第４１卷第２４期 ２０１３年１２月 广州化工 ＶｏＩ．４ｌ Ｎｏ．２４ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０１３ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 聚酰胺改性氢化蓖麻油在无铅锡膏中的应用研究 葛晓敏 ，熊国宣 ，马鑫 ５１８１０１） （１东华理工大学，江西 南昌３３００１３；２深圳市亿铖达工业有限公司，广东 深圳摘 要：通过试验，在免洗松香型无铅锡膏中添加聚酰胺改性氢化蓖麻油，考察其对焊锡膏流变性能及应用性能的影响。 其中，测试方法包括粘度、粘着力和抗热塌性测试。聚酰胺改性氢化蓖麻油用量为５ ｇ时的焊锡膏的粘度适中、粘着力最大及其 抗热塌性最好，会有一个较好的印刷性能。 关键词：酰胺改性氢化蓖麻油；无铅锡膏；流变性能；应用性能 中图分类号：ＴＳ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１３）２４—００７６—０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ Ｍｏｄｉｉｆｅｄ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ Ｃａｓｔｏｒ Ｏｉｌ Ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｌｅａｄ—．ｆｒｅｅ Ｓｏｌｄｅｒ Ｐａｓｔｅ ＧＥ Ｘｉａｏ—ｍｉｎ ，ＸＩＯＮＧ Ｇｕｏ—ｘｌＬａｌｉ ，ＭＡ Ｘｉｎ （１ Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００ １ ３； ２ Ｙｉｋ Ｓｈｉｎｇ Ｔａｔ Ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｃａｓｔｏｒ ｏｉｌ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏ—ｃｌｅａｎ ｒｏｓｉｎ ｌｅａｄ— ｆｒｅｅ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｃｌｕｄｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ．ｔａｃｋ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｔｉ—ｓｌｕｍｐ ｔｅｓｔｓ．Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｃａｓｔｏｒ ｏｉｌ ｗａｓ ５ ｇ ｉｎ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｖａｌｕｅ ｉｓ ｍｏｄｅｒａｔｅ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｔａｃｋ ｖａｌｕｅ ｉｓ ｂｉｇｇｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｔｉ— ｓｌｕｍｐ ｏｆ ｉｓ ｂｅｓｔ，ｔｈｕｓ ｉｔ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｃａｓｔｏｒ ｏｉｌ；ｌｅａｄ—ｆｒｅｅ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ；ｒｈｅｏｌｏｇｙ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 氢化蓖麻油作为触变剂在焊锡膏中被广泛应用，但是在实 际生产中其结果并不令人十分满意。