CN114133895A - 一种覆铜板用透明树脂组合物及包含其的覆铜板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种覆铜板用透明树脂组合物及包含其的覆铜板,所述覆铜板用透明树脂组合物包括如下重量份的组分:饱和聚酯树脂20‑30份、聚乙烯醇缩醛树脂60‑70份、氨基树脂5‑15份、抗氧化剂1‑3份。本发明的覆铜板用透明树脂组合物的组分间相容性好,透光率高,具有良好的柔韧性,成膜韧性好,耐弯折性能优异,适用于柔性透明基板。
Description
技术领域
本发明属于覆铜板技术领域,涉及一种覆铜板用透明树脂组合物及包含其的覆铜板。
背景技术
挠性覆铜板作为一种电子互连的基础材料,被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、车载电子设备等领域。挠性覆铜板分为有胶挠性覆铜板和无胶挠性覆铜板。有胶挠性覆铜板主要由基膜、胶粘剂和铜箔组成,基膜主要是PI膜和PET膜。目前,用于有胶挠性覆铜板的胶粘剂都为高温固化环氧体系。
近年来,透明显示、透明电磁屏蔽膜及透明加热膜等新兴领域发展迅速,对柔性透明基板材料的需求呼声日益高涨。PET膜具有优异的透光率和良好的性价比,作为有胶挠性覆铜板的绝缘基膜在透明基板材料中大有用武之地。但是,传统的高温固化环氧体系胶粘剂不透明,无法应用于透明基材。
因此,开发一种应用于柔性透明基板的材料具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种覆铜板用透明树脂组合物及包含其的覆铜板。本发明的覆铜板用透明树脂组合物的组分间相容性好,透光率高,具有良好的柔韧性,成膜韧性好,耐弯折性能优异,适用于柔性透明基板。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供一种覆铜板用透明树脂组合物,所述覆铜板用透明树脂组合物包括如下重量份的组分:
饱和聚酯树脂20-30份、聚乙烯醇缩醛树脂60-70份、氨基树脂5-15份、抗氧化剂1-3份。
在本发明中,饱和聚酯树脂与聚乙烯醇缩醛树脂之间能形成氢键作用,有较好的相容性,使得能够提高组合物的透光性。氨基树脂作为固化剂,具有较好的稳定性,不受环境中水汽等因素影响,能使树脂组合物形成稳定的交联网络结构,能够协同提升组合物的剥离强度、透光性和耐折性。
在本发明中,以饱和聚酯树脂和聚乙烯醇缩醛树脂作为主体树脂,氨基树脂作为固化剂,三者相互配合使用,可以赋予树脂组合物较好的相容性,优异的透光性和良好的柔韧性。
在本发明的覆铜板用透明树脂组合物中,饱和聚酯树脂的含量可以为20份、23份、25份、28份或30份。在本发明的覆铜板用透明树脂组合物中,聚乙烯醇缩醛树脂的含量可以为60份、62份、64份、66份、68份或70份。
所述饱和聚酯树脂用量过多或所述聚乙烯醇缩醛树脂用量过少,则树脂组合物的韧性不足,制备的透明挠性覆铜板的耐弯折性会变差;所述饱和聚酯树脂用量过少或所述聚乙烯醇缩醛树脂的用量过多,则树脂组合物的粘结性不足,制备的透明挠性覆铜板剥离强度会降低。
在本发明的覆铜板用透明树脂组合物中,氨基树脂的含量可以为5份、7份、9份、10份、12份、14份或15份。
所述氨基树脂用量过多,则树脂组合物的交联密度过高,会导致树脂组合物变脆,韧性不足,制备的透明挠性覆铜板耐弯折性会变差;所述氨基树脂用量过少,则树脂组合物的交联密度不足,树脂组合物的内聚强度不够,制备的透明挠性覆铜板的剥离强度低、耐弯折性变差。
在本发明的覆铜板用透明树脂组合物中,抗氧化剂的含量可以为1份、1.5份、2份、2.5份或3份。
作为本发明的优选技术方案,所述饱和聚酯树脂的羟值为5-9mgKOH/g(例如5mgKOH/g、6mgKOH/g、7mgKOH/g、8mgKOH/g或9mgKOH/g),酸值为0-3mgKOH/g(例如0mgKOH/g、0.5mgKOH/g、1mgKOH/g、1.5mgKOH/g、2mgKOH/g、2.5mgKOH/g或3mgKOH/g)。
所述饱和聚酯树脂的羟值过高,则分子内和分子间的氢键作用力过大,树脂在有机溶剂中溶解性变差,胶水粘度太大,不利于涂覆加工,且会造成树脂组合物的交联密度过大,导致透明树脂组合物层变脆,耐弯折性变差;所述饱和聚酯树脂的羟值过低,则饱和聚酯树脂的反应性不足,树脂组合物的相容性不够,透光率降低,且透明树脂组合物层交联密度不足,内聚强度变低,韧性变差,也会导致耐弯折性变差。
在本发明中,酸性环境可催化氨基树脂与树脂组合物体系中的羟基交联反应,但是若所述饱和聚酯树脂的酸值过高,则一方面会导致树脂组合物的固化反应过快,胶水适用期变短,加工性变差,另一方面也会增加透明树脂组合物层的交联密度,使透明树脂组合物层的变脆,耐弯折性变差。
