一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂、其制备方法及包含其的组合物技术

本发明专利技术提供了一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂、其制备方法及包含其的组合物，该树脂结构以笼型结构为“支点”，通过柔性链段将类似于梯子型结构的有机硅主链连接到“支点”侧链上，使产物具有高强度同时具有一定的韧性；固化后有机硅树脂的热稳定优于常用的双酚A型环氧树脂；通过调节分子结构中“m、n”的数值，使产物具有高的成碳性，合成的有机硅树脂属于难燃材料，具有一定的阻燃性能；合成的有机硅树脂中含有乙烯基基团，稳定性高且易于长时间储存，固化工艺简单、固化过程不会产生小分子副产物且固化后收缩率低、尺寸稳定性好，产品热膨胀系数低，导热性能好。导热性能好。导热性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂、其制备方法及包含其的组合物


[0001]本专利技术涉及有机硅树脂
，特别是涉及一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂、其制备方法及包含其的组合物。

技术介绍

[0002]随着电子信息通信设备的快速发展，电子元件和集成电路也正向密集化、高精度及大功率的方向快速发展，这就必然导致电子器件的发热量大幅提高；同时电子器件的小型化使其散热空间急剧减小，如果热量不能及时有效的传递出去，将会使电路的工作温度迅速上升，可能导致电子器件的失效等，这些对PCB用基板的耐热性、导热性、绝缘性及阻燃性提出了更高的要求。
[0003]现阶段以环氧树脂为主体的基板在高性能要求下已力不从心，一般FR
‑
4覆铜板介电常数和介电损耗角正切值较高，在高频等情况下不能适应信号高频化的要求，热导率仅为0.18～0.25W/(mk)，无法满足终端产品快速散热的要求；环氧树脂的垂直燃烧极限氧指数LOI＝21.5，可燃产品存在巨大的潜在威胁。
[0004]一般使用阻燃剂提高层压板的阻燃性。大量添加无机填料才能使阻燃性达到要求，但过多的填料会大大影响材料的物理性能(力学性能、热稳定性、耐老化性以及加工性等)；卤素阻燃剂会对环境造成大的影响，所以新型硅系自阻燃树脂就备受关注。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中，现有的自阻燃有机硅树脂需要添加大量无机填料，才能达到阻燃要求，为了解决现有技术中，大量添加无机填料不仅影响材料的物理性能，还会造成环境污染的技术问题。本专利技术实施例提供了一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂、其制备方法及包含其的组合物，具体方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂，由以下原料组成：
[0007]甲基三甲氧基硅烷25份～150份、四乙氧基硅烷10份～50份、四甲基氢氧化铵2份～25份、二甲基二甲氧基硅烷4份～100份、乙烯基二甲基乙氧基硅烷2份～15份、乙二胺5份～30份、丙酮20份～60份、N，N
‑
二甲基甲酰胺30份～80份、甲基异丁基甲酮50份～100份、冰乙酸2份～10份、去离子水10份～60份。
[0008]上述有机硅树脂的化学结构为：(R3SiO
1/2
)a(R2SiO)b(R1SiO
3/2
)c(SiO2)d；其中a、b、c、d为整数、0.2≤a/d≤0.6、1≤b/d≤3、2≤c/d≤10，且32≤a+b+c+d≤200；R/Si＝1～1.4，R为甲基。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂的制备方法，用以制备上述自阻燃性有机硅树脂，包括：
[0010]在反应器中依次加入甲基三甲氧基硅烷和甲基异丁基甲酮，在5℃以下滴加丙酮
和乙二胺的混合物，搅拌2h～4h后再滴加冰乙酸和去离子水的混合物，然后加热到50℃～70℃下反应6h～9h，最终的反应液水洗到中性得产物A；
[0011]将四乙氧基硅烷与乙醇的共混物滴加到正在搅拌的四甲基氢氧化铵的水溶液中，室温下反应20h～30h后加热到50℃～70℃下反应10h～15h；最终的反应液经浓缩、冷却、过滤得产物B；
[0012]将所述产物B加到正在搅拌的二甲基二甲氧基硅烷的N，N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，在室温下将冰乙酸及去离子水的混合物滴加到上述溶液中，30℃～60℃下反应10h～15h，静置分层，旋蒸浓缩上层溶液后得产物C；
[0013]在搅拌下将所述产物C加到所述产物A的乙醇溶液中，在室温下滴加氨水，50℃～70℃反应2h～5h后冷却到室温，然后滴加乙烯基二甲基乙氧基硅烷和去离子水的混合物后反应2h～5h，反应完成后静置分层，除去上层溶剂，将下层溶液减压蒸馏后升温到60℃～70℃反应2h～5h后结束反应，最终的反应液静置、水洗、浓缩后在真空烘箱处理得自阻燃性有机硅树脂。
[0014]第三方面，本专利技术提供了一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂组合物，利用上述自阻燃性有机硅树脂混合而成；所述自阻燃性有机硅树脂的组合物按重量份数包括：上述合成的自阻燃性有机硅树脂100份、交联剂0.5份～10份、催化剂0.005份～0.05份。
