CN110449770A

CN110449770A - 一种低voc低腐蚀性环保型水基助焊剂

Info

Publication number: CN110449770A
Application number: CN201910824704.3A
Authority: CN
Inventors: 甘贵生; 田谧哲; 刘歆; 曹华东; 蒋刘杰; 夏大权; 许乾柱; 江兆琪; 谢豪; 杨明波
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2019-11-15

Abstract

本发明公开了低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，各组分及质量百分比如下：活性剂1.5~4.5%；表面活性剂0.1%~6%；成膜剂0~1.1%；抗氧化剂0.01~1.5%；缓蚀剂0~0.4%，余下为溶剂，全部组分总质量百分比为100%。本发明的低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，使焊点饱满、圆润、光亮；无刺激性气味，焊后固体残余少，挥发性气体微小，对电路板腐蚀极小；制作过程简单，成本微小，存储运输方便，无炸锡现象，化学性质稳定，不会影响操作人员身体健康，对环境无直接大的危害，环保。

Description

一种低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂

技术领域

本发明属于电路焊接用助焊剂制备的化工领域，涉及到一种低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂。

背景技术

助焊剂是电子工业中不可缺少的材料之一，它主要用来帮助和促进焊接的进行，具有保护作用、阻止铜被空气氧化等作用。助焊剂的性能直接影响到焊接质量。目前，现有助焊剂含有松香树脂，且用低沸点醇类作为溶剂，含碳量高，挥发快，气味大，安全性能差。因此，用去离子水代替醇类作为溶剂的水基助焊剂应运而生。水基助焊剂通过在去离子水中添加活性剂，表面活性剂，成膜剂，其他助剂等构成，它不仅能实现电子产品的焊接，而且具有低碳，低挥发，无VOC，气味微小，对环境和人体无直接危害、安全性高等特点。

但是，水基助焊剂也有一些较突出的问题，由于某些活性剂和添加剂在去离子水中溶解度不大，需要添加一些助溶剂，而助溶剂一般由醇、醚构成，会加大助焊剂中挥发性物质的含量，对环境与人的身体产生不利影响。而且，以水做溶剂容易造成微生物的滋长，滋生的细菌会消耗助焊剂中的一些活性组分，致使助焊剂的活性降低，且焊后的微生物残留会影响电子产品的可靠性和保形涂层的粘附性。水基助焊剂中活性剂含量过高，会对印刷电路板和焊接设备会产生强烈腐蚀。

无VOC助焊剂是近年来出现的新型环保型助焊剂，它综合了水溶性助焊剂和低残留免清洗助焊剂的优点，具有无卤素、低残留、免清洗、储存及运输方便等优点，而且它不会影响操作人员的身体健康，对环境也没有大的直接危害。综上所述，用去离子水代替醇类，无松香，无卤素已成为环保型助焊剂的发展趋势。如中国专利（CN201611123356.X）的一种水基助焊剂，该助焊剂具有可焊性强，焊后残留少，表面绝缘阻抗高，易清洗等优点。但是表面活性剂为阴离子含氟表面活性剂与两性碳氢表面活性剂复配。含卤素化合物的添加虽然可以提高助焊剂的活性，但是会影响焊点的可靠性，对身体和环境造成危害。中国专利(CN104551452 B)的一种水基助焊剂，该助焊剂有不含卤素，固含量低、低残留等优点。但是其水含量只有1~30%，含有其他有机物溶剂，其水含量并不占主要部分,大量有机物溶剂提高了助焊剂的成本，也会产生挥发性气体，对身体和环境造成危害。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种水基助焊剂；解决现有助焊剂固体含量高，对人体有害，腐蚀性大，易炸锡，焊后固体残余量高等缺点，还解决现有助焊剂有机溶剂含量大，不稳定，易燃易爆，污染环境等缺点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：各组分及质量百分比如下：

