含联苯结构高性能环氧树脂的合成与性能研究

含联苯结构高性能环氧树脂的合成与性能研究

张春玲[1]2004年在《含联苯结构高性能环氧树脂的合成与性能研究》文中提出电子材料是发展微电子工业的基础,作为生产集成电路的主要结构材料——环氧塑封料随着芯片技术的发展也正在飞速的发展,并且塑封料技术的发展将大大推动微电子工业的发展。目前国外 IC 芯片向高集成化、布线细微化、芯片大型化及表面安装技术发展,与此相应的塑封料研究开发趋势是使材料具有一些高的性能。IC 封装对于材料的性能要求是多种多样的,但可以归纳为“5”高与“5”低,即高纯度、高耐热及热氧化稳定性、高力学性能、高电绝缘性能、高频稳定性能;低介电常数与低介电损耗、低吸潮性、低内应力、低热膨胀系数和低成型加工温度。目前国外半导体器件的 80%~90%(日本几乎全部)由环氧树脂封装材料代替过去使用的金属和陶瓷封装,其发展前景十分看好。环氧树 I中英文摘要脂在电子器件制造中如此重要,以至于有“没有环氧树脂就没有IC”的说法。 但塑料用材料的研制与生产在国内一直是薄弱环节,九十年代基本被进口产品垄断,价格昂贵。我国环氧树脂塑封料的研究和开发还存在较大的差距,加强对环氧塑封料的开发,是适应我国电子工业发展的迫切需要。研制并开发性能优异的电子封装材料,以国产封装料替代进口产品,可以更好地推动我国电子工业的发展。 本文根据分子设计原理,采用在环氧树脂链段中引入刚性的联苯基团,成功地制备了耐热等级高的环氧树脂与固化剂,这些材料具有潜在的应用价值。 在论文的第二章里,我们利用含有联苯基团的联苯二酚以及取代的联苯二酚,成功地合成了四种含刚性联苯基团的环氧树脂,并对它们的结构进行了较为详细的表征。通过对四种环氧树脂热性能的研究,表明四种环氧树脂在常温下为固体,由于联苯基团的引入,环氧树脂的热性能得到了提高,符合我们设计设想的出发点。 在论文的第叁章,通过四种环氧树脂热性能的比较及筛选,具有更好应用前景的是由取代联苯二酚制备的环氧树脂(简称TMBP)。研究了材料的粘度以及溶解性,结果表明 TMBP 具有良好的加工熔融粘度和溶解性。在本论文中,我们选用通用型芳香胺类固化剂 DDM 和 DDS 以及我们自行合成的固化剂 BADK 对体系的固化性能进行研究。为了更好地确定固化反应条件,我们首先研究 II中英文摘要了环氧树脂的固化反应动力学,确定了固化反应动力学参数。研究表明,固化剂的熔点 DDS>BADK>DDM,反应活性为 DDM>BADK>DDS,与它们的熔点变化规律正好相反,这主要与固化剂的分子链段结构有关。叁种固化剂的固化体系的反应级数几乎相等,都为复杂反应。叁种固化剂的反应都为固化剂中的活泼氢与环氧树脂链段两端的环氧基发生反应形成叁维网状结构。两种非等温动力学方法计算的固化反应活化能中,Ozawa 方法计算的活化能值略高于 Kissinger 方法计算的活化能值,但对于叁种固化剂反应活性的规律两种方法计算结果相同。 论文的第四章,对叁种固化剂的固化体系的固化性能进行了研究。在热性能方面,含联苯结构的环氧树脂的玻璃化转变温度普遍高于 E-51 体系。在使用 DDS 作为固化剂时,TMBP 体系的玻璃化转变温度可以达到 230℃。在吸水率方面,DDM 固化体系中,TMBP固化体系的吸水率高于 E-51 体系;在使用 DDS 和 BADK 作为固化剂时,TMBP 固化体系的吸水率明显低于 E-51 体系。通过热性能的研究发现,环氧树脂固化物的玻璃化转变温度和吸水率与固化剂的使用量有直接关系。随着固化剂量的增加体系的玻璃化转变温度有一个先增大后减小的过程。但随着固化剂用量的增加吸水率整体上有增加的趋势,主要是因为固化剂量增加交联度增加,随之自由体积变大,导致吸水率有上升的趋势。BADK 作为一种改性芳香胺固化剂使用,由于固化剂的交联点的链段间距离加长,使得反应体系的自由体积减小,降低了体系的吸水率,TMBP 体系的饱和吸水率降低到 1.7%。与通用型固化剂 DDM 相比,热性能也 III中英文摘要得到了提高。在论文的第五章,对不同含量的纳米 SiO2/环氧树脂复合材料固化体系的热性能和力学性能进行了研究。无机粒子的加入对环氧树脂复合材料的热性能影响不大。由于我们使用的偶联剂含有的官能团为环氧基,在反应过程中也会与固化剂反应,因此实际反应环氧树脂与固化剂的配比为固化剂不足,导致环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度略有下降。无机粒子的加入在一定程度上改善了环氧树脂的力学性能,但存在的问题是,无机粒子在树脂基体中的均匀分散的问题。而且对于力学性能的影响因素很多,在今后的工作中应进一步开展。

