声波探针用组合物及使用其的声波探针用有机硅树脂、声波探针和超声波探针的制作方法_3

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(Rb6) 3 _ aSi01/2] y3 [Si04/2] y4
[0130] 此处,Rb6表示烷基、环烷基、链烯基或芳基,a表示0.1 ~3, y3和y4各自独立地 表示1以上的整数。
[0131] Rb6中的烷基、环烷基、链烯基和芳基与1^2和Ra3中的烷基、环烷基、链烯基和芳基 含义相同,优选的范围也相同。
[0132] a优选为1。
[0133] a/3所表示的氢化甲硅烷基的含量优选大于0. 1且小于0. 6,更优选大于0. 1且小 于 0. 4。
[0134] 另一方面,若以化学结构式来表不支链状结构的聚有机硅氧烷(B),则优 选-O-Si (CH3)2 (H)与构成主链的Si原子结合的聚有机硅氧烷,更优选具有如下通式(Bb) 所表示的结构的物质。
[0135]【化3】
[0137] 通式(Bb)中,*是指至少与硅氧烷的Si原子结合。
[0138] 支链状结构的聚有机硅氧烷(B)例如可以举出HQM_107(商品名、Gelest社制造, 氢化Q树脂)、HDP-111 (商品名、Gelest社制造、聚苯基-(二甲基羟基)硅氧烷(氢末端)、 [(HMe2SiO) (C6H3Si)O] :99-100mol% )。
[0139] 本发明中使用的在分子链中具有2个以上Si-H基的聚有机硅氧烷(B)可以将仅1 种单独使用,也可以将2种以上组合使用。并且,也可以将直链状结构的聚有机硅氧烷(B) 与支链状结构的聚有机硅氧烷(B)组合使用。
[0140] 〈平均一次粒径小于12nm的二氧化硅(C) >
[0141] 本发明中使用的平均一次粒径小于12nm的二氧化硅颗粒(C)是为了提高所得到 的有机硅树脂的硬度和机械强度、特别是提高撕裂强度的目的而添加的成分。
[0142] 在本发明中,通过使二氧化硅颗粒(C)的平均一次粒径减小至小于12nm,被认为 能够抑制声波衰减量的上升并且能够提高有机硅树脂的撕裂强度。
[0143] 即,据认为,通过使微细的二氧化硅颗粒(C)发挥出作为阻挡物的功能,机械应力 所致的有机硅树脂的裂纹得到抑制。特别是可推测出,若平均一次粒径小则颗粒间距离减 小,因而可进一步发挥出作为阻挡物的功能,有机硅树脂的撕裂强度大幅提高。
[0144] 作为二氧化硅颗粒(C),例如可以举出气相法二氧化硅、烧制二氧化硅、沉降二氧 化硅、含乙烯基硅氧烷树脂。二氧化硅颗粒(C)可以将仅1种单独使用,也可以将2种以上 组合使用。
[0145] 从抑制有机硅树脂的声波衰减量的上升、并且提高撕裂强度的方面考虑,本发明 中的二氧化硅颗粒(C)的平均一次粒径小于12nm,优选大于3nm且小于12nm,更优选大于 3nm且小于10nm。
[0146] 需要说明的是,平均一次粒径在二氧化硅颗粒的制造商的商品目录中有记载。其 中,对于在商品目录中未记载平均一次粒径的或新制造的二氧化硅颗粒,可以将通过透过 型电子显微镜(Transmission Electron Microscopy :TEM)测定的粒径平均,求出该平均一 次粒径。即,对于通过TEM拍摄的电子显微镜照片中的一个颗粒,进行短径和长径测定,将 其平均值作为一个颗粒的粒径,求出该粒径。在本说明书中,将300个以上的颗粒的粒径平 均,作为平均一次粒径来求出。
[0147] 另外,在对二氧化硅颗粒(C)施以后述的表面处理的情况下,其指的是实施了表 面处理的状态下的平均一次粒径。
[0148] 从提高所得到的有机硅树脂的硬度和机械强度的方面考虑,本发明中的二氧化硅 颗粒(C)的比表面积优选为50~400m 2/g、更优选为100~400m2/g。
[0149] 本发明中使用的二氧化硅颗粒(C)优选为颗粒的表面进行了表面处理的二氧化 硅颗粒。作为表面处理,优选利用饱和脂肪酸或硅烷进行了处理的二氧化硅颗粒,特别优选 进行了硅烷处理的二氧化硅颗粒。
[0150] 硅烷处理中,优选利用硅烷偶联剂对二氧化硅颗粒表面进行处理。其中,从提高有 机硅树脂的硬度和机械强度的方面考虑,优选具有水解性基团的硅烷偶联剂。硅烷偶联剂 中的水解性基团在水的作用下发生水解而变成羟基,该羟基通过与二氧化硅颗粒表面的羟 基进行脱水缩合反应而进行二氧化硅颗粒的表面改性,提高所得到的有机硅树脂的硬度和 机械强度。水解性基团例如可以举出烷氧基、酰氧基、卤原子。
