環氧樹脂灌封膠及其製備方法與流程

2023-06-04 04:21:01

本發明涉及一種灌封膠及其製備方法，特別是涉及一種環氧樹脂灌封膠及其製備方法。

背景技術：

室溫固化環氧樹脂灌封膠由於其良好的力學性能、粘結性，廣泛的應用於電子元器件的粘結、灌封、封裝，對電子元器件的固定、防潮、防腐等起到了重要作用。但是，未經改性環氧樹脂的剛性大，高低溫衝擊時韌性差，膠層易開裂，高低溫時熱脹冷縮引起的尺寸穩定性差。

常用的改性方式為增加液體聚硫橡膠及丁腈橡膠增韌，聚硫橡膠具有特殊的臭味，常令操作人員感覺不適，丁腈橡膠粘度大且與環氧樹脂相容性較差，常需特定工藝提高二者相容性，增加了施工工序，並且固化最佳條件為升溫固化，使用過程也需增加大量能耗。因此，研究開發出一種環氧樹脂灌封膠，提高延伸率，改善高低溫性能，避免因固化收縮及高低溫變化引起的應力過大而產生膠體開裂，膠體與器件分離，以及高延展性減少對電子元件損傷，從而滿足對現代工業對電子灌封膠越來越高要求的環境變化差異，對電子元器件灌封領域意義重大。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種新型的環氧樹脂灌封膠及其製備方法。

為了實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：本發明提出的一種環氧樹脂灌封膠，包括a組分和b組分，其中：

a組分以重量份數計，包括：雙酚f環氧樹脂40-70份，活性聚氨酯增韌劑20-50份，活性稀釋劑10-20份，無機填料30-50份，消泡劑0.1-0.5份，觸變劑1-3份，偶聯劑0.5-1份；

b組分以重量份數計，包括：改性脂環胺40-70份；聚醚胺30-60份；促進劑3-10份；

a組分和b組分的重量比為2-4:1。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠，其中所述的雙酚f環氧樹脂為npef-170、der354或der351環氧樹脂；

所述的活性聚氨酯增韌劑為nper-133l、der852或der791；

所述的活性稀釋劑為三羥甲基三縮水甘油醚、丙氧基甘油三縮水甘油醚或蓖麻油縮水甘油醚；

所述的無機填料為氫氧化鋁、二氧化矽、三氧化二鋁和碳酸鈣中的至少一種；

所述的助劑包括消泡劑，觸變劑和偶聯劑三種。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠，其中所述的消泡劑為byk-530，byk-055或海明斯5300。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠，其中所述的觸變劑為氣相二氧化矽r202、r974或ts-710。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠，其中所述的偶聯劑為γ-氨基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基三甲氧基矽烷和γ-氨基丙基三甲氧基矽烷中的至少一種。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠，其中所述的改性脂環胺為50份異佛爾酮二胺與20-40份1，4-丁二醇二縮水甘油醚合成的胺類固化劑。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠，其中所述的聚醚胺為d230、d400和t403中的至少一種；

所述的促進劑為dmp-30，dmp-10或aep。

為了實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：本發明提出的一種環氧樹脂灌封膠的製備方法，其包括：

1)將雙酚f環氧樹脂40-70份，活性聚氨酯增韌劑20-50份，活性稀釋劑10-20份，無機填料30-50份，助劑1-10份混合，攪拌分散均勻後，真空攪拌排氣泡，得到a組分；

2)將50份異佛爾酮二胺在氮氣氛圍下攪拌，加入1，4-丁二醇二縮水甘油醚20-40份，加熱反應至胺值範圍300-350mgkoh，冷卻得到改性脂環胺；將改性脂環胺40-70份，聚醚胺30-60份，促進劑3-10份混合，真空攪拌排氣泡，得到b組分；

3)將所述a組分和b組分按重量比2-4:1混合，得到環氧樹脂灌封膠。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠的製備方法，其中所述的步驟1)中的攪拌分散的速率為800-1500rpm，攪拌時間為0.5-1.5h；真空攪拌脫泡的時間為1-2h。

優選的，前述的環氧樹脂灌封膠的製備方法，其中所述的步驟2)中加熱溫度為85-95℃，加熱時間為1.5-2.5h。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明採用活性聚氨脂改性環氧為增柔增韌劑，提高了膠體的抗開裂性能，提高物料穩定性和老化硬脆壽命；

