CN118525043A

CN118525043A - 可膨胀保护性涂料

Info

Publication number: CN118525043A
Application number: CN202280086315.5A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·艾伦; 菲利普·金纳; 贝塔妮·格雷斯·特纳
Original assignee: Hengke Wentos Co ltd
Current assignee: Hengke Wentos Co ltd
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-08-20
Also published as: GB202117543D0; WO2023099719A1; EP4441116A1; TW202330688A; GB2613561A

Abstract

本公开涉及一种双部分涂料组合物，其中该双部分涂料组合物包含：A部分，该A部分包含(a)多元醇组分，该多元醇组分包括双官能多元醇、三官能多元醇和四官能多元醇中的至少一者；(b)泡沫催化剂；(c)任选地，凝胶催化剂；和(d)水；和B部分，该B部分包含异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地，该B部分包含官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物。该涂料组合物产生膨胀的闭孔泡沫涂层，该膨胀的闭孔泡沫涂层为在恶劣环境中操作的电子衬底提供保护。

Description

可膨胀保护性涂料

技术领域

本公开整体涉及一种可膨胀保护性涂料材料和一种使用该可膨胀保护性涂料材料涂布衬底的一个或多个表面的方法。

背景技术

保护性涂料用于各种应用中以提供对热冲击、高温和相对湿度的耐性，并防止冷凝和浸没。在许多应用中，期望的是，衬底的表面(包括含一个或多个零件的表面)受到保护以免受环境影响和免于损坏。这些衬底包括其上所含的零件期望受到保护和/或封装的电子组件。

电路通常被安装在支撑衬底诸如具有合适的电气特征(包括电介质强度、功率因数、绝缘特征等)的印刷电路板(PCB)和印刷线路板(PWB)上。支撑衬底还展现出既定应用所必需的物理性质，包括拉伸强度和抗撕裂性。

在电路系统的设计、构造和制造中也要考虑环境使用。电路操作环境的湿度和/或温度可能对设计具有重大意义。在许多环境中，电路规范要求保护性外壳，并且该外壳的电气特征和物理特征均被认为与将要遇到的环境条件(包括条件中可能的极端变化)相关联。

常见的用于电子组件的保护性涂料包括但不限于灌封材料、其它封装树脂和共形涂料。

灌封材料的主要目标之一是在包括暴露于化学品、高湿度、振动和极端温度的环境中为敏感电子器件提供保护和支撑。虽然这些灌封材料有成效，但它们通常非常重。也就是说，用于填充设备或组件的灌封材料通常非常粘稠，这可能对于某些应用不利。灌封物体也非易于再进入的(即，足够软而能切入以便易于移除以检查和/或修复填充的部件)。在授予Li等人的美国专利8,614,266号中描述了用于填充电子设备或组件的灌封材料的一个示例，该专利的主题以引用方式整体并入本文。

封装树脂通过封装电子衬底的整个表面来为该单元提供完全绝缘，从而将良好的电气性质与机械保护相结合。这些树脂通常是双组分系统，其中树脂(A部分)与正确量的硬化剂(B部分)混合，以开始化学反应，从而产生交联聚合物。例如在授予McMahon等人的美国专利申请2016/0322283号中描述了封装树脂，该专利的主题以引用方式整体并入本文。

灌封材料和封装树脂为电子衬底诸如印刷电路板(PCB)提供高水平的保护。这些树脂可以约0.5mm及以上的厚度施涂，并且通常厚得多。增加的厚度导致重量明显增加。另一方面，增加的厚度提供了更好的化学侵蚀防护，尤其是在长时间浸没的情况下。此外，由于树脂的主体可帮助耗散穿过电子衬底的力，因此树脂可提供优越的物理冲击防护。使用深色树脂也可完全隐藏PCB，这可为设计提供一些安全性。然而，这些树脂也可能难以去除，使得PCB的返工不切实际，因为去除可能会导致PCB毁坏。

另一方面，共形涂料通常被施涂作为非常薄的涂层以提供可能的最高水平的保护，同时使用最少量的材料来最小化热量截留和附加的重量。共形涂料可以例如约25微米-250微米干膜厚度范围的厚度施涂，从而引起最小的组件重量增加。共形涂料保护电子衬底(例如PCB)和其部件免受环境影响和免于腐蚀。因为该材料是在装配该板之后施涂到该板，因此它“符合”该板和其部件的形状。共形涂料可覆盖整个电路板(如期望)并保护该板和其部件(包括部件导线、焊点、暴露走线和暴露金属的其它区域)。薄涂层保护金属免于腐蚀以及为整个板提供屏蔽免受喷雾、水分、真菌、灰尘和来自恶劣环境的其它污染物的影响。共形涂料还可帮助防止热应力和机械应力以及甚至粗暴处置造成的损坏，从而帮助延长PCB的工作寿命。

共形涂料通常是非传导性电介质材料，并且可增加走线与其它金属导体之间的电介质强度，从而减小电路所需的表面积，这允许有更紧凑且致密的PCB布局。存在根据电子衬底的具体需要使用的不同类型的共形涂料材料或化学物质。更常用的共形涂料中的一些包括丙烯酸树脂、硅树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂。共形涂料的示例可以在授予Colla的美国专利4,300,184号中找到，该专利的主题以引用方式整体并入本文，该专利描述了一种无水分涂料材料，该无水分涂料材料含有热解法二氧化硅粉末和单组分氨基甲酸酯涂料制剂并且被处理以从该制剂中去除所有气泡。授予Glatkowski等人的WO03/013199描述了提供针对电磁干扰的屏蔽并含有碳纳米管的共形涂料。

大多数共形涂料是使用寿命长、固化或干燥温度低并且干燥时间短的单组分系统。作为单部分溶液，它们显然更容易进行处理和施涂；然而，出于施涂目的，大多数单组分涂料是基于溶剂的以改变它们的粘度。共形涂料可通过各种手段(包括刷涂、喷涂和浸渍)来手动施涂。

还可使用双部分聚氨酯涂料，其将树脂的保护和性质与共形涂料的易施涂性相结合，但不伴随溶剂的使用，这提供了环境优势。这些涂料可提供优异的覆盖，并且它们的柔韧性为精密部件提供保护。双组分涂料递送优异的机械性质和耐磨性，但其是双部分的，需要比单组分涂料更复杂的施涂装备。这些双组分涂料也可能更难以去除，从而使得板修复非常困难。

共形涂料的一个关键问题是难以有效地覆盖位于PCB或PWB上的互连突出引脚状电路元件，因为在使用共形涂料的情况下，这些元件可能会保持至少部分暴露。在此类情况下，除了共形涂料之外可能还需要灌封材料来嵌入电路并完全封装微小的突起部和粗糙部，这增加了相当大的重量。

为了填充厚封装树脂与灌封材料以及薄电介质共形涂料之间的间隙，已经建议了低硬度、低模量的配制的树脂系统。这些树脂被设计成提供机械结构性支撑，同时提供减振并降低总树脂重量和成本。这些涂料的示例可以在授予Jordan,Jr.等人的美国专利9,832,902号和美国专利9,699,917号中找到，每一个专利的主题以引用方式整体并入本文。然而，这些涂料仍然遭受相同的零件覆盖不足困难。

如图1中所见，典型的共形涂料难以完全覆盖电子衬底上的零件，并且此类零件的边缘可能未被覆盖，从而导致不完全的保护。另一方面，如图2中所示，灌封材料是为零件提供保护但会增加最终产品的重量的非常致密的材料。

作为共形涂料以及封装树脂和灌封树脂的替代品，电子衬底可被环氧树脂部分覆盖或被微封装。然而，这些方法通常仅用于某些区域或用于覆盖选定的部件。

因此，可以看出，仍然需要一种改进的保护性涂料，该改进的保护性涂料可为衬底、尤其是包括突出电路元件和可能难以完全覆盖或涂布的其它突出零件的衬底的一个或多个表面提供优越的保护。

已经开发了各种展现期望性质的双部分泡沫组合物。

Gb1496922描述了一种泡沫组合物，该泡沫组合物包含多元醇A、多异氰酸酯M(TDI与聚合异氰酸酯的共混物)、水以及催化剂N(于二丙二醇中的三乙烯二胺)、催化剂P(双(2-二甲胺醚)醚)、催化剂R(胺催化剂)和催化剂S(二月桂酸二丁基锡)。

