酚醛樹脂成型材料、成型品以及電氣電子部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及酚醛樹脂成型材料、成型品以及電氣電子部件。本發(fā)明的酚醛樹脂成型材料，其特征在于，含有（A）酚醛樹脂、（B）金屬氫氧化物、（C）未焙燒粘土、（D）氮化合物和（E）散熱性填料，優(yōu)選在酚醛樹脂成型材料100質(zhì)量份中含有（A）酚醛樹脂20質(zhì)量份～60質(zhì)量份、（B）金屬氫氧化物2質(zhì)量份～20質(zhì)量份、（C）未焙燒粘土1質(zhì)量份～20質(zhì)量份、（D）氮化合物0.1質(zhì)量份～10質(zhì)量份、（E）散熱性填料10質(zhì)量份～80質(zhì)量份。本發(fā)明的成型品，其特征在于，是將該酚醛樹脂成型材料進(jìn)行成型、固化而形成的。
【專利說(shuō)明】酚醛樹脂成型材料、成型品以及電氣電子部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及酚醛樹脂成型材料、成型品以及電氣電子部件。
【背景技術(shù)】
[0002]酚醛樹脂成型材料作為在機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、尺寸精度和成本方面平衡優(yōu)良的材料，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中。其中，由于電絕緣性、耐熱性優(yōu)異，也用于線圈架等電氣電子部件。用于電氣電子部件時(shí)需要阻燃性。
[0003]作為得到阻燃性的方法，有添加含氯化合物和/或含溴化合物等鹵素化合物、三氧化銻等銻化合物的方法。然而，從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，被指出不適宜使用，需要一種不包含鹵素化合物的阻燃機(jī)構(gòu)。 [0004]作為不使用鹵素化合物的方法，有添加紅磷的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。尤其是在酚醛樹脂成型材料中主要使用的方法，與酚醛樹脂自身的阻燃性組合可以得到充分的阻燃效果。但是，也需要不使用紅磷的阻燃機(jī)構(gòu)。
[0005]存在不使用紅磷而配合有機(jī)磷化合物來(lái)得到阻燃效果的方法。該方法與紅磷同樣，燃燒時(shí)在成型品表面形成碳化被膜，阻斷熱和氧氣的供給，從而可以得到阻燃性。但是，其效果比紅磷弱。此外，從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，磷化合物也被指出不適宜使用。
[0006]如此，從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)等出發(fā)，需要不含有鹵素化合物、銻化合物、紅磷和有機(jī)磷系化合物就可以呈現(xiàn)阻燃性的酚醛樹脂成型材料。
[0007]另一方面，伴隨著近年來(lái)半導(dǎo)體元件的高集成化而帶來(lái)的電氣電子器件的小型化，由元件、部件的發(fā)熱導(dǎo)致器件的誤操作的可能性被視作一個(gè)問(wèn)題，一般地酚醛樹脂成型材料的熱傳導(dǎo)性不高，因而若用于例如伴有發(fā)熱的電子部件，則無(wú)法高效率地?cái)U(kuò)散產(chǎn)生的熱，有可能發(fā)生由熱膨脹導(dǎo)致的部件的尺寸變化等引起的器件的誤操作。從抑制由這樣的電氣電子器件的發(fā)熱引起的不良情況的觀點(diǎn)出發(fā)，需要具有散熱性的酚醛樹脂成型材料。
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-217953號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種酚醛樹脂成型材料，其作為阻燃劑不含鹵素化合物、銻化合物、紅磷和有機(jī)磷系化合物就可以得到具有阻燃性且兼具散熱性的成型品。
[0010]這樣的目的是由下述的本發(fā)明[I]~[8]來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0011][I] 一種酚醛樹脂成型材料，其特征在于，含有(A)酚醛樹脂、(B)金屬氫氧化物、(C)未焙燒粘土、(D)氮化合物和(E)散熱性填料。
[0012][2]如第[I]項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，上述(B)金屬氫氧化物包含選自氫氧化鎂和氫氧化鋁中的至少一種。