作为本发明的优选技术方案,所述饱和聚酯树脂的玻璃化转变温度-10℃-20℃(例如-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃或20℃),数均分子量为10000-20000(例如10000、15000、18000或20000)。本发明所述饱和聚酯树脂为无定形共聚酯树脂,其玻璃化转变温度低于室温,可使树脂组合物干燥后仍具备一定的触粘性,便于加热贴合铜箔;若饱和聚酯树脂的玻璃化转变温度过低,则饱和聚酯树脂中的柔性链段过多,内聚强度不足,导致透明树脂组合物层剥离强度和耐折性变差。若所述饱和聚酯树脂的分子量过高,则对铜箔和基膜浸润性变差,剥离强度不足;若所述饱和聚酯树脂的分子量过低,则成膜韧性不够,耐折性较差。所述饱和聚酯树脂可使用市售品,示例性地包括但不限于Toyobo公司GK-570、560或SK公司ES510。
所述聚乙烯醇缩醛树脂选自聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚乙烯醇缩甲乙醛树脂、聚乙烯醇缩丙醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或聚乙烯醇缩戊醛树脂中的一种或至少两种的组合。
随着聚乙烯醇缩醛树脂所用醛类碳链增长,树脂极性逐渐降低,粘结性变差,玻璃化转变温度也越低,但是韧性增加,在有机溶剂中的溶解度提高。综合剥离强度、相容性、耐弯折性等性能方面考虑,优选地,所述聚乙烯醇缩醛树脂为聚乙烯醇缩丁醛树脂。所述聚乙烯醇缩丁醛树脂可以是聚乙烯醇缩正丁醛树脂和/或聚乙烯醇缩异丁醛树脂。
作为本发明的优选技术方案,所述聚乙烯醇缩醛树脂的玻璃化转变温度为70-100℃(例如71℃、73℃、75℃、78℃、80℃、85℃、88℃、90℃、95℃、98℃或100℃),数均分子量为90000-120000(例如90000、100000、110000或120000),从而能够保证组合物具有较好的韧性和成膜性。所述聚乙烯醇缩醛树脂可使用市售品,示例性地包括但不限于SekisuiChemical公司的BX-1、BH-3(Z)或BH-6。
所述聚乙烯醇缩醛树脂的玻璃化转变温度越低,则树脂层的柔性链段越多,树脂的内聚强度不足,剥离强度和耐弯折性变差;所述聚乙烯醇缩醛树脂的玻璃化转变温度越高,则树脂组合物柔韧性不足,剥离强度和耐弯折性变差。
所述聚乙烯醇缩醛树脂的数均分子量越低,则树脂层的柔韧性不足,制备的透明挠性覆铜板耐弯折性较差;所述聚乙烯醇缩醛树脂的数均分子量越高,则树脂层的浸润性不足,所制备的透明挠性覆铜板剥离强度不足。
在本发明中,所述饱和聚酯树脂的羟值测试方法为DIN 53240-02-2007;饱和聚酯树脂的酸值测试方法DIN EN ISO 2114-2002);所述饱和聚酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂的玻璃化转变温度采用差示扫描量热法测试得到(测试方法为DIN 53765-1994,升温速率10℃/min);所述饱和聚酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂的数均分子量采用凝胶色谱(GPC)法测试得到(测试方法为GB/T 21863-2008,以聚苯乙烯校准为基础通过凝胶渗透色谱法进行测定)。
优选地,所述氨基树脂选自丁醚化氨基树脂、异丁醚化氨基树脂或甲醚化氨基树脂中的一种或至少两种的组合。所述氨基树脂可使用市售品,示例性地包括但不限于三木集团的585-1、5138或5817。
优选地,所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。示例性地,所述受阻酚类抗氧剂可选自1010、1076或2246,所述亚磷酸酯类抗氧剂可选自168、618。
另一方面,本发明提供一种树脂胶液,其是将如上所述覆铜板用透明树脂组合物溶解或分散在有机溶剂中得到。
优选地,所述有机溶剂为丙酮、丁酮、甲苯、乙醇、异丙醇、环己酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯或乙酸乙酯中的一种或至少两种的混合物。
优选地,所述树脂胶液的固含量为40wt%-60wt%,例如40wt%、43wt%、45wt%、48wt%、50wt%、53wt%、55wt%、58wt%或60wt%。
另一方面,本发明提供一种透明挠性覆铜板,所述透明挠性覆铜板包括透明基膜、涂布于透明基膜一面或两面上的如上所述覆铜板用透明树脂组合物层、以及压合于该透明树脂组合物层上的铜箔。
优选地,所述透明基膜的可见光透过率≥88%(例如88%、90%、92%、95%、98%、99%等)。
优选地,所述透明基膜的厚度为10-200μm,例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、140μm、150μm、170μm、190μm或200μm。
