CN104001350B - 一种提高电路板清洗用消泡剂性能的方法 - Google Patents

一种提高电路板清洗用消泡剂性能的方法 Download PDF

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Abstract

一种提高电路板清洗用消泡剂性能的方法，通过引入改性硅聚醚来提高电路板清洗消泡剂的性能，从而降低消泡剂的添加量，降低硅原子在线路板上的沉积，同时降低使用成本。本发明工艺简单并兼顾无污染物排放等优点，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种提高电路板清洗用消泡剂性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高电路板清洗消泡剂性能的方法。消泡剂属于精细化学品，因此，本发明属于精细化工制剂技术领域。
背景技术
中国是全球印制电路板(简称PCB)产值最大、增长最快的地区，并已成为推动全球PCB行业发展的主要增长动力，近年来随着电子市场的不断更新，印制电路板市场发展更加迅速，由此产生的污染骤然增加，因此推行清洁生产势在必行。清洁生产的问题，着力从源头上减少金属及有毒物质排放。如对清洗设备的更新，选择强清洗力、高效率和智能操作的清洗机；超声波清洗设备是一种新式工业清洗机，超声波发生器具有扫频功能，通过在清洗过程中超声波频率在合理的范围内往复扫动，带动清洗液形成细微回流，使工件污垢在被超声剥离的同时迅速带离工件表面，提高清洗效率；另外超声波清洗设备使用水基清洗剂，水基清洗剂有使用安全、清洗效率高和污染小等优点。因此，选择水清洗技术是今后电路板清洗技术的发展方向，表面活性剂是水基清洗剂的重要组成，消洗剂的往复循环免不了产生泡沫，必然要加入消泡剂来控制和消除泡沫。
据众多研究和文献资料的介绍，电路板清洗消泡剂的种类有有机硅类、聚醚及酯类、矿物油类、硅聚醚类等。专利文献中介绍的电路板清洗消泡剂也比较多，例如CN1503057A中介绍了以脂肪酸酯为主要消泡物质的消泡剂；CN200510123073.0中介绍了以脂肪醇、脂肪酸、脂肪酸酯等物质为起始物质，以聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段聚醚为主要消泡物质，以低级脂肪醇醚为次消泡物质的电路板专用消泡剂；CN201110178496.8中消泡剂通过将硅聚醚与其他极性溶剂和阴离子表面活性剂的复配使用，对产品的消抑泡性能有了较大的提高，但仍有抗衰减性差的缺点；US5523019中介绍的消泡剂是由矿物油和聚醚-聚硅氧烷共聚物等组成。总之，电路板清洗消泡剂主要是以矿物油或聚醚及改性聚醚为主体物质，随着水基清洗剂的推广，这几类消泡剂在电路板清洗行业中消抑泡性能不突出，用量多等缺点，提高电路板清洗消泡剂的消抑泡性能显得尤为重要。
有机硅消泡剂有消抑泡性能好、用量少、无生理活性等优点，但其在苛刻条件下易破乳，一旦破乳就会粘附在工件上使清洗工作无法正常进行，因此电路板清洗行业一般不建议使用有机硅消泡剂。改性硅聚醚和普通硅聚醚一样，兼有有机硅和聚醚两类消泡剂的优点，自乳化性好、溶解性强、化学和热稳定性高等优点，但改性硅聚醚和普通硅聚醚不一样的是，改性硅聚醚在电路板清洗中表现出更好的消抑泡性能和抗衰减性，并且有极佳的相容性。因为改性硅聚醚两端的聚醚链节和乳化剂有相似的结构，使得改性硅聚醚与乳化剂紧密结合，保证了消泡剂的持久性，使其具有优异的消抑泡性能；再加上改性硅聚醚的空间结构对乳化剂缠绕，使其具有较好的抗剪切性能；产品的消抑泡性能提高，为达到相同的效果可以减少消泡剂的用量，无形中为客户节约了成本；消泡剂的用量减少，不仅节约了成本也降低了消泡剂在清洗液中的硅残留。因此，本发明电路板清洗消泡剂通过引入改性硅聚醚，产品的消抑泡性能有明显的提高并降低了使用成本。
本发明人经过大量的实验，发明了一种提高电路板清洗消泡剂性能的方法，通过引入改性硅聚醚来提高电路板清洗消泡剂性能，从而降低消泡剂的添加量，降低硅原子在线路板上的沉积，同时降低使用成本。本发明工艺简单并兼顾无污染物排放等优点，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的主要是提供一种提高电路板清洗消泡剂性能的方法，以降低成本。
技术方案：
一种提高电路板清洗消泡剂性能的方法，其特征在于所述的电路板清洗消泡剂通过引入改性硅聚醚来提高电路板清洗消泡剂性能的方法。
所述的电路板清洗消泡剂由以下组分组成：
A. 改性硅聚醚
所述改性硅聚醚由以下组分组成：
（1）聚有机含氢硅氧烷
至少一种结构通式为如下的聚有机含氢硅氧烷：
(CH3)3Si((CH3) H Si O) a  ((CH3)2SiO) b Si(CH3)3
下标a是2~80的整数，下标b是1~300的整数，每个分子具有至少2个硅键合的氢原子。所述的聚有机含氢硅氧烷在25℃时的动力粘度为20～500mPa·s，以改性硅聚醚的用量为100份计，聚有机含氢硅氧烷的用量为20~50份。
（2）聚醚
至少一种结构通式为如下的聚醚：
MO(EO) d (PO) e R1
