CN115948097A - 一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分为：环氧树脂1、环氧树脂2、环氧树脂3、咪唑类固化剂、填料、无机阻燃剂、固体有机磷系阻燃剂、三聚氰胺硼酸盐、磷酸锆类阻燃剂、附着力促进剂1、附着力促进剂2、钛白粉、颜料、流平剂、脱气剂、外加触变剂。本发明环氧粉末组合物主要可以用于各种材质的磁环(铁硅铝，铁基非晶带材，铁粉芯，锰芯，镍芯等)的绝缘保护，满足190‑230℃预热涂装，200℃/(5‑10)分钟固化的工艺条件。同时也可以应用于母排、转子、定子、聚合物保险丝(PPTC)等电子元件的绝缘保护。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件封装材料技术领域，尤其是一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物及其制备方法和应用。
背景技术
粉末涂料由固体树脂、固化剂、颜料、填料、助剂等成份组成，是一种低VOC固体涂料，通过静电喷涂或者流化床涂覆方法涂装应用于基材表面，具有绿色、环保、高效等特点。电气绝缘用粉末涂料是粉末涂料的一个重要分支，主要应用于电子元器件的绝缘保护方面。
磁环是一种环状的导磁体，在电子电路中常用做抗干扰元件，广泛用于电力、电子、数据通讯设备等领域，对电绝缘性能和耐高电压击穿要求高，需要对其表面涂装进行绝缘保护和机械保护。常见的磁环材质有铁硅铝，铁基非晶带材，铁粉芯，锰芯，镍芯，等。磁环所用的金属软磁粉芯是由金属或合金软磁材料制成的粉末，经绝缘、包覆处理后，通过压机压制而成，具有均匀分布式气隙，可有效降低涡流损耗，压制后的产品，经过高温烧结后，即可达到电性能要求。
目前用电气绝缘粉末涂料涂装后的磁环存在的主要问题之一是对湿热环境抵抗能力不足，经过高温高湿长时间储存后，涂层从磁环表面脱落鼓包，当磁环遇到高电压时会出现瞬态击穿，造成绝缘层破坏失效。
目前磁环用绝缘粉末涂料，检索了一些相关专利如下：
1、一种磁环涂覆用环氧树脂粉末涂料及其制备方法(授权公告号CN103059692B)，首次在树脂中引用高溴环氧树脂，使涂料的阻燃性大幅度提高。一种磁环涂覆用无卤阻燃环氧树脂粉末涂料(申请公布号CN104745048A)，使用有机磷阻燃剂与阻燃协效剂满足U94V-0要求。两篇专利均使用酚树脂类固化剂与2-甲基咪唑促进剂作为固化体系，该两种技术方案无法满足85℃85％高温高湿存储1000h要求。该两篇专利与本发明专利存在本质区别。
2、一种两步法低温快固磁环专用粉末及其制备方法(授权公告号CN107674547B)，该专利中使用A、B两种组分的方法提高了粉末的储存稳定性，A组分包含固化剂双氰胺，B组分包含固化促进剂2-十七烷基咪唑的衍生物。我们也试验了双氰胺与咪唑衍生物配合固化体系，无法满足满足85℃85％高温高湿存储1000h要求。该专利与本发明专利存在本质区别。
3、一种绝缘粉末涂料及其制备方法与应用(申请公布号CN114058247A)，该专利公开了一种绝缘粉末涂料，由环氧树脂，改性双氰胺固化剂，苯酚型酚醛固化剂，硅酸盐类填料和促进剂组成，该绝缘粉末覆盖在5G基站用微波铁氧体上兼具高导率和绝缘性、耐双85湿热、阻燃、耐温。该专利使用双氰胺配合苯酚型酚醛树脂作为固化剂，促进剂为咪唑类物质。该专利实现阻燃的方式主要是用溴化双酚A合成的环氧树脂，与本专利使用的非卤阻燃剂存在本质差别。
4、一种环氧粉末涂料及其制备方法(申请公布号CN110105847A)，该专利公开了一种非晶纳米晶磁环表面涂覆用的环氧粉末涂料，该涂料具有绝缘效果好，硬度高，固化速度快，阻燃效果好，绿色环保、制备方法简单等优点。该环氧粉末涂料的组成为：双酚A环氧树脂配合邻甲/酚醛环氧树脂，双氰胺固化剂，咪唑类固化促进剂，氢氧化铝、氢氧化镁或硼酸锌作为阻燃剂。该专利与本发明专利存在本质区别。
5、一种磁环铜排用电气绝缘粉末涂料(申请公布号111234659A)，该专利公开了一种磁环铜排用电气绝缘粉末涂料，主要组成为：酚醛改性环氧与双酚A环氧的混合物，固化剂为胺类固化剂与酚类固化剂，催干剂为氢氧化钴、丙三醇和山梨糖醇的混合物，阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑和三聚氰胺氰尿酸盐的混合物。该专利阻燃系统为卤素阻燃，不满足目前主流的无卤阻燃技术要求，与本专利存在本质差别。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术上存在的问题，提供一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物及其制备方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
进一步地，所述环氧树脂1为固体双酚A型环氧树脂，软化点为：60-130℃，环氧当量为：450-1800g/eq；
或者，所述环氧树脂2为固体有机硅改性环氧树脂；
或者，所述环氧树脂3为含有磷酸酯的改性环氧树脂，具体制备方法为：
用环氧树脂E44与磷酸反应后制成的环氧磷酸酯树脂，其反应式如下：
取环氧磷酸酯树脂3重量份，滴加到5重量份硅微粉中，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；之后再加入10重量份CYD-014或者NPES904或者GESR904，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定120-130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到环氧树脂3。
进一步地，所述环氧树脂1为E12、NPES907，NPES904，GESR903，CYD-014U、CYD-014或CYD-012。
