CN103273223A - 一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂 - Google Patents

一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂，其特征在于它由氢化松香AR-120H、复配表面活性剂、复配高沸点多元醇溶剂、复配有机酸、复配有机溶剂和去离子水组成，将1.0-5.0％的氢化松香粉碎至块状和25.0-30.0％复配有机溶剂加入反应釜中加热搅拌直至全部溶解，再依次加入0.5-1.5％复配表面活性剂、2.0-6.0％复配高沸点多元醇溶剂和0.5-3.0％复配有机酸继续搅拌待完全溶解后再加入余量去离子水，再搅拌后静置经过滤得到本发明的水基助焊剂产品，该助焊剂具有符合无卤标准要求，可减少污染物排放，减少对大气污染，也减少了对健康危害，减少锡焊接中有机物VOC，CO2排放，而大部分溶剂挥发及排放物为水蒸气的优点及效果。

Description

一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂
技术领域
本发明涉及一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂，属电子焊接材料领域。
背景技术
现有的锡焊接助焊剂，由于助焊剂固体含量高，又含有卤素和其他有机物，焊接时又产生烟雾，特别是助焊剂采用的树脂软化点低，酸值低，溶剂沸点低，250-350℃焊接温度产生较大烟雾和VOC及CO2排放，不仅污染环境，也损害人们身体，目前，发改委己启动多个省市开展低碳生活、低碳城市的试点工作，而电子信息产品的锡焊接与清洗中有机物排放是电子工业主要污染源，因此研发低碳电子焊接材料迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的正是为了解决在锡焊接中存在的污染物排放问题，而提供一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂，从而减少污染排放物对大气污染，也减少了操作人员的健康危害，实现低碳电子焊接材料。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的：
一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂，它由下列重量百分比的原料组成并按下述方法制备的：
氢化松香AR-120 H                 1.0-5.0％
复配表面活性剂                     0.5-1.5％
复配高沸点多元醇溶剂            2.0-6.0％
复配有机酸                           0.5-3.0％
复配有机溶剂                        25.0-30.0％
去离子水                              余量
所述的氢化松香AR-120 H软化点为120℃、酸值为230±5mgKOH/g的氢化松香；
所述的复配表面活性剂为非离子表面活性剂FT900、溴代十六烷基吡啶和吐温-80复配，其复配重量比为0.8-1.0：1.0-1.2：2.0-2.5；
所述的复配高沸点多元醇溶剂为SAF-25 聚亚氧烷基乙二醇、1、2丙二醇和一缩二乙二醇复配，其复配重量比为0.8-1.0：1.0-1.2：1.0-1.2；
所述的复配有机酸为衣康酸、苹果酸和戊二酸三种的复配，其复配重量比为1-2:8-10:0.8-1.0；
所述的复配有机溶剂为乙醇和异丙醇的复配，其复配重量比为2-3:1；
