富縣環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有多個(gè)環(huán)氧基的低分子量預(yù)聚物,是典型的熱固性樹脂。富縣環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有的環(huán)氧基團(tuán)性質(zhì)活潑,能夠與包括酸酐類、胺類、咪唑類化合物和酚醛樹脂等在內(nèi)的多種富縣固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物,其中含有大量醚鍵、羥基等極性基團(tuán),使環(huán)氧樹脂固化物具有許多優(yōu)異性能。環(huán)氧樹脂具有良好的加工成型性,成本低廉,固化物的黏結(jié)性能、機(jī)械性能、電絕緣性、耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性及耐濕熱性能優(yōu)良,收縮率較低,廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑、航空航天及電子封裝等領(lǐng)域。其中,環(huán)氧模塑料作為一種微電子封裝材料,主要應(yīng)用于半導(dǎo)體封裝和保護(hù),由于環(huán)氧模塑料的低生產(chǎn)成本、良好的加工性及可靠性,現(xiàn)已成為最常見的半導(dǎo)體封裝材料之一,占據(jù)了半導(dǎo)體封裝90%以上的市場。
傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂在未固化的狀態(tài)下通常為黏稠液體或脆性固體,需在一定溫度下通過添加富縣固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后方具有使用價(jià)值。固化劑的類別是影響環(huán)氧樹脂固化活性及其固化物綜合性能的關(guān)鍵。固化劑一般可根據(jù)化學(xué)組成分類為胺類、酸酐類、硫醇類以及酚醛樹脂固化劑等。下面小編為大家簡要梳理常見用于環(huán)氧樹脂體系的固化劑種類:
1、酚醛樹脂固化劑——酚羥基是其活性基團(tuán),最常用的固化劑。
酚醛樹脂固化劑是指使用酚醛樹脂作環(huán)氧樹脂的固化劑,是環(huán)氧模塑料中常用的固化劑類別。酚醛樹脂可以根據(jù)合成方法和化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同分為線型熱塑性酚醛樹脂(又稱Novolac,兩步法合成)與液態(tài)熱固型酚醛樹脂(又稱Resol,一步法合成);其中,線型酚醛樹脂因具有良好的模塑性、耐濕熱性和電絕緣性,被廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域中。酚醛樹脂結(jié)構(gòu)中所含有的酚羥基可在一定溫度下與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成不溶不熔的固化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
常見的幾種酚醛樹脂化學(xué)結(jié)構(gòu)式
2、胺類固化劑——高活性的固化劑。
胺類固化劑在環(huán)氧樹脂中使用廣泛,主要包括芳香胺、雜環(huán)胺、脂肪族胺及脂環(huán)族胺等類別。脂肪族胺和脂環(huán)族胺類固化劑與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性較高,在室溫下即能引起固化反應(yīng),屬于室溫固化劑,在電子封裝領(lǐng)域應(yīng)用有限;芳香胺類固化劑與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性適中,需要在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)。胺類固化劑與環(huán)氧樹脂反應(yīng)時(shí),胺基活潑氫與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng),形成致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),其固化物通常具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能。常見的胺類固化劑主要有二亞乙基三胺、異佛爾酮二胺、4,4'-二氨基二苯甲烷和4,4'-二氨基二苯砜等。
常見胺類固化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及胺類與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)機(jī)理3、酸酐類固化劑——低毒、低活性固化劑。
酸酐類固化劑具有揮發(fā)性弱、毒性低、對(duì)皮膚及黏膜刺激性低等特點(diǎn),與環(huán)氧樹脂有著良好的相容性,固化物的收縮率低,透明度高,電絕緣性、熱性能、機(jī)械性能優(yōu)異。酸酐類固化劑與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性較弱,通常無固化促進(jìn)劑存在時(shí)在室溫下不反應(yīng),因而環(huán)氧/酸酐體系的運(yùn)輸和儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好。酸酐類固化劑主要包含偏苯三酸酐和鄰苯二甲酸酐等。值得一提的是偏苯三酸酐即是近年以來“火出圈”的TMA,國內(nèi)生產(chǎn)商正丹股份等企業(yè)受益于海外競爭對(duì)手產(chǎn)能關(guān)停,其TMA等產(chǎn)品價(jià)格大幅上漲。
常見酸酐類固化劑
4、固化促進(jìn)劑——加速固化的關(guān)鍵組分。
固化劑的合理應(yīng)用可為環(huán)氧樹脂體系帶來理想的固化性能,然而,某些固化劑與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性較低,固化反應(yīng)的發(fā)生溫度較高,因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中,通常需要添加固化促進(jìn)劑來降低反應(yīng)溫度,保證生產(chǎn)效率。固化促進(jìn)劑通過降低固化劑與環(huán)氧樹脂間的反應(yīng)活化能來達(dá)到降低固化溫度、提升反應(yīng)速率、壓縮固化時(shí)間的目的;同時(shí),可以通過調(diào)節(jié)固化促進(jìn)劑的類別和添加量來滿足不同固化體系的加工成型要求。
固化促進(jìn)劑添加量通常為環(huán)氧樹脂或樹脂總質(zhì)量的0.5 ~ 5 wt%。固化促進(jìn)劑可根據(jù)功能不同分為顯在性與潛伏性兩類;根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的 不同分為咪唑類、胺類、有機(jī)磷類和乙酰丙酮金屬鹽等。其中,咪唑類固化促進(jìn)劑具有較高的反應(yīng)活性,可以顯著降低環(huán)氧體系的反應(yīng)溫度,所得固化物具有優(yōu)良的抗氧化性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等性能。