Способ получения модифицированных тарпеноидов-флюсов для низкотемпературной пайки Советский патент 1992 года по МПК C07D307/89 C09F1/04 B23K35/362 

Изобретение относится к органической химии, в частности . усовершенствованию способа получения модифицированных терпеноидов.

Модифицированные терпеноиды (МТ) могут быть использованы вместо дорогостоящей и дефицитной канифоли сосновой, например, в рецептурах флюсов для низкотемпературной пайки.

Известен способ получения термено- малёинового аддукта реакцией взаимодействия эквимолекулярных количеств малеинового ангидрида и неконъюгирован- ных моноциклических терменов при 175- 200° С в присутствие 0,05-0,15% иода от массы терпеновых углеводородов в среде

инертного газа и толуоле с последующей отгонкой летучих компонентов паром. Выход аддукта, который представляет собой светло-желтую жидкость, составляет 76- 92%. Недостатком данного способа является сложность технологического оформления процесса.

Известен способ получения продукта взаимодействия канифоли с малеиновым ангидридом, заключающийся в том, что канифоль расплавляют в реакторе, затем загружают малеиновый ангидрид в количестве 5-6 мас.% и нагревают до 170-200° С. Недостатком известного способа является использование дорогостоящего и дефицитного продукта - канифоли.

м

ihO О

ь |

xj

Известен способ получения продуктов реакции кислот таллового масла с малеино- вым ангидридом при 200° С при молярном соотношении 1:1 в инертной атмосфере без катализатора. Выход продуктов реакции не- высок и составляет 65% от массы реакционной смеси. Недостатком данном способа является также сложность выделения целевого продукта из непрореагировавшего остатка и пожароопасность процесса.

Наиболее близким техническим решением является способ получения термено- малеиновой смолы путем взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым ангидридом в эквимолярных количествах пои 150-190° С в присутствии катализатора-фос форного ангидрида в количестве 0,05-0,15 мас.% от терпеновых углеводородов с последующим выделением целевого продукта и его сушкой. В качестве терпеновых угле- водородов используют скипидар живичный (ГОСТ 1571-82), скипидар экстракционный (ОСТ 16-266-85) и скипидар сульфатный очищенный (ОСТ 13-715-81).

Указанный способ обеспечивает пол- учение продукта взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым ангидридом с выходом 91-94,1%. Однако известный способ имеет следующие недостатки:

сложность процесса получения терпе- но-малеиновой смолы, требующего использования катализатора - фосфорного ангидрида и отгонки избыточного количества малеинового ангидрида и непрореагиро- вавшего скипидара острым паром, а также контроля содержания малеинового ангидрида в смеси;

недостаточно высокое качество целевого продукта - флюса;

длительность процесса взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым.ангидридом 8-12 ч;

использование дефицитного малеинового в сравнительно большом количестве - не менее 41,9 мас.% и дорогостоящего продукта - скипидара.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса, повышение качества целевого продукта.

Поставленная цель достигается предложенным способом получения модифицированных терпеноидов, заключающимся в том, что путем обработки терпеноидов малеиновым ангидридом при повышенной температуре, отличительной особенностью которого является то. что в качестве терпеноидов используют канифольное масло от производства эфиров канифоли и продуктов

ее модификации, а малеиновый ангидрид берут в количестве 16-21 мас.% и процесс ведут при 190-200° С в течение 2,5-3 ч.

Для получения модицированных терпеноидов использовали канифольные масла от производства эфиров канифоли и продуктов ее модификации: глицеринового эфира канифоли и смол.

Канифольные масла от производства эфиров являются сложными смесями продуктов термического разложения канифоли и ее эфиров. Согласно технических регламентов получения эфиров отгонка канифольных масел проводится при температуре 270-280° С и давлении 0,004-0,006 МПа в течение 1,0-1,5 ч.

Средние пробы канифольных масел, отбиравшихся один раз в неделю в течение 3 мес, представляют собой текучую непрозрачную массу светлого цвета, плотность которой при 20° С составляла 1,042-1,058 г/см5, а кислотное числа (К.ч) - 93-101 мг КОН на 1 г канифольных масел.

По данным физико-химического анализа канифольные масла содержит, мас.%: смоляные, жирные и др. кислоты 40-44; не- омыляемые вещества - терпеновые углеводороды, их спирты, альдегиды и др. 55-56: окисленные вещества 1-3; вода 1-2.