将1.0-5.0％重量的氢化松香AR-120 H 粉碎至直径小于1cm的块状和25.0-30.0％重量的复配有机溶剂加入反应釜中加热到60-65℃搅拌2小时直至全部溶解，再依次加入0.5-1.5％重量的复配表面活性剂 、2.0-6.0％重量的复配高沸点多元醇溶剂和0.5-3.0％重量的复配有机酸继续搅拌1小时待完全溶解后再加入余量去离子水，再在2500-3000转每分速度下搅拌1小时后静置4小时经过滤得到本发明的水基助焊剂产品。
本发明的水基助焊剂采用氢化松香AR-120 H，软化点为120℃、230±5mgKOH/g高酸值的氢化松香为载体，可提高了PCB板表面绝缘电阻和PCB板干燥速度，树脂酸值增大，取代了卤素， 降低了有机酸活性剂用量。 
本发明的水基助焊剂采用复配的表面活性剂为非离子表面活性剂为FT900、溴代十六烷基吡啶和吐温-80复配，其中非离子表面活性剂FT900是德国OATEN公司生产的FC表面活性剂，浓稠液体至膏体，沸点260℃，pH 6.0（1％溶液），可溶解醇、酮、苯，醚、酯，符合无卤素及其它法规用的物质要求，具有更好的表面活性作用，己成为传统含氟表面活性剂的替代品，且用量低，生产的助焊剂，焊接后产品不具残留，有效增加焊点光亮度，并预防锡珠的出现，更能表现出较强的耐温及浸润作用，同时保证焊接面残留物流平的效果，具有较好的干燥性和绝缘阻抗；溴代十六烷基吡啶，别名十六烷基溴化吡啶，溴化十六烷基吡啶，1-十六(烷)基吡啶嗡溴化物，溴代鲸蜡基吡啶，英文名Bromohexadecyl pyridine，分子式C21H38BrN，分子量384，熔点63-69℃，十六烷基溴化吡啶本身是一种阳离子表面活性剂，同时也是一种常用的杀菌剂，利用卤代物具有良好的焊接活性、焊接后无卤离子残留，焊接绝缘电阻高，离子污染度低的特点，可把卤素控制在100ppm以下，完全符合无卤标准要求；
吐温-80，名称 聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯，简称聚山梨酯-80，英文名称Polysorbate、
分子式C12H10CINO3易溶于水，溶于乙醇、植物油、乙酸乙酯、甲醇、甲苯不溶于矿物油。低温时成胶状，受热后复原，有乳化作用为非离子型表面活性剂 ；复配表面活性剂，可降低表面張力，增强渗透力，降低了PCB板焊接与熔态焊料之间的界面張力，经过多种试验选择适当复配比例，即FT900、溴代十六烷基吡啶和吐温-80复配，其复配重量比为0.8-1.0：1.0-1.2：2.0-2.5，取得优异效果。
本发明的水基助焊剂采用的复配高沸点多元醇溶剂为SAF-25聚亚氧烷基乙二醇、1、2丙二醇和一缩二乙二醇复配，其复配重量比为0.8-1.0：1.0-1.2：1.0-1.2，其中SAF-25 聚亚氧烷基乙二醇，英文名称UCON（TM） SOLDER  ASSIST  FLUID 25，为陶氏化学公司生产，它具有耐热性能好、闪点高、优秀的可水洗性、低泡、能生物降解、低毒、气味小、透明度高，是一种低粘度的焊接助剂；1.2-丙二醇，分子式C3H8O2，分子量76.09，结构式CH3CHOHC2HOH，无色粘稠状液体，微有辛辣味，能溶于多种有机溶剂，单比乙二醇的溶解能力强；一缩二乙二醇 ，别名二甘醇，英文名DiethyleneGlycol，Diglycol，2，2′-Oxybisethanol，2，2′-Oxydiethanol，化学式C4H10O3，分子量106.12，结构式HOCH2CH2OCH2CH2OH，无色粘稠液体，无气味、微带甜味，易吸湿，能与乙醇、乙醚、丙酮、乙二醇混溶。相对密度(d20)1.118。熔点-6.5℃。沸点244～245℃，复配的目的是采用高沸点多元醇溶剂可取代醇醚类有机溶剂，避免或减少醇醚类溶剂对人类生殖、血液、行为、精神的影响，复配后的高沸点多元醇溶剂，在较高焊接温度下，仍可得保持电离环境，使活性剂和有机酸中电离出的游离H+，可持续去除被焊母材表面的氧化膜，提高焊接质量。
