用于湿敏电子装置的干燥剂组合物的制作方法
【专利摘要】一种干燥剂组合物，包含干燥剂材料粉末（1、2)的分散体及聚合物粘合剂（3)，其中干燥剂粉末（1、2)至少部分以干燥剂颗粒（2)的微聚集体的形式分散，该干燥剂颗粒（2)由组成不同于聚合物粘合剂（3)的聚合物包封材料（4)所包围。
【专利说明】用于湿敏电子装置的干燥剂组合物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及改进的干燥剂组合物，其包含分散在聚合物基质中的干燥剂材料粉 末，适合于控制包封电子装置中的湿度水平，以防止所述包封电子装置过早破损和/或其 性能劣化。
【背景技术】
[0002] 各种电子及工业装置都要求湿度水平在水蒸气的大约0.Ipm到5000pm范围内， 因为这些装置的性能受湿气影响。这些装置的例子为微机电装置（MEM)、微型光机电装置 (MOEM)、用于电信应用的光电装置、可植入医疗装置（起搏器、除颤器）、有机电子装置（例 如OLEDs及OLETs)。
[0003] 这些装置的保存通常利用如下实现：利用适于降低来自外部环境的湿气传输的密 封剂来包封该装置，随之在容纳湿敏装置的外壳内部插入干燥剂组合物。
[0004] 分子筛、硅胶及硅铝酸盐可物理吸附湿气，并且它们是用于维持湿度水平在上述 范围内的典型干燥剂材料。然而，它们的湿度相对低，另外，该湿度是装置外壳内的温度的 函数：当外壳内达到较高温度时，例如当装置处于运行模式下通常达到的60°c到KKTC范 围内，会不期望地释放在室温下所吸收的湿气。
[0005] 与物理吸附材料相比，碱金属及碱土金属氧化物、硫酸盐、金属卤化物及高氯酸盐 通常可化学吸附最小平衡值较低且湿度较高的湿气。然而，当这些盐暴露在相对高的湿气 浓度下（例如在电子装置的生产工艺期间），会使它们饱和，因此变得对于防止该装置破损 或劣化是无效的。事实上，不同于物理吸附材料，化学吸附材料通常要求过高的再生温度， 因此，其再生工艺并不适用于上述装置的生产期间或生产之后。
[0006]美国专利US5, 591，379描述了一种组合物，其具备湿气吸收性质，并且包含分散 于可渗透水蒸气的粘合剂的干燥剂材料粉末。所述粘合剂可为聚合物、多孔陶瓷或多孔玻 璃，所有这些材料都需要尽可能不影响这些材料的吸湿速度。因此，US5, 591，379集中于 维持干燥剂组合物的吸附特性，但却未提及在使得干燥剂暴露在湿气中保持所述装置生产 工艺所要求的时间（即4小时-24小时）的同时，如何达到该目标。
[0007]美国专利US6, 673, 436公开了一种湿气吸收体，其可置于电子装置的外壳内。吸 收体包含分散于树脂状物质中的氧化钙（CaO)作为主要的气体吸收粉末，其可与在包含分 散于树脂状粘合剂中的CaO的吸收片的一面或两面上额外的涂层结合，以更好地控制吸收 体的湿气吸收性能。即使可实现在敏感装置密封之前由暴露于湿气引起的饱和度降低，但 US6, 673, 436未提及如何将其优化以使该保护效果与吸收性能的保存相联合（即，对于最 终应用时的剩余湿度（高达总吸湿能力的80%))。另外，在树脂状粘合剂上获得一层均一 且受控的薄膜是非常困难的，因此，无法保证实现使其适用于电子装置并易用于其生产工 艺中的最终吸收性能。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是提供聚合物组合物，其适合于干燥在外壳中密封的湿敏电子 装置周围的环境，适合于操作并使用于生产工艺，该工艺涉及在密封步骤之前将组合物暴 露在未干燥的环境中，其克服了现有技术中存在的缺陷。
[0009]在第一方面，本发明涉及干燥剂组合物，其包含聚合物粘合剂，以及分散于所述聚 合物粘合剂中的至少一种干燥剂材料的第一量的粉末分散体，所述第一粉末直接与聚合物 粘合剂接触；所述干燥剂组合物还包含至少一种干燥剂材料的第二量的粉末分散体，所述 第二粉末为由组成不同于聚合物粘合剂的包封材料的壳所包围的聚集体的形式。
[0010] 将参照图1来说明本发明，图1以示意性方式表示适于达到期望效果的组合物的 结构性质。图1中的不同组分以适合于增进理解本发明的主要技术特征的方式表示，而不 意欲保持各组分之间的实际尺寸比例。
[0011] 因此，吸湿组合物10包含分散于聚合物基质3中的干燥剂粉末1、2,但不同于现有 技术的是，所述粉末以两种不同形式存在："原样"分散的第一量的第一干燥剂粉末1，与以 包封形式分散的第二量的第二干燥剂粉末2 -起存在于聚合物基质3中。这种包封形式包 含由化学组成不同于粘合剂3的聚合物的壳4所包围的粉末颗粒2,造成一种适用于容纳粉 末颗粒的微米尺度的聚合物胶囊。
