一种低介电氰酸酯胶粘剂及其制备方法技术

一种低介电氰酸酯胶粘剂及其制备方法，属于高分子化合物材料领域。用双酚AF与有机金属催化剂共同改性氰酸酯，解决其介电性能不良的问题，用于电子产品的粘接。其特征在于它包括以下步骤：(1)按70～95％比例称取氰酸酯树脂，在100～120℃充分熔化后降温至75～90℃，逐渐加入4.9～29.975％的双酚AF，加料速度为每分钟添加氰酸酯总质量的1～4％，充分搅拌至透明，得到预混胶粘剂；(2)在步骤(1)制备的预混胶粘剂中加入0.25～1‰的催化剂，在75～90℃混合均匀后，制得低介电氰酸酯胶粘剂。本发明专利技术的粘接性好、固化温度低、固化速度快，固化物介电性好、阻燃性好，制备工艺简单、设备要求低、环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低介电氰酸酯胶粘剂及其制备方法，属于高分子化合物材料领域。
技术介绍
氰酸酯树脂(Cyanate Ester Resin)是一类端基带有-OCN化学基团的树脂，由于其固化后能形成三嗪环，因而具有低介电常数、低介电损耗、低吸湿率、低体积收缩率和高耐热性等优良特性，是一种理想的电子产品用胶粘剂。然而，氰酸酯树脂固化后形成的三嗪环，结构高度对称、结晶度高、交联密度大，因而普通氰酸酯需要较高的温度(一般≥220℃)才能完全固化。但用胶粘剂粘接电子产品时，要求固化温度不能太高(一般要求≤200℃)，否则易引起被粘接电子元器件较大的热应力而开裂。普通氰酸酯在相对较低的温度下不能完全固化，残留的强极性-OCN化学基团会增加氰酸酯固化物的介电常数和介电损耗，降低其耐热性能，限制其在电子产品中的应用。目前，电子产品，特别是高频电子产品要求其胶粘剂具有较低的介电常数和介电损耗，以提高信号的传输速度和信号强度；另外，部分电子元器件经常使用在高温环境中，要求胶粘剂具有一定的阻燃性能。因此，开发一种粘接性好、能够在相对较低温度下固化，且固化物介电常数和介电损耗较低、耐热性较高、阻燃性好的氰酸酯胶粘剂成为当务之急。普通氰酸酯胶粘剂要降低介电常数和介电损耗，必须引入必要的改性剂或者催化剂。目前主要的改性剂或催化剂可分为物理添加型和化学反应型两大类。物理添加型主要是指在氰酸酯中引入非化学活性填充物，如中空玻璃、纳米二氧化硅、钛酸钡、POSS以及聚四氟乙烯等。如：中国专利CN 200610029669.9公开了一种聚四氟乙烯改性氰酸酯，该专利技术采用纳米聚四氟乙烯与氰酸酯共混改性，改性后的氰酸酯介电常数及介电损耗明显降低；中国专利CN 200810243502.1公开了一种低介电损耗氰酸酯树脂，该专利技术以空心玻璃珠改性氰酸酯树脂，得到的氰酸酯树脂具有较低的介电常数和介电损耗，及较高耐热性能；中国专利201510000861.4公开了一种改性氰酸酯树脂，该专利技术用氧化石墨烯-锰基金属有机骨架杂化体改性氰酸酯，体系固化后，与氰酸酯树脂相比，具有更低的介电常数、介电损耗和更佳的阻燃性；Mengmeng Zhang等用SiO2-POSS改性氰酸酯，改性后的氰酸酯具有良好的介电性能。在物理添加法中，添加的非活性填充物和氰酸酯相容较差，甚至存在相分离，它们的引入虽然可以改善体系的介电性能，但是会降低胶粘剂的粘接性及固化物的力学性能；虽然部分文献报道的POSS的加入能改善氰酸酯介电性能，且对氰酸酯胶粘剂的粘接性能影响较小，但是POSS价格昂贵，产品成本高。化学反应型中，主要是指使用适当的环氧树脂、酰亚胺、聚芳醚酮、酚或者有机金属催化剂等能与氰酸酯产生化学反应的改性剂或催化剂，使氰酸酯完全固化，减少-OCN的残余量，以改善氰酸酯的介电性能。例如中国专利CN 03141735.3公开了聚醚酰亚胺改性氰酸酯树脂，以氰酸酯、聚醚酰亚胺、酚类主催化剂和有机金属盐副催化剂为原料共混，在250℃固化2小时后的改性氰酸酯树脂具有较好的冲击性能，且介电性能良好；中国专利CN200910081259.2公开了一种氰酸酯-环氧树脂-POSS杂化树脂，该树脂固化后的杂化材料中具有很好的网状交联结构，相比纯氰酸酯树脂，力学性能显著提高，且耐热性能、介电性能和耐吸湿性能优良；中国专利CN 200880020918.5公开了一种液型氰酸酯-环氧复合脂组合物，该专利技术以氰酸酯、环氧树脂以及潜在性固化剂为原料得到液型氰酸酯-环氧复合脂组合物，改善了树脂的固化性能，固化后具有较高耐热性，力学性能得到很大提高，且介电性能得到一定改善；中国专利CN 200910071906.1公开了一种氰酸酯-双马来酰亚胺树脂，该树脂由氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、内增韧酚醛树脂、环氧树脂和催化剂组成，该树脂固化后具有良好的介电性能；世界知识产权组织专利WO2008/051241A2公开了一种形状记忆氰酸酯树脂复合物，专利技术通过不同类型的酰亚胺(包括双马来酰亚胺)改性氰酸酯，所得材料具有形状记忆功能，且介电性能优良；美国专利US2012/0178853A1公开了一液型氰酸酯-环氧复合树脂，体系由氰酸酯单体、环氧树脂、胍盐、双酚类固化剂组成，体系储存稳定，且固化后具有优异的力学性能和阻燃性能；Subrata