CN102408676A - 一种环保型环氧模塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型环氧模塑料及其制备方法，该塑料原料包括以下组分：二氧化硅100份，环氧树脂10~12份，酚醛树脂5~7份，阻燃剂4~6份，2-甲基咪唑0.15~0.25份，硬脂酸0.6~1.0份，炭黑0.4~0.5份，r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷0.4~0.6份。将上述原料混合25分钟，经双螺杆混炼机挤出，然后冷却至20~30℃，即制得环保型环氧模塑料。本发明的优点在于利用本发明得到的环氧模塑料，不含有背景技术所涉及的有害物质，具有环保的特点；并且此种环保型环氧模塑料具有成型性好，高填料低膨胀，并可达到UL94V-0的阻燃效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧模塑料及其制备方法，尤其涉及一种应用于电子封装高分子材料领域的环保型环氧模塑料及其制备方法。
背景技术
目前的普通电子封装高分子材料中，主要采用普通邻甲酚环氧和酚醛树脂进行反应，其中环氧树脂作为胶粘剂、酚醛树脂作为固化剂；普通熔融粉或结晶粉做填料，采用锑的氧化物和含溴树脂作为阻燃剂。
这样的电子封装高分子材料有缺点在于非环保，比如：封装的产品中含有溴、锑等有害物质；溴阻燃剂在燃烧过程中产生二恶英、溴化二苯并二恶英、多溴二苯并呋喃等有害物质；氧化锑重金属会引起地下水污染等。
发明内容
本发明的目的是提供一种电子封装用环保型环氧模塑料及其制备方法，以二氧化硅作为填料、环氧树脂作为胶粘剂、酚醛树脂作为固化剂、金属氢氧化物和氮系化合物作为阻燃剂、2-甲基咪唑作为催化剂，用以上主要材料而合成的用于电子芯片封装的环保型环氧模塑料及生产此种模塑料的生产方法，以克服上述现有技术中提到的不足。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种环保型环氧模塑料，其原料组分的配比为： 二氧化硅100份，环氧树脂10~12份，酚醛树脂5~7份，阻燃剂4~6份， 2-甲基咪唑0.15~0.25份，硬脂酸0.6~1.0份，炭黑0.4~0.5份，r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷0.4~0.6份。
所述环氧树脂为邻甲酚环氧树脂，常温下为固态，环氧当量在195~205g/eq，树脂软化点为50~55℃。此种树脂具有以下优点：（1）耐热性好；（2）力学性能高，具有很强的内聚力；（3）固化收缩率小，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一；（4）具有优良的电绝缘性。
所述酚醛树脂为线性的亚二甲苯基苯酚缩聚物，软化点为60~70℃。此种树脂具有以下优点：固化较快、流动性较好，并具有较低的游离酚含量。
所述阻燃剂为混合型阻燃剂，为氮系阻燃剂和金属氢氧化物按配比混合使用，即每100份阻燃剂中，含有50~70份三聚氰胺，30~50份氢氧化镁。其中，氢氧化镁粒径范围为1～20μm，对设备磨损小，具有更好的抑烟效果；三聚氰胺阻燃性能好，安全无毒，对材料封装成型较好，具有合适的加工工艺。
所述二氧化硅为混合型二氧化硅，每100份二氧化硅中，含有60-90份球形二氧化硅，10-40份熔融二氧化硅。
其中，上述混合型二氧化硅中，熔融二氧化硅规格为600目；球形二氧化硅规格为d50:2~5um,比表面积为：1.8~2.2m2/g，二氧化硅含量达到99.9%以上。
一种环保型环氧模塑料的制备方法，其特征在于：将100份二氧化硅、10~12份环氧树脂、5~7份酚醛树脂、4~6份阻燃剂、0.15~0.25份2-甲基咪唑作为催化剂、0.6~1.0份硬脂酸、0.4~0.5份的炭黑、0.4~0.6份的r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷混合25分钟，经双螺杆混炼机挤出，然后冷却至20~30℃，即制得环保型环氧模塑料。
所述二氧化硅的制备方法如下：每100份二氧化硅中，将前述两种规格的电子级二氧化硅，按60~90份球形二氧化硅、10~40份600目熔融二氧化硅在120~160℃的烘箱中处理4-6小时，除去水分，冷却至10~25℃后，然后混合搅拌20~40分钟，即制得混合型二氧化硅。
所述阻燃剂的制备方法如下：每100份阻燃剂中，按50~70份三聚氰胺、30~50份氢氧化镁称量，然后混合搅拌10~30分钟，使之混合均匀，即制得混合型阻燃剂。
以上原料组分均以重量计。
本发明的有益效果在于：利用本发明的环保型环氧模塑料的制备方法得到的用于电子芯片封装的环氧模塑料不含有背景技术所涉及的有害物质，具有环保的特点；并且此种环保型环氧模塑料具有成型性好，高填料低膨胀，并可达到UL94 V-0的阻燃效果。
具体实施方式
实施例一
