CN110982374A - 一种形成可焊接金属线路的高温涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计耐高温树脂50～70％、镭雕粉15～20％、流平剂0.5～2％、活性稀释剂0.5～2％、固化剂10‑35％；采用环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚组合而成的耐高温树脂，对PPS、LCP材料、玻璃、陶瓷和金属等基材均具有较高的粘结力；加入特定配比的镭雕粉，通过在不同基材喷涂固化后，再镭雕、化学镀形成导电金属线路，所形成的线路可以进行高温的锡焊，具有突出的耐高温性能；制备而成的天线信号接收能力强，导电线路阻抗性能好。本发明的还公开了一种可焊接金属线路的高温涂料的制备方法，耐高温树脂组分间相容性好，涂料组分分散均匀，操作简单。

Description

一种形成可焊接金属线路的高温涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种形成可焊接金属线路的高温涂料及制备方法。
背景技术
近年来，我国移动通信取得了前所未有的非凡成就，建成了全球最大的4G网络，5G网络蓄势待发。而物联网、智能硬件产品，要联网传输数据，都需要有天线，天线是无线通信设备中相当重要的元件。现有普遍采用的是FPC和LDS天线，但FPC天线需要根据每一款产品单独调试，组装困难，基材PI膜也满足不了5G毫米波的传输要求。LDS(激光直接成型)是FPC天线的进化版，空间利用率极高，适用于天线频段特别多、产品内部空间非常紧凑的情况，目前已经广泛应用于天线线路的制造，如手机、平板电脑天线线路的制造，其优点是天线直接在机壳上形成，大大减小电子产品的厚度。
现有LDS天线制作技术是使用激光在可活化塑料壳上雕刻出线路图，再进行化学镀，得到天线线路。这种技术需要使用专用的塑胶原料，成本高，不能满足大件电子产品外壳及对材料性能要求高的高端电子产品的需求。而且LDS天线不能在玻璃、陶瓷上实现导电线路，这大大限制了高性能复合材料如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷材料等在LDS天线工艺中的应用。随着5G对射频和基材的要求越来越高，传统基材的天线也将难以胜任。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种形成可焊接金属线路的高温涂料，采用改进的耐高温树脂组合，对PPS、LCP材料、玻璃、陶瓷和金属等基材均具有较高的粘结力；通过在不同基材喷涂固化后，再镭雕、化学镀形成导电金属线路，所形成的线路可以进行高温的锡焊，具有突出的耐高温性能；制备而成的天线信号接收能力强，导电线路阻抗性能好。
本发明的目的之二在于提供一种上述可焊接金属线路的高温涂料的制备方法，耐高温树脂组分间相容性好，涂料组分分散均匀，操作简单。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂50～70％、镭雕粉15～20％、流平剂0.5～2％、活性稀释剂0.5～2％、固化剂10-35；
所述耐高温树脂为环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的组合物。
优选地，所述形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂60％、镭雕粉20％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂18.2％。
进一步地，所述耐高温树脂中环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的重量比为(2-3)：(2-4)：(1-2)。
优选地，所述耐高温树脂中环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的重量比为2：3：1.5。
进一步地，所述镭雕粉为石墨粉和金属有机化合物的混合物，所述金属有机化合物选自镍有机化合物、铜有机化合物、铁有机化合物、银有机化合物、钴有机化合物中的一种或多种的组合。
所述石墨粉和金属有机化合物的重量比为(1.5-2.5):1。
所述活性稀释剂为乙醇、丙酮和甲苯的组合物。
所述流平剂选自BYK310、BYK333、MONENG-1070中的一种或多种。
所述固化剂为三环氧丙基异氰尿酸酯和多元胺固化剂的组合。
进一步地，所述形成可焊接金属线路的高温涂料，还包括填料，所述填料为耐高温填料，选自硫酸钡、钛白粉、氢氧化镁、云母粉中的一种或多种；
实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种形成可焊接金属线路的高温涂料的制备方法，包括：先将环氧树脂、有机硅树脂和活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分进行混炼，粉碎，即得。
