一种环氧树脂及其制备方法与流程

本申请涉及电子封装材料，尤其涉及一种环氧树脂及其制备方法。

背景技术：

1、环氧树脂材料作为一种重要的热固性塑料材料，因其出色的物理机械性能、电绝缘性能和化学稳定性，而广泛用于电子封装材料领域。而随着电子工业的飞速发展，电子元器件的工作温度不断提高，以及电子元器件的封装要求的不断提高，传统环氧树脂柔性相对较低、具有吸湿性、在潮湿环境下密封性能不足等缺陷，限制了其在电子封装领域的应用。

2、现有的多官能团环氧树脂材料的玻璃化温度能达到220℃以上，相较于传统的环氧树脂材料已经有了显著的提高，可以满足高功率电子元器件的工作温度要求。但是现有高功率电子元器件，为有效绝缘，通常采用灌封封装；现有的多官能团环氧树脂材料，一般具有一定的吸湿性，且柔性相对不足，灌封封装后，在长期高温、高湿环境下，易出现因热疲劳和吸湿导致的封装开裂等问题，存在较大的安全风险。以新能源汽车为例，其电池管理系统通常需要使用环氧树脂灌封封装，以确保其绝缘性；且通常需要封装的环氧树脂材料能够耐受220℃以上温度，以满足新能源汽车的高功率运行要求。除上述要求外，以锂电池为能源载体的新能源汽车的电池管理系统，还需要有较强的密封性能和防水性能，以确保车辆在涉水、雨天等环境下，能够安全运行。但是现有的耐高温环氧树脂材料，因耐湿性能和柔性的不足，通常难以满足上述性能要求。

3、因此，开发一种耐高温性能优异，且防水耐湿性能优异、密封性能优异的低氯环氧树脂材料，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种具有较高的玻璃化温度，且防水耐湿性能优异、密封性能优异、电绝缘性能优异的环氧树脂封装材料，本申请提供一种环氧树脂及其制备方法。

2、一方面，本申请提供了一种环氧树脂，所述高纯低氯环氧树脂由环氧树脂基材经复合固化剂固化后制成，所述环氧树脂基材选用低氯生物基多官能环氧树脂；所述复合固化剂各原料组分质量份数配比包括：酚醛胺固化剂100份，生物基酚醛酰胺固化剂40~50份；所述低氯生物基多官能环氧树脂，由生物基含硅双酚与环氧氯丙烷反应制得，所述生物基含硅双酚，由丁香酚和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷反应制得；所述生物基酚醛酰胺固化剂选用腰果酚改性酚醛酰胺环氧固化剂。

3、可选的，所述环氧树脂基材和复合固化剂的质量比为100:52~56。

4、可选的，所述低氯生物基多官能环氧树脂的总氯含量不高于400ppm。

5、可选的，所述低氯生物基多官能环氧树脂的制备，包括以下步骤：

6、sa、将丁香酚和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，通过硅氢加成反应，制得生物基含硅双酚；

7、sb、按照1:6.5~10的摩尔比，精确称量生物基含硅双酚与环氧氯丙烷；

8、sc、向生物基含硅双酚中添加占生物基含硅双酚总摩尔量1~1.5%的季铵盐催化剂，配制成混合液；

9、sd、在持续循环通入全部环氧氯丙烷的条件下，将混合液升温至90℃，反应6h，120℃减压蒸馏30~45min去除副产物，而后继续在持续循环通入全部环氧氯丙烷的条件下，在90℃温度下反应4h，120℃减压蒸馏30~45min去除副产物，最后继续在持续循环通入全部环氧氯丙烷的条件下，在90℃温度下反应2h，120℃减压蒸馏30~45min去除副产物和剩余环氧氯丙烷，制得多官能环氧树脂粗品；

10、se、向多官能环氧树脂粗品中添加占多官能环氧树脂粗品总质量3.5~4倍的醋酸丁酯溶剂，充分混合后配制成溶液，投加混合分子筛吸附剂，而后进行超声脱氯吸附处理1h，最后滤除混合分子筛吸附剂，完成脱氯处理，得到脱氯后的多官能环氧树脂溶液；

11、sf、向脱氯后的多官能环氧树脂溶液中，添加占溶液总体积10~15%的纯化水和占季铵盐总质量5~8倍的硅胶吸附剂，充分混合后超声吸附处理30~45min，滤除硅胶吸附剂后，静置分层并去除水相层，而后100℃减压蒸馏去除醋酸丁酯溶剂和残余水分，制得低氯生物基多官能环氧树脂。

