CN101054460A - 阻燃热固环氧树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明有关一种阻燃热固环氧树脂组合物，至少含有一种硅酸盐共聚复合体作为填充剂，其可用作为机电、电子零组件、半导体等成型封装树脂，且其藉由添加这样的硅酸盐共聚复合体而获得阻燃性、耐热性的增进，毋需使用任何其它阻燃材料而可获得良好成型性及良好信赖性。
Description
技术领域
本发明涉及一种热固性环氧树脂组合物，其至少含有一种硅酸盐共聚复合体作为填充剂，而可用作为机电、电子零组件、半导体等封装树脂，且其藉由添加这样的硅酸盐共聚复合物而获得阻燃性、耐热性的增进，且耐燃性及可靠度极佳，特别能抵抗由焊接造成的龟裂、在湿气与高温下的金属线腐蚀。此外，未使用任何其它耐燃材料即可达到符合UL规定的要求。
背景技术
现阶段的机电、电子零组件、半导体装置的封装材料，鉴于经济及生产性的考虑，多以环氧树脂组合物或酚醛树脂组合物为主。这样的机电、电子零组件、半导体的电子组件为确保使用安全性，而要求须达到UL指定的阻燃规格。为了达到该阻燃规格，目前均于用于封装的环氧树脂组合物或酚醛树脂组合物中添加含卤素的阻燃树脂及三氧化二锑等材料作为阻燃助剂。这样的阻燃剂及阻燃助剂已知对人体及动物具有危害性。例如三氧化二锑已被列为致癌物质，而含卤素的阻燃树脂如含溴的环氧树脂在燃烧过程中不仅会产生具腐蚀性的溴游离基及溴化氢，且高溴含量的芳基化合物更会产生剧毒的溴化呋喃类及溴化类戴奥辛类化合物，严重影响人体健康及危害环境。因此，提供一种不含卤素及三氧化二锑的阻燃特性树脂组合物以改进目前等机电、电子零组件、半导体封装材料因使用含卤素环氧树脂及三氧化二锑所造成的污染为本领域技术人员寻求的课题。
就阻燃树脂而言，已广泛使用磷系及氮系化合物作为新一代的阻燃剂。其中最常使用的含磷、含氮阻燃物质为例如三聚氰胺、含三嗪环的氰酸酯等非反应型的含氮化合物；及包含例如赤磷、三苯基磷酸酯(triphenyl phosphate，TPP)、三甲苯基磷酸酯(tricresyl phosphate，TCP)及聚磷酸铵的非反应型磷阻燃剂；及包含三聚氰胺二聚物及三聚物的非反应型含氮阻燃剂，但此类含磷、含氮化合物为了达到所需阻燃效果，需大量添加于树脂组合物配方中，但这些化合物均易吸湿或与微量水反应，产生磷化氢与腐蚀性的磷酸，因而抗湿性很差。因此，这些含磷、含氮的阻燃材料并不适合用于需要极佳的抗湿性的电子零件的封装。
此外，也有研究使用金属氢氧化物例如氢氧化铝与氢氧化镁及硼基(boron-based)化合物作为阻燃材料，但除非大量使用这些金属氢氧化物或硼基化合物于树脂组合物中，否则无法发挥足够的阻燃效果。然而若是大量使用此类阻燃材料，则会造成树脂组合物的可塑性恶化，而造成无法顺利成型。
近年来，配合环保及安全考虑，逐渐以反应型树脂阻燃剂替代目前使用的阻燃剂，其中具有反应性的含氮阻燃树脂因与其它成分的分子键结因而具有较高的热安定性，已广被用来取代含卤素的树脂，例如日本特开2000-297284揭示一种反应型含氮阻燃剂，是由三嗪化合物与甲醛反应所得的反应产物。而日本特公平6-31276揭示一种有机环状含磷化合物的阻燃剂。此外，EP 0877040A1揭示一种含三嗪环的酚醛酚类树脂组合物而具有阻燃特性。这样的反应型含氮化合物已广泛应用于制造有阻燃要求的电子产品的树脂组合物中作为阻燃剂。但目前使用的反应型含氮阻燃树脂的开发多以酚醛树脂为主，惟对于半导体封装而言，以酚醛树脂为主的树脂组合物由于树脂添加比例相对降低，以致于无法提升树脂组合物的阻燃特性。
本发明人基于现有机电、电子零组件、半导体封装材料的技术缺点，对环氧树脂组合物及酚醛树脂组合物进行广泛研究，利用硅酸盐共聚复合物形成阻绝层及促进环氧树脂的碳化，进而发展出含有高度阻燃及低吸湿特性的含有至少一种硅酸盐共聚复合体作为填充剂的热固性环氧树脂组合物，因而完成本发明。
发明内容
