CN109266097A - 一种高反射率的白色油墨及其制备方法及应用 - Google Patents

一种高反射率的白色油墨及其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高反射率的白色油墨，包括以下质量份的原料：聚酯树脂3‑8份，有机硅树脂1‑6份，钛白粉10‑30份，紫外线吸收剂2‑4份，促进剂2份，三聚体固化剂10份，气相二氧化硅0.5份，氟素表面活性剂0.05份，溶剂30份，本发明还公开了该高反射率的白色油墨的制备方法及其在挠性覆铜板上的应用，通过本发明生产的高反射率的白色油墨，能够直接在单面FCCL基材涂覆高性能白色油墨制成LED专用基材，节省下游工艺提升效率，具有较高的商业价值。

Description

一种高反射率的白色油墨及其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及高反射率的白色油墨及其制备方法及应用，尤其涉及一种LED基板上的高反射率的白色油墨。
背景技术
随着信息、通讯产业的发展带动微电子业的高速发展，可挠性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)应运而生并得到迅猛发展，在移动手机、液晶显示屏、平板等诸多领域得到广泛应用。可挠性印刷电路板和PCB(Printed Circuit Board，刚性印刷电路板)最大的不同在于前者采用覆盖膜的功能超出了PCB用的防焊油墨，它不仅起阻焊作用，使FPC不受尘埃、潮气、化学药品的侵蚀，而且能减少弯曲过程中应力的影响。此外，随着FPC市场的发展，覆盖膜被赋予了更多的功能，其中白色覆盖膜具有高反射性、低穿透率、耐高温、耐候性等特点能达到遮蔽效果，并被大力应用在LED以及灯条(light bar)领域。在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域， LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
目前白色LED灯带产品传统的工艺为以下三种中的一种：
第一种：在覆盖膜开窗后压合基板，低温烘干后在其表面涂覆一层白色油墨以提高LED 产品的对比度、增强其印衬效果，缺点是印刷厚度不均且可挠曲性较差；
第二种：使用白色油墨覆盖膜直接贴附在FPC基板上，该白色油墨覆盖膜包括第一白色油墨层、黄色PI(聚酰亚胺)层、第一接着剂层和第一离型层，其可减少下游流程，但该白色油墨覆盖膜的耐高温黄变性较差，并且难于实现薄型化
第三种：使用白色PI覆盖膜直接贴附在FPC基板上，该白色PI覆盖膜包括白色PI层、白色接着剂层和第二离型层，其耐高温黄变性、耐候性佳且具有高反射率，但其成本较高且薄型化难于实现。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高反射率的白色油墨，具有极低的介电常数与损耗、极高的离子纯度、高反射率、高温耐黄变性佳、低穿透率、低光泽度、高挠曲性、低反弹力、高表面硬度及耐候性佳的白色单面板基材，特别适合在软硬结合板高效能的LED照明中使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种高反射率的白色油墨，以质量份数计，包含以下组分：
聚酯树脂：3-8份；
有机硅树脂：1-6份；
钛白粉：10-30份；
紫外线吸收剂：2-4份；
促进剂：2份；；
三聚体固化剂：10份；
气相二氧化硅：0.5份；
氟素表面活性剂：0.05份；
溶剂：30份。
作为优选的方案，以质量份数计，包含以下组分：
聚酯树脂：3份；
有机硅树脂：6份；
钛白粉：30份；
紫外线吸收剂：4份；
促进剂：2份；
三聚体固化剂：10份；
气相二氧化硅：0.5份；
氟素表面活性剂：0.05份；
溶剂：30份。
作为优选的方案，所述的溶剂为乙酸乙酯或甲乙酮中的一种。
作为优选的方案，所述的自制有机硅树脂通过带有活性基团的丙烯酸树脂与带有活性基团的有机硅相互反应所制得。
作为优选的方案，所述高反射率的白色油墨的制备的方法如下：按照配比依次加入有机硅树脂、聚酯树脂、气相二氧化硅、钛白粉、紫外线吸收剂、抗氧化剂、固化剂、促进剂以及溶剂，搅拌后即得到用于LED单面板基材高反射率的白色油墨。
作为优选的方案，搅拌的时间为5小时。
