一种金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂及用途转让专利

申请号 : CN202110438955.5

文献号 : CN113144679B

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相似专利:

发明人 : 郑耀臣陈芳安秀喆李美娜徐硕张新涛

申请人 : 烟台大学

摘要 :

本发明公开了一种金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂及用途。本发明的高透明度环氧树脂脱泡剂,按质量份计由以下物质制备而成:甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯0.1‑10份、异辛酸酯/盐0.2‑5份、乙基苯5‑30份、有机溶剂60‑90份。本发明的脱泡剂与环氧树脂相容性好、脱泡速度快、制备简单,适用于高透明度环氧树脂‑有机胺涂料、封装材料、饰品胶等用途,尤其适用于加压固化的金相冷镶嵌工艺。

权利要求 :

1.一种高透明度环氧树脂脱泡剂,其特征在于按质量份计包括以下组份:甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯0.1‑10份、异辛酸酯/盐0.2‑5份、

乙基苯5‑30份、

有机溶剂60‑90份;

其中,所述甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯为甲氧基聚乙二醇棕榈酸酯、甲氧基聚乙二醇珠光脂酸酯、甲氧基聚乙二醇油酸酯、甲氧基聚乙二醇亚油酸酯、甲氧基聚乙二醇亚麻油酸酯、甲氧基聚乙二醇花生油酸酯、甲氧基聚乙二醇二十五烯酸酯、甲氧基聚乙二醇二十二碳六烯酸酯、甲氧基聚乙二醇硬脂酸酯中的任意一种或至少两种的混合物;

所述异辛酸酯/盐为乙二醇单异辛酸酯、一缩二乙二醇单异辛酸酯、二缩三乙二醇单异辛酸酯、异辛酸钠、异辛酸锌、异辛酸钙、异辛酸亚锡中的任意一种或至少两种的混合物。

2.根据权利要求1所述的脱泡剂,其特征在于所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、二异丁基酮、乙基异丁基酮中的任意一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的脱泡剂,其特征在于所述甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯的分子量为300‑1000 g/mol。

4.一种如权利要求1‑3任一项所述高透明度环氧树脂脱泡剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:

按质量份计称取权利要求1‑3任一项所述高透明度环氧树脂脱泡剂的各组份,先将有机溶剂和乙基苯混合,然后在搅拌条件下缓慢加入甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯,然后,再缓慢加入异辛酸酯/盐,搅拌均匀即得到所述高透明度环氧树脂脱泡剂。

5.一种如权利要求1‑3任一项所述高透明度环氧树脂脱泡剂的应用,其特征在于所述高透明度环氧树脂脱泡剂作为涂料、封装材料、饰品胶的消泡组分的应用。

说明书 :

一种金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂及用途

技术领域

[0001] 本发明属于涂料、胶黏剂或封装材料等高分子材料功能助剂技术领域,涉及一种金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂及用途,具体的为一种高透明度环氧树脂脱泡剂及其
加压固化的金相冷镶嵌用途。

