專(zhuān)利名稱(chēng):一種含磷的酚醛樹(shù)脂的制備方法及制備得到的樹(shù)脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于有機(jī)高分子化合物領(lǐng)域,具體涉及一種含磷的酚醛樹(shù)脂的制備方法及制備得到的產(chǎn)物。
背景技術(shù):
酚醛樹(shù)脂具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,良好的耐熱性能,電絕緣性能,耐腐蝕性能,阻燃性,尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),為本領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。但酚醛樹(shù)脂其分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)剛性結(jié)構(gòu),常見(jiàn)的酚醛樹(shù)脂非常脆,韌性較差,從而使得酚醛樹(shù)脂制品的沖擊強(qiáng)度低,使用壽命短,在覆銅板應(yīng)用中加大了成本,極大的限制了酚醛樹(shù)脂的應(yīng)用。環(huán)氧樹(shù)脂具有 高拉伸強(qiáng)度和模量、低固化收縮率、良好的耐潮氣性能、耐化學(xué)藥品性及電絕緣性,對(duì)多種基材都有高的粘結(jié)力,并且具有易加工成型、應(yīng)力傳遞較好和成本低廉等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用于覆銅板產(chǎn)業(yè)。但是,環(huán)氧樹(shù)脂沖擊強(qiáng)度低,阻燃性能不好,已有的技術(shù)中,通常將鹵素引人環(huán)氧樹(shù)脂體系中,使其具備較好的阻燃效果,但是用鹵素作為阻燃劑使用時(shí)易水解產(chǎn)生鹵化氫腐蝕電路,并且在燃燒處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二惡英、苯并呋喃等有毒氣體,危害人們的健康,造成環(huán)境污染。酚醛樹(shù)脂可提高環(huán)氧樹(shù)脂的交聯(lián)密度,作為環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑有著廣泛的應(yīng)用。目前,含磷酚醛樹(shù)脂用于開(kāi)發(fā)無(wú)鹵型覆銅板,通過(guò)引入磷系阻燃劑以替代鹵素已成為一個(gè)重要的課題。例如專(zhuān)利CN102585126A、CN102532490A,通過(guò)制備含磷酚醛樹(shù)脂得到無(wú)鹵的固化劑,但對(duì)提高酚醛樹(shù)脂的機(jī)械性能方面,沒(méi)有提出改進(jìn)。環(huán)氧樹(shù)脂組合物通常由環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑組成,如果通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與含磷化合物反應(yīng)來(lái)引入磷元素,又會(huì)使得環(huán)氧官能團(tuán)的密度降低,影響交聯(lián)密度,從而影響其耐熱性能,沖擊強(qiáng)度也無(wú)法提高。
發(fā)明內(nèi)容
為解決本領(lǐng)域存在的問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種含磷的酚醛樹(shù)脂的制備方法。本發(fā)明的另一目的是提出該制備方法制備得到的樹(shù)脂。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:一種含磷的酚醛樹(shù)脂的制備方法,包括以下步驟:I)兩種酚的混合物,與酸性催化劑、甲醛混合,將反應(yīng)體系升溫至50_120°C反應(yīng)3-8小時(shí);所述兩種酚中,第一種酚選自苯酚、甲酚、雙酚A中的一種,第二種酚選自C8_15的酚中的一種;2)加入醇13-15份進(jìn)行醚化反應(yīng),所述醚化反應(yīng)的溫度控制為100-150°c ;3)加入有機(jī)磷化合物,反應(yīng)體系的溫度升至130_190°C,反應(yīng)2_5小時(shí)。其中,所述第一種酚與第二種酚加入的重量份分別為9-12份和1-3份;所述加入的甲醛為2-5份,加入的酸性催化劑為0.1-0.3份,所述酸性催化劑為草酸、苯甲酸、對(duì)甲苯磺酸、硫酸、磷酸中的一種或多種。
其中,所述第二種酚選自辛基酚、壬基酚、癸基酚、腰果酚中的一種。優(yōu)選地,所述步驟1)中將反應(yīng)體系升溫至90_110°C反應(yīng)5-7小時(shí)。其中,所述步驟2)中的醇選自甲醇、乙醇、正丁醇、異丙醇中的一種或多種;所述醚化反應(yīng)的溫度為105-110°C,所述醚化反應(yīng)的時(shí)間控制為沒(méi)有水分產(chǎn)生為止。具體為,醚化反應(yīng)時(shí)使用溶劑回流法去除水分,冷凝回流的裝置接一個(gè)分水器,冷凝產(chǎn)生的液體在分水器中分層,下層為水,上層的有機(jī)層返回到反應(yīng)體系中。醚化反應(yīng)直到不再有水分離出時(shí)停止反應(yīng),約為8-12小時(shí)。其中,所述步驟3)中的有機(jī)磷化合物選自9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(D0P0)、2- (6H- 二苯并-5-氧雜-6-膦酰雜_6_苯基-1,4-對(duì)苯二酚(D0P0-HQ)、含磷對(duì)苯二酚中的一種或多種。優(yōu)選地,所述步驟3)中反應(yīng)體系的溫度升至150_170°C,反應(yīng)3_5小時(shí)。其中,所述步驟3)之后還包括加入溶劑調(diào)整產(chǎn)品粘度的步驟,所述溶劑選自甲乙
