CN114163972B - 一种高润湿性环保三防胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高润湿性环保三防胶黏剂及其制备方法，属于胶黏剂领域。通过合成自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸预聚体，其分子结构中有两个双键基团和两个异氰酸酯基团，使得该树脂能分别在UV和湿气条件下发生快速交联聚合反应，形成致密的胶层，解决了紫外光和湿气双重固化的问题。通过在预聚体主链中引入聚硅氧烷，使得制备的三防胶黏剂具有了较低的表面张力，而且主链中的硅氧键提供了极好的柔韧性，使得制备的三防胶具有了优异的耐高低温冲击性能。

Description

一种高润湿性环保三防胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂领域，尤其涉及一种高润湿性环保三防胶黏剂及其制备方法。
背景技术
随着电子产品逐渐转向小型化、集成化、多功能化，电子组装业也在高速的发展，对组装产品的安全性能及可靠性的要求也越来越高，尤其是印刷线路板，由于电子装置越来越广泛地应用于日常生活，因此现在消费者也越来越关注产品的质量及可靠性，“三防（防潮、防盐雾、防静电）”被越来越多的生产厂商所提及和重视。
目前市场上应用最广的是溶剂型三防漆，其具有价格便宜，固化时间较快，流平润湿性能优异，兼容性好，易于返修等特点。然而近年来环保和安全生产等方面的要求趋严，环保无溶剂三防漆逐渐崭露头角，紫外光固化三防漆由于其安全环保，固化速度极快，防潮和耐化性能优异，目前已取得了越来越广泛的应用。但随着电子组装行业的发展，线路板在焊接过程中使用越来越多的免清洗助焊剂，线路板表面能降低（达因值32~34），导致紫外光固化型无溶剂三防漆在喷涂过程中不能充分润湿线路板，从而出现在线路板的部分区域产生缩胶等问题，在工艺操作过程中造成很多不便（如返修，补胶等）。开发新型高润湿性的紫外光和湿气双固化的环保型“三防胶”成为市场的迫切要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高润湿性环保三防胶黏剂及其制备方法，解决传统紫外光固化的无溶剂环保型三防胶对低表面能的线路板因润湿性差导致缩胶的问题，同时实现固化后表干滑爽，有极好的柔韧性，耐高低温性，耐湿性等特点,且在紫外光难以照射的区域，可以通过湿气交联固化，从而实现对各种复杂类型线路板的保护作用。
为解决上述问题，本发明公开了一种高润湿性环保三防胶黏剂，包括以下重量份的原料：
自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物 40～60份；
丙烯酸类活性稀释剂 30～50份；
流平润湿剂 1～5份；
光引发剂 3～8份；
阻聚剂 0.05～0.2份；
硅烷偶联剂 1～3份；
脱水剂 1～3份；
所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸低聚物具有如式(Ⅰ)的结构：
Figure SMS_1
式(Ⅰ)
其中R1:为H或CH3，R2为双端醇羟基硅油基团，其结构简式为：
Figure SMS_2
其中R为烃基，所述R2基团的分子量在1300～2000。
进一步的，所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物为通过HDI三聚体、羟基丙烯酸酯、双端醇羟基硅油、低聚物合成阻聚剂、抗氧剂和催化剂合成的含异氰酸酯基团的有机硅丙烯酸酯低聚物。
作为前述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物制备过程的各组分，可列举为如下：
所述的羟基丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种的混合物；
所述的双端醇羟基硅油选自斯洛柯公司的SILOK8812,SILOK8815，SILOK8807中的一种或任意几种的混合物；
所述低聚物合成阻聚剂选自对羟基苯甲醚，对苯醌，对苯二酚和萘醌中的一种或几种混合物；
所述的抗氧剂选自BHT（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚）和TPP（亚磷酸三苯酯）中一种或两种混合物；
所述的催化剂是二月桂酸二丁基锡。
进一步的，所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物过如下方式获得：
将1.1-1.15mol HDI三聚体，50ppm阻聚剂，100ppm抗氧剂加入到带有温度计的三口烧瓶中，加热搅拌，温度到达85～87℃时，加入丙烯酸羟乙酯1mol，将温度调整至90～95℃，在该温度条件下反应,经120分钟测试NCO含量为14-16%，继续加入0.5mol的双端醇羟基硅油SILOK8812，20ppm催化剂二月桂酸二丁基锡，调整温度为70～80℃，在该条件下，经150分钟测试NCO含量为8～10%，停止加热，降温至50℃后出料，即得自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物。
优选地，制备所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物的整个过程中三口烧瓶需要通N2保护。
作为前述的高润湿性环保三防胶黏剂的各组分可列举为：
所述的丙烯酸类活性稀释剂选自：丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸四氢呋喃、甲基丙烯酸四氢呋喃、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；
所述的流平润湿剂选自BYK-333,BYK-378,BYK-307中的一种或多种；
所述光引发剂为选自苯偶酰缩酮类、羟基酮类、胺基酮类、酰基膦过氧化物类、RAHN公司的液体光引发剂LBC、LBP、LTM、MBF中的一种或多种；
