共聚丙烯酸酯胶的研制_江贵长

研究与开发(140～142)

共聚丙烯酸酯胶的研制

江贵长,王洛礼,范和平,刘景民

(湖北省化学研究所,湖北武汉430074)

摘要:研究了多元共聚丙烯酸酯胶的单体组成、合成工艺及其产品性能,制得了性能优良、使用方便的柔性印刷电路(FPC)用胶粘剂。关键词:丙烯酸酯;胶粘剂;性能中图分类号:TQ333.97 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2000)03-0140-03

不同的聚合方法制备的丙烯酸酯胶的性能

不同,以丙烯酸酯乳液胶黏结铜箔与聚酰亚胺

(PI)薄膜,得到的柔性印刷电路(FlexiblePrinted

Circuits,缩写为FPC)基材,剥离强度高,耐锡浴性好,具有优异的电性能及其他使用性能。代表性

的例子是美国杜邦公司的PyraluxWA/K系列产

品[1,2],但此胶的缺点是:胶中含有羧基而不易控

制合成比例;固化温度太高,在不隔绝氧气的环

境下使用会使铜箔氧化;二组分包装,使用时需

二次复配,

操作复杂;适用期短,复配后的胶必须

一次用完,不能长期保存。国内FPC基材的生产

主要以180℃以下固化的改性丁腈和环氧体系为

主。这2种胶都有不足之处[3]:丁腈胶在潮湿状

态下的电性能较差,而环氧胶的韧性和耐化学药

品性又不好。使用溶液聚合法合成的丙烯酸酯

胶可以克服上述缺点[4]。

本工作在多元共聚丙烯酸酯体系中引入交

联单体,以达到中低温自交联的目的。合成了一

种不需二次复配、贮存稳定性好、固化温度较低、

综合性能较好的产品,并在FPC基材的生产中得

到了应用。

1　实验部分 ①

1.1　仪器设备三口烧瓶,回流冷凝器,温度计,电动搅拌

器,恒温油浴锅,分析天平,红外线灯,恒温烘箱。

1.2　原料配比

根据多次实验,确定出原料最佳工艺配方见

表1。表1　实验原料及配比

原料规格质量份

丙烯酸异辛酯(EA)CR15～50醋酸乙烯(VAC)CR50～85丙烯酰胺(AM

)CR1～3甲基丙烯酸(MA)CR2.0～3.8丙酮CR50～160过氧化丙甲酰(PBO)精制0.2～0.6

1.3　溶液聚合方法

在装有电动搅拌器、回流冷凝器和温度计的

三口烧瓶中,按上述原料配比依次加入EA、VAC、

AM、MA、丙酮和PBO引发剂。通少量N2保护,开

启搅拌,温度控制在65～75℃,在常压空气中共

聚反应8～9h,制得多元丙烯酸酯共聚物溶液,可

直接用作FPC基材用胶粘剂。

1.4　分析方法

固含量:质量法。

剥离强度:PI黏结铜箔按GB532-82测定

180°时的剥离强度。

耐焊性[5]:基材在130℃烘箱内预先处理1

h,取出后放入干燥器中冷却至室温,然后,剪成

20mm×20mm大小的样品,备用;锡浴槽内加热

熔融焊锡,控制温度为260±5℃,用镊子将样品

垂直浸入熔融焊锡中,记录时间10s,取出冷却后

①收稿日期:2000-03-20;修回日期:2000-04-18作者简介:江贵长(1968-),男,湖南怀化人,硕士研究生,从事应用化学研究,发表论文3篇。第18卷　第3期2000年6月 石化技术与应用PetrochemicalTechnology&Application Vol.18　No.3 Jun.2000观察样品有无起泡、分层。

2　结果与讨论

2.1　性能测试将多元共聚丙烯酸酯胶均匀涂敷在50μm厚的聚酰亚胺薄膜与35μm厚的粗化电解铜箔上,预烘除去溶剂,50min内叠合加压加热至180℃,制成FPC-II基材,测试该基材性能,并与用亚胺

改性丁腈胶制成的FPC-I基材[6]及杜邦公司的

Paryuxwa/K基材进行比较,结果见表2。

表2　3种基材性能比较

测试项目　测试条件FPC-I基材杜邦公司基材自制基材IPC-FC-233A基材所用胶种亚胺改性丁腈胶丙烯酸酯胶丙烯酸酯胶丙烯酸酯胶

剥离强度/N・cm-1常态2218.0～24.514～1914(最小值)

耐锡焊性/s熔融焊锡中60606060(最小值)(260℃)

表面电阻/MΩ恒定湿热处理1.9×1051051.6×105105

(最小值)潮湿状态1.8×1031046.2×104

体积电阻/MΩ・m恒定湿热处理4.5×1061073.5×107107

(最小值)处理恢复后

介质损耗角恒定湿热0.020.030.030.03正切(最大值)处理恢复后

介电常数恒定湿热2.64.03.54.0(最大值)处理恢复后

介电强度/kV・mm-1常态104788978(最小值)

