本發(fā)明涉及膠粘劑生產(chǎn)，具體涉及一種高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、環(huán)氧樹脂作為三大熱固性塑料之一，具有優(yōu)異的粘接性、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和固化收縮率低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制造膠粘劑、涂料和復(fù)合材料等，已然成為航空航天、交通運(yùn)輸和電子封裝等領(lǐng)域中的重要材料，環(huán)氧樹脂在全球的市場需求也在不斷增長。然而，由于環(huán)氧樹脂不可逆的網(wǎng)絡(luò)具有很高的交聯(lián)密度，使得其表現(xiàn)出明顯脆性、斷裂伸長率低，同時(shí)還存在易燃和燃燒煙氣毒性大的問題，這就嚴(yán)重限制了環(huán)氧樹脂的應(yīng)用前景。

2、對(duì)于電子封裝領(lǐng)域而言，環(huán)氧樹脂膠粘劑材料不僅需要具備良好的粘接性能，其對(duì)材料的電絕緣性和導(dǎo)熱性也有很高的要求。而對(duì)于環(huán)氧樹脂聚合物而言，相比與陶瓷和金屬，它的導(dǎo)熱率較低，無法滿足電子封裝領(lǐng)域中熱管理的需求。為此，需要在聚合物中導(dǎo)熱填料以提高材料的導(dǎo)熱性。但由于填料與聚合物之間的界面相互作用弱，材料的熱導(dǎo)率增強(qiáng)效率低，為了達(dá)到更高的熱導(dǎo)率，往往需要向基體內(nèi)加入更高比例的填料，這又導(dǎo)致填料與基體之間的界面相容性差，引起填料在基體中團(tuán)聚，進(jìn)而嚴(yán)重影響材料的加工性能和機(jī)械性能。為此，亟需提出行之有效的方法來克服這一問題，進(jìn)而解決環(huán)氧樹脂在電子封裝方面應(yīng)用的痛點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，包括如下重量份的原料：環(huán)氧樹脂80-100份、導(dǎo)熱填料10-40份、增韌彈性體5-20份、固化劑30-55份、促進(jìn)劑1-5份、稀釋劑10-30份。

3、進(jìn)一步的，所述環(huán)氧樹脂為雙酚a型環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂或酚醛型環(huán)氧樹脂中的至少一種。

4、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱填料是經(jīng)表面改性處理得到的具有丙烯酸酯雙鍵的導(dǎo)熱顆粒，所述導(dǎo)熱顆粒為氮化鋁、氮化硅或氮化碳中的至少一種。

5、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱顆粒的粒徑為3-50μm。

6、在本發(fā)明中，通過引入導(dǎo)熱顆粒為導(dǎo)熱填料，有助于提高所述環(huán)氧樹脂膠黏劑的力學(xué)特性、導(dǎo)熱性和耐老化性能，但這與導(dǎo)熱顆粒在環(huán)氧樹脂基體上的分散程度有很大關(guān)系。導(dǎo)熱顆粒的團(tuán)聚在一定程度上會(huì)造成該環(huán)氧樹脂材料的內(nèi)部缺陷，進(jìn)而影響材料的整體性能和界面結(jié)合能力。因此，為了提高解決導(dǎo)熱顆粒的團(tuán)聚，一方面對(duì)導(dǎo)熱顆粒的粒徑進(jìn)行調(diào)整，另一方面通過對(duì)導(dǎo)熱顆粒進(jìn)行表面改性，使其與環(huán)氧基團(tuán)之間的作用力增強(qiáng)。作為本發(fā)明優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱顆粒是由質(zhì)量比為3-4：2：1的氮化鋁、氮化硅和氮化碳復(fù)配而成，其中氮化鋁的粒徑為20-30nm，氮化硅的粒徑為10nm，氮化碳的粒徑為3-5nm。

7、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱填料的制備方法包括如下步驟：

8、步驟a、將導(dǎo)熱顆粒置于二氯甲烷中進(jìn)行超聲分散，并在冰浴條件下加入三乙胺混合均勻，然后向其中加入2-溴基異丁酰溴與二氯甲烷的混合液，在室溫下攪拌20-24h，結(jié)束后用丙酮和乙醇反復(fù)離心洗滌，干燥后得到固體顆粒；

9、步驟b、將步驟a所得固體顆粒置于環(huán)己酮中進(jìn)行超聲分散，再向其中加入甲基丙烯酸-2,3-環(huán)氧丙基酯和2,2-聯(lián)吡啶，整個(gè)反應(yīng)體系充入惰性氣體，再加入催化劑，升高溫度至50±3℃進(jìn)行聚合反應(yīng)，結(jié)束后在冰水中猝滅，產(chǎn)物用丙酮、乙醇和水多次洗滌，再經(jīng)離心干燥后得到所述導(dǎo)熱填料。

10、進(jìn)一步的，所述增韌彈性體的制備方法包括如下步驟：(1)將氫化端羥基聚丁二烯和羥基封端聚丁二烯二醇置于反應(yīng)容器中攪拌均勻，然后后向其中加入甲苯二異氰酸酯、有機(jī)錫催化劑和二氯甲烷，在超聲條件下分散均勻后，室溫?cái)嚢?-3h；(2)向步驟(1)所得混合物中加入聚異丁烯基丁二酸酐和抗氧化劑，加熱攪拌至溶劑蒸發(fā)得到的均質(zhì)混合液，最后經(jīng)真空加熱固化，即得到所述增韌彈性體。

