COMPOSICION DE RESINA TERMOENDURECIBLE PARA ESTRATIFICADOS DE ALTA EFICIENCIA.

Una composición de resina termoendurecible que comprende:

al menos un elastómero;

al menos un éster; y

al menos un retardante de la llama

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US02/38853.

Solicitante: ISOLA LAMINATE SYSTEMS, CORP.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 230 N. FRONT STREET, P.O. BOX 1448,LACROSSE, WI 54602-1448.

Inventor/es: SHARMA,JYOTI, CHOATE,MARTIN, PETERS,STEVE, RAFFERTY,KEVIN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 11 de Marzo de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B32B15/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 15/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de metal. › de resina sintética.
  • B32B15/14 B32B 15/00 […] › adyacente a una capa fibrosa o filamentosa.
  • B32B15/20 B32B 15/00 […] › que tiene aluminio o cobre.
  • B32B17/04 B32B […] › B32B 17/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de una hoja de vidrio o de fibras de vidrio, de escoria o una sustancia similar. › encoladas o cubiertas con una sustancia plástica.
  • B32B27/04 B32B […] › B32B 27/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de resina sintética. › como sustancia de impregnación, de pegado, o cubrimiento.
  • B32B27/18 B32B 27/00 […] › caracterizada por el empleo de aditivos particulares.
  • C08K5/06 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Eteres; Acetales; Cetales; Ortoésteres.
  • C08K5/14 C08K 5/00 […] › Peróxidos.
  • C08L51/00B
  • C08L51/04 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › C08L 51/00 Composiciones de polímeros injertados en los que el componente injertado es obtenido por reacciones que implican solamente enlaces insaturados carbono-carbono (conteniendo polímeros ABS C08L 55/02 ); Composiciones de los derivados de tales polímeros. › injertados sobre cauchos.
  • C08L53/02 C08L […] › C08L 53/00 Composiciones de polímeros en bloque que contienen al menos una serie de un polímero obtenido por reacciones que implican solamente enlaces insaturados carbono-carbono; Composiciones de los derivados de tales polímeros. › de monómeros vinil-aromáticos y dienos conjugados.
  • C08L55/02 C08L […] › C08L 55/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros, obtenidos por reacciones de polimerización que implican solamente enlaces insaturados carbono-carbono, no previstos por los grupos C08L 23/00 - C08L 53/00. › Polímeros ABS [Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno].
  • H05K1/03C4D

Clasificación PCT:

  • B32B17/10 B32B 17/00 […] › de resina sintética.
  • B32B9/06 B32B […] › B32B 9/00 Productos estratificados compuestos esencialmente por una sustancia particular no cubierta por los grupos B32B 11/00 - B32B 29/00. › de papel o de cartón.
  • C08K3/18 C08K […] › C08K 3/00 Utilización de ingredientes inorgánicos. › Compuestos que contienen oxígeno, p. ej. carbonilos metálicos.
  • C08K3/22 C08K 3/00 […] › de metales.
  • C08K3/34 C08K 3/00 […] › Compuestos que contienen silicio.
  • C08K3/36 C08K 3/00 […] › Sílice.
  • C08K5/06 C08K 5/00 […] › Eteres; Acetales; Cetales; Ortoésteres.
  • C08L29/04 C08L […] › C08L 29/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno un enlace doble carbono-carbono y estando al menos uno terminado por un radical alcohol, éter aldehído, cetónico, acetal o cetal; Composiciones de polímeros hidrolizados de ésteres de alcoholes insaturados con ácidos carboxílicos saturados; Composiciones de los derivados de tales polímeros. › Alcohol de polivinilo; Homopolímeros o copolímeros parcialmente hidrolizados de ésteres de alcoholes insaturados con ácidos carboxílicos saturados.

Clasificación antigua:

  • B32B17/10 B32B 17/00 […] › de resina sintética.
  • B32B9/06 B32B 9/00 […] › de papel o de cartón.
  • C08K3/18 C08K 3/00 […] › Compuestos que contienen oxígeno, p. ej. carbonilos metálicos.
  • C08K3/22 C08K 3/00 […] › de metales.
  • C08K3/34 C08K 3/00 […] › Compuestos que contienen silicio.
  • C08K3/36 C08K 3/00 […] › Sílice.
  • C08K5/06 C08K 5/00 […] › Eteres; Acetales; Cetales; Ortoésteres.
  • C08L29/04 C08L 29/00 […] › Alcohol de polivinilo; Homopolímeros o copolímeros parcialmente hidrolizados de ésteres de alcoholes insaturados con ácidos carboxílicos saturados.

