CN103289326B - 用于灌封料的无卤阻燃环氧树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于灌封料的无卤阻燃环氧树脂组合物,其配方按重量份数计算包括:含磷环氧树脂40~65份、固化剂10~25份、填料20~200份、固化促进剂0~0.03份、偶联剂0~0.5份和活性稀释剂2~15份。本发明的含磷阻燃环氧树脂组合物具有操作性好,经阻燃性能优越,以及优越的耐热性、耐碱性以及力学性能,适用于电子器件的灌封料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,尤其涉及一种应用于电子器件灌封材料的含磷无卤阻燃环氧树脂—有机纳米粘土组合物。
背景技术
环氧树脂是电子器件封装中常用的粘接材料,具有粘接力强、电绝缘性好、耐碱耐水性好、固化收缩率低等优良特性,主要用于各种电子器件和集成电路的灌封料,但是环氧树脂本身易燃,需要进行阻燃改性。在众多阻燃剂当中,9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)类阻燃剂性能较为优越,如Wang等(Synthesis and properties of epoxy resins containing2-(6-oxid-6H-dibenz(c,e)(1,2)oxaphosphorin-6-yl)1,4-benzenediol[J],Polym,1998,39(23):5819–5826.)将DOPO对苯醌加成反应用于双酚A型环氧树脂的固化,当磷质量分数为2.1%时,环氧树脂固化物UL94测试达到V-0级别。且比相同类型添加量的其他阻燃剂具有较高的玻璃化转变温度(Tg)、热分解温度(Td)以及阻燃性能。然而DOPO类的原料DOPO价格较为昂贵,限制了其工业化的应用。新型反应型阻燃剂HPO结构与ODOPB较为类似,但是HPO具有更好的热稳定性能以及磷含量,此外HPO的成本也较ODOPB低,因此HPO具有巨大的潜力替代ODOPB成为环氧树脂新一代高效阻燃剂。
除了易燃的缺点外,环氧树脂固化物脆性大、冲击强度低、易开裂,满足不了灌封料的使用要求,因此还需要对其进行改性,一般共混改性方法如橡胶类弹性体共混、热塑性树脂共混、互穿网络(IPN)、液晶聚合物(TLCP)等虽然解决了性脆的缺点,但是却牺牲了耐热性能和其他力学性能,聚合物/纳米粘土体系是近年来兴起的一种改性方法,由于其改性后卓越的综合性能而成为高分子领域一大研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处,提供一种含有低廉反应型阻燃剂HPO的阻燃环氧树脂组合物,该组合物应用于电子器件的灌封料后具有比DOPO类阻燃环氧树脂更好的耐热耐水性能、阻燃性能以及更低的添加量,且综合性能优越。
为达到上述目的,本发明的无卤阻燃环氧树脂是由以下重量份的混合而成的:
其中:
所述的含磷环氧树脂由以下方法制备:将30~60重量份的环氧值为0.41~0.57的双酚A型环氧树脂和5~15重量份的反应型含磷阻燃剂加入反应槽中,然后于110~130℃加入0.010~0.020重量份的触媒三苯基膦,并在160℃反应3~5h,然后用溶剂溶解成溶液;其中:
所述的反应型阻燃剂为2-(二苯基膦酰)-1,4-苯二酚(HPO);
所述的溶剂为乙二基甲醚醋酸乙酯、丙酮和丁酮中的任意一种;溶剂用量为含膦环氧树脂质量的20~40%。
所述的固化剂为甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐和六氢邻苯二甲酸酐中的一种或几种。
所述的固化促进剂为咪唑类固化促进剂,为2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-丙基咪唑和2-苯基咪唑中的一种或几种。
所述的填料为硅微粉、氧化铝、氮化硅、氮化硼和氢氧化铝中的一种或几种,粒径为0.5~10μm;
所述的偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、苯胺基甲三乙氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、α-巯基丙基三甲氧基硅烷、苯胺基甲三甲氧基硅烷和二乙烯二胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种:
所述的活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、二乙基己基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚中的一种或几种:
所述的固化剂为甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐和六氢邻苯二甲酸酐中的一种或几种。
为了进一步提高产品的性能,在上述组合物种还可加入有机纳米粘土,有机纳米粘土的添加量为含磷环氧树脂重量的3~7%。所述的有机纳米粘土为有机高岭土、有机蒙脱土、有机伊利石、有机海泡石、有机凹凸棒石、有机绿泥石和有机水滑石中的一种或几种。
本发明的有益效果:本发明的含磷阻燃环氧树脂组合物具有操作性好,经阻燃性能优越,以及优越的耐热性、耐碱性以及力学性能,适用于电子器件的灌封料。
经检测:本发明的含磷阻燃环氧树脂组合物各项性能指标如下:
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述,但本发明的实施例不限于此。
实施例1
按以下配方将物料混合均匀:
上述含磷环氧树脂溶液的制备方法为:将42重量份E51型环氧树脂和8重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
将以上的环氧树脂组合物在100℃预固化2h,再用热压机热压成型,热压条件为:150℃×35kg/cm2×5h。得到的基板通过UL-94V-0等级。
实施例2
按以下配方将物料混合均匀:
其中含磷环氧树脂溶液的制备方法为:将40重量份E51型环氧树脂和10重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
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实施例3
按以下配方将物料混合均匀:
其中:含磷环氧树脂溶液的制备方法是:将42重量份E51型环氧树脂和8重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
将以上的环氧树脂组合物在100℃预固化2h,再用热压机热压成型,热压条件为:150℃×35kg/cm2×5h;得到的基板通过UL-94V-0等级。
实施例4
按以下配方将物料混合均匀:
其中:含磷环氧树脂溶液的制备方法是:将40重量份E51型环氧树脂和10重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
将以上的环氧树脂组合物在100℃预固化2h,再用热压机热压成型,热压条件为:150℃×35kg/cm2×5h。得到的基板通过UL-94V-0等级。
实施例5
按以下配方将物料混合均匀:
上述含磷环氧树脂溶液的制备方法是:将40重量份E51型环氧树脂和10重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
将以上的环氧树脂组合物在100℃预固化2h,再用热压机热压成型,热压条件为:150℃×35kg/cm2×5h。得到的基板通过UL-94V-0等级。
实施例6
按以下配方将物料混合均匀:
上述含磷环氧树脂溶液的制备方法是:将38重量份E51型环氧树脂和12重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
将以上的环氧树脂组合物在100℃预固化2h,再用热压机热压成型,热压条件为:150℃×35kg/cm2×5h。得到的基板通过UL-94V-0等级。
实施例7
按以下配方将物料混合均匀:
上述含磷环氧树脂溶液的制备方法是:将42重量份E51型环氧树脂和8重量份反应型含磷阻燃剂HPO加入反应槽,于120℃加入0.012重量份触媒三苯基膦,并在160℃反应4h,然后加入18重量份丙酮溶液制成含磷环氧树脂溶液。
将以上的环氧树脂组合物在100℃预固化2h,再用热压机热压成型,热压条件为:150℃×35kg/cm2×5h。得到的基板通过UL-94V-0等级,其他性能指标见表1。
上述实施例得到的环氧树脂样板的性能见表1。
表1
表1的结果显示,制备的含磷阻燃环氧树脂组合物具有优越的阻燃性能、耐热耐水性能、电性能以及良好的力学性能,适用于电子器件的灌封料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于灌封料的无卤阻燃环氧树脂组合物,其特征在于,它是由以下重量份的组分混合而成的:
其中:
所述的含磷环氧树脂由以下方法制备:将30~60重量份的环氧值为0.41~0.57的双酚A型环氧树脂和5~15重量份的反应型含磷阻燃剂加入反应槽中,然后于110~130℃加入0.010~0.020重量份的触媒三苯基膦,并在160℃反应3~5h,然后用溶剂溶解成溶液;其中:
所述的反应型含磷阻燃剂为2-(二苯基膦酰)-1,4-苯二酚;
所述的溶剂为丙酮和丁酮中的任意一种;溶剂用量为含磷环氧树脂质量的20~40%;
所述的固化剂为甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐和六氢邻苯二甲酸酐中的一种或几种;
所述的固化促进剂为咪唑类固化促进剂,为2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-丙基咪唑和2-苯基咪唑中的一种或几种;
所述的填料为硅微粉、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氢氧化铝中的一种或几种,填料粒径为0.5~10μm;
所述的偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷;
所述的活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的无卤阻燃环氧树脂组合物,其特征在于,在组合物中还加入有机纳米粘土,有机纳米粘土的添加量为含磷环氧树脂重量的3~7%。
3.如权利要求2所述的无卤阻燃环氧树脂组合物,其特征在于,所述的有机纳米粘土为有机高岭土、有机蒙脱土、有机伊利石、有机海泡石、有机凹凸棒石、有机绿泥石和有机水滑石中的一种或几种。
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