本发明的第一目的是有关一种阻燃热固环氧树脂组合物，其含有热固性环氧树脂以及至少一种硅酸盐共聚复合体作为填充剂，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂于400℃下的TGA热重损失小于5％，且此热固性环氧树脂组合物的TGA5％热重量损失温度不小于410℃。
本发明中应用这样的硅酸盐共聚复合体的阻绝氧气及促进环氧树脂的炭化的相乘阻燃效果，可以以低使用量而达成高阻燃效果，进而发展出具有高度耐燃性及低吸湿特性的含有硅酸盐共聚复合体填充剂的热固性环氧树脂组合物。
本发明的第二目的是有关一种阻燃热固性环氧树脂组合物，其包括环氧树脂、硬化剂、硬化促进剂以及作为填充剂的硅酸盐共聚复合体，其中该环氧树脂的环氧当量对硬化剂的反应活性氢当量比为1∶0.5至1∶1.5，硬化促进剂的量，以该环氧树脂组合物总重100重量％计，为0.01至5重量％，且该硅酸盐共聚复合体的量，以该环氧树脂组合物总重100重量％计，为3至85重量％。
本发明前述目的中，该硅酸盐共聚复合体是由硅酸盐例如硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝与钛化合物如钛酸酯等共聚合的生成物。这样的复合体亦可与热固性树脂经加热混练制备成一种被覆有树脂的硅酸盐共聚复合体，以提升其在热固性树脂组合物中的兼容性及耐湿性，可得更佳的耐湿性及信赖性。
本发明的含硅酸盐共聚复合体由于具有优异的阻燃效果及耐热性，亦可并入其它热固性及热塑性树脂材料中作为阻燃剂而用于制造各电子产品。
实施方式
本发明前述任一目的的含硅酸盐共聚复合体作为填充剂的热固性树脂组合物具有优异的阻燃效果及耐热性低吸湿性，而可作为机电、电子零组件、半导体封装材料并提供所封装对象的优异阻燃及耐热特性。再者，本发明的含硅酸盐共聚复合体亦可作为环氧树脂、酚醛树脂以外的其它树脂材料的阻燃剂或安定剂，例如作为其它热固性树脂及热塑性树脂的阻燃剂或安定剂，而可用于制造各电子产品。
本发明二目的的阻燃阻燃热固性环氧树脂组合物中所含的环氧树脂可使用通常用于环氧树脂组合物而无限制，例如可包含酚醛清漆型环氧树脂类、双酚型环氧树脂类、联苯型环氧树脂类、含3至4个官能基的芳香族类环氧树脂、联苯酚型环氧树脂类、二甲基苯酚型环氧树脂类、二环戊二烯型环氧树脂类、萘型环氧树脂类、二苯乙烯型环氧树脂类、含硫的环氧树脂类，这样的树脂可单独使用或混合两种以上使用。
上述酚醛清漆型环氧树脂类的一例为下式(a)表示的甲酚酚醛环氧树脂及苯酚酚醛环氧树脂。联苯型环氧树脂类的例为由下列式(b)表示的联苯-4，4’-缩水甘油醚环氧树脂与3，3’，5，5’-四甲基联苯4，4’-缩水甘油醚环氧树脂的组合。3至4个官能基的芳香族类环氧树脂的一例为由下列式(c)表示的四苯基醇乙烷型环氧树脂。联苯酚型环氧树脂类的一例为由下列式(d)表示的酚联苯芳烷基环氧树脂。二甲基苯酚型环氧树脂类的一例为酚苯基芳烷基环氧树脂。双酚型环氧树脂类的一例为以下式(e)表示的双酚A型环氧树脂。双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂及其类似的化合物亦可使用。亦可使用萘酚芳烷基型环氧树脂。这样的环氧树脂可单独使用一种，亦可以其两种以上的混合物使用。
环氧树脂(a)
环氧树脂(b)
环氧树脂(c)
环氧树脂(d)
环氧树脂(e)
本发明第二目的的阻燃热固环氧树脂组合物中所用的硬化剂可为含有可与环氧基反应的活性氢的硬化剂，可为各种不含卤素的硬化剂。该硬化剂可使用一般用于环氧树脂组合物的已知硬化剂而无特别限制。实例包含酚醛清漆型酚树脂类、芳烷基型酚树脂类、二环戊二烯型酚树脂类、联苯型酚树脂类、苯酚型环氧树脂类、三苯基甲烷型酚树脂类、双酚树脂、多羟基酚树脂、酚醛类及酸酐、苯烷基多胺类等。硬化剂可以单独使用亦可以其两种以上的混合物使用。
酚醛清漆型酚树脂类的具体实例包含例如酚甲醛缩合物代表例为由下列硬化剂(a)表示者、甲酚酚醛缩合物、双酚A酚醛缩合物或双环戊烯-酚醛缩合物等。
