RMI新樹脂改性單體固化鄰甲酚醛環氧效顯

    RMI(N-取代馬來酰亞胺)作為重要的新型樹脂改性單體,可將其用作鄰甲酚醛環氧樹脂的固化劑。近湖南大學化學化工學院進行了這方面研究,對固化產物的熱分析結果表明:N-對羧基苯基馬來酰亞胺可明顯提高鄰甲酚醛環氧樹脂的耐熱性能,固化產物的起始熱分解溫度為278℃,分解10%時的溫度為348℃,700℃時的殘炭分數為45%。N-取代馬來酰亞胺(RMI)能顯著提高聚合物的玻璃化溫度和熱分解溫度,改善材料的工藝性和力學性能。該研究成果原理是:N-對羧基苯基馬來酰亞胺羧基上的活潑氫可打開環氧環,用于環氧樹脂的固化。雙馬來酰亞胺改性環氧樹脂的研究已經很多,主要是胺或亞胺和雙馬來酰亞胺上碳碳雙鍵加成,得到胺固化劑來固化環氧樹脂,通過引入馬來酰亞胺環使環氧樹脂的耐熱性大大提高。
    鄰甲酚醛環氧樹脂是國外20世紀70年代,為適應電子工業的高速發展,而開發的一種多官能團縮水甘油醚型環氧樹脂。與普通的雙酚A環氧樹脂相比,鄰甲酚醛環氧樹脂極易形成高交聯密度的三維結構,加之固化物富含酚醛骨架,表現出優異的熱穩定性、力學性能、介電性能、耐水性、耐化學藥品性和較高的玻璃化溫度,并且當樹脂軟化點變化時,環氧值基本無變化,熔融黏度相當低,賦予了樹脂優異的工藝穩定性及加工工藝性,因而在半導體工業上廣泛做為集成電路、電子元器件以及民用弱電制品等封裝材料的主粘接材料。隨著電子封裝業面臨無鉛化的挑戰,采用無鉛焊接材料成為大勢所趨。目前開發的無鉛焊料的熔點相對較高,因此再流焊峰值溫度也從含鉛焊料的230~245℃升高到250~265℃,這就對材料的耐熱性能提出了更高的要求。
    采用N-對羧基苯基馬來酰亞胺作為鄰甲酚醛環氧樹脂固化劑的方法,就是在固化產物中引入酰亞胺環,提高固化產物的熱性能。該研究利用熱分析方法研究固化產物的耐熱性能。實驗試劑包括:馬來酸酐、對氨基苯甲酸、無水乙酸鈉、丙酮等為分析純試劑,鄰甲酚醛環氧樹脂為藍星新材料無錫樹脂廠生產。N-對羧基苯基馬來酰亞胺由馬來酸酐與對氨基苯甲酸采用兩步法進行合成,步驟為:在裝有攪拌的三口燒瓶中加入對氨基苯甲酸和丙酮溶劑,攪拌使對氨基苯甲酸溶解。用恒壓漏斗滴加馬來酸酐的丙酮溶液,30min加完。對氨基苯甲酸與馬來酸酐的物質的質量比為1:1.1。10~20℃下繼續反應2h,得到黃色針狀晶體,過濾、干燥后得中間產物馬來酰胺酸。然后合成N-對羧基苯基馬來酰亞胺與苯乙烯共聚物。
    實驗中考察了p-CPMI的合成與表征、p-CPMI及其共聚物作固化劑時固化產物的熱性能、p-CPMI與其它固化劑性能的比較。以無水乙酸鈉為催化劑,乙酸酐為脫水劑,丙酮為溶劑制備了N-對羧基苯基馬來酰亞胺,將N-對羧基苯基馬來酰亞胺及其與苯乙烯的共聚物用作鄰甲酚醛環氧樹脂的固化劑,進行鄰甲酚醛環氧樹脂的固化反應。對固化產物的熱分析表明,N-對羧基苯基馬來酰亞胺能明顯提高鄰甲酚醛環氧樹脂的耐熱性能,是非常良好的耐熱固化劑,具有較好的應用前景。這一研究參考了《鄰甲酚醛環氧樹脂的合成》、《國內鄰甲酚醛環氧樹脂生產與應用展望》、《電子封裝用環氧樹脂的研究進展》、《稀土催化馬來酸酐-苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺三元共聚合》、《N-對羧基苯基馬來酰亞胺的制備》等文獻。