新電子布新型處理劑的研發(fā)

劉文科 彭 峰（珠海富華復(fù)合材料有限公司，廣東 珠海 519050）

新電子布新型處理劑的研發(fā)

劉文科 彭 峰
（珠海富華復(fù)合材料有限公司，廣東 珠海 519050）

電子布的毛羽、樹脂含浸性和板材耐熱性已成為CCL最為關(guān)注點；硅烷偶聯(lián)劑是一類既含有碳官能團(tuán)又具有硅官能團(tuán)的有機硅化合物；通過調(diào)整配方，改善了處理液的表面張力及潤濕能力，并成功解決了某高端客戶存在的板材白邊角和耐熱性差的問題。

電子布；覆銅箔板層壓；硅烷偶聯(lián)劑；環(huán)氧/酚醛樹脂；耐熱性

1 前言

近年來，隨著電子電器的輕薄化、高密度化以及無鹵無鉛的應(yīng)用，CCL對電子布的要求也在變化。通過在表觀和物性兩大方面的客戶調(diào)查反饋，目前電子布的毛羽、樹脂含浸性和板材耐熱性已成為CCL最為關(guān)注點，而樹脂含浸性和板材耐熱性又是密切相關(guān)的，因此如何改善電子布的樹脂含浸性就十分緊要了。本文主要針對某環(huán)氧/酚醛樹脂下電子布ZXB新型處理劑的研發(fā)。

2 后處理簡單介紹

2.1 熱脫漿（即BH）處理

織造后的坯布含有浸潤劑和漿料多種混合的高分子物質(zhì)，它會嚴(yán)重影響玻璃纖維和有機樹脂的界面結(jié)合，因此需要預(yù)脫漿（即KH）、熱脫漿（即BH）的高溫處理，尤其經(jīng)40 h左右的高溫BH處理后聚乙二醇和淀粉徹底熱分解，進(jìn)而保證電子布有機物殘脂量小于0.05%的范圍內(nèi)，同時又避免電子布強度的過度損失。

BH布為堿性，以7628M為例，將210 g的BH布放入到1000 ml的PH值為6.01的軟水中，玻布Na+、K+的溶入會使得水液PH值短期內(nèi)上升到一定值（約9.2），隨著時間的推移，在CO2等周圍酸性氣體的影響下，水液的pH值再逐漸緩慢下降（約8.9）。

2.2 硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑通式為Y-R-Si-X3，是一類既含有碳官能團(tuán)又具有硅官能團(tuán)的有機硅化合物，其中Y是和有機基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的有機基團(tuán)，如乙烯基、環(huán)氧基、氨基、巰基等，R為烷基或芳基； X則為甲氧基、乙氧基、氯基等特性基團(tuán)，它通過水解作用將硅烷與無機基質(zhì)連接起來，最終形成無機相-硅烷偶聯(lián)劑-有機相的結(jié)合層。硅烷偶聯(lián)劑既可以加強電子布與環(huán)氧/酚醛樹脂的鍵合，還可降低電子布的表面能，改善樹脂對無機物的潤濕性，改變電子布和環(huán)氧/酚醛樹脂的流變性能，大大提高電子布的強度（見圖1）等性能。

圖1 偶聯(lián)劑處理前后電子布強度變化

硅烷偶聯(lián)劑種類較多（表1），按適用與否選擇和應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑，可從以下五個方面進(jìn)行考慮。

表1 常見的硅烷偶聯(lián)劑種類

（1）能有效潤濕電子布的硅烷偶聯(lián)劑才有可能與電子布表面的活性基團(tuán)鍵合，進(jìn)而通過分子間相互作用吸附在電子布表面。

（2）能與電子布、環(huán)氧/酚醛樹脂分別發(fā)生反應(yīng)，硅烷偶聯(lián)劑將兩種完全不同的材料化學(xué)鍵合于界面層，同時還需注意它們間的化學(xué)鍵合速度是否能適應(yīng)電子布表面處理（即FN）和含浸的制程工藝。