先将环氧树脂和有机硅树脂在有机活性稀释剂中高速混匀，可以实现环氧树脂和有机硅树脂的初步交联，提高它们的相容性。预混合后的树脂经烘干、粉碎后，与其他组分粉末一起进行混炼，各组分的分散效果更好。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用特定组合的耐高温树脂，具有优异的耐高温性能、较强的附着力和耐候性。其中，有机硅树脂有着优良的耐热、耐候、耐水性及电绝缘性能，粉末涂料中使用有机硅树脂，可以改进其耐热性及耐候性，但单独使用有机硅树脂对基材的附着力差；而环氧树脂对金属材料和非金属材料都具有较好的间接强度，本发明加入溶剂型环氧树脂，在活性稀释剂中，有机硅树脂与有机硅树脂进行初步交联，形成立体网络结构，兼具有机硅树脂和环氧树脂的优势，同时促进了有机硅树脂和环氧树脂的相容；本发明还加入了聚苯硫醚，高温交联固化后具有突出的热稳定性和良好的耐酸碱性，对玻璃、陶瓷、钢材、铝、银基基础材料都有很好的粘结力,并有较高的机械强度；同时，在聚苯硫醚的高温固化温度下，聚苯硫醚树脂可与环氧树脂充分熔化、混合，最终使耐高温树脂的有机硅树脂、环氧树脂和聚苯硫醚树脂相互交联、相互融合、相互促进，提高本发明高温涂料的综合性能。
2、本发明的高温涂料可通过不同基材(塑胶，5G天线上PPS、LCP材料、玻璃、陶瓷、五金)喷涂后，再镭雕、化学镀形成导电金属线路，此线路可用于天线制作(高频，中频，低频)，大大促进了高性能复合材料如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷材料等在天线工艺中的应用；此线路耐高温性能优异，可进行锡焊，过锡炉280℃高温10s。天线在组装至主板时，需要对连接点进行焊接，温度高达280℃，普通涂料在这个高温下就会起皮，与基材脱离，无法工作，本发明的高温涂料非常好地解决了这个问题。
3、本发明加入的镭雕粉包括特定配比的石墨粉和金属有机化合物，其中石墨粉起导电作用，金属有机化合物起到可化学镀的作用；此外，石墨的加入还可以改善聚苯硫醚的润滑性能和柔韧性能，提高涂层的综合性能；流平剂的加入可改善环氧树脂和有机硅树脂树脂的流变性，使聚苯硫醚粉末和镭雕粉更均匀的分散在树脂中。
4、本发明可焊接金属线路的高温涂料具有良好的附着力，可达到1级以上，耐酸碱性能优异，耐酸性溶液最高含量25-35％，化铜的PH值12-13，物理性能强，可在基材上分布均匀；本涂料涂层厚度可达60um，可满足导电线路，手机天线，无线感应圈的激光蚀刻要求，制备而成的天线信号接收能力强，导电线路阻抗性能好。
附图说明
图1为本发明涂料阻抗性能测试图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂50～70％、镭雕粉15～20％、流平剂0.5～2％、活性稀释剂0.5～2％、固化剂10-35％；
其中，耐高温树脂为环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的组合物，环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的重量比为(2-3)：(2-4)：(1-2)。
耐高温树脂采用环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的组合和特定的配比，三者相互补充、相互促进，使得耐高温树脂同时具有三种树脂的优异性能，为本发明形成可焊接金属线路的高温涂料带来较强的耐高温性能和附着力，较好的耐酸碱性能，耐候性强。
镭雕粉为石墨粉和金属有机化合物的混合物，金属有机化合物选自镍有机化合物、铜有机化合物、铁有机化合物、银有机化合物、钴有机化合物中的一种或多种的组合。石墨粉和金属有机化合物的重量比为(1.5-2.5):1。石墨粉起导电作用，金属有机化合物起到可化学镀的作用，合适的配比则使得后续的镭雕和化学镀效果更好，镀层为金属，均匀无断开。
上述活性稀释剂为乙醇、丙酮和甲苯的组合物，可很好的溶解环氧树脂和有机硅树脂，还起到粘结各组分粉末的作用。
流平剂选自BYK310、BYK333、MONENG-1070中的一种或多种。流平剂具有较好的耐高温性能，改善了树脂的流变性，使粉末组分更均匀的分散在树脂基体中。
固化剂为三环氧丙基异氰尿酸酯和多元胺固化剂的组合。三环氧丙基异氰尿酸酯(TGIC)是一种杂环环氧化合物，是粉末涂料良好的固化交联剂，还具有很好的耐热耐候性，粘接性及优异的高温性能。
上述形成可焊接金属线路的高温涂料还包括耐高温填料，选自硫酸钡、钛白粉、氢氧化镁、云母粉中的一种或多种；
一种形成可焊接金属线路的高温涂料的制备方法，包括：先将环氧树脂、有机硅树脂和活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分进行混炼，粉碎，即得。
实施例1