优选地,所述透明基膜选自聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亚胺膜或聚萘二甲酸乙二醇酯膜中的任意一种。
优选地,所述覆铜板用透明树脂组合物层的厚度为5-30μm,例如5μm、8μm、10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、23μm、25μm、28μm或30μm。
优选地,所述铜箔的厚度为3-35μm,例如3μm、5μm、8μm、10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、23μm、25μm、28μm、30μm或35μm。
在本发明中,所述透明挠性覆铜板的制备方法为:将如上所述覆铜板用透明树脂组合物单面或双面涂布在透明基膜表面,干燥,除去有机溶剂,在基膜表面形成部分固化的透明树脂组合物层,然后与铜箔压合,固化后收卷即得到所述透明挠性覆铜板。
优选地,所述干燥温度为在80-120℃(例如80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、110℃或120℃)加热2-5分钟(例如2分钟、3分钟、4分钟或5分钟、)。
优选地,所述压合温度为100-130℃,例如100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃。
优选地,所述固化温度为80-100℃(例如80℃、85℃、90℃、95℃或100℃),固化时间3-6小时(3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时或6小时)。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明的覆铜板用透明树脂组合物的组分间相容性好,透光率高,具有良好的柔韧性,成膜韧性好,耐弯折性能优异,适用于柔性透明基板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种树脂组合物,按重量份计,包括:饱和聚酯树脂(SK公司ES510,羟值9mgKOH/g,酸值<3mgKOH/g,玻璃化转变温度10℃,数均分子量19000)20份、聚乙烯醇缩醛树脂(聚乙烯醇缩丁醛树脂,Sekisui Chemical公司BX-1,数均分子量100000,玻璃化转变温度95℃)60份、氨基树脂(三木集团585-1)5份、抗氧剂1010 1份。
用丁酮调节上述树脂组合物,搅拌混合使其溶解形成均匀胶液,控制固含量40wt%。
将上述胶液涂布在厚度为10μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)表面,控制透明树脂组合物层的厚度为5μm,在80℃下干燥2分钟,然后与3μm铜箔于100℃下覆合,再于80℃下固化3小时,得到透明挠性覆铜板。
实施例2
一种树脂组合物,按重量份计,包括:饱和聚酯树脂(Toyobo公司GK-570,羟值6mgKOH/g,酸值<2mgKOH/g,玻璃化转变温度0℃,数均分子量18000)30份、聚乙烯醇缩醛树脂(聚乙烯醇缩丁醛树脂,Sekisui Chemical公司BH-3(Z),数均分子量110000,玻璃化转变温度74℃)70份、氨基树脂(三木集团5138)15份、抗氧剂168 3份。
用甲苯调节上述树脂组合物,搅拌混合使其溶解形成均匀胶液,控制固含量50wt%。
将上述胶液涂布在厚度为200μm的聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN膜)表面,控制透明树脂组合物层的厚度为30μm,在100℃下干燥5分钟,然后与35μm铜箔于130℃下覆合,再于100℃下固化6小时,得到透明挠性覆铜板。
实施例3
一种树脂组合物,按重量份计,包括:饱和聚酯树脂(Toyobo公司560,羟值8mgKOH/g,酸值<2mgKOH/g,玻璃化转变温度7℃,数均分子量19000)25份、聚乙烯醇缩醛树脂(聚乙烯醇缩丁醛树脂,Sekisui Chemical公司BH-6,数均分子量92000,玻璃化转变温度73℃)65份、氨基树脂(三木集团5817)10份、抗氧剂1076 2份。
用环己酮调节上述树脂组合物,搅拌混合使其溶解形成均匀胶液,控制固含量60wt%。
将上述胶液涂布在厚度为100μm的透明聚酰亚胺膜(CPI膜)表面,控制透明树脂组合物层的厚度为20μm,在120℃下干燥3分钟,然后与9μm铜箔于120℃下覆合,再于90℃下固化4小时,得到透明挠性覆铜板。
比较例1
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中不含饱和聚酯树脂。
比较例2
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中不含聚乙烯醇缩醛树脂。
