联苯酚醛环氧树脂的合成与性能

论文摘要

随着电子尖端领域以及无铅焊料的快速发展,以通用环氧树脂固化的封装材料其耐热性和耐湿性都不能满足目前电子封装材料的技术要求,所以,开发具有高耐热性,低吸水率的环氧树脂具有十分重要的意义,联苯基团是一种高刚性基团,在环氧树脂骨架中引入联苯基团,一方面可以提高其耐热性;另一方面可以减小自由体积以提高韧性和降低吸水性。本文以4,4’-二甲氧甲基联苯和苯酚为原料,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。通过对联苯酚醛树脂及环氧树脂合成条件的选择,包括苯酚比例,反应温度,反应时间,催化剂种类及用量,加料顺序,水洗除催化剂以及ECH比例,得到环氧值范围在0.35～0.37之间,熔融粘度在50～150 mPa.s之间以及有机氯含量<700 ppm的联苯酚醛环氧树脂。采用热重分析（TGA）研究了不同分子量分布对固化产物热性能的影响,研究表明,分子量分布越小,n=1结构联苯酚醛环氧树脂含量越多,得到的联苯酚醛环氧树脂热性能越好。以4,4’-二氨基二苯基砜（DDS）、对羟基苯基马来酰亚胺（HPM）、联苯酚醛（DPR）、聚酰胺650（PA）为固化剂比较了不同固化产物的热性能并考察了凝胶时间,研究发现以DDS,HPM,DPR为固化剂的固化产物的初始热分解温度均可以达到370℃以上,在700℃时的残留质量分数分别为32%,38%和40%。考察凝胶时间得到这四种固化剂固化联苯酚醛环氧树脂的最佳温度分别是190℃～210℃,170℃～190℃,200℃～220℃和50℃～60℃。此外,对比了联苯酚醛环氧树脂固化物与普通环氧树脂固化物的耐湿热性能,结果表明,联苯结构的引入,大大提高了环氧树脂的耐热性,降低了吸水率,有利于应用于电子封装材料领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 环氧树脂及固化剂概述
• 1.1.1 环氧树脂的分类及合成方法
• 1.1.2 环氧树脂的性能和应用
• 1.1.3 固化剂
• 1.2 环氧树脂在电子封装领域的应用及发展方向
• 1.2.1 电子封装的作用及地位
• 1.2.2 环氧树脂在电子封装中的应用
• 1.2.3 现代电子封装对环氧树脂提出挑战
• 1.2.4 环氧树脂在电子封装中的发展方向
• 1.3 本课题研究的立题依据及目标
• 1.3.1 国内情况
• 1.3.2 国外情况
• 1.3.3 本研究的目的、主要内容及目标
• 第2章 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 合成原理
• 2.3 实验步骤
• 2.3.1 联苯酚醛的合成
• 2.3.2 联苯酚醛环氧树脂的合成
• 2.3.3 联苯酚醛环氧树脂的热固化反应
• 2.4 分析与测试
• 2.4.1 红外测定（IR）
• 2.4.2 核磁测定（1H-NMR）
• 2.4.3 分子量的测定
• 2.4.4 环氧当量的测定
• 2.4.5 环氧树脂粘度的测定
• 2.4.6 有机氯含量测定
• 2.4.7 凝胶化时间的测定
• 2.4.8 热重分析（TGA）
• 2.4.9 吸湿性测定
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 联苯酚醛环氧树脂的合成及表征
• 3.1.1 联苯酚醛环氧树脂的合成
• 3.1.2 联苯酚醛环氧树脂的表征
• 3.2 联苯酚醛环氧树脂合成条件的优化
• 3.2.1 苯酚比例
• 3.2.2 温度
• 3.2.3 反应时间
• 3.2.4 催化剂种类及用量
• 3.2.5 加料顺序
• 3.2.6 水洗除催化剂
• 3.2.7 ECH 比例
• 3.3 凝胶时间的考察
• 3.4 联苯酚醛环氧树脂的固化反应机理
• 3.5 分子量分布对固化产物性能的影响
• 3.5.1 不同的苯酚比例
• 3.5.2 不同的环氧氯丙烷比例
• 3.6 耐热性能
• 3.6.1 不同环氧树脂耐热性能比较
• 3.6.2 不同固化剂固化联苯酚醛环氧树脂
• 3.6.3 联苯酚醛作为固化剂固化双酚 A 环氧树脂
• 3.7 耐湿性能
• 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