CO−(Yは−CH2−又は下記構造式(Z)
【化10】
で示される基)で表される基、X’は−CH2−、−OCH2−、−CH2OCH2−又は−CO−NR1−Y’−(Y’は−CH2−又は下記構造式(Z’)
【化11】
で示される基)で表される基であり、R1は水素原子、メチル基、フェニル基又はアリル基である。Rf1は二価のパーフルオロポリエーテル基であり、aは独立に0又は1である。]
【0013】
式(1)において、Rf1は二価のパーフルオロポリエーテル基であり、下記式で示される。
【0014】
【化12】
(p,qは1以上の整数であって、2≦p+q≦200を満たし、rは2≦r≦6の整数である。)
【化13】
(rは2≦r≦6の整数、sはs≧0の整数、tはt≧0の整数であり、かつsとtは0≦s+t≦200を満たす。)
【化14】
(uは1≦u≦200の整数、vは1≦v≦50の整数である。)
【0015】
このようなRf1として具体的には、下記のものが例示される。
【化15】
【0016】
一般式(1)において、Xは−CH2−、−CH2O−、−CH2OCH2−又は−Y−NR1−CO−、X’は−CH2−、−OCH2−又は−CO−NR1−Y’−である。ここで、Yは−CH2−又は下記構造式(Z)で示される基、Y’は−CH2−又は下記構造式(Z’)で示される基である。
【化16】
R1は水素原子、メチル基、フェニル基又はアリル基である。
【0017】
なお、上記式(1)が有するアルケニル基としては、例えば末端に−CH=CH2構造を有するビニル基、アリル基が好ましい。このアルケニル基は、主鎖の両端部に直接結合していてもよいし、上記X、X’である二価の連結基を介して結合していてもよい。
一般式(1)中、aは独立に0又は1である。
【0018】
本発明組成物は、注型、ポッティング、コーティング、含浸、又は密着等に使用するために、硬化においても適当な物理的特性を有していることが好ましい。このような見地から、上記(A)成分の粘度(23℃)は、5〜100,000mPa・s、特に500〜50,000mPa・sの範囲であることが望ましく、前記粘度範囲において用途に応じて最も適切な粘度を有することが望ましい。
【0019】
次に、本発明の(B)成分は、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を2個以上有するオルガノ水素シロキサンである。
【0020】
本発明の(B)成分のオルガノ水素シロキサンは、上記(A)成分及び後述する(E)成分の架橋剤、鎖長延長剤として働くものであり、1分子中に少なくとも2個のヒドロシリル基(Si−H基)を有しているものである。更に、(A)成分及び(E)成分との相溶性、分散性、硬化後の均一性を考慮すると、1分子中に少なくとも1個以上のフッ素基を有するものが好ましい。
【0021】
この場合、フッ素基としては、一価のパーフルオロオキシアルキル基、一価のパーフルオロアルキル基、二価のパーフルオロオキシアルキレン基又は二価のパーフルオロアルキレン基が挙げられ、このパーフルオロオキシアルキル基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロオキシアルキレン基、パーフルオロアルキレン基としては、特に下記一般式で示されるものを挙げることができる。
【0022】
【化17】
【0023】
このような含フッ素オルガノ水素シロキサンとしては、例えば下記の化合物が挙げられる。なお、これらの化合物は、1種単独で使用してもよく、併用してもよい。また、下記式において、Meはメチル基、Phはフェニル基を示す。
【0024】
【化18】
【0025】
【化19】
【0026】
【化20】
【0027】
【化21】
【0028】
【化22】
【0029】
【化23】
【0030】
【化24】
【0031】
【化25】
【0032】
【化26】
【0033】
【化27】
【0034】
【化28】
【0035】
【化29】
(式中、n,mは各々1以上の整数で、かつn+m=2〜50である。)
【0036】
上記(B)成分の配合量は、組成物全系に含まれるビニル基、アリル基等の脂肪族不飽和基1モルに対し(B)成分のヒドロシリル基、即ちSi−H基を好ましくは0.2〜2モル、より好ましくは0.5〜1.3モル供給し得る量である。(B)成分の配合量が、Si−H基を0.2モル供給し得る量より少ないと、架橋度合が不十分になり、ゲル硬化物にならない場合があり、また、Si−H基が2モルより多量に存在すると、硬化時に発泡の危険性がある。
