一種環保阻燃覆銅板的製備方法與流程
2023-07-09 09:18:41
本發明公開了一種環保阻燃覆銅板的製備方法，屬於電子材料技術領域。
背景技術：
覆銅板簡稱CCL，是電子產品的基礎材料。覆銅板是用樹脂浸漬膠浸漬增強材料覆上銅箔經熱壓而成，絕緣層由增強材料與樹脂構成，導電層由銅箔構成。目前，電子工業的迅速發展，各種高性能覆銅板產品的開發與研發也成為了熱點。
目前，比較成熟的生產阻燃覆銅板的技術，是通過向樹脂基體中引入含有滷素，銻元素等對環境有害元素的阻燃化合物來提高板材的阻燃性。2006年以來，歐盟開始實施WEEE標準和RoHS標準，不允許含有多溴二苯醚、多溴聯苯和重金屬等阻燃劑的電子產品進入歐盟市場。因此，對無滷阻燃劑的研究和開發成為十分緊迫的任務。近幾年來，對硼、氮、矽系阻燃型環氧樹脂的研發取得了一定的進展，然而在阻燃覆銅板的應用方面，國內與國外仍存在著很大差距。已報導的許多阻燃效果好的環境友好型的覆銅板都存在使用性能差和成本過高的缺點，很難實現工業化生產。磷系阻燃劑對高聚物材料的阻燃非常有效，具有價廉、持久、低毒、熱穩定性好等特點。但磷系阻燃劑容易腐蝕模具，且有毒物質容易從產品中滲出，造成二次汙染。對於單獨使用的一些添加量大與樹脂基體相容性差及影響產品力學性能等缺點。由於含氮阻燃劑具有較高阻燃效率和熱分解溫度，分解產物低毒，環境友好，可回收利用複合當今阻燃產品的發展潮流，得到了廣泛的應用。這些民用電子電器產品數量龐大且更新換代快，由此產生了大量廢棄物，它們很多是通過焚燒處理的，如果處理不當，極易對環境造成嚴重汙染，以及危害人類健康。因此，開發環保阻燃覆銅板，不僅是適應市場需求，而且也是保護環境、關注人類健康的重大舉措，意義非常重大。但是，目前傳統的覆銅板傳統的阻燃覆銅板耐熱性、阻燃性不好，且覆銅板銅箔與支撐它的基材之間的粘結強度較低，且使用過程或者廢棄後對水質和土壤等生態環境造成大量破壞。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前傳統覆銅板存在耐熱、阻燃性能不佳，甚至使用過程或廢棄後，對水質和土壤造成嚴重破壞的缺陷，提供了一種環保阻燃覆銅板的製備方法。本發明首先通過雙氧水對石墨進行氧化，再與乙二胺等物質，在氮氣保護下進行反應改性，再與甲基二氯矽烷、三氧化二銻混合，用雷射照射後使混合物覆於石墨烯表面，得環保阻燃基料，隨後與苯並惡嗪樹脂等攪拌得阻燃膠黏劑，塗覆於聚醯亞胺薄膜，然後將銅箔與其進行膠粘，熱壓、固化後即得環保阻燃覆銅板。本發明自製的環保阻燃基料，可以明顯提高樹脂的阻燃性，且不含磷，不會對環境造成汙染，既彌補了傳統覆銅板阻燃性能不佳的缺陷，又解決了覆銅板使用中和廢棄後對生態環境的破壞的問題，具有較佳的使用價值。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）按固液比1:3，取石墨和質量分數為26％雙氧水混合均勻，並進行加熱至110～120℃，保溫40～50min後自然冷卻至室溫，過濾並使用蒸餾水洗滌濾渣至中性，按重量份數計，取32～35份丙酮、28～29份濾渣、13～16份乙二胺及4～6份偏釩酸鈉，放入帶有攪拌器及溫度計的三口燒瓶中混合均勻；
（2）將上述三口燒瓶置於水浴鍋中，使用氮氣保護，設定溫度為70～80℃，以200r/min攪拌1～2h後，分別加入上述丙酮體積7～9％的甲基二氯矽烷及上述濾渣質量7～9％的三氧化二銻，攪拌均勻，使用雷射照射三口燒瓶，雷射波長為820～850nm，能量密度為42～47mJ/cm2，頻率為1.1～1.3kHz，照射2～3min；
（3）在上述雷射照射後，對三口燒瓶中的混合物進行過濾，使用濾液體積1～2倍的無水乙醇衝洗濾渣1～2次，再使用蒸餾水衝洗濾渣至中性，隨後將濾渣置於90℃烘箱中乾燥5～6h，得環保阻燃基料；