Pradhan等研究了乙酰丙酮锰对环氧/氰酸酯复合物性能的影响，结果发现，乙酰丙酮锰可以显著改善体系的固化性能，且微量乙酰丙酮锰对体系的介电性能影响不大，但添加量较多时介电损耗较大；Clara M.Go′mez等用壬基酚、乙酰丙酮钴改性双酚A型氰酸酯，改性剂的加入使氰酸酯具有较好的固化性能；洪义强等研究了壬基酚对双酚A型氰酸酯的介电性能的影响，当添加15％的壬基酚可以使氰酸酯的介电性能降至最低，最低介电常数和介电损耗分别为2.84和0.006；高堂铃等用邻二烯丙基双酚A(DAB)和双酚A分别改性双酚E型氰酸酯，并研究了双酚化合物对氰酸酯固化性能的影响。从国内外文献中可以看出，环氧树脂、酰亚胺、聚芳醚酮、酚或者有机金属催化剂等能与氰酸酯产生化学反应的改性剂或催化剂加入氰酸酯中，能明显改善氰酸酯胶粘剂的力学性能，但介电性能仍需进一步提高。目前，国内外也有通过在氰酸酯中引入氟原子来改善氰酸酯介电性能的研究，例如欧洲专利EP 1067149A1公开了一种氟化氰酸酯，通过F原子取代双酚F型氰酸酯的亚甲基上的H原子，或者苯环上的一个或多个氢原子，得到氟化的氰酸酯，理论上具有更低的介电常数和介电损耗；日本专利JP H03281619公开了一种含氟氰酸酯，通过F原子取代双酚A型氰酸酯中的一个或者多个H原子，该氰酸酯固化后介电性能得到了提高；Basit Yameen等合成了一种双酚AF型氰酸酯，并对其介电性能进行了研究；世界知识产权组织专利WO 2015/019270 A1公开了一种官能团为氰酸酯基的萘化合物，该化合物直接固化或者用F取代一个或多个H原子之后固化，所得材料具有良好的介电性能，并且具有其他特殊的功能；美国专利US2014/0335341A1公开了一种电路板用氰酸酯基胶粘剂复合物，复合物由氰酸酯、氟化氰酸酯、橡胶增韧剂、潜在催化剂等组成，体系固化后具有较低的介电损耗和介电常数。目前关于含氟氰酸酯的研究，大多还停留于理论阶段，制备过程需要使用溴化氰等剧毒物质及其大量有毒溶剂作为原料，生产过程危险性大，大多数都不易安全实施，也不符合环保的理念，且原料价格昂贵，不易推广。综上所述，通过添加物理添加型改性剂可以改善体系的介电性能，但是会降低胶粘剂的粘接性及固化物的力学性能；添加环氧树脂、酰亚胺、聚芳醚酮、酚或者有机金属催化剂等能与氰酸酯产生化学反应的改性剂或催化剂能改善氰酸酯胶粘剂的力学性能，但介电性能仍需进一步提高；而制备低介电氰酸酯材料的方法中，效果相对较好的是在氰酸酯中引入F原子，但是直接制备氟化氰酸酯条件苛刻，且所用原料溴化氰毒性较大，不易安全实施，也对会对环境造成污染。本专利用双酚AF(六氟双酚A)与有机金属催化剂共同改性氰酸酯，有效改善了胶粘剂的介电性能、固化性能、阻燃性能和粘接性能，制备出一种综合性能较好的低介电氰酸酯胶粘剂。本专利技术制备过程工艺简单、设备要求低、生产成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低介电氰酸酯胶粘剂，其特征在于它由氰酸酯树脂、双酚AF和催化剂制备而成；所述各原料所占质量百分数为：氰酸酯树脂70～95％、双酚AF4.9～29.975％、催化剂0.25～1‰，优选为：氰酸酯树脂80～90％、双酚AF9.925～24.95％、催化剂0.5～0.75‰，各原料所占质量百分数之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种低介电氰酸酯胶粘剂，其特征在于它由氰酸酯树脂、双酚AF和催化剂制备而成；所述各原料所占质量百分数为：氰酸酯树脂70～95％、双酚AF4.9～29.975％、催化剂0.25～1‰，优选为：氰酸酯树脂80～90％、双酚AF9.925～24.95％、催化剂0.5～0.75‰，各原料所占质量百分数之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种低介电氰酸酯胶粘剂，其特征在于所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯、双酚F型氰酸酯、双酚E型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、四甲基双酚F型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯、酚醛型氰酸酯中的一种或几种的混合物，优选为双...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯德发，马寒冰，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51