Dopo衍生物与环氧树脂组合物于高频基板上应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学材料领域的阻燃剂，以D0P0的衍生化合物，用固化剂与环氧树脂 的环氧基进行反应，获得对环境友好、低介电特性、耐热性能优异的无卤阻燃环氧树脂固化 组合物。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂本身的化学结构决定了其在反应性、强韧性、柔软性等方面均有优异的 性能，且具有良好的机械性能、电气性能和尺寸稳定性；对于不同的基材而言，其粘结性也 相当优越，固化后的环氧树脂不仅能保持基材原来的特性，而且对于水、气及化学物质更具 阻隔性，且具有质轻、成本低等优点，所以环氧树脂被广泛应用于电子和航天工业，特别是 半导体封装材与印刷电路板基材等领域。另一方面，随着科技日新月异，许多电脑资讯产 业、通讯业及消费性电子产品，其变化非常的快。综观整个电子产业，其发展特色具有：
[0003] 1.使用的频率越来越高
[0004] 2.制造技术层次越来越高。
[0005] 以印刷电路板而言，将朝低介电、低热膨胀化、多层化、高耐热化等方向发展，同时 为符合环境友好之要求，电子、通讯产品亦趋向轻、薄、短小、高可靠度、多功能化与环保之 需求。随着无线网路、通讯器材使用的高频化，高频基板必成为未来发展趋势。高频通讯基 板所使用的材料要求不外乎能够快速传送资料，并且在传送的过程不会造成资料的损失或 被干扰，因此在选取制作高频通讯器材时必须具有以下几个基本特性：
[0006] (1)介电常数小而且稳定；
[0007] (2)介电消耗因子必须小；
[0008] (3)低吸水率；
[0009] (4)抗化性佳；
[0010] (5)耐热性良好；
[0011] (6)无卤阻燃性需求。
[0012] 相对来说，有机磷系阻燃剂因发烟量低，不易形成有毒气体和腐蚀性气体，具有环 境友好性，被公认为可替代卤系阻燃剂的重要品种。在环氧树脂和板材领域，反应型的有机 磷系阻燃剂，如D0P0衍生物，应用较为常见，它们通过共价键的方式连接到环氧树脂上面， 对材料的性能本身影响较小。而作为添加型的有机磷系阻燃剂，在环氧树脂领域的应用则 相对较少，因为它对阻燃剂的熔点和稳定性要求较高，一般的阻燃剂难以达到要求。
[0013] 作为添加型的阻燃剂，以醚键连接的D0P0衍生物虽然有少量专利报导（参见日本 专利申请特开平11[1999]-106619和日本专利申请特开？2001-2709934)。但对其合成方法 研究得较少，且该制备方法产率低成本高。将其作为环氧树脂组合物的阻燃剂应用在高频 载板上，也从未见报导。
【发明内容】
[0014] 本发明针对现有技术的不足，不仅提供了一种简单、高效的D0P0衍生物制备方 法，衍生物变得易于提纯，且收率高、成本低。再将其透过与环氧树脂组合物的搭配，可生产 出具有低介电常数，高耐热、耐燃性佳的电子材料可应用于印刷电路板使用。
[0015] D0P0衍生物的制备，其特征在于化合物（B)与化合物（C)在催化剂、夹带剂、溶剂 的存在下，在一个大气压、150-220°C下脱水反应4-30小时制得化合物（A)。
[0016] 化合物（A)的分子式为：
[0017]
[0018] 其中，Rl，R2为氢、烷基、芳基或者杂环取代基（取代基上均不能与醇羟基反应的 位点）；X为氧原子或无取代基，m和η分别为1-8 ;
[0019] 化合物（Β)的分子式为：
[0020]
[0021] 其中，R1和R2的定义与上述相同；
[0022] 化合物（C)的分子式为；
[0023]
[0024] 其中，m、n和X的定义与上述相同。
[0025] 反应式为：
[0026]
[0027] 化合物（C)和化合物⑶的投料莫耳比优选为0. 4到3. 0。比例太低，则化合物 ⑶转换率难以提高；比例过高时，则单取代物增多，且面临着化合物（C)的回收问题。
