一种耐高温环氧树脂包封料及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及绝缘材料领域，更具体地说，它涉及一种耐高温环氧树脂包封料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，电子元器件的用途和需求量越来越大。而包封料又是电子元器件的防护衣，其对电子元器件的可靠性和稳定性都起着非常重要的作用。用于电子元器件的包封料有酚醛树脂基、环氧树脂基、聚酯树脂基、聚酰胺树脂基等。
[0003]
相关技术主要采用的是双酚a型环氧树脂或双酚f环氧树脂，再加入填料、颜料和固化剂制得。
[0004]
针对上述中的相关技术，发明人认为双酚a型环氧树脂和双酚f环氧树脂粘度相对较低，应用较为方便，但耐热性较差。


技术实现要素：

[0005]
为了提高环氧树脂的耐热稳定性，本申请提供一种耐高温环氧树脂包封料及其制备方法。
[0006]
第一方面，本申请提供一种耐高温环氧树脂包封料，采用如下的技术方案：一种耐高温环氧树脂包封料，所述环氧树脂包封料由包含以下重量份的原料制成：双酚a型环氧树脂35-40份；邻甲酚醛环氧树脂3-7份；缩水甘油胺型环氧树脂8-10份；固化剂3-5份；固化促进剂0.05-0.1份；无卤阻燃剂2.5-3.5份；二氧化硅28-30份；氢氧化铝8-10份；钛白粉2-3份；颜料0.5-1份；增韧剂2-3份；激光打标剂4-5份；流平剂0.5-1份。
[0007]
通过采用上述技术方案，由于采用双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，邻甲酚醛环氧树脂的环氧值较高，在固化时能够提供更多的交联点，容易形成高交联密度的三维结构，固化后富含酚醛骨架，从而提高了包封料的热稳定性，但是邻甲酚醛环氧树脂较脆，缩水甘油胺型环氧树脂可以克服邻甲酚醛环氧树脂性脆
的缺陷，缩水甘油胺型环氧树脂分子结构上含有氨基或苯环，利用其分子结构与环氧树脂分子相嵌在一起，这些刚性的分子结构可以提高包封料的热稳定性。而且双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，可以协同增效，提高包封料的热稳定性。
[0008]
优选的，所述环氧树脂包封料的原料还包含4-8份的耐高温纤维，所述耐高温纤维是由植物纤维与芳香酸经酯化反应制得。
[0009]
通过采用上述技术方案，耐高温纤维不仅可以进一步克服邻甲酚醛环氧树脂性脆的缺陷，还可以进一步增强包封料的耐热稳定性。
[0010]
优选的，所述耐高温纤维的制备方法包括以下步骤：将10份竹纤维干燥后加入反应容器内，向反应容器内加入1-1.2份芳香酸、0.1-0.3份二氯亚砜和90-100份乙醇，升温至40-50℃，反应1-2h，抽滤，水洗，干燥，得到耐高温纤维。
[0011]
通过采用上述技术方案，竹纤维在二氯亚砜的催化作用下，在乙醇溶剂内与芳香酸发生酯化反应，从而将苯环结构接枝在竹纤维表面，增强了竹纤维的耐热性，从而提高包封料的耐热稳定性；经过接枝后的竹纤维与包封料的相容性大大提高，可以增强包封料的韧性。
[0012]
优选的，所述竹纤维的长度为0.8-2mm，直径为15-25μm。
[0013]
通过采用上述技术方案，上述尺寸的竹纤维既可以提高包封料的韧性，还可以提高包封料的耐热稳定性。
[0014]
优选的，所述芳香酸选自苯甲酸、苯乙酸、3-苯丙酸中的任意一种。
[0015]
通过采用上述技术方案，上述芳香酸具有一定的反应活性，在二氯亚砜的催化下容易与竹纤维发生酯化反应，而且提高了竹纤维的耐热性。
[0016]
优选的，所述固化剂由甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺组成，所述甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺的重量比为1：(0.4-0.6)：(1-1.5)。
[0017]
通过采用上述技术方案，上述固化剂的分子结构含有氨基、苯环等耐热性较高的官能团，既可以催化环氧树脂的固化反应，也能与环氧树脂上的官能团的反应，使得环氧树脂分子上具有刚性分子结构，从而进一步提高包封料的耐热稳定性。
[0018]
优选的，所述固化促进剂选自2-甲基咪唑、1-苄基2-甲基咪唑、1-氨乙基-2-甲基咪唑中的任意一种。
[0019]
通过采用上述技术方案，上述固化促进剂可以促进环氧树脂固化，缩短固化时间，增强环氧树脂固化后的机械性能，而且上述固化促进剂中也含有苯环结构，可以提高包封料的耐热稳定性。
[0020]
第二方面，本申请提供一种耐高温环氧树脂包封料的制备方法，采用如下的技术方案：一种耐高温环氧树脂包封料的制备方法，包括以下步骤：将双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、固化剂、固化促进剂、无卤阻燃剂、二氧化硅、氢氧化铝、钛白粉、颜料、增韧剂、激光打标剂、流平剂混合均匀，混合的时间为5-15minmin，再进行熔融挤出混合，挤出机温度80～160℃，压片冷却后破碎，粉碎，筛分，得到耐高温环氧树脂包封料。
[0021]
通过采用上述技术方案，将有机原料和无机原料经过机械混合，再经过熔融挤出
混合，能够使各组分充分混合均匀，增强包封料包封电子元器件后的机械性能，制成粉末后，方便对电子元器件进行包封。
[0022]