本发明的水基助焊剂采用的复配有机酸为衣康酸、苹果酸和戊二酸三种的复配，其复配重量比为1-2：8-10：0.8-1.0，其中衣康酸，别名亚甲基丁二酸、亚甲基琥珀酸，英文名Itaconic Acid、分子式C5H6O4，分子量130.084，溶于水、乙醇和丙酮，微溶于氯仿、苯和乙醚、不易挥发，过热能分解，熔点166-167℃，是一种不饱和的二元有机酸，化学性质比较活泼；苹果酸，英文名：malic acid ，白色结晶体或结晶状粉末，有较强的吸湿性，易溶于水、乙醇。化学名2－羟基丁二酸，分子式C4H6O5，分子量134.09，熔点100℃，分解点140℃，易溶于水、甲醇、丙酮、二恶烷，不溶于苯；戊二酸，别名胶酸，a,γ-丙烷二羧酸，1,3-丙二羧酸，英文名Glutaric acid，分子式C5H8O4，分子量132.11，熔点92-99℃，易溶于水、无水乙醇、乙醚和氯仿，微溶于石油醚，选用的复配有机酸，综合了有机酸不同分解温度和活性反应，大大提高润湿性能和铺展性，降低了表面張力，增强了渗透力， 降低了PCB板与熔态焊料之间的界面张力。
所述的复配有机溶剂采用乙醇和异丙醇的复配，其复配重量比为2-3：1，它可先把松香和其他有机物溶解，加入去离子水呈水基液态助焊剂，大部分溶剂挥发，排放物为水蒸气，因此可大大减少锡焊接污染物排放，减少锡焊接中有机物VOC，CO2排放物在50%以上。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果：
（a）本发明的助焊剂可把卤素控制在100ppm以下，完全符合无卤标准要求；
（b）采用多元醇高沸点多元醇溶剂取代醇醚类有机溶剂，避免或减少醇醚类溶剂对人
类生殖、血液，行为、精神的影响；
（c）可减少锡焊接污染物排放，从而减少污染排放物对大气污染，也减少了对操作人
员的健康危害；
（d）减少锡焊接中有机物VOC，CO2排放物在50%以上，大部分溶剂挥发，而排
放物为水蒸气；
（e）本发明的助焊剂使松香溶于水中，从而使以松香为载体的水基助焊剂作业性好，
清澈透明。
具体实施方式
实施例1
取软化点为120℃、酸值为230±5mgKOH/g的氢化松香AR-120H  1.0g，FT900  0.19g、溴代十六烷基吡啶 0.23g和吐温-80  0.58g复配非离子表面活性剂1.0g，SAF-25聚亚氧烷基乙二醇1.20g、1.2丙二醇 1.8g和一缩二乙二醇 1.5g复配高沸点多元醇溶剂 4.5g，衣康酸 0.08g、苹果酸 0.64g和戊二酸0.08g复配有机酸0.8g，乙醇16.7g和异丙醇8.3g的复配有机溶剂25.0g和去离子水67.7g；
将上述1.0g氢化松香AR-120 H 粉碎至直径小于1cm的块状和复配有机溶剂25.0g加
入反应釜中加热到60℃搅拌2小时直至全部溶解，再依次加入复配非离子表面活性剂1.0g 、复配高沸点多元醇溶剂4.5g、复配有机酸0.8g继续搅拌1小时溶解后再加入67.7g去离子水，再在3000转每分速度下搅拌0.5小时后静置4小时经过滤得到产品。
实施例2
取软化点为120℃、酸值为230±5mgKOH/g的氢化松香AR-120 H  5.0g， FT900  0.32g、溴代十六烷基吡啶 0.39g和吐温-80  0.79g复配非离子表面活性剂1.5g，SAF-25聚亚氧烷基乙二醇0.58g、1.2丙二醇0.71g和一缩二乙二醇0.71g复配高沸点多元醇溶剂2.0g，衣康酸0.394g、苹果酸2.37g和戊二酸0.236g复配有机酸3.0g，乙醇22.5g和异丙醇7.5g的复配有机溶剂30.0g和去离子水58.5g；
将上述5.0g氢化松香AR-120H粉碎至直径小于1cm的块状和复配有机溶剂30.0g加入反应釜中加热到65℃搅拌2小时直至全部溶解，再依次加入复配非离子表面活性剂1.5g 、复配高沸点多元醇溶剂2.0g、复配有机酸3.0g继续搅拌1小时溶解后再加入58.5g去离子水，再在2500转每分速度下搅拌0.5小时后静置4小时经过滤得到产品。
实施例3
