顏善銀 介星迪 王小兵 楊中強

（廣東生益科技股份有限公司，國家電子電路基材工程技術研究中心，廣東 東莞 523808）

0 前言

在覆銅板領域，含不飽和雙鍵的碳氫聚合物可以用作高頻電路基板的原材料，用其制作的高頻電路基板主要應用于射頻、微波、功放、天線、雷達、高頻頭等領域。含不飽和雙鍵的碳氫聚合物分子結構中主鏈段部分是以碳元素和氫元素組成，同時分子結構中含有不飽和雙鍵。通常用在覆銅板領域的含不飽和雙鍵的碳氫聚合物有聚丁二烯樹脂、聚丁二烯共聚物樹脂、彈性體嵌段共聚物等等。

聚丁二烯樹脂的主要性能特點包括：（1）具有優(yōu)異的介電性能，介電常數(shù)和介電損耗都比較低；（2）體系中含有不飽和雙鍵可以進行自由基聚合的交聯(lián)反應，賦予板材優(yōu)異的剛性；（3）這類聚合物原材料廉價易得，具有明顯的成本優(yōu)勢；（4）當分子結構中的雙鍵含量較高時，可以聚合成為高度交聯(lián)的聚合物，從而具有較高的玻璃化轉變溫度和熱分解溫度。因此研究聚丁二烯樹脂的固化反應具有非常重要的價值，尤其是在不同條件下的固化反應過程，可以用來指導生產(chǎn)實踐。原位紅外分析儀可以對反應過程進行實時監(jiān)測，并能隨時記錄并保存反應過程中反應物和生成物的紅外吸收光譜圖。通過對特征峰進行連續(xù)性的跟蹤觀測和記錄，隨時得到反應狀況的詳細信息，可以測試反應過程中官能團結構隨時間的變化，更好模擬實驗過程，但是樣品要相對較純，否則紅外吸收峰太多太雜，無法監(jiān)控到反應過程中官能團結構隨時間的變化。本文選擇純的聚丁二烯樹脂為研究對象，所選擇的聚丁二烯樹脂中含有90%以上的1,2-位結構，還有少量1,4-位結構。聚丁二烯是1,3-丁二烯的聚合物，隨所用催化劑、聚合方法和聚合條件的不同而生成各種不同結構的聚丁二烯，如順-1,4-聚丁二烯、反-1,4-聚丁二烯、1,2-聚丁二烯，以及順-1,4、反-1,4和1,2三者混雜結構的聚丁二烯（見圖1所示）。本文重點監(jiān)控1,2-位結構中雙鍵官能團結構隨時間的變化。

圖1 聚丁二烯樹脂的分子結構示意圖

1 原位紅外測試原理

原位紅外即在線紅外光譜測試系統(tǒng)，是指反應過程中在原位不動情況下、測試與反應條件完全相同條件下樣品的紅外光譜。與常規(guī)紅外光譜儀相比，主要的差異是增加了程序升溫單元和高溫透射池，可以得到不同加熱溫度條件的樣品紅外光譜信息[1]。

2 實驗部分

2.1 儀器與材料

儀器：紅外光譜儀+原位測試單元：儀器公司THERMO SCIENTIFIC。

材料：聚丁二烯樹脂：市售，含有90%以上的1,2-位結構；二甲苯：市售，作為溶劑；引發(fā)劑：市售，中高溫引發(fā)劑。

2.2 樣品配方

測試樣品的配方列表見表1所示。

表1 測試樣品的配方列表

2.3 樣品制備

按照配方列表稱取一定重量的聚丁二烯樹脂，加入二甲苯溶劑攪拌溶解均勻，再加入引發(fā)劑攪拌溶解均勻待用。

2.4 原位紅外測試

溴化鉀鹽片清潔干凈后采集基礎矢量和背景，然后將制備得到的膠液樣品輕涂在對應的溴化鉀鹽片上，安裝放置在高溫投射池中。設置初始溫度30 ℃，等速升溫速率至設定溫度（3 ℃/min），然后在設定溫度恒溫保持200 min。

完成后自然冷卻降溫。紅外測試頻率為每分鐘測試一次，降溫階段不做紅外測試。樣品測試過程按照表2的順序進行。

3 測試結果

不飽和碳氫化合物的紅外光譜譜帶如圖2所示。

3.1 Y0配方的紅外光譜

如圖3所示，3074 cm-1是C-H伸縮振動吸收峰，1640 cm-1是C=C伸縮振動吸收峰，1418 cm-1是C-H面內彎曲振動吸收峰，993 cm-1、968 cm-1、908 cm-1是C-H面外彎曲振動吸收峰。

3.2 YA在 190 ℃恒溫固化時紅外光譜隨時間的變化

如圖4所示，3075 cm-1是C-H伸縮振動吸收峰，1636 cm-1是C=C伸縮振動吸收峰，1417 cm-1是C-H面內彎曲振動吸收峰，994 cm-1、966 cm-1、907 cm-1是C-H面外彎曲振動吸收峰。

從圖4可以看到，YA在190 ℃恒溫固化時，反應到200 min時，依然還有大量的雙鍵特征吸收峰存在，尤其是1636cm-1的C=C伸縮振動吸收峰非常明顯，說明體系中還有很多雙鍵沒有反應。

表2 實驗樣品編號說明

圖2 不飽和碳氫化合物的紅外光譜譜帶

圖3 Y0配方的紅外光譜

3.3 YA在 220 ℃恒溫固化時紅外光譜隨時間的變化

如圖5所示，3075 cm-1是C-H伸縮振動吸收峰，1638 cm-1是C=C伸縮振動吸收峰，1417 cm-1是C-H面內彎曲振動吸收峰，992 cm-1、962 cm-1、907cm-1是C-H面外彎曲振動吸收峰。從圖5可以看到，YA在220 ℃恒溫固化時，反應到200 min時，除了3075 cm-1和907 cm-1還有少量的雙鍵特征吸收峰，其他雙鍵特征吸收峰基本消失，尤其是1638 cm-1的C=C伸縮振動吸收峰基本已經(jīng)消失。這說明在相同的反應時間，增加反應溫度，可以將雙鍵反應程度提高。

4 結論

圖4 YA在 190℃恒溫固化時紅外光譜隨時間的變化

圖5 YA在 220 ℃恒溫固化時紅外光譜隨時間的變化

從原位紅外光譜測試結果的分析中可以看到，在相同的反應時間，增加反應溫度，可以將雙鍵反應程度提高。這也說明了使用引發(fā)劑時，將固化溫度從190 ℃提高到220 ℃左右，可以提高體系中雙鍵的反應程度。本研究論文只是選擇了兩個具有代表性的反應溫度進行研究說明，在實際生產(chǎn)實踐中，可以試驗更多不同的溫度進行更細致地研究，從而指導生產(chǎn)實踐，提高覆銅板綜合性能，提高生產(chǎn)效率。