4－（4－甲基正戊基）－环己烷－1，2－二羧酸的新用途.pdf

本发明属于4－(4－甲基正戊基)－环己烷－1，2－二羧酸的新用途，提供了一种可作为新型焊接剂的环状单萜类衍生物。本发明发现了单萜类衍生物4－(4－甲基正戊基)－环己烷－1，2－二羧酸有焊接功能，在铜板上进行电子元件焊接，具有很高焊接活性，残渣少，焊接温度低，易洗涤。该新型焊接剂活性成分是以β－月桂烯和马来酸酐为原料，进行分子间狄尔斯－阿尔德(Diels－Alder)环加成反应，然后，进行加氢，最后加水分解获得的以具有二羧酸官能团为特征结构的环状单萜类衍生物。可用在往电路板上用焊锡焊接电子元件时的焊接工艺之中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。

1.  具有如下结构的单萜衍生物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸的新用途，其特征是：4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸具有焊接功能，并且有很高的焊接活性，作为新型焊接剂可以应用到用焊锡往电路板上焊接电子元件时的焊接工艺中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。


2.  权力要求1中所述的4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸的新用途，作为新型焊接剂，其特征是：是由β-月桂烯和马来酸酐为原料，在加热条件下进行分子间狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)环加成反应，首先获得4-(4-甲基正戊基)-环己烯-1，2-二酸酐环加成产物，然后，进行加氢，最后加水分解获得的以具有二羧酸官能团为特征结构的环状单萜类衍生物。也可以对4-(4-甲基正戊基)-环己烯-1，2-二酸酐环加成产物先进行加水分解后再进行加氢反应来制备。

3.  权力要求1中所述的4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸的新用途，作为新型焊接剂，其特征是：不仅可以作为焊接剂单独使用，也可以作为焊接剂活性成分添加到其他焊接剂里混合使用。

4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸的新用途
技术领域：本发明涉及一种4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸作为新型焊接剂，用于在电子产品生产过程中需要焊接电子元件的焊接工艺当中的新用途。
背景技术：在电子产品生产过程当中为使电子元件固定到电路板上，焊接剂是不可缺少的。松香(Rosin)是众所周知的常用焊接剂。松香的很大的缺点是焊接后容易留有大量残渣，这些残渣不仅造成导电不良而且在自动化检查过程中成为检查障碍，必须要把残渣清除出去，由此原因人们采取了洗涤性能较强的卤素类溶剂，但是，卤素类溶剂对环境的破坏已经被有限制的使用。另外，在焊接过程中，加热是必不可少的，对高度密集排列的高精密电子元件施以高温无疑会损坏电子元件，所以希望焊接在较低温度下进行。在电脑及家用电子产品大量普及的现在，由于对环境保护意识的提高，电子产品的小型微型化，生产自动化要求的提高，寻求低成本，无公害，低残渣，易洗涤，高活性，低焊接温度，节能，少添加剂的焊接剂仍是当前研究开发的重要课题。显而意见，松香已经不能满足上述的这些要求，为了改进松香的这些缺点，各种焊接剂改良方法被提出来了。例如，关于洗涤剂开发的特开平6-340896，关于向焊接剂里添加氧化防止剂的特开平8-118068，关于为提高焊接活性向松脂里添加有机酸的特开平9-70689，关于添加水溶性的合成含氮化合物作为活性剂的特开平2001-114747，关于作为活性剂添加胺基卤化合物的特开平2001-232495等。虽然都有所改进，但是，有使得焊接剂成分增加，组成复杂化，成本提高，或者添加剂结构复杂，合成困难等问题。另一方面，迄今为止，有关单萜衍生物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸的用途还未见报道。我国具有丰富的萜类资源，而萜类化合物是来自自然而无害自然的无公害产品，因此开发萜类化合物的新用途对有效利用我国萜类资源以及保护环境都有着很重要的意义。
发明内容：本发明提供了一种成本低廉，容易合成，无公害，高活性，低温，易洗涤的用于电子元件焊接的新型焊接剂，即4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸，合成了4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸，并发现它有焊接功能的新用途。
本发明者在研究单萜化合物用途的过程当中发现4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸具有焊接功能，作为电子元件的焊接剂具有较高焊接活性，可以应用于用焊锡在电路板等上焊接电子元件的焊接工艺中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。
首先以β-月桂烯和马来酸酐为原料，在加热条件下，进行分子间狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)环加成反应，首先获得了4-(4-甲基-3-戊烯基)-4-环己烯-1，2-酸酐环加成产物，然后，再进行加氢，最后加水分解获得了具有二羧酸官能团为特征结构的环状单萜类衍生物的4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸，用核磁共振确定了结构。
遵循日本JIS-Z-3197规定的方法，在探讨它的是否有焊接活性的试验中，发现了它具有焊接功能，而且还有很高的焊接活性，不仅可以作为焊接剂单独使用，也可以作为焊接剂活性成分添加到其他焊接剂里混合使用。
根据本发明的结果，焊接温度在200-220℃较低温度下进行，仍有很高的焊接活性，可有效防止由于高焊接温度导致电子元件的损坏。焊接残渣极少并且用对环境无害的诸如柠檬烯，蒎烯等的单萜烯类作为溶剂很容易洗净，不需要使用对环境有害的卤素类洗涤剂。该新型焊接剂合成容易，成本低廉，是一种无公害，高活性，焊接温度低，残渣少，易洗涤的很有前景的新型焊接剂。
本发明首次尝试把该单萜衍生物应用到电子领域，为电子领域里的电子元件焊接工艺提供了一种新的较为理想有很有前景的新型焊接剂，从而完成了此发明。
具体实施方式：
新型焊接剂活性成分4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸的制法
本发明的提供的以4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸为活性成分的新型焊接剂是由下式的方法制备。

