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覆铜板用聚苯醚/环氧树脂体系研究

田勇

   由于环氧树脂原料易得、价格便宜以及具有优良的加工工艺性,因此目前覆铜板(CCL)所使用的基材,不管是数量上或是技术上,都是以环氧树脂(EP)所制作的FR-4板材为主。但是环氧树脂的介电常数和介质损耗较高、耐热性和尺寸稳定性差以及性脆等缺点,已逐渐无法满足高性能CCL的要求。聚苯醚树脂(PPE)具有低介电常数、高的耐热性、良好的尺寸稳定性以及低吸水率等特点。采用PPE改性环氧树脂制备新型的树脂体系,可为高性能的覆铜板提供较为理想的基材。把PPE用于改性环氧树脂,其存在的主要问题是PPE与EP的相容性不是很好以及PPE的耐化学药品性差。由于覆铜板的性能主要是由树脂基材的性能决定的,因此研究PPE/EP树脂体系的性能具有重要的理论和实际意义。 针对PPE/EP体系的相容性和耐化学药品性差的问题,提出在PPE/EP体系中加入自制相容剂苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)的基础上,同时添加交联剂TAIC的方法,在改善PPE与EP相容性的同时保证了PPE/EP体系的耐化学药品性。 采用非等温DSC和等温DSC法来研究PPE/EP体系的固化反应。非等温DSC研究表明PPE/EP体系的固化反应的动力学参数受PPE含量的影响较大,Kissinger法计算得到PPE/EP体系在10 wt % PPE,20wt % PPE,40 wt % PPE含量时的表观活化能依次为63.88,55.37,47.31kJ/mol,说明PPE可以促进环氧树脂的固化反应。等温DSC研究表明在研究的温度范围内,等温固化温度越高,PPE/EP体系的反应速率越快,最终的反应程度越高。对聚苯醚(PPE)/(EP)环氧树脂体系的性能进行了较为详细和深入地研究,PPE/EP体系表现出最高上临界温度行为,其耐热性和介电性能随着PPE含量的增加而提高。PPE/EP体系的拉伸强度与所用的固化温度关系很大,温度越高,拉伸强度越大;而拉伸模量则基本保持恒定,与固化温度和组成无关;其断裂韧性主要是由热塑性PPE的机械性能所决定的。对PPE/EP体系的相态研究表明,PPE和环氧树脂体系的相分离是通过旋节线分离发生的,且PPE和环氧树脂之间缺乏明显的交联,TAIC可以改善PPE/EP体系的耐化学药品性。随着PPE含量的增加,分散相PPE颗粒的尺寸增大。PPE/EP体系大约在30 wt % PPE时发生了相反转。 在PPE/EP覆铜板的热压成型工艺时,热压温度、成型压力以及压制时间对复合材料的性能影响很大,较优的成型工艺为: 150℃+190℃/0.5h/1 MPa +240℃/2.5h/5 MPa。 研究热压工艺条件、树脂含量、偶联剂的种类和用量等因素对覆铜板机械性能和介电性能的影响,制备出介电性能、耐热性能和机械性能比FR-4优良的产品。 研究了苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)对PPE/EP体系的相容作用和相容机理。采用溶液聚合法制备了SMA,SMA中马来酸酐的含量为7%时,R-SMA能与PPE完全相容,可以作为PPE/EP体系有效的相容剂,但是SMA不能明显地提高PPE/EP混合物的耐化学药品性。随着SMA含量的增加,PPE/EP混合物的热稳定性升高。PPE/EP树脂基覆铜板的弯曲强度随着SMA含量的增加而增加,但其耐水性却随着SMA含量的增加而减弱。 PPE/TAIC的固化混合物具有优良的耐化学药品性,其热稳定性随着PPE含量的增加而提高。A-172对PPE/TAIC复合材料来说是有效的硅烷偶联剂。PPE/TAIC覆铜板的介电常数,介质损耗及耐水性均明显优于PPE/EP树脂基覆铜板,但是其耐热性较差。……   
[关键词]:聚苯醚;环氧树脂;覆铜板;玻璃纤维;相容性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华南理工大学2006年
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