ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЛАК
ELECTRO-INSULATING VARNISH

Изобретение относится к полимерной химии, в частности электроизоляционным лакокрасочным материалам для покрытия печатных плат и электронных изделий.
По совокупности эксплуатационных и технологических характеристик для защиты печатных плат и электронных узлов, эксплуатирующихся в жестких климатических условиях, применение лаковых покрытий является наиболее оптимальным решением.
Согласно Нормам машиностроения СССР МН 4200-62 рекомендовано использовать для электрической изоляции лакокрасочные покрытия на основе высокополярных полимеров, таких как эпоксидные, уретановые, фенольные и кремнийорганические смолы (В.Б.Тихомиров. Полимерные покрытия в атомной технике. - М.: Атомиздат, 1965, стр.262-266).
Известны электроизоляционные лаки на основе полиэфирных смол. Так, известен электроизоляционный лак ПЭ-939 (ТУ 16-504.026-74), в состав которого входят полиэфирная смола, органические растворители, полибутилтитанат.
Известны электроизоляционные лаки на основе полиэфиримидных смол (патент РФ №2073273, Н01В 3/42, опубл. 10.02.97, БИ №4), содержащие олигоэфиримид, модифицированный полиорганосилоксанами (полиметил-, полиэтил- и полиметилфенилсилоксановые жидкости), ароматический растворитель и тетрабутоксититан. В качестве ароматического растворителя используют трикрезол и сольвент. Провод, эмалированный этим составом, удовлетворяет требованиям к эмалированным проводам с температурным индексом 155.
Недостатком данного состава лака является использование дорогостоящего трикрезола.
Известны лаки класса нагревостойкости F (155°С) на основе гидроксилсодержащих олигоэфиров, блокированных полиизоцианатов и органических растворителей (Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1986. 367 с.; В.В.Астахин, В.В.Трезвов, И.В.Суханова. Электроизоляционные лаки. М.: Химия. 1981. 216 с.).
Недостатками этого лака являются использование дорогостоящего, дефицитного и токсичного блокированного полиизоцианата, относительно высокая вязкость при невысоком содержании нелетучих веществ, ограниченная жизнеспособность лака и невысокая цементирующая способность отвержденного состава.
Несмотря на широкий ассортимент синтетических смол, используемых для получения электроизоляционных лаков, в их производстве используют комбинации натуральных масел. Наиболее быстровысыхающими маслами являются тунговое и льняное масло.
Однако на их основе не всегда удается получить достаточно хорошо сформированное покрытие. В этом случае в состав лакового связующего вводят соединения, повышающие твердость покрытия и сокращающие время их химического и физического отверждения покрытий.
Наиболее близким по технической сущности прототипом настоящего изобретения является электроизоляционный лак ФЛ-582, выпускаемый Одесским лакокрасочным заводом по ТУ 6-10-1236-77.
Лак ФЛ-582 содержит в мас.ч. следующие компоненты:
масло тунговое
24,10
смола феноло-формальдегидная «101Л»
7,02
парафин
0,72
янтарь плавленый
8,98
сиккатив ЖК-1
2,33
ксилол
18,07
уайт-спирит
42,77
Наличие в рецептуре лака ФЛ-582 плавленого янтаря придает лаковому покрытию более высокую твердость, повышает блеск, атмосферостойкость и пробивное сопротивление.
Техническим результатом данного изобретения является расширение сырьевой базы, замена не выпускающегося в промышленном масштабе плавленого янтаря, повышение доли нелетучих веществ, эластичности и электрической прочности покрытия.
Для достижения указанного технического результата предлагается электроизоляционный лак для покрытия печатных плат и электронных изделий, содержащий лаковую основу, функциональную добавку, повышающую твердость покрытия, сиккатив НФ и ингибитор радикальной полимеризации метилэтилкетоксим, при этом в качестве лаковой основы он содержит олигомер с сильнополярными хромановыми кольцами, полученный взаимодействием тунгового масла и феноло-формальдегидной смолы марки 101Л, взятых в эквивалентном соотношении 1:0,15-0,18 соответственно, при нагревании указанной смеси в течение 60 минут при температуре 160°С до прекращения выделения воды с последующим повышением температуры до 182°С и достижением вязкости 25-36 сек, введенный в состав в 50% ксилольном растворе, а в качестве функциональной добавки - эфир канифоли с глицерином, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
олигомер
31,0-36,2
эфир канифоли с глицерином
9,0-3,8
сиккатив НФ
2,00
метилэтилкетоксим
0,60
ксилол
остальное
Отличительными признаками заявляемого электроизоляционного лака от прототипа - лака ФЛ-582 являются:
- использование в качестве лаковой основы олигомера с сильнополярными хромановыми кольцами;
- наличие в рецептуре вместо плавленого янтаря эфира гарпиуса (эфира канифоли с глицерином), повышающего не только физико-механические, включая водостойкость, но и электроизоляционные свойства покрытия;
- замена парафина на смесь сиккатива с метилкетоксимом (МЭКО);
- использование в качестве растворителя только ксилола.
