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一、耐热性环氧树脂配方设计技术

    1、环氧基结合位置对Tg的影响

    MODEL：双酚F（A）型环氧树脂">环氧树脂,固化剂：DDM

结合位置	环氧树脂代号	固化物的Tg
P－P’结合	DGEBF-4,4’	156℃
O－O’结合	DGEBF-2,4’	148℃
O－P结合	DGEBF-2,2’	142℃
BPA	DGEGA	186℃

    2、苯环上取代基对Tg的影响

    MODEL：P－P’双酚F型环氧树脂,固化剂：DDM

环氧树脂的种类	固化物的Tg
双酚A型	174℃
四甲基双酚A型	180℃
四甲基双酚F型	177℃
四甲基联苯酚型	206℃

    3、苯环上取代基对Tg的影响

    MODEL：P－P’双酚F型环氧树脂,固化剂：DDM

R1	R2	环氧树脂代号	固化物的Tg
H	H	DGEBF-4,4’	156℃
H	CH3	DGEB(2-M)F	142℃
H	t-Bu	DGEB(2TB)F	170℃
CH3	CH3	DGEB(2,6-DM)F	192℃

    4、官能基数对Tg的影响

    MODEL：邻甲基酚醛环氧树脂,固化剂：DDM

机能性环氧树脂配方设计技术

    5、环氧当量对Tg的影响

    MODEL：邻甲基酚醛环氧树脂（软化点＝75℃）,固化剂：线形酚醛树脂。

机能性环氧树脂配方设计技术

    6、不同构造对Tg的影响

    MODLE:主剂：各种环氧树脂,固化剂：线形酚醛、促进剂：TPP

环氧树脂	Tg范围（℃）
液态双酚A型	130～140
液态线形酚醛型	140～150
邻甲基酚醛型	160～180
三官能型	180～200
DDM型四官能	≥180

    7、官能基数与Tg与其它性能的关系图（略）

    8、提高Tg或耐热性的一般方法

(1)提高交联密度：

    从树脂和固化剂的角度来说，官能基数越多，交联密度越大。Tg越高。

    具体操作：使用多官能环氧树脂或固化剂，使用高纯度环氧树脂。

    最常用的方法是在固化系统中加入一定比例的邻甲基酚醛环氧树脂（我司主力产品之一：JECN-800～808系列JEAN-820等），效果大，成本低。还可以提高耐离子迁移性。

    (2)交联物分子的平均分子量和分子量分布：平均分子量越大、分子量分布越窄，Tg越高。

    具体操作:使用分子量分布比较均一的多官能环氧树脂或固化剂或其它方式

    (3)交联物分子中主链的运动难易程度：

    主链运动难Tg高

    常套手段：

    提高芳香基浓度；

    在主链中以SP、SP2结合取代SP3结合；

    在苯环上加入取代基（CH3、C(CH3)3、Br等；

    用“笨重”的多环芳香基（如萘环等）取代苯环；

    用“－”结合取代“－R－”结合（R：CH2、C(CH3)2）

    用“－S－”、“＝SO2”等取代“－R－”结合。

    (4)使用对称性良好的环氧树脂（环氧基对称、取代基对称）

    9、耐热性和玻璃化温度（Tg）的关系

    “Tg”只是表示材料从玻璃态转变为橡胶态时的温度转折点（区域）。

    测试方法：TMA、DSC、DMA(或DMS)法。

    “耐热性”则含有材料实际设定、使用（或极限）条件下（温度、湿度及外加应力、导电等）时的（长期）信赖性性能评价因素。

    共同点：衡量材料耐热性能的一个尺度，一般来说“Tg”高，热时的机械强度保持率比较高。对“耐热性”有一定的贡献。

    ·差异点：高Tg并不一定等于高耐熱，特別是並不等于高長期信赖性。

    二、低应力环氧树脂配方设计技术

    1、材料应力（STRESS）

    σ＝K∫(αt－α’t)Etdt

    σ：材料的热应力(kg/mm2)

    Αt：环氧材的线膨胀系数

    α’：复合料的线膨胀系数

    T2：固化反应最高发热温度

    T1：环境温度

    Et：环氧材的（弯曲）弹性率（扬氏模量）（yang）

    K：常数

2、降低应力的方法

    2－1、降低热应力

    具体操作：尽可能降低（T2－T1）值

    其一、降低最高发热温度T2(假定发热总量为恒定值）

    ·分散发热法（分散效应）：分段固化、低温固化，延长固化时间；

    添加填料法（稀析效应）：吸收反应热，使整体温度降低；

    快速放热法（发散效应）：易放热构造设计、导热系数良好的固化系统（树脂、固化剂和填料等）；

    其二、减少固化发热的总量（分子设计的方法）

    降低反应基浓度法：提高环氧当量（或固化剂的当量）

    EEW值对最高发热温度和覆铜板性能的影响（FR-4）

	高EEW体系	低EEW体系
EEW(g/eq)	470	430
H(DICY)/R（eq）	0.52	0.60
最高发热温度	212	258
Tg（℃/DSC）	135	135
T-剥离（N/mm）	1.96	1.68
层间剥离（N/mm）	2.02	1.42
初期吸水率（85℃×85RH×72hrs）	0.34wt%	0.58wt%
飽和吸水率（85℃×85RH）	0.52wt%	0.68wt%
吸水后层间剥离(N/mm)	1.83	1.18

    其三：热应力的析放

    F=f（σ/△t）、F：应力冲击力

机能性环氧树脂配方设计技术

    △t：T2T1所需时间；用热应力表示时，函数式则为F=f（△T/△t）

    2－2、降低异种材料之间的线膨胀系数差（下面详述）

    其一、采用线膨胀系数小的固化系统

    其二、填料添加

    2－3、降低弹性率

    其一、降低交联密度：提高EEW、提高分子量、长链式构造等；

    其二、可塑化

    分子外可塑化：加入热可塑性树脂（硅橡胶等）

    分子内可塑化：在分子中加入烃基、芳香基、含硅的环氧树脂等

    2－4、分子间应力；分子量不同的固化物分子，因弹性率不同而引起的应力（影响材料的长期信赖性）。

    解决方法：其一、固化系统分子量均一化

    其二、使用具有分子内氢键结合的环氧树脂固化系统

    3、应力的集中和分散:

    材料的应力集中在锐角处，角度越小，单位面积内的应力越大（形状因素）。故在设计时，在不影响性能、外形等前提下，应尽可能考虑“被埋物”与树脂材料接界处的形状（尽可能平滑、圆滑），以最大限度地分散应力。

 

资料来源: hc360慧聪网

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