本发明属于电子材料加工领域,具体涉及一种主链型含氟活性酯及其制备方法和用途。
背景技术:
1、随着5g通讯技术的飞速发展,近些年来,随着高频通讯领域的不断发展,电子设备不断高速化,小型化,这对封装用的绝缘材料提出了更高的性能要求。然而采用传统胺类或酸酐类固化剂制备的热固性环氧树脂具有较高的介电常数(dk)和介电损耗(df),限制了其在高频高速通讯领域的进一步应用。因此,开发具有超低介电损耗的环氧树脂越来越受到重视。
2、有文献(j.zhang,l.dang,f.zhang,k.zhang,q.kong,j.gu,effect of thestructure of epoxy monomers and curing agents:toward making intrinsicallyhighly thermally conductive and low-dielectric epoxy resins[j].jacs au(2023)3424–3435.)报道可以通过在环氧树脂中引入低极性结构来提高介电性能,例如c-f键。然而通过这种方式制备的环氧树脂热分解温度(td5%)较低,耐热性较差,玻璃化转变温度(tg)较低,同时介电性能也不能满足高频绝缘电子封装材料的要求。
3、有研究报道活性酯作为环氧树脂的固化剂可以改善树脂固化物的介电性能,目前通常是通过将苯酚酚醛清漆的羟基芳酯化而得到活性酯化合物。但是,由于活性酯与环氧树脂反应过程中酯基转移到分子侧链上,造成树脂固化物交联密度不高,导致其耐热性差,玻璃化转变温度低(cn 110511360 a)。
4、因此,开发一种环氧固化剂用于制备具有高交联密度,良好的耐热性以及优异的介电性能的树脂固化物,以满足高频绝缘电子封装材料的应用需求,是本领域的研究重点。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种主链型含氟活性酯及其制备方法和用途。
2、本发明提供了一种主链型含氟活性酯,它的制备方法包括以下步骤:
3、(1)将双酚化合物、双酰氯化合物和碱反应,得到混合物;
4、(2)将酰氯单体与步骤(1)中的混合物反应,即得主链型含氟活性酯。
5、进一步地,步骤(1)中,所述双酚化合物、双酰氯化合物和碱的摩尔比为1:0.3-1:2-2.5;所述双酚化合物选自双酚a,双酚f,双酚af,双酚s,双酚b,双酚z或二甲基双酚a;所述双酰氯化合物为脂肪族双酰氯化合物或芳香族双酰氯化合物;所述碱为有机碱或无机碱;所述反应的溶剂为有机溶剂;所述反应的温度为40~60℃,时间为2~4h;
6、步骤(2)中,所述双酚化合物和步骤(1)中酰氯单体的摩尔比为1:1-1.5;所述酰氯单体为脂肪族酰氯单体或芳香族酰氯单体;所述反应的溶剂为有机溶剂;所述反应的温度为70~90℃,时间为3~5h。
7、进一步地,步骤(1)中,所述双酚化合物、双酰氯化合物和碱的摩尔比为1:0.7:2.2;所述双酚化合物为双酚af;所述双酰氯化合物为间苯二甲酰氯;所述碱为三乙胺;所述反应的溶剂为丁酮;所述反应的温度为50℃,时间为3h;
8、步骤(2)中,所述双酚化合物和步骤(1)中酰氯单体的摩尔比为1:1.2;所述酰氯单体为苯甲酰氯;所述反应的溶剂为丁酮;所述反应的温度为80℃,时间为4h。
9、进一步地,步骤(2)反应结束后,还包括以下提纯步骤:反应结束后,将混合物过滤,在滤液中加入乙醇/水混合物进行沉淀,过滤收集沉淀物,干燥得到主链型含氟活性酯。
10、进一步地,所述主链型含氟活性酯是具有以下结构的化合物:
11、
12、其中,n表示聚合度。
13、本发明还提供了一种制备上述主链型含氟活性酯的方法,所述方法包括以下步骤:将双酚化合物、双酰氯化合物和碱反应,得到混合物;再将酰氯单体与混合物反应,即得主链型含氟活性酯。
14、本发明还提供了上述主链型含氟活性酯在制备树脂固化剂中的用途。
15、本发明还提供了一种树脂固化物,它是以上述主链型含氟活性酯、树脂和催化剂为原料进行固化反应得到的产物。
16、进一步地,所述树脂为环氧树脂,所述环氧树脂中环氧基团和主链型含氟活性酯中酯基团的摩尔比为1:1-1.5;所述催化剂与树脂的重量百分比为0.5-1.5wt%;所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂;所述反应的溶剂为有机溶剂。
17、进一步地,所述环氧树脂为双环戊二烯型环氧树脂;所述催化剂为4-二甲氨基吡啶;所述环氧树脂中环氧基团和主链型含氟活性酯中酯基团的摩尔比为1:1.2;所述催化剂与树脂的重量百分比为1wt%。
