一种用于高频覆铜板的阻燃型碳氢树脂及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体为一种用于高频覆铜板的阻燃型碳氢树脂及其制备方法。

背景技术：

1、随着5g技术的快速发展，电子通讯领域朝着高频高速的趋势发展，比如卫星基站、汽车电子、手机电脑等电子设备都对其印刷电路板有了更高的需求，覆铜板作为印刷电路板的核心元件，在信息处理、传输上起着重要作用。由于现在的电子产品都向着轻、薄、小、高密度、多功能化发展，元件组装密度和集成度越来越高，传递信号频率越来越高，起传递信号作用的线路层间距越来越小，线宽越来越窄，即元件工作是会产生较大的温度，这就对覆铜板的耐热性提出了更高的要求。

2、现有用于高频覆铜板的碳氢树脂，一般是通过加入阻燃剂对树脂材料进行改性，但基本都是作为添加剂，其与基材的相容性并不能得到保证，会对板材的电学及力学性能带来不利影响，且阻燃效果也不理想。对于现如今电子产品来说，这样的覆铜板已经难以支撑应用。

3、为了改善目前高频覆铜板碳氢树脂在耐热性能上的缺陷，本发明致力于发明一种具有良好阻燃性能的碳氢树脂，同时对碳氢树脂的其他性能进行增强改善，使其能够更好的应用于目前的电子通讯领域。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于高频覆铜板的阻燃型碳氢树脂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于高频覆铜板的阻燃型碳氢树脂及其制备方法，包括以下步骤：

4、s1：使用含有吡啶基的偶联剂对纳米氢氧化铝进行改性，得到改性纳米氢氧化铝；

5、s2：将碳氢树脂、改性纳米氢氧化铝、有机溶剂、硅系阻燃剂、固化剂混合均匀，得到阻燃型碳氢树脂。

6、进一步的，所述用于高频覆铜板的阻燃型碳氢树脂的原料中，各组分的重量份数为：碳氢树脂80～100份，改性纳米氢氧化铝40～60份，有机溶剂50～70份，硅系阻燃剂5～15份，固化剂1～2.5份。

7、进一步的，所述s1中纳米氢氧化铝的改性方法为：将纳米氢氧化铝、含有吡啶基的偶联剂和无水乙醇(三者质量比为150:2:3)放入混合器中，以600～1300r/min的转速搅拌20～40min，再升温至在80～90℃下对混合物干燥10min至无水乙醇完全挥发，得到改性纳米氢氧化铝。

8、进一步的，所述含有吡啶基的偶联剂的制备方法为：将金属镁和甲苯混合成悬浮液，3-氨基吡啶与甲苯配制成0.02mol/ml～0.04mol/ml的溶液a，氯乙烯基三甲氧基硅烷与甲苯配制成0.02mol/ml～0.04mol/ml的溶液b，对悬浮液进行加热并保持温度在80～90℃，取50ml溶液b缓慢滴加到悬浮液中，搅拌10～15min后，开始向悬浮液中滴加50ml溶液a，待两溶液滴加完后，再对悬浮液进行回流反应24～48h，反应结束冷却至室温，最后经过分离、蒸馏、干燥得到含有吡啶基的偶联剂。

9、上述对纳米氢氧化铝进行改性，是由于无机粉体不易与聚合物相容，为了能够增大氢氧化铝对基体材料的亲和力，促进粒子在基体材料的分散，引入了硅烷偶联剂；同时为了进一步增加阻燃性和热稳定性，制备了一种含有吡啶基的偶联剂，引入了阻燃元素氮，具有一定阻燃作用，后续能与硅系阻燃剂中的硅、磷协同阻燃。

10、进一步的，所述s2硅系阻燃剂的制备方法为：

11、(1)称取三氯氧磷、季戊四醇、3-氨基吡啶、双羟基烃基硅油分别与1,4-二氧六环配制成浓度为0.003～0.006mol/ml的溶液c、0.0015～0.003mol/ml的溶液d、0.003～0.006mol/ml的溶液e、0.003～0.006mol/ml的溶液f；