刘中国[2]2013年在《高性能电子封装材料用环氧树脂的合成与性能研究》文中研究指明本论文从提高电子封装塑料的耐湿热性能入手,侧重于环氧树脂设计与合成,通过加入不同种类的固化剂研究了耐高温、低吸水率的环氧树脂固化体系,并对固化树脂的结构、性能和固化机理进行了详细研究。1.通过亲核加成反应,两步法合成了含有极性砜基的双酚S型环氧树脂。利用非等温DSC方法,研究其与芳香胺、酸酐和咪唑的固化动力学和固化机理。2.成功合成了侧链含氟的叁氟甲基苯基型环氧树脂。由于含有刚性的联苯结构,该材料具有较高的热分解温度和玻璃化转变温度。氟的引入提高了环氧树脂的疏水效果,降低了吸水率。3.利用合成的4-甲基苯基双酚单体,合成了新型的4-甲基苯基型环氧树脂。刚性的联苯结构赋予了理想的热稳定性和耐湿性。利用相同的合成方法,从分子设计出发,合成了新型含有刚性萘环的1,5-二苯甲酰-2,6-二缩水甘油醚萘。4.采用亲核加成反应合成了四甲基双酚F型环氧树脂。苯环上四个甲基的阻位效应,防止了副产物的生成。用四甲基联苯型环氧树脂共混改性四甲基双酚F型环氧树脂,进一步提高热分解温度和玻璃化转变温度,降低固化树脂的吸水率。

欧雄燕[3]2008年在《联苯酚醛环氧树脂的合成与性能》文中提出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。

李士伟[4]2009年在《电子封装材料用新型环氧树脂的制备及性能研究》文中指出在过去的几十年间,人类应用半导体科技制造出高能量、高密度的仪器设备,给全世界带来了飞速的发展。近年来对先进封装材料的研究提出了迫切的需要。电子封装技术是集电子信息科学,机械,热学,化学,材料学,制造学和系统技术等多种学科于一身的技术。环氧树脂塑封料是一种重要的集成电路封装材料。本论文针对目前国内环氧树脂封装材料的现状以及国内外发展的情况,从叁个大的方面进行了研究。一,从分子结构设计的角度出发,制备了叁种不同结构的环氧树脂。1有针对性的合成多芳香型环氧树脂。2对双环戊二烯酚型环氧树脂的制备工艺及性质进行了相关研究。3新酚环氧树脂的合成。二,制备了环氧树脂/蒙脱土复合材料。其力学性能都较单纯的环氧树脂固化物优异叁,联苯型环氧树脂中试合成。在基础研究的前提下,对已有的四甲基联苯二酚型环氧树脂进行了中试合成实验,该实验对合成工艺、放大反应效应以及产量等等进行了研究。