（4）按重量份數計，取26～29份苯並惡嗪樹脂、18～21份溴代環氧樹脂、50～70份丁酮、18～22份環保阻燃基料、8～11份碳化矽、1～2份鄰苯二甲酸酐及1～2份三乙醇胺，放入攪拌機中，以500r/min攪拌1～2h，得阻燃膠黏劑；
（5）將上述阻燃膠黏劑塗覆於聚醯亞胺薄膜上，塗覆厚度為8～12μm，並置於75℃烘箱中乾燥7～9min，再將銅箔與塗覆於聚醯亞胺薄膜上的阻燃膠黏劑膠黏，並置於熱壓機中，設定溫度為140℃，預熱22～25s後，升溫至150℃，壓力設定為5～10MPa，熱壓2～4min，隨後置於185～190℃固化1～2h，即可得環保阻燃覆銅板。
本發明的物理性質是：本發明製得的覆銅板的撓度為1.3～2.0mm，彎曲強度為400～600N/mm2，抗拖拉強度為300～500N，熱導率為0.03～0.17W/(m·K)，耐400～500℃高溫。
本發明的有益效果是：
（1）本發明製得的阻燃覆銅板，耐400～500℃高溫，且抗彎曲性能優良；
（2）本發明自製的環保阻燃基料，可以明顯提高樹脂的阻燃性，苯並噁嗪樹脂本身聚合後具有自熄性，當其與環氧樹脂，酚醛樹脂等易燃樹脂進行混合時可以明顯提高樹脂的阻燃性；
（3）苯並噁嗪樹脂中不含磷，不會對環境造成汙染。
具體實施方式
首先按固液比1:3，取石墨和質量分數為26％雙氧水混合均勻，並進行加熱至110～120℃，保溫40～50min後自然冷卻至室溫，過濾並使用蒸餾水洗滌濾渣至中性，按重量份數計，取32～35份丙酮、28～29份濾渣、13～16份乙二胺及4～6份偏釩酸鈉，放入帶有攪拌器及溫度計的三口燒瓶中混合均勻；將上述三口燒瓶置於水浴鍋中，使用氮氣保護，設定溫度為70～80℃，以200r/min攪拌1～2h後，分別加入上述丙酮體積7～9％的甲基二氯矽烷及上述濾渣質量7～9％的三氧化二銻，攪拌均勻，使用雷射照射三口燒瓶，雷射波長為820～850nm，能量密度為42～47mJ/cm2，頻率為1.1～1.3kHz，照射2～3min；在上述雷射照射後，對三口燒瓶中的混合物進行過濾，使用濾液體積1～2倍的無水乙醇衝洗濾渣1～2次，再使用蒸餾水衝洗濾渣至中性，隨後將濾渣置於90℃烘箱中乾燥5～6h，得環保阻燃基料；按重量份數計，取26～29份苯並惡嗪樹脂、18～21份溴代環氧樹脂、50～70份丁酮、18～22份環保阻燃基料、8～11份碳化矽、1～2份鄰苯二甲酸酐及1～2份三乙醇胺，放入攪拌機中，以500r/min攪拌1～2h，得阻燃膠黏劑；將上述阻燃膠黏劑塗覆於聚醯亞胺薄膜上，塗覆厚度為8～12μm，並置於75℃烘箱中乾燥7～9min，再將銅箔與塗覆於聚醯亞胺薄膜上的阻燃膠黏劑膠黏，並置於熱壓機中，設定溫度為140℃，預熱22～25s後，升溫至150℃，壓力設定為5～10MPa，熱壓2～4min，隨後置於185～190℃固化1～2h，即可得環保阻燃覆銅板。
實例1
首先按固液比1:3，取石墨和質量分數為26％雙氧水混合均勻，並進行加熱至110℃，保溫40min後自然冷卻至室溫，過濾並使用蒸餾水洗滌濾渣至中性，按重量份數計，取32份丙酮、28份濾渣、13份乙二胺及4份偏釩酸鈉，放入帶有攪拌器及溫度計的三口燒瓶中混合均勻；將上述三口燒瓶置於水浴鍋中，使用氮氣保護，設定溫度為70℃，以200r/min攪拌1h後，分別加入上述丙酮體積7％的甲基二氯矽烷及上述濾渣質量7％的三氧化二銻，攪拌均勻，使用雷射照射三口燒瓶，雷射波長為820nm，能量密度為42mJ/cm2，頻率為1.1kHz，照射2min；在上述雷射照射後，對三口燒瓶中的混合物進行過濾，使用濾液體積1倍的無水乙醇衝洗濾渣1次，再使用蒸餾水衝洗濾渣至中性，隨後將濾渣置於90℃烘箱中乾燥5h，得環保阻燃基料；按重量份數計，取26份苯並惡嗪樹脂、18份溴代環氧樹脂、50份丁酮、18份環保阻燃基料、8份碳化矽、1份鄰苯二甲酸酐及1份三乙醇胺，放入攪拌機中，以500r/min攪拌1h，得阻燃膠黏劑；將上述阻燃膠黏劑塗覆於聚醯亞胺薄膜上，塗覆厚度為8μm，並置於75℃烘箱中乾燥7min，再將銅箔與塗覆於聚醯亞胺薄膜上的阻燃膠黏劑膠黏，並置於熱壓機中，設定溫度為140℃，預熱22s後，升溫至150℃，壓力設定為5MPa，熱壓2min，隨後置於185℃固化1h，即可得環保阻燃覆銅板。