【0037】
更に、本発明の(C)成分の白金族金属触媒は、(A)成分及び(E)成分中の脂肪族不飽和基と(B)成分中のヒドロシリル基との間の付加反応を促進する触媒である。この白金族金属触媒は、一般に貴金属の化合物であり、高価格であることから、比較的入手し易い白金化合物がよく用いられる。
【0038】
白金化合物としては、例えば塩化白金酸又は塩化白金酸とエチレン等のオレフィンとの錯体、アルコールやビニルシロキサンとの錯体、白金/シリカ又はアルミナ又はカーボン等を例示することができるが、これに限定されるものではない。白金化合物以外の白金族金属触媒として、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム系化合物も知られており、例えばRhCl(PPh3)3、RhCl(CO)(PPh3)2、Ru3(CO)12、IrCl(CO)(PPh3)2、Pd(PPh3)4等を例示することができる。
【0039】
白金族金属触媒の配合量は、触媒量とすることができるが、通常(A)、(B)、(E)成分の合計量100重量部に対して0.1〜100ppm(白金換算)の割合で配合することが好ましい。
【0040】
次に、本発明の(D)成分の微粉末シリカは、硬化前の組成物にチキソ性を付与するために重要な働きをなすフィラー成分である。この成分は、硬化後に溶剤等で抽出されることがなく、また収縮することもないため、組成物を電子部品の保護剤として使用した場合にも、電子部品の特性に悪影響を及ぼすことはない。
【0041】
かかる微粉末シリカは、(A)成分及び(E)成分との相互作用により十分なチキソ性を発現せしめるものであるが、このためには、少なくとも50m2/g以上、好ましくは50〜400m2/gの比表面積を有していること及びその表面が疎水化処理されていることが必要である。これらの何を欠いても、目的とするチキソ性は付与されない。また、疎水化処理として、ポリシロキサンにより疎水化処理されているものを用いる。特に、メチル基を有するものが好ましい。上記のような表面処理剤として、環状あるいは直鎖状のポリジメチルシロキサン等を例示することができ、これらは単独でも2種類以上を組み合せても使用される。通常、疎水化処理されたフィラー表面のカーボン量(疎水化されたシリカ全体に対する)が、0.3〜8重量%、特に2〜6重量%であることが好適である。またこのような表面処理シリカは、高純度品であることが望ましい。その純度は組成物の純度を大きく左右するためであり、特に電気・電子部品への用途には重要である。
【0042】
このような高純度の微粉末シリカとしては、例えばCabosil TS−720(Cabot社製)等の市販品を使用することができる。
【0043】
かかる微粉末シリカは、通常、(A)及び(E)成分の合計量100重量部当たり0.5〜8重量部、特に2〜6重量部の量で配合されていることが望ましい。0.5重量部未満では十分なチキソ性が得られず、硬化前の組成物をスポットポッティングした場合、たれ流れてしまうおそれがある。また、8重量部を超えると粘度が増大し、作業性を低下させる原因となる。最も好ましくは、組成物のチキソ係数が1.5〜3.5、好ましくは2.0〜3.2の範囲となるように配合されているのがよい。なお、チキソ係数とは、回転粘度計による粘度測定において、回転速度の低速(例えば、4〜12rpm)と高速(例えば、20〜60rpm)とにおける見掛け粘度の比を意味する(但し、高速回転の速度と低速回転の速度の比が少なくとも5、好ましくは5〜10の範囲である。)。
【0044】
次に、(E)成分としては、下記一般式(2)で示される直鎖状ポリフルオロ化合物である。
Rf2−(X)a−CH=CH2 (2)
(式中、X及びaは前記と同じであり、Rf2は一価のパーフルオロポリエーテル基である。)
【0045】
なお、上記式(2)が有するアルケニル基としては、(A)成分と同様に末端に−CH=CH2構造を有するビニル基、アリル基が好ましく、主鎖に直接結合していてもよいし、上記Xである二価の連結基を介して結合していてもよい。
【0046】
ここで、式(2)において、Rf2は一価のパーフルオロポリエーテル基であり、下記式で示される。
