Композиция для оптических клеев и герметиков Советский патент 1982 года по МПК C08L63/00 C09J3/16 

Изобретение относится к получению полимер ых композиций на основе эпрксидных смол, которые могут быть использованы в качестве оптических клеев с высоким показателем преломления, а также как прозрачные герметики полупроводниковых приборов, например светодиодов оптического диапазона.

Известны оптические клеи ОК-50П и ОК-72Ф на основе эпоксидной диано- . ВОЙ смолы и полиаминов

Недостатком известных.клеев является низкий показатель преломления, который не превышает значений 1,5861,587 (максимальный показатель преломления для чистых смол 1,61).

Наиболее близкой к предлагаемой является полш-1ерная композиция для оптических клеев и герметиков, включающая диглицидиловый эфир 4,4-диоксидифенилсульфона, фталевый ангидрид и ускоритель отверждения 4 ,4 -тетраметилдиаминодифенилкетон 2j

Недостатком указанной композиции является относительно невысокий показатель преломления (1,601), что не позволяет использовать его для склейки высокопреломляющих стекол

(увеличиваются потери на отражение, снижается прозрачность).

Цель изобретения - повышение показателя преломления при сохранении оптической прозрачности.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для оптических клеев и герметиков, включающая диглицидиловый эфир 4,4-диоксидифенилсульфона, фталевый ангидрид и ускоритель отверждения, 4,4-тетраметилдиаминодифенилкетон дополнительно содержит производное карбазола общей формулы

20

,0 R-H, СИг-СН-Ьнг,- СК-сНг-о(5),

при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Диглицидиловый

эфир 4,4-диок30 сидифенилсульфона100

Фталевый

ангидрид50-210

4,т-тетраметилдиаминодифенилкетон0,5-1,0

Производное карбазола, указанной

формулы10-210

Фталевый ангидрид вводят в кочестве, вес.ч, : 50-72 при R-H,

СНа или СНг-0(п з) и 55-210

/

R-CHg-CH- CHg.

при

Производное карбазола вводят в количестве, вес.ч: 15-210 при

/

R - CHg- СН- СН2,

0-145 для К-Н и 10-60 для

7 т

R- -{cH-cHa-o-j

в случаях карбазола 1,3,6,8-тетрабромкарбазола, полиэпоксипропил1,3,6-трибромкарбазола и полиэпоксипропил-1,3,6,8-тетрабромкарбазола не удается получить прозрачные бесцветные или слабоокрашенные продукты

Оптимальное содержание ускорителя, 4,4-тетраметилдиаминодифенилкетона, составляет 0,5-1 вес.ч. на 100 вес.ч. ДГЭС. При меньшем его содержании скорость отверждения недостаточна для обеспечения полноты протекания реакции отверждения за время отверждения, равное б ч (состав 31 и 56). При больших содержаниях ускорителя оказывается недостаточной жизнеспособность расплава и гелеобразование наступает раньше момента полного расплавления всех .компонентов и их равномерного перераспределения при перемешивании и диффузии в расплабе, в результате Чего прозрачность нарушается из-за присутствия в отвержденном продукте нерасплавившихся частиц. В ряде случаев большее количество ускорителя способствует появлению окраски у отвержденного продукта (состав 32 и 57). В состав композиций, модифицированных полиэпоксипропилкарбаэолом и его бромированными производными (состав 64-82)f ускоритель не вводится/ поскольку установлено, что добавки этих модифи саторов сами по себе ускоряют процесс V отверждения.

Количество отвердителя и фталевого ангидрида в композициях, модифицированных М-глицидилкарбазолом

и его бромированными производными (состав 2-38), рассчитывается исходя из постоянства соотношения эпоксидных и ангидридных групп, за исключением композиций (пример 8-11), в которых это соотношение варьируется.

Для получения продуктов с макси- мальной прозрачностью используется ДГЭС, очищенный 4-кратной перекристаллизацией из диоксана (эпоксидное число 22,3, температура плавления 166 С) .

Исходные ингредиенты композиций, представляющие собой твердые порошкообразные вещества, измельчают, смешивают и расплавляют. Отверждение всех составов проводят при за исключением композиций, отверждаемых без ускорителя (составы 6482), температура отверждения которых составляет . Время отвержде-. ния равно 6 ч за исключением композиций 31 и 56.