将100份混合型二氧化硅、10份邻甲酚环氧树脂、5份线性的亚二甲苯基苯酚缩聚物、4份混合型阻燃剂、0.15份2-甲基咪唑作为催化剂、0.6份硬脂酸、0.4份的炭黑、0.4份的r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷混合25分钟，经双螺杆混炼机挤出；然后冷却至20~30℃而制得环保型环氧模塑料。
其中，上述原料中，每100份混合型二氧化硅制备实施例如下：
将60份规格为d50:2um、比表面积为1.8m2/g的球形二氧化硅，40份600目熔融二氧化硅在160℃的烘箱中处理4小时，除去水分，冷却至25℃后，然后混合搅拌20分钟。
每100份混合阻燃剂制备实施例如下：
将70份三聚氰胺和30份粒径范围为1～20μm的氢氧化镁称量，然后混合搅拌30分钟，混合均匀。
以上原料组分均以重量计。
实施例二
将100份混合型二氧化硅、12份邻甲酚环氧树脂、7份线性的亚二甲苯基苯酚缩聚物、6份混合型阻燃剂、0.25份2-甲基咪唑作为催化剂、1份硬脂酸、0.5份的炭黑、0.6份的r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷混合25分钟，经双螺杆混炼机挤出；然后冷却至20~30℃而制得环保型环氧模塑料。
其中，上述原料中，每100份混合型二氧化硅制备实施例如下：
将90份规格为d50:5um、比表面积为2.2m2/g的球形二氧化硅，10份600目熔融二氧化硅在120℃的烘箱中处理6小时，除去水分，冷却至10℃后，然后混合搅拌40分钟。
每100份混合阻燃剂制备实施例如下：
将50份三聚氰胺和50份粒径范围为1～20μm的氢氧化镁称量，然后混合搅拌10分钟，混合均匀。
以上原料组分均以重量计。
通过上述实施例一和实施例二制备的用于电子芯片封装的环保型环氧模塑料不仅不含有背景技术所涉及的有害物质，具有环保的特点；并且此种环保型环氧模塑料具有成型性好，高填料低膨胀，并可达到UL94 V-0的阻燃效果。具体性能测试数据如下：
| 项目 | 实施例一 | 实施例二 | 测试依据 |
| 弯曲强度 | 152MPa | 150MPa | GB/T 9341 |
| 弯曲模量 | 20000MPa | 19800 MPa | GB/T 9341 |
| 线膨胀系数α1 | 8.0×10-6/℃ | 9.0×10-6/℃ | ISO11359 |
| 线膨胀系数α2 | 38×10-6/℃ | 40×10-6/℃ | ISO11359 |
| 玻璃化温度 | 132℃ | 131℃ | ISO11359 |
| 阻燃性 | V-0 | V-0 | UL94 |
Claims (9)
1.一种环保型环氧模塑料，其特征在于：原料组分的配比为：二氧化硅100份，环氧树脂10~12份，酚醛树脂5~7份，阻燃剂4~6份， 2-甲基咪唑0.15~0.25份，硬脂酸0.6~1.0份，炭黑0.4~0.5份，r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷0.4~0.6份。
2.如权利要求1所述的环保型环氧模塑料，其特征在于：所述环氧树脂为邻甲酚环氧树脂，常温下为固态，环氧当量在195~205g/eq，树脂软化点为50~55℃。
3.如权利要求1所述的环保型环氧模塑料，其特征在于：所述酚醛树脂为线性的亚二甲苯基苯酚缩聚物，软化点为60~70℃。
4.如权利要求1所述的环保型环氧模塑料，其特征在于：所述阻燃剂为混合型阻燃剂，为氮系阻燃剂和金属氢氧化物按配比混合使用，即每100份阻燃剂中，含有50~70份三聚氰胺，30~50份氢氧化镁。
5.如权利要求1所述的环保型环氧模塑料，其特征在于：所述二氧化硅为混合型二氧化硅，每100份二氧化硅中，含有60-90份球形二氧化硅，10-40份熔融二氧化硅。
6.如权利要求5所述的环保型环氧模塑料，其特征在于：熔融二氧化硅规格为600目；球形二氧化硅规格为d50:2~5um,比表面积为：1.8~2.2m2/g，二氧化硅含量达到99.9%以上。
7.一种制备权利要求1所述的环保型环氧模塑料的方法，其特征在于：将100份二氧化硅、10~12份环氧树脂、5~7份酚醛树脂、4~6份阻燃剂、0.15~0.25份2-甲基咪唑作为催化剂、0.6~1.0份硬脂酸、0.4~0.5份的炭黑、0.4~0.6份的r-缩水甘油醚三甲氧基硅烷混合25分钟，经双螺杆混炼机挤出，然后冷却至20~30℃，即制得环保型环氧模塑料。
8.如权利要求7所述的环保型环氧模塑料的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅的制备方法如下：每100份二氧化硅中，按60~90份球形二氧化硅、10~40份600目熔融二氧化硅在120~160℃的烘箱中处理4-6小时，除去水分，冷却至10~25℃后，然后混合搅拌20~40分钟。
9.如权利要求7所述的环保型环氧模塑料的制备方法，其特征在于：所述阻燃剂的制备方法如下：每100份阻燃剂中，按50~70份三聚氰胺、30~50份氢氧化镁称量，然后混合搅拌10~30分钟，使之混合均匀。
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