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研究生:廖世灝
研究生(外文):Shyh-Haw Liao
論文名稱:含氧氮苯并環己烷聚合物熱性質研究
論文名稱(外文):Synthesis and thermal property study of Polybenzoxazine
指導教授:張淑美張淑美引用關係
口試委員:吳佩娟芮祥鵬
口試日期:2007-07-16
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:含氧氮苯并環己烷
外文關鍵詞:Polybenzoxazine
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由於電子系統要求信號傳播速度越來越快,電子元件的體積越來越小。以傳統的環氧樹脂為材料的印刷電路基板,對今日高性能需求的電子工業已無法滿足,開發高性能樹脂作為基板材料,為當務之急。含氧氮苯并環己烷聚合物,有著比環氧樹脂更良好的物理及機械性質,如玻璃轉移溫度(Tg)、低吸濕性、尺寸安定性、電氣性質等,其加熱開環產生芳香族氫氧基可應用為環氧樹脂硬化劑,改善上述物性,唯目前市售含氧含氮苯并環己烷聚合物之開環硬化溫度均偏高,影響加工速度,且較耗能。本研究針對含氧氮苯并環己烷聚合物及其搭配環氧樹脂後的開環硬化溫度及熱性質加以探討。實驗中合成以脂肪族二胺為主架構之含氧含氮苯并環己烷聚合物,發現其具有低溫開環功能,且摻配少量於現有商品中既有起始劑功效,本文中將市售商品與摻配型的含氧氮苯并環己烷聚合物,分別對環氧樹脂的開環硬化溫度及熱性質加以比較。
Due to the rapid development of microelectronic systems, faster signal speed and smaller size are currently requested. To achieve those, a good quality of printed circuit board (PCB) is required, such as mechanical stability, high thermal stability and moisture inertness. Common used epoxy based PCB has not been satisfied due to the thermal stability issue. Therefore, to develop high performance material is very important.
To modify the PCB property, Polybenzoxazine is a good chose of curing agent due to its good physical and mechanical properties better than epoxy resin such as high glass transition temperature (Tg), low moisture absorption , good dimension stability、good electrical properties etc. In this work, a series of modified polybenzoxazine contained different chain length aliphatic group have synthesized and analyzed. Finally, PCB boards made from these synthesized polybenzoxazine and epoxy resin have been fabricated and showed better thermal and mechanical stability.
目錄

中文摘要…………………………………………………….......................................i
英文摘要…………………………………………………..........................................ii
誌謝…………………………………………………………………………………..iii
目錄…………………………………………………………………………………..iv
圖目錄……………………………………………………………………………….vi
表目錄……………………………………………………………………………….viii
第一章 緒論
1.1 Polybenzoxazine 簡介........................................................................................1
1.2 文獻回顧……………………………………………………………………….3
1.3 benzoxazine 的改質……………………………………………………………9
1.4 研究動機……………………………………………………………………….11
第二章 藥品與實驗步驟
2.1 藥品…………………………………………………………………………….13
2.2 儀器設備……………………………………………………………………….15
2.3 低溫開環Polybenzoxazine合成………………………………………………17
2.3.1 EBZ型 Polybenzoxazine聚合物合成………………………………………..17
2.3.2 HBZ型 Polybenzoxazine聚合物合成……………………………………….18
2.4 MBZ、EBZ、HBZ熱分析樣品製備與試驗方法……………………………19
2.4.1 MBZ、EBZ、HBZ 之 DSC、TGA、Tg點熱分析試驗…………………..19
2.4.2摻配型Polybenzoxazine之熱分析樣品製備與試驗方法…………………….19
2.4.3 MBZ與摻配型MBZE5分別搭配環氧樹脂熱開環硬化DSC熱分析
及硬化後TGA熱損失熱分析探討………………………………………….20
2.5 MBZ與掺配型MBZE5硬化劑應用於印刷電路基板的探討……………… 21
2.5.1印刷電路基板製作流程…………………………………………………….21
第三章 Polybenzoxazine結構鑑定
3.1 EBZ型 benzoxazine聚合物結構鑑定…………………………………….. 25