双酚树脂的实例包含例如式HO-Ph-X-Ph-OH所示化合物(其中Ph代表亚苯基，X＝化学键、-CH2-C(CH3)2-、-O-、-S-、-CO-或-SO2-)，具体实例为例如四甲基双酚AD、四甲基双酚S、4，4’-联苯酚、3，3’-二甲基4，4’-联苯酚或3，3’，5，5’-四甲基-4，4’-联苯酚等。包含不具羟基的苯基衍生物的酚树脂的一例为由下列式硬化剂(b)表示的苯酚苯烷基树脂、不具羟基的联苯衍生物的酚树脂的实例包含由下列式硬化剂(c)表示的酚联苯芳烷基酚树脂。
硬化剂(a)
硬化剂(b)
硬化剂(c)
多羟基酚树脂具体实例包含例如三(4-羟基苯基)甲烷、三(4-羟基苯基)乙烷、三(4-羟基苯基)丙烷、三(4-羟基苯基)丁烷、三(3-甲基-4-羟基苯基)甲烷、三(3，5-甲基-4-羟基苯基)甲烷、四(4-羟基苯基)甲烷或四(3，5-二甲基-4-羟基苯基)甲烷等多羟基酚树脂。此外分子中包含多芳香族类的酚树脂中，包含萘衍生物的萘酚芳烷基型树脂亦可使用。
酸酐类的具体实例包含例如3，3’，4，4’-二苯甲酮四甲酸酐(3，3’，4，4’-benzophenone-tetracarboxylic dihydride)(BTDA)、偏苯三酸酐(trimelliticacid anhydride)(BTDA)及均苯四甲酸二酸酐(pyromellitic acid dihydride)等。
本发明的阻燃热固环氧树脂组合物中所用的硬化剂亦可为例如下式所示
(1)的含氮及磷的树脂硬化剂：
式中，R2为-NHR1、C1-6烷基或C6-10芳基；
R1各分别为氢、-(CH2-R3-)rH或下式(2)的基：
其中r为0至20的整数且R3为亚苯基、亚萘基或下式(3)的基：
式中A为-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-CH2-、-C(CH3)2-或下式基：
且R4及R5独立为氢、C1-10烷基或C6-10芳基；Y为-OH、-NH2或(OOH；a为0至2的整数；x为0至3的整数且a+x不大于3；
但条件为上述中至少一个R1不为氢。
本发明的热固性环氧树脂组合物中所用的硬化促进剂可使用一般用于环氧树脂组合物的已知者而无限制，可包含环咪化合物、马来酸酐或醌化合物、三级胺类及其衍生物、咪唑及其衍生物、磷化合物、四苯基硼酸盐及其衍生物实例为例如三级胺、三级膦、四级铵盐、鏻盐、三氟化硼复合物、锂化合物或咪唑化合物或其混合物。
三级胺具体实例包含例如三甲胺、三乙胺、二异丙基乙胺、二甲基乙醇胺、二甲基苯胺、三(N，N-二甲基胺基甲基)苯酚或N，N-二甲基胺基甲基苯酚等。
三级膦具体实例包含三苯膦等。
四级铵盐具体实例包含例如氯化四甲基铵、溴化四甲基铵、氯化三乙基苯甲基铵、溴化三乙基苯甲基铵或碘化三乙基苯甲基铵等。
鏻盐具体实例包含氯化四丁基鏻、溴化四丁基鏻、碘化四丁基鏻、四丁基磷酸盐乙酸盐复合物、氯化四苯基鏻、溴化四苯基鏻、碘化四苯基鏻、氯化乙基三苯基鏻、溴化乙基三苯基鏻、碘化乙基三苯基鏻、乙基三苯基磷酸盐乙酸盐复合物、乙基三苯基磷酸盐磷酸盐复合物、氯化丙基三苯基鏻、溴化丙基三苯基鏻、碘化丙基三苯基鏻、氯化丁基三苯基鏻、溴化丁基三苯基鏻或碘化丁基三苯基鏻等。
咪唑化合物具体实例包含例如2-甲基咪唑、2-苯基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑等。
这样的硬化促进剂可单独或组合多种使用。
本发明的热固性环氧树脂组合物中，硬化剂的添加量依环氧树脂的环氧当量及硬化剂的反应活性氢当量而定。通常环氧树脂的环氧当量对硬化剂的反应活性氢当量比为1∶0.5至1∶1.5，较佳为1∶0.7至1∶1.3，最佳为1∶0.9至1∶1.1。
本发明的热固性环氧树脂组合物中，硬化促进剂的添加量，以该环氧树脂组合物为100重量％计，为0.01至5重量％，较好为0.05至3重量％。若硬化促进剂含量超过5重量％，虽可缩短反应时间，但易生成副产物而对随后应用的电气性质、抗湿性、吸水性质有不良影响；若含量低于0.01重量％，则反应速率过慢将致低效率。
