[發明專利]一種液態環氧基功能化POSS改性型環氧樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201910453085.1
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN111116869A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 吳連斌;吳徐芳;邱化玉;裴勇兵;顏悅;張金成
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C08G59/32
• 分類號: C08G59/32;C08G77/38;C08G77/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成

本發明涉及改性材料領域，尤其涉及一種液態環氧基功能化POSS改性型環氧樹脂，其組分中含有液態環氧基功能化POSS、環氧樹脂基體以及固化劑。本發明將此類液態環氧功能化POSS通過化學鍵結合方式引入環氧樹脂中，并通過調節液態POSS的添加量、固化劑種類以及熱固化工藝制備一種熱力學性能好的低介電型環氧樹脂。相較于現有技術中由于POSS與基材相容性較差，導致復合材料性能較差的問題，本發明中的液態環氧基功能化POSS與環氧樹脂基體之間的相容性優異，從而極大地提升環氧樹脂的熱力學性能，降低環氧樹脂的介電常數和介質損耗，且操作簡單、原料易得，易于控制，因而在集成電路及電子封裝材料領域有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及改性材料領域，尤其涉及一種液態環氧基功能化POSS改性型環氧樹脂及其制備方法。

背景技術

環氧樹脂鑒于其優異的介電性和熱力學性能，并且具有耐高溫性、耐化學性、耐候性等特性，已經被廣泛應用到現代工業的多個領域中，如作為表面涂層材料、粘合劑、介電材料等，是最常用的熱固性樹脂之一。目前環氧樹脂在電子封裝行業領域的應用日趨成熟，但隨著當代信息技術的高速發展，單純環氧樹脂的性能已經不再能滿足電子封裝行業的要求，實現其更低的介電常數和介電損耗，以及更高的熱力學性能成為研究者們當前具極具挑戰性的研究目標。

目前，為了進一步提高環氧樹脂的熱力學性能與介電性能，主要有兩種解決方法：一是調節環氧樹脂內部分子組份，如添加氟等來達到要求；二是向樹脂體系中添加填料來提高其各方面性能。

POSS分子由于其特殊的中空籠狀多面體無機剛性結構，使得其本身具備較低的介電常數和高耐熱性能；同時，POSS外圍的有機側基又可以根據需要進行功能化，使其與被改性基體具有較好的相容性。所以將功能化POSS引入環氧樹脂中必將在很大程度上提高樹脂的性能。然而現有的固態的多面體低聚倍半硅氧烷由于和基體材料的相容性欠佳，容易影響復合材料的性能。

例如授權公告號為CN 102241937B的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料及其制備方法，其在涂料中加入了多面體低聚倍半硅氧烷改性劑，其通過將原本固態的多面體低聚倍半硅氧烷中的乙烯基與丙烯酸單體之間通過自由基反應，延長了側鏈，從而達到了較高的相容性。然而這種改性手段雖然具有一定的效果，但是由于其側鏈連接了較長的鏈段，導致其分子內部的POSS核心的相對含量大幅降低，使得其綜合性能提升不明顯。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的由于POSS與基材相容性較差，導致復合材料性能較差的缺陷，提供了一種具有與基材相容性優異，同時能夠用以改善材料的熱力學以及介電等性能的一種液態環氧基功能化POSS改性型環氧樹脂及其制備方法。

為實現上述發明目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種液態環氧基功能化POSS改性型環氧樹脂，所述的環氧樹脂中含有液態環氧基功能化POSS，其結構式如式(Ⅰ)所示：

與常規的固態POSS不同，本發明中的環氧基功能化POSS由于其核心處的籠形結構分子中的硅原子的側鏈為具有柔性鏈節基團，使得其能夠以液態形式存在。從而能夠有效提高其與液態環氧樹脂之間的相容性。

同時，由于其側鏈之中含有大量的環氧基，因而其能夠有效的參與環氧樹脂的固化反應。此外，由于其側鏈的鏈節長度較短，使得其分子內部的籠形結構的核心的含量較高，在加入量相同的情況下籠形結構的核心的含量越高，其能夠起到的改善力學耐熱性能的效果也相應更加明顯。因此，本發明中的環氧基功能化POSS在與環氧樹脂具有較高相容性的基礎上還具有良好的力學增強以及耐熱性能提升的效果。

此外，本發明使用的環氧基功能化POSS不僅含有能和環氧類樹脂反應的功能化基團，并且液態的物理性狀也使其相較于固態粉末狀POSS與樹脂基體的相容性更好，無需在制備過程中引入溶劑，使最終材料的性能更為優異。