[0028] 反应式中，催化剂为适用于脱水反应或着Arbuzov反应的催化剂，包括烷基卤化 物、碱金属卤化物、碱土金属卤化物、过度金属卤化物或者酸催化剂。具体的包括碘化钠、 溴化钠、碘化钾、溴化钾、氯化锂、溴化锂、碘化锂、C1-C6的烷基碘化物，C1-C6的烷基溴 化物，氯化铁、溴化铁、氯化亚铁、溴化亚铁、氯化镁、氯化镍、溴化镍、氯化铝、氯化钛、氯化 锡、氯化锌、铜粉、氯化铜、氯化钴、溴化锶、硫酸、盐酸、氯酸、高氯酸、磷酸、氢溴酸、氢氟酸， 硝酸、草酸、烷基磺酸、聚合物磺酸的一种或组合。催化剂的用量为化合物（B)摩尔量的 0· 1-7. 0%〇
[0029] 反应所需之溶剂为高沸点溶剂，也就是在常压下沸点大于150°C ;熔点大 于-KKTC。具体包括二苯甲烷、二苯乙烷、二苯丙烷、联苯、二苯醚、环乙基苯、乙二醇二甲 醚、乙二醇二乙醚，或者上述化合物的混合物。
[0030] 反应所需之夹带剂为低沸点溶剂，即常压下其沸点小于150°c，具体包括苯、甲苯、 二甲苯、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烧，或者它们的混合物。
[0031] 化合物（A)的合成是通过化合物（B)的P-Η键与化合物（C)的-OH两个活性位点 之间进行反应，而化合物（B)的取代基R1与R2不参与反应，同时化合物（C)中的烷氧基链 也不参与反应，因此Rl、R2以及m、η的变化对反应条件都没有太大影响。
[0032] 在另一个实施方案中，反应后之D0P0衍生物可为化合物（Α-1)，结构式如下：
[0033]
[0034] 在另一个实施方案中，反应后之D0P0衍生物可为化合物（Α-2)，结构式如下：
[0035] 在另一个实施方案中，反应后之D0P0衍生物可为化合物（Α-3)，结构式如下：
[0036]
[0037] 本发明复合材料树脂组合物中，其所用之固化剂包括酚类固化剂、胺类固化剂、酸 类或酸酐固化剂，酯类固化剂，含磷固化剂中的一种或多种。
[0038] 本发明复合材料树脂组合物中，其所用之环氧树脂包括以下化合物中的至少一 种：
[0039] (1)双官能环氧树脂，其包括双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，联苯型环氧树 月旨，萘环型环氧树脂，双环戊二烯型环氧树脂，氰酸酯型环氧树脂。
[0040] (2)酚醛环氧树脂，其包括本酚酚醛环氧树脂，双酚A酚醛环氧树脂，邻甲基酚醛 环氧树脂。
[0041] (3)含磷环氧树脂，其包括二氢氧杂磷菲氧化物（D0P0)改性环氧树脂， 10-(2,5-二羟基萘基）二氢氧杂磷菲氧化物。
[0042] (4)萘环环氧树脂。
[0043] (5)联苯环氧树脂。
[0044] 上述环氧树脂可根据用途单独使用或混合使用，如使用联苯型环氧树脂、萘环型 或邻甲基酚醛型环氧树脂则固化物具有较高的玻璃化转变温度与较好的耐热性能。
[0045] 本发明复合材料树脂组合物中，其所用之无机填充材包括氢氧化铝、沸石、硅灰 石、二氧化硅、氧化镁、硅酸钙、碳酸钙、粘土、滑石及云母中的一种或多种。
[0046] 使用该上述的复合材料树脂组合物磷含量控制在1-5%，以该组合物制得预浸料， 包括基料与通过含浸泡干燥后附着其上的复合材料树脂组合物，其使用织物或无纺织物为 基料，例如天然纤维，有机合成纤维以及无机纤维均可采用。本发明组合物为常规的制备方 法，先行将固形物放入，然后加溶剂，所用溶剂可以是丙酮、丁酮、环己酮、乙二醇甲醚、丙二 醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯等中的一种或多种，搅拌直到完全溶解后，再加入液态树脂，继 续搅拌均匀平衡即可。将上述的组合物加到一个容器中，将促进剂、固化剂先溶解在一定的 丁酮溶剂中，用丁酮溶剂适当调整溶液的固体含量65%至75%而制成胶液，使用玻璃纤维 布等之物