硬化促进剂的添加量宜参考本发明热固性环氧树脂组合物的胶化时间及黏度，通常使该热固性环氧树脂组合物的胶化时间控制在30至500秒/171℃的范围，黏度较佳控制在20至500cps/25℃的范围。
本发明的热固性环氧树脂组合物又可含有其它添加剂，例如硅酸盐共聚复合体及/或无机填充剂以外的偶合剂、色料(如碳黑及氧化铁)、脱模剂、低应力添加剂以及密着增进剂。
本发明的热固性环氧树脂组合物中，除了硅酸盐共聚复合体以外的可用无机填充剂实例包含球型及角型熔融氧化硅、结晶氧化硅、石英玻璃粉、滑石粉、氧化铝粉、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、锆石、硅酸钙、碳酸钙、钛酸钾、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氮化硼、氧化铍、氧化锆、铝橄榄石、块滑石、尖晶石、富铝红柱石及氧化钛等。这样的填充剂可单独使用或组合两种以上使用。较佳为球型熔融氧化硅、角型熔融氧化硅、结晶氧化硅、以及球型熔融氧化硅、角型熔融氧化硅与结晶氧化硅的混合物。
这样的硅酸盐共聚复合体填充剂及无机填充剂的平均粒径宜为1-30微米。平均粒径小于1微米时，将造成树脂组合物粘度上升及流动性降低；若平均粒径超过30微米，则组合物中树脂与填充剂分布不均，将使组合物硬化后的硬化物物性产生变异，同时容易造成封装成型应用时树脂溢出的不良情形。此外，填充剂最大粒径宜小于175微米以避免狭小浇道或隙缝填充不良。
该硅酸盐共聚复合体的填充剂添加量，以本发明阻燃环氧树脂组合物总重为100重量％计，为3-85重量％，较佳为5至80重量％。
本发明的热固性环氧树脂组合物中，除了硅酸盐共聚复合体以外，又可含有其它填充剂，该其它填充剂的添加量为使得该其它填充剂与该硅酸盐共聚复合体的合计量，以该环氧树脂组合物总重为100重量％计，在60至92重量％的范围，较佳为65至90重量％。若填充剂量低于60重量％，则将使树脂组合物的环氧树脂比例相对增加而在封装成型时发生树脂溢出等不良现象；若填充剂含量高于92重量％，则树脂组合物黏度将上升造成流动性下降。
本发明的热固性环氧树脂组合物又可含有色料(如碳黑)，脱模剂(如蜡)及其它添加剂包括偶合剂以及低应力添加剂。
本发明将以下列合成例、实施例及比较例加以详细说明，惟这样的合成例及实施例并不用以限制本发明的范围。
本发明中所述的环氧当量(EEW，Epoxy Equivalent Weight)、黏度(Viscosity)以及软化点测定如下：
(1)环氧当量：依据ASTM 1652所述方法，使待测的环氧树脂溶于氯苯∶氯仿的1∶1的混合溶剂中，以HBr/冰醋酸进行滴定，及以结晶紫做为指示剂所测量者。
(2)黏度：将待测环氧树脂于25℃恒温槽中放置4小时，使用布鲁克菲尔德(Brookfield)黏度计于25℃测量。
(3)软化点：环氧树脂置于O-型环上，再于其上放置圆球，逐渐加热，测量圆球落入该O-型环中的温度。
下列合成例、实施例及比较例中所用各成分详述如下：
环氧树脂(a)：为长春人造树脂厂股份有限公司制造，以商品名CNE200EL/CNE195系列销售的甲酚-酚醛缩合物的聚缩水甘油醚，其环氧当量介于190至220克/当量，可水解氯为500ppm以下。
环氧树脂(b)：为日本Yuka Shell环氧株式会社所生产，以商品名YX4000H销售的3，3’，5，5’-四甲基-4，4’-双酚，其环氧当量约为195克/当量。
环氧树脂(c)：为长春人造树脂厂股份有限公司制造，以商品名TNE190系列销售的四苯基醇乙烷型环氧树脂，其环氧当量介于180至210克/当量，可水解氯为500ppm以下。
环氧树脂(d)：为日本化药株式会社所生产，以商品名NC3000销售的酚联苯芳烷基环氧树脂，其环氧当量约为260-290克/当量。
环氧树脂(e)：为长春人造树脂厂股份有限公司制造，以商品名BE500系列销售的双酚A的二缩水甘油醚，其环氧当量介于450至1000克/当量的间。
