Композиция для оптических клеев и герметиков
Патент 979445
Авторы
Композиция для оптических клеев и герметиков
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 050181 (2!) 3230029/23-05 (5! ) М. Кд.з
С 08 L 63/00
С 09 J 3/16 с присоединением заявки Но—
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(53) УДК 678.686 088. 8) Опубликовано 071282. Бюллетень Йо 45
Дата опубликования описания 071282
Ю.Б. Фридман, A.Ô . Щуров, В.M. Николаев, Д,И. Костенко и Л.A. Перельман
\ » (72) Авторы изобретения
Горьковский исследовательский физико-технйчесКий институт при Горьковском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (7! ) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КЛЕЕВ
И ГЕРМЕТИКОВ.!
О хв R xl
@de Х вЂ” Н, Вт;
Изобретение относится к получению полимерных композиций на основе эпоксидных 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 клен ОК-50П и OK-72Ф на основе эпоксидной диановой смолы и полиаминов 1 1).
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 полимерная композиция для оптических клеев и герметиков,,включающая диглицидиловый эфир 4,4-диоксидифенилсульфона, фталевый ангидрид и ускоритель отверждения
4,4-тетраметилдиаминодифенилкетон (2)
Недостатком указанной композиции является относительно невысокий показатель преломления (1,601), что не позволяет испольэовать его для склейки высокопреломляющих стекол (увеличиваются потери на отражание, 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 о 4 н»н» сК сн» т cK»K»»$, (» ) при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
Диглицидиловый эфир 4,4 -диоксидифенилсуль979445
100 фона
Ф тале вый ангидрид 50-210
4,4 -тетраметилдиаминодифенилкетон
Производное карбазола, указанной формулы 10-210
ФТалевый ангидрид вводят в количестве, вес. ч.: 50-72 при R- H, 0,5-1,0
I д„и -(ац- щ -о)- («з) и 55-210
l при R — СН р — СŠ— СЕр, 15
Производное карбазола вводят в количестве, вес.ч: 15-210 при
l сН2 СН сН2 10-145 для В-Н и 10-60 для Н 2
- сН вЂ” СН,— o 25
В случаях карбаэола 1,3,6,8-тетрабромкарбазола, полиэпоксипропил1,3,6-трибромкарбазола и полиэпокси- 30 пропил-1,3,6,8-тетрабромкарбазола не удается получить прозрачные бесцветные или слабоокрашенные продукты.
Оптимальное содержание ускорителя, 4,4-тетраметилдиаминодифенил- . 35
l кетона, составляет 0,5-1 вес.ч. на 100 вес.ч. ДГЭС. При меньшем его . содержании скорость отверждения недостаточна для обеспечения полноты протекания реакции отвержцения 40 за время отверждения, равное 6 ч (состав 31 и 56). При больших содержаниях ускорителя оказывается недостаточной жизнеспособность расплава и гелеобразование наступает рань- 45 ше момента полного расплавления всех .компонентов и их равномерного перераспределения при перемешивании и диффузии в расплаве, 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), ускоритель не вводится, поскольку установлено, что добавки этих модификаторов сами 60 по себе ускоряют процесс 1 отверждения.
Количество отвердителя и фталевого ангидрица в композициях, модифицированных И-глицидилкарбазолом и его бромированными производными (состав 2-38), рассчитывается исхо,дя из постоянства соотношения эпоксидных и ангидридных групп, за исключением композиций (пример 8-11), в которых это соотношение варьируется.
Для получения продуктов с максимальной 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 180 С за исключением композиций, отверждаемых без ускорителя (составы 6482), температура отверждения которых составляет 160 С. 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, отвержденные композиции представ— ляют собой твердые прозрачные практически бесцветные или слабо окрашенные (светло-желтый оттенок) термореактивные материалы.
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 отвержденный продукт 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 55 вес.ч. на 100 вес.ч. ДГЭС в зависимости 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. 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 света и снижение прозрачности от979445 и 37) и 1,3,6-трибромкарбазола (состав 61 и 62)
Таким образом, введение указанных выше соединений s 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
1О соединений можно получать оптически прозрачные композиции с необходимыми в определенном интервале значениями n . Эти же модификаторы моD гут быть использованы с той же целью
lS и в других эпоксидных оптически прозрачных композициях.
По клеящей способности и теплостойкости предлагаемые композиции также превосходят известную. Таблица 1
Содержание, вес.ч. на 100 вес.ч.
