環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑對(duì)封裝材料吸濕性、耐候性、耐化學(xué)品性的提升
環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑：小身板，大能量
在電子封裝這個(gè)看似冷冰冰的工業(yè)領(lǐng)域里，有一種材料總是默默無(wú)聞地扮演著“幕后英雄”的角色——它就是環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑。別看它個(gè)頭小、名字拗口，但它可是提升封裝材料性能的關(guān)鍵角色。今天我們就來(lái)聊聊這個(gè)“小人物”，看看它是如何在吸濕性、耐候性和耐化學(xué)品性這幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上大展拳腳的。
一、什么是環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑？
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑是一種用于加速環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)的添加劑。它的作用就像是一把鑰匙，能打開(kāi)環(huán)氧樹(shù)脂分子之間的“鎖”，讓它們更快更緊密地結(jié)合在一起。這種結(jié)合不僅提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度，還對(duì)材料的吸濕性、耐候性和耐化學(xué)品性產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。
不過(guò)，促進(jìn)劑可不是隨便加點(diǎn)就行的東西。它需要與環(huán)氧樹(shù)脂體系完美匹配，才能發(fā)揮出大的效能。否則，輕則效果不佳，重則可能引發(fā)材料變質(zhì)甚至失效。
二、吸濕性：防潮才是硬道理
電子產(chǎn)品怕什么？水！沒(méi)錯(cuò)，潮濕環(huán)境是電子元器件的“天敵”。一旦水分侵入，輕則引起信號(hào)干擾，重則導(dǎo)致短路甚至燒毀。因此，提高封裝材料的吸濕性控制能力，是保障電子產(chǎn)品穩(wěn)定運(yùn)行的第一步。
促進(jìn)劑如何降低吸濕性？
環(huán)氧樹(shù)脂本身具有一定的吸濕性，但通過(guò)添加合適的促進(jìn)劑，可以有效降低材料的極性基團(tuán)含量，從而減少對(duì)水分的吸附。此外，促進(jìn)劑還能優(yōu)化固化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得材料內(nèi)部更加致密，水分難以滲透。
| 促進(jìn)劑類(lèi)型 | 吸濕率（%） | 備注 |
|---|---|---|
| 脂肪胺類(lèi) | 1.2~1.5 | 固化速度快，但吸濕性略高 |
| 酚醛胺類(lèi) | 0.8~1.0 | 綜合性能較好 |
| 咪唑類(lèi) | 0.6~0.9 | 特別適合高精度封裝 |
| 叔胺類(lèi) | 0.7~1.1 | 成本較低，應(yīng)用廣泛 |
從表中可以看出，咪唑類(lèi)促進(jìn)劑在吸濕性方面表現(xiàn)尤為突出。這主要是因?yàn)樗诠袒^(guò)程中形成的交聯(lián)密度更高，從而減少了材料中的自由體積和親水基團(tuán)的數(shù)量。
三、耐候性：陽(yáng)光、風(fēng)雨都不怕
電子產(chǎn)品不僅要在室內(nèi)工作，很多時(shí)候還得經(jīng)受戶外嚴(yán)苛環(huán)境的考驗(yàn)。高溫、紫外線、雨水……這些自然因素對(duì)封裝材料的挑戰(zhàn)可不小。耐候性，指的就是材料在長(zhǎng)時(shí)間暴露于自然環(huán)境中仍能保持原有性能的能力。
促進(jìn)劑如何提升耐候性？
促進(jìn)劑通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂固化過(guò)程的調(diào)控，能夠改善材料的熱穩(wěn)定性與抗紫外線能力。比如一些含有芳香族結(jié)構(gòu)的促進(jìn)劑，可以在固化網(wǎng)絡(luò)中引入穩(wěn)定的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)材料抵抗紫外老化的能力。
此外，促進(jìn)劑還能減少固化過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止材料因溫度變化而出現(xiàn)裂紋或分層。
| 材料種類(lèi) | 紫外照射后拉伸強(qiáng)度保留率（%） | 熱老化后顏色變化指數(shù) |
|---|---|---|
| 普通環(huán)氧封裝材料 | 60~70 | Δb = 4.5 |
| 加入咪唑類(lèi)促進(jìn)劑 | 80~85 | Δb = 2.3 |
| 加入酚醛胺類(lèi)促進(jìn)劑 | 75~80 | Δb = 3.0 |
數(shù)據(jù)表明，加入特定類(lèi)型的促進(jìn)劑后，封裝材料在經(jīng)過(guò)紫外照射和熱老化測(cè)試后的性能下降幅度明顯減小，說(shuō)明其耐候性得到了顯著提升。
四、耐化學(xué)品性：不怕酸堿腐蝕
電子產(chǎn)品在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景中，可能會(huì)接觸到各種化學(xué)試劑，比如清潔劑、溶劑、酸堿液體等。如果封裝材料不具備良好的耐化學(xué)品性，那么這些物質(zhì)可能會(huì)侵蝕材料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電氣性能下降甚至功能失效。
四、耐化學(xué)品性：不怕酸堿腐蝕
電子產(chǎn)品在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景中，可能會(huì)接觸到各種化學(xué)試劑，比如清潔劑、溶劑、酸堿液體等。如果封裝材料不具備良好的耐化學(xué)品性，那么這些物質(zhì)可能會(huì)侵蝕材料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電氣性能下降甚至功能失效。
促進(jìn)劑如何增強(qiáng)耐化學(xué)品性？
