双环戊二烯苯酚型环氧树脂的合成及其在覆铜板中应用研究

徐晓虎 孙祥 侯晶晶

摘 要：电工行业整体技术水平得到提高，对印制电路板和上游覆铜板的整体性能提出了全新的要求，传统基材技术需要得到根本上的改善。因此，本文针对双环戊二烯苯酚型环氧树脂这一材料展开研究，在简单了解其合成过程的基础上，从该种树脂的性能特点入手，结合实验验证该材料的应用价值，以供参考。

关键词：双环戊二烯苯酚型环氧树脂;应用性能;覆铜板;制备合成

引言：

在上游覆铜板行业中使用最广泛的就是双环戊二烯苯酚型环氧树脂，将一些特殊的结构单位引入到树脂分子主链中，得到不同性能环氧树脂。从覆铜板的生产情况，多部分采用的是萘环或者联苯联众结构单元，以此有效降低树脂的吸水率、提高其耐热性，双环戊二烯苯酚型环氧树脂是其中最常见的一种。

一、双环戊二烯苯酚型环氧树脂的合成

双环戊二烯苯酚型环氧树脂简称为DCPD环氧，是目前应用广泛的一种电子封装材料，绝缘可靠性、耐热性、化学反应性能较强，因此在覆铜板中得到广泛应用。在石油裂解制造乙烯和煤炭炼焦的过程中，会产生DCPD这一产物，由于DCPD体内含有的一些分子较为活泼、反应活性较高，因此，在树脂、医药、涂料、燃料、增塑剂等行业得到了广泛应用。石油裂解的C5馏分是生产DCPD的主要原料，考虑到C5馏分成分复杂，除了DCPD之外，还含有大量C4-C6的双烯烃和烯烃，性质并不稳定。不仅如此，在合成过程中，会受到温度、压力等多方面因素的影响，导致DCPD产物并不稳定，想要得到高纯度的DCPD十分困难。因此，在制备提纯的过程中，先将C5馏分进行二聚得到粗DCPD，然后借助催化剂让粗DCPD在100℃-200℃的条件下解聚，得到高纯度CPD，最终对高纯度CPD进行二聚后脱除轻组分得到高纯度DCPD。

在得到高纯度的DCPD后就可以展开DCPD环氧合成，合成一共分为两个步骤，第一阶段，利用催化剂让DCPD和苯酚发生烷基化反应，生成DCPD酚醛树脂;第二阶段，在强碱性条件下，让DCPD酚醛树脂和环氧氯丙烷发生环氧化反应，最终得到DCPD环氧树脂。在第一阶段中，催化剂的选择极为重要，不同催化剂作用不同，在常用的几个催化剂中，三氟化硼乙醚的效果最优，得到的产物纯度最高，副产物较少。比如：以DCPD和苯酚为原料，选择甲磺酸作为催化剂，成功合成了双环戊二烯苯酚型環氧树脂。根据实际分析，苯酚和DCPD摩尔比为5：1，反应时间、反应温度分别为5h和120℃，催化剂甲磺酸的质量分数为1.5%。在这样的条件下，得到的双环戊二烯苯酚型环氧树脂收率为89%，在此基础上，和环氧氯丙烷进行反应，就能够得到纯度极高DCPD环氧树脂[1]。

二、双环戊二烯苯酚型环氧树脂在覆铜板中应用

（一）双环戊二烯苯酚型环氧树脂的特点

在合成反应过程中，合成机理会对DCPD环氧树脂结构产生影响，影响因素包括：催化剂种类、用量、反应温度、反应时间等工艺。这其中原料苯酚和DCPD投料比的影响最大，投料比应该控制在4：1左右。此外，反应温度也会对最终的结果产生影响，最佳反应温度在100℃-120℃范围内。从当前市场情况来看，在覆铜板行业中应用最为广泛的双环戊二烯苯酚型环氧树脂具备以下几个方面的特点：第一，环氧值较高。第二，固化物具有酚醛结构。第三，熔融粘度较低。近几年里，电路集成度不断提高，布线也逐渐朝着精细化的方向发展，因此，想要保证覆铜板的性能稳定，满足实际需求，就要对DCPD环氧树脂的性能全面强化。在现有基础上，进一步实现低粘度化，同时提高耐热性、降低吸水率，确保双环戊二烯苯酚型环氧树脂可以得到最大程度的应用。

（二）双环戊二烯苯酚型环氧树脂的应用性能

为了进一步分析DCPD环氧树脂在覆铜板中的应用特性，采用双环戊二烯苯酚型环氧树脂植被覆铜板，并且对板材性能进行考察。将双环戊二烯苯酚型环氧树脂和其他制备材料搅拌混合均匀配成胶液，50℃、80℃、90℃软化点DCPD环氧树脂分别生成了三个胶液。利用2116型电子级玻璃纤维布进行上胶水，并且放入烘箱让半固化的，配合粘结片和35μm的铜箔，在190℃、25kg/cm2的压力环境下，保温固化，60分钟后就会得到覆铜板样品。针对玻璃化转变温度、热分解温度、铜箔剥离强度、介电常数和介质损耗因子、吸水率等性能展开测试。通过实际的测试结果可以看出，DCPD环氧树脂软化点提高的同时，板材的玻璃化转变温度和热分解温度也会随之提高。在这样的情况下覆铜板使用稳定性、耐高温性、可靠性也会得到提高。在对比不同处理条件下的板材吸水率中可以发现，90℃软化点DCPD环氧树脂制备出的覆铜板，吸水率为0.10%，但在高温高压环境下，吸水率会出现一定程度的下降。总的来说，双环戊二烯苯酚型环氧树脂生产出来的覆铜板整体性能较优，可以在高性能覆铜板研制中推广[2]。

总结：

综上所述，双环戊二烯苯酚型环氧树脂作为生产覆铜板过程中最常见的一种树脂材料，其会对覆铜板质量产生深刻的影响。因此，树脂必须要具备基本的性能指标，并且确保现有性能稳定性，可以和其他高性能树脂良好共存。作为代表性材料，在应用过程中，还要做到扬长避短、降低成本，实现批量化使用。

参考文献

[1] 周芥锋，黄杰，周友，等.双酚A型活性酯/双环戊二烯环氧树脂体系固化动力学及其性能研究[J].绝缘材料，2019，52（09）：25-29.

[2] 方祝青，史大昕，黎汉生，等.挂式四氢双环戊二烯合成工艺研究进展[J].精细化工，2020，37（01）：11-19.

作者简介：徐晓虎，1986年8月出生，男，江苏扬州市，汉族，现职称：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。