Fragmento de la descripción:

Composición de resina termoendurecible para estratificados de alta eficiencia.

Remisión a solicitudes afines

Esta solicitud reivindica prioridad respecto a la Solicitud Provisional de los EE.UU. No. de Serie 60/337.362, presentada el 5 de diciembre de 2001.

Antecedentes de la invención

(1) Campo de la invención

Esta invención concierne a un sistema de resina termoendurecible que es útil en la fabricación de materiales preimpregnados, estratificados y materiales compuestos de alta eficiencia así como a los materiales preimpregnados, estratificados y materiales compuestos fabricados a partir de la composición de resina termoendurecible.

(2) Descripción de la técnica afín

Los plásticos tienen ciertas limitaciones mecánicas y estructurales que han sido aminoradas por refuerzo de los plásticos con otros componentes. Materiales compuestos formados de diversas fibras incrustadas en una matriz de resina de polímero son especialmente útiles; sin embargo, tales composiciones son susceptibles de variaciones enormes de las propiedades físicas dependiendo, por ejemplo, de la naturaleza de la fibra utilizada, del modo que se utiliza la fibra, y de la matriz o aglutinante de las fibras. Los usos para tales materiales compuestos oscilan desde armazones de aeronaves a raquetas de tenis, y desde cascos de barcos a carcasas de motores de cohetes, y estratificados para uso, por ejemplo, como placas de circuitos impresos multicapa en la industria electrónica.

Los requerimientos de eficiencia para los materiales compuestos y materiales estratificados están haciéndose más severos. En la industria electrónica, por ejemplo, los circuitos de alta frecuencia y alta velocidad requieren sustratos con propiedades eléctricas difíciles de alcanzar, tales como baja pérdida dieléctrica y baja constante dieléctrica. Los materiales compuestos actuales no satisfacen estas propiedades eléctricas. Adicionalmente, otros materiales que pueden exhibir propiedades eléctricas favorables no poseen las propiedades térmicas requeridas para los materiales compuestos y estratificados. Existe una necesidad continuada, por consiguiente, de nuevos materiales compuestos que tengan propiedades eléctricas y térmicas favorables, tales como baja pérdida eléctrica y baja constante dieléctrica.

Sumario de la invención

La invención proporciona una descomposición de resina termoendurecible útil en la fabricación de materiales compuestos y estratificados de alta eficiencia. La composición de resina termoendurecible comprende: al menos un elastómero; al menos un éster, y al menos un retardante de la llama.

La invención proporciona también materiales preimpregnados, estratificados y materiales compuestos fabricados a partir de las composiciones de resina termoendurecible descritas.

Descripción de la presente realización

La invención proporciona composiciones de resina termoendurecible útiles en la fabricación de materiales compuestos de alta eficiencia, y materiales preimpregnados, estratificados y materiales compuestos fabricados a partir de ellas. Las composiciones son particularmente útiles en la preparación de estratificados que tienen constantes dieléctricas bajas y pérdida dieléctrica baja ("pérdidas bajas"). Estas propiedades eléctricas contribuyen a resolver los problemas de velocidad de señal e integridad de señal encontrados con las aplicaciones analógico-digitales de alta velocidad fabricadas sobre estratificados utilizados con sistemas de resina de la técnica anterior. Los materiales estratificados fabricados con las composiciones de resina endurecible de la presente invención pueden tener pérdida dieléctrica baja y plana (=q0,005) y baja constante dieléctrica (=q3,4) para una gama de alta frecuencia de 5 GHz a 10 GHz, a un coste comparativamente bajo. "Pérdida dieléctrica plana" significa que la pérdida dieléctrica es esencialmente constante a lo largo de una gama de frecuencias. Las composiciones de esta invención pueden tener una pérdida eléctrica tan baja como =q0,005 en una gama de frecuencias de 2 a 10 GHz. Además de poseer propiedades eléctricas favorables, los materiales preimpregnados preparados a partir de las composiciones de la invención son también no adherentes y fáciles de procesar.

La composición de resina termoendurecible incluye los ingredientes siguientes: al menos un elastómero; al menos un éster; y al menos un retardante de la llama.