[0013][3]如第[I]項(xiàng)或第[2]項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，上述(D)氮化合物包
含三聚氰胺。
[0014][4]如第[I]項(xiàng)~第[3]項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，上述(E)散熱性填料包含選自氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、以及表面涂覆有氧化鋁的金屬中的至少一種。
[0015][5]如第[I]項(xiàng)~第[4]項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，在上述酚醛樹脂成型材料100質(zhì)量份中，含有上述(A)酚醛樹脂20質(zhì)量份~60質(zhì)量份、上述(B)金屬氫氧化物2質(zhì)量份~20質(zhì)量份、上述(C)未焙燒粘土 I質(zhì)量份~20質(zhì)量份、上述(D)氮化合物0.1質(zhì)量份~10質(zhì)量份、上述(E)散熱性填料10質(zhì)量份~80質(zhì)量份。
[0016][6]如第[I]項(xiàng)~第[5]項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，上述(E)散熱性填料包含氧化鋁或氮化硼或者它們的組合。
[0017][7] 一種成型品，其特征在于，是將第[I]項(xiàng)~第[6]項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料進(jìn)行成型、固化而形成的。
[0018][8] 一種電氣電子部件，其特征在于，是包含將第[I]項(xiàng)~第[6]項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料進(jìn)行成型、固化而形成的成型品而構(gòu)成的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種酚醛樹脂成型材料，其在不損害成型性、一般特性、固化性、作業(yè)性的情況下得到不含鹵素化合物、銻化合物、紅磷和有機(jī)磷系化合物就可以呈現(xiàn)阻燃性且兼具散熱性的成型品。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下，對(duì)本發(fā)明的酚醛樹脂成型材料(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為“成型材料”)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的成型材料的特征在于，含有(A)酚醛樹脂、(B)金屬氫氧化物、(C)未焙燒粘土、(D)氮化合物和(E)散熱性填料。
[0021]作為可用于本發(fā)明的成型材料的(A)酚醛樹脂，可以舉出使酚類和醛類在酸性催化劑的存在下反應(yīng)而得到的線型酚醛樹脂，使酚類和醛類在堿性催化劑的存在下反應(yīng)而得到的甲酚型酚醛樹脂等。這些可以單獨(dú)使用或者并用。
[0022]在單獨(dú)使用線型酚醛樹脂的情況下，通?？梢允褂昧鶃喖谆陌纷鳛楣袒瘎?。六亞甲基四胺的含量沒(méi)有特別的限定，相對(duì)于線型酚醛樹脂100質(zhì)量份，優(yōu)選為10質(zhì)量份~30質(zhì)量份，更優(yōu)選為10質(zhì)量份~20質(zhì)量份。另外，在單獨(dú)使用甲酚型酚醛樹脂或并用線型酚醛樹脂和甲酚型酚醛樹脂的情況下，可以不使用六亞甲基四胺。
[0023]在本發(fā)明的成型材料中，(A)酚醛樹脂的含量(使用固化劑的情況下為(A)酚醛樹脂和固化劑的合計(jì)含量)在成型材料100質(zhì)量份中優(yōu)選為20質(zhì)量份~60質(zhì)量份，更優(yōu)選為30質(zhì)量份~60質(zhì)量份。通過(guò)使(A)酚醛樹脂的含量為上述下限值以上，可以充分地混煉成型材料，可以提高成型材料的生產(chǎn)率。另外，可以確保成型時(shí)的流動(dòng)性，制成成型性良好的制品。通過(guò)使(A)酚醛樹脂的含量為上述上限值以下，可以賦予成型品良好的機(jī)械強(qiáng)度。
[0024]本發(fā)明的成型材料中作為可以提高耐燃性的化合物，可以將(B)金屬氫氧化物、
