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含硅環(huán)氧樹(shù)脂是一種三“無(wú)”環(huán)境友好型復(fù)合材料,這里的三“無(wú)”指無(wú)鹵、無(wú)銻、無(wú)磷.面對(duì)國(guó)外相關(guān)電子化學(xué)材料的沖擊，以及日益高漲的環(huán)保需求，這種新一代的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物產(chǎn)品研究日益推進(jìn)，除苯酚一芳烷基型環(huán)境友好型阻燃環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物外，含硅環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物及含氮環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物、納米粒子改性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物等，都是阻燃環(huán)氧體系的新軍。其中含硅環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物以其優(yōu)良的耐熱性、阻燃特性受到矚目。
含硅環(huán)氧樹(shù)脂以其耐熱性優(yōu)良而著稱，其另一個(gè)引人之處在于聚合物具有優(yōu)良的阻燃特性。據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹，其燃燒時(shí)含硅基團(tuán)低表面能使其遷移到環(huán)氧樹(shù)脂表面，形成耐熱保護(hù)層從而避免聚合物發(fā)生進(jìn)一步熱降解，因此硅被認(rèn)為是“環(huán)境友好型”阻燃劑。國(guó)外曾系統(tǒng)考察了含硅環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物的阻燃特性，以雙酚A(BE188)環(huán)氧樹(shù)脂或鄰甲酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂(CNE200)，分別與二苯基硅二醇(DPSD)或三苯基硅醇(TPSO)反應(yīng)，制備了新型含硅環(huán)氧樹(shù)脂，并顯示：通過(guò)控制環(huán)氧樹(shù)脂與含硅組分物質(zhì)的量比，可以制備不同硅含量含硅環(huán)氧樹(shù)脂 通過(guò)系統(tǒng)研究固化后環(huán)氧樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性與阻燃性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，引入硅基團(tuán)后環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物的熱性能與阻燃性均有提高。當(dāng)以含磷或含氮固化劑進(jìn)行固化后，環(huán)氧樹(shù)脂的極限氧指數(shù)(LOI)會(huì)進(jìn)一步提高，如：采用雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂BEl88與含硅二醇DPSD按2：1物質(zhì)的量比，進(jìn)行反應(yīng)制備BE-Si2O含硅環(huán)氧樹(shù)脂。當(dāng)以雙氰胺固化時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂固化物的LOI值為23；當(dāng)以含磷固化劑BAPPPO[雙(氨基苯基)苯氧膦]進(jìn)行固化后，固化物的環(huán)氧樹(shù)脂的LOI值增加到了29.5。這種阻燃特性的提高主要?dú)w于Si/P的協(xié)同作用。環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家表示，這種新型含硅環(huán)氧樹(shù)脂有望在微電子封裝中得到應(yīng)用。
科研人員還合成了新型含硅反應(yīng)性環(huán)氧單體三縮水甘油基苯基硅烷TGPS，并系統(tǒng)考察了由不同比例的TGPS、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂EPON828，以及固化劑二氨基二苯甲烷(DDM)組成的共混體系結(jié)構(gòu)與阻燃性的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)與其它含硅化合物不同，TGPS可按仟何比例與EPON828混合，并表現(xiàn)出良好的相容性。共混體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)隨著TGPS比例的增加而下降。據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹，TGA測(cè)試表明，TGPS/EPON828/DDM體系的熱分解是分階段進(jìn)行的：無(wú)論在空氣中還是在氮?dú)庵校?階段的熱分解溫度與失重快時(shí)的溫度均隨著TGPS比例的減少而增大；但在第2階段，失重快時(shí)的溫度隨著TGPS比例的增加而增大。這主要是由于第2階段發(fā)生了成炭反應(yīng)，C-Si殘余物的形成起到了熱絕緣作用，從而增強(qiáng)了含硅環(huán)氧體系的阻燃性。例如800℃時(shí)TGPS/DDM環(huán)氧體系在氮?dú)庵械某商柯蕿?0%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于EPON828/DDM的22%；在空氣中的成炭率為12%，而此時(shí)EPON828/DDM的成炭率為0。表明TGPS是一種性能優(yōu)良的反應(yīng)型阻燃劑。
