[发明专利]一种具有优异柔韧性和N-P协效高阻燃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异柔韧性和N‑P协效高阻燃环氧树脂组合物及其制备方法，本组合物呈粉末状，其构成和质量分数如下：环氧树脂22～42份，自制多支化N‑P协效阻燃柔韧型固化剂8～28份，其他固化剂0～6份，固化促进剂0.02～0.6份，阻燃协效剂10～28份，无机填料22～40份。本发明所涉及的环氧树脂组合物采用氮和磷两种反应型材料进行协效阻燃，从而赋予电子封装材料优异的阻燃性和阻燃持久性。同时，该环氧树脂组合物具有多支化的柔韧链段，不仅使电子封装材料具有良好的可加工性和工艺性，而且使电子封装材料具有优异的耐冷热冲击性、耐化学药品性、物理机械性能和电性能。

技术领域

本发明属于电子封装材料领域，涉及环氧树脂组合物，尤其是一种具有优异柔韧性和N-P协效高阻燃环氧树脂组合物及其制备方法。

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，有机磷系化合物被广泛使用，成为新一代具有环保概念的阻燃剂。其阻燃机理是：一、气相阻燃/自由基阻燃，含磷化合物在火焰中分解产生PO·自由基，可吸收H·、HO·自由基，减缓冉少莲反应进程，含磷化合物在阻燃过程中会产生水蒸气从而进一步降低聚合物表面温度和气相可燃物浓度，从而起到阻燃作用；二、凝聚相阻燃，燃烧时含磷化合物分解产生磷酸液态膜，然后脱水生成偏磷酸，进一步发生聚合反应生成聚偏磷酸，而聚偏磷酸属于强酸，同时具有强脱水作用，促使环氧树脂脱水成碳，从而降低材料质量损失速度以及可燃物生成量，起到阻燃作用；三、覆盖效应，含磷化合物受热分解产生的非燃性液态膜及炭化层覆盖于材料表面，起到隔热、隔氧、阻止可燃气体外逸的作用；四、协效阻燃，当一种含磷化合物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阻燃作用之和，目前，被实验证实的协效阻燃材料有很多，有代表性的有磷-磷、磷-氮。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聚合物中，由于添加型阻燃剂易迁移且存在分散性和相容性等问题，导致其阻燃效率低、阻燃稳定性和持久性差；因此，反应型方法是实现环氧树脂阻燃的最好途径,既可以提高环氧树脂体系的磷含量,而且由于其具有非逃逸性和耐热性等特点，不会对环氧树脂固化物的物理性能产生较大的负面影响。

研究实验表明，磷酸酯类阻燃剂与氧化磷阻燃剂复配使用，具有很好的协效阻燃作用，因此，本发明的亮点之二是：通过特殊阻燃材料的选择，将磷酸酯类阻燃剂与氧化磷阻燃剂协效使用，从而更大程度低提高材料的阻燃性。