專利名稱：1－甲基－4－異丙基－二環(huán)［2，2，2］辛烷－2，3－二羧酸的新用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸作為新型焊接劑，用于在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中需要焊接電子元件的焊接工藝當(dāng)中的新用途。
背景技術(shù)：
在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中為使電子元件固定到電路板上，焊接劑是不可缺少的。松香(Rosin)是眾所周知的常用焊接劑。松香的很大的缺點(diǎn)是焊接后容易留有大量殘?jiān)@些殘?jiān)粌H造成導(dǎo)電不良而且在自動(dòng)化檢查過(guò)程中成為檢查障礙，為此必須要把殘?jiān)宄鋈ィ纱嗽蛉藗儾扇×讼礈煨阅茌^強(qiáng)的鹵素類溶劑，但是，鹵素類溶劑對(duì)環(huán)境的破壞已經(jīng)被有限制的使用。另外，在焊接過(guò)程中，加熱是必不可少的，對(duì)高度密集排列的高精密電子元件施以高溫?zé)o疑會(huì)損壞電子元件，所以希望焊接在較低溫度下進(jìn)行。在電腦及家用電子產(chǎn)品大量普及的現(xiàn)在，由于對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，電子產(chǎn)品的小型微型化，生產(chǎn)自動(dòng)化要求的提高，尋求低成本，無(wú)公害，低殘?jiān)?，易洗滌，高活性，低焊接溫度，?jié)能，少添加劑的焊接劑仍是當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)的重要課題。顯而意見(jiàn)，松香已經(jīng)不能滿足上述的這些要求，為了改進(jìn)松香的這些缺點(diǎn)，各種焊接劑改良方法被提出來(lái)了。例如，關(guān)于洗滌劑開(kāi)發(fā)的特開(kāi)平6-340896，關(guān)于向焊接劑里添加氧化防止劑的特開(kāi)平8-118068，關(guān)于為提高焊接活性向松脂里添加有機(jī)酸的特開(kāi)平9-70689，關(guān)于添加水溶性的合成含氮化合物作為活性劑的特開(kāi)平2001-114747，關(guān)于作為活性劑添加胺基鹵化合物的特開(kāi)平2001-232495等。雖然都有所改進(jìn)，但是，有使得焊接劑成分增加，組成復(fù)雜化，成本提高，或者添加劑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，合成困難等問(wèn)題。我國(guó)具有豐富的萜類資源，而萜類化合物是來(lái)自自然而無(wú)害自然的無(wú)公害產(chǎn)品，因此開(kāi)發(fā)萜類化合物的新用途對(duì)有效利用我國(guó)萜類資源以及保護(hù)環(huán)境都有著很重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種成本低廉，容易合成，無(wú)公害，高活性，低溫，易洗滌的用于電子元件焊接的新型焊接劑，即1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸，合成了1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸，并發(fā)現(xiàn)它有焊接功能的新用途。
本發(fā)明者在研究單萜化合物用途的過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸具有焊接功能，作為電子元件的焊接劑具有很高焊接活性，可以應(yīng)用于用焊錫在電路板等上焊接電子元件的焊接工藝中以及各種需要焊接電子元件的電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。
為了制備該新型焊接劑，首先以α-松油烯和馬來(lái)酸酐為原料，在加熱條件下，進(jìn)行分子間狄爾斯-阿爾德(Diels-Alder)環(huán)加成反應(yīng)，首先獲得了1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烯-1，2-二酸酐環(huán)加成產(chǎn)物，然后，再用鎳為催化劑進(jìn)行加氫，最后用堿性加水分解獲得了具有二羧酸官能團(tuán)為特征結(jié)構(gòu)的雙環(huán)單萜類衍生物的1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸，紅外光譜和用核磁共振確定了結(jié)構(gòu)。