进一步地，所述咪唑类固化剂为：被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂、带掩蔽剂的咪唑类固化剂中的一种，或者两种的混合物；
所述被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂的制备方法如下：
将1-2重量份聚乙烯微粉蜡(熔点：100-130℃)与2-3重量份不带掩蔽剂的咪唑类物质，混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定120-140℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即得被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂；
所述带掩蔽剂的咪唑类固化剂包括：1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓-偏苯三酸酯(C11Z-CNS)、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯(2PZCNS)、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯微粉(2PZCNS-PW)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2MZ-A)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪微粉(2MZA-PW)、2,4'-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2E4MZ-A)、2,4'-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(C11Z-A)；2-苯基咪唑异氰尿酸加合物(2PZ-OK)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪异氰尿酸加合脱水物(2MA-OK)、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(2PHZ)、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑微粉(2PHZ-PW)、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑(2P4MHZ)、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑微粉(2P4MHZ-PW)。
进一步地，所述不带掩蔽剂的咪唑类物质为2-甲基咪唑(2MZ)，或者2-苯基咪唑(2PZ)，或者2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)。
进一步地，所述填料为硅微粉、滑石粉、云母粉、硅酸钙、硅酸锆、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、勃母石、碳酸根型铝镁水滑石中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述固体有机磷系阻燃剂为固体膦腈类、固体磷酸酯类中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述三聚氰胺硼酸盐为协效阻燃剂；
或者，所述磷酸锆类阻燃剂为磷酸锆、有机改性磷酸锆中的一种或者两种的组合物。
进一步地，所述附着力促进剂1为三聚磷酸铝、改性三聚磷酸铝、三聚磷酸二氢铝中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述附着力促进剂2为氨基型有机硅氧烷、环氧基型有机硅氧烷、巯基型有机硅氧烷中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述钛白粉为金红石钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或者两种的组合物；
或者，所述颜料为酞菁蓝，铁红，铁黄，有机黄色颜料，有机红色颜料，有机橙色颜料，炭黑，无机黑色颜料中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述的流平剂为聚丙烯酸丁酯类流平剂；
或者，所述的脱气剂为安息香、改性安息香中的一种或者两种的组合物；
或者，所述外加触变剂为气相法二氧化硅、气相法氧化铝中的一种或者两种的组合物；
进一步地，所述氨基型有机硅氧烷为KH540，环氧基型有机硅氧烷为KH60，巯基型有机硅氧烷为KH590；所述聚丙烯酸丁酯类流平剂为GLP588、GLP701。
如上所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物在电子元器件封装方面中的应用。
如上所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物的制备方法，步骤如下：
将除外加触变剂之外的其它各种原料在转速为500-1500rpm的高速混合机中进行预混合，混合时间为5-15分钟，然后加入到双螺杆挤出机中，温度设定在80-120℃，在螺杆剪切状态下使树脂熔融后与其它原料混合均匀，熔体经过冷却压辊冷却后，进入ACM磨打碎，经过风选工序和筛分，收集所需粒径的颗粒，最后再加入外加触变剂使粉末能够流化及蓬松，即制得磁环用耐湿热环氧粉末组合物。
本发明取得的有益效果是：
1、本发明组合物具有如下优势：
