NL8701056A

NL8701056A - Thermohardend poedervormig mengsel.

Info

Publication number: NL8701056A
Application number: NL8701056A
Authority: NL
Original assignee: Resicoat Gmbh
Priority date: 1987-05-05
Filing date: 1987-05-05
Publication date: 1988-12-01
Also published as: EP0290095A1; JPS63286460A

Description

,7 '

JdH/WP/ag #

RESICOAT

Uitvinder: W. Setzer te Tubingen -1- (7) PN 5799

THERMOHARDEND POEDERVORMIG HENGSEL

De uitvinding betreft een thermohardend poedervormig mengsel, in hoofdzaak bestaande uit epoxyhars, harder, vulstof en een brandwerend additief.

Thermohardende epoxyhars mengsels worden onder andere ter 5 omhulling voor electronische onderdelen toegepast. Deze omhulling dient onder andere als bescherming tegen mechanische beschadigingen en corrosie en mag de werking van het electronisch onderdeel niet beïnvloeden. Epoxyharsen zijn hiervoor goed bruikbaar doch de brandbaarheid wordt als nadelig ervaren, omdat bij kortsluiting het 10 materiaal reeds kan ontbranden.

Het is bekend om epoxyharsmengsels vlamdovend te maken door als brandwerend additief antimoonoxide (SbjOj) in combinatie met gebromeerde verbindingen toe te passen, als gebromeerde verbindingen gebruikt men meestal tetrabroombisfenol-A, al tijdens de bereiding van 15 de epoxyharsen, of octabroomdifenyl. De brandwerendheid hiervan is voldoende (volgens VL 94 getest, is de klassificatie V-0 makkelijk bereikbaar). Antimoonoxide is echter toxisch en wordt verdacht van kankerverwekkende eigenschappen, terwijl de broomverbindingen bij verbranding sterk corrosieve afvalprodukten geven.

20 Ook is wel voorgesteld ammoniumpolyfosfaat toe te passen, waarbij bij verbranding slechts ammoniak vrijkomt. Deze verbinding heeft echter niet zo'n effectieve werking. Tevens worden de isolatie-eigenschappen van het omhulsel in vochtig milieu bijzonder nadelig beïnvloed door de wateroplosbaarheid van bovengenoemde verbinding.

25 Ook is wel voorgesteld aluminiumtrihydroxide toe te passen.

Voor een effectieve werking moet echter tussen 35-50 gew.% gebruikt worden, waardoor de mechanische eigenschappen zeer nadelig worden beïnvloed.

8701 056 r

V

t -2- (7) PN 5799

Doel van de uitvinding is een thermohardend poedervormig mengsel te verschaffen, dat geschikt is voor het omhullen van electro-nische onderdelen, waarbij het omhulsel brandwerende eigenschappen heeft en waarbij de mechanische en isolatie eigenschappen vrijwel even 5 goed zijn als die van omhulsels die slechte brandwerende eigenschappen hebben.

Doel van de uitvinding is tevens een additief te vinden, dat minder giftig is en geen corrosieve afvalprodukten geeft bij verbranding.

10 Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door als brand werend additief fijn verdeelde rode fosfor toe te passen.

Welliswaar is rode fosfor op zich brandbaar, als het echter in een matrix is ingebed heeft het vlamremmende c.q. brandwerende eigenschappen.

15 Het epoxyharsmengsel volgens de uitvinding bestaat bij voorkeur in hoofdzaak uit: (a) 20-50 gew.% epoxyhars met ten hoogste 2 epoxygroepen per molecuul (b) 0-50 gew.% epoxyhars met ten minste 2 epoxygroepen per molecuul (c) 2-20 gew.% van een hardingsmiddel 20 (d) 2-20 gew.% rode fosfor (e) 10-60 gew.% vulstof (f) 0-2 gew.% vloeimiddel (g) 0-20 gew.% pigmenten.

Bij voorkeur bestaat component (b) uit een epoxyhars met 3-6 25 epoxygroepen per molecuul.

Bij voorkeur wordt component (d) in fijn verdeelde toestand toegepast, meer in het bijzonder in microcapsules, en/of als mengsel van 30-70 gew.% fosfor in - bij kamertemperatuur - vaste of vloeibare epoxyhars. Voor een optimale combinatie van mechanische en brand-30 werende eigenschappen, wordt bij voorkeur 3-15 en in het bijzonder 5-10 gew.% rode fosfor toegepast.