环氧树脂(f)：为长春人造树脂厂股份有限公司制造，以商品名BEB350销售的四溴双酚A的二缩水甘油醚，其环氧当量介于350至370克/当量的间，溴含量介于23至26重量％。
硬化剂(a)：为长春人造树脂厂股份有限公司制造，以商品名PF-5110销售，活性氢当量介于105至110克/当量。
硬化剂(b)：为日本明和化成株式会社所生产，以商品名MEH7800S销售的酚苯芳烷基树脂，其活性氢当量约为176克/当量。
硬化剂(c)：为日本明和化成株式会社所生产，以商品名MEH7851销售的酚联苯芳烷基酚树脂，其活性氢当量约为195克/当量。
硬化促进剂(a)：三苯膦。
硬化促进剂(b)：2-甲基咪唑(后文称为2MI)。
硅酸盐共聚复合体：为台湾豪元实业所生产，以商品名GY-FR系列产品销售。
[实施例及比较例]
实施例1-热固性阻燃环氧树脂组合物的制备。
依据表1所列组成制备本发明的阻燃环氧树脂组合物：
环氧树脂(a) 9.5重量份
硬化剂(a) 5.0重量份
硬化促进剂(a) 0.3重量份
硅酸盐共聚复合体 5.00重量份
二氧化硅 78.0重量份
碳黑 0.30重量份
蜡 0.58重量份
其它添加剂(偶合剂、低应力添加剂)
1.32重量份
上述各成分置于容器中经搅拌器充分搅拌后，经95℃的双轴式滚筒充分混炼后，再经冷却后予以粉碎，获得可用于半导体封装的环氧树脂组合物。
实施例2至10
依表1所示各成分及比例，如实施例1所述相同方式制备实施例2至10及比较例1至5的环氧树脂组合物。
表1
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实例10 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | |
| 环氧树脂(a) | -- | 5.0 | -- | -- | 6.0. | 7.8 | 7.5 | 11.5 | 11.5- | 9.5 | 8.3 | 11.7 | 9.5 | 14.0 |
| 环氧树脂(b) | 9.5 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 环氧树脂(c) | -- | -- | 9.5- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 环氧树脂(d) | -- | 4.5. | -- | 10.5 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 环氧树脂(e) | -- | -- | -- | -- | 4.5 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 硅酸盐共聚复合物 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 30.0 | 80.0 | 1.0 | 85.0 | -- | -- | -- |
| 硅酸钙 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 8.0 | -- | -- |
| 氢氧化铝 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 5.0 | -- |
| 三氧化二绨 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 2.0 |
| 溴化环氧树脂 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 3.0 |
| 硬化剂(a) | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 4.0 | 4.0 | -- | -- | 6.0 | 6.0 | 5.0 | 4.2 | 5.8 | 5.0 | 6.5 |