3.1.1 紅外光譜FT-IR分析……………………………………………………… 25
3.1.2 1H-NMR圖譜分析…………………………………………………………. 26
3.2 HBZ型 benzoxazine聚合物結構鑑定……………………………………… 27
3.2.1 紅外光譜FT-IR分析………………………………………………………. 28
3.2.2 1H-NMR 圖譜分析…………………………………………………………29
第四章 結果與討論
4.1 MBZ、EBZ、HBZ型Polybenzoxazine熱性質探討……………………….31
4.1.1 DSC 硬化放熱峰的探討…………………………………………………..31
4.1.2 TGA 熱重量損失的探討………………………………………………………32
4.1.3 DSC測試Tg的探討…………………………………………………………34
4.2 摻配型MBZE熱性質探討…………………………………………………. 35
4.2.1 DSC 硬化放熱峰的探討………………………………………………….35
4.2.2 TGA 重量損失的探討…………………………………………………….37
4.3 MBZ與摻配型MBZE5搭配環氧樹脂熱性質探討………………………..40
4.3.1 DSC 開環放熱峰的探討………………………………………………….40
4.3.2 TGA熱重損失的探討……………………………………………………...41
4.4 MBZ與掺配型MBZE5應用於印刷電路基板製程與物性探討………….. 44
4.4.1TMA熱機械分析…………………………………………………………...44
4.4.2基板物性及製程討論………………………………………………………46
第五章 結論
參考文獻
圖目錄
圖 1.1 Benzoxazine 基本結構圖示 1
圖1.2單官能基benzoxazine 的開環示意圖 1
圖1.3雙官能基benzoxazine 的開環示意圖 2
圖1-4 methylene-bis-3,4-dihydro-1,3,2-benzoxazine結構圖 3
圖1-5合成B-a 實驗步驟示意圖 4
圖 1-6Allyl官能基的Benzoxazine 合成體示意圖 5
圖1-7含多氟原子基團的Benzoxazine反應示意圖 6
圖1-8合成MBZ 實驗步驟示意圖 6
圖1-9 ODA、Phenol、formaldehyde原料合成Benzoxazine示意圖 7
圖1-10 MDA、PTBP、formaldehyde原料合成Benzoxazine示意圖 7
圖1-11 Benzoxazine焦炭形成結構圖 8
圖 1-12 The curing reaction of Va with DGEBA. 9
圖1-13 Polybenzoxazine 及 PU prepolymer 反應示意圖 10
圖1-14 Reaction scheme of Polybenzoxazine and phenylisocyanate 11
圖1-15 DSC of cures of (a) Oligo-Ba and (b) Oligo-MBZ 12
圖1-16 DSC of cures of Epoxy + Oligo-MBZ 12
圖2-1 乙二胺為主結構之Polybenzoxazine(EBZ)合成示意圖 17
圖2-2 己二胺為主結構之Polybenzoxazine(HBZ)合成示意圖 18
圖2-3印刷電路基板製作流程圖 22
圖2-4 基板壓合前組態圖 23
圖3-1 EBZ 之FT-IR光譜圖 26
圖3-2EBZ 之H-NMR圖譜 26
圖3-3HBZ 之FT-IR光譜圖 28
圖3-4HBZ 之H-NMR圖譜 29
圖4-1 MBZ、EBZ、HBZ之DSC開環放熱分析圖 31
圖4-2 MBZ之TGA熱重損失分析圖 32
圖4-3 EBZ之TGA熱重損失分析圖 33
圖4-4 HBZ之TGA熱重損失分析圖 33
圖4-5 HBZ、EBZ、MBZ Tg分析圖 34
圖4-6 掺配型MBZE50~ MBZE5之DSC開環放熱分析圖 36
圖4-7MBZE50之TGA熱重損失分析圖 37
圖4-8 MBZE25之TGA熱重損失分析圖 38
圖4-9 MBZE10之TGA熱重損失分析圖 38
圖4-10 MBZE5之TGA熱重損失分析圖 39
圖4-11 CNE-200搭配MBZ及MBZE5之開環聚合DSC放熱比較圖 40
圖4-12 BNE-200搭配MBZ及MBZE5開環聚合DSC放熱比較圖 41
圖4-13 BNE-200搭配MBZ硬化完全後之TGA圖 41
圖4-14 BNE-200搭配MBZE5硬化完全後之TGA圖 42
圖4-15 CNE-200搭配MBZ硬化完全後之TGA圖 42
圖4-16 CNE-200搭配MBZE5硬化完全後之TGA圖 43
圖4-17BEB-530&Dicy硬化之基板材TMA分析圖 44
圖4-18BEB-530&Phenolic Resin硬化之基板材TMA分析圖 45
圖4-19BEB-530& MBZE5硬化之基板材TMA分析圖 45
圖4-20BEB-530&MBZ硬化之基板材TMA分析圖 46
表目錄
表1-1Benzoxazine Heat release 比較表 9
表2-1 MBZ、EBZ、HBZ、DBZ樣品製作配方表 19
表 2-2 MBZ、EBZ摻配型樣品製作配方表 20
表2-3 MBZ與摻配型搭配環氧樹脂DSC熱分析用樣品製作配方表 20
表2-4 印刷電路基板製作配方表 22
表2-5含浸烘烤操作參數表 23
表2-6壓合機操作參數表 24
表4-1DSC開環放熱溫度整理表 31
表4-2TGA熱重損失TD5、TD10溫度整理表 34
表4-3 HBZ、EBZ、MBZ之Tg分析數據整理表 35
表4-4 MBZE50~ MBZE5不同掺配比DSC開環放熱溫度整理表 36
表4-5MBZE50~ MBZE5不同掺配比TGA熱重損失TD5、TD10數據整理表 39
表4-6 MBZ及MBZE5搭配環氧樹脂硬化後TGA分析數據整理表 43
表4-7不同硬化劑印刷電路基板檢驗分析數據整理表 46
參考文獻
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26.游俊盟,劉英麟 馬來醯胺-氧代氮代苯并環己烷之合成、聚合及硬化樹脂研究, 私立中原大學化學工程學系碩士學位論文(2005)
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