背景技术

[0002] 环氧树脂,尤其双酚A型环氧树脂,分子结构中含有苯环、醚键、羟基、环氧基等官能团,与含多个活性氢的化合物反应后得到的热固化材料具有好的耐热性、电绝缘性,优良
的耐化学品(尤其是耐碱性),对金属、玻璃纤维等极性基材有强的附着力/粘附力。因此,双
酚A型环氧树脂广泛应用于涂料、粘合剂、封装材料和复合材料等的基体树脂。但是,双酚A
型环氧树脂的粘流活化能高、本体粘度大,与环氧固化剂混合时,机械搅拌产生的气泡很难
脱除。混入制品中的气泡,不仅影响了它的外观,还严重影响了制品的使用寿命和性能。
[0003] 为了脱除环氧树脂‑固化剂反应体系中的气泡,工业上,常加入适量的矿物油、有机硅烷或改性有机硅烷、有机硅酮或改性有机硅酮等消泡物质。这些消泡物质表面张力低、
扩散速度快,有较快的消泡速度,在用量较少的情况下就能表现出较好的脱泡、消泡效果。
但是,上述消泡物质通常与环氧树脂‑固化剂体系不相容,易引起体系浑浊、甚至不透明。限
制了它在透明性涂料、饰品胶或封装材料(如,金相冷镶嵌)等领域的应用。
[0004] 金相冷镶嵌用环氧树脂金相胶水,尤其用于印刷线路板(PCB板)的人工检测时,需要用金相胶水对PCB板预先冷镶嵌在透明的环氧树脂固化块中,用放大镜或校准的显微镜,
直接检查电路板的品质是否合格,并确定PCB板生产线的各参数是否需要校正操作。因此,
金相冷镶嵌环氧胶水固化块的透明度(浑浊程度和气泡多少)会直接影响金相镶嵌件的打
磨效率和PCB板镶嵌的牢固程度。
[0005] 即当前对金相冷镶嵌用环氧树脂金相胶水亟待解决高透明和低泡的技术问题,因此,在保证镶嵌用环氧树脂胶水固化后呈透明状态的前提下,环氧树脂固化块中气泡的含
量越少、甚至没有气泡,是此用途的最理想情况。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足,本发明提供一种金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂及用途。本发明的金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂能够在短时间(5‑10 min)内脱除混入体
系内的大部分(>80%)气泡,而且便于实施加压工艺,达到将气泡完全脱除的目的。
[0007] 为实现上述发明目的之一,本发明采用以下技术方案:
[0008] 一种高透明度环氧树脂脱泡剂,按质量份计包括以下组份:
[0009] 甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯0.1‑10份、
[0010] 异辛酸酯/盐0.2‑5份、
[0011] 乙基苯5‑30份、
[0012] 有机溶剂60‑90份;
[0013] 其中,所述脱泡物质为甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯和异辛酸酯/盐;
[0014] 并且,所述甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯为甲氧基聚乙二醇棕榈酸酯、甲氧基聚乙二醇珠光脂酸酯、甲氧基聚乙二醇油酸酯、甲氧基聚乙二醇亚油酸酯、甲氧基聚乙二醇亚麻
油酸酯、甲氧基聚乙二醇花生油酸酯、甲氧基聚乙二醇二十五烯酸酯、甲氧基聚乙二醇二十
二碳六烯酸酯、甲氧基聚乙二醇硬脂酸酯中的任意一种或至少两种的混合物;