比较例3
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中不含氨基树脂。
比较例4
与实施例3的区别仅在于,将树脂组合物中饱和聚酯树脂替换为等重量份的不饱和聚酯树脂(196型不饱和聚酯,CAS号26098-37-3)
比较例5
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为Toyobo公司GK140,羟值10mgKOH/g,酸值<2mgKOH/g,玻璃化转变温度20℃,数均分子量13000。
比较例6
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为瀚海公司AL260,羟值4mgKOH/g,酸值3mgKOH/g,玻璃化转变温度20℃,数均分子量20000。
比较例7
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为Toyobo公司GK150,羟值7mgKOH/g,酸值5mgKOH/g,玻璃化转变温度20℃,数均分子量13000。
比较例8
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为Toyobo公司600,羟值7mgKOH/g,酸值<2mgKOH/g,玻璃化转变温度47℃,数均分子量16000。
比较例9
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为Toyobo公司BX218S,羟值9mgKOH/g,酸值<1mgKOH/g,玻璃化转变温度-37℃,数均分子量30000。
比较例10
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为Toyobo公司300,羟值5mgKOH/g,酸值<2mgKOH/g,玻璃化转变温度7℃,数均分子量23000。
比较例11
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中饱和聚酯树脂为SK公司ES960,羟值19mgKOH/g,酸值<3mgKOH/g,玻璃化转变温度18℃,数均分子量7000。
比较例12
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中聚乙烯醇缩丁醛树脂为SekisuiChemical公司BH-A,数均分子量115000,玻璃化转变温度65℃。
比较例13
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中聚乙烯醇缩丁醛树脂为SekisuiChemical公司KS-6Z,数均分子量108000,玻璃化转变温度113℃。
比较例14
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中聚乙烯醇缩丁醛树脂为SekisuiChemical公司BM-2(Z),数均分子量52000,玻璃化转变温度71℃。
比较例15
与实施例3的区别仅在于,树脂组合物中聚乙烯醇缩丁醛树脂为SekisuiChemical公司BX-5(Z),数均分子量130000,玻璃化转变温度92℃。
比较例16
与实施例3的区别仅在于,将聚乙烯醇缩醛树脂替换为等重量份的聚乙烯醇(Kuraray公司ELVANOL T-25)。
比较例17
与实施例3的区别仅在于,将氨基树脂替换为等重量份的异氰酸酯化合物(Bayer公司DESMODUR L75)。
比较例18
与实施例3的区别仅在于,将氨基树脂替换为等重量份的三聚氰胺化合物(CAS号108-78-1)。
对实施例1-3及比较例1-18制备的透明挠性覆铜板进行性能测试,测试方法如下:
(1)剥离强度
按照IPC-TM-650 2.4.9中规定的方法进行测试。
(2)可见光透过率
蚀刻铜箔后,在透明树脂组合物层上再涂覆一层相对应的透明树脂组合物,干燥、固化后,按照ASTM D1003中规定的方法分别测试接收态和双85(85℃,85%RH)处理1000小时后的可见光透过率。
(3)耐折性
按照JIS C-6471中规定的方法进行测试,测试条件0.5kg/0.8R。
按照上述性能测试方法测试实施例1-3、比较例1-18提供的透明挠性覆铜板的各项性能,测试结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出,以本发明的实施例1-3提供的透明树脂组合物及其制备的透明挠性覆铜板,具有很好的剥离强度(1.03N/mm以上)、透光性(接收态可见光透过率在90%以上)及耐弯折性(345次以上),湿热老化后透光性保持率较高(双85处理后可见光透过率在90%以上)。