（3）碳官能團(tuán)的有機基團(tuán)與環(huán)氧/酚醛樹脂的匹配性好，硅烷偶聯(lián)劑才能更好滲入樹脂、和樹脂的活性基團(tuán)化學(xué)反應(yīng)，或者生成互穿（半互穿）網(wǎng)絡(luò)的界面層。一般情況下，環(huán)氧樹脂多選用含-CH2CHCH2O及H2N-硅烷偶聯(lián)劑，酚醛樹脂多選用含H2N-及H2NCONH-硅烷偶聯(lián)劑，匹配性取決于溶度參數(shù)（δ）或硅烷偶聯(lián)劑在電子布表面成膜后所測臨界表面能力rc是否接近。

（4）硅烷偶聯(lián)劑參與樹脂化學(xué)反應(yīng)是最基本的情況，若同時能改善表面張力及潤濕能力則效果最為理想，一般情況下，反應(yīng)能力高而潤濕能力低的偶聯(lián)劑，其偶聯(lián)效果往往好于反應(yīng)能力低而潤濕能力高的偶聯(lián)劑。

（5）偶聯(lián)劑的水解和縮合反應(yīng)受pH值直接影響，且在弱酸環(huán)境下其穩(wěn)定性最好。由于BH布為堿性，隨著玻布的連續(xù)生產(chǎn)，F(xiàn)N液槽內(nèi)的pH值會逐漸升高，因此要考慮并控制處理液的pH值，來調(diào)節(jié)液槽內(nèi)溶液的單體、二聚體和三聚體的情況，進(jìn)而保證偶聯(lián)劑的可參與反應(yīng)的硅醇含量盡可能多。

2.3 表面處理（即FN處理）

圖2 表面處理線

BH布吊到FN機組（見圖2）上進(jìn)行偶聯(lián)劑表面處理和開纖處理，過程中的溫度、車速和開纖程度對電子布的最終性能有著直接的影響。

3 試驗策劃

3.1 試驗背景

某CCL廠產(chǎn)品全為無鹵無鉛板材，我司多種處理劑電子布在該司送樣評估，由于物性上基材白邊白角和耐熱性不能同時通過，嚴(yán)重影響了市場的進(jìn)入及推進(jìn)。

3.2 試驗配方（表2）

表2 ZXB新處理劑試驗配方

表2選擇的硅烷偶聯(lián)劑含有乙烯芐基和胺基，具有良好的耐熱性和樹脂潤濕性，乙烯芐基官能團(tuán)在加熱到聚烯烴模塑所需溫度范圍時具有足夠的反應(yīng)性來產(chǎn)生自由基，而有機官能團(tuán)中的胺部分則可以參加與環(huán)氧/酚醛樹脂的反應(yīng)，并有效改善玻璃纖維與環(huán)氧/酚醛樹脂的表面間粘合力。

添加的表面活性劑系高效的非離子型，經(jīng)實驗室配置模擬，該表面活性劑能極大優(yōu)化水液的表面張力和界面張力（見圖3、圖4），因此通過引入合適比例的此表面活性劑，較好地改善了處理液的表面張力及潤濕能力。在烘干蒸發(fā)過程中，由于小孔隙中毛細(xì)管壓力較高，使得電子布?xì)埩舻奶幚硪褐械谋砻婊钚詣B入并沉積到狹小的孔隙中（即經(jīng)緯紗交織點），并在隨后的干燥過程中毛細(xì)管壓力會導(dǎo)致表面活性劑向蒸發(fā)表面遷移，進(jìn)而在含浸上膠時提供再潤濕作用。

圖3

圖4

3.3 試驗過程

按照策劃方案在配液桶內(nèi)配置攪拌，在抽檢處理液pH值、固含量等指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)后（表3）開始打入FN液槽內(nèi)，系統(tǒng)張力保持不變，壓輥壓力和烘干溫度如下表進(jìn)行策劃生產(chǎn)，隨著電子布生產(chǎn)的繼續(xù)，F(xiàn)N處理液的pH值也逐漸升高（見圖5）。

表3 處理液性能

圖5 FN處理液的PH值推移

3.4 試驗玻布的物性檢測

透氣度（AP值）見圖6，抽取同期同工藝下生產(chǎn)的另一處理劑玻布，經(jīng)MINITAB雙樣本t檢驗，由于輸出的P值=0.793＞0.05，不能拒絕原假設(shè)，即ZXB新處理劑電子布的透氣度沒有顯著變化。

