[发明专利]一种具有优异的柔韧性和阻燃性的环氧树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子封装材料领域，涉及到环氧树脂的阻燃和增韧，尤其是一种具有优异的柔韧性和阻燃性的环氧树脂组合物及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一，由具有环氧基的化合物与多元羟基或多元醇化合物进行缩聚反应而制得的产品，具有优异的粘结性、耐化学腐蚀性、电气绝缘性能、力学性能，以及易于加工、收缩率低、线胀系数小和成本低廉等优点，广泛应用在压敏电阻、陶瓷电容器、二极管、三极管等电子元器件的封装。

但由于环氧树脂的极限氧指数（LOI）较低，只有19.5，属于易燃物质，因此需要对其进行阻燃处理。出于人类健康和环境保护的要求，现如今，主要采用无卤阻燃剂赋予环氧树脂优异的阻燃性。而在无卤阻燃剂中，磷系化合物作为新一代具有环保概念的阻燃剂，已被广泛的研究和应用，成为现今阻燃剂的主流，并已进入量产使用阶段。磷系阻燃剂分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂的工艺简单，但阻燃效率低、添加量大，且存在分散性、相容性等问题，从而限制了添加型阻燃剂的使用。而反应型阻燃剂则具有高效、高阻燃、非逃逸性、耐热性等特点，成为有机磷系阻燃剂的首选研究；在反应型阻燃剂中，含磷固化剂由于具有反应活性适中和分子链长短可调等特点，成为实现环氧树脂阻燃的最好途径。

另一方面，由于纯环氧树脂的韧性不足，导致固化物质脆、易开裂等缺陷，无法用于温循性（即耐冷热冲击性）要求较高的电子元器件的封装，其应用受到了较大的限制。基于此，国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究工作。然而无论用弹性体还是纳米技术改性环氧树脂，都有其先天性的缺陷，因为增韧材料用于电子封装材料必须满足以下五个方面：⑴增韧材料必须保证电子封装材料具有优异的储存稳定性；⑵增韧材料必须保证电子封装材料具备优异的电性能；⑶增韧材料与环氧树脂具有很好的相容性且能够在环氧树脂中充分分散；⑷增韧材料加工方便，使改性易于进行；⑸增韧材料与环氧树脂混合固化后，必须保证电子封装材料具备优异的物理和化学性能，如玻璃化转变温度Tg、耐热性、耐溶剂性不应劣化。因此,采用大分子固化剂直接改性环氧树脂日益受到重视；其中，星型支化聚合物由于具有低粘度、高官能度、无链缠结和良好的溶解性等特性,成为一种增韧环氧树脂的新途径。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种具有磷元素不迁移、阻燃效率高、柔韧性好的具有优异的柔韧性和阻燃性的环氧树脂组合物，以满足电子封装材料对无卤阻燃和柔韧性的要求。

本发明实现其目的的技术方案是：

一种具有优异的柔韧性和阻燃性的环氧树脂组合物，其构成组分及其质量份数如下：

其中，其他固化剂不包括星型支化结构的柔韧性阻燃聚酯固化剂；

所述星型支化结构的柔韧性阻燃聚酯固化剂的制备方法如下：

⑴在容器中加入多元醇，升温至100-130℃，加入多元酸和部分催化剂；通氮气下缓慢升温至130-160℃开始酯化反应，并产生酯化水馏出，反应过程中控制蒸馏柱温度不高于100℃，然后进行分段式酯化反应，150～180℃加热反应2～4h、180～220℃加热反应1～3h；

⑵加入六（4-羧基苯氧基）环三聚磷腈和剩余部分催化剂，缓慢升温至150-180℃时开始酯化反应，并有副产物水流出，反应过程中控制蒸馏柱温度不高于100℃，进行分段式酯化反应，150～180℃加热反应2～3h、180～220℃加热反应1～3h，当反应体系的酸值小于20mgKOH/g时，进行抽真空反应，真空度-0.05～0MPa，抽真空的时间15～30min；

⑶反应结束后，加入封端剂，继续搅拌，于175～185℃之间反应1.5～2.5h后，抽真空，真空度-0.05～0MPa，时间10～30min；

⑷出料，经冷却压片，获得星型支化结构的柔韧性阻燃聚酯固化剂；

其中，所述的各组分的质量份数为：

而且，所述环氧树脂要求软化点为60～110℃、环氧值为0.12～0.25eq/100g。

而且，所述环氧树脂包括缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂。

而且，所述星型支化结构的柔韧性阻燃聚酯固化剂的酸值范围为120～260mgKOH/g，熔融粘度范围1500～6000mPa·s/150℃，软化点范围为60～110℃。