[发明专利]一种用于阻燃电子封装材料的含磷聚酯的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于电子封装材料领域，尤其是一种用于阻燃电子封装材料的含磷聚酯的合成方法。

背景技术

环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一，具有优异的粘结性、耐化学腐蚀性、电气绝缘性能、力学性能，以及易于加工、收缩率低、线胀系数小和成本低廉等优点，广泛应用在压敏电阻、陶瓷电容器、二极管、三极管等电子元器件的封装。由于环氧树脂的极限氧指数(LOI)较低，只有19.5，属于易燃物质，因此需要对其进行阻燃处理。通常，改善环氧树脂阻燃性的方法是在环氧树脂中引入含卤素的阻燃剂，并配合如三氧化二锑类的阻燃助剂，从而赋予环氧树脂以难燃性和自熄性。但如今，三氧化二锑类的阻燃助剂已被列为致癌物质，而卤素阻燃剂在燃烧时又会产生二噁英(Dioxin)等毒烟和腐蚀性气体，严重影响了人类的健康和人类赖以生存的环境。出于人类健康和环境保护的要求，开发对人体无害、不污染环境且阻燃效率高的无卤阻燃剂已成为研究热点。

在无卤阻燃剂中，磷系化合物作为新一代具有环保概念的阻燃剂，已被广泛的研究和应用。而在磷系阻燃剂中能够满足环保要求且具有较高阻燃性的阻燃剂主要是有机磷系阻燃剂。按阻燃剂与被阻燃聚合物之间的关系，有机磷系阻燃剂通常可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂与聚合物及聚合物中的其他组分不发生化学反应，以物理混合的方式分散于聚合物中，从而赋予基材阻燃性；反应型阻燃剂则作为高聚物的单体或作为固化交联剂而参与化学反应，从而赋予由于聚合物阻燃性。因而，添加型磷系阻燃剂的工艺简单，但阻燃效率低、添加量大，且存在分散性、相容性等问题，从而限制了添加型阻燃剂的使用。而反应型阻燃剂则具有高效、高阻燃、非逃逸性、耐热性等特点，成为有机磷系阻燃剂的首选研究，也是实现环氧树脂阻燃的最好途径。

通过反应型方法将磷元素引入环氧树脂可分为两种方式：一是合成含磷的环氧树脂，如美国专利5376453号，即使用带环氧基的磷酸酯配合含氮的固化剂做成层压板，从而使其阻燃性达UL94V-0的要求；二是合成含磷的固化剂。基于电子元器件封装材料的特点及现有技术，本发明以电子元器件封装材料的无卤阻燃化为出发点，提出一种新型含磷固化剂-含磷聚酯。

关于含磷聚酯的合成方法，在CN101065417A公开了一种将含磷化合物与乙二醇的预酯化液加入多元醇和多元羧酸中进行共聚的方法，这种方法必须事先制备磷酯化液，不能实现连续性生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种用于阻燃电子封装材料的含磷聚酯的合成方法，所合成的含磷聚酯工艺简单，生产稳定；更具体地说，本发明涉及一种酸值在50～250mgKOH/g、磷含量1～10wt％的羧基阻燃聚酯，这种阻燃聚酯用于电子封装材料，其用量在5～20wt％就可实现电子封装材料的阻燃性达UL94 V 0级的标准。

本发明实现其目的的技术方案是：

一种用于阻燃电子封装材料的含磷聚酯的合成方法，其合成方法包括如下步骤：

(1).在装有加热套、搅拌器、温度计、蒸馏柱和冷凝管的四口烧瓶中，加入多元醇，升温至100℃以上使多元醇搅拌熔化；

(2).向熔化的多元醇中分别加入多元酸/酸酐、反应型含磷化合物和催化剂，通氮气下升温至170～190℃开始酯化反应并产生酯化水馏出；

(3).缓慢升温至240～270℃，当酯化率达到95％以上时，抽真空进行缩聚反应，真空度-0.07～0MPa，抽真空的时间20～30min；

(4).缩聚反应结束后，加入封端剂，搅拌，于170～190℃之间反应1～2h后，抽真空，真空度-0.06～0MPa，时间10～20min，即可制备出含磷聚酯成品；该含磷聚酯成品的酸值为50～250mgKOH/g，熔融粘度为500～8000mPa·s/180℃，软化点为60～130℃，磷含量为1～10wt％。

而且，所添加的多元醇、多元酸/酸酐、反应型含磷化合物和催化剂的重量百分比分别为：多元醇10～30％；多元酸/酸酐0～25％；反应型含磷化合物10～75％；催化剂0.02～0.1％；封端剂5～40％。

而且，所述的酯化反应为分段式酯化反应，即180～220℃加热反应5h、220～240℃加热反应4h、240～270℃加热反应3～4h，当反应体系的酸值小于18mgKOH/g时，进行抽真空缩聚。

而且，在抽真空进行缩聚反应时，真空度为-0.07～0MPa，抽真空的时间为20～30min；缩聚反应结束后，当酸值在2～5mgKOH/g之间时，降温至200℃即加入封端剂。