一种高反射率的白色油墨在挠性覆铜板上的应用，包括以下步骤：(1)将所述用于LED 单面板基材高反射率的白色油墨涂布于挠性覆铜板单面基材的聚酰亚胺薄膜上；
(2)经烘干、交联后，与离型膜覆合，随后放入烘箱中进行固化，即制得白色单面基材。
作为优选的方案，所述步骤(1)中，白色油墨的涂布厚度为12μm
作为优选的方案，所述步骤(2)中，烘箱的温度为80℃，固化时间为24小时。
作为优选的方案，所述白色油墨层和所述单面基材层两者的总厚度为27-100μm，其中，所述白色油墨层的厚度为5-15μm，所述单面基材层的厚度为22-80μm；
该技术方案具有以下有益的技术效果：一、本研究新型的白色油墨层为含有抗紫外线吸收剂的油墨层，可控制消光目的，使白色油墨层呈现雾面状态；另外，利用控制粉体吸油量来调整涂布成膜表面消光程度，钛白粉体吸油量越小，其表面gloss(光泽度)值越大，即表面形态越亮，通过调整粉体的吸油理和粒径、和含量等，能够得到所需(如光泽度、耐燃性、硬度或成本等)的产品，而且加入的钛白粉体能进一步提高白色油墨层的硬度，使本产品具有更佳的机械性能、电气性能和可操作性能等；
二、本发明白色油墨层和单面基材层两者总厚度为27-100μm，符合目前FPC细线化线路的设计需求；
三、本发明具有较低的反弹力，适合下游高密度组装制程；
四、本发明为白色油墨层和单面基材层组成的叠构，结构合理且简单，减少在FPC上涂布一层白色油墨于覆盖膜上的工序，节省人力工时，降低生产成本，制备完成的单面基材由白色油墨层、PI层、环氧胶层以及铜箔层依次连接。
五、本发明白色油墨层在FPC制程中的快压及SMT等流程中不会产生黄变现象，且表面因白油层直接保护导电层不会被污染、变色或带有杂质，也不会出现蚀刻、电镀药水渗透等异常现象，从而提高产品良率。
具体实施方案
以下结合具体实施例，对本发明做进一步描述。
以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。
LED用的白色油墨具有很高的反射率及耐黄变要求，传统白色油墨使用的聚酯加钛白粉不能满足要求。适用LED白色油墨层胶黏剂主要是有机硅改性胶黏剂。本研究以自制有机硅树脂作为白色油墨层的主体树脂。有机硅树脂具有优异的耐热性及高粘附力。
为提高的反射率，并确保油墨层的耐高温性能，我们向聚胺酯树脂中混入自制有机硅树脂，以三聚体N3390作为固化剂，以U-CAT 3513作为促进剂。
有机硅树酯有很高的交联密度，易导致胶层变脆。为达到挠性覆铜板柔韧性、耐弯折要求，我们向树脂体系中混入少量的聚酯树脂。
为提高白色油墨的高反射率，我们选用低吸油量的钛白粉。
为进一步提白色油墨层的耐黄变要求，我们向油墨中添加缺紫外线吸收剂，在本研究工作中，我们选用的是CYTECUV-531。
以下为本发明部分实施例：
实施例一
准备以下质量配比的原料：
钛白粉30份，聚酯树脂4份，有机硅树脂5份，固化剂10份，紫外线吸收剂2份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂制备:按照配方依次加入有机硅树脂(自制，提高耐候性)、1200聚酯树脂(提升交连密度)、H18气相二氧化硅(降低涨缩系数)、2310钛白粉(增白剂)、紫外线吸收剂UV-531、抗氧化剂EVERNOX-10、三聚体固化剂N3390、促进剂U-CAT 3513、乙酸乙酯溶剂等，搅拌5 h后，制得固体含量为70％的白色油墨胶黏剂溶液。
白色LED单面基材的制备:将上述制得的白色油墨胶黏剂溶液涂布于FCCL单面基材的聚酰亚胺(PI)上，控制胶黏剂的厚度为12μm，经烘干、部分交联后，将基材与离型膜覆合，将覆合后的基材放入80℃的烘箱中进行固化，固化24小时后，即制得高附着力、高反射率、耐黄变的优质白色单面基材。
实施例二
钛白粉30份，聚酯树脂6份，有机硅树脂5份，固化剂10份，紫外线吸收剂2份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
实施例三
钛白粉30份，聚酯树脂8份，有机硅树脂1份，固化剂10份，紫外线吸收剂2份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
实施例四
钛白粉30份，聚酯树脂3份，有机硅树脂6份，固化剂10份，紫外线吸收剂4份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