如焊锡膏用助焊剂在生产 过程中，往往会遇到操作温度超过７Ｏ℃和操作时间过长，氢 化蓖麻油（熔点为８５～８７℃）助剂部分地溶解于溶剂中，失去 试验仪器：ＦＡ２５型高速剪切分散乳化机，德国Ｈｕｋｏ；Ｃ— ＭＡＧ ＨＰ７型号加热板炉，德国ＩＫＡ；ＴＨＩＮＫＹ搅拌机，Ｅｔ本 Ｍａｌｃｏｍ；ＰＣＵ一２０５黏度计，日本Ｍａｌｃｏｍ；ＴＫ一１粘着力测试 仪，日本Ｍａｌｃｏｍ；手工印刷设备；恒温烘箱等。 其流变特性；当助焊剂温度冷却至室温时，氢化蓖麻油又从体 系中析出，形成柔软附聚物，细度变粗，即所谓的“返粗”， 流变性能一般…。而聚酰胺改性的氢化蓖麻油，克服了氢化蓖 麻油助剂的一些缺点，比如返粗和假稠；其适用的温度范围较 氢化蓖麻油更宽，能在脂肪烃或芳香烃溶剂中溶胀或溶解。 本文选用聚酰胺改性氢化蓖麻油，加入免洗松香型无铅锡 膏中进行试验，考察其对锡膏流动性能及应用性能的影响。 １．２实验方法 表１助焊剂的成分 Ｔａｂｌｅ １ Ｆｌｕｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｇ １ 实验部分 １．１ 实验原料及仪器 化学原料：ＫＥ一６０４松香，Ｆｏｒａｌ ＡＸ—Ｅ全氢化松香；三 丙二醇丁醚，２一己基一１一癸醇，化学纯。活性剂：己二酸、 葵二酸和三乙醇胺，化学纯；缓蚀剂：苯并三氮唑，化学纯； 触变剂：聚酰胺改性氢化蓖麻油。 试验材料：铜片，规格５０ ｍｍ×５０ ｍｍ×０．２ ｍｍ； 松香和溶剂在１００～１５０ ｏＣ溶解之后降温到适宜的温度， 加入触变剂并高速分散，溶解之后加入苯并三氮唑等并搅拌直 Ｓｎ０．３Ａｇ０．７Ｃｕ无铅合金微粒，粒度２０—３８ ｔｘｍ。 作者简介：葛晓敏（１９８８一），女，在读硕士，主要研究方向：精细化学品化学与技术。 通讯作者：熊国宣（１９６４一），教授，博士，硕士生导师。 第４１卷第２４期 葛晓敏等：聚酰胺改性氢化蓖麻油在无铅锡膏中的应用研究 式中：Ｄ。——测试前的印刷焊锡膏图形直径，ｍｍ Ｄ。——测试后的印刷焊锡膏图形直径，ｍｍ △Ｄ——直径变化量，ｍｍ 至让固体全部溶解，放在室温下冷却，最后形成一种凝胶状物 质。完全冷却后再把活性剂配方按一定比例加进去手工搅拌均 匀，制成所需助焊剂，助焊剂的配方设计见表１。助焊剂密封 并保存一段时间之后，将助焊剂样品用三辊机在室温下研磨 ０．５ ｈ达到粒度要求。将锡粉ＳＡＣ０３０７和助焊剂按８９：１１的质 量比均匀搅拌混合形成焊锡膏样品，然后对焊锡膏进行性能测 试。 ２实验结果与分析 ２．１ 聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏粘度、触 变指数的影响 １．３测试方法 焊锡膏的流变学测量是表征焊膏的流动和变形性质的有效 方法 Ｊ，这些性质包括剪切变稀、触变性和粘弹性 Ｊ。粘度 实验可以得到焊锡膏的粘度、触变指数和粘度恢复系数，粘着 力的测试可表征其粘性，抗热塌性测试可表征焊锡膏印刷性的 好坏。通过这些测试方法可评价焊锡膏的应用性能。 １．３．１粘度实验 使用日本Ｍａｌｃｏｍ的ＰＣＵ２０５粘度测试仪，按照日本ＪＩＳ标 准设定测试参数，设定温度为２５℃，测定模式为Ａ模式（粘度 单位为Ｐａ・Ｓ），通过改变转速来模拟锡膏的印刷效果，来得到 粘度恢复的情况。转速变化情况如表２。 表２模拟印刷过程转速表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ 在没有特别指出测量参数时，助焊膏及其焊锡膏的粘度 是转速为１０ ｒａｄ／ｍｉｎ（周期为５时）的粘度数值，通常来说触变 指数高说明触变性好有利于印刷，而剪切力恢复系数Ｒ则小的 较好，，触变指数（Ｔｉ）和粘度恢复系数（Ｒ）的计算公式如下： Ｔｉ＝ｌｏｇ（－ｑ１．８／￣ｑ１８）／ｌｏｇ（Ｄ３０／Ｄ３） （１） Ｒ＝（ ｂ一１１ ）／１１ｂ×１００％ （２） 式中： ——周期为５时的粘度 ——周期为８时的粘度 １．３．２粘着性测试 使用日本Ｍａｌｃｏｍ的ＴＫ一１粘着力测试仪，按照日本ＪＩＳ标 准设定测试参数：预载压力：５０ ｇｆ，预载时间：０．２ Ｓ，收缩速 度：１０ ｍｍ／ｓｅｃ；对焊锡膏粘着力Ｔ（单位： ）进行测定。 １．３．３抗热塌性 在５０ ｍｍ×５０ ｍｍ ｘ ０．