US20130225706描述了一种泡沫组合物，其中第一部分包含三官能多元醇、增链剂、水、于二丙二醇中的胺催化剂和锡催化剂。第二部分由聚合MDI构成。

US20090247659描述了一种双组分泡沫组合物，该双组分泡沫组合物包含A部分和B部分，其中A部分由聚合MDI构成并且B部分包含芳香族聚酯多元醇、氧丙基化聚醚三醇、叔胺催化剂、辛酸钾催化剂和水。

CN112552474描述了一种双部分泡沫组合物，其中第一部分包含基于甘油的聚醚多元醇、基于丙二醇的聚醚聚合物、胺催化剂(N,N-二甲基环己胺)、锡催化剂(二月桂酸二丁基锡)和水，并且第二部分包含多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

CN106750095描述了一种双组分组合物，该双组分组合物包含基于甘氨酸的多元醇、三乙烯二胺催化剂、月桂酸二丁基锡催化剂和聚合MDI。异氰酸酯与含有其它成分的混合物保持分离，并且在使用时两者合并。

高度需要重量轻并为电路元件和其它零件提供完全覆盖和/或封装的新的涂料制剂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的保护性涂料组合物。

本发明的另一个目的是提供一种保护性涂料组合物，该保护性涂料组合物为安装在电子衬底上的零件提供优越的涂层。

本发明的另一个目的是提供一种涂布或封装位于电子衬底上的零件的方法。

本发明的另一个目的是提供一种产生低应力的保护性涂层的涂料组合物。

本发明的另一个目的是提供一种保护性涂料，与现有技术的涂料相比，该保护性涂料减轻了重量。

本发明的另一个目的是提供一种电绝缘涂料。

本发明的另一个目的是提供一种对热冲击、高温和相对湿度具有耐性的涂料。

本发明的又一个目的是提供一种防止冷凝和浸没的涂料。

本发明的又一个目的是提供一种提供阻燃性的涂料。

本发明的又一个目的是提供一种美观涂料。

本发明的又一个目的是提供一种可与顶涂层耦合以提供附加的保护的涂料。

本发明的又一个目的是提供一种具有低粘度的涂料。

为此，在一个方面，本发明整体涉及一种双部分保护性涂料组合物，其中该双部分保护性涂料组合物包含：

a)A部分，该A部分包含：

a.多元醇组分，该多元醇组分包括双官能多元醇和三官能多元醇中的至少一者；

b.泡沫催化剂；

c.任选地，凝胶催化剂；

d.任选地，至少一种阻燃剂；和

e.水；和

b)B部分，该B部分包含：

异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地其中该异氰酸酯官能材料是异氰酸酯预聚物，其中该异氰酸酯预聚物具有大于2并且小于3的官能度，和

任选地，至少阻燃剂；

其中该阻燃剂必须存在于A部分和B部分中的至少一者中。

本文所描述的双部分保护性涂料组合物可混合以产生重量轻的闭孔泡沫保护性涂层，该重量轻的闭孔泡沫保护性涂层可被施涂到衬底的一个或多个表面以保护表面免受环境、化学侵蚀和水分、热冲击等的影响并提供阻燃性。

在第二方面，本发明整体涉及一种将保护性涂料施涂到衬底的一个或多个表面的方法，该方法包括以下步骤：

a)混合双部分涂料组合物以制备液体涂料组合物，该双部分涂料组合物包含：

i)A部分，该A部分包含：

a.多元醇组分，该多元醇组分包括双官能多元醇、三官能多元醇和四官能多元醇中的至少一者；

b.泡沫催化剂；

c.任选地，凝胶催化剂；

d.任选地，至少一种阻燃剂；和

e.水；和

ii)B部分，该B部分包含：

异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地其中该异氰酸酯官能材料是官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物，和

任选地，至少一种阻燃剂，

其中该至少一种阻燃剂必须存在于A部分和B部分中的至少一者中；以及

b)将该液体涂料组合物施涂到衬底，并使该液体涂料组合物膨胀成闭孔泡沫涂层。

在第三方面，本发明整体涉及一种电子衬底组件，该电子衬底组件包括印刷电路板，其中该印刷电路板包括基部支撑件和多个电路部件，这些多个电路部件从与其附接并电连接到电路的基部支撑件的表面向外延伸，并且其中闭孔泡沫保护性涂料被施涂到包括这些多个电路部件的该电子衬底组件的表面的至少一部分，其中该闭孔保护性涂料包括本发明的第一方面的双部分涂料组合物，其中A部分和B部分在该闭孔保护性涂料中呈混合形式，并且/或者该闭孔保护性涂料是通过本发明的第二方面的方法来施涂。

从下面的描述中，特别是当结合附图阅读时，本公开的所公开的系统和方法的附加有利特征、功能和应用将是显而易见的。

附图说明

下文参考附图描述了实施方案的特征和方面，在附图中，元件不一定按比例描绘，并且在某些视图中，为了清楚的目的，部件可能被放大或去除。

参考以附图进一步了描述本公开的示例性实施方案。应注意，下文描述和图中示出的特征/步骤的各种特征、步骤和组合可以以不同方式布置和组织，以产生仍处于本公开范围内的实施方案。

现在将参考以下附图来描述本发明，其中：

图1描绘了位于电子衬底的零件上的现有技术的共形涂料的横断面视图。

图2描绘了电子衬底的视图，其中零件涂布有现有技术的树脂灌封材料。

图3描绘了已涂布有本发明的膨胀的保护性涂料的三种不同的电子组件的视图。

图4描绘了实施例1的组合物的表面绝缘电阻测量结果。

图5描绘了涂布有本发明的膨胀的保护性涂料并且其中该涂料暴露于热冲击试验的电子组件的视图。

图6描绘了比较实施例1的组合物的表面绝缘电阻测量结果。

图7描绘了已部分涂布有本发明的保护性涂料的电子组件的视图。

图8描绘了已在保护性涂料层的顶部上方进一步涂布有顶涂层的图7的电子组件的视图。

图9描绘了处于85℃/85％ RH下1000小时后涂布有实施例1的组合物的电子组件和涂布有比较实施例1的组合物的电子组件的比较结果。

图10描绘了展示本发明的涂料组合物与现有技术的封装涂料相比重量减轻的图。

图11描绘了具有和不具有顶涂层的涂布有本发明的泡沫涂料的衬底的视图。

图12描绘了显示通过用顶涂层外涂泡沫实现的吸水性改善的图。

图13描绘了在50℃下浸没1周的本发明的涂料的电绝缘的图。

另外，虽然并非所有元素都可在每个图中标记，但是具有相同附图标记的所有元素指示相似或相同的部件。

具体实施方式

本发明整体涉及一种可膨胀液体涂料组合物，该可膨胀液体涂料组合物具有某些性能特征，用于产生膨胀的保护性涂层，该膨胀的保护性涂层能够涂布和/或封装衬底的零件，该衬底包括含微小的突起部和粗糙部的电子衬底。电子衬底可为含有一个或多个电路元件的表面安装电子设备。此外，该保护性涂层可被设计成保护电子衬底免受恶劣环境的影响，这些恶劣环境包括暴露于化学品、高湿度、振动和极端温度持续长时间段。该保护性涂层也可被设计成提供改善的阻燃性。

本发明提供了一种液体施涂的弹性涂料组合物，该液体施涂的弹性涂料组合物膨胀成闭孔泡沫涂层并可用于为电子组件和其它衬底提供保护性涂层。此外，该涂料组合物可用于修复或修饰电子衬底诸如PCB或PCW的方法中，因为使用本文详述的涂料组合物和方法可容易地对修复或修饰的电路板进行外涂。

因此，本发明提供了一种可膨胀保护性涂料，该可膨胀保护性涂料可被施涂到印刷电路系统和其它电子类衬底，这些其它电子类衬底包括含需要保护的小粗糙部和突出部的衬底。可膨胀涂料组合物以液体形式施涂，并快速膨胀以形成膨胀的闭孔泡沫保护性涂层。

应当理解，所公开的实施方案仅仅是对可以各种形式体现的本公开的说明。因此，本文参照示例性组件/制造方法以及相关联的组件和使用的工艺/技术所公开的细节不应被解释为限制性的，而仅作为教导本领域技术人员如何制造和使用本文所述的有利组件/系统的基础。

