有机硅改性环氧树脂封装胶材料的制备

有机硅改性环氧树脂封装胶材料的制备

沈松平 

佛山市国星光电股份有限公司  广东 佛山 528000

摘要：环氧树脂作为一种高度交联的热固性聚合物材料，具有优良的机械性能、热稳定性和化学稳定性，广泛应用于航天航空、电子材料封装、胶黏剂、建筑材料等领域。但环氧树脂过高的交联密度极大地限制了材料内部聚合物链的活动性，导致了材料的韧性降低。因此，如何提高环氧树脂韧性是环氧树脂研究与应用面临的重要课题。本文对有机硅改性环氧树脂封装胶材料的制备进行分析，以供参考。

关键词：封装胶 ；环氧树脂； 环氧基有机硅树脂

引言

传统的物理改性方法，如加入橡胶弹性体、纳米粒子、热塑性树脂等，存在两相相容性差以及会降低环氧树脂强度等问题，因此，从分子结构上对环氧树脂进行改性成为近年来环氧树脂改性的热点方法。此外，研究者们将氢键、金属配位、阳离子－π和π－π堆积等动态非共价键引入聚合物网络中，成功设计并制备了一系列非共价与共价双交联的聚合物。例如，受到贻贝角质层的启发，将非共价的铁－邻苯二酚交联结构引入环氧树脂网络中，制备了一种新型的弹性体材料，与未添加铁离子的聚合物相比，含有铁离子的聚合物网络的机械性能得到了极大提高。本课题组将非共价相互作用阳离子－π作为交联点制备了一种难熔、难溶的刚性聚合物，该聚合物即使在高温下也具有优异的力学性能。[1]

1概述

随着人们对环境的日益关注，防腐涂层技术向着低VOC(挥发性有机化合物)、低成本、环境友好和高效防腐的方向发展。丙烯酸树脂是由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯经自由基聚合而形成的一种高分子量聚合物，具有优良的耐候性、耐酸碱性和耐化学品性，但是也存在着硬度低、附着力差、致密性差等缺点。环氧丙烯酸树脂不仅具有环氧树脂的附着力好、硬度高以及耐化学品性和耐蚀性强的特点，而且具有丙烯酸树脂的光泽、丰满度和耐候性都良好的优点，常应用于木器、汽车、金属、生物医学器材等领域。有机硅改性丙烯酸具有优异的疏水性、耐冲击性和耐高温性，在环氧丙烯酸树脂中引入有机硅的Si─O键和C─Si键，可以提高丙烯酸树脂的综合性能，使其具有3种材料的优点。(1)采用核壳乳液聚合法，通过环氧树脂和有机硅对丙烯酸树脂进行改性，合成了有机硅改性环氧丙烯酸乳液。通过单因素试验得出对乳液聚合影响较大的4个因素分别是丙烯酸用量、E-44环氧树脂用量、有机硅用量和乳化剂用量。(2)在单因素试验的基础上对配方进行正交优化，得到最优配方如下：丙烯酸添加量为单体添加量的2%，E-44环氧树脂添加量为6%，有机硅添加量为7%，D4与KH-570的质量比为2∶1，乳化剂用量为4%，OP-10与SLS的质量比为2∶1，引发剂添加量为0.6%。[2]

2有机硅改性环氧树脂封装胶材料的制备

以硅单苯和乙烯基环氧树脂为原料，通过硅氢添加反应合成了符合薄膜软包装工艺的环氧树脂(ser)，纯度可达98.25%，并与改性环氧树脂(EP)配合使用。将硅树脂引入环氧树脂体系不仅具有ser和EP的结构性能优势，而且提高了硅树脂与环氧树脂的兼容性，固化剂薄膜的热膨胀系数(CTE)与传统物理组合和活性基体反应相比大大降低固化剂膜的抗拉强度为47.11MPa，与单个EP系统相比增加了17.8%，而添加ser为10%(环氧树脂质量分数)；当ser质量分数提高到25%时，凝固膜的玻璃化转变温度(Tg)逐渐降低，接合密度从2.26mol/m3提高到0.8mol/m3。此外，ser / EP固化膜的强度可达1毫米，并通过显微表征观察到更明显的强度断裂特征；同时，固化膜亲水性得到改善，接触角度比单EP固化膜增加32.1。当ser质量分数为30%时，ser / EP固化膜具有ct1(8×10-6/c)(25c < t < 50c，t < TG)和ct2降低为12.78×10-6/c(70c < t < 150 c，t > TG)。ser / EP胶的粘度为26.4mPa，固体杂质纳米粒径约190nm，所有这些参数均符合点胶技术要求，喷墨印刷膜效果良好，在封装领域具有应用潜力。[3-4]

