CN105331471A - 绿色环保中性水基清洗剂及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及清洗剂技术领域，具体公开了一种绿色环保中性水基清洗剂及其制备方法和应用。该清洗剂包括如下质量百分比的组分：表面活性剂3％-10％；油溶性溶剂10％-20％；助洗剂2％-8％；消泡剂0.1％-0.5％；去离子水65％-80％。本发明的原料均为中性产品、性能温和，制成的清洗剂具有气味清淡、不含卤素、无闪点、不腐蚀材料、无磷环保、对清洗的零器件无影响、材料兼容性好、不燃不爆、使用安全、清洗力强、且清洗之后零部件的焊点保持光亮等特点，适用于PCB的清洗。

Description

绿色环保中性水基清洗剂及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及清洗剂技术领域，尤其涉及一种绿色环保中性水基清洗剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，电子组装工艺领域发生了重大的变化，出现了元件的微型化、元件装贴和结构的高密度化等，同时焊锡膏配方的改进，使得印刷电路板(PCB)上残留助焊剂残留物的清洗变得越来越困难。

传统的的溶剂型清洗剂由于存在一定的火灾安全隐患而且对环境破坏性和对人体危害性极大，因此已经逐渐淘汰。而目前市场上流行的PCB水基清洗剂则主要以强碱型清洗剂为主，这类型清洗剂去污能力较强，不过对PCB表面的材质及元器件损害比较大，而且对人体也存在一定的危害。为此，人们研发出新型的碱性水基清洗剂，新的碱性水基清洗剂可有效去除各类助焊剂残留物，不过要达到洁净度的要求，需要有特定的清洗温度、较长的清洗时间或者采用超声等机械方式辅助；更重要的是，材料的兼容性不能满足需求。市场上出现的中性水基清洗剂组合物，易存在不符合欧盟REACH163项要求的组分。

发明内容

本发明实施例针对现有清洗剂存在的清洗能力不足、材料兼容性不佳及不符合REACH163项的问题，提出一种绿色环保中性水基清洗剂及其制备方法。

本发明的另一个目的还在于提供了该清洗剂的应用。

为达到上述发明目的，本发明的实施例采用了如下的技术方案：

一种绿色环保中性水基清洗剂，包括如下质量百分比的组分：

相应地，在上述实施例提供的配方的基础上，本发明实施例还提供了该绿色环保中性水基清洗剂的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

步骤S01.分别将所述表面活性剂、油溶性溶剂进行混合处理，获得表面活性剂混合物料、油溶性溶剂混合物料；

步骤S02.将所述表面活性剂混合物料、油溶性溶剂混合物料、助洗剂、消泡剂及去离子水进行混料处理。

以及，上述绿色环保中性水基清洗剂或者由上述制备方法制备的绿色环保中性水基清洗剂在印刷电路板清洗中的应用。

本发明上述实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂的原料均为中性产品、性能温和，制成的清洗剂具有气味清淡、不含卤素、无闪点、不腐蚀材料、无磷环保、对清洗的零器件无影响、材料兼容性好、不燃不爆使用安全、清洗力强、且清洗之后零部件的焊点保持光亮等特点。

本发明上述实施例提供的该绿色环保中性水基清洗剂的制备方法，工艺简单、可操作性强。

将本发明上述实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂用在印刷电路板(PCB)的清洗过程中，该清洗剂能对PCB表面贴装中产生的助焊剂残留、油污、灰尘等污垢进行快速有效清洗，且对PCB上各个元器件无影响，低泡易漂洗，更重要的是清洗后的PCB表面基板可靠性高、焊点保持光亮；再者，由于本发明实施例的配方为中性配方，用于PCB的清洗时，清洗产生的废水易于处理。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种绿色环保中性水基清洗剂，该清洗剂包括如下质量百分比的组分：

在任一实施例中，表面活性剂为组合物活性剂，具体为采用长链羧酸酯聚氧乙烯-18(简称：LMEO-18)与异构醇聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚中的至少一种进行复配。LMEO-18是一种新型非离子表面活性剂，具有低泡性能，且乳化、分散、润湿及净洗性能优越。

