[发明专利]环氧组合物用的潜硬化剂

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月12日提交的美国临时申请No.61/186,547；2009年7月2日提交的美国申请No.12/497,040；2010年3月12日提交的美国临时申请No.61/313,199；和2010年4月19日提交的美国申请No.12/762,892的优先权。

发明领域

本发明涉及环氧树脂用的潜硬化剂，更特别涉及由在壳材料中包封或涂布的核材料构成的潜硬化剂。

发明背景

环氧粘合剂为人所知已超过50年并且是商品化的最早的高温粘合剂之一。一经固化，该材料在大温度范围内保持其粘合性质，具有高剪切强度，并耐气候、油、溶剂和湿。该粘合剂可作为一元粘合剂或二元粘合剂购得并且可以以几种形式，如糊、溶剂溶液和支承膜形式获得。在这三种形式中，一元粘合剂膜通常提供良好的粘合强度及更好的厚度均匀性并可实际用于电子设备，最尤其是平板显示器的各向异性导电膜的开发。

为了构造一元粘合剂膜，通常一齐合并潜硬化剂、多官能环氧树脂、苯氧基树脂、添加剂和非必要的填料。该组合物随后在剥离层上以薄膜形式流延。在粘合过程中，将该粘合剂转移到一个特定表面上并移除剥离层。使另一表面与该薄膜接触，并通过施加热和/或压力来使粘合剂硬化或固化成强热固性粘合剂。在这种实例中，该粘合剂的能使该材料固化成热固性粘合剂的两种组分是硬化剂和多官能环氧树脂。后者建立交联网络，但正是前者使这能够发生。在固化过程中，潜硬化剂通过首先形成与环氧树脂的环氧乙烷的开环加合物来引发多官能环氧树脂的聚合。一经产生，该加成产物造成经该粘合剂蔓延的一连串开环物类，最终产生交联热固性材料。

该硬化剂的活性成分通常由胺化合物如咪唑和环氧树脂的反应产物构成。此类加合物已知引发和加速环氧树脂的固化(Heise，M.S.；Martin，G.C.Macromolecules，1989，2299-104；Heise，M.S.；Martin，G.C.J.Poly.Sci：Part C：Polym.Lett.1988，26，153-157；Barton，J.M；Shepherd，P.M.；Die Makromolekular Chemie 1975176，919-930)。但是，这些的一个缺点在于它们与固化剂一样有效，它们无法直接用于一元粘合剂，因为一旦添加，它们在相对较短时期内开始启动固化。因此在试图制造粘合剂及其薄膜时，可以看见该组合物粘度的缓慢升高，因为该硬化剂继续加速环氧部分的开环聚合。这种现象最常被称作降低的可加工时间，换言之，由于过早硬化，可用于装配该粘合剂和制造薄膜的时间显著降低。因此，为阻止其发生，通常不使用胺-环氧加合物本身作为硬化剂，而常做的是用将该胺-环氧加合物与粘合剂环境隔绝的保护性壳材料包封或涂布该胺-环氧加合物。一旦并入粘合剂中，通过施加热和/或压力将该胺-环氧加合物从其保护壳上剥离。此处所述的此类潜硬化剂常被称作核-壳潜硬化剂，其中核在这种情况下是胺-环氧加合物且壳是保护壳。

在核-壳潜硬化剂的情况下常遇到一种显著折衷，即由于包括保护壳，固化速度通常减慢且固化温度通常提高，必须弄破该保护壳或使其可透以使核材料释放到粘合剂环境或基质中。不受制于任何特定理论，公知的是，由于使用如提高壳的厚度、交联密度或壳的T_g或提高粘合剂基质的壳与核材料之间的不相容程度之类的手段提高壳材料的阻隔性质，需要更多能量来将该胺-环氧加合物释放到粘合剂环境中。因此获得在配制到一元粘合剂中时具有所需的提高的贮存寿命稳定性的硬化剂，但以较低的固化温度和固化速度的降低为代价。因此，始终要平衡的是，制备具有刚好足以在正常储存条件下保护核材料但不会过度保护以致减慢该粘合剂的固化速度的保护壳的核-壳潜硬化剂。也在合意地低的温度下引发核材料的释放并在窄温度范围内完成。