Электроизоляционный лак получают следующим образом.
Пример 1.
В реакционную колбу, снабженную прямым холодильником, загружают тунговое масло и фенолформальдегидную смолу марки 101Л в эквивалентном соотношении 1:0,15. Смесь нагревают в течение 60 минут при 160°С и выдерживают до прекращения выделения воды. После этого полученный олигомер нагревают в течение 60 минут при 160°С и выдерживают до прекращения выделения воды. После этого полученный олигомер нагревают до 182°С и выдерживают при этой температуре в течение 3 часов до достижения остановочной вязкости (25-36 сек). После охлаждения смеси до 120°С добавляют ксилол для получения 50% раствора. В полученный раствор вводят эфир канифоли и глицерина (эфир гарпиуса), после чего добавляют сиккатив из группы нафтеновых по ГОСТ 1003-73, преимущественно марки НФ1, в количестве 2 мас.% и метилкетоксим (МЭКО) в количестве 0,60 мас.% от общей массы лаковой основы, полученную смесь перемешивают.
Пример 2.
В реакционную колбу, снабженную прямым холодильником, загружают тунговое масло и фенолформальдегидную смолу марки 101Л в эквивалентном соотношении 1:0,18. Смесь нагревают в течение 60 минут при температуре 160°С до прекращения выделения воды. Затем поднимают температуру до 178°С и выдерживают при этой температуре 120 минут до достижения остановочной вязкости (25-36 сек), после чего добавляют ксилол до получения 50% раствора олигомера в ксилоле. В полученный раствор вводят эфир канифоли с глицерином (эфир гарпиуса), после чего добавляют сиккатив из группы нафтеновых по ГОСТ 1003-73, преимущественно марки НФ1, в количестве 2% и метилкетоксим (МЭКО) в количестве 0,60% от общей массы лаковой основы. Полученную смесь перемешивают.
Полученный лак наносят на печатные платы или электронные изделия методом распыления с вязкостью 12-13 сек в ксилоле по следующей схеме:
№ п\п
Режим нанесения, кол-во слоев
Толщина, мм
Сушка, час
Температура, °С
1
Слой лака
20-25
0,8
20
2
Тот же слой
20-25
8-10
65
3
2 слоя лака
20-25
0,8
20
4
Тот же слой
20-25
8-10
65
Сравнительные показатели свойств заявляемого электроизоляционного лака и прототипа приведены в табл.1.
Как показывают данные табл.1, при замене основных компонентов состава лака-прототипа главные показатели функциональных свойств электроизоляционного лака по настоящему изобретению - эластичность и электрическая прочность выше, чем у прототипа, что подтверждает достижение заявленного технического результата.
Таблица 1
№ п/п
Наименование показателей
Прототип по ТУ 6-10-1230-77
Электроизоляционный лак по данному изобретению (Пример 1)
Электроизоляционный лак по данному изобретению (Пример 2)
1.
Цвет и внешний вид
Прозрачная однородная жидкость коричневого цвета
Соответствует
Соответствует
2.
Чистота
После высыхания лак образовывает гладкую прозрачную пленку без сыпи
Соответствует
Соответствует
3.
Условная вязкость по вискозиметру В3-246, при 20°С, сек
15-35
25-36
25-36
4.
Массовая доля нелетучих веществ, %
39±4
48,0
48,0
5.
Время высыхания до ст.3, час не более при 60°С±2°С
4,0
3,5
4,0
при 120°С±2°С
2,0
2,0
2,0
6.
Эластичность, мм, не более
3
1
1
7.
Стойкость покрытия к статическому воздействию 5% раствора NaCl 20°С, не менее, час
50
50
50
8.
Электрическая прочность при 20°С, кВ/мм, не менее
60
100
80
9.
Прочность на удар по «У1», кг/см
Нет данных
50
45