CN116515438B - 一种耐老化的覆铜板用胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐老化的覆铜板用胶黏剂及其制备方法，属于高分子材料技术领域。其组分包括：环氧树脂聚合物、聚乙二醇、γ‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、异佛尔酮二异氰酸酯、固化剂、稀释剂、二月桂酸二丁基锡、氧化铝粉、超细二氧化硅气凝胶。本发明制备的胶黏剂具有较好的热稳定性、耐湿耐蚀性、导热性和绝缘性，具有优异的力学性能和耐老化性能。本发明公开的制备方法具有步骤少、操作简便的优点，拥有制备效率高、制造成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐老化的覆铜板用胶黏剂及其制备方法。
背景技术
覆铜箔层压板（Copper Clad Laminate，CCL）是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂，一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料，简称为覆铜板。覆铜板主要由两个部分组成：一层薄铜箔和一层绝缘基材，二者间使用胶黏剂进行粘合。
胶黏剂在覆铜板制造中具有重要的作用，首先胶黏剂是绝缘基材与铜箔之间起固定和定位作用的粘合层，同时它可以提高覆铜板的机械强度和耐热性能，提高电路板的稳定性、可靠性和耐用性，从而保证电子产品的质量和性能，所以性能优越的胶黏剂在覆铜板制造中是非常重要的。
目前市面上使用的胶黏剂更多只是关注其电学性能和力学性能，较少在耐老化性能上面进行改善，覆铜板用胶黏剂需要长期暴露在高温、高湿或化学物质的环境下，耐老化不佳的胶黏剂可能会变脆或分解，导致覆铜板失去稳定性和可靠性，降低电子产品的使用寿命。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有高耐热、耐湿、耐蚀的并拥有优异耐老化性能的胶黏剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供一种耐老化的覆铜板用胶黏剂，包括以下质量份数的组分：
环氧树脂聚合物85-95份；
聚乙二醇2-4份；
γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷1-2份；
γ-氨丙基三乙氧基硅烷1-3份；
3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷0.5-1份；
异佛尔酮二异氰酸酯8-10份；
固化剂10-13份；
稀释剂12-16份；
二月桂酸二丁基锡0.6-1份；
氧化铝粉12-15份；
超细二氧化硅气凝胶0.2-0.5份。
具体地，所述的环氧树脂聚合物由环氧树脂E51、环氧树脂E44和环氧树脂AG80组成。
更具体地，所述环氧树脂E51、环氧树脂E44和环氧树脂AG80的质量比为（2-3）:（1-1.5）:1。
具体地，所述固化剂为利用纳米氧化锌改性的2-乙基-4-甲基咪唑；所述纳米氧化锌改性的2-乙基-4-甲基咪唑制备方法包括：
将2-乙基-4-甲基咪唑加热至90-100℃形成液体，将超过所需反应量的纳米氧化锌加入至2-乙基-4-甲基咪唑液体中，充分搅拌30-60min进行反应，反应后趁热过滤完滤渣得到固化剂。
具体地，所述的稀释剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、丙酮中的至少一种。
具体地，所述的γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的质量比为（2-3）:（2-3）:1。
具体地，所述氧化铝粉为粒径范围在1μm-20μm的氧化铝球形颗粒，其中粒径为3-5μm的含量≥80wt%，粒径为2-10μm的含量≥98.6wt%，其中α-Al2O3的含量为≥99.8wt%。
具体地，所述超细二氧化硅气凝胶的粒径在12-20nm的含量占比≥98wt%。
本发明还提供上述耐老化的覆铜板用胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙二醇、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷搅拌均匀，得到混合物A；
（2）加热混合物A至70-80℃，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯进行反应0.5-5h，得到反应物B；
（3）将反应物B加热至80-100℃，然后加入环氧树脂聚合物、二月桂酸二丁基锡和稀释剂进行反应1-5h，反应完成得到的反应物C；
（4）将固化剂和氧化铝加入到反应物C中进行充分混合搅拌，冷却至10-30℃后加入超细二氧化硅气凝胶进行充分搅拌，得到耐老化的覆铜板胶黏剂。
具体地，所述步骤（1）中搅拌转速为120-200rpm。
具体地，所述步骤（3）中搅拌转速为200-230rpm。
具体地，所述步骤（4）中所述固化剂和氧化铝加入到反应物C中，在搅拌转速300-400rpm下进行充分混合搅拌1-2h；
加入所述超细二氧化硅气凝胶时将搅拌转速调至400-500rpm进行充分搅拌1-2h。
本发明中：
球形氧化铝颗粒常用作导热绝缘胶黏剂的填充料，由于氧化铝自身导热率不高，制备胶黏剂时需要提高氧化铝的填充量，但是高填充量会导致复合胶黏剂黏度增大，难以满足流动性要求；本发明发现采用上述粒径和纯度的氧化铝，能够使得胶黏剂拥有较好的导热率，且保证了胶黏剂的流动性要求，具有意想不到的效果。
本发明通过在配方中添加环氧树脂E44，不仅可以改善整体配方的黏度，提高流动性，且在不降低原本胶黏剂配方的机械性能情况下，提高了胶黏剂的耐老化性能。
本发明发现利用纳米氧化锌改性的2-乙基-4-甲基咪唑作为固化剂和促进剂，能够使得前述复配环氧树脂在固化过程中形成更加致密的多向网状结构的高聚物，有效的提高了环氧树脂胶黏剂的力学性能、热稳定性能、耐老化性能。
经过本发明研究发现，添加超细二氧化硅气凝胶能够使得环氧树脂胶黏剂具有阻燃性，且有效地提高环氧树脂胶黏剂的热稳定性能和耐老化性能，虽然添加超细二氧化硅气凝胶会使得胶黏剂的导热率略微下降，但是，在配合上述复配环氧树脂和控制超细二氧化硅气凝胶的添加量和粒径在适合的范围内，使得对胶黏剂的导热率负面影响处于可接受范围内，且提高其力学性能以及绝缘性能。