活性剂1.5~4.5%；表面活性剂0.1%~6%；

成膜剂0~1.1%；抗氧化剂0. 01~1.5%；

缓蚀剂0~0.4%，余下为溶剂，全部组分总质量百分比为100%；

所述的活性剂为戊二酸、己二酸、二十四酸、酒石酸、甘氨酸、联二丙酸、马来酸、柠檬酸、丁二酸、二羟甲基丙酸、乙醇酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、苯甲酸的至少两种以各自大于0%的质量比混合，混合时温度控制在30~60℃；本发明优选沸点和分解温度不同的多种酸复配，不仅有助于形成活化梯度，使得焊剂在预热和钎焊阶段都能发挥活性，还可以较好的解决活性与腐蚀性的矛盾；

所述的表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯（吐温20）、壬基酚聚氧乙烯醚（NP-10）或润湿剂PE-100（烷基酚聚氧乙烯醚）或聚丙烯酰胺中的任一种、任两种、任三种或四种以各自大于0%的质量比混合；吐温20、NP-10、润湿剂PE-100都属于非离子表面活性剂，非离子表面活性剂在水溶液中不电离，稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的影响；与其他类型表面活性剂的相容性好；在水及有机溶剂中皆有较好的溶解性能。在溶液中极性亲水基一端会定向吸附在固体表面，而非极性的疏水基一端会向外伸出，从而在固体表面形成一个定向排列的单分子吸附层，降低了界面自由能，从而有效地改变固体（母材或钎料）表面的润湿性质。此外表面活性剂复配使得表面活性剂分子间相互作用，会在表面或界面上形成混合单分子吸附层，在溶液内部形成混合胶束，可能形成力和增效作用从而改变体系的表面张力和临界胶束浓度；

所述的成膜剂为聚乙二醇2000或聚乙二醇6000的任一种或两种以各自大于0%的质量比混合；聚乙二醇系列成膜剂的加入能在焊接温度下形成保护膜包覆焊点，并使得铜板表面光滑，有助于提高助焊剂的防腐性能，且在多种溶剂中都有良好的溶解性能；

所述的抗氧化剂为对苯二酚；添加抗氧化剂可防止钎料及基底材料再次被氧化；

所述的缓蚀剂为羟丙基壳聚糖，苯并三氮唑中的任一种，或任两种以各自大于0%的质量比混合；苯并三氮唑可以有效抑制助焊剂对铜板产生腐蚀，抗腐蚀原理是因为苯并三氮唑与铜可反应生成不溶性聚合物沉淀膜; 且壳聚糖具有净化水、抑制微生物的生长等优点;

所述的溶剂为去离子水。

进一步的特征：还包括添加剂，质量百分比0.001%~0.7%；所述的添加剂为三乙醇胺。本发明有机胺和有机酸的复配，通过中和反应来调节助焊剂的 pH 值，复配的活性物质起始温度下活性较低（接近于有机胺化物），但复配化合物在钎焊温度范围内能重新分解原来的酸和碱发挥活性。在不影响助焊剂活性的基础上，降低了助焊剂的腐蚀性。三乙醇胺还有光亮剂的作用，能使焊点更加光亮、美观。

本发明的低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，具有如下有益效果：

1、本发明的助焊剂，使焊点饱满，圆润，光亮；

2、无刺激性气味，焊后固体残余少，挥发性气体微小，对电路板腐蚀极小。

总之，本发明低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂固体含量低，焊后残余量极低，无卤素，无松香，挥发性气体微小，无刺激性气味，对电路板腐蚀微小，且焊点圆润光亮、铺展率高。制作过程简单，成本微小，存储运输方便，无炸锡现象，化学性质稳定，不会影响操作人员身体健康，对环境无直接大的危害，环保。

具体实施方式

以下将结合具体实施方式，对本发明进行详细说明。

一种低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，各组分及质量百分比如下：

活性剂1.5~4.5%；表面活性剂0.1%~6%；

成膜剂0~1.1%；抗氧化剂0. 01~1.5%；

缓蚀剂0~0.4%，余下为溶剂，全部组分总质量百分比为100%；

所述的活性剂为戊二酸、己二酸、二十四酸、酒石酸、甘氨酸、联二丙酸、马来酸、柠檬酸、丁二酸、二羟甲基丙酸、乙醇酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、苯甲酸的至少两种以各自大于0%的质量比混合，混合时温度控制在30~60℃；