分子结构中：所有的R1相同或不同，它包括氢原子或一价的取代或非取代的碳原子数为1～4的烃基，包括甲基、乙基、丙基、丁基，优选80%以上的取代基团R1是氢原子。M为聚醚的起始剂，为碳原子数为3~10的不饱和烃基，包括丙烯基、α-丁烯基、α-戊烯基、α-己烯基、α-庚烯基、α-辛烯基、α-壬烯基、α-癸烯基，M优选丙烯基。式中d、e为聚合度，d为1~60的整数，e为0~50的整数。根据取值的不同制备出不同浊点不同分子量的系列聚醚。以改性硅聚醚的用量为100份计，所述聚醚用量40~60份。
（3）乙烯基聚有机硅氧烷
至少一种结构通式为如下的乙烯基聚有机硅氧烷：
CH2=CH(CH3) 2 SiO ((CH3)2SiO) f Si(CH3) 2 CH=CH2
下标f是10~600的整数。所述的乙烯基聚有机硅氧烷在25℃时的动力粘度为50～1,000mPa·s，以改性硅聚醚的用量为100份计，乙烯基聚有机硅氧烷的用量10~15份。
 （4）催化剂
催化剂用来催化组分聚有机含氢硅氧烷、乙烯基聚有机硅氧烷和聚醚发生聚合反应。催化剂选自铂-醇络合物、铂-烯烃络合物、铂-醇盐络合物、铂-醚络合物、铂-酮络合物、氯铂酸异丙醇溶液、铂-乙烯基络合物，优选氯铂酸异丙醇溶液。所述催化剂的用量为改性硅聚醚总质量的1~20ppm（以铂计）。
合成改性硅聚醚的用量为所述消泡剂总质量的20~50%。
B. 低碳醇醚
所述低碳醇醚，其结构通式如下：
H(CH2) n O(H (CH2) p CHCH2O) m H
p为0或1，n为0~20的整数，m为0~5的整数，m+n+p≥1。包括甲醇、乙醇、乙二醇、双季戊四醇、三丙二醇丁醚，二丙二醇丁醚，丙二醇丁醚，三丙二醇甲醚，二丙二醇甲醚，二丙二醇丙醚，乙二醇己醚，二乙二醇己醚，二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚、1,4-丁二醇单甲醚。低碳醇醚的用量为所述消泡剂总质量的2~10%。
C. 乳化剂
乳化剂分为非离子型、阴离子型或阳离子型乳化剂，本发明优选为非离子乳化剂。非离子乳化剂包括：辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、支链化异构十三碳脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、正辛醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯、蓖麻油聚氧乙烯醚，选自其中一种或多种。乳化剂用量为所述消泡剂总质量的1~5%。
D.水
水为去离子水。水用量为所述消泡剂总质量的为50~70%。
消泡剂的制备方法
一种提高电路板清洗用消泡剂由以下方法制得：
首先将聚有机含氢硅氧烷和乙烯基聚有机硅氧烷混合均匀，在70~100℃加催化剂，并在此温度下保温0.1~1h；然后加入聚醚，并再加入催化剂，升温至110℃~150℃反应0.5~2h，降至室温得到改性硅聚醚；
将改性硅聚醚和低碳醇醚混合均匀，然后向其中加入乳化剂，搅拌均匀后向上述混合物中加入水，充分搅拌混匀即可。
具体实施举例
实施例1
在反应容器中，投入180g粘度为30mPa·s的侧链含氢聚二甲基硅氧烷（a=7、b=22、c=22）和80g粘度为350mPa·s乙烯基聚有机硅氧烷（f=250），升温至80℃，加入4ppm氯铂酸异丙醇溶液（以铂计），反应0.5h；再加入300g聚醚（d=35，e=0，M为丙烯基，R1为-H）和5ppm氯铂酸异丙醇溶液（以铂计），升温至120℃，保温1h。冷却到室温得到粘度为6800mPa.s改性硅聚醚A1。
实施例2
在反应容器中，投入200g粘度为400mPa·s侧链聚有机含氢硅氧烷（a=55、b=280）和50g粘度为1000mPa·s乙烯基聚有机硅氧烷（f=600），升温至100℃，加入6ppm氯铂酸异丙醇溶液（以铂计），反应0.1h；再加入250g聚醚（d=2，e=48，M为丙烯基，R1为-H）和7ppm氯铂酸异丙醇溶液（以铂计），升温至145℃，保温0.5h。冷却到室温得到粘度为12700mPa.s改性硅聚醚A2。
实施例3
在反应容器中，投入150g粘度为200mPa·s侧链聚有机含氢硅氧烷（a=25、b=150）和50g粘度为100mPa·s乙烯基聚有机硅氧烷（f=90），升温至100℃，加入4ppm氯铂酸异丙醇溶液（以铂计），反应0.8h；再加入300g聚醚（d=50，e=2，M为丙烯基，R1为-H）和7ppm氯铂酸异丙醇溶液（以铂计），升温至125℃，保温1.5h。冷却到室温得到粘度为9400mPa.s改性硅聚醚A3。
对比例1
参照CN200510123073.0实施例1制得消泡剂F。
实施例4~6
消泡剂的复配比例（表中的数据单位为质量百分数，%）
表1消泡剂的复配比例
在实验室模拟电路板生产环境测定消泡剂的性能
测试方法：用500mL透明塑料瓶中称取200mL的规定标准起泡介质，恒温至标准温度，加入2%消泡剂样品，盖上瓶塞，以2次/s的频率、（30～35）cm的摆幅上下摇动量筒数次，静置并开始计时，记录泡沫消至液面出现所用时间，即得本次摇瓶的消泡时间，在相同的条件下摇相同的次数消泡时间越短说明产品的消抑泡越好。
测试结果见表2和表3：
表2  消抑泡性能测试情况（一）
起泡体系为4‰十二烷基苯磺酸钠+1%碳酸钠水溶液，35℃测试
表3  消抑泡性能测试情况（二）
起泡体系为4‰十二烷基苯磺酸钠+3%氢氧化钠水溶液，在50℃测试
从上表的测试结果可以看出，本发明消泡剂在35℃和在50℃均有较好的消抑泡性能。

