CN101993656A - 用于印刷线路板防护的覆形涂料及其制备方法和固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于印刷线路板防护的覆形涂料及其制备方法、固化方法，属印刷电路板防护材料领域。该覆形涂料包括按质量百分比计的下述各组分：聚氨酯丙烯酸酯树脂31～63％、活性稀释剂30～60％、光引发剂4～8％和助剂0.55～1.55％。该覆形涂料无溶剂，不会因溶剂挥发造成污染，环保性好；并且，在通过紫外光辐照快速固化后，其在空气中可继续湿固化，因此即便是在有阴影的地方也可确保其最佳性能。

Description

用于印刷线路板防护的覆形涂料及其制备方法和固化方法

技术领域

本发明涉及印刷线路板防护材料领域，特别是涉及一种用于印刷线路板防护的覆形涂料及其制备方法和固化方法。

背景技术

电路板覆形涂料作为印刷线路板(PCB板)中一个重要的组成部分，是一种特殊配方的涂料，用于保护线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀，从而提高并延长它们的使用寿命，确保使用的安全性和可靠性。在现实条件下，如化学环境(燃料、冷却剂等)、震动、高尘、盐雾、潮湿与高温等，线路板可能产生腐蚀、软化、变形、霉变等问题，导致线路板电路出现故障。覆形涂料涂覆于线路板的外表，形成一层轻且柔韧，厚度约为25～50微米厚的薄膜。它可在上述恶劣条件下保护电路免受损害。从某种程度上来说，三防漆在PCB板的应用会直接影响到PCB板的品质以及优劣，影响它们的使用寿命，确保使用的安全性和可靠性。

目前，用于印刷线路板的有溶剂型覆形涂料和紫外光固化成型的覆形涂料，其中，虽溶剂型覆形涂料具有价格便宜，颜色透明，质地柔韧、易于修复等特征。但溶剂挥发一方面会对环境产生危害，另一方面，通过溶剂挥发成膜速度较慢，影响印刷线路板的流水线生产速度。而通过紫外光固化成型的覆形涂料，可在几秒到十几秒表干，颜色透明，质地较硬，防化学腐蚀和耐磨性也非常好。用紫外线来初始固化的覆形涂料，不需用溶剂。它们不燃烧，不含挥发性有机化合物，完全符合现行和拟议中的环保法规。但目前的紫外光固化成型的覆形涂料，其在有阴影的地方不能固化完全，对线路板不能起到有效的保护，限制了其对于不规则印刷线路板等的应用。

发明内容

为克服应用于印刷线路板防护的传统溶剂型覆形涂料以及紫外光固化的覆形涂料的所存在的不足，本发明实施方式提供一种通过光湿固化的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其首先暴露在紫外灯光下快速凝胶固化，然后其在空气中继续湿固化，因此即便是在有阴影的地方也可确保其最佳性能。薄膜涂层能够迅速的凝胶固化，深度能够达到180微米。与此同时，涂层在黑光灯照射下能够显著发出荧光，其对金属、陶瓷、和玻璃增强的环氧树脂基材具有优良的粘附力，呈现出极佳的粘合性。符合当今的印刷线路板市场上环境友好的要求。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种用于印刷线路板防护的覆形涂料，该覆形涂料包括按质量百分比计的下述各组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂    31～63％

活性稀释剂            30～60％

光引发剂              4～8％

助剂                  0.55～1.55％。

上述覆形涂料中的聚氨酯丙烯酸树脂，采用下述方法制备而成，包括：在反应瓶中加入定量聚醚多元醇N220，经过加热80℃抽真空1小时脱水后加入4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，溶解混合均匀，N220与MDI的摩尔比范围比例为1.5∶1～1.2∶1；然后在产物中加入相对于MDI和N220总质量的5～10％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，升温至75～85℃反应0.5～1小时，加入相对于MMA质量5％的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，在75～85℃下反应6-10小时，冷却，降温至60℃后再加入相对于MDI摩尔量5％的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，反应0.5小时后冷却，得到带有双键的聚氨酯丙烯酸酯树脂。

上述覆形涂料中的活性稀释剂是由乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯一种或者几种所组成的混合物。

上述覆形涂料中的光引发剂采用2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基-环己基苯酮中的任何一种。

