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紫外光固化防潮涂料的研制,電子線路板常用的溶劑型涂料固化速度慢, 且對環境有污染
2019年08月01日    閱讀量:8581    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿


0 前 言

目前, 電子線路板涂料均采用溶劑型 , 將其涂于基材上, 靠溶劑的自然揮發帶走不利于成膜的"廢棄物", 最終形成以樹脂為主的膜層。溶劑型涂料固化成膜的速度慢, 耗時長, 涂料體積縮減, 還釋放有害氣體,不能適應環保、安全和降低成本等要求。


用光引發劑將紫外光能引入涂料中制成紫外光( UV)固化涂料, 可讓涂料其他成分在吸收紫外光能的同時, 發生聚合、交聯反應固化成膜中國建材網cnprofit.com。與溶劑型涂料相比, 涂膜吸收紫外光固化, 基本無損耗, 體積變化小, 固化速度以秒計算, 且無有害物質排放。


作為電路板防護材料, 紫外光固化涂料具有涂膜附著力強、成膜(固化)速度快、無色無味、無溶劑揮發、防潮性能好、能耗低和綠色環保等優點 , 能適應電子線路板高速生產線大規模生產的要求。本工作制備了紫外光固化防潮涂料, 研究了涂料主要組分的含量對涂膜固化時間、硬度和附著力的影響, 優化了涂料的配方, 并按國家標準對涂膜的電學、防潮及抗酸堿鹽性能進行了測試。


1 試 驗

1. 1 涂料制備

涂料配方見表1。

紫外光固化防潮涂料的配方

紫外光固化防潮涂料的研制,電子線路板常用的溶劑型涂料固化速度慢, 且對環境有污染 中國建材網,cnprofit.com

配制涂料時要將混合物混合攪拌均勻, 必要時稍微加熱, 使其完全透明。電子線路板上涂層厚度控制在0. 1~ 0. 2 mm, 在波長280~ 320 nm的高壓汞燈下照射3~ 5s, 固化成膜(用手觸摸, 表面光滑不黏為完全固化)。

1. 2 性能測試

按GB 6739- 86涂膜硬度鉛筆測定法測試固化膜的鉛筆硬度。

按GB 1720- 89劃圈法測定漆膜附著力的方法測試固化膜的附著力。

用ST-3表面電阻測試儀測定固化膜的表面電阻率。

 

2 結果與討論

2. 1 光引發劑含量對涂膜固化時間的影響

光引發劑1173 是光固化涂料的關鍵組分。在紫外光照射下, 1173吸收紫外光輻射能量并發生化學反應, 產生活性自由基或活性離子基團, 引發光活性的低聚物和稀釋劑中的不飽和基團反應形成鏈增長, 鏈連續增長促使低聚物和稀釋劑相互交聯固化成膜。不同含量的光引發劑1173對涂膜固化時間的影響見圖1。由圖1可知, 光引發劑含量越大, 涂膜的固化速度越快, 固化時間越短; 其含量小于4%時, 對涂膜固化速度的影響較大, 大于5%時, 固化速度增加不大。這是因為在反應初期, 自由基在反應體系中基本上是均勻形成的, 增加光引發劑的含量, 可以提高自由基的生成速度, 從而加快聚合反應速度, 但當其含量增加到一定程度后, 自由基與溶劑的籠效應會降低單位時間內產生的自由基的量, 因而也就不再明顯增加固化速度了 。從固化速度的角度考慮, 光引發劑的含量以4%~ 5%為宜。

光引發劑含量對涂膜固化時間的影響

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2. 2 低聚物含量比對涂膜硬度和附著力的影響

低聚物是分子量相對較低的感光性樹脂, 含可進行光固化反應的基團, 是光固化涂料的主體, 其性能基本上決定了固化后涂膜的主要性能。EPA 和PUA 含量比對涂膜硬度和附著力的影響見表2。

紫外光固化防潮涂料的研制,電子線路板常用的溶劑型涂料固化速度慢, 且對環境有污染 中國建材網,cnprofit.com

EPA和PUA 含量比對涂膜硬度及附著力的影響

由表2可知: EPA 含量大于PUA 含量時, 涂膜的硬度較大。這是由于EPA 含有苯環, 官能度大, 交聯密度高, 固化速度快, 因而導致固化膜硬度高。PUA 具有氨酯鍵, 能在高聚物分子鏈間形成多種氫鍵, 使涂膜有較好的柔韌性, 固化后硬度較低 。因此, 增加低聚物中PUA 含量能使涂膜的硬度下降。涂膜與基材之間通過范德華力、氫鍵、化學鍵、相互擴散等作用形成黏附力, 決定著涂膜與基材的附著力。PUA的含量增加, 涂膜的附著力變大, 這可能是因為PUA 固有的特性使涂膜具有優異的柔韌性和較少的收縮, 改善了涂膜的附著力 。EPA 固有的特性使涂膜的脆性大、柔性差, 且其固化速度較快, 使涂膜的收縮率增大, 附著力較差。因此, 減少EPA 含量可以增加涂膜的附著力。

綜合考慮, 低聚物中EPA 與PUA 含量比以6 :4為宜。


2. 3 活性稀釋劑含量對涂膜硬度和附著力的影響

活性稀釋劑是一種含有可聚合官能團的有機小分子物質, 是光固化涂料的重要組成部分。它不僅溶解和稀釋低聚物, 調節體系的黏度, 而且還參與固化反應, 對涂料性能有顯著的影響。TMPTA 具有3 個活性官能團, 增加TMPTA 的含量, 可增加稀釋劑的官能度, 固化體系的交聯密度, 進而影響涂膜的性能。稀釋劑TMPTA 含量對涂膜硬度和附著力的影響見表3。

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TMPTA 含量對涂膜硬度和附著力的影響

由表3可知: 隨著TMPTA 含量減少, 涂膜硬度明顯下降。這是因為單體的官能度增加, 活性增強, 交聯密度高, 限制了高分子鏈的活動性, 因而鏈的柔順性大大降低, 剛性增大, 涂層較硬。因此, 三官能度TMPTA含量減少, 二官能度和單官能度單體含量增加, 涂膜的硬度就下降 。由于TMPTA 是三官能度單體, 比二官能度和單官能度單體的黏度大, 其用量增加時對基材的潤濕性變差, 同時, 其自身固化收縮也會增大。因此, 增加TMPTA 含量會使涂膜的收縮加大, 殘余應力升高, 從而使涂膜的附著力變差; 相反, 隨著TMPTA 含量減少, 涂膜的附著力逐漸加大。綜合考慮, TMPTA含量確定為20%。

2. 4 涂料其他的性能

涂料的其他性能見表4。由表4 可知, 所研制的UV 固化防潮涂料性能優良, 能夠滿足郵電通訊、計算機、印刷和電子等行業不斷發展的要求。

UV 固化涂料性能

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3 結 論

( 1) EPA 和PUA 含量比為6:4, 光引發劑1173含量為4% ~ 5%, TMPTA 含量為20%時涂膜的綜合性能最佳。

( 2)研制的UV 固化防潮涂料具有無色透明、無異味、成膜速度快、無溶劑揮發、絕緣性好、防潮能力強等優點, 將其涂覆于電子線路板, 能滿足其性能和大規模生產的要求。


紫外光固化防潮涂料的研制

劉紅姣1, 林 安2, 朱本瑋2

( 1. 江漢大學化學與環境工程學院, 湖北武漢 430056;2. 武漢大學資源與環境科學學院, 湖北武漢 430072)


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