П р и м е р 1. В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и холодильником помещают 84 г (84 мас.%) канифольных масел (d 1,058, К.ч. 101 мг КОН/г), нагревают до 100° С, включают мешалку и нагревают в течение 0,5 ч до 195° С, производят отгонку воды при этой температуре в течение 1,5-2,5 ч до прекращения увеличения объема отгоняемой воды. Затем в течение 20-25 мин загружают небольшими порциями 16 г(16 мас.%) малеинового ангидрида (ГОСТ 5954-78), после чего смесь при перемешивании выдерживают 2 ч при 195± 5° С, а затем в течение 0,5 ч отгоняют летучую часть с прямым холодильником и, охладив до 140-150° С модифицированные терпеноиды, выливают в тару. Получают. 95,2 г модифицированных терпеноидов. представляющих собой прозрачную стекловидную массу коричневого цвета; имеющую удельный вес d 1,136 г/см и температуру размягчения (t° разм.) 67,5° С.

П р и м е р 2. Отличается от примера 1 только тем, что канифольные масла (d 1,042, К.ч. 93 мг КОН/г) берут в количестве 82 г (82 мас.%), а малеиновый ангидрид - в количестве 18 г (18 мас.%), а смесь выдерживают 2,5 ч при 195 ±5° С. Получают 95,5 г модифицированных терпеноидов, представляющих собой прозрачную стекловидную массу коричневого цвета d 1,147, t° разм. 69° С.

П р и м е р 3. Отличается от примера 1 только тем, что канифольные масла (d 1,050, К.ч. 97 мг КОН/г) берут в количестве 79 г (79 мас.%), а малеиновый ангидрид в количестве 21 г(21 мас.%). Получают 96,0 г г модифицированных терпеноидов. имеющих d 1,169 и t° разм 72,2° С.

Остальные примеры (4-9) выполнены аналогично примеру 1 и отличаются массовыми долями канифольного масла и малеинового ангидрида, температурой и временем обработки. Данные опытов приведены в табл.1.

П р и м е р 10 (по прототипу). В реакционную колбу емкостью 0,5 л. снабженную мешалкой с гидрозатвором, термометром и обратным холодильником, загружают 176.8 г живичного скипидара (ГОСТ 1571-82), 127,4 г малеинового ангидрида и 0,1768(0,1 мас.%) фосфорного ангидрида. После загрузки смесь нагревают при перемешивании до 170° С и выдерживают при этой температуре до достижения содержания свободного малеинового ангидрида в реакционной смеси 2,0%. После этого отгоняют малеиновый

ангидрид и скипидар острым паром, а затем производят сушку терпено-малеиновой смолы при 170° С в течение 1 ч. Получают 280,5 г терпено-малеиновой смолы светло- желтого цвета с температурой размягчения 56,5° С. Выход целевого продукта составляет 92,2% от массы исходного сырья.

Из табл. 1 видно, что оптимальное количество малеинового ангидрида в реакционной смеси составляет 16-21 мас.% (примеры 1-3). Уменьшение доли малеинового ангидрида менее 16 мас.% (пример 7) приводит к ухудшению качества модифицированных терпеноидов, а увеличение сверх 21 мас.% сопровождается уменьшением выхода продукта (пример 8).

Оптимальное время обработки канифольного масла малеиновым ангидридом составляет 2,5 ч, так как снижение времени обработки до 2 ч (пример 6) или увеличение времени до 3,5 ч (пример 9) приводят к ухудшению качества модифицированных терпеноидов.

При увеличении (пример 5) или уменьшении (пример 4) температуры обработки против оптимального интервала 190-200° С снижается температура, размягчения модифицированных терпеноидов, так как при температурах обработки выше 200° С происходит частичное термическое разложение продуктов, а при температуре ниже 190° С не достигается полнота взаимодействия терпеноидов с малеиновым ангидридом.

Модифицированные терпеноиды испытывают в качестве флюса низкотемпературной пайки.

Проводят испытания образцов флюса,

приготовленного на основе модифицированных терпеноидов и на основе терпено- малеиновой смолы (контрольный образец), приготовленной следующим образом.

В реакционную колбу емкостью 0,5 л,

снабженную мешалкой и гидрозатвором, термометром и обратным холодильником, загружают 176,8 г живичного скипидара (ГОСТ 1571-82), 127,4 г малеинового ангидрида и 0,1768 г (0,1 мас.%) фосфорного ангидрида. После загрузки смесь нагревают при перемешивании до 170° С и выдерживают при этой температуре до достижения содержания свободного ангидрида в реакционной смеси 2%. После этого отгоняют

малеиновый ангидрид и скипидар острым паром, а затем производят сушку терпено- малеиновой смолы при 170° С в течение 1 ч. Получают 280,5 г терпено-малеиновой смолы светло-желтого цвета с температурой

размягчения 56,5° С.