刘甲[5]2011年在《新型耐热无卤阻燃环氧树脂的制备与性能研究》文中研究说明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。

曾小亮[6]2010年在《联苯酚醛环氧树脂的合成及其纳米高岭土复合材料的研究》文中研究表明近年来,随着全球环境保护呼声的日益高涨以及对于电子封装材料性能要求的不断提高,传统的环氧塑封料正面临着巨大的挑战。通用环氧树脂固化的封装材料的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。因此,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。本论文针对课题组合成的高耐热性,低吸水率的联苯酚醛环氧树脂(BPNE)存在有机氯偏高的问题,探讨了环化反应温度、环化反应时间及催化剂(碱)用量对环氧树脂环氧值和有机氯含量的影响。研究结果表明,控制环化反应温度为65℃,环化反应时间2 h,催化剂碱用量与联苯酚醛树脂羟值1:1.0(摩尔比)时,所合成的BPNE有机氯含量最低(342 ppm)。满足电子封装材料对环氧树脂中氯含量的要求。以4,4’-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用差示扫描量热仪(DSC)研究了BPNE/DDS体系非等温固化动力学。采用外推法确定了体系的固化工艺。利用Flynn-Wall-Ozawa等转化率法和Kissinger法确定BPNE/DDS体系的固化反应活化能(Ea)。利用Malek最大概然机理函数法确定了BPNE/DDS固化反应动力学机理。研究表明,该体系符合两参数自催化Sestak-Berggren模型。采用上述确定的固化工艺进行固化,测定了固化物的耐热性能与耐水性能。利用热重分析仪(TGA)研究了固化物在氮气氛围下的热降解行为。采用Flynn-Wall-Ozawa等转化率法确定了该体系降解表观活化能,并利用Dakin方程研究了其使用寿命。研究结果表明,固化产物具有高的玻璃化转变温度(Tg=1 67℃)和热稳定性。并且,因憎水性的联苯结构的引入,固化产物表现出良好的耐水性(吸水率仅为1.09%)。热降解研究表明,该热降解反应为一级反应,且具有较高的热分解活化能(209.74 kJ/mol)。以失重50%作为寿终指标,固化体系氮气氛围下使用10天的最高温度为288.1℃,表现出优异的热稳定性。采用二甲亚砜(DMSO)作为插层剂对纳米高岭土进行有机化改性,以BPNE为基体、DDS为固化剂,利用插层聚合法制备了BPNE/高岭土纳米复合材料。利用FTIR和X射线衍射仪(XRD)分析了有机高岭土结构的变化,并利用透射电子显微镜(TEM)和XRD表征了该复合材料的微观结构,利用DSC和TGA研究了该纳米复合材料的耐热性能,对纳米复合材料的吸水性能进行了测试。研究结果表明,少量的高岭土可提高BPNE的耐热性,但同时会增加其吸水率关键词:联苯酚醛环氧树脂;纳米高岭土;固化动力学;热降解动力学;热稳定性;耐湿性

