CN102337002B

CN102337002B - 有机硅改性酚醛树脂包封料及其制备方法和用途

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Publication number: CN102337002B
Application number: CN201110162905A
Authority: CN
Inventors: 宋学群
Original assignee: LAIZHOU SHUNLIDA ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: LAIZHOU SHUNLIDA ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: CN102337002A

Abstract

本发明公开了一种有机硅改性酚醛树脂包封料及其制备方法和用途，该包封料由以下原料成份组成：改性酚醛树脂15～19份、钛白粉3～5份、有机硅1～2份、硅微粉50～64份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4～7份，按重量份计。该包封料的制备方法步骤是：喷雾处理、挤出、粉碎、球磨。该包封料具有耐高压、耐温差，绝缘性能优良，防潮性能好，机械强度高，自然干燥快，电气特性稳定，附着力好，固化前后不开裂、不变色，生产效率提高20％，产出率提高10％，制造成本降低，包封后的产品表面光亮美观，绿色环保，替代进口包封料等优点，主要应用于瓷介质电容器、陶瓷滤波器、热敏电阻等电子元器件的浸渍包封。

Description

有机硅改性酚醛树脂包封料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及包封材料制备技术领域，尤其涉及用于包封电子元器件的有机硅改性酚醛树脂包封料及其制备方法和用于包封电子元器件的用途。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，电子元器件的用途和需求量越来越大。而包封料又是电子元器件的防护衣，其对电子元器件的可靠性和稳定性都起着非常重要的作用。

目前，用于包封电子元器件如瓷介质电容器、陶瓷滤波器、热敏电阻的酚醛树脂包封料，其由以下几种原料成份组成：普通的酚醛树脂、钛白粉、硅微粉、颜料、触变剂、干燥剂；在现有的制备方法中还需要浸蜡，以防湿热。存在的不足如下：

(1)耐压性差、绝缘性能差，其最高绝缘电压只能达到1500V，最高绝缘电阻只能达到500兆欧。

(2)耐温性差，防潮性差，粘结性差，机械强度低，易老化，使用寿命短，电气特性稳定性差。

(3)电子元器件外包封后的表面不光亮、不美观，具有粗糙、开裂、针眼、气孔等缺陷。

(4)生产效率低，产出率低，制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是，提供一种能够克服上述不足的有机硅改性酚醛树脂包封料，该有机硅改性酚醛树脂包封料具有耐压高，耐高温，防潮性能好，机械强度高，自然干燥速度快，电气特性稳定，固化前与固化后不开裂、不变色，生产效率高，制造成本低，包封后的产品表面光亮美观、无针眼气孔等优点。

为了解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种有机硅改性酚醛树脂包封料，由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂15～19份、钛白粉3～5份、有机硅1～2份、硅微粉50～64份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4～7份；其中：所述有机硅为液体状有机硅560；所述改性酚醛树脂由以下重量份的原料成份组成：苯酚30～40份、甲醛49～59份、苯胺5～7份、液体环氧树脂3～5份、氧化镁2～3份、耐酸钴1份；

所述改性酚醛树脂由以下制备方法制成，该制备方法从时间上分成以下四个阶段：加料阶段、聚缩放热反应沸腾阶段、脱水干燥阶段、放料阶段，其中：

一、加料阶段：将苯酚加热溶化成液体，加热桶水温为90℃，加热6小时；按照改性酚醛树脂的配方要求，称量出各原料成份；将称量好的原料按照下列顺序：苯胺→苯酚→液体环氧树脂→氧化镁→甲醛→耐酸钴，吸入到电加热不锈钢反应釜内；

二、聚缩放热反应沸腾阶段：反应釜内的苯酚和甲醛在加入氧化镁和苯胺后开始发生放热的化学反应，生成改性酚醛树脂反应物；10分钟后，温度上升到65℃左右，聚缩反应进行到18～22分钟，反应釜内接近于沸腾状态，此时温度为86～88℃；

三、脱水干燥阶段：反应釜采用电加热，反应釜夹层内的导热油温度为200～210℃，经真空泵抽出反应物中分离出的水分，反应釜内的温度不超过98℃，真空度为0.06～0.08MPa；历经4个小时，逐步地完成改性酚醛树脂反应物在反应釜内的脱水干燥；

