Led-uv光固化阻焊油墨及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种紫外光固化阻焊油墨及其制备方法，特别是涉及一种LED-UV光 固化阻焊油墨及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济以及数码电子产品的发展，印制电路板用阻焊油墨呈现出快速的增 长。传统的阻焊油墨通常由聚合单体、光引发剂、阻聚剂等成分组成，其在紫外（UV)光作用 下能够快速固化，从而在印刷电路板表面形成阻焊保护层。紫外光固化技术被誉为"5E"技 术，其具有环保、节能、干燥时间短、光泽性好、应用范围广等优点。但是，传统的UV高压汞 灯存在寿命短（通常只有1000~2000小时），耗电量高，在辐射光照过程中会产生臭氧，以 及在承印物表面产生的温度高达50°C以上等缺陷，亦限制了一些热敏感基材的应用。
[0003] LED-UV光源是一种低能量固化光源，其发射单波长紫外光线365nm、375nm、 385nm、395nm、405nm。相比于传统的UV高压汞灯，LED-UV光源的优点在于：使用寿命长，达 到15000~20000小时；可节省80~90%的耗电量；辐射固化过程中不产生臭氧；能够有 效控制承印物表面温度在40°C以下。但是，直接将LED-UV光源应用于传统的阻焊油墨进 行光固化，还存在固化速度慢、干燥困难、抗粘连性能差等缺陷，不符合印刷电路板的高速 印刷要求；并且传统阻焊油墨中的光引发剂在LED-UV的发射波长下吸收差，因此，限制了 LED-UV光固化在阻焊油墨中的推广应用。
【发明内容】
[0004] 基于此，本发明的目的在于，提供一种LED-UV光固化阻焊油墨，其能够采用 LED-UV光源进行光固化，并具有固化速度快、抗粘连性能好的优点，能符合印刷电路板的高 速印刷要求。
[0005] 本发明的另一个目的在于，提供所述的LED-UV光固化阻焊油墨的制备方法。
[0006] 一种LED-UV光固化阻焊油墨，其包括：重量百分比为20~50%的胺改性丙烯酸 酯树脂、重量百分比为10~45%的活性单体、重量百分比为5~15%的光引发剂，以及重 量百分比为0. 1~1%的高分子有机蜡粉。
[0007] 在其中一个实施例中，所述的胺改性丙烯酸酯树脂为至少含有一个乙烯基醚的胺 改性丙烯酸酯树脂。
[0008] 在其中一个实施例中，所述胺改性丙烯酸酯树脂中的乙烯基醚含量为0. 5~ 3mmol/g〇
[0009] 在其中一个实施例中，所述胺改性丙烯酸酯树脂中的丙烯酸酯含量为0. 5~ 3.5mmol/g〇
[0010] 在其中一个实施例中，所述的胺改性丙烯酸酯树脂选自乙二胺、丙二胺或丁二胺 改性的环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂和聚丙烯酸酯丙烯酸 酯树脂中的一种或两种以上的混合。
[0011] 在其中一个实施例中，所述的活性单体包括自由基活性单体和乙烯基醚活性单 体；自由基活性单体与乙烯基醚活性单体的质量比为3:1~2:3。
[0012] 在其中一个实施例中，所述的自由基活性单体选自丙烯酸异冰片酯、N-乙烯基吡 咯烷酮、丙烯酸四氢呋喃甲酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三 环葵基二甲醇二丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的 一种或两种以上的混合；所述的乙烯基醚活性单体选自三乙二醇二乙烯基醚、1，4-丁二醇 二乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、单乙烯基二乙二醇醚中的一种或两种以上的混合。
[0013] 在其中一个实施例中，所述的光引发剂包括重量百分比为3~8%的自由基光引 发剂以及重量百分比为2~7%的阳离子光引发剂。
