CN106868866B - 一种玻璃纤维布表面处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃纤维布表面处理剂及其制备方法。本发明的表明处理剂是一种多功能的硅烷偶联剂，既能赋予玻璃纤维布与树指之间的高强度的结合能力，还能改善复合材料的耐高温性能、耐候性能及提高机械强度。

Description

一种玻璃纤维布表面处理剂及其制备方法

1、技术领域

本发明涉及一种表面处理剂，尤其是一种用于印刷线路板增强玻璃纤维布化学处理的表面处理剂及其制备方法。

2、背景技术

用作印制电路板绝缘增强的电子级玻璃纤维布，是一种无机材料，无碱玻璃纤维材料，它具有优良的电气特性、绝缘性、耐热性、耐化学腐蚀性。因此广泛用于印制电路板行业，作为绝缘增强材料在使用。在与树脂进行含浸式反应形成绝缘增强材料之前还需要进行一系列的处理，因为玻璃纤维布表面是无机结构，树脂是有机结构，二者无法直接发生化学反应，为使二者有效结合，通常对玻璃纤维布表面涂覆一层硅烷偶联剂。

硅烷偶联剂是一种能改善非极性和极性物质之间界面相容性的助剂，在某种程度上可以认为是两种不同极性材料之间的粘结剂。硅烷偶联剂对于玻璃纤维与各类基材的复合材料，尤其是聚合物材料的性能起着重要作用。因为硅烷偶联剂分子两端分别为无机官能团和有机官能团，无机官能团与玻璃纤维布表面紧密结合，另一端有机官能团将与树脂反应并紧密结合，使玻璃布表面性能得以改善，成为一个可与树脂亲合并紧密结合的界面。在纤维增强树脂基复合材料中，玻璃纤维与基体界面的粘结程度决定板材的性能，因此，改善界面粘合性能是复合材料界面控制技术的关键因素之一。

γ-氨丙基三乙氧基硅烷是一种疏水性好且与环氧、酚醛、聚酯树脂等热固性树脂相容性较好的具硅官能团的有机化合物。其含有的氨基与环氧树脂结构中存在的高活性环氧基发生反应，在界面上形成三向网络结构，改善两种性质不同物质的润湿、相容和互穿网络性能。

乙烯基三甲氧基硅烷是作为一种通性硅烷偶联剂，用于浸渍处理玻璃纤维，可改善提高树脂与玻璃纤维的浸润、粘接性，从而有效地提高层压制品的机械强度和电性能，还显著改善终制品的耐候性、耐水性、耐热性。

玻璃布表面处理用的偶联剂性能只依制板所用树脂而定，玻璃布生产厂家为达到期望的处理效果，选择不同化学结构的硅烷偶联剂制备不同性能要求的电子级玻璃纤维布。硅烷偶联剂与聚合物分子的亲和力或反应能力由其携带的活性官能团反应。随着电子产品的日趋轻、薄、小型化，以及元件与封装技术的发展，使得印制电路板线路更加密集，孔间距、线间距更加狭小；因此对板材综合性能要求越来越强烈。进一步对玻璃布表面化学处理技术提出了更高的要求。于是，人们就希望有一种多功能的硅烷偶联剂出现，既能赋予玻璃纤维布与树指之间的高强度的结合能力，还能改善复合材料的耐高温性能、耐候性能及提高机械强度。

3、发明内容

本发明的目的是提供一种新的玻璃纤维布表面处理剂，既能赋予玻璃纤维布与树指之间的高强度的结合能力，还能改善提高树脂与玻璃纤维的浸润，从而有效地提高层压制品的机械强度和电性能，特别是湿态机械强度和电性能。还显著改善了其耐候性、耐水性、耐热性，延长了制品的使用寿命。

