用于濕敏電子裝置的干燥劑組合物的制作方法
【專利摘要】一種干燥劑組合物，包含干燥劑材料粉末（1、2)的分散體及聚合物粘合劑（3)，其中干燥劑粉末（1、2)至少部分以干燥劑顆粒（2)的微聚集體的形式分散，該干燥劑顆粒（2)由組成不同于聚合物粘合劑（3)的聚合物包封材料（4)所包圍。
【專利說明】用于濕敏電子裝置的干燥劑組合物

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改進(jìn)的干燥劑組合物，其包含分散在聚合物基質(zhì)中的干燥劑材料粉 末，適合于控制包封電子裝置中的濕度水平，以防止所述包封電子裝置過早破損和/或其 性能劣化。

【背景技術(shù)】
[0002] 各種電子及工業(yè)裝置都要求濕度水平在水蒸氣的大約0.Ipm到5000pm范圍內(nèi)， 因?yàn)檫@些裝置的性能受濕氣影響。這些裝置的例子為微機(jī)電裝置（MEM)、微型光機(jī)電裝置 (MOEM)、用于電信應(yīng)用的光電裝置、可植入醫(yī)療裝置（起搏器、除顫器）、有機(jī)電子裝置（例 如OLEDs及OLETs)。
[0003] 這些裝置的保存通常利用如下實(shí)現(xiàn)：利用適于降低來自外部環(huán)境的濕氣傳輸?shù)拿?封劑來包封該裝置，隨之在容納濕敏裝置的外殼內(nèi)部插入干燥劑組合物。
[0004] 分子篩、硅膠及硅鋁酸鹽可物理吸附濕氣，并且它們是用于維持濕度水平在上述 范圍內(nèi)的典型干燥劑材料。然而，它們的濕度相對(duì)低，另外，該濕度是裝置外殼內(nèi)的溫度的 函數(shù)：當(dāng)外殼內(nèi)達(dá)到較高溫度時(shí)，例如當(dāng)裝置處于運(yùn)行模式下通常達(dá)到的60°c到KKTC范 圍內(nèi)，會(huì)不期望地釋放在室溫下所吸收的濕氣。
[0005] 與物理吸附材料相比，堿金屬及堿土金屬氧化物、硫酸鹽、金屬鹵化物及高氯酸鹽 通?？苫瘜W(xué)吸附最小平衡值較低且濕度較高的濕氣。然而，當(dāng)這些鹽暴露在相對(duì)高的濕氣 濃度下（例如在電子裝置的生產(chǎn)工藝期間），會(huì)使它們飽和，因此變得對(duì)于防止該裝置破損 或劣化是無效的。事實(shí)上，不同于物理吸附材料，化學(xué)吸附材料通常要求過高的再生溫度， 因此，其再生工藝并不適用于上述裝置的生產(chǎn)期間或生產(chǎn)之后。
[0006]美國專利US5, 591，379描述了一種組合物，其具備濕氣吸收性質(zhì)，并且包含分散 于可滲透水蒸氣的粘合劑的干燥劑材料粉末。所述粘合劑可為聚合物、多孔陶瓷或多孔玻 璃，所有這些材料都需要盡可能不影響這些材料的吸濕速度。因此，US5, 591，379集中于 維持干燥劑組合物的吸附特性，但卻未提及在使得干燥劑暴露在濕氣中保持所述裝置生產(chǎn) 工藝所要求的時(shí)間（即4小時(shí)-24小時(shí)）的同時(shí)，如何達(dá)到該目標(biāo)。
[0007]美國專利US6, 673, 436公開了一種濕氣吸收體，其可置于電子裝置的外殼內(nèi)。吸 收體包含分散于樹脂狀物質(zhì)中的氧化鈣（CaO)作為主要的氣體吸收粉末，其可與在包含分 散于樹脂狀粘合劑中的CaO的吸收片的一面或兩面上額外的涂層結(jié)合，以更好地控制吸收 體的濕氣吸收性能。即使可實(shí)現(xiàn)在敏感裝置密封之前由暴露于濕氣引起的飽和度降低，但 US6, 673, 436未提及如何將其優(yōu)化以使該保護(hù)效果與吸收性能的保存相聯(lián)合（即，對(duì)于最 終應(yīng)用時(shí)的剩余濕度（高達(dá)總吸濕能力的80%))。另外，在樹脂狀粘合劑上獲得一層均一 且受控的薄膜是非常困難的，因此，無法保證實(shí)現(xiàn)使其適用于電子裝置并易用于其生產(chǎn)工 藝中的最終吸收性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供聚合物組合物，其適合于干燥在外殼中密封的濕敏電子 裝置周圍的環(huán)境，適合于操作并使用于生產(chǎn)工藝，該工藝涉及在密封步驟之前將組合物暴 露在未干燥的環(huán)境中，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
