CN119234013A - 高性能保形涂料 - Google Patents

Abstract

本文公开了通过各种配方和固化方法形成的保形涂料的各种实施方式和实施例。在一个实施方式中，使用能够进行硫醇‑烯聚合的树脂。在另一实施方式中，使用反应性丙烯酸液体弹性体。在又一实施方式中，环氧树脂与其他化学物质组合使用以产生对于保形涂料有用的物理性能。

Description

高性能保形涂料

发明领域

本公开总体上涉及保形涂料和形成这种保形涂料的方法。更具体地，本公开涉及用作电子元件和电子组件的保护涂料的保形涂料以及形成这种保形涂料的方法。

背景技术

许多现代先进的工业消费品和系统依赖于小型且精密的电气组件，如印刷电路板、印刷线路板以及其他此类电路的组合。这种电气组件通常包括夹在一起成为薄组件的一个或多个绝缘基板，在基板的表面上形成一系列导电且选择性互连的线路(如迹线)。迹线可以通过各种工艺形成，如化学蚀刻施加到基板表面的导电层或将导电材料直接印刷到基板上。可以通过焊接和其他此类工艺将额外的电气部件添加到基板上。

一旦组装，这种电气组件相对脆弱和精细，并且如果不小心地处理，就会损坏，或者由于暴露在水分、颗粒物和其他环境因素中并与水分、颗粒物和其他环境因素相互作用，就会发生故障或性能不佳。保护这种易碎和精密的电气组件的一种方法是施加薄聚合物涂料或薄膜，该涂料或薄膜贴合迹线和其他部件的轮廓并且密封迹线和部件以减轻或消除损坏以及与环境因素的有害相互作用。这种涂料和薄膜通常被称为“保形涂料(conformalcoating)”。本文公开了几种可用作保形涂料的新型组合物和形成这种组合物的方法，这些组合物提供了优于现有技术组合物的某些优点。

发明内容

本文公开了通过各种配方和固化方法形成的保形涂料的各种实施方式和实施例。在一个实施方式中，使用能够进行硫醇-烯聚合的树脂。在另一实施方式中，使用反应性丙烯酸液体弹性体。在又一实施方式中，环氧树脂与其他化学物质组合使用以产生对于保形涂料有用的物理性能。

具体实施方式

通过示例的方式详细描述在本文件中公开的组合物和方法。应当理解，可以对所公开的和所描述的示例、布置、配置、部件、元件、装置、方法、材料等进行修改，并且对于具体应用可能是期望的。在本公开中，对具体技术、布置、方法等的任何标识要么与所呈现的具体示例相关，要么仅仅是对这种技术、布置和方法等的一般描述。除非特别指定，否则具体细节或示例的标识不应旨在且被解释为强制性或限制性的。下文将详细公开和描述保形涂料和形成这种涂料的方法的所选示例。

本文所述的保形涂料通过树脂化学物质和产生涂料的固化方法的组合形成，其可用作电子组件的保护涂料以及其他应用的涂料。

在一个一般实施方式中，保形涂料包括能够进行硫醇-烯聚合(即，硫醇与烯烃之间的反应以形成硫醚)的树脂。这种实施方式可以通过多种配方选项形成，包括单组分配方和双组分配方。例如，可以使用硫醇-烯可聚合树脂与足够的引发剂来形成单组分涂料组合物，以允许通过紫外(ultraviolet，UV)光或可见光进行聚合。在另一实例中，可以使用硫醇-烯可聚合树脂与足够的引发剂进行组合来形成单组分涂料组合物，以允许通过与UV光或可见光和/或在水分的存在下进行反应来固化。在另一实例中，可以使用硫醇-烯可聚合树脂与足够的引发剂进行组合来形成单组分涂料组合物，以允许通过与UV光反应和/或在施加热量下进行固化。