遵循日本JIS-Z-3197規(guī)定的方法，在探討1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸是否有焊接活性的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了它具有焊接功能，而且還有很高的焊接活性。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)果，焊接溫度在200-220℃較低溫度下進(jìn)行，仍有很高的焊接活性，可有效防止由于高焊接溫度導(dǎo)致電子元件的損壞。焊接殘?jiān)鼧O少并且用對(duì)環(huán)境無(wú)害的諸如檸檬烯，蒎烯等的單萜烯類作為溶劑很容易洗凈，不需要使用對(duì)環(huán)境有害的鹵素類洗滌劑。該新型焊接劑合成容易，成本低廉，是一種無(wú)公害，高活性，焊接溫度低，殘?jiān)?，易洗滌的新型焊接劑。本發(fā)明首次嘗試把該單萜衍生物應(yīng)用到電子領(lǐng)域，為電子領(lǐng)域里的電子元件焊接工藝提供了一種新的較為理想有很有前景的新型焊接劑，從而完成了此發(fā)明。
具體實(shí)施例方式新型焊接劑活性成分1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸的制法本發(fā)明的提供的以1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸為活性成分的新型焊接劑是可以由下式的方法制備。
具體實(shí)施方式
是以α-松油烯和馬來(lái)酸酐為原料，在加熱條件下，向馬來(lái)酸酐滴加α-松油烯后，在同樣溫度下進(jìn)行分子間狄爾斯-阿爾德(Diels-Alder)環(huán)加成反應(yīng)首先獲得1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐環(huán)加成產(chǎn)物，然后，在甲醇溶劑中，以Raney鎳為催化劑進(jìn)行加氫反應(yīng)，獲得了1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐，然后，用氫氧化鉀水溶液進(jìn)行加水分解獲得了目的物1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸，其結(jié)構(gòu)特征是具有二羧酸官能團(tuán)的雙環(huán)單萜類衍生物，用紅外光譜和和磁共振確定結(jié)構(gòu)，作為焊接劑進(jìn)行焊接活性試驗(yàn)。
焊接活性試驗(yàn)焊接活性試驗(yàn)遵循日本JIS-Z-3197規(guī)定的方法，在銅板上測(cè)定使用新型焊接劑時(shí)焊錫的展開(kāi)率，與基準(zhǔn)物質(zhì)松脂比較，展開(kāi)率越大焊接活性越大。為了比較，同時(shí)也測(cè)定了馬來(lái)酸，馬來(lái)酸酐和α-松油烯混合物，結(jié)果列在表1。馬來(lái)酸酐，馬來(lái)酸和α-松油烯混合物的情況下，盡管樣品全部揮發(fā)，但是，焊錫并未發(fā)生熔融焊接現(xiàn)象，說(shuō)明只是馬來(lái)酸或者馬來(lái)酸酐和α-松油烯混合物并沒(méi)有焊接活性，而1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸則顯示了很高的焊接活性，展開(kāi)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于比較物質(zhì)松香。
實(shí)施例1(1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐制備)在按裝有溫度計(jì)，滴液漏斗，機(jī)械攪拌器，冷凝管的四口燒瓶里，加入馬來(lái)酸酐(以α-松油烯計(jì)算為2.5倍摩爾)并加熱使馬來(lái)酸酐溶解，控制在65-70℃下，從滴液漏斗滴加松油烯混合物(α-松油烯含油率32.4％，γ-松油烯15.6％，異-異松油烯14.6％，異松油烯6.9％，雙戊烯5.1％，莰烯4.5％，β-蒎烯3.5％，α-蒎烯3.4％，對(duì)孟-3，8-二烯1.9％)。滴完后在135-140℃下反應(yīng)，蒸餾除去低沸點(diǎn)組分獲得粗產(chǎn)物，減壓蒸餾收集160-170℃/3mmHg下餾分即得產(chǎn)物1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐，用紅外光譜和核磁共振確定結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2(加氫反應(yīng))把20g的用實(shí)施例1合成的蒸餾產(chǎn)品1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐溶解到50ml甲醇后，把此甲醇溶液置于高壓釜中，然后稱取1.0g的Raney鎳催化劑(Raney NiW2)，用甲醇洗滌至中性后添加到反應(yīng)釜。用氫氣置換釜內(nèi)空氣后，把氫氣充填到3MPa，在100℃下，開(kāi)動(dòng)攪拌器，調(diào)整攪拌速度為500rpm，反應(yīng)開(kāi)始，反應(yīng)物開(kāi)始吸收氫氣，氫氣壓力下降。當(dāng)氫氣壓力下降到0.1MPa時(shí)補(bǔ)充氫氣到3MPa，反復(fù)此操作，經(jīng)過(guò)40小時(shí)后反應(yīng)完了。用過(guò)濾助劑減壓除去催化劑后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸去溶劑得粗加氫產(chǎn)物，用2倍量的正己烷重結(jié)晶得高純度產(chǎn)物1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐。
