一种改性聚苯醚及制备方法和在高频电路板中的应用技术

本发明专利技术提供一种改性聚苯醚及制备方法和在和在高频电路板中的应用，涉及高分子材料技术领域。本发明专利技术的改性聚苯醚的结构如式I所示，其数均分子量Mn为2800～3050，重均分子量Mw为4200～4400。本发明专利技术的改性聚苯醚通过聚苯醚和含有刚性的苯环芳香型可交联端基的卤化物进行单分子取代醚化反应得到。本发明专利技术的聚苯醚可应用于制备树脂组合物和覆铜积层板，具有玻璃化转变温度高、介电常数和损耗因子低等特点，可应用于5G高频电路板中。可应用于5G高频电路板中。可应用于5G高频电路板中。

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚苯醚及制备方法和在高频电路板中的应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种改性聚苯醚及制备方法和在高频电路板中的应用。

技术介绍

[0002]电子信息的快速发展依赖具有高稳定性、低介电常数(Dk)和损耗因子(Df)的覆铜层压板(CCL)。热固性聚合物，例如酚醛和环氧树脂，已被广泛用作CCL的基础材料，但是它们的介电性能不能满足高频应用的要求。PTFE树脂(聚四氟乙烯树脂)由于其出色的介电性能而成为高频CCL的常用的聚合物基质，然而其缺点也很明显，例如玻璃化转变温度低，热膨胀系数(CTE)高，难加工性，刚性较差，成本高。因此，需要开发新材料以满足高频CCL应用的要求。
[0003]聚苯醚(PPO)树脂因其具有低Df而著称，聚苯醚还具有玻璃化转变温度高、热膨胀系数低、机械性能好、耐受性好的优点，因此聚苯醚树脂具有应用于高频覆铜板的潜力。然而，目前端羟基类聚苯醚中含有芳香烃和卤代烃等取代基，存在溶剂性差，耐锡焊性差、成膜性差等缺陷，因此需要对聚苯醚进行改性使其能形成交联固化的热固性树脂。
[0004]目前，热塑性聚苯醚树脂热固性改性的途径主要包括：1、化学接枝改性，在聚苯醚分子结构中引入可交联的活性基团，如环氧基、不饱烯烃等，使之成为热固性聚合物；2、共混改性或互穿网络改性，引入其他高性能热固性树脂，形成兼容共混的热固性树脂体系，如环氧树脂(EP)、氰酸树脂(CE)、双马来酰亚胺树脂(BMI)等。但是，目前的热塑性聚苯醚树脂的玻璃化转变温度不够高，仍不能满足在5G高频电路板中的应用。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种改性聚苯醚，具有玻璃化转变温度高、介电常数和损耗因子低的特点，可应用于如5G等高频电路板中。
[0006]一种改性聚苯醚，其结构如下式I所示：
[0007][0008]其中，n＝5～10,数均分子量Mn为2800～3050，重均分子量Mw为4200～4400。
[0009]上述改性聚苯醚，玻璃化转变温度高达250℃以上，介电常数和损耗因子低，而且能够通过加热进行自固化交联，可应用于5G高频电路板中。
[0010]在其中一个实施例中，所述改性聚苯醚的分子量分布系数为1.4～1.5。本专利技术的改性聚苯醚分子量分布窄，交联反应的可控性和均一性能好，固化交联后的玻璃化温度高。
[0011]本专利技术还提供一种上述改性聚苯醚的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]将碱性pH调节剂、催化剂、非质子极性溶剂以及具有式II所示结构的聚苯醚混合，
加入乙烯基苄基氯，进行醚化反应，得到改性聚苯醚；
[0013][0014]其中，n＝5～10，数均分子量Mn为2750～2900。
[0015]上述制备方法中的反应式如式III所示：
[0016][0017]在聚苯醚链段引入烯丙基、丁烯丙基等烷烃烯基，虽然可以实现自固化，但是烷烃烯基具有柔性，导致聚苯醚的性能不足。而本专利技术的上述制备方法，向聚苯醚链段引入包含刚性的苯环芳香型可交联端基(如苄基苯乙烯基、苄基苯丙烯基、乙基苯乙烯基等)，提高了聚苯醚的玻璃化转变温度Tg以及介电性能。
[0018]在其中一个实施例中，所述碱性pH调节剂选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种以上。
[0019]在其中一个实施例中，所述催化剂为碘化钾。碘化钾在溶剂中溶解后生成水合的碘离子，碘离子具有较大的离子半径和质子氢作用能力，将有助于加速醚化反应的完成。
[0020]在其中一个实施例中，所述非质子极性溶剂选自：N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)、乙腈、1,3
‑
二甲基
‑2‑
咪唑啉酮(DMI)、二甲基亚砜(DMSO)、六甲基磷酰三胺(HMPA)、丙酮、丁酮中的一种或两种以上。