如本文所用，除非上下文另有明确说明，否则“一个”、“一种”和“该”均指单数和复数指代。

如本文所用，术语“约”是指可测量的值，诸如参数、量、持续时间等，并且旨在包括相对于具体所述值的+/-15％或更小的变化、优选地+/-10％或更小的变化、更优选地+/-5％或更少的变化、甚至更优选地+/-1％或更少的变化，还更优选为+/-0.1％或更少的变化，只要此类变化适合于在本文所述的发明中执行。此外，还应当理解，修饰语“约”所指的值本身在本文中具体公开。

如本文所用，为了便于描述，使用诸如“在……下方”、“在……下方”、“下部”、“之上”、“上部”、“前”、“后”等空间相对术语来一个元素或特征结构与另一个或多个元素或特征结构的关系。还应当理解，术语“前”和“后”并非旨在进行限制，并且旨在在适当的情况下可互换。

如本文所用，术语“包括”和/或“包含”指定所述的特征结构、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征结构、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

在本文提及ASTM或其它标准的情况下，如果没有另外定义，则该标准预期为截至申请提交时的最新标准。

如本文所用，术语“多元醇”是指含有多个羟基的有机化合物。

在一个方面，本发明整体涉及一种双部分涂料组合物，其中该双部分涂料组合物包含：

a)A部分，该A部分包含：

b.泡沫催化剂；

c.任选地，凝胶催化剂；

d.任选地，选自由以下组成的组的一种或多种添加剂：泡沫稳定剂、共聚物、惰性矿物填料或增量剂、着色剂、抗氧化剂、UV稳定剂和阻燃剂，和

e.水；和

b)B部分，该B部分包含：

异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地，该B部分包含官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物。

c)A部分，该A部分包含：

b.泡沫催化剂；

c.任选地，凝胶催化剂；

d.任选地，至少一种阻燃剂，和

e.水；和

d)B部分，该B部分包含：

异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地，该B部分包含官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物，以及

任选地，至少一种阻燃剂；

其中该至少一种阻燃剂必须存在于A部分和B部分中的至少一者中。

A部分的多元醇组分包括双官能团多元醇、三官能团多元醇和四官能团多元醇中的至少一者，并且可包括能够与异氰酸酯基团反应的附加的多元醇。此类多元醇的示例包括二醇，即含有1,2二羟基的二醇，诸如乙二醇或丙二醇和它们的衍生物、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇和甘油(glycerol/glycerin)以及它们的衍生物。在一个实施方案中，多元醇组分的多元醇的分子量小于约2000道尔顿、更优选小于约1000道尔顿、更优选小于约600道尔顿，更优选重均分子量为约300道尔顿至约600道尔顿。

在一些实施方案中，该多元醇是具有3至20个碳原子、更优选4至12个碳原子并且最优选5至10个碳原子的不对称的二醇。此类不对称的二醇的示例包括但不限于2-乙基-1,3-己二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,12-十八烷二醇、1,2-己二醇、1,2-辛二醇和1,2-癸二醇。多元醇的其它示例包括四醇，诸如季戊四醇。该多元醇也可为由环氧乙烷和/或环氧丙烷任选地与另一种多元醇诸如二醇或甘油反应制备的聚醚多元醇。

合适的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、包含聚合物颗粒于连续多元醇相中的分散液的聚合物多元醇以及其它含多羟基的化合物。作为示例而非限制，优选的多元醇包括聚(四亚甲基氧)聚合物、四亚甲基氧和环氧乙烷的共聚物以及环氧丙烷的聚合物和共聚物。

在一个实施方案中，多元醇组分包括双官能多元醇、三官能多元醇和四官能多元醇中的至少一者。在一个实施方案中，多元醇组分包括双官能多元醇、三官能多元醇和四官能多元醇中的超过一者。

在一个实施方案中，双官能多元醇选自由以下组成的组：聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯、聚丁二烯、聚酯、聚醚、聚金合欢烯、乙二醇二聚合油以及前述两者或更多者的组合。优选的是，双官能多元醇是选自由以下组成的组的疏水性多元醇：聚丁二烯、聚金合欢烯和乙二醇二聚合油。

在一个实施方案中，三官能多元醇选自由以下组成的组：聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯、聚丁二烯、聚酯、聚醚、聚金合欢烯、乙二醇二聚合油以及前述两者或更多者的组合。在一个实施方案中，三官能多元醇包括蓖麻油(即蓖麻酸甘油三酯)，一种可广泛商购获得的可再生原材料。包括衍生自蓖麻油的任何多元醇(包括水解产物、乙氧基化产物、酯交换产物或酯化产物或聚酰胺产物)的蓖麻油衍生物也可用于本发明的实践中。合适的三官能多元醇的另一个示例是基于腰果液体(CNSL)的多元醇。

在一个实施方案中，多元醇组分包括0wt.％至99.99wt.％、更优选0.1wt.％至99.9wt.％、优选30wt.％-70wt.％、更优选45wt.％-55wt.％的双官能多元醇、和/或0.0wt.％至99.99wt.％、更优选0.1wt.％至99.9wt.％、优选30wt.％-70wt.％、更优选45wt.％-55wt.％的三官能多元醇、和/或0.0wt.％至99.99wt.％、更优选0.1wt.％至99.9wt.％、优选30wt.％-70wt.％、更优选45wt.％-55wt.％的四官能多元醇。

在一个实施方案中，A部分的含水量在0.05wt.％至10wt.％、更优选0.1wt.％至9wt.％、更优选0.5wt.％至8wt.％范围内，或任选地在3wt.％至7wt.％范围内，或任选地在4.5wt.％至5.5wt.％范围内。

A部分还包含一种或多种催化剂。在一个实施方案中，该催化剂包括泡沫催化剂与凝胶催化剂的共混物以控制凝胶反应和起泡反应的动力学。在另一个实施方案中，该催化剂包括一种或多种泡沫催化剂。在另一个实施方案中，使用单一催化剂作为泡沫催化剂和凝胶催化剂。

起泡/泡沫催化剂优先催化水与异氰酸酯源之间的反应以产生二氧化碳。在一个实施方案中，泡沫催化剂包括例如三醇催化剂、四多元醇催化剂和胺催化剂(包括叔胺催化剂)。合适的催化剂的另外示例包括各种烷基胺、脂肪胺、芳香胺、烷基醚和烷基硫醇醚，诸如铋或锡的烷基硫醇醚，包括辛酸铋、月桂酸铋和其它类似化合物。其它催化剂包括锡催化剂，诸如辛酸亚锡、二辛酸二丁基锡和二月桂酸二丁基锡。

合适的胺催化剂包括但不限于脂肪胺、脂环胺、芳香胺、醇胺或它们的铵化合物中的一者。脂肪胺的示例包括但不限于三乙烯二胺、N,N,N,N-四甲基烷撑二胺、N,N,N,N-五甲基二乙烯三胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基十六烷基胺、N,N-二甲基丁胺等等。脂环胺的示例包括但不限于三乙烯二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N-二乙基哌嗪、N-二乙基-2-甲基哌嗪、N,N-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-羟丙基二甲基吗啉等等。芳香胺的示例包括吡啶、N,N-二甲基吡啶等等。

可用于本文所描述的组合物中的商业胺催化剂包括双(2-二甲氨基乙基)醚(可以商品名NIAX A-1从Momentive Performance Materials获得)、三乙烯二胺二丙二醇溶液(可以商品名NIAX A-33从Momentive Performance Materials获得)、叔凝胶胺(可以商品名NIAX Catalyst EF-600从Momentive Performance Materials获得)和叔胺(可以商品名NIAX Catalyst EF-700从Momentive Performance Materials获得)。其它类似胺催化剂也是本领域技术人员已知的并且可用于本发明的组合物中。

在合成聚氨酯泡沫期间，胺催化剂以合适的量用于该组合物中以控制反应。在一个实施方案中，胺催化剂的用量在A部分的约0.01wt.％与约5wt.％、优选A部分的约0.5wt.％至约2.5wt.％、更优选A部分的约0.75wt.％至约1.25wt.％之间。

