[发明专利]一种液态环氧基功能化POSS改性型环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及改性材料领域，尤其涉及一种液态环氧基功能化POSS改性型环氧树脂，其组分中含有液态环氧基功能化POSS、环氧树脂基体以及固化剂。本发明将此类液态环氧功能化POSS通过化学键结合方式引入环氧树脂中，并通过调节液态POSS的添加量、固化剂种类以及热固化工艺制备一种热力学性能好的低介电型环氧树脂。相较于现有技术中由于POSS与基材相容性较差，导致复合材料性能较差的问题，本发明中的液态环氧基功能化POSS与环氧树脂基体之间的相容性优异，从而极大地提升环氧树脂的热力学性能，降低环氧树脂的介电常数和介质损耗，且操作简单、原料易得，易于控制，因而在集成电路及电子封装材料领域有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及改性材料领域，尤其涉及一种液态环氧基功能化POSS改性型环氧树脂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂鉴于其优异的介电性和热力学性能，并且具有耐高温性、耐化学性、耐候性等特性，已经被广泛应用到现代工业的多个领域中，如作为表面涂层材料、粘合剂、介电材料等，是最常用的热固性树脂之一。目前环氧树脂在电子封装行业领域的应用日趋成熟，但随着当代信息技术的高速发展，单纯环氧树脂的性能已经不再能满足电子封装行业的要求，实现其更低的介电常数和介电损耗，以及更高的热力学性能成为研究者们当前具极具挑战性的研究目标。

目前，为了进一步提高环氧树脂的热力学性能与介电性能，主要有两种解决方法：一是调节环氧树脂内部分子组份，如添加氟等来达到要求；二是向树脂体系中添加填料来提高其各方面性能。

POSS分子由于其特殊的中空笼状多面体无机刚性结构，使得其本身具备较低的介电常数和高耐热性能；同时，POSS外围的有机侧基又可以根据需要进行功能化，使其与被改性基体具有较好的相容性。所以将功能化POSS引入环氧树脂中必将在很大程度上提高树脂的性能。然而现有的固态的多面体低聚倍半硅氧烷由于和基体材料的相容性欠佳，容易影响复合材料的性能。

例如授权公告号为CN 102241937B的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料及其制备方法，其在涂料中加入了多面体低聚倍半硅氧烷改性剂，其通过将原本固态的多面体低聚倍半硅氧烷中的乙烯基与丙烯酸单体之间通过自由基反应，延长了侧链，从而达到了较高的相容性。然而这种改性手段虽然具有一定的效果，但是由于其侧链连接了较长的链段，导致其分子内部的POSS核心的相对含量大幅降低，使得其综合性能提升不明显。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的由于POSS与基材相容性较差，导致复合材料性能较差的缺陷，提供了一种具有与基材相容性优异，同时能够用以改善材料的热力学以及介电等性能的一种液态环氧基功能化POSS改性型环氧树脂及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种液态环氧基功能化POSS改性型环氧树脂，所述的环氧树脂中含有液态环氧基功能化POSS，其结构式如式(Ⅰ)所示：

与常规的固态POSS不同，本发明中的环氧基功能化POSS由于其核心处的笼形结构分子中的硅原子的侧链为具有柔性链节基团，使得其能够以液态形式存在。从而能够有效提高其与液态环氧树脂之间的相容性。

同时，由于其侧链之中含有大量的环氧基，因而其能够有效的参与环氧树脂的固化反应。此外，由于其侧链的链节长度较短，使得其分子内部的笼形结构的核心的含量较高，在加入量相同的情况下笼形结构的核心的含量越高，其能够起到的改善力学耐热性能的效果也相应更加明显。因此，本发明中的环氧基功能化POSS在与环氧树脂具有较高相容性的基础上还具有良好的力学增强以及耐热性能提升的效果。

此外，本发明使用的环氧基功能化POSS不仅含有能和环氧类树脂反应的功能化基团，并且液态的物理性状也使其相较于固态粉末状POSS与树脂基体的相容性更好，无需在制备过程中引入溶剂，使最终材料的性能更为优异。