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用采用双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，邻甲酚醛环氧树脂的环氧值较高，在固化时能够提供更多的交联点，容易形成高交联密度的三维结构，固化后富含酚醛骨架，从而提高了包封料的热稳定性，但是邻甲酚醛环氧树脂较脆，缩水甘油胺型环氧树脂可以克服邻甲酚醛环氧树脂性脆的缺陷，缩水甘油胺型环氧树脂分子结构上含有氨基或苯环，利用其分子结构与环氧树脂分子相嵌在一起，这些刚性的分子结构可以提高包封料的热稳定性。而且双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，可以协同增效，提高包封料的热稳定性。
[0023]
2、本申请中优选加入耐高温纤维，由于竹纤维在二氯亚砜的催化作用下，在乙醇溶剂内与芳香酸发生酯化反应，从而将苯环结构接枝在竹纤维表面，增强了竹纤维的耐热性，从而提高包封料的耐热稳定性；经过接枝后的竹纤维与包封料的相容性大大提高，可以增强包封料的韧性。
[0024]
3、本申请中优选采用甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺复配作为固化剂，上述固化剂的分子结构含有氨基、苯环等耐热性较高的官能团，既可以催化环氧树脂的固化反应，也能与环氧树脂上的官能团的反应，使得环氧树脂分子上具有刚性分子结构，从而进一步提高包封料的耐热稳定性。
具体实施方式
[0025]
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0026]
原料的制备例制备例1耐高温纤维，由以下步骤制得：将10kg竹纤维干燥后加入反应容器内，向反应容器内加入1kg苯甲酸、0.1kg二氯亚砜和90kg乙醇，升温至40℃，反应2h，抽滤，水洗，干燥，得到耐高温纤维。竹纤维的长度为0.8mm，直径为15μm。
[0027]
制备例2耐高温纤维，由以下步骤制得：将10kg竹纤维干燥后加入反应容器内，向反应容器内加入1.2kg苯甲酸、0.1kg二氯亚砜和90kg乙醇，升温至40℃，反应2h，抽滤，水洗，干燥，得到耐高温纤维。竹纤维的长度为0.8mm，直径为15μm。
[0028]
制备例3耐高温纤维，由以下步骤制得：将10kg竹纤维干燥后加入反应容器内，向反应容器内加入1kg苯甲酸、0.3kg二氯亚砜和100kg乙醇，升温至40℃，反应2h，抽滤，水洗，干燥，得到耐高温纤维。竹纤维的长度为0.8mm，直径为15μm。
[0029]
制备例4耐高温纤维，与制备例1的不同之处在于，制备步骤中升温至45℃，反应1.5h。
[0030]
制备例5耐高温纤维，与制备例1的不同之处在于，制备步骤中升温至50℃，反应1h。
[0031]
制备例6
耐高温纤维，与制备例1的不同之处在于，竹纤维的长度为2mm，直径为15μm。
[0032]
制备例7耐高温纤维，与制备例1的不同之处在于，竹纤维的长度为2mm，直径为25μm。
[0033]
制备例8耐高温纤维，与制备例1的不同之处在于，将苯甲酸替换为等重量的苯乙酸。
[0034]
制备例9耐高温纤维，与制备例1的不同之处在于，将苯甲酸替换为等重量的3-苯丙酸。实施例
[0035]
实施例1一种耐高温环氧树脂包封料，由表1所示的重量份的原料制成。耐高温环氧树脂包封料的制备方法，包括以下步骤：将双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、固化剂、固化促进剂、无卤阻燃剂、二氧化硅、氢氧化铝、钛白粉、颜料、增韧剂、激光打标剂、流平剂混合均匀，混合的时间为15min，转速800r/min，再采用螺杆挤出机进行熔融挤出混合，挤出机温度160℃，挤出机转速1000r/min，经过压片机压片冷却后破碎至80目，粉碎，筛分，得到耐高温环氧树脂包封料。
[0036]
其中，双酚a型环氧树脂的型号为e-20，邻甲酚醛环氧树脂是购自济南圣泉集团股份有限公司的sqcn700，缩水甘油胺型环氧树脂是4,4
’-
二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺购自湖北德超化工有限公司。固化剂是甲苯二胺，固化促进剂是2-甲基咪唑，无卤阻燃剂是聚磷酸胺，颜料是酞青蓝，增韧剂是聚丙醇，激光打标剂是草酸铜，流平剂是聚丙烯酸乙酯，分子量为2000。
[0037]
实施例2-3一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，原料及其重量份如表1所示。
[0038]
表1实施例1-3的原料及其重量份(kg)组分实施例1实施例2实施例3双酚a型环氧树脂353840邻甲酚醛环氧树脂357缩水甘油胺型环氧树脂1098固化剂345固化促进剂0.10.080.05无卤阻燃剂2.533.5二氧化硅282930氢氧化铝8910钛白粉32.52颜料0.50.81增韧剂22.53激光打标剂44.55流平剂0.50.71实施例4一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，原料中还含有4kg的耐高温
纤维，耐高温纤维由制备例1制得。
[0039]
实施例5-12一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例4的不同之处在于，耐高温纤维分别由制备例2-9制得。
