CN106279584A - 一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法，所述垫板是由纸张在改性酚醛树脂中经浸胶工艺热压制备而成，其中所述改性酚醛树脂中添加了对甲苯磺酸，有效地缩短了胶化时间，从而提高了生产效率，并且树脂中添加的木质素磺酸钙不仅有利于减小垫板翘曲，还有效地提高了垫板的硬度、密度、平整性以及钻孔精度，同时采用本发明提供的垫板还能有效解决IC封装载板钻孔加工断针率高的问题。

Description

一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法
技术领域
本发明涉及印制电路板领域，尤其涉及一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法。
背景技术
印制线路板钻孔通常是将1至数张双面板或多层板，重叠起来用数控机床钻出各种直径之通孔，以便将印制线路板各层线路连通形成回路。数控机床钻孔过程中，每一叠印制线路板最下面需要用一张垫板，用来确保线路板被钻穿，又不伤及数控机床台面。这张垫板就是印制线路板钻孔用垫板。
传统的印制线路板钻孔用垫板主要用热固型树脂混合各种木纤维压制而成,比如木纤板、复合板、密胺板、冷冲板等，虽然这种传统的垫板材料成本低、钻针磨损小，但是其存在硬度低、密度小、钻孔披锋大、钻孔精度低，无法用于微小孔径钻孔等多种问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法，旨在解决现有现有钻孔用垫板存在硬度低、密度小、钻孔披锋大、钻孔精度低，无法用于微小孔径钻孔等问题。
本发明的技术方案如下：
一种改性酚醛树脂，其中，按重量百分比计，包括：
28~32%的甲醛、25~29%的苯酚、1.8~2.2%的氢氧化钠、15~19%的木质素磺酸钙、20~26%的蒸馏水、1~1.2%的甲酸、4~6%的对甲苯磺酸。
较佳地,所述的改性酚醛树脂的制备方法，其中，包括步骤：
A、按配方比将甲醛和苯酚加入反应釜中进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，搅拌过程中通过添加氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值;
B、往所述初步混合溶液中加入木质素磺酸钙和蒸馏水并进行第二次搅拌，得到中间混合溶液，将所述中间混合溶液加热至温度为70~76℃，并保温1~2小时，之后通过添加甲酸调节所述中间混合溶液的pH值；
C、往所述中间混合溶液中加入对甲苯磺酸并进行第三次搅拌，搅拌时长为8~12min，最终制得改性酚醛树脂。
较佳地,所述的改性酚醛树脂的制备方法，其中，所述步骤A中，第一次搅拌速度为50~100 r/min，搅拌时初步混合溶液的温度为15~25℃，调节所述初步混合溶液的pH值为8.0。
较佳地,所述的改性酚醛树脂的制备方法，其中，所述步骤A还包括：
A1、调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1~1.5 kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至53~57℃。
较佳地,所述的改性酚醛树脂的制备方法，其中，所述步骤B中，第二次搅拌速度为50~70 r/min，调节所述中间混合溶液的pH值为7.0。
较佳地,所述的改性酚醛树脂的制备方法，其中，所述步骤C中，第三次搅拌速度为80~100 r/min。
一种改性酚醛垫板的制备方法，其中，包括步骤：
将纸张浸渍到如上所述的改性酚醛树脂中，在温度为200~220℃、车速为22~26m/min的条件下，制得浸胶纸；
将所述多张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板。
较佳地,所述的改性酚醛垫板的制备方法，其中，将10~12张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为160~170℃、层压压力为4~6MPa、层压时间为75~85min。
较佳地,所述的改性酚醛垫板的制备方法，其中，所述纸张为牛皮纸、平衡纸、漂白木浆纸或钛白纸中的一种或多种。
一种改性酚醛垫板，其中，采用如上所述任意一种制备方法制备得到。
有益效果：本发明提供了一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法，所述垫板是由纸张在改性酚醛树脂中经浸胶工艺热压制备而成，其中所述改性酚醛树脂中添加了对甲苯磺酸，有效地缩短了胶化时间，从而提高了生产效率，并且树脂中添加的木质素磺酸钙不仅有利于减小垫板翘曲，还有效地提高了垫板的硬度、密度、平整性以及钻孔精度，同时采用本发明提供的垫板还能有效解决IC封装载板钻孔加工断针率高的问题。
附图说明
图1为本发明一种改性酚醛树脂的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明提供一种改性酚醛树脂，其中，按重量百分比计，包括：
28~32%的甲醛、25~29%的苯酚、1.8~2.2%的氢氧化钠、15~19%的木质素磺酸钙、20~26%的蒸馏水、1~1.2%的甲酸、4~6%的对甲苯磺酸。