【0047】
【化30】
(pはp≧1の整数)
【化31】
(qはq≧1の整数)
【0048】
Rf2として具体的には下記のものが例示される。
【化32】
【0049】
また、式(2)において、X及びaは式(1)で示したものと同様である。この場合、式(1)のX,aと式(2)のX,aとは互いに同一であっても異なっていてもよい。
【0050】
上記(E)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対し0〜200重量部が好ましく、より好ましくは50〜180重量部、更に好ましくは80〜150重量部である。(E)成分の配合により、得られた硬化物の物理特性、特に容易に針入度が調整可能となり、更には硬化物が熱的に安定するという効果が与えられ、従ってかかる効果を有効に発揮させる点から、(E)成分を配合する場合は、(E)成分を特に80重量部以上配合することが好ましい。
【0051】
本発明の組成物においては、上記(A)〜(E)成分以外にもそれ自体公知の各種配合剤を添加することができる。このような任意成分としては、例えば1−エチニル−1−ヒドロキシシクロヘキサン、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、3−メチル−1−ペンテン−3−オール、フェニルブテノールなどのアセチレンアルコールや、3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン等、或いはポリメチルビニルシロキサン環式化合物、有機リン化合物などのヒドロシリル化反応触媒の制御剤が挙げられ、これによって硬化反応性と保存安定性を適度に保つことができる。更に、例えば酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、カーボンブラック等の無機質充填剤を添加して本発明組成物から得られるゲル硬化物の硬さ、機械的強度を調整することができる。中空無機質充填剤又はゴム質の球状充填剤も添加できる。また、本組成物に相溶性がよく反応性官能基を持たないパーフルオロポリエーテルオイルを添加して、組成物の粘度、また得られる硬化物の硬さを調整することができる。これらの配合成分の使用量は、得られるゲル組成物の特性及び硬化物の物性を損なわない限りにおいて任意である。
【0052】
上記した各成分からなる本発明の含フッ素硬化性組成物は、これらを硬化させることにより耐溶剤性、耐薬品性に優れたゲル硬化物を形成させることができる。
【0053】
なお、本発明において、ゲル硬化物とは、部分的に3次元構造を有し、応力によって変形及び流動性を示す状態を意味し、大体の目安としてJISゴム硬度計において硬さ0以下の硬度を有するもの、或いはASTM D−1403(1/4コーン)における針入度が1〜200のものをいう。
【0054】
ゲル硬化物の形成は、適当な型内に本発明の付加硬化型の組成物を注入して該組成物の硬化を行うか、該組成物を適当な基板上にコーティングした後に硬化を行う等の従来公知の方法により行われる。硬化は、通常60〜150℃の温度で30〜180分程度の加熱処理によって容易に行うことができる。
【0055】
また、本組成物により封止された電気・電子部品としては、ガス圧センサー、水圧センサー等の圧力センサー、温度センサー、回転センサー、タイミングセンサー等の各種センサー、更にエアフローメーター、各種コントロールユニット等が挙げられる。
【0056】
【発明の効果】
本発明の含フッ素硬化性組成物は、アルケニル基含有パーフルオロポリエーテルをゲル組成物のベースポリマー((A)成分及び(E)成分)として使用することにより、耐薬品性、耐溶剤性を確保すると共に、これと組み合せて疎水化処理された微粉末シリカ((D)成分)を使用することにより、チキソ性を有するゲル組成物を得ることに成功したものである。
【0057】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0058】
[実施例1]
