НИЗКОВЯЗКАЯ СИЛОКСАНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2009 года по МПК H01B3/46 

Изобретение относится к области низковязких силоксановых композиций, способных отверждаться при комнатной температуре с образованием эластомерных материалов, которые могут быть использованы в качестве диэлектриков и изоляторов, применяемых в виде герметиков, компаундов, покрытий в машиностроении, в т.ч. в приборостроении и электронике.

Известны композиции на основе жидких силоксановых каучуков с концевыми силанольными группами, получаемые путем смешения каучуков, сшивающих агентов, содержащих гидролизуемые алкокси- или ацилоксигруппы, и катализаторов холодной вулканизации, в качестве которых используют обычно оловоорганические (патент Украины №54005, ав. свид. СССР №496293, 1685962) или титанорганические соединения (патент JP 11228700).

Недостатками известных композиций являются повышенная коррозионная активность и токсичность за счет применения олово- и титанорганических соединений.

Наиболее близким по составу аналогом, принятым за прототип, является низковязкая силоксановая композиция, включающая, мас.ч.:

жидкий силоксановый каучук с концевыми   силанольными группами 100 этилсиликат 30-80 оловоорганический катализатор 3,0-12,0 алкил(арил)ацетоксисилан 0,5-1,5

(патент РФ №2052475).

Недостатками композиции-прототипа являются: повышенная коррозионная активность за счет содержания в ней значительного количества кислотных компонентов, так как в процессе вулканизации выделяется кислота, вызывающая коррозию металлов, особенно цветных (меди, серебра, их сплавов), что делает непригодным использование ее в приборостроении, способность вулканизоваться только в тонком слое, невысокие диэлектрические свойства. Кроме того, используемые оловоорганические катализаторы являются высокотоксичными веществами.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка низковязкой силоксановой композиции для получения при комнатной температуре эластичного материала, не вызывающего коррозию цветных металлов, имеющего высокие диэлектрические показатели, повышенную адгезию к подложкам и пониженную токсичность.

Для решения поставленной задачи предлагается низковязкая силоксановая композиция, включающая жидкий силоксановый каучук с концевыми силанольными группами, продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана и катализатор, отличающаяся тем, что в качестве жидкого силоксанового каучука с концевыми силанольными группами она содержит полиорганосилоксандиол мол.м. 15-100 тыс., а в качестве катализатора - аминосилан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиорганосилоксандиол мол.м. 15-100 тыс. 100 продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана 4,0-7,2 аминосилан 0,5-1,0

В качестве полиорганосилоксандиола композиция содержит полидиметилсилоксандиол или полидиметил(метилфенил)силоксандиол или их смесь в соотношении от (2-1):1.

В качестве аминосилана композиция содержит аминосилан, выбранный из группы, включающей γ-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом или диэтиламинопропилтетраэтоксисилан.

С целью повышения механических показателей композиция может дополнительно содержать мелкодисперсный наполнитель в количестве 25,0-263,0 мас.ч. В качестве наполнителя композиция может содержать кварц, диоксид кремния или доломитовую муку, оксиды железа, титана, алюминия, хрома или цинка или их смеси, нитриды бора или алюминия или смеси технического углерода с оксидами металлов.

С целью регулирования вязкости композиция может дополнительно содержать олигодиметилсилоксан в количестве от 10-30 мас.ч.

Правильный качественный и количественный подбор катализатора и сшивающего агента в композиции обеспечивает получение после ее отверждения при комнатной температуре эластомерного материала-диэлектрика с минимальным выделением неагрессивных побочных продуктов (воды, этилового спирта), что и объясняет отсутствие коррозионного воздействия композиции на цветные металлы.

Химическая природа используемого силоксанового каучука, правильный подбор наполнителей и отсутствие побочных продуктов вулканизации с электролитическими свойствами обеспечивает высокий уровень диэлектрических свойств вулканизатов заявленной композиции.

Совокупность активных групп компонентов композиции позволяет получить эластомерный материал с повышенной адгезией к различным подложкам.

В качестве полиорганосилоксандиола в предлагаемом изобретении могут быть использованы различные полиорганосилоксандиолы мол.м. 15-100 тыс., но наилучший технический результат достигается при использовании полидиметилсилоксандиола марок СКТН «Г», СКТН «Б», СКТН «А» (ГОСТ 13835-73), полидиметил(метилфенил)силоксандиола марки СКТНФ «Б» с содержанием 4-50 мольных % метилфенилсилоксановых звеньев (ТУ 38.108129-77), а также их смесей в соотношении от (2-1):1.

В качестве сшивающего агента был использован продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана - этилсиликат-40 с содержанием SiO₂ 38-43% (ГОСТ 26371-81).

В качестве аминосилана наиболее предпочтительно использовать γ-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом (ТУ 6-02-724-73) или диэтиламинопропилтетраэтоксисилан (ТУ 6-02-586-86).

В качестве регулятора вязкости могут быть использованы олигодиметилсилоксаны с кинематической вязкостью при 20°С от 5 до 150 мм²/сек, предпочтительно с вязкостью 10-150 мм²/сек, марок ПМС-10, ПМС-50, ПМС-150 (ГОСТ 23175-78).

В качестве мелкодисперсных неорганических наполнителей использовали диоксид кремния (ТУ 2168-016-002048-72-2003), кварц, оксиды металлов - железа (ГОСТ 4173-77), цинка (ГОСТ 202-84), титана (ТУ 6-10-1252-86), алюминия, хрома (ГОСТ 2.912-79) или их смеси, нитриды бора (ТУ 2-036-707-77), алюминия или смеси технического углерода, например, марки П-803 (ГОСТ 7885-86) с оксидами металлов.

