新型快干醇酸敷型涂料的制備與性能研究

何廣洲，閔長春，李建華，李守平

（北京海斯迪克新材料有限公司，北京 100041）

新型快干醇酸敷型涂料的制備與性能研究

何廣洲，閔長春，李建華，李守平

（北京海斯迪克新材料有限公司，北京 100041）

成功制備了一種新型快干醇酸敷型涂料。研究了催干劑活性、催干劑用量、溶劑揮發速度以及防結皮劑用量對涂膜干燥速度影響。結果表明，異辛酸釩（Ⅲ）催干效率最高，適宜用量為0.3%；選擇揮發度適當的脫芳烴溶劑與異構烷烴配合使用，再添加0.05%的甲乙酮肟時，可獲得快干、貯存穩定、性能優異的涂料。

醇酸樹脂；敷型涂料；快干

敷型涂料，又稱三防涂料，是一種應用于印刷電路板或其他電子基材上與被涂物體外形保持一致的保護涂層。它可提供環境和機械的保護作用，使電子線路和元器件免受濕氣、鹽霧、霉菌等環境的影響，從而提高印刷電路板的可靠性和安全性［1，2］。

傳統醇酸涂料價格低廉，應用廣泛，但能夠應用于電路板保護用的醇酸敷型涂料品種少，而且多數存在涂膜干燥速度慢、對電路板保護能力不佳的缺點［3，4］。為彌補這些性能不足和市場空缺，開發一種干速快、對電路板保護能力優異的醇酸敷型涂料已顯得非常必要。

本文精選快干型丙烯酸酯改性醇酸樹脂，并配以高效催干劑，成功制備了一種新型自干性快干醇酸敷型涂料。重點考查了影響涂膜干燥速度的主要因素，為快干涂料的開發提供參考。

1 實驗部分

1.1 主要原料

丙烯酸酯改性醇酸樹脂，工業級，臺灣國精化學股份有限公司；異辛酸釩（Ⅲ）、異辛酸釩（Ⅳ）、異辛酸釩（Ⅴ），自制；脫芳烴溶劑、異構烷烴溶劑，工業級，上?；鬯坊び邢薰荆患滓彝?，工業級，上海永研化工科技有限公司；成膜助劑，工業級，德國BYK助劑公司。

1.2 儀器與設備

涂-4杯黏度計，蘇州市金戈檢測設備有限公司；電熱鼓風干燥箱，吳江峻環機械設備有限公司；落球沖擊試驗機，濟南泰思特儀器有限公司；鹽霧試驗箱，上海力順實業有限公司；濕熱試驗箱，上海圣試電子科技有限公司；高低溫試驗箱，蘇州奧貝思環境試驗設備有限公司。

1.3 新型快干醇酸敷型涂料制備

在室溫下，依次將丙烯酸酯改性醇酸樹脂、溶劑、助劑加入到反應釜中，并通入氮氣保護，開動攪拌器，使各組分完全溶解。隨后，加入混合催干劑，使其混合均勻。再加入防結皮劑，攪拌均勻。最后，通過60目濾網過濾，灌裝，即得新型快干醇酸敷型涂料。

