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引 言

在汽車底盤中的電子系統(tǒng)中會使用到印刷電路 板（PCB），隨著汽車底盤系統(tǒng)在實際使用中遇到潮 濕、高低溫、震動、油霧，鹽霧等惡劣環(huán)境，各系統(tǒng)中的PCB及其元器件可能會產(chǎn)生腐蝕、霉變、變形、老化等 問題，導(dǎo)致 PCB出現(xiàn)短路、漏電、器件失效等故障，影響汽車質(zhì)量，降低其使用壽命，甚至?xí){使用者的 生命安全。因而在電子系統(tǒng)生產(chǎn)制造過程中，對PCB實施保護尤為重要，最常見的方法是在 PCB 表面涂覆三防漆。三防漆（Conformal Coating）是一種具有特殊配方的涂料，固化后形成一層透明保護膜，用于保護PCB及其元器件免受環(huán)境的侵蝕，具有防鹽霧、防潮、防 霉的“三防”性能 。

根據(jù)每個地區(qū)和廠家的要求和側(cè)重面不同有多種叫法，如三防膠、涂覆膠、披覆膠、 防水膠、防潮膠、絕緣膠、防護漆、保護漆、防潮漆、三 防油、防潮油、三防劑、防潮劑、保護劑、保形涂料、敷 型涂料等。根據(jù)化學(xué)成分不同，可將其分為丙烯酯、聚氨酯、環(huán)氧、有機硅、聚烯烴、合成橡膠等類型 三防漆；根據(jù)固化方式不同，可將其分為溶劑型固化、室溫固化、熱固化以及紫外光（UV）固化等類型三防漆。

采用溶劑型固化方式，溶劑一般為苯類等有機溶劑，長期接觸危害人體健康，誘發(fā)職業(yè)病，且有 機溶劑通常具有易燃易爆等危險性。采用室溫固化 方式需要時間久，降低生產(chǎn)效率。采用熱固化方式雖 能快速固化但耗能高，而且有些 PCB 器件不耐高溫。

而UV 固化方式具有“5E”特點：高效（efficient），經(jīng)濟 （economical），節(jié)能（energy saving），環(huán)境友好（environmental friendly），適應(yīng)性廣（enabling。UV固化型三防漆是一種無溶劑型、環(huán)保型材料， 利用 UV 引發(fā)具有化學(xué)活性的液態(tài)材料進行快速聚合交聯(lián)，瞬間固化成固態(tài)材料 。UV 固化型三防漆的使用可大大提高 PCB 的涂裝效率，也為 PCB 修復(fù)和局 部快速涂覆保護提供了便利。目前對于有少量陰影 區(qū)域的復(fù)雜 PCB 均采用雙重混雜固化技術(shù)，即光/潮氣固化、光/空氣固化、光/熱固化等，先通過UV PCB 上大部分區(qū)域迅速固化，然后利用潮氣、空氣、熱等暗 固化在后續(xù)工藝中使少量陰影區(qū)域在短期內(nèi)實現(xiàn)完全固化，既提高了PCB涂裝生產(chǎn)效率，又保證了三防 漆能全面固化。本研究主要闡述了聚氨酯、丙烯酸 酯、有機硅類三防漆及其實現(xiàn) UV 固化的研究進展。

1、聚氨酯類三防漆

1.1 聚氨酯類三防漆的性能特點

聚氨酯類三防漆具有良好的防潮、耐鹽霧腐蝕、 耐溶劑、耐磨性能，耐溫范圍廣，適宜在濕熱、鹽霧等工況下使用，其涂層具有較好的韌性、較好的介電和 機械性能。在涂覆前必須保證 PCB 清潔，尤其避免 水分的存在，PCB 上即使有微量的水分也會產(chǎn)生起泡，水泡反過來可能會導(dǎo)致電氣故障，并需要昂貴的 返工費用，而聚氨酯類涂層的移除和返修很困難，且 其原料具有潛在毒性，固化時間長。

1.2 UV 固態(tài)型聚氨酯類三防漆的研究進展

UV 固化三防漆的主要成分包括低聚物、光引發(fā) 劑、活性稀釋劑及各類添加劑。低聚物相當于普通 三防漆的樹脂，都是成膜物，對三防漆的性能起主要作用，結(jié)構(gòu)上必須具有光固化基團，如環(huán)氧基、不飽 和雙鍵等。自由基光聚合的低聚物主要是各類丙烯酸樹脂，陽離子光聚合用的低聚物主要是環(huán)氧樹脂、 乙烯基醚樹脂?；钚韵♂寗┫喈斢谄胀ㄈ榔岬娜?劑，不僅具有稀釋、調(diào)節(jié)黏度作用，而且參與光固化 反應(yīng)，結(jié)構(gòu)上需具有光固化基團。常見的活性稀釋劑是丙烯酸酯類單體。