El elastómero utilizado en la composición de resina proporciona las propiedades mecánicas y térmicas básicas deseadas de la resina curada y los estratificados fabricados a partir de la misma. Elastómeros adecuados son cualesquiera elastómeros que son conocidos por un experto en la técnica como utilizables en materiales compuestos y estratificados electrónicos. Preferiblemente, el elastómero tiene un peso molecular comprendido en el intervalo de 2.000 a 20.000. El elastómero puede utilizarse solo o en combinación con uno o más elastómeros distintos. Ejemplos de elastómeros útiles incluyen polímeros de butadieno, polímeros estireno-butadieno, copolímeros acrilonitrilo-butadieno, polímeros de isopreno, elastómeros de uretano, poliamidas, y polímeros termoplásticos en general, o mezclas de los mismos. Una clase útil de elastómeros son los compuestos de estireno-butadieno-divinilbenceno (SBDVB). Los compuestos SBDVB incluyen muchos grupos insaturados que permiten que los mismos se reticulen con otros compuestos de resina durante el curado de la resina. Un ejemplo de un compuesto SBDVB es Ricon® 250, un terpolímero de injerto polibutadieno-estireno-divinilbenceno disponible de Sartomer (502 Thomas Jones Way, Exton, PA 19341). Otro elastómero útil es un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado. Un ejemplo de un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado es Ricon® 184MA6, disponible de Sartomer. Los elastómeros están presentes en las composiciones de resina termoendurecible de la invención en una cantidad de 20% a 60%, preferiblemente de 25 a 35%, basada en 100% en peso de sólidos de resina de la composición.

Los ésteres utilizados en las composiciones de resina de la invención mejoran las propiedades térmicas y eléctricas del polímero curado resultante y los productos fabricados a partir del mismo por reaccionar con los ingredientes de los elastómeros que no han reaccionado y los subproductos. Los ésteres reaccionan con y consumen un exceso de estireno en los elastómeros preferidos. Los ésteres pueden ser monómeros, oligómeros o polímeros, tales como poliésteres. Preferiblemente, el éster es un éster insaturado. También preferiblemente, el éster está basado en estireno. Un éster preferido es un éster acrílico tal como, pero sin carácter limitante, pentaacrilato de dipentaeritritol. Otro éster preferido es un poliéster insaturado, un poliéster insaturado preferido es el producto de la reacción de condensación de un ácido o anhídrido insaturado, tal como anhídrido maleico o ácido fumárico, o un ácido aromático, con uno o más dioles lineales. El producto de esta reacción de condensación tiene preferiblemente las propiedades siguientes: aproximadamente 0% de contenido de estireno libre; peso molecular medio de 4.000-7.000; y un índice de acidez de 12-18. Los ésteres pueden estar presentes en las composiciones de resina termoendurecible de la invención en una cantidad de 1% a 15%, preferiblemente 2 a 8%, más preferiblemente de 2% a 6%, basada en 100% en peso en sólidos de resina de la composición.

Las composiciones de resina termoendurecible de esta invención incluyen también uno o más retardantes de la llama. Puede utilizarse cualquier retardante de la llama que se sepa es útil en las composiciones de resina utilizadas para fabricar composiciones y estratificados. Ejemplos de retardantes de la llama utilizables incluyen, pero sin carácter limitante, haluros de alcoholes bifuncionales eterificados con glicidilo, haluros de resinas novolaca tales como bisfenol A, bisfenol F, polivinilfenol o fenol, creosol, alquilfenol, catecol, y resinas novolaca tales como bisfenol F, retardantes inorgánicos de la llama de la llama tales como trióxido de antimonio, fósforo rojo, hidróxido de circonio, metaborato de bario, hidróxido de aluminio, e hidróxido de magnesio, y retardantes de la llama fosforados tales como tetrafenilfosfina, fosfato de tricresil-difenilo, fosfato de trietilo, fosfato de cresildifenilo, fosfato de xilenil-difenilo, ésteres ácidos de fosfato, compuestos de fosfato que contienen nitrógeno, y ésteres de fosfato que contienen haluros. Los retardantes de...

 


Reivindicaciones:

1. Una composición de resina termoendurecible que comprende:

al menos un elastómero;
al menos un éster; y
al menos un retardante de la llama.