1.4 測試方法

1）涂料外觀：參照GB/T 1721—2008測試；

2）涂膜外觀：參照G B/T 1729—1979測試；

3）黏度：參照GB/T 1723—1993進行測定；

4）固含量：參照GB/T 1725—2007進行測定；

5）表干時間、實干時間：參照GB/T 1728—1989進行測定；

6）硬度：參照GB/T 6739—2006進行測定；

7）沖擊強度：參照G B/T 1732—1993進行測定；

8）體積電阻率：參照GB/T 1410—2006委托第3方測試；

9）介電常數：參照GB/T 1693—2007委托第3方測試；

10）介電強度：參照G B/T 1408—2006委托第3方測試；

11）耐鹽霧試驗：參照G B/T 1771—2007進行測定；

12）耐濕熱試驗：參照G B/T

1740—2007進行測定；

13）耐冷熱沖擊試驗：參照GB/T 2423.3—93進行測定。

2 結果與討論

表1 涂膜性能Tab.1 Properties of coating

2.1 新型快干醇酸敷型涂料性能

選取市售性能優異的敷型涂料樣品與自制敷型涂料進行性能對比，結果如表1所示。

由表1可看出，與市售樣品相比，所制備的新型醇酸敷型涂料表干和實干速度快、附著力好、耐濕熱和耐冷熱沖擊性能優異，對電路板能夠形成良好的保護能力。

2.2 催干劑活性對涂膜干燥速度的影響

傳統的催干劑有環烷酸和異辛酸的釩、鈷、鉛、錳、鈣等十幾種金屬皂［5］。本文選用異辛酸鋯作為主催干劑，加速涂膜內部固化，同時選用異辛酸釩作為面干催干劑，加速涂膜表面干燥固化。異辛酸釩中釩化合價有+3、+4和+5價，不同價態的化合物氧化還原能力不同，其催化效率也不同。因此考查了3種價態的異辛酸釩［釩（Ⅲ）、釩（Ⅳ）和釩（Ⅴ）］對涂膜干燥速度的影響，其結果見表2。

表2 催干劑活性對涂膜干燥速度的影響Tab.2 Influence of driers activity on drying speed of coating

由表2可以看到，釩的化合價越小，涂膜的表干和實干時間越短，說明催干速度越快、效率越高。異辛酸釩的催干活性由高到低的排序為：釩（Ⅲ）＞釩（Ⅳ）＞釩（Ⅴ）。

這主要是由于3種異辛酸釩化合物中釩（Ⅲ）還原能力強，釩（Ⅳ）次之，而釩（Ⅴ）還原能力最弱。當涂料涂覆成膜后，醇酸樹脂逐漸地被氧化成過氧化物，更易與還原性強的釩（Ⅲ）反應，2者組成強有力的氧化還原對，加速活性分子自由基形成，進而促使醇酸樹脂快速固化。由于涂膜表層含氧量高，醇酸樹脂被氧化速度快，形成的過氧化物量多，因此表層固化更快，表干時間更短。而隨著釩化合價升高，還原能力減弱，促使過氧化物分解速度減慢，涂膜固化速度也變慢，表面干燥時間延長。由于釩（Ⅴ）無還原能力，所以涂膜干燥僅依靠溶劑揮發和異辛酸鋯催干來完成，表干速度大幅減慢。由于催干劑異辛酸鋯和異辛酸釩有協同促進作用，受異辛酸釩活性的影響，異辛酸鋯的催干效率也隨之變化。隨著異辛酸釩化合價升高，活性下降，異辛酸鋯的催干效率也隨之下降，表現為涂膜實干時間延長。

2.3 催干劑用量對涂膜干燥速度的影響

選擇催化活性高的異辛酸釩（Ⅲ）作為催干劑，進一步考查其用量對涂膜干燥速度的影響，結果見表3。

表3 催干劑用量對涂膜干燥速度的影響Tab.3 Influence of driers dosage on drying speed of coating

由表3可見，未加異辛酸釩（Ⅲ）時，涂膜表干和實干時間長，固化速度慢，僅依靠溶劑揮發和異辛酸鋯催化樹脂固化。隨著異辛酸釩（Ⅲ）用量增加，表干時間逐漸縮短，固化速度加快。但當用量超過0.3%以后，涂膜表干和實干速度反而減慢。

這是由于隨著異辛酸釩（Ⅲ）用量增加，促使樹脂過氧化物分解速率加快，分子活性自由基形成量增加，固化反應樹脂加快，所以涂膜表干和實干時間縮短。當催干劑使用過量時，過量的催干劑會消耗反應所產生的過氧自由基，使反應速度下降。異辛酸釩（Ⅲ）的適宜用量為0.3%。

2.4 溶劑揮發速度對涂膜干燥速度的影響

涂料涂覆成膜后溶劑逐漸揮發，當溶劑揮發快時，體系黏度快速上升，涂膜干燥速度也快。反之，當溶劑揮發慢時，更多的溶劑會殘留在涂膜內部，使其表面發粘，不利于干燥固化。本文選取不同揮發度的脫芳烴溶劑和異構烷烴類主溶劑（按照質量比4：6）配合使用，考查不同揮發度的溶劑對涂膜干燥速度的影響，結果見表4。

表4 溶劑揮發度對涂膜性能的影響Tab.4 Influence of volatile speed of solvent on drying speed of coating

由表4可見，當溶劑揮發快時（相對揮發度≥1.5），涂膜的表干和實干時間都短，涂膜干燥速度快。但溶劑揮發太快時（相對揮發度≥3.6），涂膜表面出現桔皮、起皺、不平整等弊病。這是由于溶劑揮發太快，導致黏度驟然升高，以至于涂料液體無法流動，表面來不及流平。當溶劑揮發慢時（相對揮發度≤1.5），涂膜的表干和實干時間延長，涂膜的硬度也逐漸下降（溶劑相對揮發度≤0.8時，硬度下降明顯）。這主要是由于溶劑揮發慢時，體系黏度增加緩慢，殘留在涂膜內部的溶劑量增加，使涂膜干燥速度變慢。過多的殘余溶劑甚至會起到增塑作用，使涂膜硬度下降。因此，適宜的相對揮發度是1.5。