                                                                              4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸
具体的制备方法是：以β-月桂烯和马来酸酐为原料，在加热条件下，向马来酸酐滴加β-月桂烯后，在同样温度下进行分子间狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)环加成反应首先获得4-(4-甲基-3-戊烯基)-4-环己烯-1，2-二酸酐环加成产物，然后，把它溶解在乙酸乙酯中，以5％Pd/C为催化剂，在室温和1-5kg/cm²氢压力下进行加氢反应获得加氢产物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二酸酐，最后加水分解得到目的物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸，其结构特征是具有二羧酸官能团的环状单萜类衍生物，作为焊接剂进行焊接活性试验。也可以对环加成产物4-(4-甲基正戊基)-环己烯-1，2-二酸酐先进行加水分解后再加氢反应来制备。
另外，原料的β-月桂烯是重要香料，也是合成香料的基础原料，它可以从松节油主要成分之一的β-蒎烯很容易大量制备。
焊接活性试验
焊接活性试验遵循日本JIS-Z-3197规定的方法，在铜板上测定使用新型焊接剂时焊锡的展开率，与基准物质松脂比较，展开率越大焊接活性越大。为了比较，同时也测定了马来酸，马来酸酐和β-月桂烯混合物，结果列在表1。马来酸酐，马来酸和β-月桂烯混合物的情况下，尽管样品全部挥发，但是，焊锡并未发生熔融焊接现象，说明只是马来酸或者马来酸酐和β-月桂烯混合物并没有焊接活性，而二羧酸化合物则显示了很高的焊接活性，展开率远远高于比较物质松香。所以，该新型焊接剂不仅可以作为焊接剂单独使用，也可以作为焊接剂活性成分添加到其它焊接剂里混合使用。
实施例1(原料4-(4-甲基-3-戊烯基)-4-环己烯-1，2-二酸酐的制备)
在按装有温度计，滴液漏斗，机械搅拌器，冷凝管的四口烧瓶里，加入马来酸酐(以β-月桂烯计算为1.0倍摩尔)并加热使马来酸酐溶解，控制在65-70℃下，从滴液漏斗滴加β-月桂烯(β-月桂烯含率75％)。滴完后在同样温度下反应4个小时。减压蒸馏收集155-160℃/3mmHg下馏分即得环加成产物4-(4-甲基-3-戊烯基)-4-环己烯-1，2-二酸酐，用红外光谱和核磁共振确定结构。
实施例2(加氢反应)
把实施例1得到的环加成产物4-(4-甲基-3-戊烯基)-4-环己烯-1，2-二酸酐32g溶解到97ml乙酸乙酯中，把此乙酸乙酯溶液加入到高压釜中，然后称取1.6g的5％Pd/C催化剂添加到反应釜。用氢气取换釜内空气后，把氢气充填到5kg/cm²后开动搅拌器调整搅拌速度为500rpm，反应即时开始，反应物开始吸收氢气，氢气压力下降。当氢气压力下降到1kg/cm²时补充氢气到5kg/cm²，反复此操作。吸氢停止后，用过滤助剂除去催化剂后，用旋转蒸发器蒸去溶剂得粗加氢产物，减压蒸馏收集160-165℃/1mmHg下馏分即得加氢产物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二酸酐，用核磁共振确定结构。
实施例3(加水分解反应)
把实施例2得到的减压蒸馏加氢产物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二酸酐慢慢加入到过量的6M氢氧化钠水溶液里搅拌，用氯化甲烷萃取两次后除去不溶物，水溶液层用3N的硫酸水溶液中和，晶体析出，减压过滤获得白色结晶加水分解产物4-(4-甲基正戊基)-环己烷-1，2-二羧酸，用红外光谱，核磁共振确定结构，作为焊接剂A用于焊接试验。
实施例4(焊接活性测定)
焊接活性试验遵循日本JIS-Z-3197规定地方法，使用H60A型，直径为1.6mm的焊锡，松香为比较物质进行测定。
20mm*20mm*0.3mm的铜板用异丙醇洗净后在150℃下加热氧化1小时。称取0.250mg±0.01焊锡卷成圆圈形状放到铜板上，在圆形焊锡中心放上要测定的焊接剂样品，样品重量为25mg±5，把上述铜板放在加热板上，控制4分钟加热到200℃，切断电源，冷却之后用例如柠檬烯，蒎烯等的单萜烯类作为溶剂洗涤铜板除去，测量展开后的焊锡厚度和直径，用下式计算焊锡的展开率，展开率值越大意味着焊接剂的活性越高。
展开率(％)＝(D-H)/D*100％，D是把焊锡看作球形时的直径(mm)，H是展开的焊锡的高(mm)。
焊接试验结果