凝胶催化剂促进胶凝反应以在聚合物基质中捕获所产生的二氧化碳，产生闭孔泡沫保护性涂层。在一个实施方案中，凝胶催化剂包括有机金属催化剂，该有机金属催化剂可为例如基于锡的催化剂、基于铋的催化剂或基于钾的催化剂。作为示例而非限制，这些有机金属催化剂的示例包括例如锡催化剂，诸如二烷酸二烷基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡；新癸酸锌、新癸酸铋和新癸酸的共混物；乙酰丙酮铁、乙酸钾催化剂、辛酸钾催化剂、辛酸亚锡催化剂和基于铋的胶凝催化剂。商业有机锡催化剂的一个示例可以商品名Kosmos 16从EVONIK获得。在另一个实施方案中，凝胶催化剂是凝胶胺催化剂，诸如可从Momentive Performance Materials Inc获得的NIAX A33或NIAX EF600。

在一个实施方案中，凝胶催化剂的用量在A部分的约0.01wt.％与约5wt.％、优选A部分的约0.05wt.％至约0.5wt.％、更优选A部分的约0.1wt.％至约0.3wt.％之间。

A部分中的催化剂的总量(即总“多元醇侧”组合物)可部分根据施涂可膨胀涂料组合物的方法而变化。举例来说，在喷涂应用中，存在的催化剂的总量可任选地、但优选地在总“多元醇侧”组合物的大于零百分比至小于1wt.％范围内，包括总“多元醇侧”组合物的0.2％与0.8％之间的凝胶催化剂含量和总“多元醇侧”组合物的0.2％与0.8％之间的起泡催化剂含量。另一方面，对于分配操作，优选的凝胶催化剂含量在总“多元醇侧”的0.02％与0.25％之间，并且优选的起泡催化剂含量在总“多元醇侧”组合物的0.02％与0.25％之间。

如上文所描述，涂料组合物的B部分包含异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2。在一个实施方案中，异氰酸酯官能材料包括平均官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物。

在一个实施方案中，异氰酸酯预聚物是二苯甲烷4,4’二异氰酸酯和/或二苯甲烷2,2’-二异氰酸酯和/或二苯甲烷2,4’-二异氰酸酯(MDI)与基于己二酸、2-甲基-1,3-丙二醇和三羟甲基丙烷的聚酯多元醇之间的反应产物。

在一个实施方案中，用于制备聚氨酯组合物的预聚物的多异氰酸酯包括具有至少两个异氰酸酯部分的任何化合物，包括二异氰酸酯，诸如1,5-萘二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-MDI)、4,4’-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、二异氰酸4,4’-二苄酯、二烷基二苯甲烷二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、丁烷-1,4-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异丙烯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、异佛乐酮二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸根合甲基)环己烷、甲基-环己烷二异氰酸酯、间四甲基二甲苯二异氰酸酯、2,4,6-三异丙基苯二异氰酸酯、异亚丙基双(4-环己基异氰酸酯)以及它们的混合物。优选的二异氰酸酯混合物包括4,4’-MDI与2,4-MDI的混合物。

用于制备预聚物的多异氰酸酯也可为例如通过使二异氰酸酯与二异氰酸酯反应性化合物诸如多元醇，例如二醇或多胺，例如二胺反应而制备的多异氰酸酯。用于制备预聚物的示例性多异氰酸酯包括MDI的聚合物形式。用于制备预聚物的多异氰酸酯也可为碳二亚胺改性的二异氰酸酯，例如碳二亚胺改性的MDI。

如上文所描述，多异氰酸酯的平均官能度通常在约2与约3之间、更优选在2.1与3之间、更优选在2.1与2.9之间、更优选在2.3与2.8之间、最优选在2.5与2.7之间。

在一个实施方案中，异氰酸酯预聚物包括MDI三聚物，诸如基于平均官能度为2.7的4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的无溶剂产品，一种可以商品名M20S从BASF获得的商业产品。在这一实施方案中，重要的是，异氰酸酯预聚物与水和多元醇组分充分快地反应。“充分快地”意指异氰酸酯预聚物与水和多元醇组分在少于10分钟、优选少于8分钟、优选少于7分钟、优选少于6分钟、优选少于5分钟、优选少于4分钟并且最优选少于3分钟内反应以产生膨胀的闭孔泡沫保护性涂层。二氧化碳生成与聚合的平衡是重要的并且必须是值得称赞的。聚合必须快速进行以在生成二氧化碳时将其捕获。如果二氧化碳生成比聚合快，则泡沫将会塌缩。在一个优选的实施方案中，一旦开始生成二氧化碳，则聚合也必须开始。

在另一个实施方案中，为了延迟的反应，将制剂优化。

在一个实施方案中，增链剂也可包括在该组合物的A部分中以提供定制性质。增链剂通常是与二异氰酸酯反应以构建聚氨酯分子量并增加硬段的块长度的低分子量二醇或二胺。合适的低分子量增链剂的示例包括脂肪族、芳脂族、芳香族和/或脂环族化合物，更优选双官能化合物，诸如在亚烷基中具有2至10个碳原子的二胺和/或链烷二醇，诸如1,2-乙烯二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇和/或在亚烷基部分中具有2至8个碳原子的二烷撑二醇、三烷撑二醇、四烷撑二醇、五烷撑二醇、六烷撑二醇、七烷撑二醇、八烷撑二醇、九烷撑二醇和/或十烷撑二醇、对应的低聚丙二醇和/或丙二醇。合适的增链剂的其它示例包括但不限于1,4-丁二胺、乙二胺、二氨基丙烷、环己烷二苯基丙氨酸等等。还可使用前述两者或更多者的组合。A部分中的增链剂(如使用)的浓度可在约2wt.％至约20wt.％、更优选约5wt.％至15wt.％范围内。

在一个实施方案中，保护性涂料组合物包含阻燃剂。如使用，则阻燃剂可包括例如氢氧化铝三水合物(ATH)、含磷多元醇或微封装的聚磷酸铵。替代地或另外，阻燃剂还可包括在室温下为固体的组分。合适的在室温下为固体的阻燃材料的典型平均粒度是50微米至500微米、更优选100微米至400微米、更优选90微米至350微米。在一个实施方案中，固体阻燃组分由以下制成：可膨胀石墨薄片，一种以商品名GrafGuard(来自NEOGRAF Solutions,Ohio,USA)获得的商业产品。在一个实施方案中，阻燃剂包括ATH和可膨胀石墨薄片。

固体阻燃组分可存在于反应性组分(即，A部分或B部分)中的至少一者中。在一个实施方案中，固体阻燃组分以基于反应性组分中的至少一者的总重量计大于零百分比至小于70％的重量百分比存在于反应性组分中的至少一者中。在一些实施方案中，阻燃组分可存在于第一组分(A部分)和第二组分(B部分)中。此外，固体阻燃组分可以基于固化保护性涂料组合物的总重量计5％与50％、更优选约10％至约40％、或约20％至约35％、或约25％至约30％的重量百分比存在于固化保护性涂料组合物中。

在一个实施方案中，其中双部分涂料组合物被配制用于喷涂应用，固体阻燃剂的粒度在80微米至100微米范围内，更优选在约85微米至约95微米范围内。在一个实施方案中，其中双部分涂料组合物被配制用于分配应用，固体阻燃剂的粒度在约60微米至约180微米、优选约70微米至160微米、更约90微米至约150微米范围内。阻燃剂可以在约10wt.％至约30wt.％、更优选约15wt.％至约20wt.％范围内的浓度添加到该组合物的A部分中。

在本文所描述的可膨胀组合物中使用可膨胀石墨的益处是制剂不含卤化材料。此外，使用可膨胀石墨作为阻燃剂也不会对电气性质产生负面影响，与已知易被水解并在高温度/湿度环境中给予不可接受的电气性能的基于磷的多元醇不同。此外，含有可膨胀石墨的组合物在低负载量下也满足UL94 V-0要求。在一个实施方案中，可膨胀石墨以在5wt.％-30wt.％、更优选10wt.％-20wt.％范围内的浓度存在于该组合物中，该浓度是足以在0.2g/cm³的泡沫密度下通过UV94 V-0试验的浓度。因此，含有阻燃剂(fire retardant)诸如可膨胀石墨的组合物能够通过UL94 V-0试验而不会显著影响泡沫的密度或负面影响泡沫的电绝缘性质。此外，与使用ATH作为阻燃剂的组合物相比，低密度泡沫仍然是可实现的。一些级别还赋予期望的触变性流变。