[0151] 需要说明的是,在对二氧化硅颗粒的表面进行疏水性的表面改性时,二氧化硅颗 粒(C)与聚有机硅氧烷(A)和(B)的亲和性变得良好,所得到的有机硅树脂的硬度和机械 强度提高,因而是优选的。
[0152] 关于具有疏水性基团作为官能团的硅烷偶联剂,例如,可以举出甲基二甲氧基娃 烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、 苯基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、己 基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷之类的烷氧基硅烷;甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷 (DDS)、三甲基氯硅烷、苯基三氯硅烷之类的氯硅烷;六甲基二硅氮烷(HMDS)。
[0153] 此外,关于具有乙烯基作为官能团的硅烷偶联剂,例如可以举出甲基丙烯酰氧基 丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧 基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅 烧、乙烯基甲基^甲氧基硅烷之类的烷氧基硅烷;乙烯基二氣硅烷、乙烯基甲基^氣硅烷之 类的氯硅烷;二乙烯基四甲基二硅氮烷。
[0154] 本发明中使用的二氧化硅颗粒(C)优选为表面利用硅烷化合物进行了处理的二 氧化硅颗粒,更优选为利用三烷基甲硅烷基化剂进行了处理的二氧化硅颗粒,进一步优选 为利用三甲基甲硅烷基化剂进行了处理的二氧化硅颗粒。
[0155] 作为硅烷化合物,例如可以举出上述硅烷偶联剂或硅烷偶联剂中的官能团被烷基 取代了的硅烷偶联剂。
[0156] 另外,作为三烷基甲硅烷基化剂,例如可以举出在上述硅烷偶联剂中记载的三甲 基氣硅烷、八甲基^娃氣烧(HMDS)或者作为官能团被烷基取代了的硅烷偶联剂的二甲基 甲氧基硅烷。
[0157] 作为市售的硅烷偶联剂,例如可以举出六甲基二硅氮烷(HMDS)(商品名: HEXAMETHYL DISILAZANE(SIH6110.1 )、Gelest 社制造)。
[0158] 通过二氧化硅颗粒表面存在的硅烷醇基(Si-ΟΗ基)与六甲基二硅氮烷(HMDS)的 反应,表面被三甲基甲硅烷基覆盖,二氧化硅颗粒表面被改性为疏水性。
[0159] 作为市售的二氧化硅颗粒(C),例如可以举出:均为NIPPON AER0SIL株式会社制 造的疏水性气相法二氧化硅的AER0SIL(注册商标)R812(平均一次粒径7nm、HMDS表面 处理)、AEROSIL(注册商标)R812S(平均一次粒径7nm、HMDS表面处理)、AEROSIL(注册 商标)RX300(平均一次粒径7nm、HMDS表面处理)、AER0SIL(注册商标)RX380S(平均一 次粒径5nm、HMDS表面处理)、AEROSIL (注册商标)R976S (平均一次粒径7nm、DDS表面处 理);均为NIPPON AEROSIL株式会社制造的亲水性气相法二氧化硅的AER0SIL(注册商 标)300 (平均一次粒径7nm)、AER0SIL (注册商标)300CF (平均一次粒径7nm)、AER0SIL (注 册商标)380 (平均一次粒径7nm)。
[0160] 聚有机硅氧烷(A)所具有的乙烯基与聚有机硅氧烷(B)所具有的Si-H基通常按 照化学计量比为1:1进行反应。
[0161] 但是,在本发明中,由于二氧化硅颗粒(C)的平均一次粒径小、被致密地填充在聚 有机硅氧烷(A)和(B)的孔隙中,因而聚有机硅氧烷(A)和(B)的分子链运动受到了限制。
[0162] 从而,为了使全部乙烯基与Si-H基发生反应,优选聚有机硅氧烷(B)所具有的 Si-H基相对于聚有机硅氧烷(A)所具有的乙烯基的当量也即乙烯基:Si-H基=1:1. 1~ 1:8,更优选为1:1. 2~1:5。
[0163] 〈其它成分〉