光引發(fā)劑相當于普通涂料的催化劑，吸收 UV 后產(chǎn)生陽離子或自由基，引發(fā)活性稀 釋劑和低聚物發(fā)生聚合和交聯(lián)反應(yīng)。添加劑（填料、 顏料及各種助劑）與普通三防漆的大體相同，只是需注意所用添加劑要盡量減少對 UV 的吸收，以免影響 UV 固化反應(yīng)。自由基光聚合聚氨酯型三防漆是通過含羥基的 丙烯酸或甲基丙烯酸單體與多元異氰酸酯反應(yīng)獲得 具有不飽和官能團的聚氨酯光固化樹脂。光/暗雙重 固化聚氨酯型三防漆，以多羥基的雙酚 A 環(huán)氧丙烯酸 樹脂為主體樹脂，與二異氰酸酯-丙烯酸羥乙酯半加 成物組成雙組分體系，雙組分與活性稀釋劑可進行光 聚合，半加成物異氰酸酯基與環(huán)氧丙烯酸樹脂的羥基作用，實現(xiàn)室溫陰影區(qū)固化。

周仁杰等人使用改性聚氨酯樹脂為低聚物制 備了一種 UV/濕氣雙固化的三防漆。改性聚氨酯樹 脂中的碳碳雙鍵在 UV 光照和光引發(fā)劑條件下發(fā)生 快速交聯(lián)光固化；所含的異氰酸根與濕氣反應(yīng)實現(xiàn)濕 氣固化（暗固化），解決了遮蔽區(qū)域無法 UV 固化的問 題，提高了漆膜與 PCB 基材間的附著力；所含有的硅 氧鍵的鍵能高，利于分子間穩(wěn)定性，提高了三防漆的阻燃及耐水耐溶劑性，該發(fā)明證明只有碳碳雙鍵、異 氰酸根和硅氧鍵在合適含量范圍內(nèi)，制備的三防漆才 具有良好的性能。三防漆使用時會遇到高溫環(huán)境，傳統(tǒng)的三防漆在 高溫老化后往往表現(xiàn)出不利的性能變化。這可能導(dǎo) 致三防漆在高溫環(huán)境中使用時，由于應(yīng)力開裂，對PCB 或電子元件提供的保護不足。

Kinner 等人使用 異氰酸酯功能性丙烯酸聚氨酯為低聚物制備了一種 UV/雙固化三防漆。當暴露在光化輻射（通常是 UV） 下時，光引發(fā)劑可引起丙烯酸酯化聚氨酯和丙烯酸單 體上的丙烯酸酯官能團之間的反應(yīng)。暴露在濕氣中 （通常是空氣中的濕氣），異氰酸酯官能團可以形成胺 基，胺基又可以與其他異氰酸酯基團反應(yīng)形成聚脲。與傳統(tǒng)的三防漆相比，該發(fā)明的三防漆不僅實現(xiàn)了 UV/濕氣雙固化，而且提高了漆膜的表面絕緣電阻、 彈性和柔韌性以及耐熱沖擊性能（在 130 ℃的老化測 試中仍表現(xiàn)出更好的性能保持）。

2、丙烯酸酯類三防漆

2.1 丙烯酸酯類三防漆性能特點

丙烯酸酯類三防漆一般為單組分溶劑固化型三防漆，黏度可操作空間大，可根據(jù)不同的施工要求進行調(diào)整。其漆膜透明度高，且成膜速度快，通過溶劑干燥在幾分鐘內(nèi)達到最佳性能，且易修復(fù)，在實際生產(chǎn)過程中具有顯著優(yōu)勢，占據(jù)了三防漆較大的市場。但丙烯酸酯類三防漆耐高低溫性能差，由于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度很低，在高溫環(huán)境時，涂層會出現(xiàn)膨脹，降低剛度，而在低溫環(huán)境時，涂層會收縮，增加楊氏模量。另外，丙烯酸酯類三防漆耐化學(xué)性差、 對有機溶劑的抵抗能力弱。除此之外，該三防漆的漆膜表面能較高，不具備抗油抗水性能，導(dǎo)致漆膜的 耐油、耐水及自清潔能力差。