(1)通过加入有机硅改性环氧树脂提高涂层的防潮性与耐湿性；(2)通过加入环氧磷酸酯改性的环氧树脂从有机物纬度将附着力促进剂混合均匀，通过加入聚磷酸铝类物质从无机物纬度将附着力促进剂混合均匀，两类磷酸酯类物质的功能在于磷羟基与金属基体反应生成磷酸酯铁盐化合物，成为磷化膜的成分之一；进一步地磷羟基与金属基材表面形成较强的鳌合作用，从而与多价金属作用形成络合物，以共价键的形式把聚合物牢固地连接到金属基材上，这样涂料中的磷酸酯单体成为聚合物涂膜与金属基材之间的桥梁，从而增强了涂料在金属基材上的附着力；这种因为形成化学键而形成的附着力不会受到潮湿环境的影响而降低。具体原理见文献资料《桥面防腐钢筋熔结环氧粉末涂料的润湿性能及其附着力》(Kuruvila Varughese，建筑结构，第39卷增刊，2009年4月，P907-P908)，在干燥环境中，涂层总附着力等于所有附着力的贡献之和：即机械附着力，极性-极性作用(分子间力或者范德华力)和化学附着力。但是当水进入涂层后，涂层与金属表面羟基之间在界面上所发生的极性-极性键合会被重新定向并指向水分子。在个别的区域内极性-极性附着力将丧失，结果降低了总的附着力。在潮湿环境下，起作用的只是机械附着力和化学附着力。一旦水离开底材后，大多数的极性-极性附着力可望得到恢复，但是要完全恢复似乎不太可能，这是由于水的侵入，分子的物理状态发生了改变。
(3)通过加入硅烷偶联剂，增进无机填料及无机阻燃剂与环氧树脂之间的结合力，同时增加涂层与金属基材之间的结合力，但是如上所述，因为该种附着力为分子间力(范德华力)该种技术手段只能改进干态附着力。
通过以上增加涂层抵抗潮湿，增加涂层与金属基材之间的湿态附着力，增加涂层与金属基材之间的干态附着力，三个方面协同作用，改善环氧绝缘粉末的耐湿热性能，使其可以通过85℃、85％1000h后涂层与磁环无脱离鼓包。
2、本发明组合物通过无机阻燃剂，固体有机磷系阻燃剂，同时配合三聚氰胺硼酸盐和纳米层状磷酸锆(ZrP)，构筑了磷-氮-硼阻燃体系，可以实现0.3mm薄涂层的UL94 V-0阻燃，该涂层厚度与磁环实际涂层厚度基本一致。纳米层状磷酸锆，燃烧时可以促进成碳与形成阻隔层，具有较好的协同阻燃作用，同时纳米层状的磷酸锆在有机体系中剥离，可以赋予涂层优异的应力吸收能力。
3、本发明组合物通过聚乙烯微蜡粉包覆没有经过掩蔽剂处理过的咪唑，例如2-甲基咪唑(2MZ)、2-苯基咪唑(2PZ)，2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)；或者直接加入有掩蔽剂处理过的咪唑，例如；2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2MZ-A)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪异氰尿酸加合脱水物(2MA-OK)，1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯(2PZCNS)，2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(2PHZ)，等，来提高环氧粉末组合物的储存稳定性。
4、本发明环氧粉末组合物能够满足无卤环保要求(Cl≤900ppm，Br≤900ppm，Cl+Br≤1500ppm)，满足ROHS2.0，属于绿色环保产品。
5、本发明环氧粉末组合物主要可以用于各种材质的磁环(铁硅铝，铁基非晶带材，铁粉芯，锰芯，镍芯，等)的绝缘保护，满足190-230℃预热涂装，200℃/(5-10)分钟固化的工艺条件。同时也可以应用于母排、转子、定子、聚合物保险丝(PPTC)等电子元件的绝缘保护。
6、本发明专利申请是在本发明人专利CN114015327B基础上，使用蜡粉改性咪唑及带掩蔽剂的潜伏性咪唑衍生物，使用有机硅改性环氧树脂增加疏水性，使用磷酸酯改性环氧树脂增进与金属基材的附着力，使用聚磷酸铝类附着力促进剂增进与金属基材的附着力，使用有活性官能团的硅烷偶联剂增加树脂与填料以及金属基材之间的附着力，使用纳米层状磷酸锆增进阻燃性与提高复合材料的抗冲击能力，CN114015327B与本专利存在显著差异。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例所表示的范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规市售产品，本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法，本发明所使用的各物质质量均为常规使用质量。
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
较优地，所述环氧树脂1为固体双酚A型环氧树脂，软化点为：60-130℃，环氧当量为：450-1800g/eq；
或者，所述环氧树脂2为固体有机硅改性环氧树脂；
或者，所述环氧树脂3为含有磷酸酯的改性环氧树脂，具体制备方法为：
用环氧树脂E44与磷酸反应后制成的环氧磷酸酯树脂，其反应式如下：
取环氧磷酸酯树脂3重量份，滴加到5重量份硅微粉中，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；之后再加入10重量份CYD-014或者NPES904或者GESR904，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定120-130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到环氧树脂3。
较优地，所述环氧树脂1为E12、NPES907，NPES904，GESR903，CYD-014U、CYD-014或CYD-012。
较优地，所述咪唑类固化剂为：被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂、带掩蔽剂的咪唑类固化剂中的一种，或者两种的混合物；
