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产品应用:


 

 

一?#20013;?#22411;的电子材料

  ――氰酸酯树脂
  作者:娄宝兴

 

 

氰酸酯树脂(Cyanate Ester Resin)简称(CE),氰酸酯树脂单体的结构通式可用NCO—R—OCN表示,其中R根据需要可有多种选择,主要为芳烃或芳杂环。

 

它可以在热或催化剂作用下发生固化反应:

   

 

生成三嗪?#26041;?#26500;,再加上芳香环、芳杂?#26041;?#26500;使其具有较高的耐热性,其玻璃化转变温度(Tg)一般在230℃以上。CE的固化物所特有的环状结构以及醚键使其既具有优良的力学强度及弹性模量,又具有较高的韧性;CE的三嗪?#26041;?#32852;结构高度对称,又由于交联密度较大,微量的极性基因也只可能有很小的旋转运动范围,因而在很宽的温度范围(-160℃—220℃)和频率范围(104—1011HZ)内具有稳定且极低的介电常数(2.8—3.2)和介电损耗正切(0.002—0.006)。此外,CE的耐湿热性能较佳,这是由于CE固化物中不含易水解的酯键或酰?#33459;?#20998;子链?#31995;?#37274;键在常温下几乎不受水分子的影响;即?#32929;?#39640;温度,其影响也不显著。

 

CE还?#26434;?#33391;的力学性能,粘?#26377;?#33021;和良好的溶解性能;与环氧树脂(Epoxy)代号称(EP)相似的加工工?#25307;?#20026;国内外印制电路工业、航天航?#23637;?#19994;、国防工业、微电子工业所接受。

 

CE在177℃固化,同时在固化过程中无挥发性低分子物产生更受到有关行业的青睐。

 

在国外20世纪80年代CE已得到了大量的研制和应用。我国之后一直有科研单位在研制CE,上海慧峰科贸有限公司是首?#38887;?#30772;技术难关,能够商品化生产CE的企业。并得到国内著名印制电路、电子封装、绝缘材料企业的技术认可。

 

一、 CE发展简史和合成方法

 

早在19世纪下半叶,有?#21496;?#20225;图通过?#28201;?#37240;的酯与氰化物反应或者酚盐化合物与卤化氰反应获得氰酸酯,但是都未能成功;他们得到的只?#19988;?#27696;酸酯或其它化合物。直到20世纪50年代?#37232;琍. Stroh和H. Gerber才首次真正合成了氰酸酯。1963年,德国化学家E. Grigat 首次发现采用酚类化合物与卤化氰合成氰酸酯的简单方法。此后,他所在的Bayer公司对此进行了大量的研究工作。由于在研发初期,人们?#26434;?#21709;氰酸酯树脂的聚合反应机理不甚了解,所以?#39057;?#30340;产品在加工性能和使用性能方面都具有许多缺陷。这就阻碍了氰酸酯树脂推广应用。例如,1976年Miles公司以70%氰酸酯丁酮溶液的形式推向市场,并用于电子工业。由于其在蒸汽焊接浸泡测试中性能不稳定,Miles公司于1978年将该产品从市场中撤出。随着研究工作的深入和科学技术的进步,1980年国外公司才开发?#21496;?#26377;商品实用价值的产品。


二、CE的优越特性

 

氰酸酯树脂复合材料在宇航和电子工业领域里的广泛应用引人注目,这归因于其优异的力学和电器性能。含对称三嗪环分子结构的芳香族聚合物与通用型环氧树脂和双马来酰亚胺热固树脂相比较,具有如下特点:

1、低交联系密度和高?#26434;?#20307;积含量赋予体系高韧性,表现为应变能释放速率和断裂?#30001;炻式?#39640;;

2、树脂固化后分子极性达到平衡,基本上不存在氢键,因此呈现低吸收率;

3、固化后树脂中的高芳环含量使体系具有高玻璃转变温度(Tg),低发烟速率和阻燃特性。

 

分子结构自身的优点,使得氰酸酯适合作为先进的复合材?#31995;?#20307;。由其构成三嗪环的反应速率主要取决催化剂。故此特别适用树脂递模塑(RTM),拉挤和?#23435;?#32544;绕工艺成型。预进料制造工艺及其固化过程与环氧树脂体系的同类性能接近,并且具有良好的辅覆性能。

 

实验表明用该树脂制作的复合材料在宽广的频带范围内,具有稳定的介电常数和介电损耗因数,见下表:

 

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