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环氧体系阻燃性认识深化
2007-12-05 来源:中国环氧树脂行业在线 文字:[    ]
国内外业界越来越重视环境友好型无卤、无锑、无磷环氧树脂复合物(epoxy-resin compound)研究与开发,以苯酚—芳烷基型自熄性环氧树脂复合物为重点,取得了一系列新的研究成果。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,根据迎接来自阻燃方面、无铅焊料、封装工艺的挑战业界通过苯酚一芳烷基型自熄性环氧树脂结构与性能等研究,得到了关于环氧体系阻燃性较为深入的系统认识。环氧树脂体系的阻燃性,由分子结构中都包含芳香基团(R)的苯酚—芳烷基型环氧树脂和固化剂构成的环氧树脂体系,比传统通用型环氧树脂体系具有更高的阻燃性;另外对于厚度为1.6mm,熔融硅微粉质量分数超过70%(质量)的环氧树脂复合物可满足UL94 V-0级别的要求。

    中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家指出,苯酚—芳烷基型环氧树脂复合物在阻燃特性方面的优异表现缘于其独特的阻燃机理,这些新型树脂体系在着火后会很快形成稳定的泡沫层,从而阻止燃烧过程中的热传递。由于其分子结构中存在芳香族取代基,这些新型环氧树脂—固化剂固化交联网络具有较低的交联密度,在高温下具有较低的弹性。由于这种低弹性,使得体系内部热降解产生的挥发性物质将环氧复合物表层转变成了泡沫层,这种新型体系的高耐热解性能也有助于提高燃烧过程中泡沫层的热稳定性。研究人员通过调整环氧树脂复合物A[由苯酚-亚联苯型环氧树脂(环氧树脂1)与苯酚—亚联苯型固化剂(固化剂1)组成]与熔融硅微粉和其它填料的组成比例,成功制备了IC塑封料。该塑封料表现出较高的阻燃特性以及在无铅焊接中优异的耐热、耐潮湿性和高温储存稳定性。

    新型环氧树脂复合物在玻璃布—环氧—层压板基PWBs中的应用状况如何?研究表明:由苯酚—芳烷基型环氧树脂复合物制备的环氧玻璃布层压板,与由传统层压板相比不但具有自熄性,而且具有更高的阻燃特性,但是该层压板的阻燃特性无法满足UL94V-0级别的要求。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说,这种不足主要是由于燃烧过程中,层压板中的玻璃纤维阻碍了可以阻止热量传递的泡沫层的形成而造成的。为了进一步提高阻燃特性,研究人员考察了苯酚—芳烷基型环氧树脂复合物与金属氢氧化物例如Al(OH)3或Mg(OH)2的复合作用,后者可以在燃烧过程中吸收热量。经研究发现:通过加入比传统层压板少得多的金属氢氧化物(少于50%质量分数)即可达到UL94V-O级别的要求。将氢氧化铝与苯酚-对二甲苯型环氧树脂复合物(由环氧树脂2与固化剂2组成)配合制备的层压板具有最高的阻燃特性。这主要因为苯酚-对二甲苯型环氧树脂复合物(环氧树脂复合物B)比苯酚-亚联苯基型环氧树脂复合物(环氧树脂复合物A)具有更高的耐热性。含有金属氢氧化物的环氧玻璃布层压板的耐酸、碱溶液性能,主要通过考察层压板外表面以及重量的变化来评价这种特性。

    中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家说,研究发现含有Al(OH)3的新型层压板对上述酸、碱溶液均具有优异的抵抗性,尤其Al(OH)3质量分数小于60%的环氧玻璃布层压板同样具有优异的耐酸碱性。含有Mg(OH)的层压板在酸性溶液中其外表面会发生变化,并且具有较大的质量损失(超过5%质量百分数),这主要是由于Mg(OH)2在酸性溶液中的溶解造成的。由新型层压板制备的PWB的介电性能足够满足FR-4型PWBs的要求,该新型层压板的介电常数稍高,但对电路设计几乎不产生影响。通常氢氧化铝(介电常数高达8.7)数量的增加会导致介电性能的下降,但有限数量的氢氧化铝(少于50%质量分数)即可达到满意的介电性能。由于新型PWB中的苯酚一对二甲苯型树脂包含大量非极性芳香结构单元,因此其介电性能优于用作参比的PWB(基于氢氧化物加入总量考虑),新型PWB的介电损耗显著低于参比PWBs主要是由于该树脂较低的极化度所致。

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