所述被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂的制备方法如下：
将1-2重量份聚乙烯微粉蜡(熔点：100-130℃)与2-3重量份不带掩蔽剂的咪唑类物质，混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定120-140℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即得被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂；
所述带掩蔽剂的咪唑类固化剂包括：1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓-偏苯三酸酯(C11Z-CNS)、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯(2PZCNS)、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯微粉(2PZCNS-PW)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2MZ-A)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪微粉(2MZA-PW)、2,4'-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2E4MZ-A)、2,4'-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(C11Z-A)；2-苯基咪唑异氰尿酸加合物(2PZ-OK)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪异氰尿酸加合脱水物(2MA-OK)、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(2PHZ)、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑微粉(2PHZ-PW)、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑(2P4MHZ)、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑微粉(2P4MHZ-PW)。
较优地，所述不带掩蔽剂的咪唑类物质为2-甲基咪唑(2MZ)，或者2-苯基咪唑(2PZ)，或者2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)。
较优地，所述填料为硅微粉、滑石粉、云母粉、硅酸钙、硅酸锆、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、勃母石、碳酸根型铝镁水滑石中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述固体有机磷系阻燃剂为固体膦腈类、固体磷酸酯类中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述三聚氰胺硼酸盐为协效阻燃剂；
或者，所述磷酸锆类阻燃剂为磷酸锆、有机改性磷酸锆中的一种或者两种的组合物。
较优地，所述附着力促进剂1为三聚磷酸铝、改性三聚磷酸铝、三聚磷酸二氢铝中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述附着力促进剂2为氨基型有机硅氧烷、环氧基型有机硅氧烷、巯基型有机硅氧烷中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述钛白粉为金红石钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或者两种的组合物；
或者，所述颜料为酞菁蓝，铁红，铁黄，有机黄色颜料，有机红色颜料，有机橙色颜料，炭黑，无机黑色颜料中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述的流平剂为聚丙烯酸丁酯类流平剂；
或者，所述的脱气剂为安息香、改性安息香中的一种或者两种的组合物；
或者，所述外加触变剂为气相法二氧化硅、气相法氧化铝中的一种或者两种的组合物；
较优地，所述氨基型有机硅氧烷为KH540，环氧基型有机硅氧烷为KH60，巯基型有机硅氧烷为KH590；所述聚丙烯酸丁酯类流平剂为GLP588、GLP701。
如上所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物在电子元器件封装方面中的应用。
如上所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物的制备方法，步骤如下：
将除外加触变剂之外的其它各种原料在转速为500-1500rpm的高速混合机中进行预混合，混合时间为5-15分钟，然后加入到双螺杆挤出机中，温度设定在80-120℃，在螺杆剪切状态下使树脂熔融后与其它原料混合均匀，熔体经过冷却压辊冷却后，进入ACM磨打碎，经过风选工序和筛分，收集所需粒径的颗粒，最后再加入外加触变剂使粉末能够流化及蓬松，即制得磁环用耐湿热环氧粉末组合物。
具体地，相关的制备及检测如下：
环氧树脂3合成例如下(配方的单位为重量份数)：
合成例1：
取环氧磷酸酯树脂3份，滴加到5份硅微粉中，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；之后再加入10份CYD-014，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到环氧树脂3含磷酸酯改性环氧树脂。