实施例五
钛白粉25份，聚酯树脂3份，有机硅树脂4份，固化剂10份，紫外线吸收剂2份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
实施例六
钛白粉20份，聚酯树脂4份，有机硅树脂3份，固化剂10份，紫外线吸收剂3份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
实施例七
钛白粉15份，聚酯树脂4份，有机硅树脂2份，固化剂10份，紫外线吸收剂4份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
实施例八
钛白粉10份，聚酯树脂4份，有机硅树脂1份，固化剂10份，紫外线吸收剂4份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
对比例：
钛白粉5份，聚酯树脂2份，固化剂10份，紫外线吸收剂1份，促进剂2份，氟素表面活性剂0.05份，气相二氧化硅0.5份，溶剂(乙酸乙酯)30份。
胶黏剂的制备方法与白色LED单面基材的制备方法与实施例1相同。
对实施例一至实施例八、对比例进行附着力、耐黄变以及反射率的测试，测试的方法及标准如下：
①附着力测试：
测试方法
1仪器设备：百格刀、NICHIBAN的CT405AP-18胶纸
2.测试样品
2.1白色覆盖膜覆贴在1oz长春电解铜上，快压固化，固化温度为160℃*1h。
2.2用百格刀在白油覆盖膜白油面划10×10个(100个)1mm×1mm小网格，每一条划线应深及白油的底层。
2.3用毛刷将测试区域的碎片刷干净，用3M600号胶纸或等同效力(如NICHIBAN的CT405AP-18)的胶纸牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与被测区域的接触面积及力度。
2.4用手抓住胶带一端，在垂直方向(90°)迅速扯下胶纸，同一位置进行2次相同试验。
3标准
3.1 ISO等级：0＝ASTM等级：5B
切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落。
3.2 ISO等级：1＝ASTM等级：4B
在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损≤5％。
3.3 ISO等级：2＝ASTM等级：3B
切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于5％～15％。
3.4 ISO等级：3＝ASTM等级：2B
沿切口边缘有部分剥落或整大片剥落，或部分格子被整片剥落。剥落的面积超过15％～35％。
3.5 ISO等级：4＝ASTM等级：1B
切口边缘大片剥落/或者一些方格部分或全部剥落，其面积大于划格区的35％～65％。
3.6 ISO等级：5＝ASTM等级：0B
在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积大于65％。
②反射率测试方法：
1、器设备：积分球分光光度计
2、操作步骤
2.1开机，按下on/off键，界面显示主菜单
2.2校准，按上↑、下↓键，移动光标至“校正”，按确定←键，显示校正界面。根据界面提示，先校正“白标准”，仪器置于校正盒上，感应孔对准校正盒白板，手动摁下仪器前端，使其两部分紧密接触，即自动校正，校正完成界面会显示“校正成功”，(1-2s即可完成，同时伴随“嘀”一声响)；之后，将感应孔对准校正盒“黑洞”，同样方法校正“黑标准”，校正完成后自动返回主菜单。
2.3测试，返回主菜单，上↑、下↓移动光标至“分析”，按确认←键，选择标准1G10(直接按确认←键即可切换标准1、2)，感应孔直接压在需要测试的试样表面，摁下仪器前端使其两部分紧密接触，即可自动测试(1-2s即可完成，同时伴随“嘀”一声响)，如此连续测试三个点，即可读数L*、a*、b*(此时界面显示的为三个测试点的平均数)；上↑、下↓移动光标至∟～，按确认←键，显示反射率曲线图，向下↓移动光标至460nm波长处，读取反射率η。测试完成后按↖键返回，即可直接进行下一样品测试。
③耐黄变测试方法
3.1 L*表示亮度(Luminosity)，值由0—100，L＝50时，就相当于50％的黑。