(C)未焙燒粘土和(D)氮化合物這三種成分組合使用。并且，本發(fā)明的成型材料的特征是不使用鹵素化合物、銻化合物、紅磷和有機(jī)磷系化合物這樣的阻燃劑?？梢栽诒景l(fā)明的成型材料中使用的(B)金屬氫氧化物、(C)未焙燒粘土和(D)氮化合物均對(duì)環(huán)境安全性高,與鹵素化合物、銻化合物以及紅磷、有機(jī)磷系化合物相比，是對(duì)環(huán)境影響小的環(huán)?；衔铩１景l(fā)明的成型材料通過(guò)只并用這樣的`環(huán)保化合物作為可以提高耐燃性的化合物，就可以在不損害成型性、一般特性、固化性、作業(yè)性的情況下得到可成型為具有良好的阻燃性的成型品的成型材料。
[0025]推測(cè)可用于本發(fā)明的成型材料的(B)金屬氫氧化物在燃燒時(shí)分解而產(chǎn)生水，奪取燃燒處的熱，從而可以提高耐燃性。用于本發(fā)明的成型材料的(B)金屬氫氧化物沒(méi)有特別的限定，例如，可以舉出氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鐵、氫氧化銅等，但從提高耐燃性效果的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為氫氧化鎂、氫氧化鋁。也考慮到對(duì)耐燃性以外的特性的影響，這些金屬氫氧化物可以分開使用或并用。
[0026]以成型材料為100質(zhì)量份,其中，(B)金屬氫氧化物的配合量?jī)?yōu)選為2質(zhì)量份~20質(zhì)量份，特別優(yōu)選為5質(zhì)量份~10質(zhì)量份。通過(guò)使(B)金屬氫氧化物的配合量為上述下限值以上，可以得到提高耐燃性的效果，另外，通過(guò)為上述上限值以下，可以抑制比重，制成機(jī)械強(qiáng)度良好的制品。
[0027]可用于本發(fā)明的成型材料的(C)未焙燒粘土在燃燒時(shí)分解而產(chǎn)生水，從而可以?shī)Z取熱而提高耐燃性。
[0028]以成型材料為100質(zhì)量份，其中，(C)未焙燒粘土的配合量?jī)?yōu)選為I質(zhì)量份~20質(zhì)量份，更優(yōu)選為5質(zhì)量份~15質(zhì)量份。通過(guò)使(C)未焙燒粘土的配合量為上述下限值以上，可以得到提高耐燃性的效果，另外，通過(guò)為上述上限值以下，可以制成成型材料制造時(shí)的作業(yè)性、成型性良好的制品。
[0029]推測(cè)可用于本發(fā)明的成型材料的(D)氮化合物在燃燒時(shí)釋放非活性氣體，稀釋燃燒處的氧濃度而阻止燃燒，從而可以提高耐燃性?？捎糜诒景l(fā)明的成型材料的(D)氮化合物沒(méi)有限定，例如，可以舉出三聚氰胺(單體)、三聚氰胺樹脂、三聚氰胺氰脲酸酯、尿素、尿素樹脂、聚氨酯、聚氨酯樹脂、三嗪、三唑等。但從提高耐燃性效果的觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選為三聚氰胺(單體)、三聚氰胺樹脂、三聚氰胺氰脲酸酯等。也考慮到對(duì)阻燃性以外的特性的影響，這些氮化合物可以分開使用或并用。
[0030]以成型材料為100質(zhì)量份，其中，(D)氮化合物的配合量?jī)?yōu)選為0.1質(zhì)量份~10質(zhì)量份，更優(yōu)選為0.5質(zhì)量份~5質(zhì)量份。通過(guò)使(D)氮化合物的配合量為上述下限值以上，可以得到提高耐燃性的效果。另外，通過(guò)為上述上限值以下，可以制成成型品的固化性良好的制品。
[0031]為了呈現(xiàn)散熱性，本發(fā)明的成型材料可以含有(E)散熱填料。(E)散熱填料沒(méi)有特別的限定，但若考慮用于電氣電子部件，則希望為絕緣性，例如，可以舉出氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、晶體二氧化硅、勃姆石、滑石、硅灰石，或者表面用氧化鋁進(jìn)行了涂覆處理的銅、鋒、招、石墨等。
[0032]作為利用氧化鋁的涂覆方法沒(méi)有特別的限定，例如，可舉出在硝酸或醋酸的酸性條件下使待覆蓋的填料與氧化鋁和氫氧化鋁共存，通過(guò)一邊調(diào)整氧化鋁的濃度和溫度一邊混合來(lái)進(jìn)行被覆，然后在200~500°C的溫度下在大氣或氮?dú)夥障逻M(jìn)行熱處理的方法。