具体的聚乙烯微粉蜡不带掩蔽剂的咪唑固化剂合成例如下(配方的单位为重量份数)：
合成例2：将1份聚乙烯微粉蜡与1份2-甲基咪唑混合，用小型高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟。然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到聚乙烯蜡包覆的2-甲基咪唑。
合成例3：将1份聚乙烯微粉蜡与1份2-苯基咪唑混合，用小型高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟。然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到聚乙烯蜡包覆的2-笨基咪唑。
合成例4：将1份聚乙烯微粉蜡与1份2-苯基-4-甲基咪唑混合，用小型高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟。然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到聚乙烯蜡包覆的2-苯基-4-甲基咪唑。
具体的实施例、对比例及相关检测结果如下所示(配方的单位为重量份数)：
对比例1
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法：将除外加触变剂之外的其它各原料在转速为500-1500rpm的高速混合机中进行预混合，混合时间为5-15分钟，然后加入到双螺杆挤出机中，温度设定在80-120℃，在螺杆剪切状态下使树脂熔融后与其它原料混合均匀，熔体经过冷却压辊冷却后，进入ACM磨打碎，经过风选工序和筛分，收集所需粒径的颗粒，最后再加入外加触变剂使粉末能够流化及蓬松，即制得磁环用耐湿热环氧粉末组合物。
对比例2
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例3
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例4
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例5
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例6
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例7
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例8
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例9
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
对比例10
一种磁环用粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
实施例1
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
实施例2
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
实施例3
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物(静电喷涂用)，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。粒度分布区别于实施例2，本实施例适用于静电喷涂工艺。
实施例4
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
实施例5
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
实施例6
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。
实施例7
一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其组成成分和重量份数为：
制造方法同对比例1。测试结果如下：
本发明相关的检验项目及方法：
为了验证该发明的有益效果，进行相关项目检验：
(1)粉末特性：水平流动率，胶化时间，45微米激光粒度，滚动性；
(2)固化物特性：200℃/5分钟固化后
①阻燃性：UL94垂直燃烧试验，阻燃等级。
②磁环双85试验
③附着力
④电气强度
(3)环保物质：氯元素(Cl)，溴元素(Br)，RoHS2.0测试项目。
本发明中的一些性能指标测试方法如下：
(1)水平流动率：依据GB/T28859-2012《电子元器件用环氧粉末包封料》中5.1.6，温度设定150±2℃，保持时间30min。
(2)胶化时间：依据GB/16995-1997《热固性粉末涂料在给定温度下胶化时间的测定》中的方法，温度设定160±2℃。
(3)45微米激光粒度，依据GBT19077-2016《粒度分布激光衍射法》，
(4)滚动性：用布氏漏斗，称量40g粉末，空气流量计控制流速，0.05m3/h。
(5)阻燃性：依据UL94，垂直燃烧试验。厚度1.0mm试验：127*12.7*1mm矩形样条，每组5pcs。厚度0.3mm试验：127*12.7*0.3mm矩形样条，每组5pcs。
(6)磁环双85试验：滚涂粉用滚涂方法涂装磁环，静电喷涂粉用静电喷涂方法涂装磁环，涂层单层厚度0.3mm左右，每组5pcs，依据《STRESS TEST QUALIFICATION FORPASSIVE COMPONENTS》。将样本放置于85℃、85％湿度的温湿度箱内，不同时间观察涂层与磁环是否脱离、鼓包并记录，1000h后涂层无鼓包，判定合格。