本发明的保护性涂料组合物还可任选地、但优选地包括惰性矿物填料或增量剂，诸如滑石、碳酸钙、二氧化硅、硅灰石、氢氧化铝、粘土(诸如高岭土)、硫酸钙纤维、云母、玻璃珠和纳米材料(诸如纳米石墨烯、纳米纤维和纳米颗粒)。其它惰性矿物填料也将是本领域技术人员已知的。

保护性涂料组合物还可任选地、但优选地包括着色剂诸如染料或颜料以向涂料材料提供特定的颜色。选择这些着色剂以避免保护性涂料组合物的化学性质与着色剂的化学性质之间的任何化学不相容性，并且以提供所产生的膨胀的封闭泡沫保护性涂层所期望的颜色的量使用。

保护性涂料组合物还可任选地、但优选地包括抗氧化剂或UV稳定材料。这些材料的示例包括但不限于氨基酸类抗氧化剂和酚类抗氧化剂，商业产品可以商品名1035、L135和PS800FL从BASF获得。

在一个实施方案中，保护性涂料组合物包含非反应性稀释剂。合适的非反应性稀释剂的一个示例是聚α-烯烃(PAO)，PAO可为α-烯烃的低聚物。PAO通常是具有石蜡结构和高度侧链支化的高纯度烃，并且该支化可包括不规则的支化或规则的支化。PAO可包括支链和/或直链α烯烃的低聚物或低分子量聚合物。合适的烯烃包括但不限于1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯以及它们的共混物。有用的PAO包括可从Chevron Phillips ChemicalCompany获得的特定级别的包括例如PAO 8。

在一个实施方案中，将被本文所描述的组合物涂布的衬底是电路组件，该电路组件包括基部支撑件和多个电路部件，该等多个电路部件从与其附接并电连接到电路的该基部支撑件的表面向外延伸。该衬底涂布有如本文详细定义和描述的涂料组合物薄层，并且该涂料组合物膨胀以形成闭孔泡沫涂层。

在一个实施方案中，基部支撑件包括印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括支撑基部或衬底，高导电材料的导电图案附接在该支撑基部或衬底上以限定互连电路导体。各种电气部件诸如电阻器、晶体管等被安装到该板并连接到这些导体。这些部件还可具有可通过板开口的端子和电焊接连接件。焊接连接件以及端子限定了板和部件的向外延伸的尖锐突出部或粗糙部。

本发明的涂料组合物可通过将A部分的所有成分混合在一起，然后将A部分与B部分混合来制备。如本领域技术人员将了解，A部分和B部分可以任何可接受的方式合并或混合以形成此类聚合树脂系统。此类方法包括但不限于手动混合、静态混合、动态混合或冲击混合。还应注意，多部分系统的各个部分可以任何顺序添加(例如，可以将A部分与B部分混合，反之亦然)。

在一个实施方案中，优选的是，在使涂料组合物与衬底的表面接触时或刚刚在该时间之前，将A部分与B部分混合。换句话说，一旦将A部分与B部分混合，则应该在少于120秒、优选少于90秒、更优选少于60秒、更优选少于45秒、更优选少于30秒、最优选少于20秒内将涂料组合物施涂到待涂布的表面或以其它方式与待涂布的表面接触。在一个实施方案中，使用静态混合器将A部分与B部分混合并施涂到衬底的表面。在另一个实施方案中，将A部分和B部分一起喷涂以产生期望的混合。

此外，如本文所描述，涂料组合物可被优化以增强其对特定涂布方法的适用性。举例来说，在一个实施方案中，涂料组合物可被优化以进行喷涂。在另一个实施方案中，涂料组合物可被优化以通过分配来涂布衬底。下表提供了用于本发明的双部分组合物的合适的A部分制剂的实施例，这些合适的A部分制剂可与合适的B部分混合，如实施例中进一步证明。

被优化以进行喷涂的双部分组合物的示例性A部分制剂包括以下：

成分	功能	浓度(wt.％)
			Emerox 14804	乙二醇二聚合油多元醇2.2Fn	92wt.％-95wt.％
水	起泡剂	4wt.％-6wt.％
			NIAX A1	高效起泡催化剂	0.25wt.％-1.0wt.％
NIAX A33	凝胶催化剂	0.25wt.％-1.0wt.％

被优化以进行分配的双部分组合物的示例性A部分制剂包括以下：

成分	功能	浓度(wt.％)
			Capa 3050	酯官能三醇	97wt.％-98.5wt.％
水	起泡剂	0.5wt.％-1.5wt.％
			NIAX L6900	泡沫稳定剂	0.25wt.％-1.5wt.％
NIAX EF600	低散发凝胶催化剂	0.02wt.％-0.40wt.％
			NIAX EF700	低散发起泡催化剂	0.02wt.％-0.30wt.％
	密度＝0.2g/cm³-0.4g/cm³

¹Capa产品可从Ingevity获得

²NIAX产品可从Momentive Performance Materials Inc获得。

据观察，与被优化以进行喷涂的制剂不同，在被优化以进行分配的组合物中，密度(量×膨胀)似乎受起泡剂而非受催化剂的浓度的影响。

控制所施涂的涂料组合物的厚度以使得体积膨胀在期望的水平内。由于产生二氧化碳，因此涂料通常优先在Z方向上膨胀。也就是说，在一个实施方案中，在Z方向上(即，在相对于衬底的表面的垂直方向上)的体积膨胀被控制为小于25倍、优选在8倍与20倍之间、更优选约10倍至约15倍。举例来说，在一个实施方案中，涂料以约300微米的厚度施涂，这引起10倍的体积膨胀。另一方面，较厚的涂料可能引起25倍或更多倍的体积膨胀，这可能产生不太期望的结果。在此基础上，涂料以液体形式以将产生期望厚度的膨胀的闭孔泡沫保护性涂层的厚度施涂。

在一个实施方案中，优化涂料组合物以使得发泡反应在室温下在少于10分钟、优选少于5分钟、更优选少于4分钟的时间段内发生直到发泡涂层无粘性。在一个实施方案中，发泡反应在施涂5秒至30秒内开始。

在另一个实施方案中，该组合物被配制成延迟发泡起始并使施涂过程容易些。举例来说，在一个实施方案中，泡沫催化剂可被微封装在水溶性壳体中并结合到B部分中。水溶性壳体可能花费5分钟-10分钟来溶解和释放泡沫催化剂(这可通过孔壁厚度和溶解度来控制)，从而引起发泡和聚合起始。在另一个实施方案中，该组合物可被配制成通过以下来延迟发泡起始：改变催化剂以及催化剂和/或其它成分的浓度进行优化以控制发泡的引发速度，从而延迟发泡起始。

在一个实施方案中，使用本文所描述的组合物的泡沫发展延迟是通过使用低粘度且较慢的凝胶以能够更好地围绕组分流动来实现。

如图10中所例示，与固体环氧化合物相比，通过使用外涂有保护性顶涂层的膨胀的泡沫涂料组合物实现了大于85％的重量减轻。此外，可以看出，薄顶涂层所占的重量可忽略不计。此外，膨胀的泡沫层的施涂不会减慢生产时间，因为膨胀的泡沫涂料层在少于5分钟内是无粘性的，并且可在约2分钟后或约2.5分钟后或约3分钟后被外涂。

图11例示了电子部件，与填充有泡沫组合物、然后外涂有细小部分(即500微米或1mm保护性涂层)的空腔相比，该电子部件包括填充有泡沫组合物的空腔，如本发明中所阐述。所有三种材料都经受了-40℃到+85℃的热冲击试验，持续1000个循环，并且所有材料都通过了热冲击试验而无裂纹或粘合性损失。

图12描绘了显示通过外涂实现的吸水性改善的图。如图12中所阐述，无涂层的膨胀的泡沫涂层似乎达到约6.5％的饱和水平。相比之下，有顶涂层的膨胀的泡沫涂层展现出改善的饱和水平，并且在膨胀的泡沫层上方存在1mm顶涂层产生与固体环氧灌封化合物(即ER2188)相同水平的进水性。

此外，图13例示了在50℃下浸没1周的电绝缘(50V)。如图13中所见，吸水性不会导致在膨胀的泡沫中有不良的表面绝缘电阻(SIR)。此外，确定膨胀的泡沫与0.5mm顶涂层的组合提供了示例性SIR和低吸水性。