18、进一步地,所述固化的条件为:按80℃下固化30min,120℃下固化1h,150℃下固化1h,180℃下固化2h以及200℃下固化1h的温度程序依次固化。
19、本发明还提供了上述树脂固化物在制备电子封装材料、印刷电路板中的用途。
20、本发明取得了以下有益效果:
21、本发明制备了一种主链型含氟活性酯固化剂,利用该主链型含氟活性酯固化剂与环氧树脂固化形成的树脂固化物同时具有低介电常数,低介电损耗,优异的力学性能和优异的耐热性能。本发明主链型含氟活性酯固化剂及其固化物适用于高性能电子封装材料、高性能印刷电路板领域,应用前景广阔。
22、本发明环氧树脂固化物dcpd/ae-1、dcpd/ae-2、dcpd/ae-3的td5%分别为336℃、353℃和359℃,介电常数分别为2.76、3.11和2.76,介电损耗为7.11‰、7.44‰和7.36‰。
23、文献(j.zhang,l.dang,f.zhang,k.zhang,q.kong,j.gu,effect of thestructure of epoxy monomers and curing agents:toward making intrinsicallyhighly thermally conductive and low-dielectric epoxy resins[j].jacs au(2023)3424–3435.)中制备的环氧树脂的td5%分别为249.8℃、288.4℃,介电常数为2.72,介电损耗为0.015、0.042,由此可见,与该文献报道的环氧树脂相比,本发明环氧树脂固化物的耐热性和介电性能明显提高。
24、cn 110511360 a中制备的环氧树脂的介电常数为3.7~4.2,介电损耗为0.0059~0.0068,由此可见,与cn 110511360 a报道的环氧树脂相比,本发明环氧树脂固化物的介电常数明显更低,有利于明显提高信号的传播速度。
25、显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
26、以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
1.一种主链型含氟活性酯,其特征在于,它的制备方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的主链型含氟活性酯,其特征在于,步骤(1)中,所述双酚化合物、双酰氯化合物和碱的摩尔比为1:0.3-1:2-2.5;所述双酚化合物选自双酚a,双酚f,双酚af,双酚s,双酚b,双酚z或二甲基双酚a;所述双酰氯化合物为脂肪族双酰氯化合物或芳香族双酰氯化合物;所述碱为有机碱或无机碱;所述反应的溶剂为有机溶剂;所述反应的温度为40~60℃,时间为2~4h;
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述双酚化合物、双酰氯化合物和碱的摩尔比为1:0.7:2.2;所述双酚化合物为双酚af;所述双酰氯化合物为间苯二甲酰氯;所述碱为三乙胺;所述反应的溶剂为丁酮;所述反应的温度为50℃,时间为3h;
4.根据权利要求3所述的主链型含氟活性酯,其特征在于,所述主链型含氟活性酯是具有以下结构的化合物:
5.一种制备权利要求1-4任一项所述主链型含氟活性酯的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:将双酚化合物、双酰氯化合物和碱反应,得到混合物;再将酰氯单体与混合物反应,即得主链型含氟活性酯。
6.权利要求1-4任一项所述主链型含氟活性酯在制备树脂固化剂中的用途。
7.一种树脂固化物,其特征在于,它是以权利要求1-4任一项所述主链型含氟活性酯、树脂和催化剂为原料进行固化反应得到的产物。
8.根据权利要求7所述的树脂固化物,其特征在于,所述树脂为环氧树脂,所述环氧树脂中环氧基团和主链型含氟活性酯中酯基团的摩尔比为1:1-1.5;所述催化剂与树脂的重量百分比为0.5-1.5wt%;所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂;所述反应的溶剂为有机溶剂。
9.根据权利要求8所述的树脂固化物,其特征在于,所述固化反应的条件为:按80℃下固化30min,120℃下固化1h,150℃下固化1h,180℃下固化2h以及200℃下固化1h的温度程序依次固化。
10.权利要求7-9任一项所述树脂固化物在制备电子封装材料、印刷电路板中的用途。