[0012] 根据本发明的第一干燥剂材料1及第二干燥剂材料2可选自但不限于这些碱金属 氧化物及碱土金属氧化物，例如氧化锂、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、分子筛及硅铝酸 盐。一般而言，这些材料可以是两种不同类型的吸湿粉末，但为了实施本发明可以适当考虑 它们是相同种类的情形。事实上，当使用同种干燥剂材料时，为了当将组合物插入湿敏装置 时实现对吸收速率的有效控制，即允许暴露在空气中期望的时间而不饱和或过多降低吸附 速率，至少一种包封的干燥剂材料粉末2与至少一种游离或非包裹的干燥剂材料粉末1的 同时存在是根据本发明的主要特征。
[0013] 本发明优选的实施方式中，干燥剂组合物中的总固体含量（即组合物中包含的总 的干燥剂粉末重量）占组合物总重量按重量计的30%到60%。另外，包封形式的干燥剂材 料与未包封形式的干燥剂材料的重量比率选自1 : 2到1 : 6,优选1 : 2到1 : 5,其中 包封形式的干燥剂材料的包封重量作为相应粉末的重量与容纳这些粉末的聚合物包封材 料的重量之和。
[0014] 适用于配制本发明目标组合物的干燥剂粉末的尺寸可优选为IOOnm到10μm，包 含在聚合物的壳4中包封的所述干燥剂粉末2的微胶囊尺寸通常为5μm到50μm，优选 ΙΟμπι到40μπι。所述微胶囊可开始于选择的干燥剂粉末，借助于喷雾干燥、振动喷嘴（雾 化）、界面和乳液聚合而预先制备。在替代的实施方案中，为了改进组合物的聚合物组分 (即聚合物粘合剂或聚合物的壳）的分散均一性，使用用合适的有机基团表面改性的所述 第一和第二部分干燥剂材料（1、2)中的至少之一可能是有用的。
[0015] 优选的实施方案中，本发明的干燥剂组合物是粘度为IOOOOcP到lOOOOOOcP的可 分配的组合物，聚合物粘合剂3可合适地选自例如环氧树脂、环氧丙烯酸类树脂、全氟聚醚 树脂和硅氧烷基质，而包封材料4选自丙烯酸类树脂、聚酰亚胺、聚苯乙烯和聚砜，并且包 含厚度为5μm到50μm、优选10μm到30μm的壳。
[0016] 根据本发明的干燥剂组合物适于通过生产与实验室工艺中常用的方法进行分配， 这些方法例如针式分配、喷射分配、丝网印刷、叶片分配（blading)、浸渍。干燥体或膜可通 过通常在80°C到200°C下热处理（最终容易地获得。
[0017] 所述干燥体或膜基本上维持了可分配干燥剂组合物的相同化学性质，仅可观察到 由于固化聚合引起的较小改变，因为在其配方中未使用溶剂。
[0018] 干燥剂组合物的沉积或预成型体或膜的插入可在其中可发生在环境湿度下的暴 露较长时间、甚至长达24小时的电子装置生产工艺中合适地进行，而不劣化其吸湿性能 (这会导致其用于保护电子装置的性能无效）。
[0019] 现将通过如下非限制性实例来说明本发明。
[0020] 实施例1
[0021] 根据本发明的聚合物包封的干燥剂通过喷雾干燥如下储备溶液来生产，所述储备 溶液包含在合适的悬浮剂（甲苯，1425克）中分散的干燥剂粉末颗粒（CaO, 22. 5克），所述 悬浮剂中溶解有包封聚合物（PMMA，52. 5克）。在高温下对所述溶液进行喷雾以促进悬浮剂 (甲苯，120°C)的快速挥发。
[0022] 将所收集的粉末（5克）与未包封的干燥剂（CaO, 17. 5克）一起加入到聚合物基 质（环氧树脂，27. 5克）中。将该混合物进行机械混合并保存在冷藏、干燥的气氛下。
[0023] 通过在不锈钢基片上进行叶片分配并最终在150°C下熟化1小时，然后得到干燥 剂样品。
[0024] 通过重量分析试验测试干燥剂样品在22°C及55%相对湿度下的吸附特性，结果 显不，暴露24小时后，保持80%的剩余吸附能力。
[0025] 实施例2
[0026] 根据本发明的聚合物包封的干燥剂通过喷雾干燥如下储备溶液来制备，所述储备 溶液包含在合适的悬浮剂（甲苯，1425克）中分散的干燥剂粉末颗粒（CaO, 22. 5克），所述 悬浮剂中溶解有包封聚合物（聚砜PSU，52. 5克）。在高温下对溶液进行喷雾，以促进悬浮 齐[J(甲苯，120°C)的快速挥发。
[0027] 将收集的粉末（7. 5克）与未包封的干燥剂（Li20,17. 5克）一起加入到聚合物基 质（环氧树脂，27. 5克）中。将混合物进行机械混合并保存在冷藏、干燥的气氛下。
[0028] 通过在不锈钢基片上进行叶片分配并最终在150°C下熟化1小时，然后得到干燥 剂样品。
