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阻燃四无卤无锑无磷阻燃8

2022年08月16日 常德机械设备网

阻燃(四)无卤无锑无磷阻燃3

环氧树脂具有优良的化学稳定性、尺寸稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性,可广泛应用于化工、轻工、机械、电子和宇航等各个领域。但是通用环氧树脂的氧指数仅为19.8、属易燃材料,因此开发具有阻燃性且不含卤素的,含磷环氧树脂及其固化体系,是电子化学材料领域中一个重要课题。在环氧树脂分子骨架中磷元素含量超过1%,且配合使用特定的固化剂,就能够使固化体系的阻燃性满足电器产品使用的国际标准UL94V-0级中国机械网okmao.com。改善环氧树脂阻燃性能最常用的方法,是加入一定的阻燃剂——使环氧树脂具有难燃性和自熄性。目前阻燃环氧树脂普遍使用的是,反应型阻燃剂四溴双酚A等含卤阻燃剂。自欧盟2003年2月颁布了关于《限制有害物质指令》(RoHS)之后,含溴阻燃剂的使用受到了很大的冲击。同时目前多数无卤阻燃环氧树脂材料,使用的是燃烧时几乎不产生有害气体的磷系阻燃剂。但是磷系阻燃剂在室温下多为液态,发烟量大且本身有毒性,能从废料中泄漏出去;而且磷系阻燃剂在使用过程中,存在着污染保护电子元器件的可能性,会降低环氧塑封料的耐湿性以及可加工性等;红磷类阻燃剂在成型时还会产生红磷分解气体,它们在使用和废弃后都对生态环境和人类环境有不良影响。

与环氧树脂类似,近年来开发的高性能固化剂体系也是以苯酚一芳烷基型环氧树脂固化剂,包括苯酚.亚联苯基树脂(固化剂1)和苯酚一对二甲苯型树脂(固化剂2),双环戊二烯型苯酚树脂(固化剂3)以及苯酚-酚醛型树脂(固化剂4)为典型代表,而双氰胺(固化剂5)则作为通用型环氧固化剂使用。NEC公司的Kiuchi与Iji系统研究了不含卤素或磷系阻燃剂的自熄性环氧树脂复合物结构与阻燃性能的关系,并应用该复合物体系制备了可用来制作印制线路板(PWBs)的环氧玻璃布层压板以及集成电路塑封料。他们所采用的新型环氧树脂主要是苯酚-芳烷基型环氧树脂,而采用的固化剂主要是苯酚-芳烷基型固化剂。具体的实验方法是将上述环氧树脂与固化剂、熔融硅微粉以及其它添加物于100~110℃在辊式混合器中混合5min,并在170℃模压120s,然后在175℃固化4h,制得相应的环氧树脂复合物。

印制线路板的制作则首先是通过将无纺玻纤布在由环氧树脂、固化剂、固化促进剂以及硅烷偶联毫剂和合适溶剂组成的胶液进行浸渍,随后将玻纤布进行干燥,制备出含有未固化环氧树脂体系的环氧玻璃布预浸料。若使用金属氢氧化物,则将其分散加入到上述溶液中。然后将得到的预浸料(7层)在180℃压制lh即制备出环氧-玻璃布-层压板基印刷线路板(PWBs)。

环氧树脂复合物的阻燃性是通过极限氧指数(LimitedOxygenIndex,LOI)和UL94V方法来表征的。玻璃化转变温度(Tg)以及热膨胀系数是采用热机械分析(TMA)测试的。热稳定性是通过热重分析(TGA)来测试的。采用反射荧光显微镜观察样品(13mm宽,30mm长,1.6mm厚)燃烧10s后的断面。燃烧方法与UL94V中使用的方法相同。环氧玻璃布层压板基PWBs的耐酸性(30℃下在1mol/dm3HCl溶液中浸泡4h)和耐碱性(50℃下在5%NaOH溶液中浸泡5h)则是通过考察浸泡后的PWBs的外观和质量变化来判定。PWBs的绝缘与介电性能、吸水率和铜剥离强度通过JISC6481中的方法进行测定。耐焊接温度测试是通过观察湿处理后并在260℃下焊接后的PWBs的分层以及膨胀情况来判定的。

通过系统研究,得到了如下结论:

a.环氧树脂体系的阻燃性

根据LOI值测试结果,由分子结构中都包含芳香基团(R)的苯酚-芳烷基型环氧树脂和固化剂构成的环氧树脂体系比传统通用型环氧树脂体系具有更高的阻燃性。另外,对于厚度为1.6mm,熔融硅微粉质量分数超过70%(质量)的环氧树脂复合物可满足UL94V-0级别的要求。

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