比较例1-3中提供的透明树脂组合物相比于实施例3,分别不含饱和聚酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂或氨基树脂,所制备的透明挠性覆铜板的剥离强度、接收态透光性、湿热老化后透光性及耐弯折性均不如实施例3。
比较例4中的透明树脂组合物以不饱和聚酯树脂代替饱和聚酯树脂,因不饱和聚酯树脂中含有大量不饱和双键,导致其所制备的透明挠性覆铜板经双85处理后可见光透过率显著下降。
比较例5-11中的透明树脂组合物中所用饱和聚酯树脂的玻璃化转变温度、酸值、羟值或数均分子量等指标不在优选范围内时,所制备的透明挠性覆铜板的剥离强度、接收态透光性、双85处理后的透光性及耐弯折性等综合性能均不如实施例3优异。
比较例12-15中的透明树脂组合物中所用聚乙烯醇缩丁醛树脂的玻璃化转变温度、数均分子量不在优选范围内时,所制备的透明挠性覆铜板的剥离强度、接收态透光性、双85处理后的透光性及耐弯折性等综合性能均不如实施例3优异。
比较例16中的透明树脂组合物中以聚乙烯醇替换聚乙烯醇缩醛树脂,因聚乙烯醇极性高,与不饱和聚酯树脂的相容性差,所制备的透明挠性覆铜板的剥离强度、透光性及耐弯折性均较差。
比较例17中的透明树脂组合物中以异氰酸酯固化剂替换氨基树脂,因异氰酸酯易与环境中的水汽反应,导致树脂组合物的交联密度降低,树脂间的相容性较差,透明树脂组合物层内聚强度欠佳,所制备的透明挠性覆铜板的剥离强度、透光性及耐弯折性均不如实施例3。
比较例18中的透明树脂组合物中以三聚氰胺化合物替换氨基树脂,因三聚氰胺难以与树脂组合物体系中的羟基反应,导致树脂组合物的交联程度很低,内聚强度不足,相容性差,所制备的透明挠性覆铜板的剥离强度、透光性、耐折性均远不如实施例3。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的覆铜板用透明树脂组合物及包含其的透明挠性覆铜板,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种覆铜板用透明树脂组合物,其特征在于,所述覆铜板用透明树脂组合物包括如下重量份的组分:
饱和聚酯树脂20-30份、聚乙烯醇缩醛树脂60-70份、氨基树脂5-15份、抗氧化剂1-3份。
2.根据权利要求1所述覆铜板用透明树脂组合物,其特征在于,所述饱和聚酯树脂的羟值为5-9mgKOH/g,酸值为0-3mgKOH/g;
优选地,所述饱和聚酯树脂的玻璃化转变温度-10℃-20℃,数均分子量为10000-20000。
3.根据权利要求1或2所述覆铜板用透明树脂组合物,其特征在于,所述聚乙烯醇缩醛树脂选自聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚乙烯醇缩甲乙醛树脂、聚乙烯醇缩丙醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂或聚乙烯醇缩戊醛树脂中的一种或至少两种的组合;
优选地,所述聚乙烯醇缩醛树脂为聚乙烯醇缩丁醛树脂;
优选地,所述聚乙烯醇缩醛树脂的玻璃化转变温度为70-100℃,数均分子量为90000-120000。
4.根据权利要求1-3中任一项所述覆铜板用透明树脂组合物,其特征在于,所述氨基树脂选自丁醚化氨基树脂、异丁醚化氨基树脂或甲醚化氨基树脂中的一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-3中任一项所述覆铜板用透明树脂组合物,其特征在于,所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
6.一种树脂胶液,其特征在于,其是将如权利要求1-5中任一项所述覆铜板用透明树脂组合物溶解或分散在有机溶剂中得到。
7.根据权利要求6所述树脂胶液,其特征在于,所述有机溶剂为丙酮、丁酮、甲苯、乙醇、异丙醇、环己酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯或乙酸乙酯中的一种或至少两种的混合物;
优选地,所述树脂胶液的固含量为40wt%-60wt%。
8.一种透明挠性覆铜板,其特征在于,所述透明挠性覆铜板包括透明基膜、涂布于透明基膜一面或两面上的如权利要求1-5中任一项所述覆铜板用透明树脂组合物层、以及压合于该透明树脂组合物层上的铜箔。
9.根据权利要求8所述透明挠性覆铜板,其特征在于,所述透明基膜的可见光透过率≥88%;
优选地,所述透明基膜的厚度为10-200μm;
优选地,所述透明基膜选自聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亚胺膜或聚萘二甲酸乙二醇酯膜中的任意一种。
10.根据权利要求8或9所述透明挠性覆铜板,其特征在于,所述覆铜板用透明树脂组合物层的厚度为5-30μm;
优选地,所述铜箔的厚度为3-35μm。
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