本發明的物理性質是：本發明製得的覆銅板的撓度為1.3mm，彎曲強度為400N/mm2，抗拖拉強度為300N，熱導率為0.03W/(m·K)，耐400℃高溫。
實例2
首先按固液比1:3，取石墨和質量分數為26％雙氧水混合均勻，並進行加熱至115℃，保溫45min後自然冷卻至室溫，過濾並使用蒸餾水洗滌濾渣至中性，按重量份數計，取34份丙酮、28.5份濾渣、15份乙二胺及5份偏釩酸鈉，放入帶有攪拌器及溫度計的三口燒瓶中混合均勻；將上述三口燒瓶置於水浴鍋中，使用氮氣保護，設定溫度為75℃，以200r/min攪拌1.5h後，分別加入上述丙酮體積8％的甲基二氯矽烷及上述濾渣質量8％的三氧化二銻，攪拌均勻，使用雷射照射三口燒瓶，雷射波長為840nm，能量密度為45mJ/cm2，頻率為1.2kHz，照射2.5min；在上述雷射照射後，對三口燒瓶中的混合物進行過濾，使用濾液體積1.5倍的無水乙醇衝洗濾渣1.5次，再使用蒸餾水衝洗濾渣至中性，隨後將濾渣置於90℃烘箱中乾燥5.5h，得環保阻燃基料；按重量份數計，取27份苯並惡嗪樹脂、20份溴代環氧樹脂、60份丁酮、22份環保阻燃基料、10份碳化矽、1.5份鄰苯二甲酸酐及1.5份三乙醇胺，放入攪拌機中，以500r/min攪拌1.5h，得阻燃膠黏劑；將上述阻燃膠黏劑塗覆於聚醯亞胺薄膜上，塗覆厚度為10μm，並置於75℃烘箱中乾燥8min，再將銅箔與塗覆於聚醯亞胺薄膜上的阻燃膠黏劑膠黏，並置於熱壓機中，設定溫度為140℃，預熱24s後，升溫至150℃，壓力設定為7MPa，熱壓3min，隨後置於187℃固化1.5h，即可得環保阻燃覆銅板。
本發明的物理性質是：本發明製得的覆銅板的撓度為1.7mm，彎曲強度為500N/mm2，抗拖拉強度為400N，熱導率為0.09W/(m·K)，耐450℃高溫。
實例3
首先按固液比1:3，取石墨和質量分數為26％雙氧水混合均勻，並進行加熱至120℃，保溫50min後自然冷卻至室溫，過濾並使用蒸餾水洗滌濾渣至中性，按重量份數計，取35份丙酮、29份濾渣、16份乙二胺及6份偏釩酸鈉，放入帶有攪拌器及溫度計的三口燒瓶中混合均勻；將上述三口燒瓶置於水浴鍋中，使用氮氣保護，設定溫度為80℃，以200r/min攪拌2h後，分別加入上述丙酮體積9％的甲基二氯矽烷及上述濾渣質量9％的三氧化二銻，攪拌均勻，使用雷射照射三口燒瓶，雷射波長為850nm，能量密度為47mJ/cm2，頻率為1.3kHz，照射3min；在上述雷射照射後，對三口燒瓶中的混合物進行過濾，使用濾液體積2倍的無水乙醇衝洗濾渣2次，再使用蒸餾水衝洗濾渣至中性，隨後將濾渣置於90℃烘箱中乾燥6h，得環保阻燃基料；按重量份數計，取29份苯並惡嗪樹脂、21份溴代環氧樹脂、70份丁酮、20份環保阻燃基料、11份碳化矽、2份鄰苯二甲酸酐及2份三乙醇胺，放入攪拌機中，以500r/min攪拌2h，得阻燃膠黏劑；將上述阻燃膠黏劑塗覆於聚醯亞胺薄膜上，塗覆厚度為12μm，並置於75℃烘箱中乾燥9min，再將銅箔與塗覆於聚醯亞胺薄膜上的阻燃膠黏劑膠黏，並置於熱壓機中，設定溫度為140℃，預熱25s後，升溫至150℃，壓力設定為10MPa，熱壓4min，隨後置於190℃固化2h，即可得環保阻燃覆銅板。
本發明的物理性質是：本發明製得的覆銅板的撓度為2.0mm，彎曲強度為600N/mm2，抗拖拉強度為500N，熱導率為0.17W/(m·K)，耐500℃高溫。