本发明的具体技术方案如下：

本发明要求保护一种玻璃纤维布表面处理剂，按重量百分比计，包括以下组分：

本发明进一步要求保护一种玻璃纤维布表面处理剂，按重量百分比计，包括以下组分：

优选的，其硅烷有效含量为0.2～0.4％，

本发明进一步要求保护玻璃纤维布表面处理剂的制备方法：

步骤1：先按20％的冰醋酸浓度调配适量的酸化水，保持PH值2.0；

步骤2：然后将步骤1的酸化水，慢慢滴入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷中，然后进行搅拌，以保证溶液充分水解；优选的，搅拌时间≥30分钟；

步骤3：然后将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷依次慢慢滴入步骤2的溶液中，然后进行搅拌；优选的，搅拌时间≥60分钟；

步骤4：将另一份去离子纯水中慢慢加入冰醋酸，调节水的pH值，然后进行搅拌；优选的，调节水的pH值至3.5～5.0，搅拌时间≥30分钟；

步骤5：然后将步骤3的预水解溶液缓慢加入步骤4处理的酸化水中，并搅拌至溶液透明，即得；优选的，搅拌时间≥60分钟。

本发明进一步要求保护玻璃纤维布表面处理剂的制备方法：

步骤1：先按20％的冰醋酸浓度调配适量的酸化水，保持PH值2.0，；

步骤2：将步骤1的酸化水，慢慢滴入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷中，拌时间≥30分钟，以保证溶液充分水解；

步骤3：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷依次慢慢滴入步骤2的溶液中，搅拌时间≥60分钟；

步骤4：将另一份去离子纯水中慢慢加入冰醋酸，将水的PH值调节至3.5～5.0，搅拌30分钟；

步骤5：然后将步骤3的预水解溶液缓慢加入步骤4处理的酸化水中，并搅拌至溶液透明待用，搅拌时间≥60分钟。

本发明具有以下优点：

(1)本发明提供了一种多功能的硅烷偶联剂，既能赋予玻璃纤维布与树指之间的高强度的结合能力，还能改善复合材料的耐高温性能、耐候性能及提高机械强度。

(2)本发明的苯乙烯氨基三甲氧基硅烷作为主体偶联剂，其含有苯乙烯基和氨基官能团，均可与环氧树脂产生反应。且乙烯基在固化过程参与反应，能改善环氧树脂复合材料湿热环境下的强度和电性能，有利于提高复合材料耐高温性能。

(3)本发明的玻璃表面处理剂可以有效提高玻璃纤维的含浸性能，单位时间内树脂含浸率提高。且板材的机械强度和耐热性能能也都得到有效的提高。

4、具体实施例

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。

实施例1玻璃纤维布表面处理剂的制备

步骤1：一般先按20％的冰醋酸浓度调配适量的酸化水，保持PH值在2.0左右；

步骤2：然后将步骤1的酸化水，慢慢滴入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷中，搅拌不少于30分钟，以保证溶液充分水解；

步骤3：然后将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷依次慢慢滴入步骤2的溶液中，搅拌不少于60分钟；

步骤4：将另一份去离子纯水中慢慢加入冰醋酸，将水的PH值至3.5～5.0，搅拌30分钟；

步骤5：然后将步骤3的预水解溶液缓慢加入步骤4处理的酸化水中，并搅拌至溶液透明待用，搅拌时间不少于60分钟。

实施例2玻璃纤维布表面处理剂

处理剂1：7628玻璃纤维布用表面处理剂，在按0.8％比例调配定量酸化水中加入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，加入比例分别按0.6％，0.1％，0.1％，具体加入方法同实施例1处理剂制备方法；

处理剂2：7628玻璃纤维用表面处理剂，在按0.8％比例调配定量酸化水中加入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，加入比例分别按0.8％，0.1％，0.1％，具体加入方法同实施例1处理剂制备方法；

比较例1：7628玻璃纤维布用表面处理剂，在按0.8％比例调配定量酸化水中按0.8％比例加入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷；

比较例2：7628玻璃纤维布用表面处理剂，在按0.8％比例调配定量酸化水中按0.8％加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷；

比较例3：7628玻璃纤维布用表面处理剂，在按0.8％比例调配定量酸化水中分别按0.7％、0.1％加入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷；

比较例4：7628玻璃纤维布用表面处理剂，在按0.8％比例调配定量酸化水中分别按0.7％、0.1％加入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。