在一个实施方案中，涂料组合物被优化以便于应用于复杂的电路板设计。然而，乳稠时间/发泡时间(rise time)/无粘性时间与体积高度膨胀之间存在协调。

在一个实施方案中，可膨胀涂料组合物被配制用于潜在发泡。在这种情况下，涂料组合物被配制成保持未膨胀的状态直到外力诸如紫外光、微波、热或其它外部引发源引发发泡。如上文所讨论，在一个实施方案中，可膨胀涂料组合物可被配制用于延迟发泡起始，并且发泡时间可被优化为至少约3分钟、或至少约5分钟、或至少约8分钟。

在一个实施方案中，涂料组合物可被限制以产生具有完全封闭的表面的美观外壳。举例来说，可通过在外壳中放置板来限制泡沫，以便限制泡沫的膨胀空间。也就是说，在一些实施方案中，在膨胀期间限制泡沫以定制泡沫表面的性质是有益的。在一个实施方案中，本文所描述的涂料可受到限制，例如在电子衬底被放置在其外壳中的情况下。在这种情况下，可发泡涂料只能在外壳的界限内膨胀。在其它方面，涂料自由地自然膨胀直到发泡反应完成。在一个实施方案中，由于产生二氧化碳，因此涂料可优先在Z方向上膨胀。

本文所描述的保护性泡沫涂层优选在85℃/85％ RH下提供至少100MOhm的绝缘电阻(在高温和高湿度组合下的绝缘)。此外，保护性泡沫涂层还被配制成承受-40℃到+130℃的至少1000个热冲击循环。

保护性泡沫涂层的体积和表面电阻率优选地至少为约10¹¹Ohm-cm(体积)或欧姆/平方(表面)。如果该值低于此水平，则产品将不会展现出足够的保护性能。

保护性闭孔泡沫涂层的吸水性优选尽可能地低。在一个实施方案中，该吸水性的值与典型树脂系统表现相当，在浸没14天后展现出小于1％w/w的吸水性。

保护性闭孔泡沫涂层优选展现出至少10％、优选在10％至100％、更优选20％至80％、最优选约40％-60％范围内的断裂伸长率％。

在一个实施方案中，可将顶涂层施涂到发泡涂层上，该顶涂层本质上可为美观的或功能性的并且可改变发泡涂层的性质。举例来说，可将坚硬的耐化学品涂料施涂于发泡涂层的顶部上以提供耐磨性和耐化学品性。或者，可施涂导电涂料来提供RF屏蔽功能。在这种情况下，泡沫将充当电绝缘层以防止电路板或其它电子衬底的部件短路。在又一个实施方案中，发泡涂层可外涂有封装树脂薄层。也就是说，一旦发泡涂层形成于电子衬底的表面上，就可施涂封装树脂薄层。封装树脂薄层可具有大于0mm并且小于5mm、优选小于4mm、更优选小于3mm、更优选小于2mm、更优选小于1mm、更优选小于0.5mm的厚度。

图7描绘了已部分涂布有本发明的保护性涂料的电子组件的视图。本发明的涂层还可包括施涂于膨胀的保护性涂层上方的顶涂层，如图8中所示。

可添加这种顶涂层材料以改善耐磨性、耐溶剂性和/或导电性以充当法拉第笼(faraday cage)进行RF屏蔽。据信，将本文所描述的保护性涂料与提供改善的导电性的顶涂层结合使用可替代或显著加强电子外壳。

在一个实施方案中，顶涂层包括可提供耐磨性和耐化学品性的坚硬的耐化学品涂层。在另一个实施方案中，顶涂层包括可提供RF屏蔽功能的导电涂层，并且泡沫充当电绝缘层以防止短路，或改变电子衬底(例如，PCB)的行为。

在一个实施方案中，顶涂层包含也可提供改善的耐水性的疏水性制剂。许多这些功能通常由金属或聚合物外壳处置，这增加了相当大的重量。保护性涂料与顶涂层结合使用可提供与金属或聚合物外壳相同或类似的保护水平，同时大大减轻总重量。

与仅涂布有封装树脂的电子衬底相比，将发泡涂层与封装树脂极薄层结合使用的能力提供了至少75％、优选至少80％、更优选至少85％的重量减轻。

本发明的发明人已经发现，与相同体积的灌封材料或封装树脂相比，本文所描述的膨胀的保护性涂层提供了大于约90％、或92％、或甚至94％的重量减轻。此外，与共形涂料相比，膨胀的保护性涂层提供大于约10％、或12％、或甚至14％的重量减轻，并且还提供更完全的覆盖。也就是说，本发明的膨胀的保护性涂层为电子衬底的零件(包括垂直零件)提供了完全覆盖和/或封装，这归因于材料在发泡期间垂直膨胀。

本发明有效地解决了施涂速度的问题，为电子衬底上所含的所有零件提供了充分覆盖，并且提供了能够针对典型的恶劣环境提供保护的涂料层。

现在将关于以下非限制性实施例来描述本发明。

实施例：

如下文所阐述，膨胀的保护性涂层进行了以下试验：

利用国家物理实验室(英国)开发的程序，使用用于预测电路可靠性的表面绝缘电阻(SIR)测量结果来执行冷凝试验。

根据ASTM D1653，使用湿杯法(即佩恩杯(Payne Cup))执行水蒸气渗透性试验。

对热冲击进行评估以测量对短时间段内的突然极端温度变化(即-40℃→130℃)造成的故障的耐性。

利用ASTM C272的改良版本来执行重量测定水浸没试验，测试涂有阻焊剂的环氧树脂层压板上的泡沫以模拟电路板构造。

根据ASTM D-257执行膨胀的保护性涂层的体积和表面电阻率。

利用UL94垂直燃烧试验方法评估阻燃性，该方法是设备和器具中的部件的塑料材料易燃性测试标准。在这个标准内，材料进行各种燃烧试验以查看它们在易燃条件下的性能。UL 94V易燃性方法评估在垂直燃烧试验中重复施加火焰和滴下燃烧试样后的燃烧时间和残炽时间。

为了达到UL 94V-0标准，样本必须符合以下准则：

1)在施加受控火焰后，燃烧持续时间不超过10秒。

2)5个样本的总燃烧时间不超过50秒。

3)没有一个样本会通过燃烧或灼热燃烧来燃烧到安装夹具；

4)没有一个样本会滴下燃烧颗粒，导致其下方手术棉花点燃；以及

5)样本在移除第二受控火焰后不会展现出灼热燃烧超过30秒。

根据ASTM-D-638评估拉伸性质。

实施例1：

组合物制备如下：

将A部分的成分彻底混合在一起，然后将A部分与B部分以1.44:1(w/w)的比率混合，之后将组合物以300微米的厚度涂布到含有许多垂直零件的电子衬底的表面上。涂料在4分钟内膨胀10倍至3mm高度以完全覆盖/封装垂直零件，如图3中所例示。

将实施例1的材料以相同的混合比(1.44:1w/w)施涂到IPC B-24试验试样块(浸没锡和裸铜饰面)上，使其在室温下发泡、硬化和固化24小时，之后放入湿度室中并上升至85℃/85％ RH，同时在50V偏压下每20分钟测量一次SIR。值得注意的是，在整个1000小时的试验中，这种泡沫的绝缘电阻保持高于100MΩ(8logΩ)的通用工业验收准则。在试验结束时，涂料保持充分粘合，并且没有逆转或分层迹象，这表明材料可能在高湿度条件下提供优异的保护。结果示于图4中。

实施例2：

组合物制备如下：

将A部分的成分彻底混合在一起，然后将A部分与B部分以1.04:1(w/w)的比率混合，之后将组合物涂布到汽车试验板上，该汽车试验板涂布有300μm液体涂料组合物，该液体涂料组合物膨胀成3mm固化的膨胀的保护性涂层。

然后，如上文所描述，使经涂布的组件进行1000个热冲击循环，并且该经涂布的组件没有显示出开裂迹象，如图5中所示。虽然有一些脱色迹象，但没有开裂迹象。也没有明显的脆化，并且膨胀的保护性涂层保持柔软和海绵状。

