雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂的合成及其在覆銅板中應用研究

徐曉虎 孫祥 侯晶晶

摘 要：電工行業(yè)整體技術(shù)水平得到提高，對印制電路板和上游覆銅板的整體性能提出了全新的要求，傳統(tǒng)基材技術(shù)需要得到根本上的改善。因此，本文針對雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂這一材料展開研究，在簡單了解其合成過程的基礎(chǔ)上，從該種樹脂的性能特點入手，結(jié)合實驗驗證該材料的應用價值，以供參考。

關(guān)鍵詞：雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂;應用性能;覆銅板;制備合成

引言：

在上游覆銅板行業(yè)中使用最廣泛的就是雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂，將一些特殊的結(jié)構(gòu)單位引入到樹脂分子主鏈中，得到不同性能環(huán)氧樹脂。從覆銅板的生產(chǎn)情況，多部分采用的是萘環(huán)或者聯(lián)苯聯(lián)眾結(jié)構(gòu)單元，以此有效降低樹脂的吸水率、提高其耐熱性，雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂是其中最常見的一種。

一、雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂的合成

雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂簡稱為DCPD環(huán)氧，是目前應用廣泛的一種電子封裝材料，絕緣可靠性、耐熱性、化學反應性能較強，因此在覆銅板中得到廣泛應用。在石油裂解制造乙烯和煤炭煉焦的過程中，會產(chǎn)生DCPD這一產(chǎn)物，由于DCPD體內(nèi)含有的一些分子較為活潑、反應活性較高，因此，在樹脂、醫(yī)藥、涂料、燃料、增塑劑等行業(yè)得到了廣泛應用。石油裂解的C5餾分是生產(chǎn)DCPD的主要原料，考慮到C5餾分成分復雜，除了DCPD之外，還含有大量C4-C6的雙烯烴和烯烴，性質(zhì)并不穩(wěn)定。不僅如此，在合成過程中，會受到溫度、壓力等多方面因素的影響，導致DCPD產(chǎn)物并不穩(wěn)定，想要得到高純度的DCPD十分困難。因此，在制備提純的過程中，先將C5餾分進行二聚得到粗DCPD，然后借助催化劑讓粗DCPD在100℃-200℃的條件下解聚，得到高純度CPD，最終對高純度CPD進行二聚后脫除輕組分得到高純度DCPD。

在得到高純度的DCPD后就可以展開DCPD環(huán)氧合成，合成一共分為兩個步驟，第一階段，利用催化劑讓DCPD和苯酚發(fā)生烷基化反應，生成DCPD酚醛樹脂;第二階段，在強堿性條件下，讓DCPD酚醛樹脂和環(huán)氧氯丙烷發(fā)生環(huán)氧化反應，最終得到DCPD環(huán)氧樹脂。在第一階段中，催化劑的選擇極為重要，不同催化劑作用不同，在常用的幾個催化劑中，三氟化硼乙醚的效果最優(yōu)，得到的產(chǎn)物純度最高，副產(chǎn)物較少。比如：以DCPD和苯酚為原料，選擇甲磺酸作為催化劑，成功合成了雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂。根據(jù)實際分析，苯酚和DCPD摩爾比為5：1，反應時間、反應溫度分別為5h和120℃，催化劑甲磺酸的質(zhì)量分數(shù)為1.5%。在這樣的條件下，得到的雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂收率為89%，在此基礎(chǔ)上，和環(huán)氧氯丙烷進行反應，就能夠得到純度極高DCPD環(huán)氧樹脂[1]。

二、雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂在覆銅板中應用

（一）雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂的特點

在合成反應過程中，合成機理會對DCPD環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，影響因素包括：催化劑種類、用量、反應溫度、反應時間等工藝。這其中原料苯酚和DCPD投料比的影響最大，投料比應該控制在4：1左右。此外，反應溫度也會對最終的結(jié)果產(chǎn)生影響，最佳反應溫度在100℃-120℃范圍內(nèi)。從當前市場情況來看，在覆銅板行業(yè)中應用最為廣泛的雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂具備以下幾個方面的特點：第一，環(huán)氧值較高。第二，固化物具有酚醛結(jié)構(gòu)。第三，熔融粘度較低。近幾年里，電路集成度不斷提高，布線也逐漸朝著精細化的方向發(fā)展，因此，想要保證覆銅板的性能穩(wěn)定，滿足實際需求，就要對DCPD環(huán)氧樹脂的性能全面強化。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)低粘度化，同時提高耐熱性、降低吸水率，確保雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂可以得到最大程度的應用。

（二）雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂的應用性能

為了進一步分析DCPD環(huán)氧樹脂在覆銅板中的應用特性，采用雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂植被覆銅板，并且對板材性能進行考察。將雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂和其他制備材料攪拌混合均勻配成膠液，50℃、80℃、90℃軟化點DCPD環(huán)氧樹脂分別生成了三個膠液。利用2116型電子級玻璃纖維布進行上膠水，并且放入烘箱讓半固化的，配合粘結(jié)片和35μm的銅箔，在190℃、25kg/cm2的壓力環(huán)境下，保溫固化，60分鐘后就會得到覆銅板樣品。針對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度、銅箔剝離強度、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子、吸水率等性能展開測試。通過實際的測試結(jié)果可以看出，DCPD環(huán)氧樹脂軟化點提高的同時，板材的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫度也會隨之提高。在這樣的情況下覆銅板使用穩(wěn)定性、耐高溫性、可靠性也會得到提高。在對比不同處理條件下的板材吸水率中可以發(fā)現(xiàn)，90℃軟化點DCPD環(huán)氧樹脂制備出的覆銅板，吸水率為0.10%，但在高溫高壓環(huán)境下，吸水率會出現(xiàn)一定程度的下降。總的來說，雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂生產(chǎn)出來的覆銅板整體性能較優(yōu)，可以在高性能覆銅板研制中推廣[2]。

總結(jié)：

綜上所述，雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂作為生產(chǎn)覆銅板過程中最常見的一種樹脂材料，其會對覆銅板質(zhì)量產(chǎn)生深刻的影響。因此，樹脂必須要具備基本的性能指標，并且確?，F(xiàn)有性能穩(wěn)定性，可以和其他高性能樹脂良好共存。作為代表性材料，在應用過程中，還要做到揚長避短、降低成本，實現(xiàn)批量化使用。

參考文獻

[1] 周芥鋒，黃杰，周友，等.雙酚A型活性酯/雙環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂體系固化動力學及其性能研究[J].絕緣材料，2019，52（09）：25-29.

[2] 方祝青，史大昕，黎漢生，等.掛式四氫雙環(huán)戊二烯合成工藝研究進展[J].精細化工，2020，37（01）：11-19.

作者簡介：徐曉虎，1986年8月出生，男，江蘇揚州市，漢族，現(xiàn)職稱：工程師，本科，從事環(huán)氧樹脂新材料產(chǎn)品及應用領(lǐng)域開發(fā)，技術(shù)服務。