实施例3玻璃纤维布表面处理剂性能比较

1、测试方法

玻璃纤维布透气度：YG-461H透气测试仪。

玻璃纤维布含浸性：将一定大小的玻璃纤维布平放入装有一定粘度环氧树脂的树脂槽中，观察玻璃纤维布的树脂含浸状态(残余白点、透明性)，测定放入玻璃纤维布开始，到玻璃纤维布全部透明的时间。时间越短，表示树脂含浸性越好。

层压板树脂含量：将层压板取一小块试验，将试样在温度23℃±2℃，相对湿度(50％±5)的环境中处理24h，拿出后称重，并记录质量G1，然后将试样放入马弗炉，升温到800℃燃烧1-2h，称量剩下的质量G2，根据公式G1/G2*100％即得。

层压板吸水性及耐热性：将层压板切割成一定大小(5*5cm)的小板，把小板放入高压锅中隔水蒸煮，高压锅中为120℃的蒸汽范围，蒸煮一定时间。从吸水处理前的重量变化算出吸水率。经过吸水处理的小板，再在不同温度的焊锡槽中进行耐热爆板试验，观察有无白斑或气泡现象。

层压板弯曲强度：按照GB/T 9341-2008规定的方法，在万能试验机上完成。

2、测试结果

下表1为实施例2中的各玻璃纤维表面处理剂的性能比较。从表1数据对比可见，采用本发明可以有效提高玻璃纤维的含浸性能，单位时间内树脂含浸率提高。且板材的机械强度和耐热性能能也都得到有效的提高。

表1璃纤维表面处理剂的性能比较

注：OK指无白斑、无分层、无起泡，NO指有“白斑”或“分层”或“起泡”。

Claims (8)

1.一种玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

苯乙烯氨基三甲氧基硅烷 0.5%～1.0%；

γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.1%～0.3%；

乙烯基三甲氧基硅烷 0.1%～0.3%；

冰醋酸 0.8%～ 1.0%；

纯水 97.6%～99.3%。

2.如权利要求1所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

苯乙烯氨基三甲氧基硅烷 0.8%；

γ-氨丙基三乙氧基硅烷 0.1%；

乙烯基三甲氧基硅烷 0.1%；

冰醋酸 0.8%；

纯水 98.2%。

3.如权利要求1~2任一项权利要求所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

步骤1：先按20%的冰醋酸浓度调配适量的酸化水，保持PH值2.0；

步骤2：将步骤1的酸化水，慢慢滴入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷中，然后进行搅拌，以保证溶液充分水解；

步骤3：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷依次慢慢滴入步骤2的溶液中，然后进行搅拌；

步骤4：将另一份去离子纯水中慢慢加入冰醋酸，调节水的pH值，然后进行搅拌；

步骤5：然后将步骤3的预水解溶液缓慢加入步骤4处理的酸化水中，并搅拌至溶液透明，即得。

4.如权利要求3所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，所述步骤2中的搅拌时间≥30分钟。

5.如权利要求3所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，所述步骤3中的搅拌时间≥60分钟。

6.如权利要求3所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，所述步骤4中调节水的pH值至3.5～5.0，搅拌时间≥30分钟。

7.如权利要求3所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，所述步骤5中的搅拌时间≥60分钟。

8.如权利要求3所述的玻璃纤维布表面处理剂，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

步骤1：先按20%的冰醋酸浓度调配适量的酸化水，保持PH值2.0，；

步骤2：将步骤1的酸化水，慢慢滴入苯乙烯氨基三甲氧基硅烷中，拌时间≥30分钟，以保证溶液充分水解；

步骤3：将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷依次慢慢滴入步骤2的溶液中，搅拌时间≥60分钟；

步骤4：将另一份去离子纯水中慢慢加入冰醋酸，将水的PH值调节至3.5～5.0，搅拌30分钟；

步骤5：然后将步骤3的预水解溶液缓慢加入步骤4处理的酸化水中，并搅拌至溶液透明待用，搅拌时间≥60分钟。