3测试与表征

(1)高效液相色谱仪采用新加坡Worcester公司生产的1525高效液相色谱仪测量ser的接收率。溶剂是甲基氯仿，流动阶段是由甲烷与水的比例(体积/水的比例为85 : 15)组成的。(2)根据GBT1677-2008，使用氯水合物-丙酮法确定存在物的xy值。我们称样品为0.5-1.0克(精度高达0.0001克)，放在一个直径250毫升的三边圆锥形瓶子里，添加氯水合物溶液-20毫升的丙酮，密塞，均匀混合，置于黑暗中，沉默30分钟后加入五滴苯酚-甲醛平均需要三套平行实验。(3)用硅有机环氧树脂(ser)的数字粘度计数器测试粘度。试验条件是温度变化为0.2c . 4的额外热水浴(或冰浴)，傅里叶变换红外光谱实验利用美国热液-费希尔公司的红外傅里叶变换光谱仪50分析ser结构。测试场为400~6000cm-1，采用衰减总反射法(ATR)测量。5)磁共振波谱分析仪(IRM)使用1H-NMR对ser结构进行定性分析。本实验所使用的设备型号是高级核磁共振谱IIHD600MHz。溶剂为二甲基磺酰亚胺(DMSO)，标记为四乙氧基乙烷(TMS)。(6)热力学分析试验采用TAQ800热力学分析仪对ser / EP固体薄膜进行热力学性能试验。单门梁装置。测试条件:110℃环境温度、2.5℃加热速度min-1、频率1Hz。凝固膜试样尺寸为30mm×13.36mm×0.27mm。(7)拉伸性能采用微机控制电子万能试验装置，采用GB/T1040-1992塑料拉伸性能试验方法制备UV硬化膜拉伸样条，每组5个试样。测试条件:用上下法兰以5 mmm in-1的加载速度拧紧试样两端。(8)柔性根据GB/T1731-7漆膜的柔性测量，凝固膜的柔性反映在最小直径的轴径上。9)利用MAIA3LMH发射扫描电子显微镜观测3kV加速电压和10mA发射电流的野外发射扫描电子显微镜。在Pt-Pd对凝固膜截面进行60秒投影后，在15mA和6Pa压力下观察到SEM和能量散射x射线光谱仪(EDX)。(10)热胀系数用GBK-1热收缩仪在凝固膜上测试。测试温度为25 ~ 120℃，加热介质为甘油。在测试凝固膜之前测量尺寸，然后将凝固膜放入试样支架，加热到热收缩试验仪器中，并浸入室温浴中冷却后取出。

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图1

结束语

本文制备了一种新型环氧树脂(双吲哚二缩水甘油胺)，并利用Mg2+与吲哚之间的“点－面”阳离子－π相互作用实现了新型环氧树脂的增强增韧。Mg2+的引入提高了环氧树脂的力学性能，当Mg2+的掺杂质量分数达到2．5%时，吲哚基环氧树脂的力学性能达到最佳状态，对比未引进Mg2+的空白环氧树脂薄膜，拉伸强度和断裂伸长率分别提升了107%和93%，说明阳离子－π相互作用的引入达到了增强增韧环氧树脂的效果，实现了对环氧树脂的改性。

参考文献

[1]赵才德.高固含水性聚氨酯乳液软段结构设计及性能研究[D].烟台大学,2021.

[2]王淑贤.有机硅改性三聚氰胺海绵的制备及其在Cr（Ⅵ）吸附与油污分离中的应用[D].齐鲁工业大学,2021.

[3]张敬东.自交联核壳结构苯丙乳液的制备及改性研究[D].中北大学,2021.

[4]宁蕾.耐热型3D打印光敏树脂的制备及性能研究[D].西安科技大学,2021.

[5]梁钰烽.紫外光固化有机硅改性聚氨酯离型剂的制备与性能研究[D].哈尔滨工业大学,2021.