Als component (a) kunnen bijvoorbeeld bekende epoxyharsen worden toegepast, bij voorkeur die op basis van epichloorhydrine en 2,2-bis(4-hydroxyfenyl)propaan met verwekingspunten tussen 40bC en 35 90nc en een epoxy-gewichtsequivalent tussen 450-2000. In het bijzonder 8701056 -3- (7) ΡΝ 5799

Ligt het verwekingspunt tussen 50 en 70»*C.

Als component (b) kunnen bijvoorbeeeld geëpoxydeerde fenol-novolak of kresol-novolak harsen worden toegepast, met een epoxy-gewichtequivalent tussen 160 en 250 en met een verwekingspunt tussen 5 de 40nC en 90**C. Bij voorkeur ligt het verwekingspunt tussen 50 en 70hc.

Als component (c), de harder voor (a) en (b) kunnen bijvoorbeeld alleen, of in combinatie worden toegepast: dicyaandiamide, imi-dazol- en imidazoline derivaten, zuuranhydriden van trimellietzuur, 10 pyromellietzuur, benzofenontetracarbonzuur, tetrahydroftaalzuur, cyclopentaandicarbonzuur, hexahydroftaalzuur, ten dele veresterde addukten van bovengenoemde carbonzuren, aromatische aminen, fenolhar-sen Cresol of novolak) en epoxyhars-fenol addukten.

0e rode fosfor Cd) moet fijn verdeeld worden toegepast en 15 - ter voorkoming van ontploffingen - dan bij voorkeur gemengd met organische verbindingen. Als zodanig is toepassing in de vorm van een "masterbatch" zeer geschikt. Uiteraard kan de rode fosfor samen met andere brandwerende additieven worden toegepast.

Als vulstoffen (e) kunnen bijvoorbeeld worden toegepast: 20 kwartsmeel, aluminium, calcium, en magnesium silicaten, calciumcar-bonaat, barium- calciumsulfaat en aluminium oxide, mengsels hiervan, eventueel met aluminiumhydroxide, ammoniumpolyfosfaat en dergelijke.

Als vloeimiddel (f) kunnen bijvoorbeeld worden toegepast: vloeibare polyacrylaten, zoals bijvoorbeeld polybutylacrylaat en 25 polyethylacrylaat, gefluoreerde polymeren zoals bijvoorbeeld esters van polyethyleenglycol en perfluoroctaanzuur, polymeren siloxanen zoals bijvoorbeeld polydimethylsiloxaan of polymethylfenylsiloxaan.

Als pigmenten (g) kunnen bijvoorbeeld worden toegepast: titaandioxide, ijzeroxide (geel, bruin, rood, zwart), roet en orga-30 nische pigmenten.

Desgewenst kunnen verder nog andere additieven worden toegepast zoals versnellers, lossingsmiddelen, viscositeitsverlagende middelen etc.

De epoxyharsmengsels kunnen bijvoorbeeld worden vervaardigd 35 door te homogeniseren onder het smeltpunt van de hars of harsen en 8701056 ie -4- (7) PN 5799 daarna te mengen boven het smeltpunt van de epoxyhars(en), bijvoorbeeld in een snelmenger en in een extruder met een manteltemperatuur van 100nc. Na mengen wordt het mengsel afgekoeld, verkleind, ver-poederd, en gezeefd tot deeltjes tussen 0-200 micron, bij voorkeur met 5 een maximum tussen 40-60 micron.