何杰[7]2008年在《绿色环保型高性能集成电路封装用复合材料的制备》文中认为目前,集成电路(IC)向高集成化、布线细微化、芯片大型化及表面贴装技术发展,与此相应的要研发高性能的环氧模塑料。为了保护生态环境,2003年2月13日,欧盟公布了两个指令:WEEE(废弃的电气和电子装置)、RoHS(在电气和电子装置中限制使用其废弃物会产生有害物质的某些材料),对环氧模塑料的应用开发提出了更高的要求。随着国内外电子信息产品市场逐步向环保型电子信息产品的转换,绿色环氧模塑料的研发有着十分重要的意义,且有着广阔的市场前景。本文采用在环氧树脂链段中引入刚性的联苯基团,合成出具有结晶性的含联苯结构环氧树脂MEP和TMBP。用1H-NMR、FT-IR. POM、DSC、XRD等仪器对合成的产物进行了结构表征和性能测试。结果表明,合成的材料结构正确,并具有潜在的应用价值。用DSC研究了TMBP、邻甲酚醛环氧树脂ECN; TMBP/ECN叁种环氧树脂体系用线性酚醛树脂作固化剂,咪唑作固化促进剂的固化反应动力学。采用T-φ外推法推断出固化反应的固化温度,用Kissinger和Ozawa法计算了固化反应的表观活化能∧E,根据Crane理论计算出反应级数。通过对比发现,联苯型环氧树脂的起始固化温度和活化能较低,而后固化温度较高。联苯型环氧树脂的加入提高了固化反应温度,需要更高的固化条件。对TMBP、ECN及TMBP/ECN叁种环氧树脂体系进行了熔融粘度分析,结果表明,TMBP熔融粘度约为0.02Pa·s, ECN熔融粘度为0.59Pa·s;随着TMBP的含量增加,TMBP/ECN体系的熔融粘度逐渐降低,当TMBP占40%时,体系的粘度降为0.15Pa·s。对硅微粉后体系的流动行为进行了分析,结果表明,随着硅微粉填充量的增加,体系粘度增加,硅微粉粒径和粒径匹配对体系粘度也有一定影响。最后采用高速混合、双辊开炼、注压成型等工艺制备出环保型环氧模塑料,并对模塑料的主要性能进行了测试。结果表明,制备出的环氧模塑料的吸水率很低,良好的环保阻燃性,达到了UL94V-O阻燃级,能耐355℃以上高温,基本满足大规模集成电路封装的要求。

蔡红莉[8]2007年在《新型含联苯基团酚氧树脂及其共混复合材料的性能研究》文中研究说明本文以提高酚氧树脂热性能为目的,从分子设计的角度出发,首先通过氧化-偶联反应成功地合成了含有联苯基团的双酚单体。利用此双酚单体与环氧氯丙烷在催化剂、分散剂存在的条件下通过溶液缩聚法成功地合成了含联苯基团的酚氧树脂。通过FTIR、1H-NMR和GPC等测试手段对合成的含联苯基团酚氧树脂的结构进行了表征。证明所得的聚合物与预先设计的分子结构相符。通过DSC,TGA,SEM和万能拉力机对它的热行为,力学性能和粘接性能进行了研究。 为了更好的掌握结构对酚氧树脂性能的影响,我们又合成了一系列结构不同的酚氧树脂与之比较。研究表明,联苯基团的存在提高了酚氧树脂的软化点,分子链中的刚性结构和侧基对酚氧树脂性能有显着影响,从而建立了聚合物结构和性能的关系。 通过DSC、DMA、FTIR、SEM以及万能拉伸机等测试,证实了含联苯基团酚氧树脂的加入有效地改善了环氧体系的脆性。不同结构的酚氧树脂对这一热固/热塑共混体系的相容性有很大影响,对环氧树脂的的增韧遵循不同的机理。我们通过共溶剂共混法制备了磺化聚醚醚酮/酚氧树脂复合质子交换膜,利用FTIR,UV-Vis,AFM,SAXS,TGA,万能拉力机和交流阻抗等测试手段,对膜的结构和性能进行了详细研究。研究结果显示:磺化聚醚醚酮/含联苯基团酚氧树脂共混复合膜在燃料电池中有良好的应用前景。