[0014] 在其中一个实施例中，所述的自由基光引发剂选自苯基双（2, 4, 6-三甲基苯甲酰 基）氧化膦、2-氯硫杂蒽酮、2-异丙基硫杂蒽酮和二乙基硫杂蒽酮中的一种或两种以上的 混合；所述的阳离子光引发剂选自双十二烷基苯碘鑰盐、三芳基六氟磷酸硫鑰盐和异丙苯 茂铁六氟磷酸盐中的一种或两种以上的混合。
[0015] 在其中一个实施例中，所述的高分子有机蜡粉选自聚烯烃蜡、费托蜡和微晶蜡中 的一种或两种以上的混合。
[0016] 在其中一个实施例中，所述的LED-UV光固化阻焊油墨还包括重量百分比为0. 1~ 1 %的分散剂、重量百分比为〇. 3~1 %的消泡剂、重量百分比为0. 4~1 %的流平剂、重量 百分比0. 2~2%的流变助剂、重量百分比为5~20%填料以及重量百分比为0. 1~1%的 颜料。
[0017] 在其中一个实施例中，所述的分散剂选自毕克化学BYK-P104、BYK-163、BYK-161、 BYK-154、BYK-164、BYK-183中的一种或两种以上的混合；所述的消泡剂选自毕克化学 BYK-044、BYK-066N、BYK-057、BYK-071、BYK-1790、BYK-Oll 和信越化学工业株式会社 KSZ-066中的一种或两种以上的混合；所述的流平剂选自毕克化学BYK-3550、BYK-349、 BYK-373、BYK-333、BYK-378、BYK-358N和赢创德固赛迪高DEG0-450中的一种或两种以上的 混合；所述的流变助剂选自毕克化学BYK-410、BYK-431、BYK-420、BYK-428和赢创德固赛疏 水气相二氧化硅R972中的一种或两种以上的混合。
[0018] 在其中一个实施例中，所述的填料为滑石粉、碳酸钙和膨润土中的一种或两种以 上的混合；所述的颜料为酞菁绿颜料、酞菁蓝颜料、永固黄颜料、永固大红颜料和永固橙颜 料中的一种或两种以上混合物。
[0019] 在其中一个实施例中，所述LED-UV光固化阻焊油墨所采用的LED-UV光源的射线 波长为405nm、395nm、385nm、375nm或365nm ;所述LED-UV光源的发光功率为2W/cm2~4W/ cm2。
[0020] 本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨的制备方法，包括以下步骤：
[0021] 1)将胺改性丙烯酸酯树脂、活性单体、光引发剂、高分子有机蜡粉、分散剂、颜料以 及填料按比例投入分散桶中，用高速分散机在1000~1500rpm的转速下分散1~2小时， 使原料均匀混合；
[0022] 2)采用三辊研磨机对步骤1)分散好的原料进行充分研磨，研磨至细度为5~ 10 μ m ；
[0023] 3)向步骤2)研磨好的原料加入流平剂、消泡剂、流变助剂，用高速分散机在500~ 1000 rpm的转速下分散1~2小时，使原料均匀混合，然后进行过滤，得到本发明所述的 LED-UV光固化阻焊油墨。
[0024] 本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨，具有固化速度快、抗粘连性能好等优点， 能符合印刷电路板的高速印刷要求；且光固化过程不会产生臭氧，光固化的耗电量仅为传 统紫外光固化耗电量的1/8至1/10,更节能环保。
[0025] 本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨，采用胺改性丙烯酸酯树脂作为主体树脂， 通过引入活性胺基，能够加快光固化反应的速度，并能有效克服氧阻聚的影响。空气中的氧 分子可与光引发过程中产生的活性自由基结合，形成过氧化自由基，从而阻碍活性自由基 的聚合反应，导致油墨无法充分交联固化。而胺改性丙烯酸酯树脂中的活性胺基可作为活 泼氢供体，与氧分子迅速反应，使活性自由基再生进行聚合反应，同时过氧化自由基可夺氢 生成烷基自由基和羟基自由基，进而加快光固化反应的速度，并有效克服了氧阻聚的影响。