所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚，对苯醌，对苯二酚和萘醌中的一种或几种；
所述的硅烷偶联剂，包括KH551,KH172,KH560,KH570中的一种或任意几种组合；
所述的脱水剂为Additive Ti。
同时本申请还公开了一种高润湿性环保三防胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
（a）将自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物，丙烯酸类活性稀释剂，流平润湿剂，阻聚剂，硅烷偶联剂按照份数比例依次加入搅拌机内，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于500～1000转/分钟搅拌0.5～1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压；
（b）将光引发剂和脱水剂加入搅拌机内，避光，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于500～1000转/分钟搅拌0.5～1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压，即可或得本申请所述的高润湿性的环保三防胶黏剂。
本发明的有益效果在于：
本发明制备的一种高润湿性的环保三防胶黏剂，通过合成自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸预聚体，其分子结构中有两个双键基团和两个异氰酸酯基团，使得该树脂能分别在UV和湿气条件下发生快速交联聚合反应，形成致密的胶层，解决了紫外光和湿气双重固化的问题。通过在预聚体主链中引入聚硅氧烷，使得制备的三防胶黏剂具有了较低的表面张力，而且主链中的硅氧键提供了极好的柔韧性，使得制备的三防胶具有了优异的耐高低温冲击性能。
本发明的一种三防胶黏剂可使用365nm主波长的高压汞灯进行快速初固化，满足生产工艺需求，且在紫外光难以照射的区域，由于制备紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物含有两个NCO基团，可以进行二次湿气固化，且湿气固化速度快，交联密度高。施胶过程中该胶黏剂对低达因值的PCB基材流平润湿效果的到明显提升，从而实现对各种复杂类型线路板的保护作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯预聚体
将1.1-1.15mol HDI三聚体，50ppm低聚物合成阻聚剂对苯醌，100ppm抗氧剂亚磷酸三苯酯加入到带有温度计的三口烧瓶中，加热搅拌，温度到达85~87℃时，加入丙烯酸羟乙酯1mol，将温度调整至90～95℃，在该温度条件下反应,经过120分钟测得NCO含量为14-16%，继续加入0.5mol的双端醇羟基硅油SILOK8812，20ppm催化剂二月桂酸二丁基锡，调整温度为70～80℃，在该条件下，经150分钟测试NCO含量为8~10%，停止加热，降温至50℃后出料，即得紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物。
实施例1：
按配表1中配方份数依次准确称取各种原料，按照重量份数，将50份自制紫外光和湿气双固化的丙烯酸酯, 15份甲基丙烯酸异冰片酯，16份丙烯酸四氢呋喃，8份2-苯氧基乙基丙烯酸酯，2.5份流平润湿剂BYK333,，0.1份阻聚剂对苯醌，1.5份偶联剂KH570依次加入搅拌机内，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于800转/分钟搅拌1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压；再将1.9份光引发剂184，1份光引发剂TPO,2.5份光引发剂LTM，1.5份脱水剂Ti加入卸压后的搅拌机内，避光，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于800转/分钟搅拌1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压。
实施例2-实施例7按照上述实施例1的方式进行制备。
表1 各实施例组分
Figure SMS_3
对比例1：
按照重量份数，将50份聚氨酯改性的紫外光和湿气双固化的丙烯酸酯（本公司曾经申请的公开号为CN112552866A中公开的自制UV和湿气双固化的丙烯酸酯，结构如下式(Ⅱ)所示, 15份甲基丙烯酸异冰片酯，16份丙烯酸四氢呋喃，8份2-苯氧基乙基丙烯酸酯，2.5份流平润湿剂BYK333,，0.1份阻聚剂对苯醌，1.5份偶联剂KH570依次加入搅拌机内，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于800转/分钟搅拌1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压；再将1.9份光引发剂184，1份光引发剂TPO,2.5份光引发剂LTM，1.5份脱水剂Ti加入卸压后的搅拌机内，避光，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于800转/分钟搅拌1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压。
Figure SMS_4
式(Ⅱ)
实施例和对比例的性能测试方法具体描述如下：
紫外光固化条件：通过采用365nm主波长的高压汞灯进行紫外光固化，其辐射光强在40～50mW/cm2，固化时间30s。
湿气固化条件：在绝对避光的情况下将其放置在恒温恒湿(23±2℃，50±10％RH)的房间静置，每4H观察胶水固化状态。