Примеры осуществления

Пример 1

К 100 мас.ч. полидиметилсилоксандиола с молекулярной массой 15 тыс. (СКТН «А») добавляли 4,5 мас.ч. этилсиликата - 40 и 0,5 мас.ч. γ-аминопропилтриэтоксисилана. Композицию перемешивали в течение 5 минут и использовали для заливки подготовленных изделий. Контрольный образец для исследования свойств компаунда формировали в виде пластинки толщиной ~2 мм. Испытания проводили через трое суток выдержки образцов при комнатной температуре.

Пример 2

К 66,7 мас.ч. полидиметилсилоксандиола с молекулярной массой 50 тыс. (СКТН «Г») добавляли 33,3 мас.ч. полидиметил(метилфенил)силоксандиола с молекулярной массой 20 тыс. (СКТНФ «Б»), вводили 200 мас.ч. оксида цинка и 6 мас.ч. оксида железа, перемешивали в течение 2-х часов на клеемешалке до получения однородной пасты. В полученную пасту вводили 6,5 мас.ч. этилсиликата-40, 0,5 мас.ч. γ-аминопропилтриэтоксисилана и 0,2 мас.ч. β-аминоизопропилтриэтоксисилана. Смесь перемешивали в течение 5 минут и использовали для заливки подготовленных изделий.

Композиции по примерам 3-9 готовят аналогичным образом.

Изобретение не ограничивается данными примерами.

В таблице 1 приведены составы заявляемой композиции, в таблице 2 - сравнительные свойства.

Из представленных в таблице 2 данных видно, что предлагаемая низковязкая силоксановая композиция обладает существенными преимуществами как по технологическим показателям - содержит компоненты не ниже 4 класса токсичности вместо 1-2 класса у прототипа, имеет жизнеспособность (в слоях не менее 3 см) от 40 мин до 6 час вместо 5-10 суток у прототипа, так и по эксплуатационным свойствам - обладает собственной адгезией к металлическим подложкам (при этом имеет когезионный характер отрыва при отслаивании вместо адгезионного у прототипа), не вызывает коррозии цветных металлов в отличие от прототипа и обладает высокими диэлектрическими характеристиками (ρ_v, ρ_s - выше на несколько порядков) по сравнению с прототипом.

Применение предлагаемого изобретения позволяет осуществлять надежную герметизацию и электроизоляцию изделий материалами, сохраняющими эластичность и диэлектрические свойства при длительной эксплуатации в интервале температур от минус 120°С до плюс 300°С, в то время как композиции по прототипу теряют эластичность при длительном хранении даже при комнатной температуре вследствие высокого содержания структурирующих агентов.

Высокие технологические свойства, низкая токсичность, высокие диэлектрические характеристики, собственная адгезия к различным металлам, работоспособность в широком диапазоне температур позволяют применять предлагаемое изобретение в различных областях приборостроения при существенном снижении трудоемкости, энергоемкости процесса производства, а также обеспечить экологическую безопасность процессов герметизации.

Изобретение относится к области низковязких силоксановых композиций, способных отверждаться при комнатной температуре с образованием эластомерных материалов, которые могут быть использованы в качестве диэлектриков и изоляторов. Предложена низковязкая силоксановая композиция, включающая, мас.ч.: полиорганосилоксандиол - полидиметилсилоксандиол или полидиметил(метилфенил)силоксандиол или их смесь в соотношении от (2÷1): 1 мол.м. 15÷100 тыс. - 100, продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана - 4,0÷7,2, аминосилан, выбранный из группы, включающей γ-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом илидиэтиламинопропилтетраэтоксисилан - 0,5÷1,0. Композиция может содержать мелкодисперсный наполнитель - кварц, диоксид кремния или доломитовую муку, оксиды железа, титана, алюминия, хрома или цинка или их смеси, нитриды бора или алюминия или смеси технического углерода с оксидами металлов, олигодиметилсилоксан. Технический результат - создание низковязкой силоксановой композиции для получения при комнатной температуре эластичного материала-диэлектрика, не вызывающего коррозию цветных металлов, имеющего высокие диэлектрические показатели, повышенную адгезию к подложкам и пониженную токсичность. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Низковязкая силоксановая композиция, включающая жидкий силоксановый каучук с концевыми силанольными группами, продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана и катализатор, отличающаяся тем, что в качестве жидкого силоксанового каучука с концевыми силанольными группами она содержит полиорганосилоксандиол с мол.м. 15÷100 тыс., а в качестве катализатора - аминосилан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
полиорганосилоксандиол, мол.м. 15÷100 тыс. 100 продукт частичного гидролиза тетраэтоксисилана 4,0÷7,2 аминосилан 0,5÷1,0

2. Низковязкая силоксановая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиорганосилоксандиола она содержит полидиметилсилоксандиол, или полидиметил(метилфенил)силоксандиол, или их смесь в соотношении (2÷1):1.

3. Низковязкая силоксановая композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве аминосилана она содержит аминосилан, выбранный из группы, включающей γ-аминопропилтриэтоксисилан или его смесь с β-аминоизопропилтриэтоксисиланом или диэтиламинопропилтетраэтоксисилан.

4. Низковязкая силоксановая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит наполнитель в количестве 25,0÷263,0 мас.ч.

5. Низковязкая силоксановая композиция по п.4, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит кварц, диоксид кремния или доломитовую муку.

6. Низковязкая силоксановая композиция по п.4, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит оксиды железа, титана, алюминия, хрома или цинка, или их смеси, или их смеси с техническим углеродом.

7. Низковязкая силоксановая композиция по п.4, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит нитриды бора или алюминия.

8. Низковязкая силоксановая композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит олигодиметилсилоксан в количестве 10,0÷30,0 мас.ч.