Целью испытаний являлось: определение активности флюса на медной поверхности;

оценка качества лужения и формы спаев;

определение сопротивления изоляции тест-плат, пропаянных с применением испытываемых и контрольного флюсов.

Методы испытаний.

Активность флюса определяли при 250 ± 5° С как отношение площади растекания припоя ПОС-61 массой 0,1 ±0,05 г на медной пластинке под действием испытываемого флюса к площади растекания припоя под действием 30т канифоли сосновой в 70 г этилового спирта.

Образцы модифицированных терпеноидов получали следующим образом.

Образец 1.

В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, термометром и холодильником, помещают 84 г канифольных масел (d 1,058, К.ч. 101 мг КОН на 1 г продукта). Нагревают до 100° С, выключают мешалку и, нагревая в течение 0,5 ч до 195° С, производят отгонку воды (до прекращения ее выделения). Загружают 16 г малеинового ангидрида и при перемешивании смеси выдерживают 2 ч при 195° С, после чего в течение 0,5 ч отгоняют летучую часть, охлаждают до 140° С и выливают в тару. Условия получения остальных образцов (2-9) приведены в табл. 1.

Качество лужения оценивали визуально по виду поверхности лужения и форме спаев.

Сопротивление изоляции печатных плат, припаянных испытываемыми флюсами при 255 ±5° С методом окунания в припой ПОС-61 в течение 3 с измеряли в камере влаги после выдержки в течение 1 ч при 20° С и влажности 93 ±3% (без изъятия плат из камеры) терраомметром Е6-13А. Каждый образец флюса испытывали для 5 печатных плат с радиоэлементами.

В табл. 2 приведены результаты испы- таний. Как видно из табл. 2 флюсы на основе модифицированных терпеноидов обладают более высокой активностью, чем флюс на основе канифоли и обеспечивают качественное лужение, как и контрольный образец флюса на основе терпено-малеиновой смолы. В отличие от флюса на основе терпено- малеиновой смолы флюс на основе модифицированных терпеноидов не ухудшает сопротивления изоляции диэлектрика, что является важным преимуществом этого флюса. Это позволяет рекомендовать замену в рецептуре флюса ФКСп дорогостоящей и дефицитной канифоли модифицированными терпеноидами.

Предложенный способ получения модифицированных терпеноидов позволяет получить продукт с выходом 95-96% и температурой размягчения 67-72° С, а также получить высококачественный продукт для замены дорогостоящей и дефицитной канифоли сосновой живичной в рецептурах канифольных флюсов;

упростить процесс получения целевого продукта;

снизить стоимость получения продукта взаимодействия терпеноидов за счет использования отхода лесотехнической промышленности - канифольных масел от производства эфиров канифоли;

улучшить качество целевого продукта - флюса для низкотемпературной пайки.

Формула изобретения

Способ получения модифицированных терпеноидов - флюсов для низкотемпературной пайки путем обработки терпеноидов малеиновым ангидридом при повышенной температуре, отличающейся тем, что, с целью упрощения технологии процесса и повышения качества целевого продукта, в качестве терпеноидов используют канифольное масло от производства эфиров канифоли и продуктов ее модификации, а малеиновый ангидрид берут в количестве 16- 21 мас.%, и процесс ведут при 190-200° С в течение 2,5-3 ч.

Изобретение касается терпеноидов,-в частности получения модифицированных терпеноидов - флюсов для низкотемпературной пайки. Цель - повышение качества целевого продукта и упрощение процесса. Его ведут обработкой канифольного масла от производства зфиров канифоли и продуктов ее модицикации малеиновым ангидридом в количестве 16-21 мас.% при 190-200° С в течение 2,5-3 ч. Эти условия сокращают продолжительность процесса с 8-12 до 2,5- Зч, расход малеиновогр ангидрида с 41,9 до 16-21 % мас.% при исключении катализатора. Использование продукта в качестве флюса при влажности 93±3% обеспечивает сопротивление изоляции (0,6-1,2) -1011 против 0,2- 108 Ом. 2 табл.

Таблица 1

Продолжение табл.1

Таблица 2