四、放料阶段：将反应釜内的液体状改性酚醛树脂，放入飘浮在水中的接料盘内，经水和空气快速冷却，使改性酚醛树脂由液体状变为固体状。

优选地，所述有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂17份、钛白粉5份、有机硅1份、硅微粉60份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4份。

优选地，所述有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂15份、钛白粉4份、有机硅2份、硅微粉62份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4份。

优选地，所述有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂19份、钛白粉5份、有机硅1份、硅微粉55份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂7份。

进一步地，所述硅微粉为320目颗粒状，其主要成份SiO₂≥99％，Fe₂O₃＜3‰。

本发明所要解决的第二个技术问题是，提供一种能够克服上述不足的有机硅改性酚醛树脂包封料的制备方法，该制备方法具有工艺简单，设备投资少，生产效率高，产出率高，制造成本低，经济效益显著等特点。

为了解决上述第二个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种有机硅改性酚醛树脂包封料的制备方法，其工艺步骤如下：

(1)喷雾处理：在搅拌机中，将稀释后呈液体状的有机硅利用打气泵以雾状均匀地喷洒于颗粒状的硅微粉中，包住硅微粉的每颗粒子，搅拌机的转速为75转/分钟；

(2)挤出：将步骤(1)中喷雾处理好的硅微粉，再与钛白粉、颜料混合均匀，经挤出机挤出、压片、冷却，挤出温度为100～120℃，压片厚度为1～2mm，冷却温度低于38℃；

(3)粉碎：将冷却好的压片和改性酚醛树脂，一起经粉碎机进行粉碎，使粉碎后得到的混合物达到粒度≤80目的要求；

(4)球磨：将步骤(3)中的混合物，再加触变剂、干燥剂和固化剂，一起加入到球磨机中碾磨30分钟，最终得到干粉状的有机硅改性酚醛树脂包封料；球磨机转速为65转份钟，经标准筛120目检验全通合格，称量、包装。

本发明所要解决的第三个技术问题是，有机硅改性酚醛树脂包封料在瓷介质电容器、陶瓷滤波器和热敏电阻中的包封应用。

一种有机硅改性酚醛树脂包封料液，是由有机硅改性酚醛树脂包封料与混合溶剂按100∶25的重量比进行混合而形成的；该混合溶剂的配制比例为：丙酮∶乙醇＝2∶1。

本发明与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：

该有机硅改性酚醛树脂包封料具有耐压高，绝缘性能优良，耐高温，防潮性能好，电子元器件包封后可不浸蜡，机械强度高，自然干燥速度快，节约溶剂，提高生产效率20％，产出率提高10％，电气特性稳定，附着力好，固化前与固化后不开裂、不变色，包封后的产品表面光亮美观、无针眼气孔，绿色环保等优点。

经兵器工业非金属材料理化检测中心检测，并出具检测报告证明：使用有机硅改性酚醛树脂包封料包封过的电子元器件，其耐电压可高达3000V交流电，最高绝缘电阻可达到1500兆欧；而国内生产的包封料的耐电压仅可达到1500V交流电，最高绝缘电阻仅可达到500兆欧。由于本发明包封料的各项技术指标均已达到了进口包封料质量标准，因而完全可以替代进口，节省外汇，进而降低电子元器件的成本。

总之，本发明有机硅改性酚醛树脂包封料主要应用于瓷介质电容器、陶瓷滤波器、热敏电阻等电子元器件的浸渍包封，特别适用于国防、军工、电子行业及其它较差环境条件下的电子元器件包封及电子元器件自动化生产流水线。本发明的制备方法具有工艺简单，设备投资少，生产效率高，产出率高，制造成本低，经济效益显著等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明。

实施例1

配方1：该有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂17份、钛白粉5份、有机硅1份、硅微粉60份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4份。其中：除了改性酚醛树脂为专门研制的新产品，其余各原料成份均为现有产品。所述硅微粉为320目颗粒状，其主要成份SiO₂≥99％，Fe₂O₃＜3‰；所述有机硅为液体状的有机硅560。