下記式(3)で示されるポリマー(粘度2,100cSt)40重量部と下記式(4)で示されるポリマー(粘度650cSt)60重量部に、微粉末シリカとして、Cabosil TS−720(Cabot社製);ポリシロキサン処理シリカ(比表面積:100m2/g、疎水表面上の炭素含有量:炭素分換算で4.5重量%)3.0重量部をプラネタリーミキサー中で均一になるまで混合し、更に150℃で2時間熱処理した。室温に冷却後、この混合物に、エチニルシクロヘキサノールの50%トルエン溶液0.15重量部、塩化白金酸のビニルシロキサン錯体のエタノール溶液(白金濃度3.0重量%)0.015重量部、下記式(5)で示される化合物14重量部を加え、混合し、含フッ素組成物を調製した。
【0059】
得られた組成物の粘度を、回転粘度計を用いて6rpmと30rpmの回転数で測定し、またその粘度からチキソ係数を求めた。更に、この組成物を150℃×1hr加熱してゲル状物を形成した。このゲルの針入度(ASTM D−1403 1/4コーン)を測定した。これらの結果を表1に示す。
【0060】
【化33】
【0061】
[実施例2]
実施例1の微粉末シリカの使用量を4.0重量部に変更した以外は、実施例1と同様に処理して組成物を調製した。実施例1と同様にして測定した組成物の粘度、チキソ係数及びゲルの針入度を表1に示す。
【0062】
[比較例1]
実施例1の微粉末シリカの使用量を0.3重量部に変更した以外は、実施例1と同様に処理して組成物を調製した。実施例1と同様にして測定した組成物の粘度、チキソ係数及びゲルの針入度を表1に示す。
【0063】
[比較例2]
実施例1の微粉末シリカをAerosil R974(日本アエロジル社製);ジメチルジクロロシラン処理シリカ(比表面積:170m2/g、疎水表面上の炭素含有量:炭素分換算で1重量%)を3.0重量部に変更した以外は、実施例1と同様に処理して組成物を調製した。実施例1と同様にして測定した組成物の粘度、チキソ係数及びゲルの針入度を表1に示す。
【0064】
【表1】
【0065】
また、実施例1及び2の組成物、比較例1及び2の組成物を3gガラス板上に垂らした時、実施例1及び2の組成物は形状を保持していた。これに対し、比較例1及び2の組成物は形状を保持できずに拡延した。
Claims (8)
- (A)下記一般式(1)で示される直鎖状ポリフルオロ化合物、
CH2=CH−(X)a−Rf1−(X’)a−CH=CH2 (1)
[式中、Xは−CH2−、−CH2O−、−CH2OCH2−又は−Y−NR1−CO−(Yは−CH2−又は下記構造式(Z)
である二価のパーフルオロポリエーテル基であり、aは独立に0又は1である。]
(B)1分子中に一価のパーフルオロオキシアルキル基、一価のパーフルオロアルキル基、二価のパーフルオロオキシアルキレン基及び二価のパーフルオロアルキレン基から選ばれる少なくとも1個以上のフッ素基を有し、ケイ素原子に結合した水素原子を2個以上有するオルガノ水素シロキサン、
(C)有効量の白金族金属触媒、
(D)ポリシロキサンにより疎水化処理された50m2/g以上の比表面積を有する微粉末シリカ:(A)、(E)成分の合計量100重量部当たり0.5〜8重量部、
(E)下記一般式(2)で示される直鎖状ポリフルオロ化合物
Rf2−(X)a−CH=CH2 (2)
(式中、X及びaは前記と同じであり、Rf2は
又は
である一価のパーフルオロポリエーテル基である。)
を含有してなるチキソ性含フッ素硬化性組成物。 - (D)成分の微粉末シリカが、環状又は直鎖状のポリジメチルシロキサンにより疎水化処理され、該シリカ表面のカーボン量が疎水化されたシリカ全体に対して0.3〜8重量%である請求項1記載の硬化性組成物。
- 組成物のチキソ係数が1.5〜3.5である請求項1又は2記載の硬化性組成物。
- 硬化物の針入度(ASTM D−1403)が1〜200の範囲である請求項1乃至3のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 請求項1乃至4のいずれか1項記載のチキソ性含フッ素硬化性組成物の硬化物で封止された電気・電子部品。
- 請求項1乃至4のいずれか1項記載のチキソ性含フッ素硬化性組成物の硬化物で封止された圧力センサー。
- 請求項1乃至4のいずれか1項記載のチキソ性含フッ素硬化性組成物の硬化物で封止された回転センサー。
- 請求項1乃至4のいずれか1項記載のチキソ性含フッ素硬化性組成物の硬化物で封止されたエアフローメーター。
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