實(shí)施例3(加水分解反應(yīng))把實(shí)施例2得到的加氫產(chǎn)物1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二酸酐慢慢加入到過(guò)量的6M氫氧化鈉水溶液里攪拌，用氯化甲烷萃取兩次后除去不溶物，水溶液層用3N的硫酸水溶液中和，晶體析出，減壓過(guò)濾獲得白色結(jié)晶加水分解產(chǎn)物1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸，mp 133.5-134.8℃，用紅外光譜，核磁共振確定結(jié)構(gòu)，作為焊接劑A用于焊接試驗(yàn)。
實(shí)施例4(焊接活性測(cè)定)焊接活性試驗(yàn)遵循日本JIS-Z-3197規(guī)定的方法，使用H60A型，直徑為1.6mm的焊錫，松香為比較物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。
20mm*20mm*0.3mm的銅板用異丙醇洗凈后在150℃下加熱氧化1小時(shí)。稱取0.250mg±0.01焊錫卷成圓圈形狀放到銅板上，在圓形焊錫中心放上要測(cè)定的焊接劑樣品，樣品重量為25mg±5，把上述銅板放在加熱板上，控制4分鐘加熱到200℃，切斷電源，冷卻之后用例如檸檬烯，蒎烯等的單萜烯類作為溶劑洗滌銅板，測(cè)量展開(kāi)后的焊錫厚度和直徑，用下式計(jì)算焊錫的展開(kāi)率，展開(kāi)率值越大意味著焊接劑的活性越高。
展開(kāi)率(％)＝(D-H)/D*100％，D是把焊錫看作球形時(shí)的直徑(mm)，H是展開(kāi)的焊錫的高(mm)。
焊接試驗(yàn)結(jié)果

權(quán)利要求
1.具有如下結(jié)構(gòu)的單萜衍生物1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸的新用途，其特征是1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸具有焊接功能，并且有很高的焊接活性，作為新型焊接劑可以應(yīng)用到用焊錫往電路板上焊接電子元件時(shí)的焊接工藝中以及各種需要焊接電子元件的電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。
2.權(quán)力要求1中所述的1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸的新用途，作為新型焊接劑，其特征是為了制備該新型焊接機(jī)，是以α-松油烯或者含有30左右α-松油烯的松油烯混合物和馬來(lái)酸酐為出發(fā)原料，在加熱條件下進(jìn)行分子間狄爾斯-阿爾德(Diels-Alder)環(huán)加成反應(yīng)，首先獲得1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烯-2，3-二酸酐環(huán)加成產(chǎn)物，然后用Raney鎳作為催化劑，在甲醇溶劑中，在100℃和0.5-5MPa壓力下進(jìn)行加氫，最后用過(guò)量的氫氧化鈉水溶液進(jìn)行堿性加水分解，然后用濃鹽酸酸化獲得的白色結(jié)晶。
3.權(quán)力要求1中所述的1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸的新用途，作為新型焊接劑，其特征是由上述方法制取的1-甲基-4-異丙基-二環(huán)[2，2，2]辛烷-2，3-二羧酸為焊接活性成分的新型焊接劑是以具有鄰位二羧酸官能團(tuán)為特征結(jié)構(gòu)的飽和雙環(huán)單萜類衍生物。
全文摘要
本發(fā)明屬于1－甲基－4－異丙基－二環(huán)[2，2，2]辛烷－2，3－二羧酸的新用途，提供了一種可作為新型焊接劑的環(huán)狀單萜類衍生物。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了單萜類衍生物1－甲基－4－異丙基－二環(huán)[2，2，2]辛烷－2，3－二羧酸有焊接功能，在銅板上進(jìn)行電子元件焊接，具有很高焊接活性，殘?jiān)?，焊接溫度低，易洗滌。該新型焊接劑活性成分是以α－松油烯和馬來(lái)酸酐為原料，進(jìn)行分子間狄爾斯－阿爾德(Diels－Alder)環(huán)加成反應(yīng)，然后，進(jìn)行加氫，最后加水分解獲得的以具有二羧酸官能團(tuán)為特征結(jié)構(gòu)的雙環(huán)單萜類衍生物?？捎迷谕娐钒迳嫌煤稿a焊接電子元件時(shí)的焊接工藝之中以及各種需要焊接電子元件的電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。
文檔編號(hào)B23K35/22GK1629123SQ200410043929
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2004年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月12日
發(fā)明者陸占國(guó), 李健, 韓毓杰 申請(qǐng)人:哈爾濱商業(yè)大學(xué)