[0015] 所述异辛酸酯/盐为乙二醇单异辛酸酯、一缩二乙二醇单异辛酸酯、二缩三乙二醇单异辛酸酯、异辛酸钠、异辛酸锌、异辛酸钙、异辛酸亚锡中的任意一种或至少两种的混合
物。
[0016] 优选,所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、二异丁基酮、乙基异丁基酮中的任意一种或至少两种的混合物。
[0017] 优选,所述甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯的分子量为300‑1000 g/mol。
[0018] 为实现上述发明目的之二,本发明采用以下技术方案:
[0019] 所述高透明度环氧树脂脱泡剂的制备方法,包括如下步骤:
[0020] 按质量份计称取所述脱泡剂的各组分,先将有机溶剂和乙基苯混合,然后在搅拌条件下缓慢加入甲氧基聚乙二醇单脂肪酸酯,然后,再缓慢加入异辛酸酯/盐,搅拌均匀即
得到所述高透明度环氧树脂脱泡剂。
[0021] 为实现上述发明目的之三,本发明采用以下技术方案:
[0022] 所述高透明度环氧树脂脱泡剂作为涂料、封装材料、饰品胶的消泡组分的应用。
[0023] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0024] 本发明的脱泡剂与环氧树脂具有相容性好、脱泡速度快、透明度高、制备简单的优点,适用于高透明度环氧树脂‑有机胺涂料、封装材料、饰品胶等领域,尤其适用于加压固化
的金相冷镶嵌工艺。
[0025] 本发明的金相冷镶嵌高透明度环氧树脂脱泡剂具有脱泡速度快的优点,能够在短时间(5‑10 min)内脱除混入体系内的大部分(>80%)气泡,达到将气泡完全脱除的目的,而
且便于实施加压固化的金相冷镶嵌工艺。
[0026] 随着环氧树脂固化反应的不断发展其体系的粘度逐渐增加,体系中越来越容易残留气泡,且残留的气泡也越来越小,尤其是留在冷镶嵌环氧胶水固化体系中的气泡均为直
径小于1 mm的小气泡极为难以脱除。一般来讲,气泡从环氧树脂‑固化剂混合体系中脱除过
程包括气泡上浮到环氧树脂胶水表面、气泡破裂、气泡的液膜与环氧胶水融合。其中,气泡
从体系内部上浮到环氧树脂胶水表面,即脱泡是消除气泡的前提,而且气泡的直径越大、混
合体系的粘度越低、气泡上浮速度越快就越容易被脱除。本发明消泡剂的关键在于聚乙二
醇脂肪酸酯和异辛酸酯/盐及相应的溶剂,由于聚乙二醇脂肪酸酯的脂肪酸链段表面张力
小且与环氧树脂相容性差,使得聚乙二醇脂肪酸酯极易从环氧胶水主体中迁移到气泡的气
液界面,进而降低气液界面的表面能和气液界面附近的局部粘度,使得气泡更容易从环氧
树脂‑固化剂体系中上浮;与此同时,异辛酸酯/盐疏水的异辛酸链段能够快速扩散进入气
泡的液膜内与聚乙二醇脂肪酸酯的脂肪酸链段融合破坏气泡的稳定性,导致气泡破裂进而
使得液膜与环氧胶水融合最终达到快速消泡效果。同样是由于聚乙二醇脂肪酸酯中的脂肪
酸部分表面张力低的原因,使得聚乙二醇脂肪酸酯易润湿PCB板表面进而吸附在PCB板表
面,排除了PCB板上电子元器件表面吸附的空气,进一步提高了排气效率,因此,本发明的消
泡剂的消泡效果明显优于现有常用的矿物油、有机硅烷等消泡剂,残留的气泡极少。
[0027] 此外,由于聚乙二醇脂肪酸酯的聚乙二醇链段和异辛酸酯/盐与环氧树脂‑固化剂体系具有良好的相容性,因此与有机硅烷、有机硅酮等消泡产物相比,本发明的消泡剂在脱
泡的同时又赋予固化产品优秀的透明度。
[0028] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。