上述覆形涂料中的助剂包括：流平剂、催干剂和荧光剂；其中，流平剂的用量占覆形涂料各原料总质量百分比为0.15～0.5％；催干剂的用量占覆形涂料各原料总质量百分比为0.35～1％；荧光剂的用量占覆形涂料各原料总质量百分比为0.05～0.1％。其中流平剂采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷(如德国毕克公司出品的BYK-333，德谦海明斯公司出品Levaslip 836，Levaslip 810)；催干剂采用有机锡类催干剂(如美国空气化学公司出品的Dabco T12，Dabco120)；荧光剂采用瑞士汽巴精化生产出品的Tinopal OB。

本发明实施方式还提供一种用于印刷线路板防护的覆形涂料的制备方法，包括：

根据上述覆形涂料的配方取聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂和助剂；将所述聚氨酯丙烯酸酯树脂放入反应釜中，加入所述活性稀释剂，采用2000～2500转/分的转速搅拌10～15分钟；向上述步骤得到的搅拌混合物中加入所述光引发剂和各种助剂，搅拌5～10分钟，混合均匀后，即得到覆形涂料。

本发明实施方式又提供一种用于印刷线路板防护的覆形涂料的固化方法，包括：

采用上述的覆形涂料；

对所述覆形涂料在300～600mW/cm²紫外光强度下固化30秒；

然后在室温条件下，阴暗处潮气固化2～3天进行二次固化，即完成固化过程。

本发明的一种应用于印刷线路板保护的通过光湿固化的覆形涂料，具有以下有益的效果包括如下：

1、该涂料为无溶剂涂料，固化过程中无溶剂挥发，符合当今的印刷线路板市场上环境友好的要求。

2、涂料首先通过紫外光辐照快速固化，然后其在空气中继续湿固化，因此即便是在有阴影的地方也可确保其最佳性能，薄膜涂层的深度可达到180微米。

3、涂层对金属、陶瓷、玻璃增强的环氧树脂基材都具有优良的粘附力和较好的硬度，呈现极佳的粘合性，其再黑色灯照射下依然能够显著发出荧光，有利于检验涂层的涂布情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种用于印刷线路板防护的覆形涂料，是一种光湿固化的覆形涂料，用于防护印刷电路板，该覆形涂料包括按质量百分比计的下述各组分：

原料                                            质量百分比(％)

聚氨酯丙烯酸树脂                                    60

乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(活性稀释剂)            10

1，6-己二醇双丙烯酸酯(活性稀释剂)                   15.45

三缩丙二醇双丙烯酸酯(活性稀释剂)                    10

2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引发剂)               4

德国毕克公司出品的BYK-333(助剂的流平剂)             0.15

德谦海明斯公司出品Dabco T12(助剂的催干剂)           0.35

瑞士汽巴精化生产出品的Tinopal OB(助剂中的荧光剂)    0.05；

上述覆形涂料中所用的聚氨酯丙烯酸树脂采用带有双键的聚氨酯丙烯酸酯，具体可采用下述方法制备得到：

将600g聚醚二元醇(N220)加入反应瓶中，经过加热80℃抽真空1小时脱水后，加入50g的4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，再加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)65g升温至85℃反应0.5小时，再加入引发剂(偶氮二异丁腈，AIBN)3.25g反应10小时，冷却，降温至60℃再加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)1.3g，反应0.5小时后，冷却，即得到带有双键的聚氨酯丙烯酸酯。

上述覆形涂料的制备方法，具体包括下述步骤：

首先将聚氨酯丙烯酸酯树脂放入反应釜中，然后加入活性稀释剂(为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯和三缩丙二醇双丙烯酸酯的混合物)，在2000～2500转/分的转速下搅拌10分钟；然后在得到的搅拌混合物中加入光引发剂(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)各种助剂(包括BYK-333、Dabco-T12和Tinopal OB)，再搅拌5分钟，混合均匀后，得到的产物即为本发明实施例的覆形涂料。

对本实施例的覆形涂料的性能测试表征结果如下：

(1)未固化材料的典型性能：

液体材料的典型性能：

①具体密度@25℃    1.07；

②一般黏度@25℃    500cPs；

(2)典型的固化性能：

物理特性：

硬度，邵氏D        80

连续工作范围，℃   -40to 135

电性能：

介电常数(@25℃)：

1-MHz              2.75/0.012

体积电阻，ohm/cm   3.5×10¹⁶

表面电阻，ohms     3.8×10¹⁶

从上述对本实施例的覆形涂料的性能测试表征结果中可以看出，本实施例的覆形涂料具有固化前黏度低，涂布易流平，固化后硬度高，工作范围宽，介电常数大等优点，完成满足用于对印刷电路板防护的要求。