使用配方1的有机硅改性酚醛树脂包封料的制备方法，其工艺步骤如下：

(1)喷雾处理：在Φ600立式搅拌机中，将稀释后呈液体状的有机硅利用打气泵以雾状均匀地喷洒于颗粒状的硅微粉中，包住硅微粉的每颗粒子，立式搅拌机的转速为75转份钟；由有机硅对硅微粉进行喷雾处理，以增强其耐压性、防潮性，提高附着力；

(2)挤出：将步骤(1)中喷雾处理好的硅微粉，再与钛白粉、颜料混合均匀，经胶州产的双螺杆不锈钢挤出机挤出、压片、冷却，挤出温度为100～120℃，压片厚度为1～2mm，冷却温度低于38℃；

(3)粉碎：将冷却好的压片和改性酚醛树脂，一起经FFC粉碎机进行粉碎，使粉碎后得到的混合物达到粒度≤80目的要求；

(4)球磨：将步骤(3)中的混合物，再加触变剂、干燥剂和固化剂，一起加入到圆筒式球磨机中碾磨30分钟，最终得到干粉状的有机硅改性酚醛树脂包封料；球磨机转速为65转份钟，经标准筛120目检验全通合格，称量、包装。

实施例2

配方2：该有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂15份、钛白粉4份、有机硅2份、硅微粉62份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4份。

使用配方2的有机硅改性酚醛树脂包封料的制备方法步骤，与实施例1相同。

实施例3

配方3：该有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂19份、钛白粉5份、有机硅1份、硅微粉55份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂7份。

使用配方3的有机硅改性酚醛树脂包封料的制备方法步骤，与实施例1相同。

本发明有机硅改性酚醛树脂包封料，主要应用于瓷介质电容器、陶瓷滤波器和热敏电阻的包封。

本发明制备出的有机硅改性酚醛树脂包封料为干粉状，具体使用时，需与混合溶剂按照100∶25的重量比进行混合，才能形成用于电子元器件浸渍包封的有机硅改性酚醛树脂包封料液。该混合溶剂的配制比例为：丙酮∶乙醇＝2∶1。

下面表1为三个实施例与现有产品的技术性能指标对照表，表1中的数据是由兵器工业非金属材料理化检测中心经过检测提供的，并出具检测报告。

表1：三个实施例与现有产品的技术性能指标对照表

从表1中可以看出，三个实施例的各项技术性能指标，如绝缘电压、绝缘电阻、介电常数、线膨胀系数、邵氏硬度均优于现有产品，超过行业标准，满足用户的质量要求。

根据用户的要求，电子元器件包封后，需要做耐久性测试。例如Φ10mm的电子元器件包封后所做的耐久性测试如下：先通电20分钟，然后断电40分钟，交流电压为240V、电流为3A，反复进行，运行200小时后，电子元器件的包封层不变色、不开裂，即为合格。而本发明的产品在实际运行360小时后，仍然不变色、不开裂；甚至于电子元器件由于瞬间电压过高而损坏，但其包封层却完好无损。

本发明配方中的各种原料成份及其作用如下：

改性酚醛树脂：作为粘结剂，提高防潮性、耐压性、耐绝缘性和机械强度。

钛白粉：为金红石型钛白粉，其作为调色剂，能增加附着力。

触变剂：能防止液体料的下滑，促使快速定型，使包封后的产品表面光亮美观，无针眼气孔，不开裂。

干燥剂：自然干燥速度快，促使快速定型。

有机硅：为液体状有机硅560，其能增强防潮性、附着力，提高耐压性、机械强度，使包封后的产品表面光亮美观。

硅微粉：作为填料，增加机械强度。该硅微粉是由江苏东海县斯诺威硅业有限公司生产的产品，其为320目颗粒状，要求硅微粉中的主要成份SiO₂≥99％，Fe₂O₃＜3‰。