酮、甲基異丁基酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、氮氮二甲基二酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或多種。通過(guò)加入溶劑,調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粘度為500_800cp/25°C。本發(fā)明提出的制備方法制備得到的樹(shù)脂。本發(fā)明的有益效果在于:在酚醛樹(shù)脂固化劑中引入磷并改性,制成高性能酚醛樹(shù)脂,與環(huán)氧樹(shù)脂配合用于覆銅板,其阻燃作用可達(dá)到UL94V-0級(jí)。本發(fā)明提出的制備方法簡(jiǎn)單,合成中污染小。通過(guò)本發(fā)明提出的酚醛樹(shù)脂制成的覆銅板燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體,不會(huì)對(duì)人體造成傷害。所做的覆銅板的沖擊強(qiáng)度為2.5-3.2N/mm,可達(dá)到無(wú)鉛化、無(wú)鹵化和高密度鉆孔要求。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明,但不要來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1將重量份的苯酚10份,壬基酚2份,甲醛(38wt%的溶液)8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐?,攪?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)?,升溫?00°C回流反應(yīng)6小時(shí)。加入正丁醇14份進(jìn)行醚化反應(yīng),醚化溫度控制在110°C,使用溶劑回流法去除水分,冷凝回流的裝置接一個(gè)分水器,冷凝產(chǎn)生的液體在分水器中分層,下層為水,上層的有機(jī)層返回到反應(yīng)體系中。醚化反應(yīng)直到不再有水分離出時(shí)停止反應(yīng),醚化反應(yīng)的時(shí)間為10小時(shí),然后再加入9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)8份,升溫至160°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑甲乙酮8份調(diào)整粘度,粘度為650cp/25°C,通過(guò)分光光度法測(cè)試含磷量,確定得到含磷量9.5%的高性能酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例2將重量份的雙酚AlO份,壬基酚2份,甲醛(38wt%) 8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐袛嚢?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)?,升溫?00°C回流反應(yīng)6小時(shí)。加入正丁醇13.份,進(jìn)行醚化反應(yīng)。醚化溫度控制在110°C,用溶劑回流法去除水分,至不再有水分產(chǎn)生,醚化反應(yīng)的時(shí)間為8小時(shí),然后再加入9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO) 8份升溫至160°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑甲基異丁基酮8份調(diào)整粘度,得到粘度為650cp/25°C、含磷量9.5%的高性能酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例3將重量份的苯酚10份,壬基酚I份,甲醛(38wt%) 8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐?,攪?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)猓郎刂?00°C回流反應(yīng)6小時(shí),加入正丁醇15份醚化溫度控制在110°C,用溶劑回流法去除水分,至不再有水分產(chǎn)生,醚化反應(yīng)的時(shí)間為12小時(shí),然后再加入9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)8份,升溫至160°C,繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑乙二醇甲醚8份調(diào)整粘度,即可得到含磷量9.5%的高性能酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例4將重量份的雙酚AlO份,壬基酚I份,甲醛(38wt%) 8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐袛嚢?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)?,升溫?00°C回流反應(yīng)6小時(shí),加入正丁醇醚化溫度控制在110°C反應(yīng)用溶劑回流法去除水分,至不再有水分產(chǎn)生,醚化反應(yīng)的時(shí)間為9小時(shí),然后再加入9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO) 8份升溫至160°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑調(diào)整粘度,即可得到含磷量9.5%的高性能酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例5將重量份的苯酚10份,癸基酚I份,甲醛(38wt%)8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐袛嚢?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)猓郎刂罥lO0C回流反應(yīng)5小時(shí),加入異丙醇14份。進(jìn)行醚化反應(yīng)。醚化反應(yīng)的溫度控制在110°C,用溶劑回流法去除水分,至不再有水分產(chǎn)生,醚化反應(yīng)的時(shí)間為9小時(shí),然后再加入9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO) 8份升溫至160°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑調(diào)整粘度為650cp/25°C,即可得到含磷量9.5%的高性能酚醛樹(shù)脂。對(duì)比例I將重量份的苯酚10份,甲醛(38wt%) 8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐?。攪?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)?,升溫?00°C回流反應(yīng)6小時(shí),加入正丁醇14份。