ГЭС
l ФА
Ускоритель
Модификатор
Состав
1 (Известный) 1,601
N-Глицидилкарбазол
1,606
1,612
129
100
200
193
210
200
260
234
55
210
210
35
235
210
N-Глицидил-3-бромкарбазол
1,607
1,613
1,662
13
100
110
1,644
200
160
1,642
Непрозрачен
210
164
260
189 вержденной композиции (состав 10, 11, 53, 54, 81 и 82).
Нижняя граница содержания модификаторов, составлявшая в зависи-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.) укаэанных модификаторов приводят к росту отвержденной эпоксидной композиции.
Максимальные значения показателя преломления достигнуты для композиций с добавками N-глицидил-1,3, 6,8-тетрабромкарбазола- (состав 36
1,658
1,667
1,670
Непрозрачен
1,610
1,665
Непрозрачны
979445!
Содержание, Состав
Модификатор
N-Глицидил-З,6-дибромкарбазол
100
100
21
140
200
210
143
162
63
66
25
100
200
126
129
210
145
260
0,5
100
12 ч
0,1
100
4,0
100
1,606
1,611
1,656
63
65
100
1,693
117
200
1,695
Непрозрачен
210
119
133
260
3-Бромкарбазол
39
10
61
41
135
145
61
200
260 й-Глицидил-1,3,6-.трибромкарбазол
М-Глицидил-1, 3, 6, 8-тетрабромкарбазол
Продолжение табл. 1 вес.ч.на 100 вес.ч.
ДГЭС
t Ф
ФА Ускоритель п
i 2o
1,605
1,611
1,650
1,665
1,667
Непрозрачен
1,604
1,610
1,639
1,673
1,676
Непрозрачен
1,641
1,642
Непрозрачен
1,605
1,610
1,658
1,661
1,656
Окраиен
979445
10.Продолжение табл. 1
Содержание, вес. ч. на 100 вес. ч.
ДГЭС
Состав
3,6-Дибромкарбазол
61
46
47
135
145
61
200
50
90
52
72
30
100
90
0,5
1,670
1,668 16 ч
55
0,1
56
Непрозрачен, окрашен
4,0
90
1, 3, 5-Трибромкарбазол
61
59
112
61
135
145
63
200
Полиэпоксипропилкарбазол
64
65
50
61
67
100
Полиэпоксипропил-3-бромкарбазол
1,606
61
1,612
70
Т
Иодификатор ФА Ускоритель
1,607
1,612
1,669
1,679
1,682
Окрашен
1,671
1,664
Непрозрачен
1,608
1,613
1, 687
1,692
1,694
Окрашен
1,605
1,610
1,648
1,655
Окрашен
979445, 12
Продолжение табл. 1
Содержание,вес.ч. на 100 вес.ч, ДГЭС
Состав
Модификатор ФА Ускоритель
61
60
61
100
Полиэпоксипропил-3,6—
-дибромкарбазол
61
61
77
78
60
60
30
60
100
Таблица 2
Р дгезионная проч- Теплостойкость, Микротвердость, ность при сдвиге, C МПа
МПа
Показатель пре
1 ломления
КОмпозиция
1 (Известная) 270
165
31,0
34,0
169
278
177
290
31 5
274
165
37,0
286
176
35,0 она дополнительно содержит производное карбазола общей формулы
Формула изобретения
Композиция для оптических клеев и герметиков, включающая диглицидиловый эфир 4,4 -диоксидифенилсуль-! фона, фталевый ангидрид и ускоритель 60
Ф отверждения — 4,4 -тетраметилдиаминодифенилкетон, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения показателя преломления при сохранении оптической прозрачности, гдЕ Х-Н, В, 0 г
СН
 — Н СНр СН СНд, -f СН СН О) (®=з), 1,601
1,650
1,669
1,639
1,656
1,648
1,658
Окрашен
1,605
1,610
1,639
1,645
Окрашен
1,647
1,642
Непрозрачны
979445
14 укаэанной формулы
10-210
50-210
Составитель A. Акимов
Редактор Н. Киштулинец Техред M.Tenep Корректор В. Прохненко <
1Заказ 9275/6
Тираж 514 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
Диглицидиловый эфир 4,4 -диоксидифенилсульфона 100
Фталевый ангидрид
4,4-Тетрамеs тилдиаминодифенилкетон 0,5-1,0
Производное карбазола, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
5 1. Ишмуратова М.С. и др. Тропикоустойчивый оптический клей на эпоксидной основе. "Оптико-механическая промышленность", В 2, 1968, с. 42-45.
1Q 2. Петрова A.Ï. Термостойкие клен. М., "Химия", 1977, с. 22 (прототип).