環氧樹脂複合材料及其製作方法

2023-10-07 23:57:34 1

專利名稱：環氧樹脂複合材料及其製作方法
技術領域：
本發明涉及複合材料技術領域，尤其涉及一種具有柔軟性並具有電磁屏蔽作用的環氧樹脂複合材料及其製作方法。
背景技術：
隨著科學技術的進步，印刷電路板在電子領域得到的廣泛的應用。關於電路板的
Takahashi, A. 0 oki, N. Nagai, A. Akahoshi, H. Mukoh, Α. Wajima, Μ. Res. Lab, High densitymultilayer printed circuit board for HITAC M-880, IEEE Trans. onComponents, Packaging, and Manufacturing Technology,1992,15(4) :418_425。隨著電路板產品層數增加，電路板產品在實際工作時，往往會產生電磁幹擾現象， 影響電路板信號傳送。這樣，在電路板產品中需要設置電磁屏蔽層。目前，採用的電磁屏蔽層通常採用厚度較小的不鏽鋼片製作，將不鏽鋼片設置於電路板產品的表面或者電路板中相鄰兩導電層之間，從而起到電磁屏蔽的作用。然而，不鏽鋼片的重量較大，從而增加了電路板產品的重量。在電路板產品的生產過程中，需要將不鏽鋼片準確貼合至指定位置，從而要求在貼合時需要較高的精度，增加了電路板製作的繁瑣程度。

發明內容
因此，有必要提供一種環氧樹脂複合材料及其製造方法，能夠起到電磁屏蔽作用並能夠方便地應用於電路板產品。以下將以實施例說明一種環氧樹脂複合材料及其製作方法。一種環氧樹脂複合材料，其包括端羧基聚合物改性的環氧樹脂、碳納米管及無機分散材料，所述碳納米管在所述環氧樹脂複合材料所佔的質量百分比為4. 6%至16%。—種環氧樹脂複合材料的製造方法，包括步驟採用端羧基聚合物對環氧樹脂進行改性以得到端羧基聚合物改性的環氧樹脂；將碳納米管均勻分散於無機分散材料中，以得到碳納米管均勻分布的碳納米管分散體；將所述端羧基聚合物改性的環氧樹脂與碳納米管分散體進行混合及研磨分散，以得到環氧樹脂複合材料，所述碳納米管在所述環氧樹脂複合材料所佔的質量百分比為4. 6%至16%。相比於現有技術，本技術方案提供的環氧樹脂複合材料，其中間均勻分散有碳納米管，具有電磁屏蔽性能。其中包含的端羧基聚合物改性的環氧樹脂具有良好的柔軟性和附著性。從而，所述環氧樹脂複合材料可以作為電路板中的電磁屏蔽材料使用。本技術方案提供的環氧樹脂複合材料製作方法能夠均勻的將碳納米管分散於改性的環氧樹脂中，並具有操作簡單，易於實現的優點。


圖1是本技術方案實施方式提供的環氧樹脂複合材料製作方法的流程圖。主要元件符號說明
無
具體實施例方式下面結合實施例對本技術方案提供的環氧樹脂複合材料及其製作方法進一步的詳細說明。本技術方案提供一種環氧樹脂複合材料，所述環氧樹脂複合材料包括端羧基聚合物改性的環氧樹脂、碳納米管、無機分散材料、硬化劑、催化劑、溶劑及消泡劑。所述端羧基聚合物改性的環氧樹脂為環氧樹脂與端羧基聚合物發生共聚合反應後的產物，即環氧樹脂末端的環氧基與端羧基聚合物的末端的羧基發生反應而生成一個酯基，從而得到有包括交替的環氧樹脂重複單元和端羧基聚合物的重複單元的聚合物。其中， 環氧樹脂可以為雙酚A型環氧樹脂，端羧基聚合物可以為液態聚丁二烯丙烯腈(CTBN)。本實施例中，採用的環氧樹脂在未改性前的環氧當量為180至195，優選為188，羧基聚合物改性後的環氧樹脂的環氧當量為323至352，優選為337。端羧基聚合物改性的環氧樹脂在環氧樹脂複合材料中的質量百分比約為至65%，優選約為60%。碳納米管作為導電材料，其均勻分散於端羧基聚合物改性的環氧樹脂中，以起到電磁屏蔽作用。碳納米管在複合材料中所佔的質量百分比為4. 6%至16%。複合材料中碳納米管的含量多少可以根據實際需要得到複合材料的導電性能進行確定。環氧樹脂複合材料中碳納米管的含量越多，環氧樹脂複合材料的電阻越小，複合材料中碳納米管的含量越少，環氧樹脂複合材料的電阻越大。無機分散材料用於分散碳納米管，以使得碳納米管可以均勻分布於環氧樹脂複合材料中。所述無機分散材料為納米粘土或者納米雲母粉。