Brevet FR3128223A1 — publié le 20230421

Composition a dhésive thermofusible L’invention concerne une composition adhésive thermofusible comprenant : i) au moins un copolyamide semi-cristallin aliphatique spécifique, ii) de 3 à 35% en poids par rapport au poids total de la composition au moins une charge thermiquement conductrice, dont la teneur en atomes de carbone est comprise entre 80 et 100% par rapport au nombre d’atomes constituant la charge, la composition comprenant moins de 20 % de ses composants ayant une densité supérieure à 3. L’invention porte également sur son procédé de préparation et sur son utilisation. Composition adhésive thermofusible La présente invention concerne une composition adhésive thermofusible pour l’encapsulation de dispositifs électroniques, un procédé de préparation d’une telle composition ainsi que son utilisation. Il est connu d’utiliser des polyamides en tant qu’adhésifs thermofusibles pour encapsuler des dispositifs électroniques ou mécaniques utilisés par exemple dans les domaines de l’automobile ou dans le domaine médical. En effet, des matériaux plastiques sont généralement utilisés pour protéger des batteries, que ce soit au sein d’une automobile ou bien que ce soit à une échelle plus petite, telle qu’une coque d’un téléphone portable. Plus particulièrement, les substrats à encapsuler peuvent être des métaux, tel que le cuivre ou des polymères comme par exemples des matières composant les circuits imprimés. Par ailleurs, ces matériaux doivent être isolants électriquement, afin d’éviter les éventuels courts-circuits. Ils doivent être également conducteurs de chaleur afin de permettre à par exemple une batterie, si c’est l’élément à encapsuler, d’évacuer la chaleur, qu’elle génère lors de son utilisation. Sur le plan de la mise en œuvre, l’encapsulation des pièces nécessite d’être réalisée à basse pression, afin de ne pas endommager la pièce à mouler. L’encapsulation est un procédé délicat. La matière permettant d’encapsuler la pièce est fondue. Elle est ensuite déposée délicatement à chaud sur l’élément à encapsuler. La pression en sortie de buse de la matière fondu est qualifiée de basse pression. Le terme de « mouillage » est utilisé pour définir cette encapsulation. En effet, si la pression en sortie de buse est plus élevée, la force appliquée à la pièce à mouler lors du dépôt de la matière fondée peut endommager la pièce dit Plusieurs procédés d’injection basse pression sont connus pour encapsuler des pièces. Le procédé appelé « epoxy potting » présente le désavantage d’être relativement long, conduisant à une faible productivité en raison du temps de réaction relativement lent. Le procédé par déposition de vapeur chimique est lui utilisé dans le domaine de l’encapsulation. Toutefois, ce procédé est connu pour être dangereux. Ainsi, il est recherché de nouveaux matériaux devant répondre à la fois à des propriétés physico-chimiques spécifiques et devant permettre un procédé d’encapsulation basse pression plus facile. Il s’avère que, lors de la mise en œuvre du procédé d’encapsulation, les matériaux se trouvent à l’état fondu, généralement dans un fondoir, pendant une période relativement longue. Il a été observé que les compositions connues subissent une ségrégation de phases. Cette perte d’homogénéité dans le temps a pour conséquence une différence de propriétés entre le produit encapsulé fabriqué en début de production, avec le matériau homogène, et le produit encapsulé fabriqué en fin de production, avec un matériau inhomogène. De plus, la sédimentation des charges, rendant le matériau fondu trop dense a tendance à boucher les buses de sortie. Ensuite, au fil du temps, ces charges relativement abrasives détériorent les installations de fabrication. Il existe donc un réel besoin de fournir des compositions adhésives thermofusibles, présentant de bonnes propriétés isolantes électriquement et conductrices thermiquement, présentant une stabilité dans le temps à l’état fondu, et qui puissent être mises en œuvre facilement à basse pression. L’invention porte sur une composition adhésive thermofusible comprenant : i) au moins un copolyamide semi-cristallin aliphatique comprenant au moins deux motifs répondant à la formule (1) suivante : X/Y (1) -le motif X est un motif semi-cristallin obtenu par la polycondensation d’un motif choisi parmi un acide alpha,omega-aminocarboxylique en C6 à C18, un lactame en C6 à C18 et une unité (diamine en Ca).(diacide en Cb), avec a représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine et b représentant le nombre de carbone du diacide, a étant compris entre 2 et 18 et b étant compris entre 4 et 18, la diamine en Ca et le diacide en Cb étant aliphatiques linéaires ou ramifiés, cycloaliphatiques, saturés ou insaturés, -le motif Y est un motif obtenu par la polycondensation d’une unité (diamine en Cd).(diacide en Ce), avec d représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine et e représentant le nombre de carbone du diacide, d et e étant compris entre 2 et 48, la diamine en Cd et le diacide en Ce étant aliphatiques linéaires ou ramifiés, cycloaliphatiques, saturés ou insaturés , la diamine en Cd pouvant être une polyéther amine, le motif Y présentant une Tg inférieure à 30 °C, avantageusement inférieure à 20°C, très avantageusement inférieure à 0°C, le copolyamide présentant une viscosité à l’état fondu mesurée selon la norme ASTM D3236-88 (2009) comprise entre 0,5 et 300 Pa.s à 200°C, le copolyamide constituant la matrice de la composition, et ii) de 3 à 35% en poids par rapport au poids total de la composition d’au moins une charge thermiquement conductrice, dont la teneur en atomes de carbone est comprise entre 80 et 100% par rapport au nombre d’atomes constituant la charge, la composition comprenant moins de 20 % de ses composants ayant une masse volumique supérieure à 3. L’invention concerne également un procédé de préparation de la composition selon l’invention. L’invention porte enfin sur l’utilisation de la composition pour encapsuler des dispositifs électroniques. Composition adhésive thermofusible comprenant : i) au moins un copolyamide semi-cristallin aliphatique comprenant au moins deux motifs répondant à la formule (1) suivante : X/Y (1) dans laquelle -le motif X est un motif semi-cristallin obtenu par la polycondensation d’un motif choisi parmi un acide alpha,omega-aminocarboxylique en C6 à C18, un lactame en C6 à C18 et une unité (diamine en Ca).