Vordering in die omgewingsvriendelike vlamvertraagde koperbedekte laminate van epoksiehars

  Met die aankoms van die era met hoogs inligting, het elektroniese komponente 'n nuwe stadium van hoë integrasie en hoë betroubaarheid betree. Gedrukte stroombaanbord (PCB), die basisplaat wat nodig is om dit te installeer, het 'n onontbeerlike en belangrike komponent van die meeste elektroniese produkte geword. As die hoofsubstraatmateriaal in PCB-vervaardiging, speel koperbeklede laminaat (CCL) drie hooffunksies: geleidend, isolerend en ondersteunend. Die werkverrigting, kwaliteit, vervaardigbaarheid, koste en vlak van PCB hang in 'n groot mate af van die substraatmateriaal. Op die oomblik het die uitsetwaarde van substraatmateriaal in die wêreld tientalle miljarde dollars bereik. Die uitset van substraatmateriaal in China is ongeveer 55 miljoen vierkante meter, met 'n uitsetwaarde van ongeveer 9 miljard yuan.

Volgens die tipes kleefmiddels wat gebruik word, kan CCL verdeel word in fenolhars, epoksiehars , poliëster, poli-imide en ander tipes. Volgens die versterkingsmateriaal kan dit verdeel word in papierbasis, glasdoekbasis en saamgestelde basis. Onder hulle het glasdoekversterkte epoksie-koperbeklede laminaat, soos FR-4 en FR-5, die hoofstroom geword van gedrukte stroombaanborde wat in elektroniese produkte soos elektroniese rekenaars, kommunikasietoerusting, instrumente en meters gebruik word. Daar word gespekuleer dat epoksie-CCL in die toekoms die eerste in die hele CCL sal wees.

1. Belangrikheid van navorsing en ontwikkeling

  Met inagneming van die vlamvertraging van materiale, kan koperbeklede laminaat in twee kategorieë verdeel word: vlamvertrager en nie-vlamvertrager, waarvan vlamvertrager die dominante is. Vlamvertragende substraatmateriaal kan verdeel word in vlamvertragende substraat wat broom en antimoon bevat en groen substraat sonder broom en antimoon, naamlik omgewingsvriendelike substraat.

  Sedert 1986 het die ontwikkeling van die industrie van gehalogeneerde vlamvertragende materiaal die probleem van dioksien ondervind, dit wil sê giftige polibrominated dibenzofuran (PBDF) en polibrominated dibenzodioxane word geproduseer wanneer gehalogeneerde vlamvertragers gepiroliseer en teen hoë temperatuur verbrand word, wat 'n soort stof is. wat die vel en interne organe kan beskadig, en die effek het om misvorming en karsinogenese van die liggaam te bevorder. Daarom kon gehalogeneerde vlamvertragende polimeermateriaal nie die groen omgewingsbeskermingsmerk in Europa behaal nie.

  Sedert die 1990's het die tegnologie-ontwikkeling van elektroniese produkte toenemend vereis om by die omgewing aan te pas. Daarom het die ontwikkeling van omgewingsvriendelike substraatmateriale vinniger en vinniger geword. Die gebruik van halogeenvrye vlamvertragende substraatmateriale het 'n belangrike rigting geword vir die vergroening van die meeste plate. Dit word hoofsaaklik weerspieël in: (1) Baie lande of streke in die wêreld (veral Europa) het baie regulasies geformuleer en afgekondig oor die beperking of verbod op die substraatmateriaal wat gehalogeneerde vlamvertragers bevat, en die betrokke regulasies sal omstreeks 2004 afgedwing word. China, as 'n groot produsent van substraatmateriaal, is hoofsaaklik gehalogeneerde vlamvertragers. (2) Sommige bekende elektroniese produkvervaardigers in die wêreld het begin om halogeenvrye PCB te gebruik.

In die laat 20ste eeu is al hoe meer aandag gegee aan die navorsing van omgewingsvriendelike vlamvertragende epoksiehars koperbeklede laminaat. Omdat epoksiehars koperbeklede laminaat, insluitend papiergebaseerde, glasdoekgebaseerde, saamgestelde gebaseerde en meerlaagbord, die hoofverskeidenheid substraatmateriale is, en die meeste daarvan is nie-omgewingsvriendelike vlamvertragers. Neem die FR4- velsubstraatmateriaal, wat meer as 95% uitmaak, as voorbeeld. Dit is 'n soort plaat met broom vlamvertrager. Sien Tabel 1 vir die tipiese formule.