2.2 UV固化型丙烯酸酯類三防漆的研究進展

丙烯酸酯類由于具有可光固化的反應(yīng)基團，較容 易實現(xiàn) UV 固化。楊凱等人以聚甲基丙烯酸酯為低聚物制備了一種 UV/濕氣雙重固化三防漆。該發(fā)明 提供的三防漆固化速度明顯提升，可提高生產(chǎn)效率， 兼具 高的附著力（最 高 達 GB/T 9286—2021 標 準 0 級）、優(yōu)異的耐老化性。鄧劍明發(fā)現(xiàn)楊凱等人發(fā)明 的三防漆固化后的機械性能稍差，想通過添加無機分散劑改善該性能，也制備了一種 UV 雙固化三防漆。研究發(fā)現(xiàn)，添加了兩種不同粒徑的碳酸鈣后，該發(fā)明的三防漆不僅固化速度快、機械性能優(yōu)良，而且還顯著提高了電學(xué)性能。錢明樂等人以丙烯酸酯為低聚物制備了一種UV 與濕氣雙固化三防漆。該發(fā)明的三防漆黏度超低 （34.4~40.9 cps），解決了施工不便，選用復(fù)配光引發(fā) 劑，適應(yīng)寬范圍 UV 波長，使基體樹脂充分交聯(lián)并提高附著力，同時滿足 UV 與濕氣雙重固化。

空氣中的濕氣無處不在，對于 UV/濕氣雙固化的三防漆，未經(jīng)光照 時，也會與空氣中的濕氣反應(yīng)而提前固化，導(dǎo)致黏度增大，從而影響正常使用以及降低使用壽命?；诖?，石學(xué)堂等人制備了一種高效環(huán)保型 UV/暗固化丙烯酸類三防漆。該發(fā)明的 UV/暗固化丙烯酸三防漆經(jīng) UV 照射后，引發(fā)丙烯酸酯基團與硫醇發(fā)生暗反應(yīng)，實現(xiàn)交聯(lián)固化。無光照時，不與空氣中濕氣反應(yīng)，保質(zhì)期長達12個月?？赡苁且驗槠溥x用的光引發(fā)劑和活性稀釋劑中不含有易與空氣中濕氣反應(yīng)的異氰酸根。 另外，利用丙烯酸單體或帶有丙烯酸官能團的化合物對其他樹脂進行改性，制得環(huán)氧樹脂丙烯酸酯、 聚氨酯丙烯酸酯等，并進一步制備 UV 固化型丙烯酸 類三防漆。

而聚氨酯丙烯酸酯固化膜具有優(yōu)異的柔韌性，對大多數(shù)的基材附著力以及耐腐蝕性能都很優(yōu)異 ，在實際應(yīng)用中最多，但是其合成總體成本較 高。吳建新等人制備了一種高效環(huán)保型 UV/濕氣 雙固化柔性線路板三防漆，一方面體系中的不飽和雙 鍵會在光引發(fā)劑和 UV 光照作用下交聯(lián)固化；另一方 面選用聚氨酯改性丙烯酸樹脂，體系中的異氰酸根與 空氣中濕氣反應(yīng)發(fā)生暗固化。該 UV/濕氣固化的三防漆不僅收縮率低、耐高溫高濕、耐化學(xué)腐蝕、對柔性 線路板 PI 膜的附著力強，而且固化快，提高了生產(chǎn)效 率。王建剛等人也制備了一種 UV/濕氣雙固化的三 防漆。該發(fā)明的三防漆黏度適中、固化快、表干好、可 使用多種 UV（汞燈、鹵素燈、LED 光源）固化，UV 照不到的區(qū)域可以濕氣固化，固化后的漆膜具有優(yōu)異的耐熱耐老化、耐化學(xué)腐蝕、水解穩(wěn)定、阻燃及絕緣性能。 

在制備 UV 固化型三防漆時使用的光引發(fā)劑在配方中雖然占比較小，但其光解產(chǎn)物往往有醛類和酮類等易揮發(fā)小分子物質(zhì)，在大批量生產(chǎn)過程中仍存在環(huán)境污染問題。而陳瀟健等人以異氰酸酯改性聚氨酯丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸酯單體、改性光引發(fā)劑、聚二甲基硅氧烷、改性聚硅氧烷為原料制備了一種低氣味 UV 固化三防漆。通過異氰酸酯基與光引發(fā)劑的羥基反應(yīng)，在預(yù)聚物分子鏈接枝小分子光引發(fā) 劑，既增加光引發(fā)劑的引發(fā)效果，又降低涂層的氣味， 施工過程中及固化后產(chǎn)品氣味低，綠色環(huán)保。異氰酸酯改性聚氨酯丙烯酸酯后，漆膜具有優(yōu)異的附著力， 韌性好。