(2)選用改性胺作為固化劑，既提高環氧灌封膠的柔韌性，又減低了脂環胺異佛爾酮二胺白化吸潮等缺點，提高了灌封膠的儲存操作性；通過加入促進劑縮短後固化時間，減少完全固化時間。

(3)通過添加適量的無機填料，既能增加膠體的機械強度，又能減少固化收縮，減少固化物的cte(熱膨脹係數)，減低灌封膠對高低溫度變化的敏感性，從而減少內應力，避免開裂。同時，通過偶聯劑，氣相二氧化矽等調節無機填料與膠液之間的相容性，減少沉降。

(4)選用特殊多官能團稀釋劑，既調節粘度又能調節環氧體系交聯密度，平衡力學強度與彈性模量。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。此外，一或多個實施例中的特定特徵、結構、或特點可由任何合適形式組合。

本發明的一個實施例提出的一種環氧樹脂灌封膠，包括a組分和b組分，其中：

a組分以重量份數計，包括：雙酚f環氧樹脂40-70份，活性聚氨酯增韌劑20-50份，活性稀釋劑10-20份，無機填料30-50份，消泡劑0.1-0.5份，觸變劑1-3份，偶聯劑0.5-1份；

b組分以重量份數計，包括：改性脂環胺40-70份；聚醚胺30-60份；促進劑3-10份；

a組分和b組分的重量比為2-4:1。

優選的，雙酚f環氧樹脂為npef-170，der354或der351環氧樹脂。

優選的，活性聚氨酯增韌劑為nper-133l、der852或der791。採用活性聚氨脂改性環氧為增柔增韌劑，該增韌劑對環氧樹脂與稀釋劑共混時不發生化學反應，但物理共混穩定性好，不分層，可長期穩定存在。增韌劑含端環氧基對氨基團為活性，可發生化學反應。通過活性聚氨酯與氨基反應生成「氨酯-脲」結構的彈性體結構，同時環氧樹脂的環氧基與氨基的反應，生成含有柔性鏈的體型聚合物，兩種反應同時進行，形成ipn聚合物互穿網絡最終固化物改變了聚合物的分子結構以增加聚合物的伸長率及韌性，提高了膠體的抗開裂性能，避免了單純依靠外增塑增加柔韌性時增塑劑隨時間延長不同程度往膠體表面遷移的現象，從而得到比單純添加外增塑劑進行增塑更加有效的物料穩定性和老化硬脆壽命。

優選的，活性稀釋劑為三羥甲基三縮水甘油醚、丙氧基甘油三縮水甘油醚或蓖麻油縮水甘油醚。選用特殊多官能團稀釋劑，既調節粘度又能調節環氧體系交聯密度，平衡力學強度與彈性模量。

優選的，無機填料為氫氧化鋁、二氧化矽、三氧化二鋁和碳酸鈣中的至少一種。

優選的，消泡劑為byk-530，byk-055或者海明斯5300。

優選的，觸變劑為氣相二氧化矽r202、r974或ts-710。

優選的，偶聯劑為γ-氨基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基三甲氧基矽烷和γ-氨基丙基三甲氧基矽烷中的至少一種。

通過添加適量的無機填料，既能增加膠體的機械強度，又能減少固化收縮，減少灌封膠的cte(熱膨脹係數)，減低灌封膠對高低溫度變化的敏感性，從而減少內應力，避免開裂。同時，通過偶聯劑，氣相二氧化矽等調節無機填料與膠液之間的相容性，減少沉降。

優選的，改性脂環胺為50份異佛爾酮二胺與20-40份1，4-丁二醇二縮水甘油醚合成的胺類固化劑。

優選的，聚醚胺為d230、d400和t403中的至少一種。

優選的，促進劑為dmp-30、dmp-10或aep。

通過對脂環胺進行擴鏈增柔，既提高固化物的柔韌性，又減低了脂環胺白化吸潮等缺點，提高了灌封膠的儲存操作性能。通過與低粘度柔性聚醚胺的復配，調節灌封膠的粘度，減低脂環胺類固化劑的初始活性，延長適用期，通過加入dmp-30縮短後固化時間，減少完全固化時間。

本發明的另一個實施例提出的一種環氧樹脂灌封膠的製備方法，其包括：

1)將雙酚f環氧樹脂40-70份，活性聚氨酯增韌劑20-50份，活性稀釋劑10-20份，無機填料30-50份，消泡劑0.1-0.5份，觸變劑1-3份，偶聯劑0.5-1混合，在800-1500rpm高速分散機下攪拌0.5-1.5h使膠液分散均勻，攪拌釜中真空攪拌1-2小時排出氣泡，，得到a組分；