3.2 a*表示从洋红色到绿色的范围，值由+128—-128，其中+128a就表示洋红色，过渡到-128a就是绿色。
3.3 b*表示从黄色至蓝色的范围，值由+128—-128，其中+128b就表示黄色，过渡到-128b就是蓝色。
3.4 η表示反射率。
3.5耐黄变性(△E)的计算：
其中△a＝∣a1-a0∣，△b＝∣b1-b0∣，△＝L∣L1-L0∣；
a0，b0，L0：表示160℃/1h熟化后测试结果，
a1，b1，L1：表示255℃/3min/3cycle的测试结果。
耐黄变性160℃/1h─≦3实验室仪器操作规范D
288℃/3min/3cycle≦3实验室仪器操作规范D
附着力检测结果5B，反射率≧85
测试结果如下：
表1各实施例及对比例胶黏剂性能
由表1可以看出，未添加有机硅树脂时，白色油墨层的附着力较低，因钛白粉可起到提油墨反射率的作用。当钛白粉：有机硅树脂：聚酯树脂＝30：6：3时，胶黏剂的综合性能最优。
我们对涂布法所制备LED白色单面板进行了综合性能测试，测试结果如表2所示。由表2可以看出，该LED白色单面基材的各项性能均符合IPC标准。
表2 FCCL综合性能
结论：(1)以自制有机硅为主体树脂，配合聚酯树脂以及功能添加剂，制备了高反射率的白色油墨，反射率可达到90，以该白油层制备的LED单面基材，其性能可达到行业领进水平。
(2)选用低吸油量的钛白粉制备LED单面基材油墨层，从而大大提高了反射率，所制备白色单面LED基材型具有优异的高反射率、耐黄变、高附着力、耐候性能等。
(3)LED材料发展趋势展望：随着电子工业的照明发展，白色单面基材将逐步取低白色覆盖膜，以确保白色线路板具有更为卓越的反射率、附着力性能以及长期使用可靠性。并且工艺简化，白色单面基材直接印刷线路，相比先做成白色覆盖膜再贴合单面基材要节省很多工序，以降低生产成本。因而，高性能白色油墨层的开发至关重要，白色油墨性决定了未来 LED单面基材的发展前景。

Claims (10)

1.一种高反射率的白色油墨，其特征在于，以质量份数计，包含以下组分：
聚酯树脂：3-8份；
有机硅树脂：1-6份；
钛白粉：10-30份
紫外线吸收剂：2-4份；
促进剂：2份；
三聚体固化剂：10份；
气相二氧化硅：0.5份；
氟素表面活性剂：0.05份；
溶剂：30份。
2.根据权利要求1所述的一种高反射率的白色油墨，其特征在于，以质量份数计，包含以下组分：
聚酯树脂：3份；
有机硅树脂：6份；
钛白粉：30份；
紫外线吸收剂：4份；
促进剂：2份；
三聚体固化剂：10份；
气相二氧化硅：0.5份；
氟素表面活性剂：0.05份；
溶剂：30份。
3.根据权利要求1所述的一种用高反射率的白色油墨，其特征在于，所述的溶剂为乙酸乙酯或甲乙酮中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种高反射率的白色油墨，其特征在于，所述的自制有机硅树脂通过带有活性基团的丙烯酸树脂与带有活性基团的有机硅相互反应所制得。
5.一种用于制备权利要求1-4任一项所述的高反射率的白色油墨的方法，其特征在于，制备的方法如下：按照配比依次加入有机硅树脂、聚酯树脂、气相二氧化硅、钛白粉、紫外线吸收剂、抗氧化剂、固化剂、促进剂以及溶剂，搅拌后即制得用于LED单面板基材高反射率的白色油墨。
6.根据权利要求5所述的一种制备高反射率的白色油墨的方法，其特征在于，搅拌的时间为5小时。
7.如权利要求1所述的高反射率的白色油墨在挠性覆铜板单面基材上的应用。
8.根据权利要求7所述的一种高反射率的白色油墨在挠性覆铜板上的应用，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述用于LED单面板基材高反射率的白色油墨涂布于挠性覆铜板单面基材的聚酰亚胺薄膜上；
(2)经烘干、交联后，与离型膜覆合，随后放入烘箱中进行固化，即制得白色单面基材。
9.根据权利要求8所述的一种高反射率的白色油墨在挠性覆铜板上的应用，其特征在于，所述步骤(1)中，白色油墨的涂布厚度为12μm。
10.根据权利要求8所述的一种高反射率的白色油墨在挠性覆铜板上的应用，其特征在于，所述步骤(2)中，烘箱的温度为80℃，固化时间为24小时。
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