在一个实施方式中，硫醇烯树脂包括适当的含有碳-碳双键的交联剂，例如邻苯二甲酸二烯丙酯(diallyl phthalate，DAP)或多种丙烯酸单体中的任何一种，例如2-摩尔乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯(以Sartomer SR348出售)。添加这种交联材料可以提高电绝缘性能、尺寸稳定性和耐热性。此外，这种实施方式可以结合使用稳定化合物，如亚磷酸三苯酯、4-甲氧基-1-萘酚或类似材料。这种实施方式可以通过暴露于全光谱汞蒸气UV灯(具有365nm波长的UV-LED)持续30至120秒进行固化。

双组分组合物的实例使用硫醇-烯可聚合树脂与环氧树脂或环氧树脂的组合进行组合、或者与足够的引发剂(例如，环氧-咪唑加合物固化剂)进行组合，以允许在5分钟或更短时间内通过施加热量进行固化。在另一实例中，双组分组合物使用硫醇-烯可聚合树脂与环氧树脂或环氧树脂的组合或者足够的引发剂(例如，鏻离子液体催化剂)进行组合，以允许通过施加热量进行固化，从而产生具有高玻璃化转变温度的固化涂料。

在另一一般实施方式中，保形涂料包括反应性丙烯酸液体弹性体。所得的保形涂料是高度柔性的并且提供电绝缘特性。这种实施方式可以通过多个配方选项来形成。在第一实例中，单组分涂料组合物包括含有甲硅烷基官能团的反应性液体丙烯酸液体弹性体和足够的引发剂，以允许该弹性体在室温或高温下暴露于水分时通过缩合固化进行聚合。在另一实例中，单组分涂料组合物包括含有丙烯酸酯官能团的反应性液体丙烯酸液体弹性体和足够的引发剂，以允许该弹性体在暴露于UV光或电子束(“EB(electron beam)”)辐射以及任选地与所施加的热量结合下时进行聚合。在另一实例中，单组分涂料组合物包括含有甲硅烷基官能团和丙烯酸酯官能团的反应性液体丙烯酸液体弹性体和足够的引发剂的组合，以允许弹性体在暴露于UV光或EB辐射、水分或热量时进行聚合。在另一实例中，单组分涂料组合物包括含有甲硅烷基官能团的反应性液体丙烯酸液体弹性体，并结合环氧树脂或环氧树脂的混合物和足够的引发剂，以允许该弹性体在室温或高温下暴露于水分时通过缩合固化进行聚合。在另一实例中，单组分涂料组合物包括含有丙烯酸酯官能团的反应性液体丙烯酸液体弹性体，并结合环氧树脂或环氧树脂的混合物和足够的引发剂，以允许该弹性体在暴露于UV或EB辐射以及任选地在所施加的热量下时进行聚合。在另一实例中，单组分涂料组合物包括含有甲硅烷基官能团和丙烯酸酯官能团的反应性液体丙烯酸液体弹性体，并结合环氧树脂或环氧树脂的混合物和足够的引发剂，以允许弹性体在暴露于UV或EB辐射、水分或热量时进行聚合。

在另一一般实施方式中，保形涂料使用环氧树脂化学物质形成，这些环氧树脂化学物质使涂料具有有用的物理性能，如耐化学性、粘附性、耐磨性、耐温耐湿性和电性能。这种实施方式可以通过多种配方选项来形成。

在形成具有有用物理性质的保形涂料的一个实例中，保形涂料使用双组分环氧体系并结合浓度在1％到10％之间的挥发性稀释剂。前两种组分可以在施加到待保护的电气组件上之前混合，并且可以在将保形涂料涂覆到电气组件之前或期间添加挥发性稀释剂以调节涂料粘度。这种保形涂料可以包含第一组分和第二组分，第一组分包含环氧树脂或环氧树脂的组合以及反应性和/或挥发性稀释剂，第二组分包含单一咪唑或咪唑的组合以及反应性和/或挥发性稀释剂。替代地，这种保形涂料可以包含第一组分和第二组分，第一组分包含环氧树脂或环氧树脂的组合以及反应性和/或挥发性的稀释剂，并且第二组分包含单一胺或胺的组合、单一聚胺或聚胺的组合以及反应性和/或挥发性的稀释剂。替代地，这种保形涂料可以包含第一组分和第二组分，第一组分包含环氧树脂或环氧树脂的组合以及反应性和/或挥发性稀释剂，第二组分包含单一硫醇固化剂或硫醇固化剂的组合以及反应性和/或挥发性稀释剂。在又另替代方案中，这种保形涂料可以包含第一组分和第二组分，该第一组分包含环氧树脂或环氧树脂的组合以及反应性和/或挥发性稀释剂，该第二组分包含单一酸酐或酸酐的组合以及反应性和/或挥发性稀释剂。