LMEO是18碳脂肪酸酯，酯基分子结构，与油脂和蜡质的结构类似，根据相似相容原理，对油脂、矿物油及石蜡蜡质具有较强的溶解和去除能力，其具有十分合理的双键结构，对脂类有着良好的分散和去除力；高温和低温条件具有同样优异的洗涤性、油脂增溶性、分散性及润湿性。长链羧酸酯聚氧乙烯-18的分子式中具有酯基和双键结构，类似于油脂和蜡质结构，具有较强的分散性能，能够将油、蜡、污垢等分散再工作液中，防止污垢反沾污，且具有良好的生物降解性，对环境友好，对皮肤无刺激性。单纯的LMEO-18去油力是异构醇、壬基酚、脂肪醇聚氧乙烯醚的1.5倍；是三乙醇胺油酸皂的2.5倍；除蜡力则是异构醇、壬基酚、脂肪醇聚氧乙烯醚的1.6倍；是三乙醇胺油酸皂的1.4倍；本发明通过LMEP-18与异构醇聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚的复配使用，产生协同效应，除油、除蜡能力更强。

表面活性剂复配成组合物活性剂时以质量比为LMEO-18:异构醇聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚中的至少一种＝(1～3)：1比例进行，在该混合比例下，LMEO-18与异构醇聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚中的至少一种形成的组合物活性剂发挥的协同达到最佳除油、除蜡效果。

具体地，本发明实施例提供的上述表面活性剂具有良好的润湿性，可以将污垢微粒和PCB表面进行润湿，使得在水介质中污垢微粒、PCB表面的固-液界面形成扩散双电层，由于助焊剂残留和PCB表面所带电荷的电性一般相同，两者在扩散双电层作用下，粘附强度减弱；同时，由于表面活性剂具有很好的渗透作用，能够扩大垢层中原有的孔隙并创造新的孔隙，形成清洗剂进入垢层的通道，从而使得清洗剂能够深入扩散至污垢内部，提高对污垢的清洗效果。

在任一实施例中，油溶性溶剂为组合溶剂，具体是采用四氢糠醇与多元醇二元酯、二价酸酯中的至少一种进行复配。

四氢糠醇能够溶解松香、油脂、虫胶、树脂等，特别是对松香具有良好的溶解性；多元醇二元酯(EGDA)作为高沸点优质环保溶剂，具有高效、安全、无毒等特点，是多种有机树脂的优良溶剂，能够有效清除PCB上的树脂残留及锡膏残留；二价酸酯(MDBE)作为一种无毒、无色透明的液体，具有淡淡酯的芳香味，具有超强的溶解能力，与聚氯酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、环氧树脂等相容性良好，是可生物降解的环保型高沸点溶剂。四氢糠醇与与多元醇二元酯、二价酸酯中的至少一种进行复配时，具有协同性的作用，共同促进PCB残留物的溶解。

油溶性剂复配成组合溶剂时以质量比为四氢糠醇:多元醇二元酯、二价酸酯中的至少一种＝(0.9～1.6)：1比例进行，且当多元醇二元酯和二价酸酯同时存在油溶性溶剂中时，多元醇二元酯和二价酸酯的混合物没有限制。在该比例下，四氢糠醇与多元醇二元酯、二价酸酯中的至少一种形成的组合溶剂发挥的协同效应达到最佳效果。

在任一实施例中，助洗剂为组合助洗剂，具体是由柠檬酸钠和柠檬酸按照质量比为(1.4～1.5):1混配而成。该配比下，获得的清洗剂pH值稳定在6-8之间。柠檬酸钠和柠檬酸均为无毒洗涤剂的助剂，在化学工业中作为优良的螯合剂/络合剂，可以迅速沉淀金属离子，使污垢、灰分散和悬浮，从而提高表面活性剂的性能。柠檬酸钠在体系中能够电离出柠檬酸根离子，有利于促进柠檬酸稳定，当柠檬酸在体系中经氧、热、光及细菌等微生物的作用下，发生生物降解产生二氧化碳和水时，柠檬酸钠产生的柠檬酸根继续与氢离子形成柠檬酸，维持反应的持续进行，保持具有生物降解特性；同时，柠檬酸钠和柠檬酸的混合物还属于安全无毒原料，对人体健康不会产生危害；另外，在本发明实施例提供的配方下，可以作为良好的pH调节剂及缓冲剂，柠檬酸钠与柠檬酸形成较强的pH缓冲剂，维持本发明实施例的清洗剂pH稳定为中性。