| 硬化剂(b) | -- | 1.0 | -- | -- | -- | 6.7 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 硬化剂(c) | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 7.0 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 硬化促进剂(a) | 0.3 | 0.15 | 0.3 | 0.3 | 0.15 | -- | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 硬化促进剂(b) | -- | 0.15 | -- | -- | 0.15 | 0.3 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 熔融二氧化硅 | 78.0 | 78.0 | 78.0 | 78.0 | 78.0 | 78.0 | 78.0 | 50.0 | -- | 82.0 | 0.0 | 72.0 | 78.0 | 72.0 |
| 碳黑 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 蜡 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 |
| 偶合剂/低应力添加剂 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 | 1.32 |
依据下列方法，测定实施例1至10及比较例1至5所得的阻燃热固环氧树脂或酚醛树脂组合物的特性，结果列于表2。
(1)TGA 5％重量损失温度：以TAInstrument Co.Ltd.的热比重分析仪型号TA-2910分析所得温度，结果示于表2。
(2)耐燃性：树脂组合物制成长5时、宽0.5时及厚度1/16，1/8时的试片，依UL94规格测试其阻燃。相同组合物所制成的试片取5片，每片燃烧两次，合计10次燃烧总合时间若不超过50秒且每单次燃烧不超过10秒即表示通过测试。结果如表2所示。并计算平均单次燃烧时间，结果示于表2。
(3)吸湿性：使树脂组合物制成直径25毫米厚度5毫米的圆形试片称取重量，于100℃的沸水中或压力锅蒸煮24小时后，再度称取试片重量，计算吸水重量百分比。结果示于表2。
(4)PCT电性(PCT信赖性)：成型6A Diode使用环氧树脂组合物于175℃封装成型(6A Diode)，并经175℃硬化6小时后，于121℃/2atm/100％相对湿度条件下处理48小时后，再以二极管测试仪测试低电压失效个数，并计算不良率。不良率＝失效个数/测试总数×100％，良率＝有效(通过)个数/测试总数×100％，结果示于表2。
(5)螺旋流动性：依据EMMI-1-66的方法，使待测树脂组合物于175℃及70kg/cm2下测量其螺旋流动性。
表2
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | |
| TGA5％重量损失温度 | 418 | 416 | 417 | 419 | 418 | 417 | 418 | 418 | 420 | 421 | 410 | 410 | 401 | 387 | 403 |
| 耐燃性UL-94 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-1 | V-0 | V-1 | V-0 | V-0 |
| 平均单次燃烧时间 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 0至5 | 10以上 | 0至5 | 10以上 | 0至5 | 0至5 |