在双组份环氧体系的一个实施方式中，所使用的稀释剂可以是有机溶剂(如10％-15％的甲基乙基酮(ethyl ethyl ketone，MEK))或其他合适的溶剂(如丙酮)。所使用的环氧树脂可以是双酚A-共-表氯醇(bisphenol A-co-epichlorohydrin)，并且可以使用所使用的咪唑固化剂，如1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑。在另一实施方式中，双酚A环氧树脂与聚合环氧树脂如Olin 684-EK40(MEK和4,4’-(1-甲基亚乙基)双酚与2,2’-[(1-甲基亚乙基)双(4,1-亚苯基氧亚甲基)]双[环氧乙烷]的组合，其中MEK的浓度为50％-70％)组合。这种组合提供了良好的成膜性能、柔性和抗冲击性。

在形成具有有用物理特性的保形涂料的另一实例中，使用热塑性环氧树脂在挥发性有机溶剂/稀释剂中的溶液配制保形涂料。这种组合产生了具有适合粘度的涂料，以用于通过浸渍、刷涂或喷涂方法容易地涂覆。制剂一旦沉积在基板上，可以在室温或高温下干燥以去除载体溶剂，留下有粘着性的、柔性、透明的环氧膜。涂料可以随后通过溶解在有机溶剂中去除，从而允许接触受保护的设备以进行检查或维修。这种保形涂料可以将热塑性线性环氧聚合物(如基于Olin 684的环氧树脂)与甲基乙基酮结合。替代地，这种保形涂料可以将热塑性线性环氧聚合物(如上所述)与甲基乙基酮和一定量的异氰酸酯树脂结合以允许通过施加热量进行进一步交联。这种替代方案可以增加环氧膜的粘附性和阻隔性，这对于苛刻的环境是有用的。替代地，这种保形涂料可以将热塑性线性环氧聚合物(如上所述)与甲基乙基酮和阳离子UV光固化催化剂结合以允许所涂覆的涂料通过暴露于UV光进行进一步反应。这种方法可以提高环氧膜的粘附性和阻隔性。

有机溶剂中的聚合环氧树脂，如Olin 684-EK40，形成可以容易地再加工或去除的最终涂膜。在聚合环氧溶液的一个实施方式中，Olin 684-EK40与3％的脂环族环氧树脂(如ERL-4221(3,4-环氧环己烷甲基3,4-环氧环己烷甲酸酯))组合、以及与0.01-1.0wt.％的热固化催化剂(如K-Pure CXC-1612封端酸型催化剂(可从金工业公司(King Industries)获得)组合。这种组合产生更高的玻璃化转变温度(Tg)。

在形成具有有用物理性能的保形涂料的另一实例中，保形涂料是单组分100％固体环氧保形涂料，其包括100％固体环氧树脂(或环氧树脂的组合)、反应性稀释剂和具有足够潜伏期的固化剂以提供稳定的制剂，其在经受适当的高温之前不发生反应。当暴露于该温度时，组合物固化，具有显著和有用的机械性能、粘合性能和电性能。

在形成具有有用物理特性的保形涂料的另一实例中，使用热塑性苯氧基(又名多羟基醚(aka polyhydroxy ether))树脂在挥发性有机溶剂/稀释剂中的溶液配制保形涂料。高分子量多羟基醚(如Gabriel PKHH)是这种苯氧基树脂等的示例。这种组合产生了具有适合粘度的涂料，以用于通过浸渍、刷涂或喷涂方法涂覆。制剂一旦沉积在基板上，可以在室温或高温下干燥以去除载体溶剂，留下有粘着性的、柔性、透明的环氧膜。这种组合产生良好的电气性能、机械性能和环境性能。