所述納米粘土為2:1的頁矽酸鹽，其具體可以為蒙脫石(Montmor i 1 loni te，分子式為Mx (Al4_xMgx) Si8O20 (OH) 4)、鋰蒙脫石(Hectorite，分子式為 Mx(Mg6_xLix) Si8O2tl(OH)4)或者皂石(Saponite，分子式為 MxMg6(Si8^xAlx)O20(OH)4)等。其中，碳納米管與無機分散材料的質量比為8至12比1。所述硬化劑用於對複合材料起到硬化作用。本實施例中，採用的硬化劑為雙氰胺 (Dicyandiamine)，所述硬化劑於環氧樹脂複合材料所佔的質量百分比約為5%。硬化劑的用量應與端羧基聚合物改性的環氧樹脂相對應，其中端羧基聚合物改性的環氧樹脂與硬化劑的質量比約為13至14比1。所述催化劑為2- i^一烷基咪唑O-Undecylimidazole)，催化劑的含量與端羧基聚合物改性的環氧樹脂的含量相互對應。催化劑於環氧樹脂複合材料中所佔的質量百分含量約為0.5%至1%，優選為6.5%。所述溶劑為二乙二醇單乙醚醋酸酯(Diethylene glycol monoethyl ether acetate)，所述溶劑在環氧樹脂複合材料中的含量約為20%至 25%，優選為對％。該溶劑用於溶解上述其他組分，以形成均勻的液態分散體系。所述消泡劑用於消除上述環氧樹脂複合材料中的泡沫，所述消泡劑在環氧樹脂複合材料中的質量百分比約為2%。所述消泡劑可以為市售的臺灣淳政公司生產的2183H消泡劑。本技術方案提供的一個優選實施例的環氧樹脂複合材料中，端羧基聚合物改性的環氧樹脂的質量百分含量約為60. 3%，碳納米管的質量百分含量約為7. 8%，無機分散材料的質量百分含量約為0. 6%，硬化劑的質量百分含量約為4. 5%、催化劑的質量百分含量約為0. 65%，溶劑的質量百分含量約為對.3%，消泡劑的質量百分含量約為1.85%。
請參閱圖1，本技術方案還提供所述環氧樹脂複合材料的製作方法，該製作方法包括如下步驟第一步，採用端羧基聚合物改性環氧樹脂以得到端羧基聚合物改性的環氧樹脂。將端羧基聚合物及環氧樹脂放置於共同放置於反應容器中，並維持反應溫度為 120攝氏度，在攪拌的條件下反應約3小時，從而得到端羧基聚合物改性後環氧樹脂。本實施例中，採用的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，其環氧當量為188。採用的端羧基聚合物可以為液態聚丁二烯丙烯腈(CTBN)，反應後得到的改性後的環氧樹脂的環氧當量為337。經過上述反應，環氧樹脂末端的一個環氧基與端羧基聚合物末端的一個羧基相互結合，並脫除一個分子的水，從而得到一個酯基。從而相比於未進行改性的環氧樹脂，改性後的環氧樹脂具有良好的柔軟性。當然，採用的環氧樹脂不限於本實施例提供的雙酚A型環氧樹脂，其也可以為其他類型的環氧樹脂。採用的端羧基聚合物也不限於本實施例中提供的液態聚丁二烯丙烯腈，其也可以為端羧基聚酯等聚合物。第二步，將碳納米管均勻分散於無機分散材料中以形成分散均勻的納米碳管分散體。採用物理方式將碳納米管分散於無機分散材料中。所述無機分散材料可以為層狀納米粘土或者雲母粉。本實施例中，選用的無機分散材料為層狀納米粘土。配置質量比8 比1至12比1的納米碳管與層狀納米粘土，並通過攪拌或者震蕩的方式混合，使得碳納米管均勻分散於所述層狀納米粘土中。採用的層狀納米粘土可以為2 1的頁矽酸鹽，其具體可以為蒙脫石、鋰蒙脫石或者皂石等。採用的碳納米管可以為單壁碳納米管，也可以為多壁碳納米管。第三步，將端羧基聚合物改性的環氧樹脂、納米碳管分散體、溶劑、硬化劑、催化劑及消泡劑進行混合併研磨分散，從而得到環氧樹脂複合材料。本實施例中，採用三滾筒式研磨分散機對所述的端羧基聚合物改性環氧樹脂、納米碳管分散體、溶劑、硬化劑、催化劑及消泡劑進行研磨分散。將上述端羧基聚合物改性環氧樹脂、納米碳管分散體、溶劑、硬化劑、催化劑及消泡劑按照上述各自的含量投入於三滾筒式研磨分散機中，啟動三滾筒式研磨分散機以進行研磨分散，從而使得上述各組成中固體成份均勻分散於液體成分中，從而形成分散均勻的環氧樹脂複合材料。本實施例中，在上述各成分中，端羧基聚合物改性的環氧樹脂的質量百分含量約為60. 3%，碳納米管的質量百分含量約為7. 8%，無機分散材料的質量百分含量約為0. 6%，硬化劑的質量百分含量約為4. 5%、催化劑的質量百分含量約為0. 65%，溶劑的質量百分含量約為24. 3%，消泡劑的質量百分含量約為1.85%。