圖6 玻纖布透氣度分布

關(guān)于含浸時間的測試上，平均浸透時間ZXB新處理劑電子布11分14秒，正常電子布11分33秒，ZXB新處理劑電子布的浸透性要好過正常電子布。

3.5 客戶評估

在客戶處，ZXB新處理劑電子布與同行B布在同條件下進(jìn)行了比對測試，具體情況如下：

（1）膠片金相方面，ZXB新處理劑電子布含浸性較好，PP氣泡更少；

（2）電子布上的表面活性劑在含浸上膠時的能夠提供再潤濕作用，使得同等上膠條件下ZXB新處理劑PP平均膠含量43.95%，比同行PP膠含量43.71%更高。

（3）配壓7 mil-7628*1&47 mil-7628*6 產(chǎn)品，壓合后分別取樣內(nèi)外張，檢驗白邊角狀況，并比對基板特性測試狀況，無白邊角異常，二者相當(dāng)；

（4）板材在兩小時蒸煮后的PCT測試中，ZXB新處理劑電子布板耐熱性相對較好；

（5）抗彎曲強度，兩種布均符合SPEC，且無差異；

（6）關(guān)于DS測試，兩種布DS均值檢定無差異，偏差檢定B布變異較大。

4 結(jié)語

隨著環(huán)氧/酚醛樹脂的多樣化和高比例無機填料的引入，CCL對電子布的物性要求也越來越高。電子布表面處理的效果和偶聯(lián)劑種類、表面活性劑、BH布、水質(zhì)、開纖狀況等有密切的聯(lián)系，并直接影響著PP和板材的物性。目前有些電子布廠家拿著處理劑廠家的建議配方直接去使用，沒有結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行深入研究和優(yōu)化處理，導(dǎo)致不能完全發(fā)揮出其效果。

通過調(diào)整處理劑配方，我公司有效改善了電子布處理液的表面張力及潤濕能力，并成功解決了某高端客戶存在的板材白邊角和耐熱性差的問題，同時在某些方面超過了同行B布，并且最近在薄布方面也通過了該客戶的評估和批量使用，開拓了該高端環(huán)氧/酚醛膠系的商機。

[1]祝大同. 玻纖布薄型化與高性能的追求[J]. 覆銅板資訊. 2007,5:46-51.

[2]黃長根. FC_CH表面活性劑復(fù)配在電子布化學(xué)處理中的應(yīng)用[J]. 玻璃纖維. 2010,5:29-33.

[3]廖俊. 硅烷偶聯(lián)劑及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用[J].化工新型材料. 2001,29(9):26-28.

[4]劉亞蘭等. 偶聯(lián)劑處理玻璃纖維表面的研究進(jìn)展[J]. 絕緣材料2010, 43(4):34-39.

[5]祝大同. 薄型環(huán)氧-玻纖布基IC封裝用基板材料技術(shù)的新進(jìn)展[J]. 印制電路信息, 2007,11:8-14.

[6]胡萍. 硅烷偶聯(lián)劑的界面性能研究[J].表面技術(shù).2004,10:19-21.

[7]張先亮等. 硅烷偶聯(lián)劑-原理,合成與應(yīng)用[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2012.

[8]蔡兵. 表面活性劑在非織造布表面的吸附[J]. 非織造布.1999, 9:24-27.

[9]姜肇中等. 玻璃纖維應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京:中國石化出版社, 2004.

Research on the new coupling agent of E-Glass fabric

LIU Wen-ke PENG Feng

Fuzz, resin-limpregnation and PCT of “E”-Glass fabric has become the most concern in CCL; Silane coupling agent is a kind of organosilicon compounds containing both carbon functional group and silicon functional group; By adjusting the formula, we improved the silane surface tension and wettability, and successfully solved the white corner and PCT in our high-end customer.

E-Glass Fabric; CCL; Silane Coupling Agent; Epoxy/Phenolic Resin; PCT

TN41

A

1009-0096（2015）02-0021-03