12、进一步可选的，所述步骤sa中，丁香酚与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为2.04:1。

13、进一步可选的，所述步骤sb中，生物基含硅双酚与环氧氯丙烷的摩尔比为1:6.5~6.8。

14、进一步可选的，所述步骤sb中，脱氯处理具体包括以下步骤：向制备环氧树脂反应后的反应液中投加混合分子筛吸附剂，而后进行超声脱氯吸附处理1h，最后滤除混合分子筛吸附剂，完成脱氯处理；所述混合分子筛吸附剂选用质量比为2.5:1的丝光沸石分子筛和zsm-12分子筛。

15、进一步可选的，所述步骤sb中，纯化处理具体包括以下步骤：向完成脱氯处理的反应液中添加占反应液总体积65%的去离子水和活性炭吸附剂，充分混合后超声处理15min，滤除活性炭吸附剂后静置分层并去除水相层，最后减压旋蒸去除未反应的原料和残余水分，完成纯化处理。

16、另一方面，本申请提供了上述环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

17、s1、制备低氯生物基多官能环氧树脂，得到环氧树脂基材；

18、s2、按照配比精确称量酚醛胺固化剂和生物基酚醛酰胺固化剂，充分混合，得到复合固化剂；

19、s3、将环氧树脂基材和复合固化剂，充分混合后，在150~155℃温度下固化2.5~3h以上，而后在195~200℃温度下继续固化1.5~2h以上，制得耐高温的高纯低氯环氧树脂。

20、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

21、1. 本申请以低氯生物基多官能环氧树脂作为环氧树脂基材，以特定的两种固化剂混合得到的复合固化剂作为固化剂，经固化后制得了环氧树脂材料，引入了规律排布的多苯基和硅基官能团，并且引入了腰果酚改性酚醛酰胺和酚醛胺官能团，上述官能团的引入，使得环氧树脂具有较好的交联密度和规律分布的大量含硅基团，玻璃化温度较高，且耐高温疲劳性能十分优异，能够在200℃高温环境下保持稳定性能。

22、2. 本申请的环氧树脂材料，基材的低氯生物基多官能环氧树脂配合复合固化剂，在固化后能形成较为致密的固化交联结构，交联密度适中且富含规律分布的硅氧烷基团，材料的机械性能和电绝缘性能较为优异，还具有一定的柔性，密封性能也十分优异。

23、3. 本申请的环氧树脂材料引入了大量规律分布的硅氧烷基团和生物基酚醛酰胺官能团，材料整体具有十分优异的疏水性，吸湿率极低，防水、防潮性能十分优异。

1.一种环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂由环氧树脂基材经复合固化剂固化后制成，所述环氧树脂基材选用低氯生物基多官能环氧树脂；所述复合固化剂各原料组分质量份数配比包括：酚醛胺固化剂100份，生物基酚醛酰胺固化剂40~50份；所述低氯生物基多官能环氧树脂，由生物基含硅双酚与环氧氯丙烷反应制得，所述生物基含硅双酚，由丁香酚和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷反应制得；所述生物基酚醛酰胺固化剂选用腰果酚改性酚醛酰胺环氧固化剂。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂基材和复合固化剂的质量比为100:52~56。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述低氯生物基多官能环氧树脂的总氯含量不高于400ppm。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述低氯生物基多官能环氧树脂的制备，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的环氧树脂，其特征在于，所述步骤sa中，丁香酚与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为2.04:1。

6.根据权利要求4所述的环氧树脂，其特征在于，所述步骤sb中，生物基含硅双酚与环氧氯丙烷的摩尔比为1:6.5~6.8。

7.根据权利要求4所述的环氧树脂，其特征在于，所述步骤sb中，脱氯处理具体包括以下步骤：向制备环氧树脂反应后的反应液中投加混合分子筛吸附剂，而后进行超声脱氯吸附处理1h，最后滤除混合分子筛吸附剂，完成脱氯处理；所述混合分子筛吸附剂选用质量比为2.5:1的丝光沸石分子筛和zsm-12分子筛。

8.根据权利要求4所述的环氧树脂，其特征在于，所述步骤sb中，纯化处理具体包括以下步骤：向完成脱氯处理的反应液中添加占反应液总体积65%的去离子水和活性炭吸附剂，充分混合后超声处理15min，滤除活性炭吸附剂后静置分层并去除水相层，最后减压旋蒸去除未反应的原料和残余水分，完成纯化处理。

9.一种权利要求1~8任意一项所述的环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：