CN109181234A - 一种高导热高韧性树脂组合物及其应用 - Google Patents

一种高导热高韧性树脂组合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高导热高韧性树脂组合物及其应用，本发明的高导热高韧性树脂组合物包括以下组分：低粘度异氰酸酯改性环氧树脂，酚醛环氧树脂，酚氧树脂，环氧聚醚改性硅油，脂肪族增韧二元胺固化剂，固化促进剂，导热填料，添加剂和溶剂。本发明的高导热高韧性树脂组合物及半固化片、层压板、覆铜板、印制电路板是通过将原料定量溶解、分散研磨、依次混合后制成高导热高韧性树脂组合物，并制备涂胶铝板，再叠合铜箔，制备覆铜板，然后制作印制电路板。本发明的高导热高韧性树脂组合物及其制备物在具有较高导热性、散热性、耐热性、剥离强度、绝缘可靠性的同时保证了优异的弯折性能，弯折测试时不出现裂纹，满足3D‑LED照明铝基板散热和加工性要求。

Description

一种高导热高韧性树脂组合物及其应用
技术领域
本发明涉及电子技术领域，涉及树脂组合物的制备和应用，具体涉及一种高导热高韧性树脂组合物及其应用。
背景技术
随着国家节能减排政策的不断推进，LED的应用领域越来越广泛。除了常规的建筑照明、室内照明、景观照明、标识照明、舞台照明、汽车照明、工矿照明等领域外，近年来，LED在背光源、3D照明领域的研究成为了热点。
与常规LED照明相比，LED背光源、3D-LED照明不仅要求基材铝基覆铜板具有优异的散热性、耐热性、绝缘性、剥离强度，而且要求铝基板具有优异的韧性，以保证板材在PCB加工、弯曲过程中绝缘层不会出现断裂或分层脱落。
为了保证铝基板在弯曲加工过程中绝缘层不出现分层脱落现象，铝基板配方中会添加大量增韧树脂。常用于覆铜板的增韧树脂包括丁氰橡胶、脂肪族增韧环氧、丁氰橡胶改性环氧、酚氧等。丁氰橡胶虽然具有优异的韧性，但橡胶粘度较大，工艺性差，用量无法提高；脂肪族增韧环氧树脂粘度较小，但增韧效果不佳；丁氰橡胶改性环氧具有良好的韧性并且粘度适中，但用量过多与体系其他树脂相容性变差；酚氧树脂韧性优异并且软化点较高，但用量过多会影响填料与树脂间润湿性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高导热高韧性树脂组合物及其应用，解决现有技术中的树脂组合物及其制备物无法在良好的散热性、耐热性、绝缘性、剥离强度的基础上获得高导热高韧性性能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种高导热高韧性树脂组合物，包括以下组分：组分A：低粘度异氰酸酯改性环氧树脂；组分B：酚醛环氧树脂；组分C：酚氧树脂；组分D：环氧聚醚改性硅油；组分E：脂肪族增韧二元胺固化剂；组分F：固化促进剂；组分G：导热填料；组分H：添加剂；
所述环氧聚醚改性硅油分子式为其中R1为环氧基团，R2为聚醚基团，x和y为1～10的整数。
本发明还保护如上所述的高导热高韧性树脂组合物所制备的半固化片、层压板、覆铜板及印制电路板。
本发明还具有如下技术特征：
具体的，所述的脂肪族增韧二元胺固化剂为其中n为10～18的整数。
具体的，所述的低粘度异氰酸酯改性环氧树脂为低粘度二异氰酸酯和低粘度环氧树脂的聚合物；
所述的低粘度二异氰酸酯为 中的一种或至少两种的混合物；
所述的低粘度环氧树脂为 中的一种或至少两种的混合物，其中a和b为0～1的整数、c和d为0～3的整数。
具体的，以有机固形物重量份数计，包括以下组分，组分A为30～45份，组分B为30～45份，组分C为3～8份，组分D为2～5份，组分E为8～15份，组分F为0.1～0.3份，G组分230～590份，H组分2～8份。
具体的，所述酚醛环氧树脂为邻甲酚酚醛环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂中的一种或者至少两种的混合物；
具体的，所述的酚氧树脂数均分子量为5000～15000；
具体的，所述的固化促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-异丙基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十二烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑中的一种或者至少两种的混合物；
所述的添加剂为偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂、触变剂、増滑剂中的一种或者至少两种的混合物。
具体的，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化镁、碳化硅、氮化硅中的一种或至少两种的混合物。
具体的，所述高导热高韧性树脂组合物还包括溶剂，所述溶剂为丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、苯、甲苯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或至少两种混合物。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明的高导热高韧性树脂组合物韧性良好，由其制作的铝基覆铜板绝缘层弯折180°后不会出现裂纹；
(Ⅱ)本发明的高导热高韧性树脂组合物及利用该高导热高韧性树脂组合物制备的铝基覆铜板的导热率经测定可达3.8W/m·K；
(Ⅲ)本发明的高导热高韧性树脂组合物韧性优良，由其制作的铝基覆铜板剥离强度大于1.6N/mm；
(Ⅳ)本发明的高导热高韧性树脂组合物耐热性能优异，由其制作的铝基覆铜板288℃炸板时间大于60min；
(Ⅴ)本发明的高导热高韧性树脂组合物绝缘可靠性好，由其制作的铝基覆铜板击穿电压大于7kV(于截止厚度100μm标准下测定)。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明给出一种高导热高韧性树脂组合物，包括以下组分：组分A：低粘度异氰酸酯改性环氧树脂；组分B：酚醛环氧树脂；组分C：酚氧树脂；组分D：环氧聚醚改性硅油；组分E：脂肪族增韧二元胺固化剂；组分F：固化促进剂；组分G：导热填料；组分H：添加剂；
所述环氧聚醚改性硅油分子式为其中R1为环氧基团，R2为聚醚基团，x和y为1～10的整数。
本发明给出如上所述的高导热高韧性树脂组合物所制备的半固化片、层压板、覆铜板及印制电路板。