崔滢[9]2017年在《新型含联苯结构的牙科复合树脂的制备及其性能研究》文中研究说明很长时间以来,越来越多的人为牙科疾病所困扰,尤其是会导致牙体缺损的龋病在牙科疾病中占了很大比重。因此,可以修补牙体缺损的齿科修复填充材料获得了人们越来越广泛的关注。其中,可见光固化牙科复合树脂能够在牙釉质以及牙本质之间产生牢固的粘结,更是广泛的被应用于齿科临床医学中。但是口腔环境的特殊性及复杂性,许多的光固化齿科复合树脂如传统的含有双酚A结构的Bis-GMA,在持久性以及机械强度,收缩应力,生物相容性等方面仍然存在着缺陷,有待改良。因此,开发新的具有低聚合收缩,机械性能优越且安全无毒的基质树脂,或对现有的临床上广泛应用的齿科树脂进行改性都很有研究意义。基于上述原因,本研究旨在合成一种新型含联苯结构的齿科可见光固化基质树脂,期望其单独作为复合树脂或与市面上现有的齿科树脂共混共同作为复合树脂都能在各方面体现出优越的性能。本论文研究工作可分为以下几部分:1.首先采用两步法制备四甲基联苯二酚型环氧树脂(TMBP),并以之为原料,将其与甲基丙烯酸发生开环酯化反应,合成出新型的基质树脂,即四甲基联苯二酚型甲基丙烯酸酯(TMBP-EMA)。并利用红外光谱及核磁光谱对其结构进行验证,与预期结构相同。2.接着将TMBP-EMA作为基质树脂,与适量的稀释剂、可见光引发剂和助引发剂进行混合,制备出新型的可见光固化复合树脂体系。除此之外,在保持体系中其他各组分添加比例不变的情况下,将TMBP-EMA分别按照基质树脂总质量的20%、40%、60%混入以Bis-GMA为基质的复合树脂体系中,制成叁组不同比例的共混复合树脂体系,将只含有Bis-GMA作为基质树脂的复合树脂作为对照组。3.按照牙科相关的标准对各组复合树脂进行不同性能上的测试,主要为双键转化率测试,聚合收缩率测试,吸水值与溶解值测试,接触角测试,机械性能测试(挠曲强度,压缩强度,显微硬度)以及生物相容性测试。4.通过各组复合树脂的测试结果可知,TMBP-EMA基质树脂与Bis-GMA相比,在双键转化率,吸水值与溶解值上性能均优于后者,但二者并无显着性差异。而TMBP-EMA复合树脂有着明显优越的机械性能的同时还具有很低的聚合收缩率,热稳定性高,并且生物相容性好,毒性很小。与此同时,在以不同比例TMBP-EMA替代Bis-GMA的两树脂共混体系中,各共混比例的复合树脂在保留Bis-GMA本身的优点外在各项性能上均有提升。5.综合各组复合树脂的性能,可判断出本文所合成的新型含联苯结构的树脂基质无论是单独加入还是和Bis-GMA共混加入复合树脂体系都能得到较为优越的性能,具有一定的应用前景。

赵伟超, 宁荣昌[10]2009年在《耐湿热高性能环氧树脂的研究进展》文中研究说明环氧树脂(EP)以其优异的性能广泛用作电子封装材料,但是由于传统EP不能满足现今电子封装材料在耐湿热性、阻燃性和绝缘性等方面的要求,故对耐湿热高性能EP在电子封装领域中的最新研究进展进行了综述。

参考文献:

[1]. 含联苯结构高性能环氧树脂的合成与性能研究[D]. 张春玲. 吉林大学. 2004

[2]. 高性能电子封装材料用环氧树脂的合成与性能研究[D]. 刘中国. 吉林大学. 2013

[3]. 联苯酚醛环氧树脂的合成与性能[D]. 欧雄燕. 湖南大学. 2008

[4]. 电子封装材料用新型环氧树脂的制备及性能研究[D]. 李士伟. 吉林大学. 2009

[5]. 新型耐热无卤阻燃环氧树脂的制备与性能研究[D]. 刘甲. 湖南大学. 2011

[6]. 联苯酚醛环氧树脂的合成及其纳米高岭土复合材料的研究[D]. 曾小亮. 湖南大学. 2010

[7]. 绿色环保型高性能集成电路封装用复合材料的制备[D]. 何杰. 北京化工大学. 2008

[8]. 新型含联苯基团酚氧树脂及其共混复合材料的性能研究[D]. 蔡红莉. 吉林大学. 2007

[9]. 新型含联苯结构的牙科复合树脂的制备及其性能研究[D]. 崔滢. 吉林大学. 2017

[10]. 耐湿热高性能环氧树脂的研究进展[J]. 赵伟超, 宁荣昌. 中国胶粘剂. 2009

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

含联苯结构高性能环氧树脂的合成与性能研究
下载Doc文档

猜你喜欢