醚化溫度控制在110°C,用溶劑回流法去除水分,至不再有水分產(chǎn)生,醚化反應(yīng)的時(shí)間為10小時(shí),隨后再加入9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO) 8份升溫至160°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑8份調(diào)整粘度,即可得到含磷量9.5%的酚醛樹(shù)脂。對(duì)比例2將重量份的雙酚AlO份,甲醛(38wt%)8份,草酸0.2份,加入裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)饨涌诘乃目跓恐?。攪?攪拌速度為300rpm)并通入氮?dú)?,升溫?00°C回流反應(yīng)6小時(shí),加入正丁醇醚化溫度控制在110°C,用溶劑回流法去除水分,至不再有水分產(chǎn)生,醚化反應(yīng)的時(shí)間為10小時(shí),隨后再加入9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO) 8份升溫至160°C繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí),加入溶劑調(diào)整粘度,即可得到含磷量9.5%的酚醛樹(shù)脂。 實(shí)驗(yàn)例:將實(shí)施例和對(duì)比例制得的酚醛樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂(陶氏化學(xué),XZ92530)混合加入咪唑,用玻璃布浸膠后,在10(TC下烘干溶劑,然后將8張粘結(jié)片(玻璃布浸膠后即為粘結(jié)片)與2張IOZ銅箔疊合在一起,在常規(guī)程序下壓成覆銅板,測(cè)試覆銅板的性能。結(jié)果為剝離強(qiáng)度1.63-1.72N/mm,鉆孔加工性好,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為175_185°C,熱失重溫度Td5%loSS的溫度為375-392 。以上指標(biāo)及阻燃性能和沖擊強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果如表1所示:表1:覆銅板性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種含磷的酚醛樹(shù)脂的制備方法,包括以下步驟: 1)兩種酚的混合物,與酸性催化劑、甲醛混合,將反應(yīng)體系升溫至50-120°C反應(yīng)3-8小時(shí);所述兩種酚中,第一種酚選自苯酚、甲酚、雙酚A中的一種,第二種酚選自C8_15的酚中的一種; 2)加入醇13-15份進(jìn)行醚化反應(yīng),所述醚化反應(yīng)的溫度控制為100-150°C; 3)加入有機(jī)磷化合物,反應(yīng)體系的溫度升至130-190°C,反應(yīng)2-5小時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法。其特征在于,所述第一種酚與第二種酚加入的重量份分別為9-12份和1-3份;所述加入的甲醛為2-5份,所述加入的酸性催化劑為0.1-0.3份,所述酸性催化劑為草酸、苯甲酸、對(duì)甲苯磺酸、硫酸、磷酸中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于,所述第二種酚選自辛基酚、壬基酚、癸基酚、腰果酚中的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于,所述步驟I)中將反應(yīng)體系升溫至90-110°C反應(yīng)5-7小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于,所述步驟2)中的醇選自甲醇、乙醇、正丁醇、異丙醇中的一種或多種;所述醚化反應(yīng)的溫度為105-110°C,所述醚化反應(yīng)的時(shí)間控制為沒(méi)有水分產(chǎn)生為止。
6.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于,所述步驟3)中的有機(jī)磷化合物選自9,10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、2-(6H- 二苯并-5-氧雜-6-膦酰雜-6-苯基-1,4-對(duì)苯二酚、含磷對(duì)苯二酚中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于,所述步驟3)中反應(yīng)體系的溫度升至150-170°C,反應(yīng)3-5小時(shí)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其特征在于,所述步驟3)之后還包括加入溶劑調(diào)整產(chǎn)品粘度的步驟,所述溶劑選自甲乙酮、甲基異丁基酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、氮氮二甲基二酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或多種。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征在于,通過(guò)加入溶劑,產(chǎn)品的粘度為500-800cp/25°C。
10.權(quán)利要求1-9任一所述的制備方法制備得到的樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含磷的酚醛樹(shù)脂的制備方法,包括以下步驟1)兩種酚的混合物,與酸性催化劑、甲醛混合,將反應(yīng)體系升溫至50-120℃反應(yīng)3-8小時(shí);2)加入醇進(jìn)行醚化反應(yīng),所述醚化反應(yīng)的溫度控制為100-150℃;3)加入有機(jī)磷化合物,反應(yīng)體系的溫度升至130-190℃,反應(yīng)2-5小時(shí)。在酚醛樹(shù)脂固化劑中引入磷并改性,制成高性能酚醛樹(shù)脂,與環(huán)氧樹(shù)脂配合用于覆銅板,其阻燃作用可達(dá)到UL94V-0級(jí)。本發(fā)明提出的制備方法簡(jiǎn)單,合成中污染小。通過(guò)本發(fā)明提出的酚醛樹(shù)脂制成的覆銅板燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體,不會(huì)對(duì)人體造成傷害。
文檔編號(hào)B32B15/092GK103172812SQ2013100824
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者江成真, 李枝芳, 劉耀, 張淑嬌 申請(qǐng)人:山東圣泉化工股份有限公司