还应注意，如果期望，则可向如上文所讨论的组合物中添加着色剂以抵消脱色。

实施例3：

组合物制备如下：

将A部分的成分彻底混合。将A部分与B部分以1.6:1(w/w)的比率混合并涂布到预称重(4dp)的IPC B24试验板上。24小时后，将经涂布的板称重至4个小数位，之后放于DI水中14天。14天后，移除经涂布的组件，去除过量的水，并立即重新称重“干燥”组件以确定涂层的吸水性％，如下文所示。

吸水性百分比可计算如下：100*0.0372/4.0338＝0.92％

实施例4：

组合物制备如下：

将A部分的成分彻底混合，然后将A部分和B部分以1.32:1(w/w)的比率混合，并将约0.5ml分配到用于生产3mm厚的样本的模具(13mm×127mm×3mm)中，这些样本进行了UL94V-0垂直燃烧试验。1小时后从模具中移除样本，然后在执行燃烧试验前静置过夜。以同样的方式从实施例2的类似的非阻燃涂料制备火焰样本。结果示于下文。

实施例2的非阻燃制剂完全燃烧，导致UV94V失败，而实施例4的阻燃制剂满足UL94V-0准则。

实施例5：

组合物制备如下：

A部分

商品名	功能	w/w％
			Capa 3050¹	酯官能三醇	56
水	起泡剂	2.5
			NIAX L6900²	泡沫稳定剂	1
NIAX EF600²	低散发凝胶催化剂	0.25
			NIAX EF700²	低散发起泡催化剂	0.25
Graf Guard 210-200N	阻燃剂	40

¹Capa产品可从Ingevity获得

²NIAX产品可从Momentive Performance Materials Inc获得

B部分是Ongronat 2100(一种平均官能度为2.6-2.7的聚合MDI)(可从BorsodChem获得)与Desmodur E23(一种基于二苯甲烷二异氰酸酯的无溶剂芳香族多异氰酸酯预聚物)的50:50共混物。

将A部分的成分彻底混合，然后将A部分和B部分以1.32:1(w/w)的比率混合。将约0.5ml分配到用于生产10mm厚的样本的模具中，这些样本进行了UL94 V-0垂直燃烧试验。如上文所阐述，将20％的可膨胀石墨混合到双部分组合物的多元醇侧中，得到包括10.5wt.％的可膨胀石墨的膨胀的保护性涂层。

1小时后从模具中移除样本，然后在执行燃烧试验前静置过夜。以同样的方式从实施例2的类似的非阻燃涂料制备火焰样本。结果示于下文。

试样厚度10mm

试样	T1	T2	V-
				1	1	2	0
2	1	1	0
				3	2	5	0
4	2	4	0
				5	1	2	0

从此表中可以看出，此实施例中的所有样本都通过了UV94 V-0垂直火焰试验。

实施例6：

组合物制备如下：

A部分

¹Capa产品可从Ingevity获得

²NIAX产品可从Momentive Performance Materials Inc获得。

B部分与实施例5中相同。将A部分的成分彻底混合，然后将A部分和B部分以1.32:1(w/w)的比率混合。将约0.5ml分配到用于生产15mm厚的样本的模具中，这些样本进行了UL94V-0垂直燃烧试验。如上文所阐述，将40％的可膨胀石墨混合到双部分组合物的多元醇侧中，得到包括23wt.％的可膨胀石墨的膨胀的保护性涂层。

试样厚度15mm

试样	T1	T2	V-
				1	5	2	0
2	1	3	0
				3	2	2	0
4	5	1	0
				5	2	4	0

比较实施例1：

组合物制备如下：

将A部分的成分彻底混合，然后将A部分和B部分以1.90:1(w/w)的比率合并，并分配到IPC-B24试验试样块(浸没锡和裸铜饰面)上，并使其发泡、硬化和固化24小时，之后放入湿度室中并上升至85℃/85％RH，同时在50V偏压下每20分钟测量一次SIR，持续约1000个小时的时段。记录的绝缘电阻值示于下文。值得注意的是，绝缘电阻迅速下降到工业容许值100MΩ(8logΩ)以下，并继续呈下降趋势，这意味着材料是不充分的防潮层和保护性涂层。从室中移除比较实施例泡沫1号后，其显示出与在85℃/85％ RH下暴露1000小时后基本上不变的泡沫实施例1号相比体积、分层面积和逆转迹象的显著减少，因为表面具有粘性。结果示于图6中。

图9描绘了处于85℃/85％ RH下1000小时后涂布有实施例1的组合物的电子组件和涂布有比较实施例1的组合物的电子组件的比较结果。如图9中可见，实施例1的组合物提供了对电子组件提供良好保护的涂层，而根据比较

实施例1的组合物产生的涂层劣化并提供了不充分的防潮层和保护性涂层。

尽管已经参考示例性具体实施描述了本公开，但是本公开不受此类示例性具体实施的限制。相反，在不脱离本公开的实质或范围的情况下，可采用各种修改、改进和/或另选的具体实施。

此外，虽然本发明已被描述为在电子衬底上提供膨胀的保护性涂层，但据信存在其它应用，其中重量轻并且强劲并提供电绝缘、热绝缘和/或阻隔性质的膨胀涂层将是有益的，因此电子衬底仅是单独的或与膨胀涂料层上方的合适顶涂层组合的本文所描述的保护性涂层的示例性应用。

Claims

1.一种双部分涂料组合物，其中所述双部分涂料组合物包含：

a)A部分，所述A部分包含：

a.多元醇组分，所述多元醇组分包括双官能多元醇、三官能多元醇和四官能多元醇中的至少一者；

b.泡沫催化剂；

c.任选地，凝胶催化剂；

d.任选地，至少一种阻燃剂；和

e.水；和

b)B部分，所述B部分包含：

a.异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地其中所述异氰酸酯官能材料是官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物，和

b.任选地，至少一种阻燃剂；

其中所述阻燃剂必须存在于A部分和B部分中的至少一者中。

2.根据权利要求1所述的双部分涂料组合物，其中所述双官能多元醇是存在的并且选自由以下组成的组：聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯、聚丁二烯、聚酯、聚醚、聚金合欢烯、乙二醇二聚合油以及前述两者或更多者的组合。

3.根据权利要求2所述的双部分涂料组合物，其中所述双官能多元醇包括选自由以下组成的组的疏水性多元醇：聚丁二烯、聚金合欢烯和乙二醇二聚合油。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述三官能多元醇是存在的并且选自由以下组成的组：聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯、聚丁二烯、聚酯、聚醚、聚金合欢烯、乙二醇二聚合油以及前述两者或更多者的组合。

5.根据权利要求4所述的双部分涂料组合物，其中所述三官能多元醇包括蓖麻油。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括0.1wt.％至99.9wt.％的所述双官能多元醇。

7.根据权利要求6所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括30wt.％-70wt.％的所述双官能多元醇。

8.根据权利要求7所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括45wt.％-55wt.％的所述双官能多元醇。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括0.1wt.％至99.9wt.％的所述三官能多元醇。

10.根据权利要求9所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括30wt.％-70wt.％的所述双官能多元醇。

11.根据权利要求10所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括45wt.％-55wt.％的所述三官能多元醇。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括0.1wt.％至99.9wt.％的所述四官能多元醇。

13.根据权利要求12所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括30wt.％-70wt.％的所述四官能多元醇。

14.根据权利要求13所述的双部分涂料组合物，其中所述多元醇组分包括45wt.％-55wt.％的所述四官能多元醇。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述四官能多元醇包括季戊四醇。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的双部分涂料组合物，其中A部分的含水量在0.05wt至10wt范围内。

17.根据权利要求16所述的双部分涂料组合物，其中A部分的所述含水量在0.1wt.％至9wt.％范围内。

18.根据权利要求17所述的双部分涂料组合物，其中A部分的所述含水量在0.5wt.％至8wt.％范围内。

19.根据权利要求18所述的双部分涂料组合物，其中A部分的所述含水量在3wt.％至7wt.％范围内。

20.根据权利要求19所述的双部分涂料组合物，其中A部分的所述含水量在4.5wt.％至5.5wt.％范围内。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述泡沫催化剂是胺催化剂。