颜料：用于调色，根据用户的实际需要而进行颜色选择。

固化剂：能使酚醛树脂完全固化，提高产品的机械强度。

本发明中的改性酚醛树脂由以下原料成份组成：苯酚30～40份、甲醛49～59份、苯胺5～7份、液体环氧树脂3～5份、氧化镁2～3份、耐酸钴1份，按重量份计。

实施例一：所述改性酚醛树脂由以下原料成份组成：苯酚40份、甲醛49份、苯胺5份、液体环氧树脂3份、氧化镁2份、耐酸钴1份，按重量份计。

实施例二：所述改性酚醛树脂由以下原料成份组成：苯酚30份、甲醛56份、苯胺6份、液体环氧树脂4份、氧化镁3份、耐酸钴1份，按重量份计。

实施例三：所述改性酚醛树脂由以下原料成份组成：苯酚35份、甲醛49份、苯胺7份、液体环氧树脂5份、氧化镁3份、耐酸钴1份，按重量份计。

该改性酚醛树脂的制备方法从时间上分成以下四个阶段：加料阶段、聚缩放热反应沸腾阶段、脱水干燥阶段、放料阶段，其中：

一、加料阶段：

打开真空泵阀门，开启水封泵，开启真空泵，关闭放空阀；将称量好的原料按照以下顺序：苯胺→苯酚→氧化镁→液体环氧树脂→甲醛→耐酸钴，依次加入到电加热反应釜内；同时打开放空阀，开启搅拌机，关闭真空泵，关闭水封阀，加料完毕。

二、聚缩放热反应沸腾阶段：

反应釜内的苯酚和甲醛在加入氧化镁和苯胺后，开始发生化学反应，该化学反应为放热反应，反应釜内的温度上升很快，反应越来越激烈，10分钟后，反应釜内的温度升到60～65℃，18～22分钟时，反应釜内的反应物达到沸腾状态86～88℃。此时应立即开启真空泵，开启水封阀，关闭放空阀，打开卧式冷凝器的开关及冷却水泵。将三组电加热器全部打开，电功率为36KW。

三、脱水干燥阶段：

启动真空泵后，反应釜内的温度迅速下降，10分钟后下降到68～70℃，反应釜内真空度为0.064MPa，20分钟后温度下降到54℃，真空度为0.07MPa，在此状态下维持40分钟，之后反应釜内的温度开始上升，从脱水开始1小时40分钟，反应釜内的温度上升到70℃，真空度为0.078MPa，反应釜夹层内导热油的温度为200～210℃，此时应关掉一组电加热器，即保持两组加热器24KW继续加热导热油，使油温保持在200℃。

脱水进行了2小时20分钟时，反应釜内的温度为84℃，真空度为0.078MPa，此时应关掉全部电加热器、停止加热，但反应釜内的温度还在继续上升。

脱水时间达到了3小时，反应釜内的温度为92℃，导热油的温度为190℃，真空度为0.072MPa。

脱水进行了4小时，反应釜内的温度为88℃，导热油温度为200℃，真空度为0.086MPa，根据对反应釜内反应物的颜色和稠度观察，以及对冷凝器出水状况的观察，基本可以判断出反应物的脱水程度，即可以从反应釜内取样判断。用聚速板测定聚合速度，聚合速度一般控制在93～96秒。聚合速度测定合格后即可放料。

四、放料阶段：

放料时，关闭真空泵阀门，停止真空泵，关闭水封阀，打开放空阀，启动导热油冷凝器冷却水泵，放好接料盘，使接料盘飘浮于水池内；打开放料阀门开始放料即放出呈液体状的改性酚醛树脂，放料要快，每个接料盘内的改性酚醛树脂厚度要均匀，一般不大于30mm，一边放料、一边将接料盘顺水推向远处冷却。

接料盘中的液体状改性酚醛树脂在水中快速冷却，一般冷却时间1小时左右，根据季节不同观察接料盘内的改性酚醛树脂温度而定，当改性酚醛树脂低于38℃，即接近于人体温度时，将接料盘从水中取出，放置于通风干燥处，待液体状改性酚醛树脂完全硬化即变成固体状改性酚醛树脂时，将其破碎取出，包装、称量。