附图说明

[0029] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限
制。
[0030] 图1为添加改性有机硅酮消泡剂(图1(a))和未添加(图1(b))在金相环氧胶水体系中固化样块的照片。
[0031] 图2为实施例1得到的脱泡剂A在金相环氧胶水体系中固化样块的照片。
[0032] 图3为实施例2得到的脱泡剂B在金相环氧胶水体系中固化样块的照片。
[0033] 图4为实施例3得到的脱泡剂C在金相环氧胶水体系中固化样块的照片。
[0034] 图5为实施例4得到的脱泡剂D在金相环氧胶水体系中固化样块的照片。
[0035] 图6为实施例5得到的脱泡剂E在金相环氧胶水体系中固化样块的照片。

具体实施方式

[0036] 下面将对本发明进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此,下列描
述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
[0037] 添加胺类固化剂和未添加固化剂对照例
[0038] 金相冷镶嵌用环氧树脂胶水:双酚A型环氧树脂E‑51,75份,新戊二醇二缩水甘油醚,20份,丁基缩水甘油醚5份,改性硅酮消泡剂0.2份。配套的小分子胺类固化剂为市售产
品2889固化剂(赢创特种化学上海有限公司),按照环氧值和胺值的理论配比称量、混合。室
温下,环氧胶水导入透明模具中。室温条件下,反应12小时,得到样块的硬度平均为 80 D,
固化样块浑浊,透明度差(图1a)。
[0039] 而且,同一条件下,未添加消泡剂的固化样块,有较多气泡,如图1(b)所示气泡的直径较大。
[0040] 添加本发明的消泡剂
[0041] 实施例1
[0042] 按质量份计,称取30份的甲苯、30份的甲基异丁基酮和30份乙基苯。在搅拌条件下,缓慢加入5份的甲氧基聚乙二醇单花生油酸酯(其中,甲氧基聚乙二醇的分子量为1000 
g/mol),然后,缓慢加入5份的一缩二乙二醇单异辛酸酯。搅拌均匀、得到所述高透明环氧树
脂脱泡剂A。
[0043] 金相冷镶嵌用环氧树脂胶水:双酚A型环氧树脂E‑51,75份,新戊二醇二缩水甘油醚,20份,丁基缩水甘油醚5份,脱泡剂A,0.2份。上述原料称量、混合,静置1夜,待搅拌产生
的气泡完全脱除。配套的小分子胺类固化剂为市售产品2889固化剂(赢创特种化学上海有
限公司),按照环氧值和胺值的理论配比称量、混合。室温下,环氧胶水导入透明模具中。静
置10 min,气泡脱除率 >90%,无直径大于1mm的气泡。将模具放入可加压(压力为0.25 MPa)
的固化箱内,固化12 h。用邵氏硬度计固化样块的硬度平均为80 D,完全透明、固化样块中
没有气泡(如图2所示)。
[0044] 实施例2
[0045] 按质量份计,称取90份的二甲苯和5份乙基苯。在搅拌条件下,缓慢加入4.8份的甲氧基聚乙二醇单棕榈酸酯(其中,甲氧基聚乙二醇的分子量为300 g/mol),然后,再缓慢加
入0.2份的异辛酸钙。搅拌均匀、得到所述高透明环氧树脂脱泡剂B。
[0046] 金相冷镶嵌用环氧树脂胶水:双酚A型环氧树脂E‑51,75份,新戊二醇二缩水甘油醚,20份,丁基缩水甘油醚5份,脱泡剂B,0.3份。上述原料称量、混合,静置1夜,待搅拌产生
的气泡完全脱除。小分子胺类固化剂为环氧乙烷和环氧树脂混合改性的二乙基三胺。按照
环氧值和胺值的理论配比称量、混合。室温下,环氧胶水导入透明模具中。静置5 min,气泡
的脱除率 >90%,无直径大于1mm的气泡。将模具放入可加压(压力为0.20 MPa)的固化箱内,
固化4 h。用邵氏硬度计测试固化样块的硬度平均为82D,完全透明、固化样块中没有小气泡
(如图3所示)。
[0047] 实施例3
[0048] 按质量份计,称取50份的二甲苯、20份的二异丁基酮和15份乙基苯。在搅拌条件下,缓慢加入7份的甲氧基聚乙二醇单油酸酯(其中甲氧基聚乙二醇的分子量为800 g/
mol)、2份的甲氧基聚乙二醇单油酸酯(其中,甲氧基聚乙二醇的分子量为600 g/mol)和1份
的甲氧基聚乙二醇单花生油酸酯(其中,甲氧基聚乙二醇的分子量为400 g/mol),然后,再
缓慢加入3.5份的二缩三乙二醇单异辛酸酯和1.5份异辛酸锌。搅拌均匀、得到所述高透明
环氧树脂脱泡剂C。
[0049] 金相冷镶嵌用环氧树脂胶水:双酚A型环氧树脂E‑51,75份,新戊二醇二缩水甘油醚,20份,丁基缩水甘油醚5份,脱泡剂C,0.1份。上述原料称量、混合,待搅拌产生的气泡完
全脱除。配套的小分子胺类固化剂为环氧乙烷改性的二乙烯三胺与环氧树脂改性的异佛尔
