Способ получения модифицированных тарпеноидов-флюсов для низкотемпературной пайки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 172647 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОП РСК СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ А ение качества . Лесохимия и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(21) 4826321/04(56) Патент США М 4055576, кл. 545-236,1977,Полуйко Е.Г, и др. Улучшканифоли из свежего осмолаподсочка, М 9, с. 9, ".973.Зандерсонс П и др, Продукты реакции модификации кислот таллового масламалеиновым ангидридом. Разделение и состав. Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Экстрактивные веществадревесных растений.;. Красноярск-Новосибирск, с, 85, 1986,Авторское свидетельство СССРМ 1599385, кл, С 07 О, 1989. 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 низко- температурной пайки.Известен споссг получения терменомалеинового аддук 1 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(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТЕРПЕНОИДОВ - ФЛЮСОВ ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ (57) 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 эфиров 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 против 0,2 10 Ом. 2 табл,инертного газа и толуоле с последующеи отгонкой летучих компонентов паром, Выход аддукта, который представляет собой светло-желтую жидкость, составляет 76- ф 92%, Недостатком данного способа явля 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.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 невысок 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 терменомалеиновой смолы путем взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновым ангидридом в эквимолярных количествах пои150 - 190 С в присутствии катализатора - фос 51015 форного ангидрида в количестве 0,05 - 0,15мас.от терпеновых углеводородов с последующим выделением целевого продуктаи его сушкой. В качестве терпеновых углеводородов используют скипидар живичный(ОСТ 16-266-85) и скипидар сульфатный очищенный (ОСТ 13-715-81),Указанный способ обеспечивает получение продукта взаимодействия терпеновых углеводородов с малеиновымангидридом с выходом 91 - 94,1. Однакоизвестный способ имеет следующие недостатки:сложность процесса получения терпено-малеиновой смолы, требующего использования катализатора - фосфорногоангидрида и отгонки избыточного количества малеинового ангидрида и непрореагировавшего скипидара острым паром, а такжеконтроля 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 втом, что путем обработки терпеноидов малеиновым ангидридом при повышеннойтемпературе, отличительной особенностьюкоторого является то. что в качестве терпеноидов используют канифольное масло отпроизводства эфиров канифоли и продуктов 20 25 30 35 40 45 50 55 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 ееэфиров. 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 котозоой 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,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 (б 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 б 1,136 г/см и температуру размягчения (т разм.) 67,5 С,. П р и м е р 2. Отличается от примера 1 только тем, что канифольные масла (б 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, представляю5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щих собой прозрачную стекловидную массу коричневого цвета б 1,147, т разм, 69 С.П р и м е р 3. Отличается от примера 1 только тем, что канифольные масла (б 1,050, К.ч, 97 мг КОН/г) берут в количестве 79 г (79 мас,ф ), а малеиновый ангидрид в количестве 21 г(21 мас,), Получают 96,0 г г модифицированных терпеноидов, имеющих б 1,169 и 1 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 фот массы исходного сырья,Из табл. 1 видно, что оптимальное количество малеинового ангидрида в реакционной смеси составляет 16-21 мас.ф(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 канифоль- ного 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 г 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 ПОСмассой 0,1- 0,05 г на медной пластинке под действием испытываемого флюса к площади растекания припоя под действием 30 т 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(б 1,058, К,ч. 101 мг КОН на 1 г 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 ч 5 С методом окунания в припой ПОСв течение 3 с измеряли в камере влаги после выдержки в течение 1 ч при 20 С и влажности 93.+Зоо (без изьятия плат иэ камеры) терраомметром ЕбА. 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 О, и температурой размягчения 67 - 72 С, а также 5 получить высококачественный продукт длязамены дорогостоящей и дефицитной канифоли сосновой живичной в рецептурах канифольных флюсов;упростить процесс получения целевого 10 продукта;снизить стоимость получения продуктавзаимодействия терпеноидов за счет использования отхода лесотехнической промышленности - канифольных масел от 15 производства эфиров канифоли;улучшить качество целевого продукта -флюса для низкотемпературной пайки.Формула изобретенияСпособ получения модифицированных 20 терпеноидов - флюсов для низкотемпературной пайки путем обработки терпеноидов малеиновым ангидридом при повышенной температуре, о тл и ч а ю щ е й с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса и 25 повышения качества целевого продукта, вкачестве терпеноидов используют канифольное масло от производства эфиров канифоли и продуктов ее модификации, а малеиновый ангидрид берут в количестве 16 - 30 21 мас.о, и процесс ведут при 190-200 С втечение 2,5 - 3 ч.10 1726477 Продолжение табл.1 Таблица 2 5 Составитель Б;Ударовактор М.Сэмерханова Техред М.Моргентал Корректор И,Ванюшкина аказ 1247 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж.-35. Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101