[0040]
实施例13一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例4的不同之处在于，原料中还含有1kg的耐高温纤维。
[0041]
实施例14一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例4的不同之处在于，原料中还含有6kg的耐高温纤维。
[0042]
实施例15一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例4的不同之处在于，原料中还含有8kg的耐高温纤维。
[0043]
实施例16一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例4的不同之处在于，原料中还含有12kg的耐高温纤维。
[0044]
实施例17一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化剂是2-乙基-4-甲基咪唑。
[0045]
实施例18一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化剂是异佛尔酮二胺。
[0046]
实施例19一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化剂由甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺组成，甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺的重量比为1：0.4：1。
[0047]
实施例20一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化剂由甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺组成，甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺的重量比为1：0.6：1.5。
[0048]
实施例21一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化剂由甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺组成，甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺的重量比为1：0.6：0.3。
[0049]
实施例22一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化促进剂是1-苄基2-甲基咪唑。
[0050]
实施例23一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化促进剂是1-氨乙基-2-甲基咪唑。
[0051]
对比例对比例1一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，未加入邻甲酚醛环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂。
[0052]
对比例2一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，邻甲酚醛环氧树脂替换等重量的双酚a型环氧树脂。
[0053]
对比例3一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，缩水甘油胺型环氧树脂替换等重量份的双酚a型环氧树脂。
[0054]
对比例4一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，未加入邻甲酚醛环氧树脂。
[0055]
对比例5一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，未加入缩水甘油胺型环氧树脂。
[0056]
对比例6一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，未加入双酚a型环氧树脂。
[0057]
对比例7一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，未加入固化促进剂。
[0058]
对比例8一种耐高温环氧树脂包封料，与实施例1的不同之处在于，固化促进剂的重量为0.02kg。
[0059]
性能检测试验检测方法：(1)将实施例1-23和对比例1-8制备的环氧树脂包封料按照gb/t2567-2008树脂浇注体性能试验方法进行测试，测试弯曲强度、冲击强度。
[0060]
(2)热失重分析：利用perkin-elmer公司pyrisl热分析仪测试，气体流量为20ml/min，升温速率10℃/min、温度范围为30-800℃，根据tga曲线确定实施例1-23和对比例1-8制备的环氧树脂包封料的5％失重温度(t5)。
[0061]
表2实施例1-23和对比例1-8的性能检测结果