[0033]在將本發(fā)明的成型材料成型而制成成型品時(shí)，為了呈現(xiàn)散熱性，(E)散熱填料的熱導(dǎo)率優(yōu)選為lW/mK以上，更優(yōu)選為10W/mK以上。這里，(E)散熱填料的熱導(dǎo)率可以通過(guò)如下方式算出，即，對(duì)將(E)散熱填料加工成板狀的樣品用水中置換法測(cè)定密度，用DSC (差示掃描量熱測(cè)定)測(cè)定比熱，用激光閃光法測(cè)定熱擴(kuò)散率后，基于下述式算出。
[0034]熱導(dǎo)率(W/m.K)=密度(kg/m3) X 比熱(kJ/kg*K) X 熱擴(kuò)散率(m2/S) XlOOO[0035]在本發(fā)明的成型材料中，作為(E)散熱填料，優(yōu)選使用氧化鋁和氮化硼、或者它們的組合。這是因?yàn)?，氧化鋁和氮化硼在電氣電子部件用途中具有需要的絕緣性且熱導(dǎo)率高而散熱性優(yōu)異。應(yīng)予說(shuō)明，氧化鋁的熱導(dǎo)率為大約20W/m.K，氮化硼的熱導(dǎo)率為大約70W/m.K。
[0036]以成型材料為100質(zhì)量份，其中，(E)散熱填料的配合量?jī)?yōu)選為10質(zhì)量份~80質(zhì)量份，更優(yōu)選為20質(zhì)量份~70質(zhì)量份。通過(guò)使(E)散熱填料的配合量為上述下限值以上，可以呈現(xiàn)散熱性，另外，通過(guò)為上述上限值以下，可以制成成型品的強(qiáng)度良好的制品。
[0037]本發(fā)明的成型材料如上所述地通過(guò)組合使用(B)金屬氫氧化物、(C)未焙燒粘土、
(D)氮化合物這三種可提高耐燃性的化合物，各自表現(xiàn)出上述的提高耐燃性的機(jī)理，從而在不損害成型性、一般特性、固化性、作業(yè)性的情況下，彌補(bǔ)單獨(dú)使用時(shí)耐燃性提高效果弱的部分，作為成型材料可以表現(xiàn)高阻燃效果。另外，本發(fā)明的成型材料也可以通過(guò)使用散熱填料而兼具散熱性。
[0038]在本發(fā)明的成型材料中，還可以配合硼系化合物作為阻燃劑。由于硼系化合物也是非鹵素、非銻、非磷的阻燃劑，所以混合后仍然是環(huán)保的材料。具體而言，硼化合物有硼酸、硼酸鋅等。
[0039]除此之外，在本發(fā)明的成型材料中可以使用上述的(B)金屬氫氧化物、(C)未焙燒粘土、(E)散熱填料以外的無(wú)機(jī)填充材料。作為這樣的無(wú)機(jī)填充材料沒(méi)有特別的限定，例如，可以舉出玻璃纖維、焙燒粘土、碳酸鈣、熔融二氧化硅、石棉、云母等，這些可以單獨(dú)使用或者2種以上并用。
[0040]另外，在本發(fā)明的成型材料中還可以使用有機(jī)填充材料。作為這樣的有機(jī)填充材料沒(méi)有特別的限定，例如，可以舉出木粉、棉花、纖維素、碎布、橡膠、丁腈橡膠等，這些可以單獨(dú)使用或者2種以上并用
[0041]本發(fā)明的成型材料中，除了以上說(shuō)明的原材料以外，還可以根據(jù)需要混合固化助劑、著色劑、脫模劑、增塑劑等。
[0042]本發(fā)明的成型材料是用常規(guī)方法制備的。即，將上述的各成分以規(guī)定的配合比例混合，使用加熱輥、捏合機(jī)、雙軸擠出機(jī)等混煉機(jī)熔融混煉后，進(jìn)行冷卻、粉碎或造粒而得到。
[0043]本發(fā)明的成型材料可以通過(guò)壓縮成型、傳遞成型、注塑成型等常規(guī)方法得到成型
品O
[0044]實(shí)施例
[0045]以下，以實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的任何限制。
[0046]實(shí)施例和比較例中使用的各原料如下所示。
[0047](I)甲酚型酚醛樹脂
[0048](2)金屬氫氧化物:氫氧化鎂
[0049](3)未焙燒粘土:含水硅酸鋁
[0050](4)氮化合物:三聚氰胺
[0051](5)散熱填料A:氧化鋁(電化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制DAM-10，熱導(dǎo)率20W/m.K)
[0052](6)散熱填料B:氮化硼(電化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制SGP，熱導(dǎo)率70W/m.K)
[0053](7)硼系化合物:硼酸鋅
[0054]( 8 )無(wú)機(jī)填充材料:碳酸鈣[0055]( 9 )有機(jī)填充材料:碎布
[0056](10)固化助劑:熟石灰
[0057]( 11)著色劑:炭黑
[0058](12)脫模劑:硬脂酸鈣
[0059](實(shí)施例1~3、比較例I~4)