Claims (1)

1.一种提高电路板清洗用消泡剂性能的方法，所述消泡剂由以下组分组成：
(A)改性硅聚醚，由聚有机含氢硅氧烷、乙烯基聚有机硅氧烷、聚醚、催化剂组成，所述改性硅聚醚的用量为消泡剂总质量的20～50％；
(A-1)聚有机含氢硅氧烷，(CH3)3Si((CH3)HSiO)a((CH3)2SiO)bSi(CH3)3，a是2～80的整数，下标b是1～300的整数，每个分子具有至少2个硅键合的氢原子，在25℃时的动力粘度为20～500mPa·s；
(A-2)乙烯基聚有机硅氧烷，CH2＝CH(CH3)2SiO((CH3)2SiO)fSi(CH3)2CH＝CH2，f是10～600的整数，在25℃时的动力粘度为50～1,000mPa·s；
(A-3)聚醚，至少一种结构通式为MO(EO)d(PO)eR1，R1相同或不同，为氢原子或一价的取代或非取代的碳原子数为1～4的烃基，包括甲基、乙基、丙基、丁基；M为碳原子数为3～10的不饱和烃基，选自丙烯基、α-丁烯基、α-戊烯基、α-己烯基、α-庚烯基、α-辛烯基、α-壬烯基、α-癸烯基；d为1～60的整数，e为0～50的整数；
(A-4)催化剂，氯铂酸异丙醇溶液；
(B)低碳醇醚，用量为消泡剂总质量的0.5～25％；
(C)乳化剂，为非离子型乳化剂，用量为消泡剂总质量的1～5％；
(D)水，用量为消泡剂总质量的为50～70％；
所述的消泡剂由以下方法制备：
(1)以改性硅聚醚的用量为100份计，首先将20～50份聚有机含氢硅氧烷和10～15份乙烯基聚有机硅氧烷混合均匀，在70～100℃加催化剂，并在此温度下保温0.1～1h；然后加入40～60份聚醚，并再加入催化剂，升温至110℃～150℃反应0.5～2h，降至室温得到所述改性硅聚醚；
(2)将改性硅聚醚和低碳醇醚混合均匀，然后向其中加入乳化剂，搅拌均匀后向上述混合物中加入水，充分搅拌混匀即可。
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