所述的表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯（吐温20）、壬基酚聚氧乙烯醚（NP-10）或润湿剂PE-100或聚丙烯酰胺中的任一种、任两种、任三种或四种以各自大于0%的质量比混合；

所述的成膜剂为聚乙二醇2000或聚乙二醇6000的任一种或两种以各自大于0%的质量比混合；

所述的抗氧化剂为对苯二酚；

所述的缓蚀剂为羟丙基壳聚糖，苯并三氮唑中的任一种，或任两种以各自大于0%的质量比混合；

所述的溶剂为去离子水。

进一步的特征：还包括添加剂，质量百分比0.001%~0.7%；所述的添加剂为三乙醇胺。

一种低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：按照工艺要求的配比准备组分；将活性剂加入溶剂当中，在30℃~60℃的温度下搅拌以使活性剂溶解；

第二步：将表面活性剂加入第一步得到的溶液中，在30℃~60℃的温度下搅拌溶解；

第三步：将成膜剂，抗氧化剂，缓蚀剂，添加剂加入第二步得到的溶液中，在30℃~60℃的温度下搅拌溶解，混合均匀后，过滤即得所述助焊剂。

本发明的活性剂，其可选择的具体的质量百分比为：1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%等，都能满足本发明的需要；表面活性剂，其可选择的具体的质量百分比为：0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%等，都能满足本发明的需要；本发明的成膜剂，其可选择的具体的质量百分比为：0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0. 3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%、1.0%、1.05%、1.1%等，都能满足本发明的需要；本发明的抗氧化剂，其可选择的具体的质量百分比为： 0. 01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%等，都能满足本发明的需要；本发明的添加剂，其可选择的具体的质量百分比为：0.001%、 0.02%、0.05%、0.1%、0.12%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.25%、0.28%、0. 3%、0.35%、0.38%、0.4%、0.45%、0.5%、0.52%、0.55%、0.58%、0. 6%、0.65%、0.68%、0.7%等，都能满足本发明的需要；本发明的缓蚀剂，其可选择的具体的质量百分比为：0%、0.01%、 0.02%、0.05%、0.1%、0.12%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.25%、0.28%、0. 3%、0.32%、0.35%、0.4%等，都能满足本发明的需要。

实施例 1

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为乳酸与琥珀酸混合，琥珀酸：乳酸=1：1，质量比1.5%，表面活性剂NP-10，为0.1%，抗氧化剂为对苯二酚0.01%，添加剂三乙醇胺为0.001%。余量为溶剂，溶剂为去离子水。

配置时，将活性剂加入溶剂中，在30℃~60℃的温度下搅拌促进其充分溶解，再将表面活性剂加入该溶液中，在30℃~60℃的温度下搅拌至完全溶解；再将成膜剂（如果有），缓蚀剂（如果有），抗氧化剂，添加剂加入前述的溶液中，在30℃~60℃的温度下搅拌溶解，混合均匀冷却后过滤即得所述助焊剂。

实施例2

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为戊二酸与己二酸混合，质量比2.2%，戊二酸：己二酸=1：2，表面活性剂PE-100, 为1%，成膜剂为聚乙二醇2000为0.1%，缓蚀剂羟丙基壳聚糖为0.01%，抗氧化剂对苯二酚0.1%，添加剂三乙醇胺为0.1%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

实施例 3

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为酒石酸与马来酸混合，质量比2.8%，酒石酸：马来酸=2：1，表面活性剂NP-10, 为2%，成膜剂为聚乙二醇6000为0.3%，缓蚀剂羟丙基壳聚糖为0.05%，抗氧化剂对苯二酚0.3%，添加剂三乙醇胺为0.2%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

实施例4

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为乳酸与丁二酸混合，质量比3%，乳酸：丁二酸=3：2，表面活性剂吐温20，为3%，成膜剂为聚乙二醇6000为0.5%，缓蚀剂苯并三氮唑为0.1%，抗氧化剂对苯二酚0.4%，添加剂三乙醇胺为0.3%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