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂50％、镭雕粉15％、流平剂2％、活性稀释剂2％、固化剂31％。
其中，耐高温树脂中，环氧树脂、有机硅树脂、聚苯硫醚的重量比为3:3:1。
本实施例高温涂料是通过以下方法制备的：先将配方量的环氧树脂、有机硅树脂和配方量的活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分，按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
本实施例高温涂料在导电线路上的应用工艺如下：
采用热喷涂法将上述高温涂料喷涂在基材上，喷涂温度为300-350℃；将喷涂后的基材于180℃下高温固化15min，形成稳定的涂层；然后按照本领域常规方法进行镭雕、化学镀，即得金属线路。含有该金属线路涂层的天线可以在280℃下锡焊连接至主板。
采用热喷涂工艺，基体材料不受限制，可以在各种基材上喷涂，喷涂过程中基体材料温升小，不产生应力和变形，操作工艺灵活方便，不受工件形状限制。聚苯硫醚具有突出的热稳定性，在空气中于300-345℃迅速进行交联固化，交联后有效工作温度在295℃以上，提高了涂料的耐高温性能；涂料各组分在该喷涂温度下可以更好的熔融或交联。
实施例2
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂60％、镭雕粉20％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂18.2％。
其中，耐高温树脂中，环氧树脂、有机硅树脂、聚苯硫醚的重量比为2:3:1.5。
本实施例高温涂料是通过以下方法制备的：先将配方量的环氧树脂、有机硅树脂和2/3配方量的活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分，按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
实施例3
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂70％、镭雕粉18％、流平剂0.5％、活性稀释剂0.5％、固化剂11％。
其中，耐高温树脂中，环氧树脂、有机硅树脂、聚苯硫醚的重量比为2:2:2。
本实施例高温涂料的制备方法与实施例1相同，此处不再详述。
本实施例高温涂料是通过以下方法制备的：先将配方量的环氧树脂、有机硅树脂和1/3配方量的活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分，按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
实施例4
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂60％、镭雕粉18％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂15.2％，填料5％。
其中，耐高温树脂中，环氧树脂、有机硅树脂、聚苯硫醚的重量比为2:3:1.5。
本实施例高温涂料是通过以下方法制备的：先将配方量的环氧树脂、有机硅树脂和2/3配方量的活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分，按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
对比例1
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂60％、镭雕粉20％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂18.2％。
其中，耐高温树脂中，环氧树脂、有机硅树脂的重量比为2:3。
本对比例高温涂料是通过以下方法制备的：先将配方量的环氧树脂、有机硅树脂和2/3配方量的活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分，按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
采用静电喷涂法将上述涂料喷涂在基材上，然后将基材于180℃下高温固化30min，形成稳定的涂层；然后按照本领域常规方法进行镭雕、化学镀，即得本对比例涂料上的金属线路。
对比例2
一种形成可焊接金属线路的高温涂料，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂60％、镭雕粉20％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂18.2％。
其中，耐高温树脂中，环氧树脂、聚苯硫醚的重量比为2:1.5。
本对比例高温涂料是通过以下方法制备的：将配方量的组分，按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