(diacide en Cb), avec a représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine et b représentant le nombre de carbone du diacide, a étant compris entre 2 et 18 et b étant compris entre 4 et 18, la diamine en Ca et le diacide en Cb étant aliphatiques linéaires ou ramifiés, cycloaliphatiques, saturés ou insaturés, -le motif Y est un motif obtenu par la polycondensation d’une unité (diamine en Cd).(diacide en Ce), avec d représentant le nombre d’atomes de carbone de la diamine et e représentant le nombre de carbone du diacide, d et e étant compris entre 2 et 48, la diamine en Cd et le diacide en Ce étant aliphatiques linéaires ou ramifiés, cycloaliphatiques, saturés ou insaturés , la diamine en Cd pouvant être une polyéther amine, le motif Y présentant une Tg inférieure à 30 °C, avantageusement inférieure à 20°C, très avantageusement inférieure à 0°C, le copolyamide présentant une viscosité à l’état fondu mesurée selon la norme ASTM D3236-88 (2009) comprise entre 0,5 et 300 Pa.s à 200°C, le copolyamide constituant la matrice de la composition, ii) de 3 à 35% en poids par rapport au poids total de la composition au moins une charge thermiquement conductrice, dont la teneur en atomes de carbone est comprise entre 80 et 100% par rapport au nombre d’atomes constituant la charge, la composition comprenant moins de 20% de ses composants ayant une densité supérieure à 3. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge thermiquement conductrice est choisie parmi les graphites naturels, les graphites synthétiques, les graphites expansés, les graphènes, les noirs de carbone, et les fibres de carbone. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la charge thermiquement conductrice présente une taille de particule moyenne médiane D50 allant de 0.5 à 500 micromètres. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la charge thermiquement conductrice présente une taille de particule moyenne médiane D90 allant de 1 à 400 micromètres. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la charge thermiquement conductrice présente un facteur de forme moyen supérieur à 3. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend moins de 10 %, de préférence moins de 5% de ses composants ayant une densité supérieure à 3. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le copolyamide comprend un motif X cristallin choisi parmi le caprolactame, l’oenantholactame et le lauryllactame, l’acide amino-7-heptanoïque, l’acide amino-11-undécanoïque et l’acide amino-12-dodécanoïque, le PA 26, le PA 29, le PA 210, le PA 212, le PA 214, le PA 218, le PA 56, le PA59, le PA510, le PA 66, le PA 69, le PA610, le PA 512, le PA612, le PA 514, le PA614, le PA618, le PA pip10, le PA pip12, le PA1010, le PA1012, le PA1014, le PA1018, le PA1210, le PA1212, le PA1214, le PA1218. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le copolyamide comprend un motif Y choisi parmi le PA 236, le PA 536, le PA 636, le PA 1036, le PA pip36, le PA pip44, PA 244, le PA 544, le PA 644, le PA 1044, le PA POP36, le PA POP44, le PA POP6, le PA POP9, le PA POP10, le PA POP12, le PA POP14, POP étant une polyetheramine de masse molaire comprise entre 60 et 2000 g/mol. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le copolyamide comporte au moins un des motifs choisis parmi PA 26, le PA 29, le PA 210, le PA 212, le PA 214, le PA 218, PA 56, PA 59, PA 510, PA 512, PA66, PA 69, PA 610, PA 612, PA6, PA11, PA 12, PA1010, PA 1012, PA 1212, PA pip10, PA pip36, PA pip44, PA POP40036, PA POP40044, PA POP40010, PA POP4006, PA POP200036, PA POP200044, PA POP200010, PA POP20006, PA3636, PA3644, PA 4436, PA 4444 et leur mélange. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le copolyamide est choisi parmi le PA 6/3636, PA 11/3636, PA 12/3636 et le PA 11/3636/pip36. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle présente une viscosité à l’état fondu allant de 0,5 à 400 Pa.s, de préférence de 2 à 200 Pa.s à 200°C, et plus particulièrement de 3 à 100 Pa.s à 210°C. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte du graphite expansé en une teneur comprise entre 5 et 17% en poids par rapport au poids total de la composition, en tant que seule charge thermiquement conductrice de la composition. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle présente une résistivité surfacique supérieure à 10 10 Ω.m, de préférence supérieure à 10 11 Ω.m, mesurée selon la norme IEC 62631-3-2 (2015). Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle présente une conductivité thermique comprise entre 0.9 W/m.K et 4 W/m.K, avantageusement de 1 W/m.K à 3 W/m.K, mesurée selon la norme ASTM D5930-17. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend des additifs choisis parmi les antioxydants, les stabilisants UV, les stabilisants thermiques, les plastifiants, les agents nucléants, les agents collants, les modifiants chocs, les agents ignifugeants, les agents antistatiques, les agents de renfort, les lubrifiants, les charges organiques et inorganiques, les azurants optiques, les agents démoulants, les pigments, les colorants, les catalyseurs et leurs mélanges. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle est apte à être injectée à une pression inférieure à 100 bars, de préférence inférieure à 50 bars. Utilisation de la composition telle que définie à l’une quelconque des revendications précédentes pour l’encapsulation de dispositifs électroniques, de préférence situés sous le capot moteur d’un véhicule ou dans des appareils médicaux.