[0021]在其中一个实施例中，聚苯醚和乙烯基苄基氯的摩尔比为1：(1～5)。优选地，聚苯醚和乙烯基苄基氯的摩尔比为3～4.5。
[0022]在其中一个实施例中，聚苯醚和碱性pH调节剂的摩尔比为1：(2～10)，调节pH值为7～9。pH值为7～9有助于中和酸性副产物，促进醚化反应的发生，尽量让反应平衡右移。
[0023]在其中一个实施例中，催化剂的用量为聚苯醚质量的0.5％～2％。
[0024]在其中一个实施例中，非质子极性溶剂的用量为聚苯醚质量的100％～500％。
[0025]在其中一个实施例中，将碱性pH调节剂、催化剂、非质子极性溶剂以及具有式II所示结构的聚苯醚混合，加热至65～75℃，25～35min内滴加完乙烯基苄基氯，固含量为10％～20％，升温至110～130℃反应8～20h，得到改性聚苯醚。
[0026]采用本专利技术的制备方法，可以调控改性过程中聚苯醚的分子量增长和分子量分布，并抑制双键聚合、重排等副反应发生，采用单一的非质子极性溶剂，调节反应体系的固含量约为10％～20％(固含量太低则反应速度慢，溶剂消耗过多，不经济不环保；固含量太高则溶液溶解不完全，副反应增加，粘度大，局部反应平衡不均匀)、碱性微环境、反应温度
和反应时间促进单分子取代威廉姆森(Williamson)反应的发生。改性聚苯醚的分子量增长率为2％～4％，分子量分布窄(1.5以下)，具有可后固化交联属性和高交联密度。上述性质是改性聚苯醚同时能满足介电性能和高玻璃化转化温度的内在因素。
[0027]在其中一个实施例中，所述制备方法还包括提纯：将所得的产物用水和甲醇进行清洗，过滤保留固体部分，得到提纯后的改性聚苯醚。提纯可除去反应体系中剩余的碱性pH调节剂、反应原料以及反应生成的盐等。
[0028]本专利技术一方面还提供一种树脂组合物，包括以下原料：上述改性聚苯醚、双马来酰亚胺树脂、碳氢树脂、填料、阻燃剂、引发剂、有机溶剂。其中双马来酰亚胺树脂、碳氢树脂、填料、阻燃剂、引发剂和有机溶剂选用市售的或本领域常用的产品。
[0029]本专利技术还提供一种上述改性聚苯醚或上述树脂组合物在制备高频电路板中的应用。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术的改性聚苯醚具有低介电常数(Dk<4.4)、低介电损耗(Df<0.005)、高玻璃化转变温度(Tg>250℃)，且能够自固化交联，可适用于制备高频电路板。本专利技术的制备方法，向聚苯醚链段引入包含刚性的苯环芳香型可交联端基，抑制改性过程中的副反应发生，调节产物的分子量增长和分子量分布，提高聚苯醚的玻璃化转变温度Tg以及介电性能。
附图说明
[0032]图1为实施例1中聚苯醚改性前和改性后的核磁共振氢谱图。
[0033]图2为实施例1中改性前聚苯醚的红外光谱图。
[0034]图3为实施例1中改性聚苯醚的红外光谱图。
[0035]图4为实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚苯醚，其特征在于，其结构如式I所示：其中，n＝5～10,数均分子量Mn为2800～3050，重均分子量Mw为4200～4400。2.根据权利要求1所述的改性聚苯醚，其特征在于，所述改性聚苯醚的分子量分布系数为1.4～1.5。3.一种权利要求1或2所述的改性聚苯醚的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碱性pH调节剂、催化剂、非质子极性溶剂以及具有式II所示结构的聚苯醚混合，加入乙烯基苄基氯，进行醚化反应，得到改性聚苯醚；其中，n＝5～10，数均分子量Mn为2750～2900。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱性pH调节剂选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种以上；所述催化剂为碘化钾。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述非质子极性溶剂选自：N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、乙腈、1,3
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二甲基
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【专利技术属性】
技术研发人员：江胜宗，林仁宗，袁青青，
申请(专利权)人：珠海宏昌电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：