探讨高性能双酚A酚醛环氧树脂及其在覆铜板中应用

徐晓虎 孙祥 俞孝伟

摘 要：根据过往生产经验来看，高耐热性、低应力、低吸水性、低膨胀系数、低介电常数的环氧树脂生产出来的覆铜板质量更优。因此，本文针对高性能双酚A酚醛环氧树脂进行研究，在简单了解此种环氧树脂的合成和表征后，结合具体的实验，进一步验证其在覆铜板中应用效果，以供参考。

关键词：高性能;双酚A酚醛环氧树脂;覆铜板;高耐热性

引言：

传统的覆铜板制备工艺已经无法满足行业发展需求，提出了一种无铅生产方式。而该生产方式中需要加入高性能双酚A酚醛环氧树脂，以保证生产质量和生产效果。对比双环苯酚型环氧树脂性能来看，此种树脂在继承其特点优势的同时，还具备稳定性较强的芳环，应用在生产中，可以进一步提高覆铜板各项性能。

一、高性能双酚A酚醛环氧树脂的合成

从当前情况来看，传统的覆铜板制备方式无法展开稳定的生产工作，在此基础上，出现了很多全新的制备方式，其中最具代表性的就是无铅覆铜板制备方案。而在该制备方案中，需要应用到双酚A酚醛环氧树脂。根据实际的生产经验来看，将高性能双酚A酚醛环氧树脂应用在覆铜板制造过程中，可以制备出一种高耐热性、膨胀率低、适合无铅制程的高玻璃转化温度的覆铜板。

但是这种环氧树脂的合成过程较为复杂，在实际合成过程中，反应温度、反应催化剂都需要得到控制，以此保证树脂的基本性能。作为热塑性树脂，在实际配比过程中，除了双酚A之外，还需要40%的甲醛溶液。具体合成过程如下：在加入催化剂后需要在50℃-80℃的环境下进行3-7h的醚化反应，然后在50℃-70℃的环境中进行4-7h减压脱水回流反应。需要注意的是，在减压脱水回流反应中，加入一定量的碱溶液，回收过量的环氧氯丙烷得到粗制双酚A酚醛环氧树脂。将粗制双酚A酚醛环氧加入甲苯溶液中进行溶解，配合碱溶液，经过反复的处理，就可以得到高性能双酚A酚醛环氧[1]。

二、高性能双酚A酚醛环氧树脂的表征固化

在完成双酚A酚醛环氧的合成后，结合实际情况，展开红外光谱分析，透过光谱图分析分子量大小。可以明显看出，双酚A酚醛环氧中大分子比例明显增加，分子量变大，根据这一数据能够基本判断其耐热性较强，在实际生产過程中，可以保证产品质量、工艺技术稳定。在分析高性能双酚A酚醛环氧树脂固化的过程中，取100g固含80%的双酚A酚醛环氧树脂和66.6g固含65%的双环戊二烯苯酚型环氧树脂进行对比分析。按照同样的方式完成覆铜板制备，从固化后的结果来看，玻璃化转变温度、热分解温度都相对较高，表现出较高耐热性，其中，高性能双酚A酚醛环氧树脂的玻璃化转变温度略高，热分解温度则在392℃范围内。在此基础上进一步对比不同环氧当量下的双酚A酚醛环氧树脂玻璃化转变温度、热分解温度情况，根据具体试验结果来看，环氧当量越大，制作得到的覆铜板效能更好，固化时间更短，配合固化剂能够在短时间内达到交联固化点[2]。

三、高性能双酚A酚醛环氧树脂在覆铜板中应用

通过前文分析对高性能双酚A酚醛环氧树脂有了全面的认识，在此基础上，结合实际制备实验，对其在覆铜板中的应用展开分析。选择三种不同添加量（0%、15%、25%）的高性能双酚A酚醛环氧树脂以及90℃双环戊二烯苯酚型环氧树脂进行对比分析。在制备覆铜板过程中，虽然25%高性能双酚A酚醛环氧树脂添加量和双环戊二烯苯酚型环氧树脂制备得到的板材性能之间相差并不大，但在工艺操作上，高性能双酚A酚醛环氧树脂更优，而且凝胶时间和固化时间都得到了一定的缩短，更容易达到交联固化点。因此，从制备过程来看，高性能双酚A酚醛环氧树脂的性能更优。根据所得到的测试结果来看，将其应用在无铅覆铜板制备中，可以得到低热膨胀系数和低吸水率的板材，且耐热性更强，在高多层覆铜板上效果更优。具体的制备过程如下：按照传统FR-4配方对覆铜板进行生产，可以得到性能较优的板材，但现如今对覆铜板的性能提出了全新的要求，对传统配方生产的改革势在必行。在传统FR-4配方中添加高性能双酚A酚醛环氧树脂，可以切实提高覆铜板耐热性。先用二甲基甲酰胺溶解微粉双氰胺和2-甲基咪唑，然后和高性能双酚A酚醛环氧树脂以及传统FR-4配方环氧树脂进行充分混合，并且利用7628玻纤布完成胶液结果涂覆并且烘制成半固化片，和铜箔叠加后通过层压机压制成覆铜板样品。经过覆铜板的数据统计和DSC曲线情况来看，在添加了高性能双酚A酚醛环氧树脂后，传统配方下覆铜板的耐热性能得到提高。但需要注意的是，此种类型树脂的投入比例必须要得到严格的控制，以此保证生产工艺和生产成本都得到真正的优化，并且推动产品性能的不断改进。

总结：

综上所述，近几年来，国家对覆铜板层数和可靠性提出了全新的要求，业界对降低板材的热膨胀系数的重视程度也在逐渐提高。将高性能双酚A酚醛环氧树脂应用在制备过程中，可以从根本上满足当前行业需求，并且让覆铜板具有极强的可靠性，为覆铜板行业发展的奠定良好的基础。

参考文献

[1] 程满环，马昕，张锐，汪梦琴，等.液相色谱串联质谱测定双酚A型环氧树脂中双酚A残留量[J].黄山学院学报，2019，21（05）：26-30.

[2] 刘垚，张弛，于晓燕，等.玄武岩纤维增强双酚F型环氧树脂的性能研究[J].河北工业大学学报，2019（4）：19-23.

作者简介：徐晓虎，1986年8月出生，男，江苏扬州市，汉族，工程师，本科，从事环氧树脂新材料产品及应用领域开发，技术服务。