促進(jìn)劑通過(guò)優(yōu)化固化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使環(huán)氧樹(shù)脂形成更均勻、更致密的三維交聯(lián)體系，從而提高其對(duì)化學(xué)介質(zhì)的抵抗能力。此外，部分促進(jìn)劑還能在材料表面形成一層致密保護(hù)膜，進(jìn)一步阻止化學(xué)物質(zhì)的滲透。
| 化學(xué)品類(lèi)型 | 未加促進(jìn)劑材料質(zhì)量損失（%） | 加咪唑類(lèi)促進(jìn)劑材料質(zhì)量損失（%） |
|---|---|---|
| 鹽酸 | 4.2 | 1.1 |
| 氫氧化鈉 | 3.8 | 1.0 |
| 5.5 | 1.5 | |
| 異丙醇 | 2.3 | 0.7 |
從表格可以看出，在不同化學(xué)品浸泡實(shí)驗(yàn)中，加入了咪唑類(lèi)促進(jìn)劑的封裝材料表現(xiàn)出更低的質(zhì)量損失率，說(shuō)明其耐化學(xué)品性能更為優(yōu)異。
五、促進(jìn)劑的選型指南：不是越貴越好
選擇合適的促進(jìn)劑并不是一件容易的事，它需要綜合考慮以下幾個(gè)因素：
- 固化溫度：有些促進(jìn)劑適合低溫固化，有些則適用于高溫工藝。
- 固化時(shí)間：不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)固化速度的要求不同。
- 材料成本：高端促進(jìn)劑往往價(jià)格不菲，需根據(jù)產(chǎn)品定位合理選用。
- 環(huán)保要求：部分促進(jìn)劑可能含有揮發(fā)性有機(jī)物（VOC），需符合相關(guān)環(huán)保法規(guī)。
以下是一些常見(jiàn)促進(jìn)劑的性能對(duì)比：
| 促進(jìn)劑類(lèi)別 | 固化溫度范圍（℃） | 固化時(shí)間（min） | 成本（元/kg） | 是否環(huán)保 |
|---|---|---|---|---|
| 脂肪胺類(lèi) | 室溫~80 | 30~60 | 150~200 | 否 |
| 酚醛胺類(lèi) | 60~120 | 20~40 | 250~300 | 是 |
| 咪唑類(lèi) | 80~150 | 15~30 | 400~600 | 是 |
| 叔胺類(lèi) | 室溫~100 | 40~90 | 100~150 | 否 |
可以看到，咪唑類(lèi)雖然性能優(yōu)越，但價(jià)格較高；而叔胺類(lèi)雖然便宜，卻不夠環(huán)保。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)具體需求權(quán)衡利弊，找到性價(jià)比高的解決方案。
六、結(jié)語(yǔ)：小小促進(jìn)劑，大大改變世界
總的來(lái)說(shuō)，環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑雖小，卻是提升封裝材料性能不可或缺的重要組成部分。它不僅能有效降低材料的吸濕性，還能顯著提升其耐候性和耐化學(xué)品性，為電子產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
當(dāng)然，促進(jìn)劑也不是萬(wàn)能的，它需要與其他配方成分協(xié)同作用，才能發(fā)揮大效能。未來(lái)的電子封裝材料發(fā)展，離不開(kāi)對(duì)促進(jìn)劑的深入研究與創(chuàng)新應(yīng)用。
后，附上一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于環(huán)氧封裝材料與促進(jìn)劑研究的經(jīng)典文獻(xiàn)，供大家參考學(xué)習(xí)：
推薦文獻(xiàn)：
國(guó)內(nèi)：
- 李建國(guó), 張偉. 環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料的研究進(jìn)展[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2021.
- 王海燕, 劉志強(qiáng). 電子封裝用環(huán)氧樹(shù)脂促進(jìn)劑的性能比較[J]. 精細(xì)化工, 2020.
- 陳立新, 黃志勇. 環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料的耐濕熱性能研究[J]. 工程塑料應(yīng)用, 2019.
國(guó)外：
- K. Dusek, M. ?těpánek. Network Formation in Epoxy Resins: Structure and Properties. Advances in Polymer Science, 2002.
- H. V. Lee, S. C. Wong. Effect of curing agents on moisture absorption and mechanical properties of epoxy resins. Journal of Applied Polymer Science, 2005.
- T. Ochi, Y. Nishimura. Thermal and mechanical behavior of epoxy resin systems with different curing agents. Polymer Engineering & Science, 2007.
如果你對(duì)這個(gè)“幕后英雄”感興趣，不妨從這些文獻(xiàn)入手，深入了解它的前世今生與未來(lái)發(fā)展方向。畢竟，科技的進(jìn)步，從來(lái)都不是靠大張旗鼓的宣傳，而是像促進(jìn)劑一樣，悄無(wú)聲息地改變著我們的世界。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；
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NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
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NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；
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NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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NT CAT T-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。