一种透明环氧丝印胶及丝网印刷粘接工艺

摘要

本发明公开了一种透明环氧丝印胶及丝网印刷粘接工艺，属于高分子化合物和胶黏剂技术领域。所述丝印胶仅需2种反应物，无需添加增韧等改性剂，所述丝印胶能达到10秒快速固化，其固化物具备牢粘接、高韧性、大硬度、高稳定、高透明和低吸湿等特点。本发明的丝印胶绿色环保、成本低、制备工艺简单可控，可根据要求灵活设计调整丝印工艺，极适合工业化生产。

说明书

技术领域

本发明属于高分子化合物和胶黏剂技术领域，具体涉及一种透明环氧丝印胶及丝网印刷粘接工艺。

背景技术

手工逐个涂胶或者贴膜人工成本大，工艺效率低，相比之下，丝印批量刷胶具有高工艺效率和低工艺成本的优势。常规的环氧胶往往粘接力不足且其固化物脆性大、耐热性和耐湿性不好。而且常规树脂制备工艺通常是将树脂、固化剂、改性剂等全部混合后研磨压片，难以对粘度等参数进行有效调控，不适用丝网印刷工艺需求。因此开发对金属粘接力强且透明的新型环氧胶及相应的丝网印刷粘接工艺，具有重大意义。

环氧胶的常规改性的方法是向其添加增韧剂以增强其韧性，但是这种方法往往会有相分离问题而导致固化不均匀，进而导致性能不稳定，即使对增韧剂进行改性解决了相容性问题，或者通过引入柔性链段而增加环氧固化物韧性，但是仍费时费力，增加成本，且可能影响力学和热性能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的一在于一种透明环氧丝印胶，目的二在于提供一种透明环氧丝印胶的制备方法，目的三在于提供上述丝印胶在丝网印刷粘接方面的应用，目的四在于提供一种丝网印刷粘接工艺。本发明所述丝印胶只采用一种反应物和环氧化合物反应，通过投料以合适的比例，无需额外添加改性剂，反应产物结构可控、制备成本低且方法简单，极适合工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种透明环氧丝印胶，采用两种反应物反应而成，所述两种反应物为A组分和B组分；所述A组分不仅含有N和S原子的杂环，还同时含有氨基和巯基双官能团；所述B组分为带环氧官能团的化合物；通过A组分双官能团的不同反应活性调控所述丝印胶的化学结构。

所述A组分优选为2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑。

所述B组分为E-51或/和2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷，优选为2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷。

所述A组分和B组分的摩尔比为(2:1)～(2:8)，通过调整A组分和B组分的投料比实现反应产物的粘度可控，投料比优选摩尔比为2:3。

上述透明环氧丝印胶的制备方法，步骤为：2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷按比例混合，加溶剂或者环氧稀释剂搅拌，在90～100℃条件下溶解得均相溶液，再升温至115～120℃反应0.5h，得丝印胶。

其中，所述溶剂为DMAC。

上述丝印胶在丝网印刷粘接中的应用。

一种丝网印刷粘接方法，包括以下步骤：

步骤一，采用菲林膜或者激光镭射的方法制备与FPC板上相对应的丝印网板图案；

步骤二，将成批FPC板置于半自动丝网印刷机下，让FPC的金手指部分与设计好的丝印网板图案对齐；采用丝网印刷机将丝印胶混合促进剂溶液印刷到FPC的金手指上；

步骤三，将丝印好的FPC板移于下方带有显微镜的透明台上，在显微镜观察下与Camera的管脚进行对位贴合；

步骤四，将贴合好的成批FPC与Camera移于热压台上，以180℃的温度热压10s使环氧丝印胶完全固化，热压结束自然冷却至室温即可得到成品。

优选地，步骤二中，所述丝印胶与促进剂溶液按照1：0.25的质量比搅拌混合均匀，然后再印刷到FPC的金手指上；所述促进剂溶液采用以下方法制备：将2-甲基咪唑和1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑按照重量比为2：3，搅拌混合均匀即得。

有益效果：本发明只采用一种反应物和环氧化合物反应，通过投料以合适的比例，无需额外添加改性剂，反应产物结构可控、制备成本低且方法简单。本发明所述丝印胶粘接牢、粘度可控、固化物好，可以通过丝网印刷工艺实现对FPC上局部微小区域进行强粘接，其固化物能同时具备牢粘接、高韧性、大硬度、高稳定、高透明和耐水性的特点，极适合工业化生产。