改性酚醛树脂配方中的各原料成份的作用如下：

苯酚：采用中国石化北京燕山分公司生产的工业用合成苯酚，为桶装针状晶体。其作用是制作酚醛树脂的主要原料，与甲醛反应形成酚醛树脂。

甲醛：采用青岛润兴化工有限公司生产的优质产品。其作用是制作酚醛树脂的主要原料，与苯酚反应形成酚醛树脂。

苯胺：采用莱州宏伟化工有限公司生产的优质产品，其作用是增加电性能。

液体环氧树脂：采用安徽恒远化工有限公司生产的产品，其作用是增强电气性能和干燥性能。

氧化镁：采用上海敦煌化工厂生产的优质产品，其作为催化剂。

耐酸钴：采用淄博福禄化工有限公司生产的产品，其具有干燥作用。

本发明的先进性：

为了满足电子元器件耐压高、耐高温、绝缘性能好、抗老化的使用条件，首先对粘结剂酚醛树脂进行改性，在酚醛树脂生产过程中，加入适量的氧化镁，以提高粘结剂的理化性能和机械强度。同时用有机硅对填料硅微粉进行喷雾处理，以改善与粘结剂酚醛树脂的结构形态。本产品采用了液体环氧树脂、耐酸钴等材料，改善了包封料的线膨胀系数，提高了防潮性能以及使包封件表面光亮美观，包封后自然干燥速度快，既节省了溶剂5％，又提高了生产效率20％，产出率提高10％，从而使包封料具备了耐压高、高温下电气性能稳定的特点。

Claims

1.一种有机硅改性酚醛树脂包封料，其特征在于：

该有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂15～19份、钛白粉3～5份、有机硅1～2份、硅微粉50～64份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4～7份；其中：所述有机硅为液体状有机硅560；所述的改性酚醛树脂由以下重量份的原料成份组成：苯酚30～40份、甲醛49～59份、苯胺5～7份、液体环氧树脂3～5份、氧化镁2～3份、耐酸钴1份；

所述的改性酚醛树脂由以下制备方法制成，该制备方法从时间上分成以下四个阶段：加料阶段、聚缩放热反应沸腾阶段、脱水干燥阶段、放料阶段，其中：

一、加料阶段：将苯酚加热溶化成液体，加热桶水温为90℃，加热6小时；按照上述改性酚醛树脂的配方要求，称量出各原料成份；将称量好的原料按照下列顺序：苯胺→苯酚→液体环氧树脂→氧化镁→甲醛→耐酸钴，吸入到电加热不锈钢反应釜内；

四、放料阶段：把从反应釜内放出的呈液体状的改性酚醛树脂，盛在飘浮于水中的接料盘内，经水和空气冷却，使改性酚醛树脂由液体状变为固体状。

2.如权利要求1所述的有机硅改性酚醛树脂包封料，其特征在于：所述有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂17份、钛白粉5份、有机硅1份、硅微粉60份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4份。

3.如权利要求1所述的有机硅改性酚醛树脂包封料，其特征在于：所述有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂15份、钛白粉4份、有机硅2份、硅微粉62份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂4份。

4.如权利要求1所述的有机硅改性酚醛树脂包封料，其特征在于：所述有机硅改性酚醛树脂包封料由以下重量份的原料成份组成：改性酚醛树脂19份、钛白粉5份、有机硅1份、硅微粉55份、颜料5份、触变剂3份、干燥剂5份、固化剂7份。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的有机硅改性酚醛树脂包封料，其特征在于：所述的硅微粉呈颗粒状，其主要成份SiO₂≥99％，Fe₂O₃＜3‰。

6.一种制备权利要求1至4中的任一项所述的有机硅改性酚醛树脂包封料的方法，其特征在于：工艺步骤如下：

(4)球磨：将步骤(3)中的混合物再填加触变剂、干燥剂和固化剂，一起加入到球磨机中碾磨30分钟，最终得到呈干粉状的有机硅改性酚醛树脂包封料；球磨机转速为65转/分钟，经标准筛120目检验全通合格，称量、包装。

7.权利要求1至4中的任一种所述的有机硅改性酚醛树脂包封料，在瓷介质电容器、陶瓷滤波器和热敏电阻中的包封应用。

8.一种有机硅改性酚醛树脂包封料液，其特征在于：其是由权利要求1至4中任一项所述的有机硅改性酚醛树脂包封料，与混合溶剂按100∶25的重量比进行混合而形成的；该混合溶剂的配制比例为：丙酮∶乙醇＝2∶1。