雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂的合成及其在覆銅板中應用研究

徐曉虎 孫祥 侯晶晶

摘 要：電工行業整體技術水平得到提高，對印制電路板和上游覆銅板的整體性能提出了全新的要求，傳統基材技術需要得到根本上的改善。因此，本文針對雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂這一材料展開研究，在簡單了解其合成過程的基礎上，從該種樹脂的性能特點入手，結合實驗驗證該材料的應用價值，以供參考。

關鍵詞：雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂;應用性能;覆銅板;制備合成

引言：

在上游覆銅板行業中使用最廣泛的就是雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂，將一些特殊的結構單位引入到樹脂分子主鏈中，得到不同性能環氧樹脂。從覆銅板的生產情況，多部分采用的是萘環或者聯苯聯眾結構單元，以此有效降低樹脂的吸水率、提高其耐熱性，雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂是其中最常見的一種。

一、雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂的合成

雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂簡稱為DCPD環氧，是目前應用廣泛的一種電子封裝材料，絕緣可靠性、耐熱性、化學反應性能較強，因此在覆銅板中得到廣泛應用。在石油裂解制造乙烯和煤炭煉焦的過程中，會產生DCPD這一產物，由于DCPD體內含有的一些分子較為活潑、反應活性較高，因此，在樹脂、醫藥、涂料、燃料、增塑劑等行業得到了廣泛應用。石油裂解的C5餾分是生產DCPD的主要原料，考慮到C5餾分成分復雜，除了DCPD之外，還含有大量C4-C6的雙烯烴和烯烴，性質并不穩定。不僅如此，在合成過程中，會受到溫度、壓力等多方面因素的影響，導致DCPD產物并不穩定，想要得到高純度的DCPD十分困難。因此，在制備提純的過程中，先將C5餾分進行二聚得到粗DCPD，然后借助催化劑讓粗DCPD在100℃-200℃的條件下解聚，得到高純度CPD，最終對高純度CPD進行二聚后脫除輕組分得到高純度DCPD。

在得到高純度的DCPD后就可以展開DCPD環氧合成，合成一共分為兩個步驟，第一階段，利用催化劑讓DCPD和苯酚發生烷基化反應，生成DCPD酚醛樹脂;第二階段，在強堿性條件下，讓DCPD酚醛樹脂和環氧氯丙烷發生環氧化反應，最終得到DCPD環氧樹脂。在第一階段中，催化劑的選擇極為重要，不同催化劑作用不同，在常用的幾個催化劑中，三氟化硼乙醚的效果最優，得到的產物純度最高，副產物較少。比如：以DCPD和苯酚為原料，選擇甲磺酸作為催化劑，成功合成了雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂。根據實際分析，苯酚和DCPD摩爾比為5：1，反應時間、反應溫度分別為5h和120℃，催化劑甲磺酸的質量分數為1.5%。在這樣的條件下，得到的雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂收率為89%，在此基礎上，和環氧氯丙烷進行反應，就能夠得到純度極高DCPD環氧樹脂[1]。

二、雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂在覆銅板中應用

（一）雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂的特點

在合成反應過程中，合成機理會對DCPD環氧樹脂結構產生影響，影響因素包括：催化劑種類、用量、反應溫度、反應時間等工藝。這其中原料苯酚和DCPD投料比的影響最大，投料比應該控制在4：1左右。此外，反應溫度也會對最終的結果產生影響，最佳反應溫度在100℃-120℃范圍內。從當前市場情況來看，在覆銅板行業中應用最為廣泛的雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂具備以下幾個方面的特點：第一，環氧值較高。第二，固化物具有酚醛結構。第三，熔融粘度較低。近幾年里，電路集成度不斷提高，布線也逐漸朝著精細化的方向發展，因此，想要保證覆銅板的性能穩定，滿足實際需求，就要對DCPD環氧樹脂的性能全面強化。在現有基礎上，進一步實現低粘度化，同時提高耐熱性、降低吸水率，確保雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂可以得到最大程度的應用。

（二）雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂的應用性能

為了進一步分析DCPD環氧樹脂在覆銅板中的應用特性，采用雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂植被覆銅板，并且對板材性能進行考察。將雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂和其他制備材料攪拌混合均勻配成膠液，50℃、80℃、90℃軟化點DCPD環氧樹脂分別生成了三個膠液。利用2116型電子級玻璃纖維布進行上膠水，并且放入烘箱讓半固化的，配合粘結片和35μm的銅箔，在190℃、25kg/cm2的壓力環境下，保溫固化，60分鐘后就會得到覆銅板樣品。針對玻璃化轉變溫度、熱分解溫度、銅箔剝離強度、介電常數和介質損耗因子、吸水率等性能展開測試。通過實際的測試結果可以看出，DCPD環氧樹脂軟化點提高的同時，板材的玻璃化轉變溫度和熱分解溫度也會隨之提高。在這樣的情況下覆銅板使用穩定性、耐高溫性、可靠性也會得到提高。在對比不同處理條件下的板材吸水率中可以發現，90℃軟化點DCPD環氧樹脂制備出的覆銅板，吸水率為0.10%，但在高溫高壓環境下，吸水率會出現一定程度的下降。總的來說，雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂生產出來的覆銅板整體性能較優，可以在高性能覆銅板研制中推廣[2]。

總結：

綜上所述，雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂作為生產覆銅板過程中最常見的一種樹脂材料，其會對覆銅板質量產生深刻的影響。因此，樹脂必須要具備基本的性能指標，并且確保現有性能穩定性，可以和其他高性能樹脂良好共存。作為代表性材料，在應用過程中，還要做到揚長避短、降低成本，實現批量化使用。

參考文獻

[1] 周芥鋒，黃杰，周友，等.雙酚A型活性酯/雙環戊二烯環氧樹脂體系固化動力學及其性能研究[J].絕緣材料，2019，52（09）：25-29.

[2] 方祝青，史大昕，黎漢生，等.掛式四氫雙環戊二烯合成工藝研究進展[J].精細化工，2020，37（01）：11-19.

作者簡介：徐曉虎，1986年8月出生，男，江蘇揚州市，漢族，現職稱：工程師，本科，從事環氧樹脂新材料產品及應用領域開發，技術服務。