具体的，所述的脂肪族增韧二元胺固化剂为其中n为10～18的整数。
具体的，所述的低粘度异氰酸酯改性环氧树脂为低粘度二异氰酸酯和低粘度环氧树脂的聚合物；
所述的低粘度二异氰酸酯为 中的一种或至少两种的混合物；
所述的低粘度环氧树脂为 中的一种或至少两种的混合物，其中a和b为0～1的整数、c和d为0～3的整数。
具体的，以有机固形物重量份数计，包括以下组分，组分A为30～45份，组分B为30～45份，组分C为3～8份，组分D为2～5份，组分E为8～15份，组分F为0.1～0.3份，G组分230～590份，H组分2.5～8份。
具体的，所述酚醛环氧树脂为邻甲酚酚醛环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂中的一种或者至少两种的混合物；
具体的，所述的酚氧树脂数均分子量为5000～15000；
具体的，所述的固化促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-异丙基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十二烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑中的一种或者至少两种的混合物；
所述的添加剂为偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂、触变剂、増滑剂中的一种或者至少两种的混合物。
具体的，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化镁、碳化硅、氮化硅中的一种或至少两种的混合物。
具体的，所述高导热高韧性树脂组合物还包括溶剂，所述溶剂为丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、苯、甲苯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或至少两种混合物。
本发明的高导热高韧性树脂组合物的制备过程中还需要用到溶剂，所述的溶剂为丁酮，所述的丁酮用量为80～120份。
本发明的高导热高韧性树脂组合物、半固化片、覆铜板、印制电路板的具体制备过程如下：
第一步：称取添加剂加入到溶剂中，使用普通搅拌器搅拌均匀；
第二步：按配比量边搅拌边缓慢加入导热填料，先使用2000rpm/min的高速剪切机分散20～60min，然后将分散好的填料浆料加入砂磨机中以2500rp/min速度进行磨砂一遍。
第三步：依次加入低粘度异氰酸酯改性环氧树脂、酚醛环氧树脂、酚氧树脂、环氧聚醚改性硅油、脂肪族增韧二元胺固化剂、固化促进剂并普通搅拌熟化8h～12h，制成高导热高韧性树脂组合物；
第四步：采用丝网漏印工艺，将上述制备好的高导热高韧性树脂组合物丝印到铝板上，在160～190℃下烘3～7min制成涂胶铝板；
第五步：将将上述涂胶铝板表面覆上铜箔，然后放在真空压机中热压，热压机参数设置为：热压温度170～200℃，压力15～40kg/cm2，热压时间60～180min，制得覆铜板；
第六步：利用上述覆铜板制作印制电路板。
以下给出实施例1～6和对比例1～2：
实施例1～6与对比例1～2的高导热高韧性树脂组合物中所用的各组分及其含量(按重量份计)如表1所示，各组分代号及其对应的组分名称如下所示：
(A)低粘度异氰酸酯改性环氧树脂：
(A1)的聚合物；
(A2) 的聚合物；
(A3) 的聚合物；
(A4)的聚合物；
(A5)的聚合物；
(A6)的聚合物；
(B)酚醛环氧树脂：
(B1)苯酚型酚醛环氧树脂；
(B2)邻甲酚型酚醛环氧树脂；
(C)酚氧树脂：
(C1)数均分子量5000的酚氧树脂；
(C2)数均分子量9000的酚氧树脂；
(C3)数均分子量15000的酚氧树脂；
(D)环氧聚醚改性硅油：
(D1)x、y分别为1、10的环氧聚醚改性硅油；
(D2)x、y均为5的环氧聚醚改性硅油；
(D3)x、y分别为10、1的环氧聚醚改性硅油；
(E)脂肪族增韧二元胺固化剂：
(E1)脂肪链n＝10的脂肪族增韧二元胺固化剂；
(E2)脂肪链n＝14的脂肪族增韧二元胺固化剂；
(E3)脂肪链n＝18的脂肪族增韧二元胺固化剂；
(F)固化剂促进剂：2-苯基咪唑，日本四国化成
(G)导热填料：
(G1)氧化铝，DAW-07，电气化学工业株式会社；
(G2)氮化铝，H05，日本德山公司生产；
(G3)氧化镁，RF-10C，日本宇部兴产株式会社；
(H)添加剂：
(H1)环氧基硅烷偶联剂，日本信越化学；
(H2)分散剂：BYK-W996，德国BYK化学；
(H3)消泡剂：BYK-A530，德国BYK化学；
(H4)触变剂：BYK-411，德国BYK化学；
(H5)增滑剂：BYK-310，德国BYK化学；
(I)溶剂：丁酮，陶氏化学有限公司。
实施例1～6采用上述制备过程制备覆铜板，对比例1～2中的覆铜板制备方法和过程除步骤三中加料顺序、种类和加料量外同实施例1～6。实施例1～6和对比例1～2的各组分含量如表1所示：
表1实施例1～6和对比例1～2各组分含量(单位：重量份)
性能测试实验：
测试实施例1～6和对比例1～2制成的覆铜板的热导率、剥离强度、击穿电压、热应力、烘板、Tg、Td及绝缘层的弯折性等性能，性能测试方法及标准均采用本领域常规测试方法及标准。测试结果如表2所示：
表2：实施例1～6和对比例1～2的性能测试结果
实验结果分析：
(1)由表2中数据可以看出，应用本发明的高导热高韧性树脂组合物的实施例中的铝基覆铜板与对比例1～2中的铝基覆铜板相比，在相同的板材厚度、弯折性能测试标准的基础上，本发明的铝基覆铜板可以达到弯折无裂纹的优异性能，而对比例1～2中的铝基覆铜板在弯折时不但会出现开裂，并且已经明显分层和脱落。
(2)由表2中数据可以看出，应用本发明的高导热高韧性树脂组合物的实施例中的铝基覆铜板的热导率可以达到3.96W/m·K，剥离强度≥1.6N/mm，288℃炸板＞60min，A态及湿热处理后击穿电压＞7.0kV，阻燃V-0级，具有优异散热性、耐热性、剥离强度及绝缘可靠性。
(3)由表2中数据及实验结果分析(1)和(2)中的分析可知应用本发明的高导热高韧性树脂组合物的铝基覆铜板在具有优异散热性、耐热性、剥离强度及绝缘可靠性的基础上，还保证了优异的弯折性能，即弯折180°后绝缘层与铝板不会出现裂纹，更加不会出现分层脱落的现象，应用本发明的高导热高韧性树脂组合物制备的铝基覆铜板具有优异的加工性。