Voorbeeld I

34 gew. dln. epoxyhars (a) met een gemiddeld epoxygewichts-equivalent van ongeveer 650, 2,5 gew. dln. dicyaandiamine, 0,5 gew. dln. imidazool als versneller, 0,5 gew. dln. polyacrylzure butylester 10 als vloeimiddel, 42,5 gew. dln. calciumcarbonaat als vulstof met een korrelgrootte kleiner dan 20 micron (97 %), en een gemiddelde korrel-grootte van 5 micron, 15 gew. dln. dispersie van vloeibare epoxyhars met een epoxygewichtsequivalent tussen 175-185 en een viscositeit van 10 Pa.s bij 25**C en fijnverdeelde rode fosfor ingekapseld in melamine-15 formaldehyde hars en 5 gew. dln. gele ijzeroxide werden in een snelmenger gehomogeniseerd en vervolgens in een éénschroefsextruder (PR 46, Buss) geëxtrudeerd. Het extrudaat werd in een slagkruismolen verkleind en daarna vermalen. Het poeder werd gezeefd over een 150 micron zeef. Het thermohardende poeder werd op platen van 20 127 x 12,5 x 0,5 mm aangebracht. De vlamwerendheid volgens UL 94 (Underwriters Laboratories Ine. USA) voldeed bij alle 20 proefplaten aan V-0, de hoogste brandwerendheidsklasse bij deze methode.

Voorbeeld II

Op analoge wijze als bij voorbeeld I werden 29,5 gew. dln.

25 epoxyhars (type a), 7 gew. dln. zuuranhydride met een zuurgehalte van 10,7 meq/g en een anhydridegehalte van meer dan 80 % van het zuurge-tal, 0,5 gew. dln. versneller op basis van een gesubstitueerde imidazool, 0,5 gew, dln. polyacrylzure butylester, 42 gew. dln. aluminium hydroxide (vulstof) met een gemiddelde korrelgrootte van 5 micron, 15 30 gew. dln. rode fosfordispersie, 5 gew. dln. titaandioxide en 0,5 gew. dln. roet geëxtrudeerd, vermalen en gezeefd. Testplaten voldeden zoals bij voorbeeld I aan V-0.

8701056

Claims

1, Thermohardend poedervormig mengsel in hoofdzaak bestaande uit epoxyhars, harder, vulstof en een brandwerend additief, met het kenmerk, dat als brandwerend additief fijn verdeeld rode fosfor wordt toegepast.

2. Hengsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het in hoofdzaak bestaat uit: Ca) 20-50 gew.% epoxyhars met ten hoogste 2 epoxygroepen per molecuul (b) 0-50 gew.% epoxyhars met ten minste 2 epoxygroepen per mole- 10 cuul Cc) 2-20 gew.% van een hardingsmiddel Cd) 2-20 gew.% rode fosfor Ce) 10-60 gew.% vulstof Cf) 0-2 gew.% vloeimiddel

15 Cg) 0-20 gew.% pigmenten.

3. Hengsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat als component b een epoxyhars met 3-5 epoxygroepen per molecuul wordt toegepast.

4. Hengsel volgens een der conclusies 2-3, met het kenmerk, dat component Cd) wordt toegepast in de vorm van microcapsules.

5. Hengsel volgens een der conclusies 2-4, met het kenmerk, dat com ponent Cd) wordt toegepast als mengsel met 30-70 gew.% rode fosfor en 70-30 gew.% van een der componenten a, b of c of een mengsel hiervan.

6. Hengsel volgens een der conclusies 2-5, met het kenmerk, dat 3-15 25 gew.% component Cd) wordt toegepast.

7. Hengsel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 5-10 gew.% component Cd) wordt toegepast.

8. Hengsel volgens een der conclusies 2-7, met het kenmerk, dat als component Ca) een epoxyhars met een epoxy equiavlentgewicht tussen 30 450 en 2000 en als component Cb) een epoxyhars met een epoxy equivalentgewicht tussen 160 en 250 wordt toegepast. 8701056 -6- (7) PN 5799 ' I %

9. Mengsel volgens een der conclusies 2-8, met het kenmerk, dat als component (a) en desgewenst als component Cb) een epoxyhars wordt toegepast met een verwekingspunt tussen 40«*c en 90«C.

10. Mengsel volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat als 5 harder een imidalozine derivaat, een fenolhars, bij voorkeur met een verwekingspunt tussen 80-100nC, een epoxyharsfenoladdukt, een aromatisch amine, een epoxy-cresol novolak of epoxy-fenolnovolak hars wordt toegepast.

11. Mengsel zoals in hoofdzaak is beschreven en/of in de voorbeelden 10 is toegelicht.

12. Voortbrengsel verkregen door uitharden van een mengsel volgens een der conclusies 1-11. 8701 056