[0009]在第一方面，本發(fā)明涉及干燥劑組合物，其包含聚合物粘合劑，以及分散于所述聚 合物粘合劑中的至少一種干燥劑材料的第一量的粉末分散體，所述第一粉末直接與聚合物 粘合劑接觸；所述干燥劑組合物還包含至少一種干燥劑材料的第二量的粉末分散體，所述 第二粉末為由組成不同于聚合物粘合劑的包封材料的殼所包圍的聚集體的形式。
[0010] 將參照?qǐng)D1來說明本發(fā)明，圖1以示意性方式表示適于達(dá)到期望效果的組合物的 結(jié)構(gòu)性質(zhì)。圖1中的不同組分以適合于增進(jìn)理解本發(fā)明的主要技術(shù)特征的方式表示，而不 意欲保持各組分之間的實(shí)際尺寸比例。
[0011] 因此，吸濕組合物10包含分散于聚合物基質(zhì)3中的干燥劑粉末1、2,但不同于現(xiàn)有 技術(shù)的是，所述粉末以兩種不同形式存在："原樣"分散的第一量的第一干燥劑粉末1，與以 包封形式分散的第二量的第二干燥劑粉末2 -起存在于聚合物基質(zhì)3中。這種包封形式包 含由化學(xué)組成不同于粘合劑3的聚合物的殼4所包圍的粉末顆粒2,造成一種適用于容納粉 末顆粒的微米尺度的聚合物膠囊。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一干燥劑材料1及第二干燥劑材料2可選自但不限于這些堿金屬 氧化物及堿土金屬氧化物，例如氧化鋰、氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、分子篩及硅鋁酸 鹽。一般而言，這些材料可以是兩種不同類型的吸濕粉末，但為了實(shí)施本發(fā)明可以適當(dāng)考慮 它們是相同種類的情形。事實(shí)上，當(dāng)使用同種干燥劑材料時(shí)，為了當(dāng)將組合物插入濕敏裝置 時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收速率的有效控制，即允許暴露在空氣中期望的時(shí)間而不飽和或過多降低吸附 速率，至少一種包封的干燥劑材料粉末2與至少一種游離或非包裹的干燥劑材料粉末1的 同時(shí)存在是根據(jù)本發(fā)明的主要特征。
[0013] 本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，干燥劑組合物中的總固體含量（即組合物中包含的總 的干燥劑粉末重量）占組合物總重量按重量計(jì)的30%到60%。另外，包封形式的干燥劑材 料與未包封形式的干燥劑材料的重量比率選自1 : 2到1 : 6,優(yōu)選1 : 2到1 : 5,其中 包封形式的干燥劑材料的包封重量作為相應(yīng)粉末的重量與容納這些粉末的聚合物包封材 料的重量之和。
[0014] 適用于配制本發(fā)明目標(biāo)組合物的干燥劑粉末的尺寸可優(yōu)選為IOOnm到10μm，包 含在聚合物的殼4中包封的所述干燥劑粉末2的微膠囊尺寸通常為5μm到50μm，優(yōu)選 ΙΟμπι到40μπι。所述微膠囊可開始于選擇的干燥劑粉末，借助于噴霧干燥、振動(dòng)噴嘴（霧 化）、界面和乳液聚合而預(yù)先制備。在替代的實(shí)施方案中，為了改進(jìn)組合物的聚合物組分 (即聚合物粘合劑或聚合物的殼）的分散均一性，使用用合適的有機(jī)基團(tuán)表面改性的所述 第一和第二部分干燥劑材料（1、2)中的至少之一可能是有用的。
[0015] 優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的干燥劑組合物是粘度為IOOOOcP到lOOOOOOcP的可 分配的組合物，聚合物粘合劑3可合適地選自例如環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸類樹脂、全氟聚醚 樹脂和硅氧烷基質(zhì)，而包封材料4選自丙烯酸類樹脂、聚酰亞胺、聚苯乙烯和聚砜，并且包 含厚度為5μm到50μm、優(yōu)選10μm到30μm的殼。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的干燥劑組合物適于通過生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室工藝中常用的方法進(jìn)行分配， 這些方法例如針式分配、噴射分配、絲網(wǎng)印刷、葉片分配（blading)、浸漬。干燥體或膜可通 過通常在80°C到200°C下熱處理（最終容易地獲得。