Зависимость показателя преломления отвержденных эпоксидных композиций от состава приведена в табл. 1.

В табл. 2 приведены свойства композиций.

Как видно из табл. 2, добавки

модификаторов приводят к существенному повышению показателя преломления отвержденной композиции, при. этом в определенных интервалах концентраций модификатора и ангидрида,

5 отвержденные композиции представляют собой твердые прозрачные практически бесцветные или слабо окрашенные (светло-желтый оттенок) термореактивные материалы.

0 Верхняя граница содержания моди«фикаторов, составившая в зависимости от их типа 60-210 вес.ч. на 100 веС.ч. ДГЭС, определяется тем, что при больших концентрациях добавок модификаторов отвержденныйпродукт теряет прозрачность либо приобретает окраску. С уменьшением прозрачности композиций связаны и интервальные значения содержания фталевого ангидрида. Объясняется зто

тем, что введение отвердителя в количестве меньших, чем-указывалось вы-. ше (т.е. Меньших 50 или .ч. на 100 вес.ч. ДГЭС в завис}1мости от типа модификатора), приводит к

неполному отверждению композиции и существованию в ней микрообластей неотвержденного эпоксидного мономера (ДГЭС) и, наоборот, при избытке ангидрида (т.е. более 72 или 210 вес.ч.

0 на ,100 вес.ч. ДГЭС в зависимости от типа модификатора в отвержденном продукте присутствуют его микровключения, что и в том и другом случае обусловливает увеличение рассеяния

5 света и снижение прозрачности о,твержденной композиции (состав 10, 11, 53, 54, 81 и 82).

Нижняя граница содержания модификаторов, Доставлявшая в эависи- мости от типа модификатора 10 или 15 вес.ч. на 100 вес.ч, ДГЭС, выбрана такой, чтобы у отвержденной композиции достигался показатель преломления значения большего, чем 1,61 - максимального значения показателя преломления для этого класса материалов, хотя необходимо отметить, что даже малые добавки (менее 10, вес.ч.) указанных модификаторов приводят к росту отвержденной эпоксидной композиции.

Максимальные значения показателя преломления достигнуты для композиций с добавками Н-глицидил-1,3, б,8-тетрабромкарбазола (состав 36

и 37) и 1,3,6-трибромкарбазола (состав 61 и 62).

Таким образом, введени в указанных выше соединений в состав эпоксидной композиции на основе ДГЭС и ФА позволяет решить поставленную задачу повышения ее показателя преломления при сохранении высокой оптической прозрачности.

Выбирая тип и количество этих соединений можно получать оптически прозрачные композиции с необходимыми в определенном интервале значениями п . Эти же 4oдификaтopы могут быть использованы с той же целью и в других эпоксидных оптически прозрачных композициях.

По клеящей способности и-теплостойкости предлагаемые композиции также превосходят известную.

Таблица 1

N-Глицидил-3-бромкарбазол

564

1569

100110

200160

210164

260189

1,607 1,613 1,662 1,644 1,642 Непрозрачен

Лродолжение табл. 1

Полиэпоксипропйл-З,6-дибромкарбазол

61

61

61

61

61 50

72

30

100 Формула изобретения Композиция для оптических клеев и герметиков, включающая диглицидиловый эфир,4,4 -диоксидифенилсульфона, фталевый ангидрид и ускоритель 60 отверждения - 4,4 -тетраметилдиаминодифенилкетон, отличающаяся тем, что, с целью повышения показателя преломления при сохранении оптической прозрачности, 6

Продолжение табл. 1

1,605

1,610

1,639

1,645

Окрашен

1,647

1,642

Непрозрачны

--. .. аблица 2 она ное где В-Н дополнительно содержит производкарбазола общей формулы Хв R Xi Y-H, вг; , CHg-CH-CH2,-f СН-СН О (), 1397944 при следующем соотнсяиении компонентов, вес.ч.: Диглицидиловый эфир 4,4 -дисксидифенилсульфона100 5 Фталевый ангидрид50-210 4,4-Тетраметилдиаминодифенилкетон0,5-1,0 10 Производное карбазола, 5 14 указанной формулы 10-210 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ншмуратова М.С. и др. Тропккоустойчивый оптический клей на эпоксидной основе. Оптико-механическая промышленность, № 2, 1968, с. 42-45. 2. Петрова А.П. Термостойкие клеи. М., Химия, 1977, с. 21 (прртотип).