| 吸湿性(％) | 0.23 | 0.24 | 0.23 | 0.22 | 0.23 | 0.23 | 0.25 | 0.24 | 0.24 | 0.23 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.28 | 0.28 |
| PCT信赖性良率 | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | ＞90％ | 80％ | 85％ | 80％ | 80％ |
| 注 | 耐燃不佳 | 信赖性不佳 | 耐燃不佳 | 信赖性不佳 | 含溴配方 |
由上述结果可知，实施例1至10中使用本发明的硅酸盐共聚复合体填充料，且各实施例中使用不同环氧树脂及硬化促进剂制备阻燃环氧树脂组合物。比较例1使用较小量的硅酸盐共聚复合体，比较例2使用大量的硅酸盐共聚合复合体，比较例3使用含溴的环氧树脂及含锑的阻燃剂。这样的实施例及比较例均具有阻燃，因此具有相当的耐燃性质，且不影响螺旋流动性的情形下，可通过UL94 V-0测试；但在PCT信赖性及耐热性方面，添加有含硅酸盐共聚复合体的本发明环氧树脂组合物的实施例1至10显现较佳PCT信赖性及较高的TGA热重损失温度，相对耐热性较佳。
比较例1虽亦使用含硅酸盐共聚复合体填充料，但由于含量占环氧树脂组合物总量的1重量％，无法通过UL94 V-0耐燃测试。比较例2虽亦使用的含硅酸盐共聚复合物粉体填充料，但由于含量占环氧树脂组合物总量的85重量％以上，虽通过UL94 V-0耐燃测试，但相对成型性及PCT信赖性均不良。
比较例3使用纯硅化物(硅酸钙)，所制得的环氧树脂组合物无法通过94ULV-0耐燃测试，且吸湿性及PCT信赖性方面均较差。
比较例4使用金属氢氧化物(氢氧化铝)，所制得的环氧树脂组合物虽可通过94UL V-0耐燃测试，但吸湿性及PCT信赖性方面均较差且TGA热重损失温度亦较低。
比较例5使用习知的含溴环氧树脂及含锑的阻燃剂，而使环氧树脂相对含量降低，当达到阻燃后其吸湿性及PCT信赖性方面亦较含硅酸盐共聚复合体的本发明阻燃环氧树脂组合物的实施例差，且其TGA热重损失温度亦较低。
工业实用性
本发明的含硅酸盐共聚复合体填充剂的阻燃环氧树脂组合物具有优异的阻燃及高耐热性，低吸湿性及耐湿信赖性，因此不需另添加阻燃剂即具有良好阻燃质及高耐热性，而可作为机电、电子零组件、半导体封装材料，且所制得的硬化物可获得良好成型性及良好信赖性。
再者，由于本发明的这样的优异阻燃及耐热性，而可用于制造树脂强化材料预浸物(prepreg)、积层体(laminate)、印刷电路板、电子封装材料、半导体封装材料、连接器、变压器、电源开关、继电器、外壳材料、线圈材料等的电气用品、电子用品、汽车用品以及机械器具用品等。
Claims (16)
1.一种阻燃热固环氧树脂组合物，其至少含有一种硅酸盐共聚复合体作为填充剂以及热固性环氧树脂。
2.如权利要求1的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂于400℃下的TGA热重损失小于5％。
3.如权利要求1的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该组合物的TGA 5％热重量损失温度不小于410℃。
4.如权利要求1的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂是由选自硅酸钙、硅酸镁及硅酸铝的至少一种的硅酸盐与钛酸酯共聚合得到。
5.如权利要求1的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂是以该热固性树脂包覆的形式含于该组合物中。
6.一种阻燃热固环氧树脂组合物，其包括环氧树脂、硬化剂、硬化促进剂以及作为填充剂的硅酸盐共聚复合体，其中该环氧树脂的环氧当量对硬化剂的反应活性氢当量比为1∶0.5至1∶1.5，硬化促进剂的量，以该环氧树脂组合物为100重量％计，为0.01至5重量％，且该硅酸盐共聚复合体的量，以该环氧树脂组合物总重100重量％计，为3至85重量％。
