Способ получения модифицированных тарпеноидов-флюсов для низкотемпературной пайки

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и чн (21) 4826321/04 (22) 24.04,90 (46) 15,04.92. Бюл, N 14 (75) Б.Г. Ударов, Э.Н.Мануков, Л,В.Изотова, В,А.Чуйко, А.И.Ламоткин, B.È,Òàëàïèí и

А.П.Сергиенко (53) 547.722.2,07(088.8) (56) Патент США N 4055576, кл. 545-236, 1977.

Полуйко Е.Г, и др. Улучшение качества канифоли из свежего осмола. Лесохимия и подсочка, N. 9, с. 9, ".973.

Зандерсонс П,i.,и др. Продукты реакции модификации кислот таллового масла малеиновым ангидридом. Разделение и состав. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Экстрактивные вещества древесных растений.:. Красноярск-Новосибирск, с. 85, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1599385, кл, С 07 D, 1989.

Изобретение относится к органической химии, в частности к 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 споссг получения терменомалеинового аддук1 а реакцией взаимодействия эквимолекулярных количеств малеинового ангидрида и неконъюгированных моноциклических терменов при 175—

200 С в присутствие 0,05 — 0,15% иода от массы терпеновых углеводородов в среде

„„. Ы„„1726477 А1 (я)я С 07 D 307/89, С 09 F 1/04, В 23 К 35/362 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАН Н ЫХ ТЕРПЕНОИДО — ФЛ ЮСОВ

ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ (57) Изобретение касается терпеноидов,.в частности получения модифицированных

1 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—

3 ч, расход малеинового 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) .10 про11 тив 0,2 10 Ом. 2 табл.

° ива инертного газа и толуоле с последующей отгонкой летучих компонентов паром. Выход аддукта, который представляет собой светло-желтую жидкость. составляет 76- +

92%, Недостатком данного способа явля- 3 ется сложность технологического 4 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 — канифбли.

1726477

Известен способ получения продуктов реакции кислот таллового масла с малеиновым ангидридом при 200 С при молярном соотношении 1 1 в инертной атмосфере без катализатора. Выход продуктов реакции не- 5 высок и составляет 65% от массы реакционной смеси. Недостатком данном способа является также сложность выделения целевого продукта из непрореагировавшего остатка и пожароопасность процесса. 10

Наиболее близким техническим решением является способ получения терменомалеиновой смолы путем взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым ангидридом в эквимолярных количествах пои 15

150 — 190 С в присутствии катализатора — фосфорного ангидрида в количестве 0,05 — 0,15 мас./О от терпеновых углеводородов с последующим выделением целевого продукта и его сушкой. В качестве терпеновых угле- 20 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- 25 учение продукта взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым ангидридом с выходом 91 — 94,1%. Однако известный способ имеет следующие недостатки: 30 сложность процесса получения терпено-малеиновой смолы, требующего использования катализатора — фосфорного ангидрида и отгонки избыточного количества малеинового ангидрида и непрореагиро- 35 вавшего скипидара острым паром, а также контроля содержания малеинового ангидрида в смеси; недостаточно высокое качество целевого продукта — флюса; 40 длительность процесса взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым ангидридом 8 — 12 ч; использование дефицитного малеинового в сравнительно большом количестве — 45 не менее 41,9 мас.% и дорогостоящего продукта — скипидара.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса, повышение качества целевого продукта. 50

Поставленная цель достигается предложенным способом получения модифицированных терпеноидов, заключающимся в том, что путем обработки терпеноидов малеиновым ангидридом при повышенной 55 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 B 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 s неделю в течение 3 мес, представляют собой текучую непрозрачную массу светлого цвета, плотность которой при 20 С составляла 1.042 — 1,058 г/см, 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; неомыляемые вещества — терпеновые углеводороды, их спирты, альдегиды и др, 55 — 56: окисленные вещества 1 — 3; вода 1 — 2, Пример 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.. Пример 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. 0) а смесь выдерживают

2,5 ч при 195 5 С, Получают 95,5 г модифицированных терпеноидов, представляю1726477

55 щих собой прозрачную стекловидную массу коричневого цвета d1,,147,,t разм, 69 С.

Пример 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 r 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.

Пример 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 светложелтого 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 терпеномалеиновой 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 r малеинового ангидрида и 0,1768 г (0,1 мас. ф ) 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 терпеномалеиновой 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 r 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 r продукта), Нагреваютдо 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.

1726477

Таблица 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 37; (без изьятия плат иэ камеры) терраомметром Еб-13А. Каждый образец флюса испытывали для 5 печатных плат с радиоэлементами.

В табл. 2 приведены результаты испытаний. 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 терпеномалеиновой 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

5 получить высококачественный продукт для замены дорогостоящей и дефицитной канифоли сосновой живичной в рецептурах канифольных флюсов; упростить процесс получения целевого

10 продукта; снизить стоимость получения продукта взаимодействия терпеноидов за счет использования отхода лесотехнической промышленности — канифольных масел от

15 производства эфиров канифоли; улучшить качество целевого продукта— флюса для низкотемпературной пайки. Формула изобретения

Способ получения модифицированных

20 терпеноидов — флюсов для низкотемпературной пайки путем обработки терпеноидов малеиновым ангидридом при повышенной температуре, о тл и ч а ю щ е и с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса и

25 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—

30 21 vac.7;, и процесс ведут при 190-200 С в течение 2,5 — 3 ч.

1726477

Продолжение табл.1

Таблица 2

Составитель Б;Ударов

Редактор М.Самерханова Техред М.Моргентал Корректор И.Ванюшкина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1247 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5