Tab.1 Tipiese Formulering van F R–4 Kleefmiddel

  Daarom is dit van groot omgewingswaarde en ekonomiese betekenis om nie-halogeen-vlamvertragende omgewingsvriendelike epoksieharsplate te ontwikkel om bestaande hoë-halogeen- of lae-halogeen-tipe velle te vervang.

2. Navorsings- en ontwikkelingsbenadering

  Die vervaardiging van substraatmateriaal sluit oor die algemeen drie prosesse in: harsverfvervaardiging, halfvoltooide produk bevrugting en droging, en plaatvorming en -pers. Die belangrikste materiale sluit in polimeerhars, versterkingsmateriale en koperfoelie. Behalwe vir papiergebaseerde materiale, is versterkingsmateriaal en koperfoelies oor die algemeen vlamvertragend en vereis dit nie vlamvertragerbehandeling nie. Daarom is die vlamvertraging van epoksiehars baie belangrik vir substraatmateriale. Die epoksieharsgebaseerde substraatmateriaal harsverf sluit epoksiehars, uithardingsmiddel, uithardingsversneller en oplosmiddel in. Epoksiehars as kleefmiddel; Die uithardingsmiddel reageer met die epoksiedgroep of hidroksielgroep in die epoksiehars, waardeur die epoksiehars genees en kruisbind; Versneller word gebruik om die uitharding van hars te kataliseer; Oplosmiddels word hoofsaaklik gebruik om epoksiehars en uithardingsmiddel op te los, wat tydens bevrugting en pers verwyder word. Die ontwikkeling van omgewingsvriendelike vlamvertragende epoksie CCL kan slegs vanuit die volgende drie aspekte begin word: (1) ontwikkel halogeenvrye vlamvertragende epoksiehars; (2) Neem nie-halogeen vlamvertragende genesingsmiddel aan; (3) Voeg nie-halogeen vlamvertrager by.

a) Studie oor halogeenvrye vlamvertragende epoksiehars

  Volgens die tipes vlamvertragende elemente kan vlamvertragers verdeel word in halogeenreekse (broomreekse en chloorreekse), fosforreekse, stikstofreekse, silikonreekse, antimoonreekse, boorreekse, ens. Navorsing en gebruik van epoksiehars wat fosfor bevat , stikstof, silikon en ander vlamvertragende elemente om die nou algemeen gebruikte tetrabroombisfenol te vervang A-epoksiehars is die belangrikste metode om nie-halogeen vlamvertragende epoksiehars te ontwikkel.

i. Studie oor stikstofbevattende epoksiehars

  Stikstofbevattende epoksiehars is die hoofvariëteit wat gebruik word om gebromeerde epoksiehars te vervang in die vervaardiging van vlamvertragende CCL, insluitend glicidylamien-epoksiehars en poliisosianuraatoksasolidonhars.

  Glycidylamine-epoksiehars sluit triglicidylamien-sianaat in met triasien as die kernskelet, p-aminofenol-epoksiehars en diaminodifenylmetaan-epoksiehars. Triglisidielmelamiensianaat is 'n wit kristallyne poeier, met 'n relatiewe molekulêre gewig van 297.29, 'n smeltpunt van 102~105 ℃, 'n epoksiewaarde van 102~108 g/mol, drie epoksiegroepe in die molekule, en 'n stikstofinhoud van tot tot 14% (massafraksie). Daarom is dit selfdowend. Dit het ook die kenmerke van hoë kruisbindingsdigtheid, hoë temperatuurweerstand en goeie boogweerstand.