12、(2)将溶液c和溶液d混合，在保护气氛下，升温至70～90℃，反应1～2h后加入100g三乙胺，继续回流反应1～2h，接着向容器内加入溶液e，反应2～3h后继续加入100g三乙胺，回流反应1～2h，再向容器内加入溶液f，反应2～3h后，停止反应冷却至室温，经过分层、过滤，得到有机层，粗产品经去离子水、无水乙醇洗涤，干燥至恒重得到有机硅阻燃剂，再将有机硅阻燃剂、纳米二氧化硅、硼酸锌与无水乙醇加入到混合器内，以300～600r/min的转速搅拌10～20min，再经过超声处理20～30min，最后经过滤、干燥，得到硅系阻燃剂。

13、进一步的，所述硅系阻燃剂中各组分的重量份数为：有机硅阻燃剂0.5～1份，纳米二氧化硅10～15份，硼酸锌5～10份。

14、上述对硅系阻燃剂的制备中，其中有机阻燃剂制备反应产生了双螺旋磷酸结构，这个结构能够在聚合物燃烧时，形成焦炭保护层，抑制进一步燃烧，而且分子中的磷、氧、碳组成的稳定六元杂环结构，兼具气相、凝聚相两相阻燃作用，热稳定性好，赋予材料良好阻燃性能的同时，且还能提高材料的力学性能；与双羟基硅油进行加成反应，硅油能够促进成炭，同时硅能够增强这些炭层的热稳定性，从而发挥磷硅协同阻燃效果，还引入了3-氨基吡啶，控制它与双羟基硅油的量，得到的有机硅阻燃剂在促进与改性纳米氢氧化铝的相容性的同时，由于还保留了一个羟基，这个羟基能够对纳米二氧化硅进行改性，再加入硼酸锌，即再引入了二氧化硅/硼酸锌阻燃体系，燃烧时能够产生硅酸硼玻璃保护层，这个保护层和焦炭保护层协同阻燃，阻止了热传递，降低热膨胀系数和可燃性气体释放量，以及具有隔绝氧气作用。

15、进一步的，所述s3中碳氢树脂包括以下重量百分比的组分：聚苯乙烯20～40％，聚醚醚酮15～30％，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物10～40％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物20～60％。

16、进一步的，所述s3中有机溶剂包括以下重量百分比的组分：甲苯15～70％，乙二醇甲醚5～50％，丙酮5～40％，甲基乙基酮5～30％。

17、进一步的，所述s3中固化剂的制备方法为：保持温度在10～20℃，将β-苯丙烯酸以40～45滴/min的速度滴加到聚醚胺，边滴边以400～800r/min的转速搅拌，反应3～5h，得到固化剂。

18、上述阻燃型高频覆铜板的制备中，由于单一使用一种树脂无法获得优异的综合性能，本发明中协调聚醚醚酮、聚苯乙烯的比例配制碳氢树脂，首先两者都能促进成炭，达到阻燃目的，其次聚醚醚酮具有很好的力学性能以及耐侯性，聚苯乙烯价格低廉且具有良好的热稳定性，两种聚合物相互取长补短，以获得力学性能优异、热膨胀系数低的阻燃型碳氢树脂材料；几种有机溶剂配合，使得各组分的之间的相容性更好，分散更均匀，得到的碳氢树脂的综合性能更优异；固化剂的制备中引入了聚醚胺，能够提高热冲击性能，改善碳氢树脂的韧性，也能在一定程度增强材料的热稳定性，同时起到抗氧化的作用，与聚醚醚酮一起协同延长高频覆铜板寿命。

19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明从对填料、偶联剂、硅系阻燃剂的制备、以及碳氢树脂、有机溶剂、固化剂等的对阻燃性能的影响出发，综合考量各组分之间的协同作用，在对阻燃性能提高的同时，对发明物的力学性能也进行一定的改善。对于发明物中双螺旋磷酸结构，更好的形成焦炭保护层，与二氧化硅/硼酸锌阻燃体系协同阻止热传递，降低了热膨胀系数和可燃性气体释放量，起到隔绝氧气作用；多种碳氢树脂和有机溶剂的应用，改善各组分间的相容性的同时，对高频覆铜板所用碳氢树脂的力学性能也起到相应的改善作用；最后制备的固化剂在提高材料热稳定性的同时，也能起到增韧、抗老化作用，可以延长高频覆铜板的使用寿命。

20、综上所述，本发明产品极大程度的提高了高频覆铜板所用的碳氢树脂的阻燃性能，同时也对碳氢树脂的力学性能进行了考量，得到了综合性能更为优异的阻燃型碳氢树脂，更适应于如今行业所需。