7.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂于400℃下的TGA热重损失小于5％。
8.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该组合物的TGA 5％热重量损失温度不小于410℃。
9.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂是由选自硅酸钙、硅酸镁及硅酸铝的至少一种的硅酸盐与钛酸酯共聚合得到。
10.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硅酸盐共聚复合体填充剂是以该热固性树脂包覆的形式含于该组合物中。
11.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该环氧树脂是选自由酚醛清漆型环氧树脂类、双酚型环氧树脂类、联苯型环氧树脂类、联苯酚型环氧树脂类、二甲基苯酚型环氧树脂类、二环戊二烯型环氧树脂类、萘型环氧树脂类、二苯乙烯型环氧树脂类、含硫原子的环氧树脂类所组成组群的一或多种。
12.如权利要求6的阻燃阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硬化剂是选自酚醛清漆型酚树脂类、芳烷基型酚树脂类、二环戊二烯型酚树脂类、联苯型酚树脂类、苯酚型环氧树脂类、三苯基甲烷型酚树脂类以及下式(1)所示的含磷及氮的化合物所组成组群的一或多种：
式中，R2为-NHR1、C1-6烷基或C6-10芳基；
R1分别为氢、-(CH2-R3-)rH或为下式(2)的基：
其中r为0至20的整数且R3为亚苯基、亚萘基或下式(3)的基：
式中A为-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-CH2-、-C(CH3)2-或下式基：
且R4及R5独立为氢、C1-10烷基或C6-10芳基；Y为-OH、-NH2或-COOH；a
为0至2的整数；x为0至3的整数且a+x不大于3；
但条件为上述中至少一个R1不为氢。
13.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该硬化促进剂是选自环咪化合物、马来酸酐、醌化合物、三级胺及其衍生物、咪唑及其衍生物、磷化合物、四苯基硼酸盐及其衍生物所组成组的一或多种。
14.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该无机填充剂是选自下列所组成组群的至少一种填充剂：球型及角型熔融氧化硅、结晶氧化硅、石英玻璃粉、滑石粉、氧化铝粉、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、锆石、硅酸钙、碳酸钙、钛酸钾、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氮化硼、氧化铍、氧化锆、铝橄榄石、块滑石、尖晶石、富铝红柱石及氧化钛。
15.如权利要求14的阻燃热固环氧树脂组合物，其中该无机填充剂与该硅酸盐共聚复合物的合计量，以环氧树脂组合物总重为100重量％计，为60至92重量％。
16.如权利要求6的阻燃热固环氧树脂组合物，其又可包含选自偶合剂、色料、脱模剂以及低应力添加剂的一或多种添加剂。
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| CN101376665B (zh) * | 2008-09-29 | 2012-01-25 | 四川东材科技集团股份有限公司 | 一种含均三嗪结构氧杂膦菲阻燃性化合物及其制备方法和用途 |
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2006
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