采用热喷涂法将上述涂料喷涂在基材上，喷涂温度为300-350℃；将喷涂后的基材于180℃下高温固化15min，形成稳定的涂层；然后按照本领域常规方法进行镭雕、化学镀，即得金属线路。
对比例3
一种涂料，包括按质量百分比计的如下组分：环氧树脂60％、镭雕粉20％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂18.2％。
本对比例涂料是通过以下方法制备的：将配方量的各组分按照本领域常规方法进行混炼，粉碎，即得。
采用静电喷涂法将上述涂料喷涂在基材上，然后将基材于150℃下固化1h，形成稳定的涂层；然后按照本领域常规方法进行镭雕、化学镀，即得本对比例涂料上的金属线路。
测试例1
将实施例1-4和对比例1-3的涂料喷涂在陶瓷基材表面，采用本领域常规方法对其进行附着力、耐候性等性能检测，结果如表1所示。
表1涂料性能检测表
Figure BDA0002265180260000091
由表1可以看出，本发明实施例1-4的高温涂料在陶瓷材料上的附着力等级为1级或更好，经285℃高温30s无任何变化，耐高温性能优异，可用于锡焊；耐酸性浓度可到25-35％，制备的天线耐候性能优异，可以适用于各种环境。对比实施例1-4和测试例1-3可以得出，本发明的耐高温树脂组合中组分相互促进，显著提高了涂料的附着力、耐热性和耐酸碱性。
测试例2
将实施例2中的高温涂料采用热喷涂法喷涂在基材上，喷涂温度为320℃；将喷涂后的基材于180℃下高温固化15min，形成稳定的涂层；然后按照本领域常规方法进行镭雕、化学镀，即得金属线路。对得到的金属线路进行阻抗性能测试，结果如图1所示，由图1可以看出，测试本发明高温涂料上形成的金属线路阻抗并未发生变化，说明该线路阻抗性能好，用作天线时天线信号更稳定。
本发明涂料具有较好的阻抗性能，这与涂料配方的选择合理相关。合理的组分和配比使得后续镭雕、化学镀的效果非常好，镀层为金属，在化学镀过程中镀层非常均匀，且厚度有保证，镀层无断开，故阻抗性能好，阻抗性能好对应的是用作天线时天线信号更稳定。
上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂50～70％、镭雕粉15～20％、流平剂0.5～2％、活性稀释剂0.5～2％、固化剂10-35％；
所述耐高温树脂为环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的组合物。
2.根据权利要求1所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：耐高温树脂60％、镭雕粉20％、流平剂0.8％、活性稀释剂1％、固化剂18.2％。
3.根据权利要求1所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，所述耐高温树脂中环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的重量比为(2-3)：(2-4)：(1-2)。
4.根据权利要求3所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，所述耐高温树脂中环氧树脂、有机硅树脂和聚苯硫醚的重量比为2：3：1.5。
5.根据权利要求1所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，所述镭雕粉为石墨粉和金属有机化合物的混合物，所述金属有机化合物选自镍有机化合物、铜有机化合物、铁有机化合物、银有机化合物和钴有机化合物的一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，所述石墨粉和金属有机化合物的重量比为(1.5-2.5):1。
7.根据权利要求1所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为乙醇、丙酮和甲苯的组合物。
8.根据权利要求1所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，
所述流平剂选自BYK310、BYK333、MONENG-1070中的一种或多种；
所述固化剂为三环氧丙基异氰尿酸酯和多元胺固化剂的组合。
9.根据权利要求1所述的形成可焊接金属线路的高温涂料，其特征在于，还包括填料，所述填料为耐高温填料，选自硫酸钡、钛白粉、氢氧化镁、云母粉中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的形成可焊接金属线路的高温涂料的制备方法，其特征在于，先将环氧树脂、有机硅树脂和活性稀释剂高速混匀、烘干后粉碎，然后加入剩余组分进行混炼，粉碎，即得。
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