本发明具有的有益效果：
1.采用上述组分制备而成的胶黏剂具有较好的热稳定性、耐湿耐蚀性、导热性和绝缘性，具有优异的力学性能和耐老化性能。
2.采用上述制备方法制备胶黏剂具有步骤少、操作简便的优点，拥有制备效率高、制造成本低的优点。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。需说明的是，下述实施所述方法是对本发明做的进一步解释说明，不应当作为对本发明的限制。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本实施例和实施方法中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
具体实施方式中，氧化铝粉为粒径范围在1μm-20μm的氧化铝球形颗粒，其中粒径为3-5μm的含量≥80wt%，粒径为2-10μm的含量≥98.6wt%，其中α-Al2O3的含量为≥99.8wt%；来自德国Evonik。
超细二氧化硅气凝胶的粒径在12-20nm的含量占比≥98wt%；来自湖北汇富纳米材料股份有限公司。
一、实施例的制备
根据表1所列质量份数称取相应的原料组分
将称取好的原料组分按以下步骤进行制备：
（1）将按表1称取的聚乙二醇、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷置于反应釜中搅拌，在搅拌转速200rpm下搅拌到均匀为止，得到混合物A；
（2）将搅拌均匀的混合物A加热至80℃，然后将异佛尔酮二异氰酸酯加入到装有混合物A的反应釜中，充分反应3h，得到反应物B；
（3）将反应物B加热至90℃，然后通过灌注装置将环氧树脂聚合物、二月桂酸二丁基锡和稀释剂加入到反应物B中，在搅拌转速230rpm下反应3h，反应完成得到的反应物C；
（4）将固化剂和氧化铝加入到反应物C中，在搅拌转速300rpm下进行充分混合搅拌2h，然后将反应釜中的物料冷却至25℃后加入超细二氧化硅气凝胶，将搅拌转速调至400rpm进行充分搅拌2h，得到相应的耐老化胶黏剂实施例。
二、各实施例性能测试
本具体实施方式中采用的下列检测方法：
GB/T 13555-2017《挠性印制电路用聚酰亚胺薄膜覆铜板》中LPI-302F或LPI-302型号对应的测试方法进行测试；
《IPC-4101刚性及多层印制板基材规范》；
《IPC-4562A 印刷电路用金属箔》；
ASTM D5470-2006《导热电绝缘材料热传输性能的标准测试方法》
取前述实施例1-4等量的地涂覆在PI膜上，烘干固化得挠性覆铜板，并沿用前述的实施例号进行测试，结果如表2所示。
三、各实施例耐老化性能测试
测试样品：实施例1-4胶黏剂制备的覆铜板，经过裁剪，样品尺寸为长宽2cm×1cm。
测试方法：高湿/高温综合环境老化实验中，湿度为85%rh，高温恒定维持在115℃，样品置于环境模拟真空罐中，各组样品摆放位置相同，并摆放在同样大小、材质的钢板上。按照预定时间间隔，每隔一定时间将样品取出，进行重量变化分析，记录每个测试时间点样品重量的变化。
耐老化实验原理：老化实验过程中，伴随时间增长，样品老化严重会发生剥落，重量减少。此外老化初期，样品中的微少的有机溶剂可能挥发，产生样品的重量减轻现象。耐老化性能越好，失重率越低。
测试仪器：电子天平，测量精度为0.0001g。
结果表明：本发明提供的耐老化胶黏剂性能优异，在高温高湿环境中40天失重率仅为0.62%左右。
Claims (3)
1.一种耐老化的覆铜板用胶黏剂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
环氧树脂聚合物 84-95份；
聚乙二醇 2-4份；
γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷 1-3份；
γ-氨丙基三乙氧基硅烷 1-3份；
3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷 0.5-1份；
异佛尔酮二异氰酸酯 8-10份；
固化剂 10-13份；
稀释剂 12-16份；
二月桂酸二丁基锡 0.6-1份；
氧化铝粉 12-15份；
超细二氧化硅气凝胶 0.2-0.5份；
所述固化剂为利用纳米氧化锌改性的2-乙基-4-甲基咪唑；
所述的环氧树脂聚合物由环氧树脂E51、环氧树脂E44和环氧树脂AG80组成，所述环氧树脂E51、环氧树脂E44和环氧树脂AG80的质量比为（2-3）:（1-1.5）:1；
所述的γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷的质量比为（2-3）:（2-3）:1；
所述氧化铝粉为粒径范围在1μm-20μm的氧化铝球形颗粒，其中粒径为3-5μm的含量≥80wt%，粒径为2-10μm的含量≥98.6wt%，其中α-Al2O3的含量为≥99.8wt%；
所述超细二氧化硅气凝胶的粒径在12-20nm的含量占比≥98wt%。
2.根据权利要求1所述耐老化的覆铜板用胶黏剂，其特征在于，所述的稀释剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、丙酮中的至少一种。
3.权利要求1或2所述耐老化的覆铜板用胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚乙二醇、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷搅拌均匀，得到混合物A；
（2）加热混合物A至70-80℃，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯进行反应0.5-5h，得到反应物B；
（3）将反应物B加热至80-100℃，然后加入环氧树脂聚合物、二月桂酸二丁基锡和稀释剂进行反应1-5h，反应完成得到的反应物C；
（4）将固化剂和氧化铝加入到反应物C中进行充分混合搅拌，冷却至10-30℃后加入超细二氧化硅气凝胶进行充分搅拌，得到耐老化的覆铜板胶黏剂。
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