噶尔环氧树脂分子结构中具有多个环氧基的低分子量预聚物,是典型的热固性树脂。噶尔环氧树脂结构中含有的环氧基团性质活泼,能够与包括酸酐类、胺类、咪唑类化合物和酚醛树脂等在内的多种噶尔固化剂发生交联反应,形成具有网状结构的高聚物,其中含有大量醚键、羟基等极性基团,使环氧树脂固化物具有许多优异性能。环氧树脂具有良好的加工成型性,成本低廉,固化物的黏结性能、机械性能、电绝缘性、耐磨性、化学稳定性及耐湿热性能优良,收缩率较低,广泛应用于涂料、胶黏剂、航空航天及电子封装等领域。其中,环氧模塑料作为一种微电子封装材料,主要应用于半导体封装和保护,由于环氧模塑料的低生产成本、良好的加工性及可靠性,现已成为最常见的半导体封装材料之一,占据了半导体封装90%以上的市场。
传统环氧树脂在未固化的状态下通常为黏稠液体或脆性固体,需在一定温度下通过添加噶尔固化剂发生交联反应,形成三维网状结构后方具有使用价值。固化剂的类别是影响环氧树脂固化活性及其固化物综合性能的关键。固化剂一般可根据化学组成分类为胺类、酸酐类、硫醇类以及酚醛树脂固化剂等。下面小编为大家简要梳理常见用于环氧树脂体系的固化剂种类:
1、酚醛树脂固化剂——酚羟基是其活性基团,最常用的固化剂。
酚醛树脂固化剂是指使用酚醛树脂作环氧树脂的固化剂,是环氧模塑料中常用的固化剂类别。酚醛树脂可以根据合成方法和化学结构的不同分为线型热塑性酚醛树脂(又称Novolac,两步法合成)与液态热固型酚醛树脂(又称Resol,一步法合成);其中,线型酚醛树脂因具有良好的模塑性、耐湿热性和电绝缘性,被广泛应用于电子封装领域中。酚醛树脂结构中所含有的酚羟基可在一定温度下与环氧树脂中的环氧基发生交联反应,形成不溶不熔的固化交联网络。
常见的几种酚醛树脂化学结构式
2、胺类固化剂——高活性的固化剂。
胺类固化剂在环氧树脂中使用广泛,主要包括芳香胺、杂环胺、脂肪族胺及脂环族胺等类别。脂肪族胺和脂环族胺类固化剂与环氧树脂的反应活性较高,在室温下即能引起固化反应,属于室温固化剂,在电子封装领域应用有限;芳香胺类固化剂与环氧树脂的反应活性适中,需要在一定温度下进行反应。胺类固化剂与环氧树脂反应时,胺基活泼氢与环氧基团发生开环加成反应,形成致密的交联网络,其固化物通常具有良好的化学稳定性和力学性能。常见的胺类固化剂主要有二亚乙基三胺、异佛尔酮二胺、4,4'-二氨基二苯甲烷和4,4'-二氨基二苯砜等。
常见胺类固化剂的化学结构及胺类与环氧树脂的反应机理3、酸酐类固化剂——低毒、低活性固化剂。
酸酐类固化剂具有挥发性弱、毒性低、对皮肤及黏膜刺激性低等特点,与环氧树脂有着良好的相容性,固化物的收缩率低,透明度高,电绝缘性、热性能、机械性能优异。酸酐类固化剂与环氧树脂的反应活性较弱,通常无固化促进剂存在时在室温下不反应,因而环氧/酸酐体系的运输和储存稳定性较好。酸酐类固化剂主要包含偏苯三酸酐和邻苯二甲酸酐等。值得一提的是偏苯三酸酐即是近年以来“火出圈”的TMA,国内生产商正丹股份等企业受益于海外竞争对手产能关停,其TMA等产品价格大幅上涨。
常见酸酐类固化剂
4、固化促进剂——加速固化的关键组分。
固化剂的合理应用可为环氧树脂体系带来理想的固化性能,然而,某些固化剂与环氧树脂的反应活性较低,固化反应的发生温度较高,因此在实际生产过程中,通常需要添加固化促进剂来降低反应温度,保证生产效率。固化促进剂通过降低固化剂与环氧树脂间的反应活化能来达到降低固化温度、提升反应速率、压缩固化时间的目的;同时,可以通过调节固化促进剂的类别和添加量来满足不同固化体系的加工成型要求。
固化促进剂添加量通常为环氧树脂或树脂总质量的0.5 ~ 5 wt%。固化促进剂可根据功能不同分为显在性与潜伏性两类;根据化学结构的 不同分为咪唑类、胺类、有机磷类和乙酰丙酮金属盐等。其中,咪唑类固化促进剂具有较高的反应活性,可以显著降低环氧体系的反应温度,所得固化物具有优良的抗氧化性、化学稳定性和热稳定性等性能。