新型耐热无卤阻燃环氧树脂的制备与性能研究

论文摘要

随着电子尖端领域以及无铅焊料的快速发展，通用的环氧树脂塑封装材料的耐热性、阻燃性能和耐湿性能都不能满足目前电子封装材料的技术要求。因此开发具有耐热性能好、低吸水率的阻燃环氧树脂塑封装材料具有十分重要的意义。本文介绍了两种环氧固化剂的合成和一种新型环氧树脂的合成。利用各种表征方法对固化物阻燃性能、耐热性能、吸水性能进行了表征。讨论了固化物性能与同环氧树脂或固化剂结构之间的关系。合成了一种含马来酰亚胺和双环戊二烯环二元结构的环氧固化剂Poly（HPM-co-DCPD），对邻甲酚醛环氧树脂进行热固化。采用差示扫描量热仪（DSC）对固化反应进行了研究，其固化产物通过热重分析仪（TGA）进行了表征。研究表明，固化物具有好的热稳定性。由于疏水结构DCPD的引入，固化产物表现出良好的耐水性。利用阻燃剂和不饱和聚合物反应，把9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）结构引入Poly（HPM-co-DCPD）中，合成一系列含磷聚合物P-Poly（HPM-co-DCPD）s。并将其作为邻甲酚醛环氧树脂固化剂，制备阻燃性环氧固化物。采用热分析法和极限氧指数法对相应环氧固化物的耐热性能和阻燃性能进行测试。环氧固化物具有好的热稳定性。极限氧指数显示其具有较好的阻燃性能。同时，由于疏水DOPO官能团的引入，固化物的吸水率进一步降低。以4，4’-联苯二甲基二甲醚和对苯基苯酚为原料，通过缩合反应得到联苯酚醛树脂，然后以该联苯酚醛树脂和环氧氯丙烷（ECH）为原料，合成了联苯酚醛环氧树脂。所合成的环氧树脂经红外光谱、氢核磁共振谱、环氧当量测定等证实了其结构。以DOPO和对苯醌为原料合成一种含磷的环状化合物（ODOPB），并将其作为联苯酚醛环氧树脂的扩链剂，合成一系列不同计量比的分子结构中含磷的环氧树脂。以邻甲酚醛树脂为固化剂制得不同含磷量的环氧固化物，对固化物的耐热性、阻燃性及耐湿性进行了表征分析，结果表明，含磷的环氧固化物均具有很好的阻燃性（极限氧指数≥32），良好的热稳定性，以及较低的吸水率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环氧树脂概述
• 1.1.1 环氧树脂的结构
• 1.1.2 环氧树脂的分类
• 1.1.3 环氧树脂的性能特点
• 1.1.4 环氧树脂的应用领域
• 1.1.5 环氧树脂的应高性能化
• 1.2 高耐热环氧树脂的研究进展
• 1.2.1 开发高耐热环氧树脂的意义
• 1.2.2 高耐热性环氧树脂的研究进展
• 1.3 阻燃环氧树脂的研究进展
• 1.3.1 环氧树脂阻燃的必要性
• 1.3.2 环氧树脂阻燃改性的方法
• 1.4 耐湿性环氧树脂的研究进展
• 1.5 研究课题的提出和研究内容
• 第2章 Poly（HPM-co-DCPD）的合成与性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 HPM 的合成
• 2.2.4 Poly（HPM-co-DCPD）的合成
• 2.2.5 环氧固化物的制备
• 2.2.6 分析与测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 Poly（HPM-co-DCPD）表征
• 2.3.2 DSC 法树脂固化温度的确定
• 2.3.3 固化物的热性能
• 2.3.4 固化物耐湿性能
• 2.4 本章小结
• 第3章 P-poly（HPM-co-DCPD）s 的合成与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 Poly（HPM-co-DCPD）的合成
• 3.2.3 P-poly（HPM-co-DCPD）s 的合成
• 3.2.4 环氧固化物的制备
• 3.2.5 结构表征与性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 P-poly（HPM-co-DCPD）s 的合成与表征
• 3.3.2 环氧树脂固化工艺的确定
• 3.3.3 固化物的热性能
• 3.3.4 固化物的阻燃性能
• 3.3.5 固化物的耐湿性能
• 3.4 本章小结
• 第4章 含磷联苯酚醛环氧树脂的合成与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 10-（2，5-二羟基苯基）-10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的合成（ODOPB）
• 4.2.3 联苯酚醛树脂（BPN）的合成
• 4.2.4 联苯酚醛环氧树脂（BPE）的合成
• 4.2.5 含磷联苯酚醛环氧树脂的合成
• 4.2.6 环氧固化物的制备
• 4.2.7 结构表征与性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 ODOPB 的结构表征
• 4.3.2 联苯酚醛环氧树脂的合成和表征
• 4.3.3 含磷联苯酚醛环氧树脂的合成与表征
• 4.3.4 熔融粘度
• 4.3.5 环氧树脂固化工艺的确定
• 4.3.6 固化物热性能
• 4.3.7 固化物的阻燃性能
• 4.3.8 固化物的耐湿性能
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