[0029] 通过重量分析试验测试干燥剂样品在22°C及55%相对湿度下的吸附特性，结果 显不，暴露24小时后，保持85%的剩余吸附能力。
[0030] 实施例3-对比例
[0031] 通过将未包封干燥剂（CaO, 25克）分散在聚合物基质（环氧树脂，25克）中生产 聚合物包封的干燥剂。将混合物进行机械混合并保存在冷藏、干燥的气氛下。如果需要，可 进行利用三辊滚轧机的均质化步骤。
[0032] 通过在不锈钢基片上进行叶片分配并最终在150°C下熟化1小时，然后得到干燥 剂样品，并且将其在与实施例1相同的条件下进行测试。暴露24小时后，观测到仅70%的 剩余吸附能力。
[0033] 实施例4-对比例
[0034] 以与实施例3相同的方法生产聚合物包封的干燥剂，但是进一步通过PMM层的沉 积步骤来覆盖样品表面。通过叶片分配在甲苯中的聚合物溶液（35%重量），随后进行温和 的热处理（60°C下5分钟）以除去溶剂，获得PMMA层。
[0035]然后，在与实施例1和2相同的条件下测试干燥剂样品。暴露24小时后，观测到 仅70%的剩余吸附能力，这与前述实施例3样品的吸附特性非常相似。
【权利要求】
1. 一种干燥剂组合物，包含： a. 聚合物粘合剂（3)和 b. 分散于所述聚合物粘合剂（3)中的至少一种干燥剂材料的第一量的粉末（1)的分散 体， 其特征在于所述干燥剂组合物还包含至少一种干燥剂材料的第二量的粉末（2)的分 散体，所述第二粉末（2)为由组成不同于所述聚合物粘合剂（3)的包封材料的壳（4)所包 围的聚集体的形式。
2. 根据权利要求1所述的干燥剂组合物，其中所述干燥剂材料（1、2)选自碱金属氧化 物、碱土金属氧化物、分子筛及硅铝酸盐。
3. 根据权利要求2所述的干燥剂组合物，其中所述碱金属氧化物和所述碱土金属氧化 物选自锂、镁、钙、锶或钡的氧化物。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述第一及第二干燥剂材料 (1、2)的化学组成相同。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述第一或第二干燥剂材料 (1、2)中的至少之一是用有机基团表面改性的。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述第一及第二干燥剂材料 (1、2)的总和对应于组合物总重量的30%到60%的重量浓度。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述第一量的干燥剂材料 (1)与第二量的干燥剂材料⑵之间的重量比率为2 : 1到6 : 1，优选2 : 1到5 : 1，所 述第二干燥剂材料（2)的重量还包含所述包封材料（4)的重量。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述干燥剂材料粉末（1、2) 的尺寸为IOOnm到10μm。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中由容纳所述第二干燥剂材 料粉末⑵的聚集体的所述壳⑷所形成的微胶囊尺寸为5μπι到50μπι，优选ΙΟμπι到 40μm〇
10. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述聚合物粘合剂（3)选 自环氧树脂、环氧丙烯酸类树脂、全氟聚醚树脂、硅氧烷基质。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述包封材料的壳（4)的 厚度为5μm至Ij50μm，优选10μm至Ij30μm。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物，其中所述包封材料（4)选自丙 烯酸类树脂、聚酰亚胺、聚苯乙烯及聚砜。
13. -种湿敏装置，包含含有根据前述权利要求中任一项所述的干燥剂组合物的干燥 体或膜。
14. 根据权利要求12所述的湿敏装置，其中所述湿敏装置选自微机电装置、微型光机 电装置、用于电信应用的光电装置、可植入医疗装置及有机电子装置。
【文档编号】C08K3/34GK104220503SQ201380019431
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2012年4月13日
【发明者】乔治·马基, 亚历山德拉·科隆博, 保罗·瓦卡, 罗伯托·詹南托尼奥 申请人:工程吸气公司