[0060]利用90°C的加熱輥將按表1所記載的組成配合的原料混合物熔融混煉3分鐘后取出、粉碎，粉碎成顆粒狀而得到成型材料。
[0061](評(píng)價(jià)方法)
[0062]( I)耐燃性
[0063]使用實(shí)施例和比較例中得到的成型材料，通過(guò)壓縮成型制作了1 25mmX 12.5mmX 0.16mm和 125mmX 12.5mmX 5.0mm 的試驗(yàn)片。成型條件是模具溫度 175°C，固化時(shí)間2分鐘。用這些試驗(yàn)片依據(jù)UL94實(shí)施了耐燃試驗(yàn)。
[0064](2)機(jī)械強(qiáng)度(彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量和夏比沖擊強(qiáng)度)
[0065]使用由實(shí)施例和比較例得到的成型材料，通過(guò)傳遞成型制作了彎曲試驗(yàn)片和夏比沖擊試驗(yàn)片。成型條件是模具溫度175°C，固化時(shí)間3分鐘。用這些試驗(yàn)片依據(jù)JIS K6911實(shí)施了試驗(yàn)，求出彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量和夏比沖擊強(qiáng)度。
[0066](3)熱導(dǎo)率
[0067]使用實(shí)施例和比較例中得到的成型材料,通過(guò)傳遞成型制作了 <i)50mmX3mm厚的試驗(yàn)片。成型條件是模具溫度175°C，固化時(shí)間3分鐘。用水中置換法測(cè)定所得到的試驗(yàn)片的密度。另外，用DSC (差示掃描量熱測(cè)定)測(cè)定比熱。進(jìn)一步用激光閃光法測(cè)定熱擴(kuò)散率。然后，由下述式算出熱導(dǎo)率。
[0068]熱導(dǎo)率(W/m.K)=密度(kg/m3) X 比熱(kJ/kg*K) X 熱擴(kuò)散率(m2/S) X1000
[0069]實(shí)施例和比較例的成型材料的原材料配比和得到的成型品的評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所
/Jn ο
[0070]
【權(quán)利要求】
1.一種酚醛樹脂成型材料，其特征在于，含有(A)酚醛樹脂、(B)金屬氫氧化物、(C)未焙燒粘土、(D)氮化合物和(E)散熱性填料。
2.如權(quán)利要求1所述的酚醛樹脂成型材料，其中，所述(B)金屬氫氧化物包含選自氫氧化鎂和氫氧化鋁中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的酚醛樹脂成型材料，其中，所述(D)氮化合物包含三聚氰胺。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，所述(E)散熱性填料包含選自氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、以及表面涂覆有氧化鋁的金屬中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，在所述酚醛樹脂成型材料100質(zhì)量份中，含有所述(A)酹醒樹脂20質(zhì)量份~60質(zhì)量份、所述(B)金屬氫氧化物2質(zhì)量份~20質(zhì)量份、所述(C)未焙燒粘土 I質(zhì)量份~20質(zhì)量份、所述(D)氮化合物0.1質(zhì)量份~10質(zhì)量份、所述(E)散熱性填料10質(zhì)量份~80質(zhì)量份。
6.如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料，其中，所述(E)散熱性填料包含氧化鋁或氮化硼或者它們的組合。
7.一種成型品，其特征在于，是將權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料進(jìn)行成型、固化而形成的。
8.一種電氣電子部件，其特征在于，是包含將權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的酚醛樹脂成型材料進(jìn)行成型、固`化而形成的成型品而構(gòu)成的。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK103665748SQ201310424947
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】雜村史高, 小林慎一郎 申請(qǐng)人:住友電木株式會(huì)社