[发明专利]一种耐热阻燃环氧型电子聚合物材料用含磷硅杂化固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物材料领域，具体涉及一种耐热阻燃环氧型电子聚合物材料用含磷硅杂化固化剂及其制备方法。

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炭率，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。如申请号为00123523.0的中国专利，申请号为01130820.6的中国专利，申请号为2856369的美国专利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。基于高分子结构与性能关系原理，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，但往往使环氧树脂的热性能和力学性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是克服现有技术所存在的上述缺点和不足，提供一种耐热阻燃环氧型电子聚合物材料用含磷硅杂化固化剂(以下简称含磷硅杂化固化剂)，所述含磷硅杂化固化剂是纳米尺寸的有机无机杂化的中空封闭型或半封闭型硅氧烷，其中硅氧烷结构中心由无机骨架Si-O键组成，结构中心外端由含有机磷或氨基或亚氨基有机基团组成，数均分子量为600～10000，具有以下结构式：

其中，R^/为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基或丁基；X为有机含磷取代基；Y为有机含氨基(亚氨基)的取代基。

本发明要解决的另一技术问题是提供这种耐热阻燃环氧型电子聚合物材料用含磷硅杂化固化剂的制备方法，所述制备方法包括以下的步骤：

按质量份数计，首先将环氧基多烷基硅烷100份、含磷活性物质20～100份、有机溶剂80～150份、一定量的催化剂混合，在50～100℃下回流反应3～10h；

然后再将含氨基或亚氨基的多烷基硅烷20～400份、蒸馏水50～100份，滴加到上述混合溶液中，在30～60℃下水解回流2～8h，除去溶剂即得耐热阻燃环氧型电子聚合物材料用含磷硅杂化固化剂。

所述环氧基多烷基硅烷包括具有如下结构式的环氧基多烷基硅烷中的一种或几种的混合物：

其中R为烷基、氧杂1-18直链或侧链烃基残基；R₁为甲基、乙基、正丙基、异丙基和丁基中的一种或几种，R₂为甲基、乙基、正丙基、异丙基和丁基中的一种或几种，n为2或3。

所述含氨基或亚氨基的环氧基多烷基硅烷包括具有如下结构式的含氨基或亚氨基的环氧基多烷基硅烷中的一种或几种的混合物：

其中R^//为氢、烷基、芳基或亚芳基；R为烷基、氧杂1-18直链或侧链烃基残基；R₁为甲基、乙基、正丙基、异丙基和丁基中的一种或几种，R₂为甲基、乙基、正丙基、异丙基和丁基中的一种或几种；n为2或3。