[0015]可选的，交联剂为低聚合度的线型或环状甲基氢硅氧烷，所述交联剂为(CH3)3SiO(CH3HSiO)3Si(CH3)3、(CH3)3SiO(CH3HSiO)5Si(C2H5)3、(CH3HSiO)4中的任一种；所述催化剂为铂氯酸类。
[0016]可选的，所述自阻燃性有机硅树脂组合物的固化温度为120℃～220℃，固化时间1h～4h。
[0017]本专利技术实施例提供了一种种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂，由以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷25份～150份、四乙氧基硅烷10份～50份、四甲基氢氧化铵2份～25份、二甲基二甲氧基硅烷4份～100份、乙烯基二甲基乙氧基硅烷2份～15份、乙二胺5份～30份、丙酮20份～60份、N，N
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二甲基甲酰胺30份～80份、甲基异丁基甲酮50份～100份、冰乙酸2份～10份、去离子水10份～60份。本专利技术合成的有机硅树脂具有非常好的阻燃性能。阻燃机理主要为凝聚相阻燃，即在凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分解而产生阻燃作用。由于高硅氧有机硅化合物中的可燃性碳氢含量低，形成表面为氧化硅阻燃剂富集层的梯度材料。一旦燃烧，则会生成聚硅氧烷特有的、含有Si
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C键或Si
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O键的无机隔氧绝热保护层，这既可阻止燃烧分解的产物溢出，又可抑制高分子材料的热降解，达到阻燃的目的。本专利技术合成了特定结构的有机硅树脂，主要以Si
‑
O
‑
Si为骨架，固化后是一种三维交联的热固性树脂，突出的性能是分解温度高，热稳定性好，可在200℃以下长期使用且不变色。固化工艺简单，结构规整性高，侧基为极性很小的甲基，具有优异的电绝缘性能、导热性能及疏水性能；固化过程产生的副产物少，固化物的尺寸稳定性高，线性收缩率低，热膨胀系数＜2％。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种制备中性产物A的反应机理图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种制备中性产物B的反应机理图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的一种制备中性产物C的反应机理图；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的一种制备自阻燃性有机硅树脂的反应机理图；
[0023]图5为本专利技术实施例提供的一种中性产物B的红外谱图；
[0024]图6为本专利技术实施例提供的一种产物B和产物C的1HNMR(D2O)图。
[0025]图7为本专利技术实施例提供的一种产物B和产物C的29SiNMR图。
具体实施方式
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂，其特征在于，由以下原料组成：甲基三甲氧基硅烷25份～150份、四乙氧基硅烷10份～50份、四甲基氢氧化铵2份～25份、二甲基二甲氧基硅烷4份～100份、乙烯基二甲基乙氧基硅烷2份～15份、乙二胺5份～30份、丙酮20份～60份、N，N
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二甲基甲酰胺30份～80份、甲基异丁基甲酮50份～100份、冰乙酸2份～10份、去离子水10份～60份。2.根据权利要求1所述PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂，其特征在于，有机硅树脂的化学结构为：(R3SiO1/2)a(R2SiO)b(R1SiO3/2)c(SiO2)d；其中a、b、c、d为整数、0.2≤a/d≤0.6、1≤b/d≤3、2≤c/d≤10，且32≤a+b+c+d≤200；R/Si＝1～1.4，R为甲基。3.一种PCB电路板用自阻燃性有机硅树脂的制备方法，其特征在于，包括：在反应器中依次加入甲基三甲氧基硅烷和甲基异丁基甲酮，在5℃以下滴加丙酮和乙二胺的混合物，搅拌2h～4h后再滴加冰乙酸和去离子水的混合物，然后加热到50℃～70℃下反应6h～9h，最终的反应液水洗到中性得产物A；将四乙氧基硅烷与乙醇的共混物滴加到正在搅拌的四甲基氢氧化铵的水溶液中，室温下反应20h～30h后加热到50℃～70℃下反应10h～15h；最终的反应液经浓缩、冷却、过滤得产物B；将所述产物B加到正在搅拌的二甲基二甲氧基硅烷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓超然，刘强，
申请(专利权)人：西安安聚德纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：