电子封装材料用氰酸酯树脂的增韧改性研究

发布时间：2018-11-02 09:53

【摘要】：氰酸酯(CE)树脂结构中大量高度交联的三嗪环及芳香环使其具有优异的耐热性能、高的玻璃化转变温度、在宽广的温度范围和频率范围内低的介电常数和介电损耗、低的吸水率及良好的尺寸稳定性。是用做电子元器件结构封装的理想材料之一。但其刚性结构的存在及高度规整性使树脂表现出高脆性,限制了其在高频、高交变负载场合使用的电子元器件封装领域中的应用,需对其进行改性,降低树脂的脆性,提高韧性。本文采用具有柔性链段结构的聚醚二元醇、端氨基聚醚及端羟基聚氨酯预聚体对双酚A型氰酸酯(BACDy)进行嵌段改性,制备高韧性氰酸酯树脂。采用差示扫描量热仪(DSC)、红外光谱(FT-IR)分析仪及MATLAB曲线模拟软件研究了改性体系的固化动力学行为。提出了固化反应机理,确定了改性体系固化条件,制备得到改性体系固化物。对固化物的力学性能、断裂韧性、介电性能及吸湿性能进行了测试,探讨了改性剂对上述性能的影响,对改性固化物的网络结构及力学断面形貌进行了分析,推断出固化物的增韧机理；采用同步热分析仪(STA)和红外光谱(FT-IR)热分析仪对改性体系固化物的热分解过程进行了跟踪分析,推断了热分解反应历程。具体研究内容和结果总结如下：1、采用聚乙二醇(PEG600)及聚氧化丙烯二元醇(DL1000)对双酚A型氰酸酯(BACDy)进行了改性研究。结果表明：与纯BACDy相比,改性剂的加入降低了改性体系的固化反应温度,固化反应经历了化学反应控制和扩散控制两个阶段；在固化反应过程中发现了-O-C(=NH)-O-结构的存在,证明改性剂参与了固化反应。改性固化物的抗弯强度、拉伸强度、断裂韧性KIC及GIc均增大,韧性增加；增加改性剂用量,固化物的玻璃化转变温度(Tg)及介电性能下降,吸水率增加；改性剂的加入降低了改性树脂的起始热分解温度,其热分解历程经历了三个阶段。2、采用端氨基聚醚(DA2000)及端氨基聚醚(TA5000)对双酚A型氰酸酯(BACDy)进行了改性研究。结果表明：与纯BACDy相比,DA2000的加入使改性体系的固化反应温度降低,固化反应的放热量及最大固化反应速率下降,固化反应动力学经历了化学反应控制和扩散控制两个阶段；在固化反应过程中发现了-O-C(=NH)-NH-结构的存在,证明改性剂参与了固化反应。改性固化物的抗弯强度、拉伸强度、断裂韧性KIC及GIc均增大,韧性增加；随着改性剂用量的增加,其玻璃化转变温度(Tg)及介电性能下降,吸水率增加,TA5000固化物在该方面的性能优于于DA2000固化物。改性剂的加入使改性树脂的起始热分解温度降低,其热分解分解过程经历了两个阶段。3、采用端羟基聚氨酯预聚体(PUDL)对双酚A型氰酸酯(BACDy)进行了改性研究。结果发现：与纯BACDy相比,PUDL的加入降低了改性体系的固化反应温度,使固化反应的放热量及最大固化反应速率下降,固化反应动力学经历了化学反应控制和扩散控制两个阶段；在固化反应过程中发现了-O-C(=NH)-O-结构的存在,表明改性剂参与了固化反应。改性固化物的抗弯强度、拉伸强度、断裂韧性Kic及Gic均增大,韧性增加：随着改性剂用量的增加,其玻璃化转变温度(风)及介电性能下降,吸水率增加；改性剂的加入降低了改性固化物的热分解温度,其热分解过程过程分为两个阶段。4、在上述三类改性剂中,端氨基聚醚TA5000的改性效果最好,其改性固化物的性能最优。含量为10%及20%的改性固化物均表现出优异的力学性能及断裂韧性,其玻璃化转变温度(Tg)均大于230℃,在160MHz下的ε及tanδ分别小于或等于2.82和0.00475,吸水率小于2.05%。可作为一种耐高温的韧性材料在电子封装领域中使用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN04;TQ320.1

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本文编号：2305688