专利名称：1－甲基－4－异丙基－二环［2，2，2］辛烷－2，3－二酸酐的新用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐的新用途，作为新型焊接剂，可用在电子产品生产过程中需要焊接电子元件的焊接工艺当中。
背景技术：
在电子产品生产过程当中为使电子元件固定到电路板上，焊接剂是不可缺少的。松香(Rosin)是总所周知的常用焊接剂。松香的很大的缺点是焊接后容易留有大量残渣，这些残渣不仅造成导电不良而且在自动化检查过程中成为检查障碍，必须要把残渣清除出去，为此人们采取了洗涤性能较强的卤素类溶剂，但是，卤素类溶剂对环境的破坏已经被有限制的使用。另外，在焊接过程中，加热是必不可少的，对高度密集排列的高精密电子元件施以高温无疑会损坏电子元件，希望在较低温度下进行焊接。因此，在电脑及电子产品大量普及的现在，由于对环境保护意识的提高，电子产品的小型微型化，生产自动化要求的提高，寻求低成本，无公害，低残渣，易洗涤，高活性，低焊接温度，节能，少添加剂的焊接剂仍是当前研究开发的重要课题。显而意见，松香已经不能满足上述的这些要求，为了改进松香的这些缺点，各种焊接剂改良方法被提出来了。例如，有了关于洗涤剂开发的特开平6-340896，关于向焊接剂里添加氧化防止剂的特开平8-118068，关于为提高焊接活性向松香里添加有机酸的特开平9-70689，关于添加水溶性的合成含氮化合物作为活性剂的特开平2001-114747，关于作为活性剂添加胺基卤素化合物的特开平2001-232495等等，虽然都有所改进，但是，有焊接剂成分增加，组成复杂化，成本提高，或者添加剂结构复杂，合成困难等问题。另一方面，双环单萜类衍生物的1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐用途及其有限，基本局限于作为环氧树脂高分子硬化添加剂。我国具有丰富的萜类资源，而萜类化合物是来自自然而无害自然的无公害产品，因此开发萜类化合物的新用途对有效利用我国萜类资源以及保护环境都有着很重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种成本低廉，容易合成，无公害，高活性，焊接温度低，残渣少，易洗涤的用于电子元件焊接的以1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐为主要活性成分的新型焊接剂组成物，合成了该活性成分化合物，发现了该化合物具有焊接功能的新用途。
本发明者在研究单萜化合物用途的过程当中发现了1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐具有焊接功能，特别是其含量为60-100％的加氢组成物，作为新型焊接剂，在电子元件焊接工艺中具有很高焊接活性，可以应用在用焊锡在电路板上焊接电子元件的焊接工艺中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。
为了制备这个新型焊接剂，首先，以α-松油烯与马来酸酐为起始原料，利用分子间狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)环加成反应，首先合成了1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐，然后，进行高压加氢反应。加氢反应条件是；5％Pd/C作为催化剂，其用量是原料重量的1-10％，氢的压力在0.1-1.0MPa，使用诸如甲醇，乙醇等醇类作为溶剂，使用量为原料重量的2-20倍。加氢反应温度在20-35℃条件下进行的。在此条件下制备的产物中，主要成分1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐含量为60-100％的氢化组成物为粘稠性液体，精制后产物是熔点55.0-57.0℃的白色结晶。遵循日本JIS-Z-3197规定的方法，在探讨它们是否有焊接活性试验中，发现了它们具有焊接功能，而且还有很高的活性。主要活性成分1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐含量为60-100％的组成物都有焊接活性，比较理想的是75-95％。精制的该化合物反而比上述组成的混合物的焊接活性低，这说明其它成分的混合效应的作用和该组成的必要性。
根据本发明的结果，该新型焊接剂的焊接温度在200-220℃较低温度下进行仍有很高的焊接活性，可有效防止由于高焊接温度导致电子元件的损坏。另外，使用本发明的新型焊接剂的焊接残渣很少，使用对环境无害的诸如柠檬烯，蒎烯等的单萜类作为溶剂很容易洗净，不需要使用对环境有害的卤素类洗涤剂。该新型焊接剂合成容易，成本低廉，无公害，高活性，低焊接温度，易洗涤的很有前景的新型焊接剂。本发明首次尝试把该单萜衍生物应用到电子领域，为电子领域里的电子元件焊接工艺提供了一种很有前景新型焊接剂，从而完成了此发明。
具体实施例方式新型焊接剂活性成分1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐的制备本发明提供的新型焊接剂的活性成分1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐是由下式的合成方法制备的。
α-松油烯马来酸酐 1-甲基-4-异丙基-二环 1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐具体的制备方法是以α-松油烯与马来酸酐为起始原料，利用分子间狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)环加成反应首先合成了1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐，然后，进行加氢反应。加氢反应条件是；使用5％Pd/C作为催化剂，其用量是原料重量的1-10％，氢的压力在0.1-1.0MPa，使用诸如甲醇，乙醇等醇类作为溶剂，使用量为原料重量的2-20倍，加氢反应温度在20-35℃条件下进行的，用气相色谱分析控制目的物含量。加氢反应完后，除去催化剂和溶剂获得目的组成物，用重结晶方法可获得更高纯度目的物。另外，作为主要活性成分其结构特征是具有酸酐官能团的双环单萜类衍生物，酸酐官能团是必要的。