  Omdat die struktuur 'n groot aantal vyf- en sesledige ringe bevat, het sulke materiale uitstekende vlamvertraging, hittebestandheid, diëlektriese weerstand en meganiese sterkte. Die grondstowwe daarvan is hoofsaaklik isosianaat en epoksiehars.

ii. Studie oor fosforbevattende epoksiehars

  Die inbring van fosfor in epoksiehars kan dit goeie hittebestandheid en vlamvertraging maak. Wanneer polimeermateriale in die lug verhit word, kan dit ontbind word om vlugtige brandbare stowwe te produseer. Wanneer die konsentrasie van brandbare stowwe en stelseltemperatuur hoog genoeg is, kan verbranding plaasvind. Vlamvertragende meganisme kan verdeel word in gasfase vlamvertragende meganisme, gekondenseerde fase vlamvertrager meganisme en onderbreek hitte-uitruiling vlamvertrager meganisme. Die vlamvertragende meganisme van fosfor is hoofsaaklik kondensasiemeganisme. Wanneer die materiaal verhit word, genereer dit fosforbevattende suur, wat die dehidrasie van die verbinding tot koolstof kan kataliseer, wat die massaverliestempo van die materiaal en die opwekking van brandbare stowwe verminder, terwyl die meeste van die fosfor in die koolstoflaag agterbly. Die koolstoflaag wat op die oppervlak van die materiaal gevorm word, het goeie vlamvertraging as gevolg van die volgende eienskappe. Eerstens kan die suurstofindeks van die koolstoflaag self so hoog as 60% wees, en dit is moeilik om te verbrand, hitte-geïsoleer en suurstof geïsoleer, wat die verbranding laat versmoor; Tweedens het die koolstoflaag swak termiese geleidingsvermoë, wat die hitte wat na die substraat oorgedra word, verminder en die termiese ontbinding van die substraat vertraag; Derdens bestaan ​​fosfor wat in die koolstoflaag oorbly meestal in die vorm van viskose halfvaste stof, wat 'n vloeibare film vorm wat die koolstoflaag op die materiaaloppervlak bedek, wat die deurlaatbaarheid van die koolstoflaag kan verminder en die koolstoflaag van verder kan beskerm oksidasie. Tans is daar hoofsaaklik twee soorte fosforbevattende epoksiehars:

  Hulle kan genees word deur amien of anhidried, of hulle kan genees word deur hulself te verhit. Hulle het ook die voordele van lae viskositeit en lang lewensduur.

iii. Bestudeer silikonbevattende epoksiehars

Enige silikoon polimeer met epoksie groep kan as silikoon epoksie hars gebruik word. Hulle kan verkry word deur:

(1) Kondensasiereaksie van difenielpropaan epoksiehars met lae molekulêre gewig polisilaan wat metoksie, etoksie en hidroksiel bevat;

(2) Alkoksie-dealkoholiseringsreaksie tussen epoksiepropanol en polisilaan;

(3) Addisiereaksie van propileenoksied allieleter met aktiewe waterstof in polisilaan;

(4) Peroksied oksideer onversadigde dubbelbindings op polisilaan;

(5) Difenolpropaannatriumsout, epichloorhidrien en alkielhaliedbevattende

  Polisiloksaanreaksie en ander metodes word gebruik om # 665 silikoon epoksiehars voor te berei.

  Organiese silikon epoksiehars het die voordele van beide organiese silikon en epoksiehars. Dit het uitstekende eienskappe van vlamvertraging, vogweerstand, waterweerstand, hittebestandheid, ens. Dit kan in lugvaart, lugvaart en ander nywerhede gebruik word.

b) Studie oor vlamvertragende uithardingsmiddel

  Epoksiehars self is 'n termoplastiese polimeer prepolimeer, en suiwer epoksiehars het geen gebruikswaarde nie. Slegs wanneer verhardingsmiddel bygevoeg word om dit 'n driedimensionele retikulêre struktuur te maak, sal dit 'n reeks uitstekende eienskappe toon. Verharder word ook verharder genoem. Verhardingsmiddel van epoksiehars sluit amien, anhidried, polimeer prepolimeer, latente genesingsmiddel, ens. in. Die vlamvertraging van epoksiehars kan verbeter word deur verhardingsmiddel wat vlamvertragende elemente bevat by te voeg. Tans is die meeste van die vlamvertragende genesingsmiddels verbindings wat terselfdertyd stikstof, fosfor of fosforstikstof bevat.

Fosforamiede met die volgende strukture is 'n belangrike klas vlamvertragende hardingsmiddels, wat beide fosfor en stikstof bevat. As gevolg van die sinergistiese effek van fosfor en stikstof in vlamvertragers, kan hierdie verbindings die vlamvertraging van materiale aansienlik verbeter. Tabel 2 toon die horisontale verbrandingstoetsresultate van die epoksiehars e51 -stelsel wat met fosforamien en nie-fosforamien-hardingsmiddel gehard is.