在任一实施例中，消泡剂为乳液型硅油消泡剂，具有消泡速度快，抑泡时间长且无毒无腐蚀等优点。

本发明上述实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂能够使污垢内部发生膨胀，使污垢内部出现裂纹和缝隙，进而增大清洗剂的有效作用面积，再经进一步的膨胀作用使得污垢更容易脱落。同时，该清洗剂的原料均为中性产品、性能温和，制成的清洗剂具有气味清淡、不含卤素、无闪点、不腐蚀材料、无磷环保、对清洗的零器件无影响、材料兼容性好、不燃不爆使用安全、清洗力强、且清洗之后零部件的焊点保持光亮等特点。

相应地，在上述实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂配方的基础上，还进一步提供了该清洗剂的制备方法。在一实施例中，该清洗剂的制备方法至少包括以下步骤：

依次称取表面活性剂、油溶性溶剂、助洗剂、消泡剂及去离子水；

将称取的所述表面活性剂进行混合复配处理，获得复配后的表面活性剂混合物料，同时将称取的所述油溶性溶剂进行混合复配处理，获得复配后的油溶性溶剂混合物料；

将复配的所述表面活性剂混合物料与称取的所述去离子水进行混料处理，形成第一溶液；

将复配的所述油溶性溶剂混合物料加入上述第一溶液中，进行混料处理，获得第二溶液；

将称取的所述助洗剂加入上述第二溶液中，进行混料处理，获得第三溶液；

将称取的所述消泡剂加入上述第三溶液中，进行混料处理，获得最终产物-绿色环保中性水基清洗剂。

具体地，在本实施例提供的清洗剂的制备过程中，可以采用人工搅拌进行混合，也可以采用机械搅拌进行混合。

在制备本发明的清洗剂时，无需特殊的温度条件。

本发明实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂的制备方法，工艺简单，可操作性强，最重要的是可以根据清洗的现场需要进行现配。

在采用本发明实施例提供的清洗剂进行清洗时，可通过超声波清洗、高压喷淋、刷洗等清洗手段，能够快速有效的去除PCB焊后锡膏、助焊剂及油污灰尘等的残留物质，能够有效清除元器件底部细小间隙中的残留物，清洗后的PCB表面基板可靠性高；由配方选用的原材料均为中性组分，配方温和，形成的清洗剂气味清淡、不含卤素、无闪点、无磷无腐蚀、对环境无污染，对人体无伤害，对PCB上各种元器件无影响，清洗之后焊点保持光亮；特别适用于较长接触时间的清洗应用，材料兼容性好。此外，本发明实施例的清洗剂还具有低泡易漂洗，中性配方废水易处理等优点。

为了更好的说明本发明的配方及其制备方法，下面通过实施例做进一步的说明。

实施例1

一种绿色环保中性水基清洗剂，包括如下质量百分比的组分：

该清洗剂的制备过程为：

1)将上述LMEO-18、1308及L61混合均匀；

2)将上述EGDA、四氢糠醇混合均匀；

3)将上述1)获得的混合物加入上述去离子水中，搅拌均匀；

4)将上述2)获得的混合物加入上述3)获得的溶液中，搅拌均匀；

5)将上述柠檬酸钠和柠檬酸加入上述4)获得的溶液中，搅拌均匀；

6)将上述德丰硅油消泡剂A-830加入上述5)获得的溶液中，搅拌均匀。

实施例2

一种绿色环保中性水基清洗剂，包括如下质量百分比的组分：

该清洗剂的制备过程为：

1)将上述LMEO-18、1308及L61混合均匀；

2)将上述二价酸酯、四氢糠醇及多元醇二元酯混合均匀；

3)将上述1)获得的混合物加入上述去离子水中，搅拌均匀；

4)将上述2)获得的混合物加入上述3)获得的溶液中，搅拌均匀；

5)将上述柠檬酸钠和柠檬酸加入上述4)获得的溶液中，搅拌均匀；

6)将上述德丰硅油消泡剂A-830加入上述5)获得的溶液中，搅拌均匀。

实施例3

一种绿色环保中性水基清洗剂，包括如下质量百分比的组分：

该清洗剂的制备过程为：

1)将上述LMEO-18、1308及L61混合均匀；

2)将上述二价酸酯、四氢糠醇混合均匀；

3)将上述1)获得的混合物加入上述去离子水中，搅拌均匀；

4)将上述2)获得的混合物加入上述3)获得的溶液中，搅拌均匀；

5)将上述柠檬酸钠和柠檬酸加入上述4)获得的溶液中，搅拌均匀；

6)将上述德丰硅油消泡剂A-830加入上述5)获得的溶液中，搅拌均匀。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了实施例1-3的性能测试，以证明本发明实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂性能达到发明的目的。