(7)附着力：依据GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》。
(8)电气强度：依据GB/T1408.1-2016《绝缘材料电气强度试验方法第1部分工频下试验》，在模具中压制直径为100mm左右，厚度为0.5mm左右的测试样样本，每组5pcs。固化后的样本，在绝缘油中测试电气强度。
(9)环保物质：
①氯元素(Cl)，溴元素(Br)，依据IEC 61249-2-21。
②RoHS2.0测试项目，依据RoHS2.0。
本发明的有益效果：
1、实施例2与对比例1、2、3对比说明，酚羟基树脂固化体系，双氰胺固化体系，2-甲基咪唑固化体系，在未加入环氧树脂2和3、附着力促进剂1和2时，做双85试验均不满足要求。相比之下，双85试验，2-甲基咪唑固化体系优于双氰胺固化体系优于酚类树脂固化体系，原因为复合固化剂使咪唑类物质的固化性受到干扰，反而不能达到较高的交联程度，因此对潮气的抵抗能力差。
2、实施例2与对比例4对比说明，环氧树脂3的加入可以提高磁环双85试验后的附着力提高耐湿热性能，主要原因为磷酸酯类物质的功能在于磷羟基与金属基体反应生成磷酸酯铁盐化合物，成为磷化膜的成分之一；进一步地磷羟基与金属基材表面形成较强的鳌合作用，从而与多价金属作用形成络合物，以共价键的形式把聚合物牢固地连接到金属基材上。
3、实施例2与对比例5对比说明，环氧树脂3与附着力促进剂1，环氧树脂3与附着力促进剂1可以协同明显提高磁环双85试验后的附着力提高耐湿热性能，原因同以上说明。
4、实施例2与对比例5、6、7对比说明，加入环氧树脂2与附着力促进剂2，环氧树脂2与附着力促进剂2也可以一定程度上协同提高磁环的双85试验能力。原因为有机硅改性环氧树脂因为其分子链段中含有疏水的有机硅链段，从而提高了涂层的疏水能力。KH560硅烷偶联剂提高了干态情况下树脂与无机物以及金属基材之间的附着力，主要形式是分子间力(范德华力)，该种作用力在潮气进入后会消减，因此硅烷偶联剂KH560提高磁环耐湿热性并不是太明显。
同时，通过实施例2、对比例1-10可以看出，本发明粉末组合物中组成成分环氧树脂1、环氧树脂2、环氧树脂3之间具有协同作用，能够协同提高提高磁环双85试验后的附着力提高耐湿热性能。
5、实施例2与对比例8、9、10对比说明，无机阻燃剂与固体有机磷系阻燃剂配合使用，具有协同增效的作用，可以协同实现1.0mm厚度的UL94 V-0阻燃，但是当涂层变薄至0.3mm厚度时，仅可以达到V-1。当继续加入磷酸锆或者三聚氰胺硼酸盐时，0.3mm厚度UL94阻燃性稍有提高接近V-0。当同时加入磷酸锆与三聚氰胺硼酸盐时，0.3mm厚度UL94阻燃性达到V-0。主要原因为，在无机阻燃剂和固体有机磷阻燃剂基础上加入三聚氰胺硼酸盐后，利用磷-氮-硼协效提高阻燃性，并且利用磷酸锆的催化成碳形成保护膜的阻隔作用，进一步提高阻燃性，从而达到0.3mm薄涂层的V-0阻燃水平。0.3mm基本为磁环涂装后的涂层实际厚度。
6、没有经过掩蔽剂处理过的咪唑，例如2-甲基咪唑(2MZ)、2-苯基咪唑(2PZ)，2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)储存稳定性差，因此需要经过聚乙烯微蜡粉包覆后提高其储存期。
7、有掩蔽剂处理过的咪唑，例如:2,4'-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2E4MZ-A)，2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2MZ-A)、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪异氰尿酸加合脱水物(2MA-OK)，1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯(2PZCNS)，2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(2PHZ)，其自身储存期较长，为了获得较高的反应速度，需要较高的添加量。
本发明通过以上技术手段，实现了磁环涂装后具有优异的耐湿热性能，满足双85试验要求，具有优异的电绝缘性与工艺使用性，满足0.3mm薄层UL94 V-0等级阻燃，满足无卤素要求和RoHS2.0环保要求，具有很高的市场应用价值与前景，值得进一步推广使用。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：其组成成分和重量份数为：
2.根据权利要求1所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述环氧树脂1为固体双酚A型环氧树脂，软化点为：60-130℃，环氧当量为：450-1800g/eq；
或者，所述环氧树脂2为固体有机硅改性环氧树脂；
或者，所述环氧树脂3为含有磷酸酯的改性环氧树脂，具体制备方法为：
用环氧树脂E44与磷酸反应后制成的环氧磷酸酯树脂，其反应式如下：
取环氧磷酸酯树脂3重量份，滴加到5重量份硅微粉中，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；之后再加入10重量份CYD-014或者NPES904或者GESR904，用高速混合机混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定120-130℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即可得到环氧树脂3。