在一个实施方式中，苯氧基树脂与双酚F型环氧树脂(例如Araldite GY282)、UV可固化环氧聚合物(例如ERL 4221)、柔性树脂(例如聚BD650E)和阳离子光引发剂(例如UVI6976)组合使用。这种组合产生了良好的电气性能、机械性能和环境性能。在其他实施方式中，UV阳离子固化剂可以用热固化催化剂(如K-Pure CXC-1612)代替。上述实施方式也可以与潜伏固化剂结合使用。上述实施方式还可以与0.01wt.％-1.0wt.％的封端酸型热引发剂组合使用。

在形成具有有用物理特性的保形涂料的另一实施方式中，保形涂料是单组分100％固体环氧保形涂料，其包含100％固体环氧树脂(或环氧树脂的组合)、反应性稀释剂和具有足够潜伏期的UV固化剂以提供稳定制剂，其直到暴露于UV光才发生反应。这种涂料组合物的实例是30wt.％-50wt.％的脂环族环氧树脂(如3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯(例如Syna21))、0.1wt.％-2.0wt.％的一种或多种阳离子光引发剂、以及40wt.％-50wt.％的环醚阳离子单体的混合物。

为了说明和描述的目的，已经给出了实例的前述描述。其并不旨在是详尽的或限制所描述的形式。根据上述教导，可以进行许多修改。已经讨论了这些修改中的一些，并且本领域技术人员将理解其他修改。选择和描述这些实例以便最佳地说明适合于所预期的特定用途的各种实例的原理。当然，该范围不限于在本文所阐述的实例，而是本领域普通技术人员可以在任何数量的应用和等效设备中采用。

Claims (20)

1.一种保形涂料，包括：

能够进行硫醇-烯聚合的树脂；以及

引发剂。

2.根据权利要求1所述的保形涂料，其中，所述引发剂允许通过紫外光进行聚合。

3.根据权利要求1所述的保形涂料，还包括含有碳-碳双键的交联剂。

4.根据权利要求3所述的保形涂料，其中，所述交联剂是邻苯二甲酸二烯丙酯。

5.根据权利要求3所述的保形涂料，其中，所述交联剂是乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述的保形涂料，还包括稳定化合物。

7.根据权利要求6所述的保形涂料，其中，所述稳定化合物是亚磷酸三苯酯、4-甲氧基-1-萘酚。

8.一种保形涂料，包括：

反应性丙烯酸液体弹性体；以及

引发剂。

9.根据权利要求8所述的保形涂料，其中，所述引发剂允许通过紫外光进行聚合。

10.根据权利要求8所述的保形涂料，其中，所述反应性丙烯酸液体弹性体包括丙烯酸酯官能团。

11.根据权利要求8所述的保形涂料，其中，所述反应性丙烯酸液体弹性体包括甲硅烷基官能团和丙烯酸酯官能团。

12.一种保形涂料，包括：

双组份环氧体系；以及

挥发性稀释剂。

13.根据权利要求12所述的保形涂料，其中，与所述双组份环氧体系相比，所述挥发性稀释剂的添加量在1％到10％之间。

14.根据权利要求12所述的保形涂料，其中，所述环氧体系的第一组分包括环氧树脂，并且所述环氧体系的第二组分包括咪唑。

15.根据权利要求12所述的保形涂料，其中，所述环氧体系的第一组分包括环氧树脂，并且所述环氧体系的第二组分包括胺。

16.根据权利要求12所述的保形涂料，其中，所述环氧体系的第一组分包括环氧树脂，并且所述环氧体系的第二组分包括聚胺。

17.根据权利要求12所述的保形涂料，其中，所述环氧体系的第一组分包括环氧树脂，并且所述环氧体系的第二组分包括酸酐。

18.一种保形涂料，包括：

热塑性环氧树脂；以及

挥发性有机溶剂。

19.根据权利要求18所述的保形涂料，其中，所述热塑性环氧树脂是热塑性线性环氧聚合物。

20.根据权利要求18所述的保形涂料，其中，所述挥发性有机溶剂是甲基乙基酮。