為了得到不同表面電阻率的環氧樹脂複合材料，可以通過改變投料時納米碳管分散體的用量進行控制。當碳納米管佔複合材料的質量百分比為4. 6%至16%之間，環氧樹脂複合材料表面電阻率變化區間約為十萬歐姆至十歐姆之間。其中，環氧樹脂複合材料中碳納米管的含量越大，環氧樹脂符合材料的表面電阻率越小。通過所述方法製作的環氧樹脂複合材料，其粘度可以達到70000釐泊，外觀呈現黑色，微弱反光。在顯微鏡100X觀測下，無孔洞。並具有良好的附著特性和焊錫特性，並且能夠耐酸、鹼及溶劑的腐蝕。溫度為25攝氏度時，在質量百分含量為10%的鹽酸或質量百分含量為10%的氫氧化鈉溶液中浸泡0. 5小時，均無剝落現象。在丙酮中浸泡17小時後進行百格附著測試，也無剝落現象。本技術方案提供的環氧樹脂複合材料，其中間均勻分散有碳納米管，具有導電性能。其中包含的端羧基聚合物改性的環氧樹脂具有良好的柔軟性和附著性。從而，所述環氧樹脂複合材料可以作為電路板中的屏蔽材料使用。本技術方案提供的環氧樹脂複合材料製作方法能夠均勻的將碳納米管分散於改性的環氧樹脂中，並具有操作簡單，易於實現的優點。可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種環氧樹脂複合材料，其包括端羧基聚合物改性的環氧樹脂、碳納米管及無機分散材料，所述碳納米管在所述環氧樹脂複合材料所佔的質量百分比為4. 6%至16%。
2.如權利要求1所述的環氧樹脂複合材料，其特徵在於，所述端羧基聚合物改性的環氧樹脂為液態聚丁二烯丙烯腈改性的雙酚A型環氧樹脂。
3.如權利要求1所述的環氧樹脂複合材料，其特徵在於，所述端羧基聚合物改性的環氧樹脂在環氧樹脂複合材料中的質量百分比約為至65%。
4.如權利要求1所述的環氧樹脂複合材料，其特徵在於，所述無機分散材料為納米粘土或者納米雲母粉。
5.如權利要求1所述的環氧樹脂複合材料，其特徵在於，所述碳納米管與無機分散材料的質量比為8至12比1。
6.如權利要求1所述的環氧樹脂複合材料，其特徵在於，所述環氧樹脂複合材料複合材料還包括硬化劑、溶劑、催化劑及消泡劑，所述硬化劑為雙氰胺，所述溶劑為二乙二醇單乙醚醋酸酯，所述催化劑為2-十一烷基咪唑。
7.如權利要求6所述的環氧樹脂複合材料，其特徵在於，端羧基聚合物改性的環氧樹脂與硬化劑的質量比為13至14比1，催化劑在環氧樹脂複合材料中所佔的質量百分含量為 0. 5%至 1%。
8.一種環氧樹脂複合材料製作方法，包括步驟採用端羧基聚合物對環氧樹脂進行改性以得到端羧基聚合物改性的環氧樹脂；將碳納米管均勻分散於無機分散材料中，以得到碳納米管分散體；以及將所述端羧基聚合物改性的環氧樹脂與碳納米管分散體進行混合併研磨分散，以得到環氧樹脂複合材料，所述碳納米管在所述環氧樹脂複合材料所佔的質量百分比為4. 6%至 16%。
9.如權利要求8所述的環氧樹脂複合材料製作方法，其特徵在於，將所述端羧基聚合物改性的環氧樹脂與碳納米管分散體進行混合時，還加入硬化劑、溶劑、催化劑及消泡劑一起進行混合，所述硬化劑為雙氰胺、所述催化劑為2-十一烷基咪唑，所述溶劑為二乙二醇單乙醚醋酸酯。
10.如權利要求8所述的環氧樹脂複合材料製作方法，其特徵在於，所述端羧基聚合物為液態聚丁二烯丙烯腈，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂。
11.如權利要求8所述的環氧樹脂複合材料製作方法，其特徵在於，所述無機分散材料為層狀納米粘土或納米雲母粉，採用攪拌或者震蕩的方式將碳納米管均勻分散於無機分散材料中。
12.如權利要求11所述的環氧樹脂複合材料製作方法，其特徵在於，所述碳納米管與無機分散材料的質量比為8至12比1。
全文摘要
本發明涉及一種環氧樹脂複合材料，其包括端羧基聚合物改性的環氧樹脂、碳納米管及無機分散材料。所述碳納米管在所述環氧樹脂複合材料所佔的質量百分比為4.6％至16％。本發明還提供一種上述環氧樹脂複合材料的製作方法。本發明提供的環氧樹脂複合材料具有良好的導電性和柔軟性，可以用於電路板中以起到防止電磁幹擾的作用。
文檔編號C08K3/34GK102344645SQ201010246148
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者何明展 申請人:富葵精密組件(深圳)有限公司, 鴻勝科技股份有限公司