Tab.2 Toetsresultate van horisontale verbranding van E–51-harding met of sonder fosforverharders

  Die resultate in die tabel toon dat die vlamvertraging van die harsisteem van Graad III tot Graad II verbeter kan word deur die fosforamienverhardingsmiddel.

c) Studie oor die voorbereiding van vlamvertragende epoksieharsstelsel deur nie-halogeenvlamvertrager by te voeg

  Vlamvertrager word gebruik om die vlamweerstand van materiale te verbeter, dit wil sê om te verhoed dat materiaal aan die brand gesteek word en die verspreiding van vlam te inhibeer. Vlamvertragers kan in bymiddeltipe en reaktiewe tipe verdeel word. 85% van vlamvertragers wat tans gebruik word, is bymiddeltipe. Die byvoeging van vlamvertragers by die epoksieharsstelsel is 'n direkte en effektiewe metode om die vlamvertraging daarvan te verbeter. Anorganiese vlamvertragers soos Al (OH) 3, Mg (OH) 2 en rooi fosfor en organiese fosfor vlamvertragers soos trimetielfosfaat, trifenylester en m-kresol word gebruik vir omgewingsvriendelike vlamvertragende epoksiehars koperbeklede laminaat. En hulle word gewoonlik terselfdertyd gebruik om 'n sinergistiese rol te speel. Die epoksiehars koperbedekte plaat is voorberei uit 270 dele epoksiehars, 185 dele stikstofbevattende epoksiehars, 100 dele aluminiumhidroksied, 60 dele fosfaatester en 0.1 dele 2-etiel-4-metielimidasool wat deur Honda gebruik word Xinxing. Die vlamvertragende eienskap het V-0 bereik, en dit het goeie skilsterkte en hittebestandheid. Daarbenewens kan lae rookdigtheid vlamvertragende epoksieharsstelsel ook voorberei word deur Al (OH) 3 en rooi fosfor te gebruik. Sien Tabel 3 vir die formule.

Tab.3 Brandwerende EP-stelsel met lae rookdigtheid

3. Gevolgtrekking en vooruitsig

  Omgewingsvriendelike vlamvertragende epoksiehars-koperbeklede laminaat is baie laat voorgestel, en die navorsing in hierdie veld in China het pas begin. Omdat die navorsing en ontwikkeling van hierdie soort CCL vlamvertragende wetenskap, elektroniese wetenskap, materiaalwetenskap en ander dissiplines behels, en hul noue samewerking benodig. Na China se toetrede tot WHO sal verskeie wette en regulasies in China geleidelik in lyn wees met internasionale standaarde, en die vereistes vir vlamvertraging en omgewing sal al hoe hoër wees. Daarom moet die navorsing en ontwikkeling van omgewingsvriendelike vlamvertrager CCL versterk word. Die skrywer is van mening dat die volgende aspekte versterk moet word. In die eerste plek moet ons omgewingsvriendelike fosfor-, stikstof- en anorganiese vlamvertragers wat geskik is vir elektroniese industrietoepassings ondersoek en ontwikkel om die tekortkominge van die huidige algemene vlamvertragers te oorkom, soos hoë inhoud van onsuiwerhede soos chloriedione, hoë mobiliteit, en impak op elektriese werkverrigting. Tans is dit steeds 'n belangrike, ekonomiese en effektiewe metode om die vlamvertraging van materiale te verander deur vlamvertragers by te voeg. Tweedens, die fundamentele manier om die probleem op te los, is om 'n nuwe tipe epoksiehars met intrinsieke vlamvertraging te ontwikkel, wat die probleme soos meganiese en elektriese werkverrigtingagteruitgang kan oorkom wat veroorsaak word deur die byvoeging van vlamvertragers. Koste kan egter die hoofteenstrydigheid wees. Derdens, ontwikkel en gebruik vlamvertragende genesingsmiddels wat stikstof, fosfor, fosforstikstof of poliimied en ander wysigers bevat, wat die vlamvertraging van CCL en hittebestandheid van materiale kan verbeter.