表2所列结果表明,采用多元共聚丙烯酸酯

胶粘剂的FPC基材,湿热状态下的电性能明显优

于改性丁腈胶的电性能。其固化温度可降低到

180℃,有利于固化工艺的控制。

2.2　软硬单体配比的选择软硬单体配比对胶粘剂性能的影响见表3。

表3　软硬单体配比对胶粘剂软硬单体配比性能的影响

性　能软　硬　单　体　配　比

软单体质量分数/%505560758085硬单体质量分数/%504540252015

剥离强度/N・cm-111.012.014.019.013.012.5

由表3单体配比对其性能的影响结果可以

看出,软硬单体配比为75∶25时为最佳配比。若

硬单体质量分数大于25%时,剥离强度降低。这

是因为硬单体VAC属刚性支链,过量的VAC,使

胶膜的刚性增加,剥离面较脆,固化后的高聚物韧性太差,从而导致剥离强度降低;而当软单体

质量分数大于75%时,剥离面仍保持一定的压敏

性,剥离强度也会下降。

2.3　交联单体配比的选择

反应单体加入量为100份时,另外2种交联

单体与其共聚。实验证明,交联单体的加入量及

相互间比例变化对剥离强度值有较大的影响。

表4表明了剥离强度随交联单体配比不同而变

化的情况。从相对分子质量可知MAM∶MMA=110∶1.3,由理论计算可知AM与MA质量比为210∶

310时反应完全。表4所示的实验结果与理论值

相一致。

表4　交联单体配比的选择

性　能交　联　单　体　配　比

AM/g1101.52102.5310

MA/g2102.53103.53.8

剥离强度/N・cm-11115191413・141・　第3期 江贵长等1共聚丙烯酸酯胶的研制 2.4　溶剂的选择制备丙烯酸酯胶粘剂,可供选择的溶剂有丙

酮、丁酮、异丙醇等。本实验选择丙酮作溶剂,单

体与溶剂的质量比以105∶150为宜。

2.5　引发剂用量的影响多元丙烯酸酯共聚反应属自由基溶液聚合

反应,一般选择BPO、AIBN作引发剂。考虑到

AIBN不易发生链转移反应,故选用BPO作引发剂。其用量对共聚物反应的影响见表5。

表5　引发剂用量对共聚反应的影响

性　能引　发　剂　用　量

BPO/g0.20.30.40.50.6转化率/%54.262.671.495.490.3剥离强度/N・cm-11214161912

从表5可以看出,引发剂用量过小或过大均

会降低共聚物的剥离强度和转化率。这是由于

引发剂用量过大,则单体聚合形成的聚合物的相

对分子质量赤小,抗外力作用差,黏结力小;而当

引发剂用量过小时,单体聚合形成的聚合物的相

对分子质量就很大,使得共聚物在PI薄膜表面的

润湿作用差,共聚物与膜表面嵌接作用小,从而

降低了黏结力,且引发剂用量过小时,聚合温度

不易控制,易发生爆聚。所以,综合表5的结果,引发剂用量在0.3%～0.5%之间较好。

2.6　反应温度的影响反应温度对多元共聚丙烯酸酯胶的性能影

响很大,提高反应温度,引发剂分解速率增加,且

单体的活性及在体系中扩散速度增加,有利于剥

离强度的提高;但温度高于95℃,则会产生凝

胶[7],剥离强度下降。实验证明,反应温度以65～75℃为宜。2.7　反应时间的影响在固定其它条件下,共聚物的剥离强度和单

体转化率随反应时间的增加而增加。实验证明,反应9～10h时,其转化率和剥离强度最高。

3　结论

a.多元共聚丙烯酸酯溶液胶粘剂可应用于

FPC基材的生产中。合成胶粘剂时,引发剂的用量为0.3%～0.5%,温度为65～75℃,可以保证

反应稳定进行。

b.反应软单体与硬单体加入量之比为75∶25时,胶粘剂有最高的剥离强度。2种交联单体

(AM与MA)加入量之比为2∶3时,反应完全。

c.多元共聚丙烯酸脂胶制成的FPC基材有较高的剥离强度,耐环境性能好,湿热状态下的

电性能优于用丁腈胶压制的基材。

d.多元共聚丙烯酸酯溶液胶粘剂合成条件易控制,胶液性能稳定,固化温度低,使用时不需

要二次复配,很适用于国内现有FPC基材的生产

工艺,产品性能优异。

参考文献:[1]AUANEDWARDL.Adhesive-coatedpolyimidefilm[P].US3728150.1973.[2]AUANEDWARDL.Adhesive-coatedpolyimidefilmandlaminates[P].US3822175.1974.[3]WATANABETSUTOMU.Adhesiveforuseinpreparingfelexibleprintedcircuits[P].GerOffen2410728.1975.[4]NISHIHARAKURIIO.Flame-retardantadhesivecompositionsformanufanctureofflexibleprintedcircuitboards[P].JP62153373.1987.[5]范和平.水基丙烯酸酯胶的自交联反应研究[J].化学与粘合,1999,(1):2.[6]范和平.亚胺改性丁腈胺[J].中国胶粘剂,1996,5(5):28.[7]张东亮.SBS四元接枝共聚的研究[J].化学与粘合,2000,(1):19.

Preparationofacrylicesteradhesive

JIANGGui-chang,WANGLuo-li,FANHe-ping,LIUJing-min(HubeiResearchInstituteofChemistry,Wuhan,430074,China)

Abstract:Thecompositionofmonomer,thesynthetictechnologyandthepropertiesofacrylicesteradhesivewereinvestigated.Anacrylicesteradhesivewithgoodpropertiesandconvenientusageforflexibleprintedcircuitwasprepared.Keywords:acrylicester;adhesive;property・241・ 石　化　技　术　与　应　用 第18卷