酮二胺,按照环氧值和胺值的理论配比称量、混合。室温下,环氧胶水导入透明模具中。静置
7 min,气泡的脱除率 >90%,无直径大于1mm的气泡。将模具放入可加压(压力为0.20‑0.25 
MPa)的固化箱内,固化3 h。用邵氏硬度计固化样块的硬度平均为81D,完全透明、固化样块
中没有小气泡(如图4所示)。
[0050] 实施例4
[0051] 按质量份计,称取40份二甲苯、10份甲苯、10份甲基异丁基酮、10份的乙基异丁基酮和15份乙基苯。在搅拌条件下,缓慢加入2.5份的甲氧基聚乙二醇单亚油酸酯(其中,甲氧
基聚乙二醇的分子量为400 g/mol)和0.5份甲氧基聚乙二醇单花生油酸酯(其中,甲氧基聚
乙二醇的分子量为600 g/mol),然后,再缓慢加入1份的异辛酸锌和1份乙二醇单异辛酸酯。
搅拌均匀、得到所述高透明环氧树脂脱泡剂D。
[0052] 金相冷镶嵌用环氧树脂胶水:双酚A型环氧树脂E‑51,75份,新戊二醇二缩水甘油醚,20份,丁基缩水甘油醚5份,脱泡剂D,0.5份。上述原料称量、混合,待搅拌产生的气泡完
全脱除。配套的小分子胺类固化剂为环氧乙烷改性的二乙烯三胺与聚醚胺T403混合物,按
照环氧值和胺值的理论配比称量、混合。室温下,环氧胶水导入透明模具中。静置10 min,气
泡的脱除率 >90%,无直径大于1mm的气泡。将模具放入可加压(压力为0.20‑0.25 MPa)的固
化箱内,固化6 h。用邵氏硬度计固化样块的硬度平均为80D,完全透明、固化样块中没有小
气泡(如图5所示)。
[0053] 实施例5
[0054] 按质量份计,称取70份的二甲苯、20份甲苯和9.7份乙基苯。在搅拌条件下,缓慢加入0.1份的甲氧基聚乙二醇单珠光脂酸酯(其中,甲氧基聚乙二醇的分子量为600 g/mol),
然后,再缓慢加入0.2份的异辛酸亚锡。搅拌均匀、得到所述高透明环氧树脂脱泡剂E。
[0055] 金相冷镶嵌用环氧树脂胶水:双酚A型环氧树脂E‑51,55份,双酚F环氧树脂,25份,新戊二醇二缩水甘油醚,20份,脱泡剂E,0.6份。上述原料称量、混合,待搅拌产生的气泡完
全脱除。配套的小分子胺类固化剂为市售产品2889固化剂(赢创特种化学上海有限公司),
按照环氧值和胺值的理论配比称量、混合。室温下,环氧胶水导入透明模具中。静置10 min,
气泡的脱除率 >90%,无直径大于1mm的气泡。将模具放入可加压(压力为0.20‑0.25 MPa)的
固化箱内,固化6 h。用邵氏硬度计固化样块的硬度平均为83D,完全透明、固化样块中没有
小气泡(如图6所示)。
[0056]  与不添加脱泡剂以及添加改性有机硅酮消泡剂固化的样块(如图1所示)相比,本发明的具体实施例部分,如图2‑6的样块均显示环氧树脂‑固化剂体系中添加本发明的脱泡
剂5‑10 min后能够迅速脱除90%以上的气泡,而且样块具有高透明度。本发明消泡剂的关键
在于聚乙二醇脂肪酸酯和异辛酸酯/盐及相应的溶剂,原因在于1)聚乙二醇脂肪酸酯中的
脂肪酸部分表面张力小与环氧树脂相容性差,极易从环氧胶水主体中迁移到气泡的气液界
面,因此降低气液界面的表面能和气液界面附近的局部粘度使气泡更容易从体系中脱出;
2)异辛酸酯/盐分子量小、扩散快,其疏水的异辛酸链段能快速进入气泡的液膜内与聚乙二
醇脂肪酸酯的脂肪酸链段融合,即通过异辛酸酯/盐小分子的扩散行为破坏气泡的稳定性
快速消除气泡;3)同样是因为聚乙二醇脂肪酸酯中的脂肪酸部分表面张力低,聚乙二醇脂
肪酸酯使得易润湿PCB板表面,即聚乙二醇脂肪酸酯分子很容易吸附在PCB板表面,排除了
PCB板上电子元器件表面吸附的空气,不仅使环氧胶水与PCB板结合紧密,而且进一步提高
了排气效率。此外,由于本发明的脱泡剂中聚乙二醇脂肪酸酯的聚乙二醇链段和异辛酸酯/
盐与环氧树脂‑固化剂体系相容好,赋予固化产品的高透明度。
[0057] 即以上均表明本发明的脱泡剂与环氧树脂具有相容性好、脱泡速度快、透明度高、制备简单的优点,适用于高透明度环氧树脂‑有机胺涂料、封装材料、饰品胶等领域,尤其适
用于加压固化的金相冷镶嵌工艺。
[0058] 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这
些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述
的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不
必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施
方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公
开的内容。