11、更進(jìn)一步的，在步驟(1)中，氫化端羥基聚丁二烯與羥基封端聚丁二烯二醇中的所含羥基摩爾比為1：1。

12、進(jìn)一步的，所述固化劑為酸酐固化劑；所述促進(jìn)劑為dmp-30、四乙烯三胺或芐基二甲胺中的至少一種。

13、進(jìn)一步的，所述稀釋劑為芐基縮水甘油醚、正丁基縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚中的至少一種。

14、本發(fā)明還提供了上述高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑的制備方法，包括如下步驟：將環(huán)氧樹脂、導(dǎo)熱填料和稀釋劑充分混合并加熱升溫至80-90℃，向其中加入增韌彈性體繼續(xù)升溫至130-150℃充分混合，然后冷卻至60-80℃，向其中加入固化劑和促進(jìn)劑攪拌均勻，即得到所述高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑。

15、本發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明提供的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑具有良好的粘接強(qiáng)度、力學(xué)性能、導(dǎo)熱性和耐熱穩(wěn)定性，其能夠滿足電子封裝中對(duì)膠粘劑的熱管理要求，進(jìn)一步拓寬了該環(huán)氧樹脂膠粘劑的應(yīng)用范圍，并且該環(huán)氧樹脂膠粘劑的固化速度快，具有良好的加工特性；

16、(2)本發(fā)明通過合理粒徑匹配的氮化鋁、氮化鋁和/或氮化碳組合，能夠使其均勻分散于環(huán)氧樹脂基體上，并且結(jié)合對(duì)導(dǎo)熱顆粒進(jìn)行表面改性，使表面處理后的導(dǎo)熱顆粒與環(huán)氧樹脂基體形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)中，顯著增強(qiáng)了導(dǎo)熱填料與環(huán)氧樹脂基體之間的界面相互作用，二者之間具有相對(duì)穩(wěn)定的相互作用，一部分應(yīng)力從環(huán)氧樹脂基體轉(zhuǎn)移到導(dǎo)熱顆粒上，有利于應(yīng)力傳遞、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性的提高，由此使得該環(huán)氧樹脂膠粘劑具有較高的粘接強(qiáng)度和力學(xué)性能；

17、(3)本發(fā)明通過以氫化端羥基聚丁二烯和羥基封端聚丁二烯二醇發(fā)生聚合反應(yīng)得到的彈性體與環(huán)氧樹脂基體具有良好的相容體，利用上述制備方法得到的低模量彈性體用于環(huán)氧樹脂的增韌改性，并且其表面自帶的羧基、羥基等極性基團(tuán)與環(huán)氧樹脂之間發(fā)生分子間作用力，能夠有利于增韌彈性體在環(huán)氧樹脂基體間的相容性，進(jìn)而有助于提高該環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能，改善傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂存在的脆性問題。

技術(shù)特征：

1.一種高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：包括如下重量份的原料：環(huán)氧樹脂80-100份、導(dǎo)熱填料10-40份、增韌彈性體5-20份、固化劑30-55份、促進(jìn)劑1-5份、稀釋劑10-30份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述環(huán)氧樹脂為雙酚a型環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂或酚醛型環(huán)氧樹脂中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述導(dǎo)熱填料是經(jīng)表面改性處理得到的具有丙烯酸酯雙鍵的導(dǎo)熱顆粒，所述導(dǎo)熱顆粒為氮化鋁、氮化硅或氮化碳中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述導(dǎo)熱顆粒的粒徑為3-50μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述導(dǎo)熱填料的制備方法包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述增韌彈性體的制備方法包括如下步驟：(1)將氫化端羥基聚丁二烯和羥基封端聚丁二烯二醇置于反應(yīng)容器中攪拌均勻，然后后向其中加入甲苯二異氰酸酯、有機(jī)錫催化劑和二氯甲烷，在超聲條件下分散均勻后，室溫?cái)嚢?-3h；(2)向步驟(1)所得混合物中加入聚異丁烯基丁二酸酐和抗氧化劑，加熱攪拌至溶劑蒸發(fā)得到的均質(zhì)混合液，最后經(jīng)真空加熱固化，即得到所述增韌彈性體。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述固化劑為酸酐固化劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述促進(jìn)劑為dmp-30、四乙烯三胺或芐基二甲胺中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑，其特征在于：所述稀釋劑為芐基縮水甘油醚、正丁基縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚中的至少一種。

10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：將環(huán)氧樹脂、導(dǎo)熱填料和稀釋劑充分混合并加熱升溫至80-90℃，向其中加入增韌彈性體繼續(xù)升溫至130-150℃充分混合，然后冷卻至60-80℃，向其中加入固化劑和促進(jìn)劑攪拌均勻，即得到所述高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及膠粘劑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高性能環(huán)氧樹脂膠粘劑及其制備方法。所述環(huán)氧樹脂膠粘劑包括如下重量份的原料：環(huán)氧樹脂80?100份、導(dǎo)熱填料10?40份、增韌彈性體5?20份、固化劑30?55份、促進(jìn)劑1?5份、稀釋劑10?30份。其中，導(dǎo)熱填料是經(jīng)表面改性處理得到的具有丙烯酸酯雙鍵的氮化鋁、氮化硅或氮化碳中的至少一種。本發(fā)明通過合理粒徑匹配的導(dǎo)熱體系設(shè)置，顯著增強(qiáng)了導(dǎo)熱填料與環(huán)氧樹脂基體之間的界面相互作用，有利于應(yīng)力傳遞、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性的提高，同時(shí)通過增韌彈性體的加入有助于改善傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的脆性問題，由此得到本發(fā)明的環(huán)氧樹脂膠粘劑具有良好的粘接強(qiáng)度、力學(xué)性能、導(dǎo)熱性和耐熱穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：陳杰,方文燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市飛榮達(dá)科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30