本发明采用2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(A组分)和2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷(B组分)为原料，当A组分和B组分的摩尔投料比为2：1时，得到的产物两端含有氨基，中间含有噻二唑杂环可以作为环氧固化剂，能提高其他环氧体系的力学性能；当摩尔投料比为1：1时，其固化物室温下呈现脆性，但是其粘接强度仍然强于市售的ACF胶，另外，在加热到60℃时，其呈现弹性效果，具备形状性能；当投料比为2：3时，所得固化物为一个三维交联网络，其耐热性能、力学性能和耐水性能均即大提高，固化具备良好的韧性和硬度；当投料比超过1：4后，其固化物无法成膜，力学性能和耐热、耐水性能相比投料比2：3均有所下降。

附图说明

图1为自制环氧固化剂的核磁图。

图2为力学性能图。

图3为红外光谱分析图。

图4为不同固化物的热重曲线图。

图5为不同固化物AMF2/BGPP3的DSC曲线图。

图6为丝印液、固化物、丝印成品的光学图片。

具体实施方式

本发明公开一种透明的环氧丝印胶及其丝网印刷粘接工艺，其特点在于：所述新型丝印胶粘接牢、粘度可控、固化物好，可以通过丝网印刷工艺实现对FPC上局部微小区域进行强粘接。

本发明公开相对应的丝网印刷粘接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，采用菲林膜或者激光镭射的方法制备与FPC板上相对应的丝印网板图案；

步骤二，将成批FPC板置于半自动丝网印刷机下，让FPC的金手指部分与设计好的丝印网板图案对齐；采用丝网印刷机丝印胶印刷到FPC的金手指上；

步骤三，将丝印好的FPC板移于下方带有显微镜的透明台上，在显微镜观察下与Camera的管脚进行对位贴合；

步骤四，将贴合好的成批FPC与Camera移于热压台上，以180℃的温度热压10s使环氧丝印胶完全固化，热压结束自然冷却至室温即可得到成品。

本发明公开的丝印胶，其特点在于，原料简单，仅需2种反应物，无需添加任何改性剂，其固化物能同时具备牢粘接、高韧性、大硬度、高稳定、高透明和耐水性的特点。

本发明公开的丝印胶粘度可控，可以通过A组分双官能团的不同反应活性来调控丝印胶的化学结构。A和B组分的摩尔比可在(2:1)～(2:8)的范围内调节，优选摩尔比为2:3，当A与B组分摩尔比为2:1、1:1、2:3时，其化学反应结构式和示意图分别描述为式一～三和示意图一～三：

本发明公开的式一结构的物质是一种自制的新型环氧固化剂，化学性质稳定，耐高温，与环氧化合物反应具备良好的力学性能。

本发明公开丝印胶的A组分作为反应物的同时，也起到固化剂和交联剂的作用，其不仅含有N和S原子的杂环，还必须同时含有氨基和巯基双官能团，优选为2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑。

本发明公开丝印胶的B组分可以是E-51、2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷(BGPP)带环氧官能团的化合物，可以是其中的一种或者几种，优选为2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷。

本发明公开的新型环氧丝印胶，其制备方法是将2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷按一定比例混合，加溶剂或者环氧稀释剂搅拌，在90～100℃条件下反应约0.5h，再升温至115～120℃反应约0.5h，然后将反应液温度冷却至室温，加潜伏性促进剂充分搅拌形成单相溶液。

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：按照摩尔比例为AMF:BGPP＝2:1，固含量60％。

步骤：准备一个500mL的带控温和搅拌的反应容器，称量58.694g AMF(CAS：2349-67-9，分子量：133.2g/mol)以及75g BGPP(CAS：1675-54-3，分子量：340.41g/mol)，量取102mL的DMAC(CAS 127-19-5，密度：0.937g/cm

实施例2：按照摩尔比例为AMF:BGPP＝1:1，固含量60％。

步骤：准备一个500mL的带控温和搅拌的反应容器，按照摩尔数1：1的比例，固含量60％。称29.35g AMF(CAS：2349-67-9，分子量：133.2g/mol)以及75g BGPP(CAS：1675-54-3，分子量：340.41g/mol)，量74.25mL的DMAC在90～100℃溶解成均相溶液，在120℃下反应30分钟得到丝印胶2。