[0164] 本发明的声波探针用组合物中,除了具有乙烯基的聚有机硅氧烷(A)、在分子链中 具有2个以上Si-H基的聚有机硅氧烷(B)和平均一次粒径小于12nm的二氧化硅颗粒(C) 以外,还可以适当混配用于进行加成聚合反应的铂催化剂、固化延迟剂、溶剂、分散剂、颜 料、染料、抗静电剂、抗氧化剂、阻燃剂、热传导性提高剂等。
[0165] -催化剂_
[0166] 作为催化剂,例如可以举出铂或含铂化合物(下文中也称为铂化合物)。作为铂或 铂化合物,可以使用任意的物质。
[0167] 具体地说,可以举出铂黑、铂负载于二氧化硅或炭黑等而得到的催化剂、氯铂酸或 氯铂酸的醇溶液、氯铂酸与烯烃的络盐、氯铂酸与乙烯基硅氧烷的络盐等。催化剂可以将仅 1种单独使用,也可以将2种以上组合使用。
[0168] 催化剂的含量可以在催化剂量的范围内适宜设定。
[0169] 催化剂在聚有机硅氧烷(B)的Si-H基与聚有机硅氧烷(A)的乙烯基进行加成的 氢化甲硅烷化反应中是必要的。通过基于氢化甲硅烷化的加成固化反应,聚有机硅氧烷(A) 利用聚有机硅氧烷(B)进行交联,形成有机硅树脂。
[0170] 此处,催化剂可以包含在本发明的声波探针用组合物中,此外,也可以使催化剂与 声波探针用组合物接触而在声波探针用组合物中不包含催化剂。需要说明的是,优选后者 的情况。
[0171] 作为市售的铂催化剂,例如可以举出铂化合物(商品名:PLATINUM CYCL0VINYL METHYL SILOXANE COMPLEX IN CYCLIC METHYL VINYL SIL0XANES(SIP6832. 2)、Pt浓度2质 量%、Gelest社制造)。
[0172] 在使催化剂包含在本发明的声波探针用组合物中的情况下,从反应性的方面出 发,相对于100质量份聚硅氧烷混合物,催化剂的含量优选为0.00001~0.05质量份、 更优选为〇. 00001~〇. 01质量份、进一步优选为〇. 00002~0. 01质量份、特别优选为 0· 00005 ~0· 005 质量份。
[0173] 此外,可通过选择适当的铂催化剂来调节固化温度。例如,铂-乙烯基二硅氧烷 被用于50°C以下的室温固化(RTV),铂-环状乙烯基硅氧烷被用于130°C以上的高温固化 (HTV)〇
[0174] -固化延迟剂-
[0175] 在本发明中,可以适当地使用针对固化反应的固化延迟剂。固化延迟剂被用于使 基于铂催化剂的加成固化反应延迟的用途中,例如可以举出低分子量的乙烯基甲基硅氧烷 均聚物(商品名:VMS-005、Gelest社制造)。
[0176] 可通过固化延迟剂的含量来调整固化速度、即作业时间。
[0177] 〈声波探针用组成物和声波探针用有机硅树脂的制造方法〉
[0178] 本发明的声波探针用组合物可利用公知的方法制作。
[0179] 例如,可通过将构成声波探针用组合物的成分利用捏合机、加压捏合机、班伯里混 炼机(连续捏合机)、2辊混炼装置进行混炼来得到。各成分的混合顺序没有特别限定。
[0180] 需要说明的是,从得到均匀的组合物的方面考虑,优选首先制成将平均一次粒径 小于12nm的二氧化硅颗粒(C)分散在具有乙烯基的聚有机硅氧烷(A)和在分子链中具有2 个以上Si-H基的聚有机硅氧烷(B)中的聚有机硅氧烷混合物。其后向分散有二氧化硅颗 粒(C)的聚有机硅氧烷混合物中添加催化剂,进行减压脱泡,从而可制作出声波探针用组 合物。
[0181] 通过对如此得到的本发明的声波探针用组合物进行固化,能够得到本发明的声波 探针用有机硅树脂。具体地说,例如,通过在20~200°C下进行5分钟~500分钟的加热固 化,能够得到声波探针用有机硅树脂。
[0182] 〈有机硅树脂的机械强度和声波特性〉
[0183] 下面详细记载有机硅树脂的机械强度和声波特性。
[0184] 此处,在声波特性中,对超声波特性进行了记载。其中,声波特性并不限定于超声 波特性,其涉及根据待测对象、测定条件等进行选择的适当频率的声波特性。
[0185] [硬度]
[0186] 按照JIS K6253-3 (2012),使用橡胶硬度计(例如,Excel社制造,商品名 "RH-201A")对于厚度2mm的有机硅树脂片进行A型肖氏硬度的测定。
[0187] 硬度优选为20以上、更优选为30以上。需要说明的是,实际上的上限值为80以 下。这是由
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