取软化点为120℃、酸值为230±5mgKOH/g的氢化松香AR-120 H  2.8g，FT900  0.12g、溴代十六烷基吡啶0.14g和吐温-80  0.24g复配非离子表面活性剂0.5g，SAF-25聚亚氧烷基乙二醇1.88g、1.2丙二醇1.88g和一缩二乙二醇2.24g复配高沸点多元醇溶剂6.0g，衣康酸0.078g、苹果酸0.39g和戊二酸0.032g复配有机酸0.5g，乙醇21.75g和异丙醇7.25g的复配有机溶剂29.0g和去离子水61.2g；
将上述2.8g氢化松香AR-120 H 粉碎至直径小于1cm的块状和复配有机溶剂29.0g加
入反应釜中加热到60℃搅拌2小时直至全部溶解， 再依次加入复配非离子表面活性剂0.5g 、复配高沸点多元醇溶剂6.0g、复配有机酸0.5g继续搅拌1小时溶解后再加入61.2g去离子水，再在3000转每分速度下搅拌0.5小时后静置4小时经过滤得到产品。
实施例4
取软化点为120℃、酸值为230±5mgKOH/g的氢化松香AR-120H  4.2g ，FT900  0.275g、溴代十六烷基吡啶0.275g和吐温-80  0.55g复配非离子表面活性剂1.1g，SAF-25聚亚氧烷基乙二醇1.27g、1.2丙二醇1.27g和一缩二乙二醇1.26g复配高沸点多元醇溶剂3.8g，衣康酸0.40g、苹果酸2.0g和戊二酸0.2g复配有机酸2.6g，乙醇17.86g和异丙醇8.14g的复配有机溶剂26.0g和去离子水62.3g；
将上述4.2g氢化松香AR-120 H 粉碎至直径小于1cm的块状和复配有机溶剂26.0g加
入反应釜中加热到65℃搅拌2小时直至全部溶解，再依次加入复配非离子表面活性剂1.1g 、复配高沸点多元醇溶剂3.8g、复配有机酸2.6g继续搅拌1小时溶解后再加入62.3g去离子水，再在2500转每分速度下搅拌0.5小时后静置4小时经过滤得到产品。
实施例检测结果：见表1
表1实施例检测结果
施例实 1 2 3 4
减少污染物排放％ 55％ 52％ 50％ 53％
结果表明用本发明的助焊剂可大大减少锡焊接中有机物VOC，CO2排放物在50%以
上，大部分溶剂挥发，而排放物为水蒸气。

Claims (1)

1.一种可减少锡焊接污染物排放的水基助焊剂，其特征在于它由下列重量百分比的原料组成并按下述方法制备的：
氢化松香AR-120 H               1.0-5.0％
复配表面活性剂                  0.5-1.5％
复配高沸点多元醇溶剂            2.0-6.0％
复配有机酸                      0.5-3.0％
复配有机溶剂                    25.0-30.0％
去离子水                        余量
所述的氢化松香AR-120 H软化点为120℃、酸值为230±5mgKOH/g的氢化松香；
所述的复配表面活性剂为非离子表面活性剂FT900、溴代十六烷基吡啶和吐温-80复配，其复配重量比为0.8-1.0：1.0-1.2：2.0-2.5；
所述的复配高沸点多元醇溶剂为SAF-25 聚亚氧烷基乙二醇、1、2丙二醇和一缩二乙二醇复配，其复配重量比为0.8-1.0：1.0-1.2：1.0-1.2；
所述的复配有机酸为衣康酸、苹果酸和戊二酸三种的复配，其复配重量比为1-2：8-10：0.8-1.0；
所述的复配有机溶剂为乙醇和异丙醇的复配，其复配重量比为2-3：1；
将1.0-5.0％重量的氢化松香AR-120 H 粉碎至直径小于1cm的块状和25.0-30.0％重量的复配有机溶剂加入反应釜中加热到60-65℃搅拌2小时直至全部溶解，再依次加入0.5-1.5％重量的复配表面活性剂、2.0-6.0％重量的复配高沸点多元醇溶剂和0.5-3.0％重量的复配有机酸继续搅拌1小时待完全溶解后再加入余量去离子水，再在2500-3000转每分速度下搅拌1小时后静置4小时经过滤得到本发明的水基助焊剂产品。
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