Claims (10)

1.一种高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，包括以下组分：
组分A：低粘度异氰酸酯改性环氧树脂；
组分B：酚醛环氧树脂；
组分C：酚氧树脂；
组分D：环氧聚醚改性硅油；
组分E：脂肪族增韧二元胺固化剂；
组分F：固化促进剂；
组分G：导热填料；
组分H：添加剂；
所述环氧聚醚改性硅油分子式为其中R1为环氧基团，R2为聚醚基团，x和y为1～10的整数。
2.如权利要求1所述高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，所述的脂肪族增韧二元胺固化剂为其中n为10～18的整数。
3.如权利要求1或2所述的高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，所述的低粘度异氰酸酯改性环氧树脂为低粘度二异氰酸酯和低粘度环氧树脂的聚合物；
所述的低粘度二异氰酸酯为 中的一种或至少两种的混合物；
所述的低粘度环氧树脂为 中的一种或至少两种的混合物，其中a和b为0～1的整数、c和d为0～3的整数。
4.如权利要求1-3所述的高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，以有机固形物重量份数计，包括以下组分，组分A为30～45份，组分B为30～45份，组分C为3～8份，组分D为2～5份，组分E为8～15份，组分F为0.1～0.3份，G组分230～590份，H组分2～8份。
5.如权利要求1-4所述的高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，所述酚醛环氧树脂为邻甲酚酚醛环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂中的一种或者至少两种的混合物。
6.如权利要求1-5所述的高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，所述的酚氧树脂数均分子量为5000～15000。
7.如权利要求1-6所述的高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，所述的固化促进剂为2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-异丙基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十二烷基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑中的一种或者至少两种的混合物；
所述的添加剂为偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂、触变剂、増滑剂中的一种或者至少两种的混合物。
8.如权利要求1-7所述的高导热高韧性脂组合物，其特征在于，所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化镁、碳化硅、氮化硅中的一种或至少两种的混合物。
9.如权利要求1-8所述的高导热高韧性树脂组合物，其特征在于，所述高导热高韧性树脂组合物还包括组分I：溶剂，所述溶剂为丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、苯、甲苯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或至少两种混合物。
10.如权利要求1～9任一所述的高导热高韧性树脂组合物所制备的半固化片、层压板、覆铜板及印制电路板。
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