进一步，所述改性酚醛树脂按重量百分比计，还可用3~3.2%的硫酸替换1~1.2%的甲酸。
请参阅图1，图1为本发明一种改性酚醛树脂制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S100、按配方比将甲醛和苯酚加入反应釜中进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，搅拌过程中通过添加氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值;
具体地，按配方比将28~32%的甲醛和25~29%的苯酚加入反应釜中，以50~100 r/min的搅拌速度进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，控制搅拌时初步混合溶液的温度为15~25℃，搅拌过程中通过添加1.8~2.2%的氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值至8.0。
优选地，按配方比将30%的甲醛和27%的苯酚加入反应釜中，以70 r/min的搅拌速度进行第一次搅拌，搅拌时长为30min，得到搅拌均匀的初步混合溶液；进一步，控制搅拌时初步混合溶液的温度为20℃，搅拌过程中通过添加2.0%的氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值为8.0。
更进一步，在调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1~1.5 kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至53~57℃；
优选地，在调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1.2kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至55℃。
S200、往所述初步混合溶液中加入木质素磺酸钙和蒸馏水并进行第二次搅拌，得到中间混合溶液，将所述中间混合溶液加热至温度为70~76℃，并保温1~2小时，之后通过添加甲酸调节所述中间混合溶液的pH值；
具体地，按配方比往所述初步混合溶液中加入15~19%的木质素磺酸钙和20~26%的蒸馏水，以50~70 r/min的搅拌速度进行第二次搅拌，得到搅拌均匀的中间混合溶液；较佳地，将所述中间混合溶液加热至温度为73℃，并保温1.5小时，之后通过添加1~1.2%的甲酸或3~3.2%的硫酸调节所述中间混合溶液的pH值为7.0。
进一步，本发明在改性酚醛树脂的制备过程中添加木质素磺酸钙，这使得采用本发明改性酚醛树脂制备的垫板翘曲程度明显减小，并且有效的提高了垫板的硬度、密度、平整性以及钻孔精度，通过本发明树脂配方制备的垫板有效解决了IC封装载板钻孔加工断针率高的问题，使得0.1mm以下孔径断针率从8%降至1%。
S300、往所述中间混合溶液中加入对甲苯磺酸并进行第三次搅拌，搅拌时长为8~12min，最终制得改性酚醛树脂；进一步，所述第三次搅拌速度为80~100 r/min，较佳地，当第三次搅拌速度为90 r/min，搅拌时长为10min时，可得到混合均匀的改性酚醛树脂。
进一步，本发明通过在改性酚醛树脂的制备过程中加入对甲苯磺酸，有效地缩短了胶化时间，从而提高了制程时间，提高了生产效率。
进一步，本发明还提供一种改性酚醛垫板的制备方法，其中，包括步骤：
将纸张浸渍到如上所述的改性酚醛树脂中，在温度为200~220℃、车速为22~26m/min的条件下，制得浸胶纸的含胶量45%-49%,挥发物7.5%-10%,可溶性80%-90%。
较佳地，将纸张浸渍到如上所述的改性酚醛树脂中，在温度为210℃、车速为24m/min的条件下，制得浸胶纸的含胶量47%,挥发物9%,可溶性85%；
将所述多张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板；
较具体地，将10~12张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为160~170℃、层压压力为4~6MPa、层压时间为75~85min。
较佳地，将11张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为165℃、层压压力为5MPa、层压时间为80min。
进一步，所述纸张为牛皮纸、平衡纸、漂白木浆纸或钛白纸中的一种或多种。
进一步，本发明还提供一种改性酚醛垫板，其中，采用如上所述任意一种制备方法制备得到。
通过本发明方法制备的改性酚醛垫板具有平整性好、耐热性高、变形小、钻孔排屑良好、钻孔无缠丝等特点。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的讲解：
实施例1
1、改性酚醛树脂的制备：