具体地，先按照PCB制造工艺制造PCB。

其中，PCB按IPC-SA-61标准规定的工艺D进行焊接测试。

PCB的制造工艺为：印制板裸板-SMT-回流焊-清洗-波峰焊-清洗-测试；

注：测试板为IPC-B-36

所用焊接助焊剂和SMT焊膏为：

助焊剂型号：881，供应商：深圳合明科技有限公司

锡膏型号：9803NFS，供应商：深圳合明科技有限公司

所用清洗工艺为：超声波清洗；频率：40KHZ；温度：50℃

1)本发明上述实施例1-3的清洗剂清洗10min；

2)去离子水漂洗5min；

3)去离子水漂洗5min；

4)热风干燥5min。

经过上述清洗剂清洗后，分别对清洗能力进行评估，评估的内容包括如下：

A：使用不超过4倍的光学显微镜检验残留物；

B：助焊剂残留；

C：表面离子污染物含量；

其中，A的评级方法：

0级无松香残留；

1级在PCB边缘或焊接点局部有极少量松香残留；

2级有明显的松香残留。

B的评估测试方法：

参照IPC-J-STD-001进行测试。

评级方法为：1级<40μg/cm²；2级<100μg/cm²；3级<200μg/cm²；

C的测试方法：

按IPC参照IPC-TM-6502.3.26(离子污染度)的标准进行测试。

评级方法为≤1.5(Nacl)μg/cm²为合格。

环境腐蚀性能的评估方法：清洗后的PCB在湿度为85％、温度为85℃的环境下测试96hrs，观察焊点有无变色、发绿、发暗的现象。

金属腐蚀试验评级：

选铜、铝材、不锈钢制品、表面含漆器件浸泡在清洗剂中约48hrs，观察颜色变化。

0级无变化；1级表面轻度均匀变色或失光；2级表面不均匀变色、失光，局部有斑点；3级表面严重变色或腐蚀。

根据以上评估内容，将实施例1-3的清洗剂的清洗评估结果列于表1中。

表1实施例中1-3的性能测试结果

从表1可知，本发明实施例1-3提供的绿色环保中性水基清洗剂清洗的PCB，其表面松香残留物为0，达到最高要求；助焊剂的残留物为1级，同样达到最高标准；表面离子污染物含量远远小于IPC-TM-6502.3.26的标准；对环境无腐蚀性破坏；并且对金属也无腐蚀性破坏。由此可知，本发明实施例提供的绿色环保中性水基清洗剂具有不腐蚀材料、无磷环保、对清洗的零器件无影响、材料兼容性好、不燃不爆、使用安全、清洗力强、且清洗之后零部件的焊点保持光亮等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绿色环保中性水基清洗剂，包括如下质量百分比的组分：

2.如权利要求1所述的清洗剂，其特征在于：所述表面活性剂由长链羧酸酯聚氧乙烯-18与异构醇聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚中的至少一种按质量比为(1～3):1复配形成。

3.如权利要求1-2任一所述的清洗剂，其特征在于：所述油溶性溶剂由四氢糠醇与多元醇二元酯、二价酸酯中的至少一种按质量比为(0.9～1.6):1复配形成。

4.如权利要求1-2任一所述的清洗剂，其特征在于：所述助洗剂由柠檬酸钠与柠檬酸按照质量比为(1.4～1.5):1形成。

5.如权利要求1-2任一所述的清洗剂，其特征在于：所述消泡剂为乳液型硅油消泡剂。

6.如权利要求1-2任一所述的清洗剂，其特征在于：所述清洗剂的pH值为6-8。

7.如权利要求1-6任一所述的绿色环保中性水基清洗剂的制备方法，至少包括以下步骤：

步骤S01.分别将所述表面活性剂、油溶性溶剂进行混合处理，获得表面活性剂混合物料、油溶性溶剂混合物料；

步骤S02.将所述表面活性剂混合物料、油溶性溶剂混合物料、助洗剂、消泡剂及去离子水进行混料处理。

8.如权利要求7所述的绿色环保中性水基清洗剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S02加料顺序为：先将所述表面活性剂混合物料与去离子水混合，再依次加入所述油溶性溶剂混合物料、助洗剂及消泡剂，并且每加入一种组分均需混合后再加入其他组分。

9.如权利要求1-6任一所述的绿色环保中性水基清洗剂或7-8任一所述的绿色环保中性水基清洗剂的制备方法制备的绿色环保中性水基清洗剂在印制电路板清洗中的应用。