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Innovatives Haftungskonzept bei hochgefuellten Kunststoffen (Triethoxysilylpropylbernsteinsaeureanhydrid)

IP.com Disclosure Number: IPCOM000028358D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 6 (2004-06-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Jun-25
Document File: 2 page(s) / 156K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Fuer die Herstellung hochwertiger Verbundwerkstoffe werden in der Elektrotechnik hauptsaechlich Duroplast-Giessharzsysteme meist auf Epoxid-Basis eingesetzt, die beispielsweise im Vakuumgiessverfahren oder in der automatischen Druckgeliertechnik verarbeitet werden. Je nach Anwendungsgebiet erfolgt die Haertung der Harzmischungen durch eine Polymerisationsreaktion, initiiert durch einen anionischen oder kationischen Reaktionsbeschleuniger oder durch eine Polyadditionsreaktion mit einer Haerterkomponente auf Amin-, Isocyanat- oder Saeureanhydrid-Basis. Dabei werden zur Zeit Reaktionsharzformstoffen Fuellstoffe zugesetzt, wodurch gezielt bestimmte Eigenschaften wie beispielsweise Reduzierung der Exothermie bei der chemischen Reaktion, mechanische Festigkeiten wie Druck und Biegefestigkeit, Waermeleitfaehigkeit, elektrische Eigenschaften und der thermische Ausdehnungskoeffizient verbessert werden. Die Menge (Volumenfuellgrad), Art, geometrische Form, Partikelgroessenverteilung und der Reinheitsgrad des Fuellstoffes nehmen bei der Bestimmung der Eigenschaften eine Schluesselrolle ein. Dabei kommen grobe bis feinkoernige, splittrige, sphaerische, plaettchenfoermige oder kurzfaserige anorganische Fuellstoffe fuer den Einsatz bei Epoxidharzen in Frage. Dies koennen beispielsweise Quarzmehl, Quarzgut, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliciumcarbid, Glimmer, Dolomit, Schiefermehl oder andere Metalloxide bzw. Mischungen derselben untereinander sein. Fuellstoffe bzw. Fasern koennen ihre volle Wirksamkeit nur erreichen, wenn sie fest mit der Kunststoffmatrix verbunden sind. Um eine moeglichst gute Anbindung der Polymermatrix an die Fuellstoffoberflaeche zu erreichen, werden ueblicherweise Additive eingesetzt.

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Innovatives Haftungskonzept bei hochgefuellten Kunststoffen (Triethoxysilylpropylbernsteinsaeureanhydrid)

Idea: Juergen Huber, DE-Erlangen; Timothy Clark, DE-Erlangen; Max Niegel, DE-Erlangen

Fuer die Herstellung hochwertiger Verbundwerkstoffe werden in der Elektrotechnik hauptsaechlich Duroplast-Giessharzsysteme meist auf Epoxid-Basis eingesetzt, die beispielsweise im Vakuumgiessverfahren oder in der automatischen Druckgeliertechnik verarbeitet werden. Je nach Anwendungsgebiet erfolgt die Haertung der Harzmischungen durch eine Polymerisationsreaktion, initiiert durch einen anionischen oder kationischen Reaktionsbeschleuniger oder durch eine Polyadditionsreaktion mit einer Haerterkomponente auf Amin-, Isocyanat- oder Saeureanhydrid-Basis.

Dabei werden zur Zeit Reaktionsharzformstoffen Fuellstoffe zugesetzt, wodurch gezielt bestimmte Eigenschaften wie beispielsweise Reduzierung der Exothermie bei der chemischen Reaktion, mechanische Festigkeiten wie Druck und Biegefestigkeit, Waermeleitfaehigkeit, elektrische Eigenschaften und der thermische Ausdehnungskoeffizient verbessert werden. Die Menge (Volumenfuellgrad), Art, geometrische Form, Partikelgroessenverteilung und der Reinheitsgrad des Fuellstoffes nehmen bei der Bestimmung der Eigenschaften eine Schluesselrolle ein. Dabei kommen grobe bis feinkoernige, splittrige, sphaerische, plaettchenfoermige oder kurzfaserige anorganische Fuellstoffe fuer den Einsatz bei Epoxidharzen in Frage. Dies koennen beispielsweise Quarzmehl, Quarzgut, Aluminiumoxid, Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliciumcarbid, Glimmer, Dolomit, Schiefermehl oder andere Metalloxide bzw. Mischungen derselben untereinander sein. Fuellstoffe bzw. Fasern koennen ihre volle Wirksamkeit nur erreichen, wenn sie fest mit der Kunststoffmatrix verbunden sind. Um eine moeglichst gute Anbindung der Polymermatrix an die Fuellstoffoberflaeche zu erreichen, werden ueblicherweise Additive eingesetzt.

Das "Thermal Management" gewinnt aufgrund der zunehmenden Integrationsdichte bei elektronischen Schaltungen, mit dem Bestreben immer mehr Leistung auf immer kleineren Raum zu realisieren, an Bedeutung. Dafuer muessen Verbundwerkstoffe mit einem sehr hohen Fuellgrad an Waerme leitenden Komponenten eingesetzt werden. Dabei ist es ausserordentlich wichtig, eine gute Benetzung und Haftung der Polymermatrix auf dem jeweiligen Fuellstoff zu erreichen, denn von dieser haengt die spaetere mechanische Festigkeit des Werkstoffes entscheidend ab. Dies kann durch die Zugabe von Haftvermittlern erzielt werden. Haftvermittler (coupling agents) sind zumeist chemische Verbindungen auf Organosiliciumbasis mit zwei unterschiedlichen reaktiven Gruppen, welche die Grenzflaeche zwischen der Festkoerperoberf...