含硅環氧樹脂:三“無”產品
含硅環氧樹脂是一種三“無”環境友好型復合材料,這里的三“無”指無鹵、無銻、無磷.面對國外相關電子化學材料的沖擊,以及日益高漲的環保需求,這種新一代的環氧樹脂復合物產品研究日益推進,除苯酚一芳烷基型環境友好型阻燃環氧樹脂復合物外,含硅環氧樹脂復合物及含氮環氧樹脂復合物、納米粒子改性環氧樹脂復合物等,都是阻燃環氧體系的新軍。其中含硅環氧樹脂復合物以其優良的耐熱性、阻燃特性受到矚目。
含硅環氧樹脂以其耐熱性優良而著稱,其另一個引人之處在于聚合物具有優良的阻燃特性。據環氧樹脂行業協會專家介紹,其燃燒時含硅基團低表面能使其遷移到環氧樹脂表面,形成耐熱保護層從而避免聚合物發生進一步熱降解,因此硅被認為是“環境友好型”阻燃劑。國外曾系統考察了含硅環氧樹脂復合物的阻燃特性,以雙酚A(BE188)環氧樹脂或鄰甲酚醛型環氧樹脂(CNE200),分別與二苯基硅二醇(DPSD)或三苯基硅醇(TPSO)反應,制備了新型含硅環氧樹脂,并顯示:通過控制環氧樹脂與含硅組分物質的量比,可以制備不同硅含量含硅環氧樹脂 通過系統研究固化后環氧樹脂的熱穩定性與阻燃性質發現,引入硅基團后環氧樹脂復合物的熱性能與阻燃性均有提高。當以含磷或含氮固化劑進行固化后,環氧樹脂的極限氧指數(LOI)會進一步提高,如:采用雙酚A環氧樹脂BEl88與含硅二醇DPSD按2:1物質的量比,進行反應制備BE-Si2O含硅環氧樹脂。當以雙氰胺固化時環氧樹脂固化物的LOI值為23;當以含磷固化劑BAPPPO[雙(氨基苯基)苯氧膦]進行固化后,固化物的環氧樹脂的LOI值增加到了29.5。這種阻燃特性的提高主要歸于Si/P的協同作用。環氧樹脂行業協會專家表示,這種新型含硅環氧樹脂有望在微電子封裝中得到應用。
科研人員還合成了新型含硅反應性環氧單體三縮水甘油基苯基硅烷TGPS,并系統考察了由不同比例的TGPS、雙酚A型環氧樹脂EPON828,以及固化劑二氨基二苯甲烷(DDM)組成的共混體系結構與阻燃性的關系。研究發現與其它含硅化合物不同,TGPS可按仟何比例與EPON828混合,并表現出良好的相容性。共混體系的玻璃化轉變溫度(Tg)隨著TGPS比例的增加而下降。據環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家介紹,TGA測試表明,TGPS/EPON828/DDM體系的熱分解是分階段進行的:無論在空氣中還是在氮氣中,第1階段的熱分解溫度與失重快時的溫度均隨著TGPS比例的減少而增大;但在第2階段,失重快時的溫度隨著TGPS比例的增加而增大。這主要是由于第2階段發生了成炭反應,C-Si殘余物的形成起到了熱絕緣作用,從而增強了含硅環氧體系的阻燃性。例如800℃時TGPS/DDM環氧體系在氮氣中的成炭率為40%,遠遠高于EPON828/DDM的22%;在空氣中的成炭率為12%,而此時EPON828/DDM的成炭率為0。表明TGPS是一種性能優良的反應型阻燃劑。
含硅環氧樹脂以其耐熱性優良而著稱,其另一個引人之處在于聚合物具有優良的阻燃特性。據環氧樹脂行業協會專家介紹,其燃燒時含硅基團低表面能使其遷移到環氧樹脂表面,形成耐熱保護層從而避免聚合物發生進一步熱降解,因此硅被認為是“環境友好型”阻燃劑。國外曾系統考察了含硅環氧樹脂復合物的阻燃特性,以雙酚A(BE188)環氧樹脂或鄰甲酚醛型環氧樹脂(CNE200),分別與二苯基硅二醇(DPSD)或三苯基硅醇(TPSO)反應,制備了新型含硅環氧樹脂,并顯示:通過控制環氧樹脂與含硅組分物質的量比,可以制備不同硅含量含硅環氧樹脂 通過系統研究固化后環氧樹脂的熱穩定性與阻燃性質發現,引入硅基團后環氧樹脂復合物的熱性能與阻燃性均有提高。當以含磷或含氮固化劑進行固化后,環氧樹脂的極限氧指數(LOI)會進一步提高,如:采用雙酚A環氧樹脂BEl88與含硅二醇DPSD按2:1物質的量比,進行反應制備BE-Si2O含硅環氧樹脂。當以雙氰胺固化時環氧樹脂固化物的LOI值為23;當以含磷固化劑BAPPPO[雙(氨基苯基)苯氧膦]進行固化后,固化物的環氧樹脂的LOI值增加到了29.5。這種阻燃特性的提高主要歸于Si/P的協同作用。環氧樹脂行業協會專家表示,這種新型含硅環氧樹脂有望在微電子封裝中得到應用。
科研人員還合成了新型含硅反應性環氧單體三縮水甘油基苯基硅烷TGPS,并系統考察了由不同比例的TGPS、雙酚A型環氧樹脂EPON828,以及固化劑二氨基二苯甲烷(DDM)組成的共混體系結構與阻燃性的關系。研究發現與其它含硅化合物不同,TGPS可按仟何比例與EPON828混合,并表現出良好的相容性。共混體系的玻璃化轉變溫度(Tg)隨著TGPS比例的增加而下降。據環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家介紹,TGA測試表明,TGPS/EPON828/DDM體系的熱分解是分階段進行的:無論在空氣中還是在氮氣中,第1階段的熱分解溫度與失重快時的溫度均隨著TGPS比例的減少而增大;但在第2階段,失重快時的溫度隨著TGPS比例的增加而增大。這主要是由于第2階段發生了成炭反應,C-Si殘余物的形成起到了熱絕緣作用,從而增強了含硅環氧體系的阻燃性。例如800℃時TGPS/DDM環氧體系在氮氣中的成炭率為40%,遠遠高于EPON828/DDM的22%;在空氣中的成炭率為12%,而此時EPON828/DDM的成炭率為0。表明TGPS是一種性能優良的反應型阻燃劑。










