22.根据权利要求21所述的双部分涂料组合物，其中所述泡沫催化剂是叔胺催化剂。

23.根据权利要求21或权利要求22所述的双部分涂料组合物，其中所述胺催化剂选自由以下组成的组：脂肪胺、脂环胺、芳香胺、醇胺或它们的铵化合物中的一者、三乙烯二胺、N,N,N,N-四甲基烷撑二胺、N,N,N,N-五甲基二乙烯三胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基十六烷基胺、N,N-二甲基丁胺、三乙烯二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N-二乙基哌嗪、N-二乙基-2-甲基哌嗪、N,N-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-羟丙基二甲基吗啉、吡啶、N,N-二甲基吡啶以及前述两者或更多者的组合。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述凝胶催化剂是有机金属催化剂或胺催化剂。

25.根据权利要求24所述的双部分涂料组合物，其中所述有机金属催化剂选自由以下组成的组：二烷酸二烷基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡；新癸酸锌、新癸酸铋和新癸酸的共混物；乙酰丙酮铁、乙酸钾催化剂、辛酸钾催化剂、辛酸亚锡催化剂、基于铋的胶凝催化剂以及前述的组合。

26.根据权利要求24所述的双部分涂料组合物，其中所述胺催化剂是凝胶胺催化剂。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的双部分涂料组合物，其中A部分还包含增链剂。

28.根据权利要求27所述的双部分涂料组合物，其中所述增链剂包括选自由以下组成的组的二醇或二胺：脂肪族化合物、芳脂族化合物、芳香族化合物和/或脂环族化合物，所述二醇或二胺任选地具有低分子量。

29.根据权利要求28所述的双部分涂料组合物，其中所述增链剂包括选自在亚烷基中具有2至10个碳原子的二胺和/或链烷二醇的双官能化合物。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述增链剂选自由以下组成的组：1,2-乙烯二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇和/或在亚烷基部分中具有2至8个碳原子的二烷撑二醇、三烷撑二醇、四烷撑二醇、五烷撑二醇、六烷撑二醇、七烷撑二醇、八烷撑二醇、九烷撑二醇和十烷撑二醇、对应的低聚丙二醇和/或丙二醇。

31.根据权利要求1至30中任一项所述的双部分涂料组合物，其中A部分还包含惰性矿物填料或增量剂。

32.根据权利要求31所述的双部分涂料组合物，其中所述惰性矿物填料或增量剂选自由以下组成的组：滑石、碳酸钙、二氧化硅、硅灰石、氢氧化铝、高岭土、粘土、硫酸钙纤维、云母、玻璃珠和纳米材料，诸如纳米石墨烯、纳米纤维和纳米颗粒。

33.根据权利要求1至32中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述阻燃剂选自由以下组成的组：氢氧化铝三水合物、含磷多元醇、微封装的聚磷酸铵、固体阻燃剂以及前述的组合。

34.根据权利要求33所述的双部分涂料组合物，其中所述阻燃剂在室温下是固体，其中所述固体阻燃剂具有50微米至500微米的典型平均粒度。

35.根据权利要求34所述的双部分涂料组合物，其中所述固体阻燃剂具有100微米至400微米的典型平均粒度。

36.根据权利要求34所述的双部分涂料组合物，其中所述固体阻燃剂具有90微米至350微米的典型平均粒度。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述固体阻燃剂包括可膨胀石墨。

38.根据权利要求33至37中任一项所述的双部分涂料组合物，其中所述阻燃剂包括氢氧化铝三水合物和可膨胀石墨的组合。

39.一种将保护性涂料施涂到衬底的一个或多个表面的方法，所述方法包括以下步骤：

c)混合双部分涂料组合物以制备液体涂料组合物，所述双部分涂料组合物包含：

i)A部分，所述A部分包含：

b.泡沫催化剂；

c.任选地，凝胶催化剂；

d.任选地，至少一种阻燃剂；和

e.水；和

ii)B部分，所述B部分包含：

异氰酸酯官能材料，其中异氰酸酯官能度至少为2，优选地其中所述异氰酸酯官能材料是官能度大于2并且小于3的异氰酸酯预聚物，和

任选地，至少一种阻燃剂，

其中所述至少一种阻燃剂必须存在于A部分和B部分中的至少一者中；以及

d)将所述液体涂料组合物施涂到衬底，并使所述液体涂料组合物膨胀成闭孔泡沫涂层。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述液体涂料组合物在相对于所述衬底的所述表面的垂直方向上以所述液体涂料组合物的施涂厚度的小于25倍的体积膨胀以形成膨胀的闭孔泡沫涂层。

41.根据权利要求40所述的方法，其中所述液体涂料组合物在相对于所述衬底的所述表面的垂直方向上以所述液体涂料组合物的施涂厚度的8倍与20倍之间的体积膨胀以形成所述膨胀的闭孔泡沫涂层。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述液体涂料组合物在相对于所述衬底的所述表面的垂直方向上以所述液体涂料组合物的施涂厚度的约10倍至约15倍的体积膨胀以形成所述膨胀的闭孔泡沫涂层。

43.根据权利要求39至42中任一项所述的方法，其中泡沫反应在少于10分钟内发生以产生无粘性涂层。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述泡沫反应在少于5分钟内发生以产生无粘性涂层。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述泡沫反应在少于4分钟内发生以产生无粘性涂层。

46.根据权利要求39至45中任一项所述的方法，其中所述液体涂料组合物是通过喷涂来施涂。

47.根据权利要求39至45中任一项所述的方法，其中所述液体涂料组合物是通过分配来施涂。

48.根据权利要求39至47中任一项所述的方法，其中所述衬底是包括粗糙部和突起部中的至少一者的电子衬底，并且膨胀的涂料组合物包围所述粗糙部和突起部中的至少一者。

49.根据权利要求39至48中任一项所述的方法，所述方法还包括将顶涂层施涂于膨胀的闭孔泡沫涂料层上方的步骤。

50.根据权利要求49所述的方法，其中所述顶涂层具有大于0mm并且小于5mm的厚度。

51.根据权利要求50所述的方法，其中所述顶涂层具有小于4mm的厚度。

52.根据权利要求51所述的方法，其中所述顶涂层具有小于3mm的厚度。

53.根据权利要求52所述的方法，其中所述顶涂层具有小于2mm的厚度。

54.根据权利要求53所述的方法，其中所述顶涂层具有小于1mm的厚度。

55.根据权利要求54所述的方法，其中所述顶涂层具有小于0.5mm的厚度。

56.根据权利要求49至55中任一项所述的方法，其中所述顶涂层选自由以下组成的组：耐化学品涂层、疏水性涂层、微封装树脂以及前述的组合。

57.根据权利要求39至56中任一项所述的方法，其中膨胀的闭孔泡沫涂料层是阻燃的并且能够通过UL94 V-0垂直燃烧试验。

58.根据权利要求39至57中任一项所述的方法，其中所述液体涂料组合物受限于至少一个方向以限制泡沫的膨胀空间。

59.根据权利要求39至58中任一项所述的方法，其中所述液体涂料组合物被优化以使得延迟泡沫反应。

60.根据权利要求39至59中任一项所述的方法，其中所述泡沫催化剂被微封装。

61.一种电子衬底组件，所述电子衬底组件包括印刷电路板，其中所述印刷电路板包括基部支撑件和多个电路部件，所述多个电路部件从与其附接并电连接到电路的所述基部支撑件的表面向外延伸，并且其中闭孔泡沫保护性涂料被施涂到包括所述多个电路部件的所述电子衬底组件的表面的至少一部分，其中闭孔保护性涂料包括根据权利要求1至38中任一项所述的双部分涂料组合物，其中A部分和B部分在所述闭孔保护性涂料中呈混合形式，并且/或者所述闭孔保护性涂料是通过根据权利要求39至60中任一项所述的方法来施涂。

62.根据权利要求61所述的电子衬底组件，其中所述保护性涂料能够通过UL94 V-0垂直燃烧试验。

63.根据权利要求61或权利要求62所述的电子衬底组件，所述电子衬底组件还包括位于所述闭孔保护性涂料上方的顶涂层。

64.根据权利要求63所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层具有大于0mm并且小于5mm的厚度。

65.根据权利要求64所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层具有小于4mm的厚度。

66.根据权利要求65所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层具有小于3mm的厚度。

67.根据权利要求66所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层具有小于2mm的厚度。

68.根据权利要求67所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层具有小于1mm的厚度。

69.根据权利要求68所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层具有小于0.5mm的厚度。

70.根据权利要求63至69中任一项所述的电子衬底组件，其中所述顶涂层选自由以下组成的组：耐化学品涂层、疏水性涂层、微封装树脂以及前述的组合。