a、按配方比将28%的甲醛和25%的苯酚加入反应釜中进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，第一次搅拌速度为50 r/min，搅拌时初步混合溶液的温度为15℃，搅拌过程中通过添加1.8%的氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值为8.0；调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1 kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至53℃；
b、往所述初步混合溶液中加入15%的木质素磺酸钙和20%的蒸馏水并进行第二次搅拌，得到中间混合溶液，第二次搅拌速度为50 r/min，将所述中间混合溶液加热至温度为70℃，并保温1小时，之后通过添加1%的甲酸调节所述中间混合溶液的pH值为7.0；
c、往所述中间混合溶液中加入4%的对甲苯磺酸并进行第三次搅拌，第三次搅拌速度为80 r/min，搅拌时长为8min，最终制得改性酚醛树脂。
2、纸张浸胶：
将纸张浸渍到步骤1所述的改性酚醛树脂中，在温度为200℃、车速为22m/min的条件下，制得浸胶纸；
3、压制
将10张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为160℃、层压压力为4MPa、层压时间为75min。
实施例2
1、改性酚醛树脂的制备：
a、按配方比将30%的甲醛和27%的苯酚加入反应釜中进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，第一次搅拌速度为75 r/min，搅拌时初步混合溶液的温度为20℃，搅拌过程中通过添加2.0%的氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值为8.0；调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1.2 kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至55℃；
b、往所述初步混合溶液中加入17%的木质素磺酸钙和23%的蒸馏水并进行第二次搅拌，得到中间混合溶液，第二次搅拌速度为60 r/min，将所述中间混合溶液加热至温度为74℃，并保温1.5小时，之后通过添加1.1%的甲酸调节所述中间混合溶液的pH值为7.0；
c、往所述中间混合溶液中加入5%的对甲苯磺酸并进行第三次搅拌，第三次搅拌速度为90 r/min，搅拌时长为10min，最终制得改性酚醛树脂。
2、纸张浸胶：
将纸张浸渍到步骤1所述的改性酚醛树脂中，在温度为210℃、车速为24m/min的条件下，制得浸胶纸；
3、压制
将11张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为165℃、层压压力为5MPa、层压时间为80min。
实施例3
1、改性酚醛树脂的制备：
a、按配方比将32%的甲醛和29%的苯酚加入反应釜中进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，第一次搅拌速度为100 r/min，搅拌时初步混合溶液的温度为25℃，搅拌过程中通过添加2.2%的氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值为8.0；调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1.5 kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至57℃；
b、往所述初步混合溶液中加入19%的木质素磺酸钙和26%的蒸馏水并进行第二次搅拌，得到中间混合溶液，第二次搅拌速度为70 r/min，将所述中间混合溶液加热至温度为76℃，并保温2小时，之后通过添加1.2%的甲酸调节所述中间混合溶液的pH值为7.0；
c、往所述中间混合溶液中加入6%的对甲苯磺酸并进行第三次搅拌，第三次搅拌速度为100 r/min，搅拌时长为12min，最终制得改性酚醛树脂。
2、纸张浸胶：
将纸张浸渍到步骤1所述的改性酚醛树脂中，在温度为220℃、车速为26m/min的条件下，制得浸胶纸；
3、压制
将12张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为170℃、层压压力为6MPa、层压时间为85min。
实施例4、
1、树脂的制备
a.按配方比先投入水、木质素磺酸钙，硫酸开始搅拌速度50-100r/min，升温85-90℃，保温80min。
b.加入氢氧化钠,在搅拌速度50-100r/min ，约5min后测PH值应为8-9。
c.加入溶解好的苯酚、甲醛再升温至80-85℃,并保温1.5小时，测水数后（有白雾），加入甲酸测PH值为7。
d.搅拌至冷却40℃以下，搅拌速度60r/m。
e.再加入4%-6%的对甲苯磺酸，温度为室内常温，搅拌10min,搅拌速度80-100r/min，放料。
2、纸张浸胶
将纸张(板材厚度1.5MM，纸张10-12张)浸渍步骤1制得的树脂，在温度210℃，车速24m/min条件下，制得浸胶纸的含胶量47%,挥发物8.2%,可溶性83%。
3、压制
将步骤2制得的浸胶纸叠合，在170℃温度，5.5MPa压力，80min压制时间条件下，压制得到成品板材。