实施例 5

实施按照以下质量比准备原料：活性剂为二十四酸、苯甲酸与联二丙酸混合，质量比3.5%，二十四酸：苯甲酸：联二丙酸=1：1：3，表面活性剂为NP-10与PE-100混合，质量比3.5%，NP-10：PE-100=1:1，成膜剂为聚乙二醇6000与聚乙二醇2000混合，质量比为0.7%，聚乙二醇6000与聚乙二醇=1:1，缓蚀剂为羟丙基壳聚糖与苯并三唑混合，质量比为0.2%，羟丙基壳聚糖：苯并三氮唑=1：1，抗氧化剂为对苯二酚0.7%，添加剂为三乙醇胺，为0.4%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

实施例 6

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为甘氨酸、柠檬酸与乙醇酸混合，质量比3.8%，甘氨酸：柠檬酸：乙醇酸=1：2：1，表面活性剂为NP-10与吐温20混合，质量比为4.5%，NP-10：吐温20=2:1，成膜剂为聚乙二醇6000与聚乙二醇2000混合，质量比为0.8%，聚乙二醇6000与聚乙二醇=2:1，缓蚀剂为羟丙基壳聚糖与苯并三氮唑混合，0.25%，羟丙基壳聚糖：苯并三唑=2：1，抗氧化剂为对苯二酚0.9%，添加剂为三乙醇胺，为0.5%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

实施例 7

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为二羟甲基丙酸、衣康酸、乳酸与丁二酸混合，质量比4%，二羟甲基丙酸：衣康酸：乳酸：丁二酸=1：1：2：3，表面活性剂为NP-10、吐温20与PE-100混合，质量比为5%，NP-10：吐温20：PE-100=1:1:1，成膜剂为聚乙二醇6000与聚乙二醇2000混合，质量比为1%，聚乙二醇6000与聚乙二醇2000=1:3，缓蚀剂为羟丙基壳聚糖与苯并三氮唑混合，0.3%，羟丙基壳聚糖：苯并三唑=3:1，抗氧化剂为对苯二酚1.2%，添加剂为三乙醇胺，为0.6%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

实施例8

本实施按照以下质量比准备原料：活性剂为琥珀酸、乳酸、丁二酸、戊二酸与己二酸混合，质量比4.5%，琥珀酸：乳酸：丁二酸：戊二酸：己二酸=1: 2: 2: 1: 1，表面活性剂为NP-10、吐温20与PE-100混合，质量比为6%，NP-10：吐温20：PE-100=2:1:1，成膜剂为聚乙二醇6000与聚乙二醇2000混合，质量比为1.1%，聚乙二醇6000与聚乙二醇2000=3:1，缓蚀剂为羟丙基壳聚糖与苯并三氮唑混合，0.4%，羟丙基壳聚糖：苯并三唑=2:1，抗氧化剂为对苯二酚1.5%，添加剂为三乙醇胺，为0.7%，余量为溶剂，溶剂为去离子水。

使用上述实施例配制成助焊剂时，焊点饱满，圆润，光亮，无刺激性气味，焊后固体残余微少，挥发性有机物极少，对电路板腐蚀微小，制作简单成本微小，存储运输方便，无炸锡现象，不会影响操作人员身体健康，环保。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：各组分及质量百分比如下：

活性剂1.5~4.5%；表面活性剂0.1%~6%；

成膜剂0~1.1%；抗氧化剂0. 01~1.5%；

缓蚀剂0~0.4%，余下为溶剂，全部组分总质量百分比为100%；

所述的表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚或润湿剂PE-100或聚丙烯酰胺中的任一种、任两种、任三种或四种以各自大于0%的质量比混合；

所述的抗氧化剂为对苯二酚；

所述的溶剂为去离子水。

2.根据权利要求1所述的低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：还包括添加剂，质量百分比0.001%~0.7%；所述的添加剂为三乙醇胺。

3.根据权利要求1所述的低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：所述聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯是吐温20。

4.根据权利要求1—3任一所述的低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：所述壬基酚聚氧乙烯醚是NP-10。

5.根据权利要求4所述的低VOC低腐蚀性环保型水基助焊剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺是APAM。