实施例2

本实施例提供一种用于印刷线路板防护的覆形涂料，是一种光湿固化的覆形涂料，用于防护印刷电路板，该覆形涂料包括按质量百分比计的下述各组分：

原料                                        质量百分比(％)

聚氨酯丙烯酸树脂                                63

乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(活性稀释剂)        20

1，6-己二醇双丙烯酸酯(活性稀释剂)               5

三缩丙二醇双丙烯酸酯(活性稀释剂)                5

2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(光引发剂)           5.45

德谦海明斯公司出品Levaslip 836(助剂的流平剂)    0.5

美国空气化学公司出品的Dabco 120(助剂的催干剂)   1

瑞士汽巴精化出品的Tinopal OB(助剂的荧光剂)      0.05

上述覆形涂料中所用的聚氨酯丙烯酸树脂采用带有双键的聚氨酯丙烯酸酯，具体可采用下述方法制备得到：

将480g聚醚二元醇(N220)加入反应瓶中，经过加热80℃抽真空1小时脱水后，加入50g的4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，再加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)26.5g升温至75℃反应1小时，再加入引发剂(偶氮二异丁腈，AIBN)1.325g反应6小时，冷却，降温至60℃再加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)1.3g，反应0.5小时后，冷却，得到带有双键的聚氨酯丙烯酸酯。

上述覆形涂料的制备方法，具体包括下述步骤：

首先将聚氨酯丙烯酸酯树脂放入反应釜中，然后加入活性稀释剂(为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯和三缩丙二醇双丙烯酸酯的混合物)，在2000～2500转/分钟的转速下搅拌5分钟；然后在得到的搅拌混合物中加入光引发剂(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)和各种助剂(包括Levaslip 836、Dabco 120和TinopalOB)，再搅拌10分钟，混合均匀后，得到产物即为本发明实施例的覆形涂料。

对本实施例的覆形涂料的性能测试表征结果如下：

(1)未固化材料的典型性能

液体材料的典型性能：

具体密度@25℃    1.17

一般黏度@25℃    600cPs

(2)典型的固化性能

物理特性：

硬度，邵氏D         70

连续工作范围，℃    -40to 135

电性能：

介电常数(@25℃)：

1-MHz               2.75/0.012

体积电阻，ohm/cm    4.5×10¹⁶

表面电阻，ohms      4.8×10¹⁶

从上述对本实施例的覆形涂料的性能测试表征结果中可以看出，本实施例的覆形涂料具有固化前黏度低，涂布易流平，固化后硬度高，工作范围宽，介电常数大等优点，完成满足用于对印刷电路板防护的要求。

实施例3

本实施例提供一种用于印刷线路板防护的覆形涂料，是一种光湿固化的覆形涂料，用于防护印刷电路板，该覆形涂料包括按质量百分比计的下述各组分：

原料                                        质量百分比(％)

聚氨酯丙烯酸树脂                                30

乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(活性稀释剂)        25

1，6-己二醇双丙烯酸酯(HDDA)(活性稀释剂)         25

三缩丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)(活性稀释剂)         10

1-羟基-环己基苯酮(光引发剂)                     8

德谦海明斯公司出品Levaslip 810(助剂的流平剂)    0.45

美国空气化学公司出品的Dabco T12(助剂的催干剂)   0.45

瑞士汽巴精化出品的Tinopal OB(助剂的荧光剂)      0.1

上述覆形涂料中所用的聚氨酯丙烯酸树脂采用带有双键的聚氨酯丙烯酸酯，具体可采用下述方法制备得到：

将560g聚醚二元醇(N220)加入反应瓶中，经过加热80℃抽真空1小时脱水后，加入50g的4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，再加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)48.8g升温至80℃反应0.6小时，再加入引发剂(偶氮二异丁腈，AIBN)2.44g反应8小时，冷却，降温至60℃再加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)1.3g，反应0.5小时后，冷却，得到带有双键的聚氨酯丙烯酸酯。

上述覆形涂料的制备方法，具体包括下述步骤：

首先将制备的聚氨酯丙烯酸酯放入反应釜中，然后加入活性稀释剂(为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯和三缩丙二醇双丙烯酸酯的混合物)，在2000～2500转/分钟的转速下搅拌7分钟；然后在得到的搅拌混合物中加入光引发剂(1-羟基-环己基苯酮)和各种助剂(包括Levaslip 810、Dabco-T12和Tinopal OB)，再搅拌8分钟，混合均匀后，得到产物即为本发明实施例的覆形涂料。

