[发明专利]一种具有优良阻燃性和阻燃耐久性的环氧树脂组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有优良阻燃性和阻燃耐久性的环氧树脂组合物及其制备方法。本发明涉及的环氧树脂组合物呈粉末状，其组分构成和质量分数如下：环氧树脂24～40份，自制N‑B协效高阻燃型固化剂10～26份，其他固化剂0～6份，固化促进剂0.02～0.6份，阻燃协效剂15～30份，无机填料20～35份。本发明所涉及的环氧树脂组合物采用氮和硼协效阻燃而且阻燃元素均位于分子链上，可实现电子封装材料的阻燃无卤无磷化和赋予电子封装材料优异的阻燃耐久性。该环氧树脂组合物具有多支化结构，可使电子封装材料在可加工性、使用工艺性、物理化学性能、电性能和可靠性方面得到有效兼顾。

技术领域

本发明属于电子封装材料领域，尤其是一种可用于电子封装材料并就有优良阻燃性和阻燃耐久性的环氧树脂组合物及其合成方法。

背景技术

环氧树脂是指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并通过环氧基反应形成的聚合物；环氧基团可位于分子链段的末端、中间或呈环状结构；是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一。由于环氧树脂特殊的分子结构，决定了环氧树脂具有优良的粘结性、耐热性、耐化学药品性以及优异的电气绝缘性能，同时易于加工、收缩率低、线胀系数小和成本低廉等优点。广泛地应用于在压敏电阻、陶瓷电容器、二极管、三极管等电子元器件的封装。

但环氧树脂属于易燃材料，其极限氧指数(LOI)较低，仅为19.5，而环氧树脂又被广泛使用且随着近年安全火灾的频繁发生，因此非常有必要对其进行阻燃处理。目前，用于环氧树脂阻燃的卤素和三氧化二锑类阻燃材料已被证实对人体及动物产生危害，此类阻燃剂在燃烧时又会产生二噁英(Dioxin)等毒烟和腐蚀性气体(如溴化氢)，严重影响人类健康及环境；同时该类阻燃剂已被欧盟禁用。为此，开发不含卤素及三氧化二锑而同时具有优异的难燃性的环氧树脂成为封装材料领域寻求的课题。

在无卤阻燃剂中，有机磷系化合物属于一类比较重要的阻燃剂，被广泛的关注和使用。其阻燃机理主要包括气相阻燃/自由基阻燃、凝聚相阻燃、覆盖效应。有机磷系阻燃剂分为添加型和反应型两大类：添加型阻燃剂不参与反应，以物理混合的方式分散于材料中，易迁移、阻燃效率低、阻燃稳定性和持久性均比较差；反应型阻燃剂则恰恰相反，P元素不迁、阻燃效率、阻燃稳定性和持久性均有保障，且耐热性较好，因此，在有机磷系阻燃剂中，反应型阻燃剂受关注程度和用量逐步增大。因此，总体上来说，有机磷系阻燃剂属于一类比较有前途和比较环保的阻燃剂，同时也能保证现有材料对阻燃的要求。但严格意义上来讲，有机磷系阻燃剂仍存在一定的环保问题，磷系阻燃剂在燃烧过程中可能会产生有毒气体(比如甲瞵)。鉴于此，开发更加环保和清洁的阻燃剂成为一项具有前瞻性和化时代意义的课题。为此，本发明的亮点之一是：所采用的阻燃剂属于无卤无磷材料。

氮系阻燃剂是无卤阻燃剂中的另一有代表性的阻燃剂。含氮阻燃剂具有腐蚀性小、低毒、阻燃效率高与热固性材料相容性好、分解温度高，适合加工等优点，成为很受欢迎的一类阻燃剂。其阻燃机理为：一、稀释效应，受热放出CO₂、NH₃、N₂气体和H₂O，降低了空气中氧和环氧树脂体系受热分解时产生的可燃气体浓度；二、吸热效应，生成的不燃性气体，带走了一部分热量，降低了聚合物表面的温度；三、自由基阻燃，生成的N₂，能捕获自由基，抑制高聚物的连锁反应，从而阻止燃烧；四、协效阻燃，当一种阻燃剂与另一种阻燃剂同时存在时，其阻燃作用通常大于单一组分的阻燃作用之和。氮系阻燃剂也分为添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂除具有添加型有机磷系阻燃剂的缺点外，还具有消光、明显增加体系粘度的缺点；反应型含氮阻燃剂的特性则大致与有机磷系反应型阻燃剂相同，不再累述。鉴于此，本发明的亮点之二是：将反应型含氮阻燃剂引入大分子固化剂中，从而赋予环氧树脂组合物更高的阻燃效率和更优的阻燃持久性。