２ ｍｍ的铜片上印刷３个焊锡膏图 形，在室温下静置１ ｈ，然后在１５０ ｏＣ保温１５ ｒａｉｎ取出。分别 对测试前后印刷图形拍照，然后导人ＡｕｔｏＣＡＤ绘图软件，根据 标尺测量印刷图形直径。焊锡膏抗塌落能力越好，则印刷图形 的直径变化就越小，因此可用直径变化量△Ｄ来衡量焊锡膏的 抗塌落能力，计算方法如式（３）所示，每个图形直径横竖方 向各测量１次取均值，然后再对３个印刷图形测试结果取平均 值。 ＡＤ：Ｄ１一Ｄ０ （３） 图１ 不同转速下的焊锡膏粘度变化值 Ｆｉｇ．１ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ３００ ２５０ ２００ ● １５０ Ｆ １００ ５０ ０ ３．０ ３．５ ４ Ｏ ４．５ ５．０ ５ ５ ６ Ｏ 触变剂用量，ｇ 图２聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏粘度的影响 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｃａｓｔｏｒ ｏｉｌ Ｏｉｌ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ３．０ ３ ５ ４ Ｏ ４．５ ５．Ｏ ５．５ ６．０ 触变剂用量，ｇ 图３ 聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏触变指数的影响 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｃａｓｔｏｒ ｏｉｌ Ｏｉｌ ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ 图１为不同转速下的焊锡膏的粘度变化值。从图１可知， 不同聚酰胺改性氢化蓖麻油用量的锡膏随着转速增大而粘度降 低，这是剪切变稀的特征；在三个相同的转速１０ ｒａｄ／ｍｉｎ下体 系的粘度值很接近，这说明体系随剪切力变化而发生网状结构 的破坏和恢复情况因触变剂用量而存在差异性。通常可以通过 ＪＩＳ测定来判断焊锡膏的触变性，进而判断其印刷性 。流体 的触变性常被解释为流体内部存在网状结构 Ｊ，该结构的存在 不仅对流体的流动具有阻挡作用，即抗坍塌性。同时，流体的 ７８ 广州化工 ２０１３年１２月 流动也将引起导致该结构发生变形，即剪切变稀和触变性。触 变性的主要来源是助焊剂分子中的氢键，如很多羟基、烷基以 及羧基等。通过加入一定量的触变剂，在搅拌时破坏分子间的 氢键，可以达到剪切变稀的效果。触变剂触变的原理是：触变 剂颗粒在溶剂中发生肿胀，其分子的极性基团之间会产生微弱 昌 暑 的氢键结合，而高级脂肪酸部分则呈现近似的层状结构，以胶 体状分散，从而形成触变结构 Ｊ。 聚酰胺改性氢化蓖麻油的用量对其焊锡膏的粘度和触变指 数的影响规律分别如图２、图３所示。从图２中可知焊锡膏的 粘度随聚酰胺改性氢化蓖麻油用量的增大而呈增大。从图３中 可知知其焊锡膏的粘度随聚酰胺改性氢化蓖麻油用量的增大而 蜘 触变剂用量，ｇ 图５ 聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏抗热塌性的影响 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｉｅｄ ｈｙｄｒｆｏｇｅｎａｔｅｄ 增大。 ２．２聚酰胺改性氢化蓖麻油对焊锡膏粘着力的影响 聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏粘着力的影响规律见 图４。在锡膏的储运和搬运过程中，要求锡膏有足够的粘性能 使锡粉稳定的悬浮在助焊剂体系中；粘结性良好的锡膏，可使 元器件贴装时减少掉片，在进行回流焊前保持正确的位置，并 且经受住震动。从图４中可知，焊锡膏的粘着力随聚酰胺改性 氢化蓖麻油用量的增大而呈增大趋势，当此触变剂用量为 ５．０ ｇ时，焊锡膏的粘着力最大。 