结合实施例1-23和对比例1-8并结合表2可以看出，对比例1仅采用双酚a型环氧树脂时，5％热失重温度仅为185℃，对比例2仅采用邻甲酚醛环氧树脂时，5％热失重温度上升至192℃，对比例3仅采用缩水甘油胺型环氧树脂时，5％热失重温度上升至190℃，说明邻甲酚醛环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂的耐热稳定性高于双酚a型环氧树脂，对比例2仅采用邻甲酚醛环氧树脂时，弯曲强度和冲击强度均低于对比例1和对比例3，说明邻甲酚醛环氧树脂的韧性较差。对比例4采用双酚a型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂复配时，5％热失重温度是192℃，弯曲强度和冲击强度提高至124mpa和20kj/m2，说明双酚a型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，可以提高包封料的耐热稳定性和韧性；对比例5采用双酚a型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂复配时，5％热失重温度是195℃，弯曲强度和冲击强度是118mpa和17kj/m2，说明双酚a型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂复配使用，可以提高包封料的耐热稳定性，但是包封料的韧性下降；对比例6采用邻甲酚醛环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂复配时，5％热失重温度大幅提高至205℃，弯曲强度和冲击强度是125mpa和20kj/m2，说明邻甲酚醛环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，可以协同增效，提高包封料的耐热稳定性和韧性。
[0062]
实施例1采用双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，5％热失重温度大幅提高至300℃，弯曲强度和冲击强度是131mpa和22kj/m2，说明双酚a型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂复配使用，可以协同增效，提高包封料的耐热稳定性和韧性。
[0063]
实施例4在实施例1的基础上加入了耐高温纤维，5％热失重温度大幅提高至325℃，弯曲强度和冲击强度提高至150mpa和26kj/m2，实施例5-12在本申请的范围内改变耐高温纤维的制备参数时，5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度与实施例1相比均有提高，说明
耐高温纤维可以明显增强包封料的耐热稳定性和韧性。
[0064]
实施例13仅加入1kg耐高温纤维时，5％热失重温度提高至310℃，弯曲强度和冲击强度提高至136mpa和23kj/m2，说明耐高温纤维添加量太少，难以大幅提高包封料的耐热稳定性和韧性。实施例16在加入过量的耐高温纤维时，5％热失重温度为324℃，弯曲强度和冲击强度分别为135mpa和22kj/m2，与实施例4相比略有下降，说明耐高温纤维添加量太多，不仅不能进一步提高包封料的耐热稳定性和韧性，反而会造成一定的负面影响。
[0065]
实施例17的固化剂仅采用2-乙基-4-甲基咪唑时，5％热失重温度为301℃，弯曲强度和冲击强度分别为132mpa和22kj/m2，实施例18的固化剂仅采用异佛尔酮二胺时，5％热失重温度为302℃，弯曲强度和冲击强度分别为131mpa和22kj/m2，与实施例1的差别不大，但是，实施例19-20在将甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺按照特定配比复配使用时，5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度均大幅提高，说明甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺复配使用时，可以协同增效，明显提高包封料的耐热稳定性和韧性。实施例21中甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺的配比不在本申请的范围内时，5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度基本没有提高，说明甲苯二胺、2-乙基-4-甲基咪唑、异佛尔酮二胺需要在特定的配比下才可以协同增效。
[0066]
实施例22-23分别采用1-苄基2-甲基咪唑和1-氨乙基-2-甲基咪唑作为固化促进剂，与实施例1相比，5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度基本不变；对比例7没有加入固化促进剂时，5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度略有降低，对比例8加入少量固化促进剂时，5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度略有降低，说明本申请的固化促进剂对5％热失重温度、弯曲强度和冲击强度具有一定的提高作用。
[0067]
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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