2.5 防結皮劑用量對涂膜干燥速度的影響

氣干性醇酸涂料在貯存過程中常會出現表面結皮的現象，為此，通常添加防結皮劑，以捕獲涂膜氧化過程中所形成的游離自由基，同時防結皮劑還能與催干劑形成絡合物，降低催干劑的活性，以達到防止結皮的目的。使用防結皮劑能夠有效阻止結皮現象發生，但它也降低了催化劑的活性，影響涂膜的干燥固化速度。為此，考查了防結皮劑甲乙酮肟用量對涂膜干燥固化速度的影響，結果見表5。

表5 甲乙酮肟用量對涂膜干燥速度的影響Tab.5 Influence of anti skinning agent dosage on drying speed of coating

由表5可見，未使用甲乙酮肟時，涂膜表干和實干速度都很快，但涂料放置6個月后表層出現嚴重結皮現象。而隨著甲乙酮肟用量增加，涂膜表干和實干時間延長，固化速度變慢，但涂料表層結皮現象開始減弱；當甲乙酮肟用量達到0.05%時，結皮現象消失；進一步增加甲乙酮肟用量時，涂膜表干和實干

時間繼續延長，固化速度更慢。

這是因為未添加甲乙酮肟時，涂膜表干和實干速度快，此時涂料表層不受保護，容易結皮。隨著甲乙酮肟用量增加，涂膜中未能及時揮發的甲乙酮肟會與催干劑絡合，降低催干劑的活性，致使其催干效率下降，干燥速度變慢，而此時防結皮劑起到保護作用，結皮現象減弱直至消失。當甲乙酮肟用量過多時，殘余在涂膜內的甲乙酮肟量也增多，致使催干劑被絡合量增加，游離的催干劑量減少，導致涂膜表干和實干時間大幅延長。因此，在實現涂料穩定貯存的前提下，應盡量少用防結皮劑，以降低其對涂膜固化速度的影響。適宜的甲乙酮肟用量為0.05%。

3 結論

（1）催干劑異辛酸釩的活性由高到低的排序為：釩（Ⅲ）＞釩（Ⅳ）＞釩（Ⅴ）。其中，異辛酸釩（Ⅲ）催干效率最高，適宜用量為0.3%。

（2）使用相對揮發度為1.5的脫芳烴溶劑與異構烷烴類主溶劑（質量比4：6）配合使用，可獲得快干和平整光滑的涂膜。

（3）為了實現涂料快速固化和產品貯存穩定性，甲乙酮肟的用量應控制在0.05%左右。

［1］黃萍，張靜.印制電路組件三防涂覆工藝研究［J］.電子工藝技術，2007，28（6）：324-326.

［2］張立明.印制板組件的三防涂覆及其去除工藝［J］.電子工藝技術，2009，30（3）：154-157.

［3］陳劍棘.丙烯酸改性醇酸樹脂的合成、應用及發展趨勢［J］.現代涂料與涂裝，2012，15（7）：14-15.

［4］張宏洲，白卓鑫，邵海龍.氯醚樹脂改性醇酸涂料的制備［J］.上海涂料，2013，51（5）：12-14.

Preparation and properties of a new fast-drying alkyd conformal coating

HE Guang-zhou， MIN Chang-chun， LI Jian-hua， LI Shou-ping
（Beijing Hystic New Materials Company Limited， Beijing 100041， China）

A new fast-drying alkyd conformal coating was prepared successfully. The influence of preparation conditions on the drying speed of coating was investigated， including the activity and dosage driers， the speed of volatile solvent and the anti skinning agent dosage. The results showed that vanadium（Ⅲ） had the highest drying efficiency and its optimal dosage was 0.3%. The fast drying， storage stability， and excellent performance coating were obtained by selecting the volatility appropriate solvent and coordinating with isoalkane， and adding 0.05% methyl ethyl ketoxime.

alkyd resin； conformal coating； fast-drying

TQ633

A

1001-5922（2015）11-0065-04

2015-04-01

何廣洲（1984-），男，碩士研究生，長期從事涂料及膠粘劑的開發工作。E-mail：heguangzhou@163.com。