附着力，断裂伸长率和硬度的测试条件是：紫外光固化能量为1200mJ/cm2,然后湿气固化48小时。
粘度测试：锥板粘度计，使用42#转子50r测试三次求得平均值。
水滴角测试条件：采用坐滴法，胶量 3uL,基板采用32-34达因值的PCB板，3S后读取水滴角数据
对表1中各实施例的性能测试方法结果如下：
Figure SMS_5
从表中的数据可以得出：
本发明的一种高润湿性的环保三防胶黏剂，具有粘度适中，无任何挥发溶剂的添加，韧性好，粘接可靠性高，附着百格测均达到5B，且对32-34达因值的PCB板的润湿效果得到了明显的提升。
从实施例可得实施例7的成分配比可以使紫外光和湿气双重固化三防胶黏剂在附着力，韧性，粘度和润湿性上性能更为平均且相对优良可作为优选配比。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括与本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种高润湿性环保三防胶黏剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物 40～60份；
丙烯酸类活性稀释剂 30～50份；
流平润湿剂 1～5份；
光引发剂 3～8份；
阻聚剂 0.05～0.2份；
硅烷偶联剂 1～3份；
脱水剂 1～3份；
所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸低聚物具有如式(Ⅰ)的结构：
Figure QLYQS_1
式(Ⅰ)
其中R1:为H或CH3，R2为双端醇羟基硅油基团，其结构简式为：
Figure QLYQS_2
，
其中R为烃基，所述R2基团的分子量在1300～2000。
2.根据权利要求1所述的一种高润湿性环保三防胶黏剂，其特征在于：所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物为通过HDI三聚体、羟基丙烯酸酯、双端醇羟基硅油、低聚物合成阻聚剂、抗氧剂和催化剂合成的含异氰酸酯基团的有机硅丙烯酸酯低聚物。
3.根据权利要求2所述的一种高润湿性环保三防胶黏剂，其特征在于：
所述的羟基丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种的混合物；
所述的双端醇羟基硅油选自斯洛柯公司的SILOK8812,SILOK8815，SILOK8807中的一种或任意几种的混合物；
所述低聚物合成阻聚剂选自对羟基苯甲醚，对苯醌，对苯二酚和萘醌中的一种或几种混合物；
所述的抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和亚磷酸三苯酯中一种或两种混合物；
所述的催化剂是二月桂酸二丁基锡。
4.根据权利要求2所述的一种高润湿性环保三防胶黏剂，其特征在于，所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物过如下方式获得：
将1.1-1.15mol HDI三聚体，50ppm阻聚剂，100ppm抗氧剂加入到带有温度计的三口烧瓶中，加热搅拌，温度到达85～87℃时，加入丙烯酸羟乙酯1mol，将温度调整至90～95℃，在该温度条件下反应,经120分钟测试NCO含量为14-16%，继续加入0.5mol的双端醇羟基硅油SILOK8812，20ppm催化剂二月桂酸二丁基锡，调整温度为70～80℃，在该条件下，经150分钟测试NCO含量为8～10%，停止加热，降温至50℃后出料，即得自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物。
5.根据权利要求4所述的一种高润湿性环保三防胶黏剂，其特征在于：制备所述自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物的整个过程中三口烧瓶需要通N2保护。
6.根据权利要求1所述的一种高润湿性环保三防胶黏剂，其特征在于：
所述的丙烯酸类活性稀释剂选自：丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸四氢呋喃、甲基丙烯酸四氢呋喃、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种；
所述的流平润湿剂选自BYK-333,BYK-378,BYK-307中的一种或多种；
所述光引发剂为选自苯偶酰缩酮类、羟基酮类、胺基酮类、酰基膦过氧化物类、RAHN公司的液体光引发剂LBC、LBP、LTM、MBF中的一种或多种；
所述阻聚剂选自对羟基苯甲醚，对苯醌，对苯二酚和萘醌中的一种或几种；
所述的硅烷偶联剂，包括KH551,KH172,KH560,KH570中的一种或任意几种组合；
所述的脱水剂为Additive Ti。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高润湿性环保三防胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
（a）将自制紫外光和湿气双固化的有机硅丙烯酸酯低聚物，丙烯酸类活性稀释剂，流平润湿剂，阻聚剂，硅烷偶联剂按照份数比例依次加入搅拌机内，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于500～1000转/分钟搅拌0.5～1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压；
（b）将光引发剂和脱水剂加入搅拌机内，避光，温度控制在20～30℃，真空条件为-0.1～-0.08MPa,于500～1000转/分钟搅拌0.5～1小时，直至搅拌均匀，氮气卸压，即可获得所述的高润湿性的环保三防胶黏剂。
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