实施例3：按照摩尔比例为AMF:BGPP＝2:3，固含量60％。

步骤：准备一个500mL的带控温和搅拌的反应容器，称19.565g AMF(CAS：2349-67-9，分子量：133.2g/mol)以及75g BGPP(CAS：1675-54-3，分子量：340.41g/mol)，量取63.8mL的DMAC在90～100℃溶解成均相溶液，在120℃下反应30分钟得到丝印胶3。

将丝印胶1～3分别置于模具中，先70℃固化6h，再于120℃固化12h，冷却得到固化膜分别命名为：AMF2/BGPP1、AMF1/BGPP1、AMF2/BGPP3。

制备促进剂溶液：2-甲基咪唑和1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑的重量比为2：3，搅拌混合均匀。

用菲林膜或者激光镭射的方法制备与FPC板上相对应的丝印网板图案；将成批FPC板置于半自动丝网印刷机下，让FPC的金手指部分与设计好的丝印网板图案对齐；按照丝印液与促进剂溶液质量比1:0.25，取一丝印液与促进剂液搅拌混合均匀，采用丝网印刷机将丝印胶印刷到FPC的金手指上；将丝印好的FPC板移于下方带有显微镜的透明台上，在显微镜观察下与Camera的管脚进行对位贴合；将贴合好的成批FPC与Camera移于热压台上，以180℃的温度热压10s使环氧丝印胶完全固化；热压结束自然冷却至室温即可得到成品。

实施例测试结果：

对实施例1制备的得到的丝印液与70℃的干燥箱去除溶剂，溶解与氘代2-甲基亚砜，对自制环氧固化剂进行核磁检测，如图1。

图2为粘接强度的测试性能，在万能电子试验机上对自制丝印胶3和市面上ACF胶进行粘力对比：将FPC与Camera按照片形式进行固化连接，拉伸速度设置5mm/min，结果显示丝印胶3的粘接强度大于市面上的ACF胶，且丝印胶3的粘处未被拉脱离，力学强度降下来是因为FPC的其他位置被拉断。

图3为红外光谱分析：Bio-RAD公司的红外光谱仪(型号：FTS-3000)，是不同摩尔比例的AMF与BGPP的高分子膜的红外光谱图，三条曲线在2600～2550cm-1处均无峰，红外曲线很平滑，说明均无-SH，可见巯基与环氧的反应活性很大；高分子膜AMF2/BGPP1的红外曲线在3500～3200cm-1处的峰是-NH

图4是不同固化物的热重曲线图，其测试条件为：20℃/min的升温速率从室温升温到500℃。可以发现：固化物AMF2/BGPP3在失重量1％时对应温度为180℃，耐热性能相比之下最好，比市面ACF胶、不加AMF、加更多AMF的固化物耐热性能更好。

图5是不同固化物AMF2/BGPP3的DSC曲线图，其测试条件为：5mg-10mg的样品，氮气氛围，在-20℃平衡4min，然后升温速率10℃/min加热到80℃，恒温5min，然后冷却至-20℃，第二次10℃/min加热至150℃。结果显示，其玻璃转化温度为80℃，可以在68℃之前使用，适合FPC和Camera的使用环境。

图6是丝印液、固化物、丝印成品的光学图片，从中可看出丝印液无论是固化前还是固化后，都具备清晰的透明度，将丝印液放在冰箱一个月，其粘度无明显变化，且印刷成品均匀，适合丝网印刷工艺。

图6b是将AMF1/BGPP2和AMF1/BGPP1放于水中一个月后的效果对比图。AMF1/BGPP1放置几天就出现发白现象，而AMF1/BGPP无失光、变色、起泡、起皱、脱落等现象，透明性和力学等性能无明显变化。

表1为不同丝印胶固化物的吸水率，通过测试环氧固化物在不同时间的吸水率发现，AMF1/BGPP2固化膜的吸水率经过22天仅仅只有2.05％。

表2为不同丝印胶的性能参数，可以看出，丝印胶可以在180℃下实现10s内完全固化，且其具备良好的硬度、韧性和防水性能，符合实际的应用场景。

表1不同丝印胶固化物的吸水率平均值。

表2不同丝印胶的性能参数。

上述实施例阐明的内容可以将DMAC换成活性稀释剂。

上述实施例阐明的内容和结果分析应当理解为这些实施例仅用于清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改，均落入本申请所附权利要求所限定的范围。