[0026] 优选地，本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨，采用含有乙烯基醚的胺改性丙烯 酸酯树脂作为主体树脂。乙烯基醚能够在阳离子光引发剂的作用下进行快速光固化反应， 在光固化过程中，油墨表面的乙烯基醚经LED-UV光固化形成致密交联结构的抗粘连保护 层，能够显著提高阻焊油墨的抗粘连性能；同时，该抗粘连保护层能够有效阻挡空气中的氧 气扩散至油墨内部，能够有效克服丙烯酸酯光固化过程中的氧阻聚影响。本发明所述胺改 性丙稀酸醋树脂中的乙烯基醚含量优选为〇. 5~3mmol/g，更优选为1. 5~2. 5mol/g。若乙 烯基醚的含量小于0. 5mmol/g，会导致阻焊油墨的表面抗粘连性能差；若乙烯基醚的含量 大于3mmol/g，则会导致阻焊油墨的光固化反应时间过长。本发明所述胺改性丙烯酸酯树脂 中的丙稀酸醋含量优选为〇. 5~3. 5mmol/g，更优选为1~3mmol/g。若丙稀酸醋的含量小 于0. 5mmol/g，会导致阻焊油墨的光固化反应时间过长；若丙稀酸醋的含量大于3. 5mmol/ g，则会导致阻焊油墨光固化体积收缩大，附着力差。
[0027] 本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨，通过加入自由基活性单体和乙烯基醚活 性单体，能够同时进行自由基光固化和阳离子光固化反应，增加光固化反应体系的反应活 性，提高光固化反应速度，同时其能够有效调节胺改性丙烯酸酯树脂的粘度，能够将阻焊油 墨调节至100~200dPa. S (25°C)的粘度最佳粘度范围，并能促进阻焊油墨形成更致密的交 联结构，显著提高阻焊油墨的抗粘连、附着力和耐热性能。低官能度的活性单体存在光固化 速度慢、对油墨抗粘连性能影响大的缺陷；高官能度的活性单体虽然光固化速度快，但亦存 在体积收缩大的缺陷；对于同一官能度的活性单体，乙烯基醚活性单体比自由基活性单体 具有更低的体积收缩率。本发明通过选择高官能度的自由基活性单体与低体积收缩率的乙 烯基醚活性单体配合使用，能够加快光固化反应的速度，降低油墨的体积收缩率，改善油墨 的粘度，提高油墨漆膜表面的抗粘连性能，并能大大减少氧阻聚的影响。其中，自由基活性 单体与乙烯基醚活性单体的质量比优选为3:1~2:3,若自由基活性单体的含量过低，会导 致阻焊油墨的光固化速度慢，若其含量过高，则会导致阻焊油墨的表面抗粘连性能和附着 力变差；若乙烯基醚活性单体的含量过低，会导致阻焊油墨的表面抗粘连性能差；若其含 量过高，则会导致阻焊油墨的光固化速度变慢。
[0028] 本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨，优选采用苯基双（2, 4, 6-三甲基苯甲酰 基）氧化膦、2-氯硫杂蒽酮、2-异丙基硫杂蒽酮、二乙基硫杂蒽酮作为自由基光引发剂，以 及双十二烷基苯碘鑰盐、三芳基六氟磷酸硫鑰盐、异丙苯茂铁六氟磷酸盐作为阳离子光引 发剂。上述光引发剂的主要紫外光吸收峰与LED-UV光源的发射波长相匹配，并且在LED-UV 的发射波长下有较强吸收，能够产生大量的自由基引发聚合反应。其中，苯基双（2, 4, 6-三 甲基苯甲酰基）氧化膦与硫杂蒽酮类光引发剂以及与本发明所选择的阳离子光引发剂联 合使用时，能够产生相互协同作用，使引发剂在LED-UV发射波长下的吸收峰面积增大、吸 收强度增大，从而加快光固化反应的速度。
[0029] 本发明所述的LEDHJV光固化阻焊油墨，通过加入尚分子有机赌粉，能够提尚油墨 漆膜的抗粘连性能、耐磨性和表面润滑性。在光固化过程中，高分子有机蜡粉可迀徙至油墨 漆膜表面，形成保护层，能够有效地克服氧阻聚对光固化反应的影响。
[0030] 本发明所述的LED-UV光固化阻焊油墨中，所述胺改性丙烯酸酯树脂的含量优选 为