[发明专利]一种含磷硅耐热杂化环氧树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种含磷硅耐热杂化环氧树脂及其制备方法和应用。

背景技术

以电子计算机、移动电话等为代表的电子工业是近二十年来发展最为迅速的高技术产业，电子工业的迅猛发展也带动了与之紧密联系的热固性树脂的发展，在所有的电子工业用热固性树脂材料领域中，环氧树脂体系因其优越的性能和低成本而用量最大，所占比例超过40％，在印刷线路板的制造和半导体、电子器件的封装方面有着广泛的应用，是电子工业中非常重要的一种高分子材料。

随着先进电子技术的出现、电子工业产品耐热阻燃等级的提高和有关安全技术的规范对电子基材用环氧树脂的性能提出了更高的要求，尤其是阻燃、耐热和力学等性能。然而，通用环氧树脂的氧指数仅为19.8，属于易燃材料，使用时存在一定的火灾隐患，因而如何改善环氧树脂的阻燃性能，使之更好地适应日益广泛的应用领域，已成为全球密切关注的焦点。

环氧树脂的阻燃方法一般可分为添加法和反应法两大类，添加法是在环氧树脂中加入各种具有阻燃性能的添加剂，使材料具有阻燃性能，但是添加法中阻燃剂容易迁移渗出而影响环氧树脂的其它性能。反应法是在环氧树脂中引入阻燃结构，阻燃物质不易迁移，不易析出，达到良好和永久的阻燃效果，并且具有极好的热稳定性和成碳率，目前主要是在环氧树脂引入卤素基团，例如四溴双酚A环氧树脂。然而1986年以来，人们发现四溴双酚A环氧树脂在燃烧时会高温裂解，并产生有毒的多溴二苯并呋喃和多溴代二苯并二恶烷，这些是会损害皮肤和内脏器官并使机体畸形和致癌的物质，由此含卤素的环氧树脂未能在欧洲获得绿色环保标志，其应用也受到了一定的阻碍。因此开发出非卤素的环保的环氧树脂阻燃剂代替现有的高卤或低卤阻燃剂就具有十分重大的环保意义。

近年来关于环保的高阻燃性能的环氧树脂的研究十分活跃，国内外研究人员在该领域进行了大量的工作，从目前的文献报道来看，其中以含磷和含硅的环氧树脂居多。如中国专利申请CN00123523，CN01130820，美国专利申请US2856369都是合成了含磷的环氧树脂，Hsiue GH和Wang WJ等也合成了含硅的环氧树脂。虽然含磷或含硅的环氧树脂相对一般的环氧树脂而言具有较好的阻燃效果，但是同时分子设计等条件的限制使环氧树脂的热性能和力学性能却降低了。

有机/无机杂化材料是由有机相和无机相构成的一种均匀的多相材料，其中至少有一相的尺寸或者有一个维度在纳米数量级。这种材料不同于传统的有机相/无机相填料体系，并不是有机相与无机相的简单加合，而是有机相和无机相在纳米至亚微米级甚至分子水平上结合形成的。这样得到的材料不仅兼具有机和无机材料的优点，可使聚合物力学性能、玻璃化温度提高。所以含磷硅的有机/无机杂化材料，不仅具有优越的力学性能、耐热性，而且具有很好的阻燃性能，完全满足高性能电子基材用环氧树脂的要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含磷硅耐热杂化环氧树脂，该环氧树脂单独固化或与传统的环氧树脂复合后的固化物，具有优良的耐热性和阻燃性和非常高的机械强度，该环氧树脂能够很好的满足高性能电子基材用热固性树脂的要求。

本发明的另一目的在于提供上述含磷硅耐热杂化环氧树脂的制备方法。该环氧树脂是由环氧基多烷基硅烷水解、缩合后与含磷活性物质反应得到。

本发明的再一目的在于提供上述含磷硅耐热杂化环氧树脂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种含磷硅耐热杂化环氧树脂，是由环氧基多烷基硅烷水解、缩合与含磷活性物质反应而得到，其特征在于，按重量份数计，将环氧基多烷基硅烷(式(1))100份、有机溶剂50～120份、占环氧基多烷基硅烷质量0.001％～0.5％的催化剂混合，在50～120℃下将去离子水10～40份滴加到上述混合溶液中，并在50～120℃水解回流2～8h，然后加入1～100份含磷活性物质，并在100～160℃下反应3～10h，保证环氧基与含磷物质反应完全，除去反应用的溶剂，即得含磷硅耐热杂化环氧树脂；所述含磷硅耐热杂化环氧树脂的数均分子量为500～6000；所述的催化剂可以是金属羧酸盐、酸性催化剂或者碱性催化剂。