触变剂用量 图４聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏粘着力的影响 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ｅａｓｔｏｒ ｏｉｌ ｏｎ ｔａｃｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ ２．３聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏抗热塌性 的影响 聚酰胺改性氢化蓖麻油用量对焊锡膏抗热塌性的影响规律 见图５。从图５可知，随着聚酰胺改性氢化蓖麻油用量的增加， 直径变化量先是呈现下降趋势而后略微上升，聚酰胺改性氢化 蓖麻油用量为５．０ ｇ时直径变化量最小，其焊锡膏的抗热塌性 最好。 ｃａｓｔｏｒ ｏｉｌ ｏｎ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｔｉ～ｓｌｕｍｐ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ ３ 结论 聚酰胺改性氢化蓖麻油作为一种重要的触变剂，在免洗松 香型无铅锡膏中使用，不仅能调节焊锡膏的流变性能，而且还 能改善焊锡膏的印刷适性。但是，如果在助焊剂配方中添加过 量的聚酰胺改性氢化蓖麻油，则会使焊锡膏的粘着力下降，抗 热塌性变差。聚酰胺改性氢化蓖麻油用量为５．０ ｇ时的焊锡膏 的粘度适中、粘着力最大及其抗热塌性最好，会有一个较好的 印刷性能。 参考文献 ［１］钱逢麟，竺玉书．涂料助剂——品种和性能手册［Ｍ］．北京：化学工 业出版社，１９９０：２２０—２２７． ［２］ Ｓ．Ｍａｌｌｉｋ，Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｉｍｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｌＪｅａｄ Ｆｒｅｅ Ｓｏｌｄｅｒ Ｐａｓｔｅｓ ａｎｄ Ｆｌｕｘ Ｍｅｄｉｕｍ Ｕｓｅｄ ｆｏｒ Ｆｌｉｐ——Ｃｈｉｐ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｄ］．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ，２００９． ［３］ Ｒ．Ｄｕｒａｉｒａｊ，ｅｔ ａ１．Ｓｏｌｄｅｒ Ｐａｓｔｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ：Ｔｏｗａｒｄｓ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｑｃ）Ｔｏｏ１．Ｊ．Ｓｏｌｄｅｒ Ｓｕｒｆ．Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏ１．，２００８，１０：３３—４【】． ［４］Ｓ．Ｍａｌｌｉｋ，ｅｔ ａ１．Ｗａｌｌ—Ｓｌｉｐ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ＳｎＡｓＣｕ Ｓｏｌｄｅｒ Ｐａｓｔｅｓ Ｕｓｅｄ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｄｅｓ．，２００９．３０：４５０２— ４５０６． ［５］李涛，赵麦群，薛静，等．松香树脂对ＳｎＡｇＣｕ焊膏性能的影响［Ｊ］． 电子工艺技术，２００９，３０（１）：１２—１５． ［６］秦俊虎，刘宝权，古列东，等．焊锡膏黏度的影响因素研究［Ｊ］．电子 元件与材料，２０１１，３０（７）：６４—６６． ［７］Ｃｈｅｎｇ Ｄ Ｃ Ｈ．Ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｙ．Ｉｎｔ．Ｊ Ｃｏｓｍｅｔｉｃ Ｓｃｉ，１９８７（９）：１５１—１９１． ［８］冯亚青，王利军．助剂化学及工艺学［Ｍ］．北京：化学工业出版社， １９９７：４４９—４５０．