焊接活性试验遵循日本JIS-Z-3197规定的方法，在铜板上测定使用新型焊接剂时焊锡的展开率，与基准物质松香比较，展开率越大焊接活性越大，同时也测定了马来酸酐，马来酸酐和松油烯混合物，结果列在表1。马来酸酐，马来酸酐和松油烯混合物的情况下，尽管样品全部挥发，但是，焊锡并未发生熔融焊接现象，说明只是马来酸酐或者马来酸酐和松油烯混合物并没有焊接活性。焊接剂A比焊接剂B活性大说明了混合物的混合效应和该组成的必要性。
实施例1(原料1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐的制备)在按装有温度计，滴液漏斗，机械搅拌器，冷凝管的四口烧瓶里，加入马来酸酐(以α-松油烯计算为2.5倍摩尔)并加热使马来酸酐溶解，控制在65-70℃下，从滴液漏斗滴加松油烯混合物(α-松油烯含油率32.4％，γ-松油烯15.6％，异-异松油烯14.6％，异松油烯6.9％，双戊烯5.1％，莰烯4.5％，β-蒎烯3.5％，α-蒎烯3.4％，对孟-3，8-二烯(p-Mentha-3.8-diene)1.9％)。滴完后在135-140度下反应6个小时，进行定量分析，以α-松油烯为极限试剂计算产率为168.6％。减压蒸馏收集160-165℃/3-5mmHg下馏分即得目的物的环加成产物1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐。
实施例2(加氢反应)把20g的用实施例1合成的蒸馏产品1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐溶解到50ml甲醇后，把此甲醇溶液置于高压釜中，然后称取1.0g的Raney镍催化剂(Raney NiW2)，用甲醇洗涤至中性后添加到反应釜。用氢气置换釜内空气后，把氢气充填到3MPa，在100℃下，开动搅拌器，调整搅拌速度为500rpm，反应开始，反应物开始吸收氢气，氢气压力下降。当氢气压力下降到0.1MPa时补充氢气到3MPa，反复此操作，经过40小时后反应完了。用过滤助剂减压除去催化剂后，用旋转蒸发器蒸去溶剂得到目的组成物，其主要活性成分含量88.3％，作为焊接剂A用于焊接试验。用2倍量的正己烷重结晶得高纯度产物1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐(mp；55.0-57.0℃)，作为焊接剂B用于焊接试验。
实施例3(焊接活性测定)焊接活性试验遵循日本JIS-Z-3197规定的方法，使用H60A型，直径为1.6mm的焊锡，松香为比较物质进行测定。
20mm*20mm*0.3mm的铜板用异丙醇洗净后在150℃下加热氧化1小时。称取0.250mg±0.01焊锡卷成圆圈形状放到铜板上，在圆形焊锡中心放上要测定的焊接剂样品，样品重量为25mg±5，把上述铜板放在加热板上，控制4分钟加热到200℃，切断电源，冷却之后用例如柠檬烯作为溶剂洗涤铜板，测量展开后的焊锡厚度和直径，用下式计算焊锡的展开率，展开率值越大意味着焊接剂的活性越高。展开率(％)＝(D-H)/D*100％，D是把焊锡看作球形时的直径(毫米)，H是展开的焊锡的高(毫米)。
表1焊接试验结果
权利要求
1.具有如下结构的单萜衍生物1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐的新用途，其特征是1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐具有焊接功能，并且有很高的焊接活性，作为新型焊接剂可以应用到使用焊锡往电路板上焊接电子元件时的焊接工艺中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。
2.权力要求1中所述的1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐的新用途，其特征是把α-松油烯与马来酸酐的分子间狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)环加成反应产物，在5％Pd/C催化剂作用下进行加氢反应获得的，并以具有酸酐官能团为特征结构的双环单萜类衍生物为焊接活性成分。
3.权力要求1中所述的新型焊接剂1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐的新用途，其特征是在制备这个新型焊接剂时，以5％Pd/C为加氢催化剂，用量是原料重量的1-10％，氢的压力在0.1-1.0MPa，使用诸如甲醇，乙醇等醇类作为溶剂，使用量为原料重量的2-20倍，加氢反应温度在20-35℃条件下进行的。在此加氢反应条件下获得的产物作为新型焊接剂，是以1-甲基-4-异丙基-二环[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐为主要活性成分，其含量为60-100％的组成物。
全文摘要
本发明属于一种含有以1－甲基－4－异丙基－二环[2，2，2]辛烷－2，3－二酸酐为主要成分，其含量为60－100％的组成物作为新型焊接剂的新用途，提供了一种可作为新型焊接剂的具有酸酐官能团为特征结构的单萜类衍生物。制备这个新型焊接剂是以α－松油烯和马来酸酐的分子间狄尔斯－阿尔德环加成反应产物为原料，使用5％Pd/C作为催化剂，用量是原料重量的1－10％，氢的压力在0.1－1.0MPa，加氢反应温度在20－35℃条件下进行的，使用诸如甲醇，乙醇等醇类作为溶剂，使用量为原料重量的2－20倍。本发明发现的该新型焊接剂，可以用在往电路板上用焊锡焊接电子元件时的焊接工艺之中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。它具有很高焊接活性，残渣少，焊接温度低，易洗涤，是很有前景的新型焊接剂。
文档编号C07D307/77GK1629152SQ20041004392
公开日2005年6月22日 申请日期2004年10月12日 优先权日2004年10月12日
发明者陆占国, 李健, 韩毓杰 申请人:哈尔滨商业大学