2. La composición de la reivindicación 1, en la cual el al menos un elastómero comprende desde 20% en peso a 60% en peso; el al menos un éster comprende desde 1% en peso a 15% en peso; y el al menos un retardante de la llama comprende desde 5% en peso a 50% en peso, cada uno como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde el al menos un elastómero se selecciona del grupo constituido por polímeros termoplásticos, polímeros de butadieno, polímeros estireno-butadieno, copolímeros acrilonitrilo-butadieno, polímeros de isopreno, elastómeros de uretano, poliamidas, un terpolímero estireno-butadieno-divinilbenceno, un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado y mezclas de los mismos.

4. La composición de la reivindicación 1, en donde el al menos un éster es un éster insaturado.

5. La composición de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente al menos un catalizador.

6. La composición de la reivindicación 5, en la cual el al menos un catalizador es un catalizador de peróxido.

7. La composición de la reivindicación 5, en la cual el al menos un catalizador comprende 2% en peso a 8% en peso como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

8. La composición de la reivindicación 1, en la cual el al menos un retardante de la llama es decabromodifeniletano.

9. La composición de la reivindicación 1, en la cual el al menos un elastómero se selecciona del grupo constituido por un terpolímero estireno-butadieno-divinilbenceno, un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado, y mezclas de los mismos.

10. La composición de la reivindicación 4, en la cual el éster insaturado es un poliéster insaturado.

11. La composición de la reivindicación 6, en la cual el al menos un catalizador se selecciona de peróxido de dicumilo, peroxibenzoato de terc-butilo, y mezclas de los mismos.

12. La composición de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente al menos una carga seleccionada del grupo constituido por teflón, talco, cuarzo, materiales cerámicos, óxidos metálicos particulados, sílice, dióxido de titanio, alúmina, dióxido de cerio, arcilla, nitruro de boro, wollastonita, y mezclas de los mismos.

13. La composición de la reivindicación 12, en la cual la carga comprende 5% a 40% como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

14. La composición de la reivindicación 12, en la cual la carga es sílice fundida tratada con silano.

15. La composición de resina termoendurecible de la reivindicación 1, que comprende:

un terpolímero de injerto polibutadieno-estireno-divinilbenceno;
un poliéster insaturado;
decabromodifeniletano;
sílice fundida; y
peróxido de dicumilo,

en la cual el terpolímero comprende desde 30% en peso a 35% en peso; el poliéster comprende desde 2% en peso a 4% en peso; el decabromodifeniletano comprende desde 20% en peso a 25% en peso; la sílice fundida comprende desde 32% en peso a 38% en peso; y el peróxido de dicumilo comprende desde 5% en peso a 6% en peso, cada uno como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

16. Un material preimpregnado que comprende una composición de resina termoendurecible y un material de núcleo, en donde la composición de resina termoendurecible comprende:

al menos un elastómero;
al menos un éster; y
al menos un retardante de la llama.

17. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde el al menos un elastómero comprende desde 20% en peso a 60% en peso; el al menos un éster comprende desde 1% en peso a 15% en peso; y el al menos un retardante de la llama comprende desde 5% en peso a 50% en peso, cada uno como un porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

18. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde el al menos un elastómero se selecciona del grupo constituido por polímeros termoplásticos, polímeros de butadieno, polímeros estireno-butadieno, copolímeros acrilonitrilo-butadieno, polímeros de isopreno, elastómeros de uretano, poliamidas, un terpolímero estireno-butadieno-divinilbenceno, un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado, y mezclas de los mismos.

19. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde el al menos un éster es un éster insaturado.

20. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde la composición de resina termoendurecible comprende adicionalmente al menos un catalizador.

21. El material preimpregnado de la reivindicación 20, en donde el al menos un catalizador es un catalizador de peróxido.

22. El material preimpregnado de la reivindicación 20, en donde el al menos un catalizador comprende 2% en peso a 8% en peso como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

23. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde el al menos un retardante de la llama es decabromodifeniletano.

24. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde el al menos un elastómero se selecciona del grupo constituido por un terpolímero estireno-butadieno-divinilbenceno, un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado, y mezclas de los mismos.

25. El material preimpregnado de la reivindicación 19, en donde el éster insaturado es un poliéster insaturado.

26. El material preimpregnado de la reivindicación 21, en donde el al menos un catalizador se selecciona de peróxido de dicumilo, peroxibenzoato de terc-butilo, y mezclas de los mismos.

27. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde la composición de resina termoendurecible comprende adicionalmente al menos una carga seleccionada del grupo constituido por teflón, talco, cuarzo, materiales cerámicos, óxidos metálicos particulados, sílice, dióxido de titanio, alúmina, dióxido de cerio, arcilla, nitruro de boro, wollastonita, y mezclas de los mismos.

28. El material preimpregnado de la reivindicación 27, en donde la carga comprende 5% a 40% como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

29. El material preimpregnado de la reivindicación 27, en donde la carga es sílice fundida tratada con silano.

30. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde el material de núcleo comprende una tela de vidrio tejida.

31. El material preimpregnado de la reivindicación 16, en donde

la composición de resina termoendurecible comprende:

un terpolímero de injerto polibutadieno-estireno-divinilbenceno;
un poliéster insaturado;
decabromodifeniletano;
sílice fundida; y
peróxido de dicumilo.

32. El material preimpregnado de la reivindicación 31, en donde el material de núcleo comprende una tela de vidrio tejida.

33. Un estratificado que comprende uno o más materiales preimpregnados y una o más hojas de papel metalizado conductor, en donde el uno o más materiales preimpregnados comprende una composición de resina termoendurecible y un material de núcleo, y en donde la composición de resina termoendurecible comprende: al menos un elastómero; al menos un éster; y al menos un retardante de la llama.

34. El estratificado de la reivindicación 33, en donde el uno o más materiales preimpregnados y la una o más hojas de lámina metálica conductora están apilados alternativamente.

35. El estratificado de la reivindicación 33, en donde, en la composición de resina termoendurecible, el al menos un elastómero comprende desde 20% en peso a 60%; el al menos un éster comprende desde 1% a 15% en peso; y el al menos un retardante de la llama comprende desde 5% a 50% en peso, cada uno como un porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

36. El estratificado de la reivindicación 33, en donde el al menos un elastómero se selecciona del grupo constituido por polímeros termoplásticos, polímeros de butadieno, polímeros estireno-butadieno, copolímeros acrilonitrilo-butadieno, polímeros de isopreno, elastómeros de uretano, poliamidas, un terpolímero estireno-butadieno-divinilbenceno, un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado, y mezclas de los mismos.

37. El estratificado de la reivindicación 33, en donde el al menos un éster es un éster insaturado.

38. El estratificado de la reivindicación 33, en donde la composición de resina termoendurecible comprende adicionalmente al menos un catalizador.

39. El estratificado de la reivindicación 38, en donde el al menos un catalizador es un catalizador de peróxido.

40. El estratificado de la reivindicación 38, en donde el al menos un catalizador comprende 2% a 8% en peso como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

41. El estratificado de la reivindicación 33, en donde el al menos un retardante de la llama es decabromodifeniletano.

42. El estratificado de la reivindicación 33, en donde el al menos un elastómero se selecciona del grupo constituido por un terpolímero estireno-butadieno-divinilbenceno, un copolímero polibutadieno-estireno maleinizado, y mezclas de los mismos.

43. El estratificado de la reivindicación 37, en donde el éster insaturado es un poliéster insaturado.

44. El estratificado de la reivindicación 39, en donde el al menos un catalizador se selecciona de peróxido de dicumilo, peroxibenzoato de terc-butilo, y mezclas de los mismos.

45. El estratificado de la reivindicación 33, en donde la composición de resina termoendurecible comprende adicionalmente al menos una carga seleccionada del grupo constituido por teflón, talco, cuarzo, materiales cerámicos, óxidos metálicos particulados, sílice, dióxido de titanio, alúmina, dióxido de cerio, arcilla, nitruro de boro, wollastonita, y mezclas de los mismos.

46. Estratificado de la reivindicación 45, en donde la carga comprende 5% a 40% como porcentaje del contenido de sólidos de la composición.

47. El estratificado de la reivindicación 45, en donde la carga es sílice fundida tratada con silano.

48. El estratificado de la reivindicación 33, en donde la una o más hojas de lámina metálica conductora son láminas metálicas de cobre.

49. Un estratificado que comprende uno o más materiales preimpregnados y una o más hojas de lámina metálica conductora, en donde el uno o más materiales preimpregnados comprende una composición de resina termoendurecible y un material de núcleo, y en donde la composición de resina termoendurecible comprende: un terpolímero de injerto polibutadieno-estireno-divinilbenceno; un poliéster insaturado; decabromodifeniletano; sílice fundida; y peróxido de dicumilo.


 

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