多元胺型苯并噁嗪的合成及其在印制線路板中的應用研究.pdf

1、苯并噁嗪是一種由酚類化合物、甲醛和伯胺經縮合反應得到的化合物，在加熱或路易斯酸的作用下發(fā)生開環(huán)聚合，形成結構上類似于酚醛樹脂的固化產物。苯并嗯嗪的固化物除了具有酚醛樹脂優(yōu)良的耐熱性能、力學性能和阻燃性能，而且在固化過程中體積變化率極小、無小分子放出，同時具有好的分子設計性。因此，苯并噁嗪在印制線路板、電子封裝、耐燒蝕材料等領域具有廣闊的市場和應用前景。 本文以甲醛、苯酚、苯胺、三聚氰胺和MDA60等為原料，分別合成了MDA60型

2、苯并嗯嗪、含三氰環(huán)型苯并嗯嗪和苯胺一甲醛型苯并噁嗪等三種多元胺型苯并嗯嗪，并將MDA60型苯并噁嗪與環(huán)氧樹脂、無機阻燃劑(氫氧化鋁、氫氧化鎂)進行復配。采用FTIR、H-NMR、DSC、TGA等對上述多元胺型苯并嗯嗪及其復合樹脂進行了結構表征和性能研究。 測試結果表明，三種苯并噁嗪的紅外譜圖分別在938cm<'-1>、945cm<'-1>和942cm<'-1.處出現(xiàn)了嗯嗪環(huán)的特征吸收峰，含三氰環(huán)型苯并嗯嗪的H-NMR譜圖分別在5

3、.44ppm和4.65ppm處一對吸收峰，分別對應于嗯嗪環(huán)O-CH2-N的亞甲基質子的吸收峰和嗯嗪環(huán)中Ar-CH2-N的亞甲基質子的吸收峰。DSC測試結果表明，MDA-60苯并嗯嗪樹脂固化反應的起始反應溫度(Tonset)為204.7℃，放熱峰值溫度為219<'。>C，固化反應焓為282.7J/g。在MDA-60型苯并嗯嗪/環(huán)氧樹脂復合樹脂中，苯并噁嗪的起始反應溫度大幅下降，放熱峰值溫度和固化反應焓有所下降，整個固化反應溫度區(qū)間變寬。其

4、中MDA-60型苯并噁嗪／含磷環(huán)氧樹脂復合樹脂的起始反應溫度為186℃，放熱峰值溫度為212℃，固化反應焓為251 J／g。MDA-60型苯并噁嗪／含溴環(huán)氧復合樹脂的DSC曲線分別在216℃和316℃出現(xiàn)了兩個放熱峰，216℃出現(xiàn)的放熱峰為苯并噁嗪均聚和同含溴環(huán)氧的共聚固化反應放熱峰，183℃為起始反應溫度，其固化反應焓為261 J/g。316℃出現(xiàn)的放熱峰對應于溴代環(huán)氧異構化反應。含三氰環(huán)型苯并噁嗪固化反應的起始反應溫度為238.8℃

5、，放熱峰值溫度為269.8℃，固化反應焓為99.3J／。苯胺一甲醛型苯并噁嗪固化反應的起始反應溫度為142.4℃，反應終止溫度為250.8℃，放熱峰值溫度為200.3℃，固化反應焓為171.4g／J。 TGA的測試結果表明，MDA60型苯并噁嗪固化物在氮氣氣氛下的5％失重溫度為421.4℃，800℃殘?zhí)柯矢哌_63.38％。含三氰環(huán)型苯并噁嗪固化物5％的失重溫度為267℃，800℃的殘?zhí)柯蕿?2.1％。苯胺一甲醛型苯并噁嗪固化物的

6、5％失重溫度為283.5℃，800℃的殘?zhí)悸蕿?1.2％。對于MDA60型苯并 嗪／環(huán)氧樹脂復合樹脂，隨著環(huán)氧樹脂含量的增加，5％失重溫度和800℃殘?zhí)柯示霈F(xiàn)下降。酚醛型環(huán)氧樹脂復合樹脂800℃殘?zhí)柯蕿?5.28％，含磷環(huán)氧樹脂復合樹脂800℃的殘?zhí)柯蕿?1.1％，溴代環(huán)氧樹脂復合樹脂800℃殘?zhí)柯蕿?5.0％，而5％失重溫度下降不明顯。 本文還以MDA60型苯并噁嗪、環(huán)氧樹脂(F51、含磷環(huán)氧樹脂、溴代環(huán)氧樹脂)、0DA型苯

7、并噁嗪為基體樹脂，氫氧化鋁、氫氧化鎂為阻燃劑，以甲苯／丙酮為混合溶劑，經KH560處理的平紋玻璃布為增強材料，壓制玻璃布層壓板，并對其性能進行測試。結果表明，MDA60型苯并噁嗪玻璃布層壓板的Tg為223℃，阻燃性能達到UL94一V1級，彎曲強度為586 MPa，但耐錫焊性(在288℃錫浴中浸泡)小于30秒。在MDA60型苯并噁嗪加入阻燃劑氫氧化鋁則可將層壓板的阻燃性能提高到UI．94一V0級，而環(huán)氧樹脂的加入有利于提高層壓板的耐錫焊性

8、，但會導致層壓板Tg有所下降。特別是MDA60型苯并噁嗪／溴代環(huán)氧樹脂的玻璃布層壓板阻燃性能達到UL94一VO級，Tg為217℃，彎曲強度為506Mea，具有優(yōu)異的綜合性能。 本文還以氮氣中MDA60型苯并噁嗪固化物的熱重分析(TGA)為基礎，研究了其固化物的熱分解動力學。以Coats—Redfern法確定了熱分解反應的反應級數，以Ozawa等溫失重百分率法求得了熱分解反應表觀活化能及頻率因子。研究結果表明，MDA60型苯并嗯嗪