耐热性FR-4覆铜板用的酚醛环氧树脂合成工艺的研究
高分子材料与工程专业 学生：刘 也 指导教师：张少华
摘 要：随着电子元件焊接的无铅化，现有的覆铜板的耐温性已不能知足要求，研究耐热性能优良的覆铜板粘合剂是十分重要的。本文以传统酚醛树脂为基础材料，将部份线性酚醛树脂(双酚F)与环氧氯丙烷反映制得酚醛-环氧树脂，用这种酚醛-环氧树脂去交联传统的酚醛树脂，以此复合树脂生产的玻璃纤维覆铜板具有介电常数适当和介质损耗较低、耐热性和尺寸稳固性好的特点，而且价钱适合，能够知足电子元件焊接无铅化要求。经查验在260℃的焊锡液中浸泡时刻能够超过20秒钟，附着力好，剥离强度符合要求。 关键词： 酚醛树脂；环氧树脂；固化；覆铜板；无铅化
1前言
最近几年来，随着电子工业的迅速进展，印刷线路板(Printed Circuit Board，简称PCB)基板材料已成为连接与支撑电子器件的重要材料，应用于众多的电子产品中。覆铜板(Copper Clad Laminate，简称CCL)是数字化时期的基础材料，它是将树脂涂敷于玻璃布等增强材料上，配上铜箔经热压而成，其树脂与增强材料组成的内层为绝缘层，其铜箔组成的外层为导电层。覆铜板是电子信息产品不可缺少的载体和导体，因此被业内人士形象地喻为“电子工业的地皮”。
初期的FR-4覆铜板的树脂配方，由于固化物交联密度较低，在过去的有铅焊接时期能够利用，但进入无铅焊接时期，要知足高焊接温度的要求，已力不从心。高热靠得住性FR-4覆铜板的成功开发，对推动行业技术进展和提高产品技术水平，必将产生踊跃作用。
本论文在以节约生产本钱与简化工艺的前提目的下，在前人多用双酚A环氧树脂等改性环氧树脂基础上采纳了另一种方式，即甲醛与苯酚彼此反映，取得一种线性酚醛树脂。再利用线性酚醛树脂与环氧树脂彼此交联来做基础树脂，以来制备耐高热酚醛环氧树脂。
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2 试验部份
2. 1 试验试剂与仪器
2.1.1 试验试剂
表2-1 试验要紧原料一览表
原料或试剂名称
苯酚
规格 分析纯
生产厂家 汕头兴华化学厂
甲醛 草酸 盐酸 硫酸 乙酸 环氧氯丙烷
苯 氢氧化钠
2.1.2 试验仪器
分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 湖南太阳植物资源有限公司 天津巴斯夫化工有限公司 天津巴斯夫化工有限公司 天津巴斯夫化工有限公司 天津巴斯夫化工有限公司
广州化学试剂厂 天津巴斯夫化工有限公司
衡阳化学试剂厂
表2-2 要紧仪器及设备
仪器名称 数显恒温水浴锅 精密磁力电动搅拌机 电热真空干燥箱 循环水式真空泵 电子天平
型号 HH-S JJ-1 ZK-82B SHB-III BL600
生产厂家 郑州长城科工贸有限司 常州国华电器有限公司 上海实验仪器总厂
郑州长城科工贸有限公司
上海精密仪器有限公司
线性酚醛树脂的制备
2.2.1 线性酚醛树脂合成机理
OHOHnH+nHCHOCH2n
图2-1 一般热塑性酚醛树脂的合成示用意
2. 2.2 酚醛树脂合成具体步骤
在装有机械搅拌和回流冷凝装置的100mL三颈圆底烧瓶中，将物料按配比加入反映釜内，所需催化剂可分4~6次加入三颈烧瓶，（催化剂的总用量为苯酚重量的%）在回流温度下反映2~小时，加催化剂的速度以操纵反映温度平稳为宜，催化剂加的速度快，容易发生爆聚；停搅拌，加苯酚重量倍的水，让其冷却分层，分离水层；将反映容器内的树脂加热至150℃，再减压除去残留的水，在热的状态下放料[3]。
酚醛环氧树脂的合成
2.3.1酚醛环氧树脂的合成原理
⑴ 在碱催化下，酚醛树脂的羟基与环氧氯丙烷的环氧基反映，生成端基为氯化羟基的化合物-开环反映。 反映式如下：
⑵ 氯化羟基与 NaOH 反映，脱 HCl 再形成环氧基-闭环反映[4]。反映式如下：
2.3.2 醛酚-环氧树脂的合成
将前面取得的线性酚醛树脂冷却至室温，加入必然量的环氧氯丙烷升温使其与酚醛树脂完全溶解，再滴加一部份液碱，加热反映几小时后，回收过量的环氧氯丙烷。加入第二部份液碱，调温维持数小时后，减压蒸馏把剩余的环氧氯丙烷回收，水洗去盐，再加入苯溶解，回流，脱水，过滤沉降，减压脱苯，最后取得酚醛-环氧树脂。
酚醛-环氧树脂与酚醛树脂固化
在酚醛树脂中含有大量的酚羟基，在加热条件下能够固化环氧树脂，形成高度交联的结构，那个体系即维持了环氧树脂良好的黏附性，又维持了酚醛树脂的耐热性，使酚醛树脂/环氧树脂能够在260℃下长期利用。将酚树脂与酚醛环氧树脂按1:1的比例混合，在140~170℃，2~4h条件下固化。
3 结果与讨论
不同因素对线性酚醛树脂合成的阻碍 3.1.1酚/醛比的阻碍
在其它聚合条件必然的情形下，改变醛酚比，所得产物软化点、分子量的转变数据绘于图3-1，该转变呈现明显的规律性。
图3-1 酚醛比与产物质量关系
（反映温度：80±3℃，反映时刻：小时，催化剂加入量：5%）
从实验结果看当酚醛比继续增大时产物的分子量与软化点并非相应继续增大，而呈相反的降低转变，适宜的酚醛比范围为~。 3.1.2反映温度和反映时刻的阻碍
酚醛缩合形成多聚体产物是一个吸热进程，因此在必然条件下提高反映温度可提高反映程度，取得的产物分子量将增大，软化点应相应提高。当温度达到85℃时达到一种平稳的趋势。从动力学上说明产物的生成与反映时刻和反映物刹时浓度大小成正比关系，当反映时
耐热性FR4覆铜板用的酚醛环氧树脂合成工艺的研究