对本实施例的覆形涂料的性能测试表征结果如下：

(1)未固化材料的典型性能

液体材料的典型性能

具体密度@25℃    1.10

一般黏度@25℃    300cPs

(2)典型的固化性能

物理特性：

硬度，邵氏D           100

连续工作范围，℃      -40to 135

电性能：

介电常数(@25℃)：

1-MHz                 2.85/0.016

体积电阻，ohm/cm      2.5×10¹⁶

表面电阻，ohms        2.8×10¹⁶

从上述对本实施例的覆形涂料的性能测试表征结果中可以看出，本实施例的覆形涂料具有固化前黏度低，涂布易流平，固化后硬度高，工作范围宽，介电常数大等优点，完成满足用于对印刷电路板防护的要求。

综上所述，本发明实施例的覆形涂料为无溶剂涂料，固化过程中无溶剂挥发，零VOC排放，环保性好，且固化时可通过紫外光辐照快速固化，然后在空气中继续湿固化，实现光湿固化，因此即使在有阴影的地方也可确保其最佳性能，其薄膜涂层的深度可达到180微米。该覆形涂料由于采用聚氨酯丙烯酸酯树脂形成的涂层可对金属、陶瓷、玻璃增强的环氧树脂基材都具有优良的粘附力，呈现极佳的粘合性，其在黑色灯照射下依然能够显著发出荧光，有利于检验涂层的涂布情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于，该覆形涂料包括按质量百分比计的下述各组分：

聚氨酯丙烯酸酯树脂    31～63％

活性稀释剂            30～60％

光引发剂              4～8％

助剂                  0.55～1.55％。

2.根据权利要求1所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于：所述聚氨酯丙烯酸酯树脂采用带有双键的聚氨酯丙烯酸酯树脂。

3.根据权利要求1或2所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于：所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为按下述方法制备得到，包括：

在反应容器中加入聚醚多元醇，经加热80℃抽真空1小时脱水后加入4，4’二苯甲烷二异氰酸酯，加入的4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯与聚醚多元醇的摩尔比范围比例为1.5∶1～1.2∶1，加入后两者溶解混合均匀；

在上述步骤得到的产物中加入相对于聚醚多元醇和4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯总质量10～30％的甲基丙烯酸甲酯，升温至75～85℃反应0.5～1小时，加入占甲基丙烯酸甲酯总质量5％的引发剂，在75～85℃下反应6～10小时，冷却，降温至60℃后再加入占4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯摩尔量5％的甲基丙烯酸羟乙酯，反应0.5小时后冷却，得到的带有双键的聚氨酯丙烯酸酯树脂。

4.根据权利要求3所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于，所述引发剂采用偶氮二异丁腈。

5.根据权利要求1所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于：所述活性稀释剂采用：

乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇双丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯中的任意一种或任意几种。

6.根据权利要求1所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于：所述光引发剂采用：

2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基苯酮中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于：所述助剂包括：流平剂、催干剂和荧光剂；其中，所述流平剂的用量占覆形涂料各原料总质量的百分比为0.15～0.5％；所述催干剂的用量占覆形涂料各原料总质量的百分比为0.35～1％；所述荧光剂的用量占覆形涂料各原料总质量的百分比为0.05～0.1％。

8.根据权利要求7所述的用于印刷线路板防护的覆形涂料，其特征在于：所述流平剂采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷；所述催干剂采用有机锡类催干剂；所述荧光剂采用瑞士汽巴精化生产的Tinopal OB。

9.一种用于印刷线路板防护的覆形涂料的制备方法，其特征在于，包括：

根据权利要求1～8任一项所述覆形涂料的配方取聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂和助剂；

将所述聚氨酯丙烯酸酯树脂放入反应釜中，加入所述活性稀释剂，采用2000～2500转/分的转速搅拌10～15分钟；

向上述步骤得到的搅拌混合物中加入所述助剂和光引发剂，搅拌5～10分钟，混合均匀后，即得到覆形涂料。

10.一种用于印刷线路板防护的覆形涂料的固化方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1～8任一项所述的覆形涂料；

对所述覆形涂料在300～600mW/cm²紫外光强度下固化30秒；

然后在室温条件下，阴暗处潮气固化2～3天进行二次固化，即完成固化过程。