3.根据权利要求1所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述环氧树脂1为E12、NPES907，NPES904，GESR903，CYD-014U、CYD-014或CYD-012。
4.根据权利要求1所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述咪唑类固化剂为：被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂、带掩蔽剂的咪唑类固化剂中的一种，或者两种的混合物；
所述被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂的制备方法如下：
将1-2重量份聚乙烯微粉蜡(熔点：100-130℃)与2-3重量份不带掩蔽剂的咪唑类物质，混合均匀，转速为500-1500rpm，混合时间为5-15分钟；然后将混合物用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机温度设定120-140℃，经过冷却压辊冷却后用粉碎机粉碎，过100目标准筛，即得被蜡粉包覆的不带掩蔽剂的咪唑类固化剂；
所述带掩蔽剂的咪唑类固化剂包括：1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓-偏苯三酸酯、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓-偏苯三酸酯微粉、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪微粉、2,4'-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪、2,4'-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪；2-苯基咪唑异氰尿酸加合物、2,4'-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪异氰尿酸加合脱水物、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑微粉、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑微粉。
5.根据权利要求4所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述不带掩蔽剂的咪唑类物质为2-甲基咪唑，或者2-苯基咪唑，或者2-苯基-4-甲基咪唑。
6.根据权利要求1所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述填料为硅微粉、滑石粉、云母粉、硅酸钙、硅酸锆、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、勃母石、碳酸根型铝镁水滑石中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述固体有机磷系阻燃剂为固体膦腈类、固体磷酸酯类中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述三聚氰胺硼酸盐为协效阻燃剂；
或者，所述磷酸锆类阻燃剂为磷酸锆、有机改性磷酸锆中的一种或者两种的组合物。
7.根据权利要求1所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述附着力促进剂1为三聚磷酸铝、改性三聚磷酸铝、三聚磷酸二氢铝中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述附着力促进剂2为氨基型有机硅氧烷、环氧基型有机硅氧烷、巯基型有机硅氧烷中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述钛白粉为金红石钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或者两种的组合物；
或者，所述颜料为酞菁蓝，铁红，铁黄，有机黄色颜料，有机红色颜料，有机橙色颜料，炭黑，无机黑色颜料中的一种或者两种及以上的组合物；
或者，所述流平剂为聚丙烯酸丁酯类流平剂；
或者，所述的脱气剂为安息香、改性安息香中的一种或者两种的组合物；
或者，所述外加触变剂为气相法二氧化硅、气相法氧化铝中的一种或者两种的组合物。
8.根据权利要求7所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物，其特征在于：所述氨基型有机硅氧烷为KH540，环氧基型有机硅氧烷为KH60，巯基型有机硅氧烷为KH590；所述聚丙烯酸丁酯类流平剂为GLP588、GLP701。
9.如权利要求1至8任一项所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物在电子元器件封装方面中的应用。
10.如权利要求1至9任一项所述的磁环用耐湿热环氧粉末组合物的制备方法，其特征在于：步骤如下：
将除外加触变剂之外的其它各种原料在转速为500-1500rpm的高速混合机中进行预混合，混合时间为5-15分钟，然后加入到双螺杆挤出机中，温度设定在80-120℃，在螺杆剪切状态下使树脂熔融后与其它原料混合均匀，熔体经过冷却压辊冷却后，进入ACM磨打碎，经过风选工序和筛分，收集所需粒径的颗粒，最后再加入外加触变剂使粉末能够流化及蓬松，即制得磁环用耐湿热环氧粉末组合物。
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| GR01 | Patent grant | ||
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