2)將50份異佛爾酮二胺在氮氣氛圍下加熱至60-65℃，低速攪拌條件下緩慢加入20至40份1，4-丁二醇二縮水甘油醚，加熱85-95℃，氮氣條件下攪拌反應2-2.5小時，，取樣根據qb/t2853-2007滴定胺值，胺值範圍300-350mgkoh，胺脂穩定後冷卻即得到改性脂環胺；加入改性脂環胺40-70份，聚醚胺30-60份，滴加促進劑3-10份，真空攪拌排氣泡，得到b組分；

3)將所述a組分和b組分按重量比2-4:1混合，得到環氧樹脂灌封膠。

實施例

本發明的一個實施例提出的一種環氧樹脂灌封膠的製備方法，其包括：

1)將雙酚f環氧樹脂50份，活性聚氨酯增韌劑40份，三縮水甘油醚10份，無機填料30份，消泡劑0.3份，觸變劑2份，偶聯劑1份混合，在800-1500rpm高速分散機下攪拌1h使膠液分散均勻，攪拌釜中真空攪拌1-2小時排出氣泡，，得到a組分；

2)改性脂環胺70份，聚醚胺30份，滴加dmp-30促進劑10份，真空攪拌排氣泡，得到b組分；

3)將所述a組分和b組分按重量比3:1混合，得到環氧樹脂灌封膠。

本發明的一個實施例提出的一種環氧樹脂灌封膠，由上述方法製備而得。本實施例的環氧樹脂灌封膠依據國家gb10247-88檢測粘度，依據gb/t531-1999檢測硬度，依據gb/t6037-1983檢測拉伸強度及伸長率，依據gb/t13936-92檢測剪切強度，主要性能參數如表1所示。

表1實施例環氧樹脂灌封膠的性能參數

對比例1

將環氧樹脂cdy-12825-45份，稀釋劑5-15份混合，在100℃溫度下乾燥2-4小時後30份sio2趁熱投入，在高速分散機下攪拌30分鐘使膠液分散均勻，再用球磨機中研磨分散，最後在攪拌釜中真空攪拌1-2小時排出氣泡，得到灌封膠a組分；b組分選用改性二氨基二苯基甲烷與聚醚胺混合胺固化劑。a組分和b組分按重量比3:1混合。

對比例2

將環氧樹脂cdy-12825-45份，稀釋劑5-15份混合，在100℃溫度下乾燥2-4小時後30份sio2趁熱投入，在高速分散機下攪拌30分鐘使膠液分散均勻，再用球磨機中研磨分散，最後在攪拌釜中真空攪拌1-2小時排出氣泡，得到灌封膠a組分；b組分選用選用脂環胺c-260固化劑。a組分和b組分按重量比3:1混合。

本實施例及對比例依照國家標準astmd1002製備規格為5mmx25mmal-al搭接片，置於烘箱內進行高低溫衝擊測試，每隔40次循環即由烘箱內取出一片膠片在常溫放置1小時，觀察外觀是否有碎裂損傷，並進行硬度及擊穿強度檢測，觀察膠片在高低溫衝擊下的抗老化能力，如表2-4所示。

表2實施例的高低溫衝擊後硬度及剪切強度變化檢測結果

表3對比例1的高低溫衝擊後硬度及剪切強度變化檢測結果

表4對比例2的高低溫衝擊後硬度及剪切強度變化檢測結果

耐高低溫衝擊檢測本實施例以四種不同規格點火線圈灌封膠，每種規格各灌封樣品膠樣與比較例膠樣4個，線圈規格分別為ui39/21，ui30/10.5，ei30/5。其中，上述規格是現有汽車點火線圈外殼所使用的代表型號：每一次循環為-40℃x1hr+125℃x1hr+高低溫轉換時間15s，每10循環後常溫放置4小時觀察1次。實施例及對比例的冷熱衝擊能力測試結果如表5所示。

表5實施例及對比例的冷熱衝擊能力測試結果

由上表可知，本發明實施例的環氧樹脂灌封膠具有較好的耐老化能力，且抗冷熱衝擊能力遠大於對比例，滿足對冷熱衝擊要求較高的電子灌封需求。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。