结果：制得改性酚醛垫板表面材质均匀且平整性好、邵氏硬度85-90、变形小（翘曲度< 0.4 %）、高耐热性160℃/30min，无气泡、低吸水率（< 0.8% ）、厚度公差小（±0.05mm）、抗剥离强度13.5N/cm、密度1.350～1.450 kg/m3、钻孔排屑良好，钻针无缠丝，微孔钻孔加工断针率从8%降至1%。
实施例5
1、树脂的制备
a.先投入水、甲醛开始搅拌，速度50-100r/min，升温至80-85℃。
b.加入氢氧化钠,搅拌速度50-100r/min ，约5min后测PH值应为8.5-9。
.加入溶解好的苯酚、木质素磺酸钙再升温至80-85℃,并保温1.5小时，测水数后（有白雾），加入甲酸测PH值为7。
d.搅拌至冷却40℃以下，搅拌速度60r/m。
e.再加入4%-6%的对甲苯磺酸，温度为室内常温，搅拌10min,搅拌速度80-100r/min，放料。
2、纸张浸胶
将纸张(板材厚度1.5MM，纸张10-12张)浸渍步骤1制得的树脂，在温度220℃，车速24m/min条件下，制得浸胶纸的含胶量48%,挥发物9%,可溶性85%。
3、压制
将步骤2制得的浸胶纸叠合，在170℃温度，5.5MPa压力，85min压制时间条件下，压制得到成品板材。
结果：表面材质均匀且平整性好、邵氏硬度85-92、变形小（翘曲度< 0.4 %）、高耐热性160℃/30min，不起泡、低吸水率（< 0.9% ）、厚度公差小（±0.05mm）、抗剥离强度13.0N/cm、密度1.320～1.425 kg/m3、钻孔排屑良好，钻针无缠丝，微孔钻孔加工断针率从8%降至1%。
综上所述，本发明提供了一种改性酚醛树脂、垫板及其制备方法，所述垫板是由纸张在改性酚醛树脂中经浸胶工艺热压制备而成、其中所述改性酚醛树脂中添加了对甲苯磺酸，有效的缩短了胶化时间，从而提高了生产效率，并且树脂中添加的木质素磺酸钙不仅有利于减小垫板翘曲，还有效地提高了垫板的硬度、密度、平整性以及钻孔精度，同时采用本发明提供的垫板还能有效解决IC封装载板钻孔加工断针率高的问题。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性酚醛树脂，其特征在于，按重量百分比计，包括：
28~32%的甲醛、25~29%的苯酚、1.8~2.2%的氢氧化钠、15~19%的木质素磺酸钙、20~26%的蒸馏水、1~1.2%的甲酸、4~6%的对甲苯磺酸。
2.一种如权利要求1所述的改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、按配方比将甲醛和苯酚加入反应釜中进行第一次搅拌，得到初步混合溶液，搅拌过程中通过添加氢氧化钠调节所述初步混合溶液的pH值;
B、往所述初步混合溶液中加入木质素磺酸钙和蒸馏水并进行第二次搅拌，得到中间混合溶液，将所述中间混合溶液加热至温度为70~76℃，并保温1~2小时，之后通过添加甲酸调节所述中间混合溶液的pH值；
C、往所述中间混合溶液中加入对甲苯磺酸并进行第三次搅拌，搅拌时长为8~12min，最终制得改性酚醛树脂。
3.根据权利要求2所述的改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，
所述步骤A中，第一次搅拌速度为50~100 r/min，搅拌时初步混合溶液的温度为15~25℃，调节所述初步混合溶液的pH值为8.0。
4.根据权利要求2所述的改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤A还包括：
A1、调节完初步混合溶液的pH值后，通过往所述反应釜的外套通入气压为1~1.5 kg/cm2的气体，使所述初步混合溶液在30min内升温至53~57℃。
5.根据权利要求2所述的改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，第二次搅拌速度为50~70 r/min，调节所述中间混合溶液的pH值为7.0。
6.根据权利要求2所述的改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，第三次搅拌速度为80~100 r/min。
7.一种改性酚醛垫板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将纸张浸渍到如权利要求1所述的改性酚醛树脂中，在温度为200~220℃、车速为22~26m/min的条件下，制得浸胶纸；
将所述多张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板。
8.根据权利要求7所述的改性酚醛垫板的制备方法，其特征在于，将10~12张浸胶纸叠合在一起，通过层压机压制得到成品改性酚醛垫板，其中，层压温度为160~170℃、层压压力为4~6MPa、层压时间为75~85min。
9.根据权利要求7所述的改性酚醛垫板的制备方法，其特征在于，所述纸张为牛皮纸、平衡纸、漂白木浆纸或钛白纸中的一种或多种。
10.一种改性酚醛垫板，其特征在于，采用权利要求7~9任意一种制备方法制备得到。
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