3、有機硅類三防漆

3.1 有機硅類三防漆的性能特點

有機硅的主鏈是硅氧鍵，柔順性好，鍵能高于碳 碳鍵，因而該類三防漆的柔韌性、耐高低溫、耐候性好。另外，有機硅類三防漆具有較好的介電性能，介電常數(shù)和介電損耗隨頻率和溫度的變化較小， 介電強度高，適合于高頻及高溫下的 PCB 防護 。有機硅類三防漆的綜合性能優(yōu)異，但該類三防漆一般需 要高溫固化，存在與基材附著力不佳、機械強度低等問題。另外，有機硅分子鏈分子間隙大，極易吸附空氣中的含硫物質(zhì)（如二氧化硫、硫化氫等），形成焊點硫化現(xiàn)象，導(dǎo)致 PCB 失效。

3.2 UV 固化型有機硅類三防漆的研究進展

UV 固化型有機硅類三防漆通常用化學(xué)方法對有 機硅進行改性，制得丙烯酸改性或聚氨酯改性有機硅 三防漆。前者具有優(yōu)良的耐侯、耐光性，后者具有良好的附著力和耐油性，加之有機硅三防漆優(yōu)異的耐高溫性、耐潮性和耐腐蝕性，多應(yīng)用于 PCB 的高熱分散元件上。張廣法等人使用丙烯酸酯改性有機硅 樹脂、復(fù)配稀釋劑、復(fù)配光引發(fā)劑、濕氣固化催化劑及 促進劑等制備了一種UV/濕氣雙重固化有機硅三防漆。使用丙烯酸酯改性有機硅樹脂，克服了傳統(tǒng)有機 硅樹脂固化時間長及需要高溫固化的缺點，實現(xiàn) UV 光固化，還可以利用濕氣固化，彌補 UV 無法照射區(qū)域 難以快速表干的問題。

在實現(xiàn)快速固化的同時，該三 防漆還具備優(yōu)異的機械性能、耐候性及耐腐蝕性。另外，在基于點擊化學(xué)反應(yīng)，引入不飽和鍵（如巰 基）也可使有機硅類三防漆實現(xiàn) UV 固化。鐘來富等人制備了一種基于點擊化學(xué)反應(yīng)的 UV 濕氣雙固化 三防漆。該三防漆在 LED 365 nm UV 光照射下，低能 快速固化并達到表干狀態(tài)，不僅提高了生產(chǎn)效率，而 且解決了現(xiàn)有的 UV 固化三防漆體系在 UV 照射固化 時表面受氧阻聚的缺點。該發(fā)明的三防漆屬于純有機硅體系，具有優(yōu)異的柔韌性、耐高溫、耐鹽霧及耐溶 劑性，經(jīng)冷熱沖擊 800 h 后，PCB 表面漆膜沒發(fā)生開裂、剝離、明顯黃變、發(fā)霧等現(xiàn)象。

4、結(jié)語

隨著汽車行業(yè)的競爭不斷加劇，在 PCB 上使用 UV 固化型三防漆不僅環(huán)保節(jié)能、提高生產(chǎn)效率，且有 利于提高產(chǎn)品競爭力。通過檢索三防漆文獻及調(diào)研市場的三防漆產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)，對于常規(guī)固化方式（濕氣、熱 等）的三防漆，有機硅類三防漆應(yīng)用較多，因為其綜合性能優(yōu)異；對于 UV 固化型三防漆，聚氨酯丙烯酸酯類 UV 固化型三防漆是目前市場上的主流趨勢，因為該類三防漆結(jié)合了聚氨酯與丙烯酸酯類的性能特點，結(jié) 構(gòu)相較于有機硅也更易實現(xiàn) UV 固化，而且其 UV 固化產(chǎn)品的價格相較于 UV 固化型有機硅類產(chǎn)品的低。由于PCB 帶有插件等電子元件，存在少量陰影區(qū)域，因而應(yīng)用于 PCB 的 UV 固化型三防漆均采用雙重混雜固化技術(shù)（光/潮氣固化、光/空氣固化、光/熱固 化），先通過 UV 使 PCB 上大部分區(qū)域迅速固化，然后利用潮氣、空氣、熱等使暗固化在后續(xù)工藝中實施，保證少量陰影區(qū)域在短期內(nèi)實現(xiàn)完全固化。

總體來說， UV 固化型三防漆既提高了 PCB 涂裝生產(chǎn)效率，又保 證了三防漆能全面固化，但其綜合性能仍有待提高，仍需解決 UV 固化型三防漆的穩(wěn)定性、耐老化性、氣味 刺激性及施工性等難點，使其性能與常規(guī)固化的三防漆性能相媲美。另外，UV 固化型三防漆最常用的光源是高壓汞燈，存在輸入電壓高、有汞污染和臭氧污 染等問題，因而 LED 對汞燈的替代大勢所趨，但在當前 UV LED 技術(shù)條件下，提高光源之間、光源與配方 之間的匹配度仍舊是核心重點。