[0017] 所述干燥體或膜基本上維持了可分配干燥劑組合物的相同化學(xué)性質(zhì)，僅可觀察到 由于固化聚合引起的較小改變，因?yàn)樵谄渑浞街形词褂萌軇?br> [0018] 干燥劑組合物的沉積或預(yù)成型體或膜的插入可在其中可發(fā)生在環(huán)境濕度下的暴 露較長時(shí)間、甚至長達(dá)24小時(shí)的電子裝置生產(chǎn)工藝中合適地進(jìn)行，而不劣化其吸濕性能 (這會(huì)導(dǎo)致其用于保護(hù)電子裝置的性能無效）。
[0019] 現(xiàn)將通過如下非限制性實(shí)例來說明本發(fā)明。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物包封的干燥劑通過噴霧干燥如下儲(chǔ)備溶液來生產(chǎn)，所述儲(chǔ)備 溶液包含在合適的懸浮劑（甲苯，1425克）中分散的干燥劑粉末顆粒（CaO, 22. 5克），所述 懸浮劑中溶解有包封聚合物（PMMA，52. 5克）。在高溫下對(duì)所述溶液進(jìn)行噴霧以促進(jìn)懸浮劑 (甲苯，120°C)的快速揮發(fā)。
[0022] 將所收集的粉末（5克）與未包封的干燥劑（CaO, 17. 5克）一起加入到聚合物基 質(zhì)（環(huán)氧樹脂，27. 5克）中。將該混合物進(jìn)行機(jī)械混合并保存在冷藏、干燥的氣氛下。
[0023] 通過在不銹鋼基片上進(jìn)行葉片分配并最終在150°C下熟化1小時(shí)，然后得到干燥 劑樣品。
[0024] 通過重量分析試驗(yàn)測試干燥劑樣品在22°C及55%相對(duì)濕度下的吸附特性，結(jié)果 顯不，暴露24小時(shí)后，保持80%的剩余吸附能力。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物包封的干燥劑通過噴霧干燥如下儲(chǔ)備溶液來制備，所述儲(chǔ)備 溶液包含在合適的懸浮劑（甲苯，1425克）中分散的干燥劑粉末顆粒（CaO, 22. 5克），所述 懸浮劑中溶解有包封聚合物（聚砜PSU，52. 5克）。在高溫下對(duì)溶液進(jìn)行噴霧，以促進(jìn)懸浮 齊[J(甲苯，120°C)的快速揮發(fā)。
[0027] 將收集的粉末（7. 5克）與未包封的干燥劑（Li20,17. 5克）一起加入到聚合物基 質(zhì)（環(huán)氧樹脂，27. 5克）中。將混合物進(jìn)行機(jī)械混合并保存在冷藏、干燥的氣氛下。
[0028] 通過在不銹鋼基片上進(jìn)行葉片分配并最終在150°C下熟化1小時(shí)，然后得到干燥 劑樣品。
[0029] 通過重量分析試驗(yàn)測試干燥劑樣品在22°C及55%相對(duì)濕度下的吸附特性，結(jié)果 顯不，暴露24小時(shí)后，保持85%的剩余吸附能力。
[0030] 實(shí)施例3-對(duì)比例
[0031] 通過將未包封干燥劑（CaO, 25克）分散在聚合物基質(zhì)（環(huán)氧樹脂，25克）中生產(chǎn) 聚合物包封的干燥劑。將混合物進(jìn)行機(jī)械混合并保存在冷藏、干燥的氣氛下。如果需要，可 進(jìn)行利用三輥滾軋機(jī)的均質(zhì)化步驟。
[0032] 通過在不銹鋼基片上進(jìn)行葉片分配并最終在150°C下熟化1小時(shí)，然后得到干燥 劑樣品，并且將其在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行測試。暴露24小時(shí)后，觀測到僅70%的 剩余吸附能力。
[0033] 實(shí)施例4-對(duì)比例
[0034] 以與實(shí)施例3相同的方法生產(chǎn)聚合物包封的干燥劑，但是進(jìn)一步通過PMM層的沉 積步驟來覆蓋樣品表面。通過葉片分配在甲苯中的聚合物溶液（35%重量），隨后進(jìn)行溫和 的熱處理（60°C下5分鐘）以除去溶劑，獲得PMMA層。
[0035]然后，在與實(shí)施例1和2相同的條件下測試干燥劑樣品。暴露24小時(shí)后，觀測到 僅70%的剩余吸附能力，這與前述實(shí)施例3樣品的吸附特性非常相似。
【權(quán)利要求】
1. 一種干燥劑組合物，包含： a. 聚合物粘合劑（3)和 b. 分散于所述聚合物粘合劑（3)中的至少一種干燥劑材料的第一量的粉末（1)的分散 體， 其特征在于所述干燥劑組合物還包含至少一種干燥劑材料的第二量的粉末（2)的分 散體，所述第二粉末（2)為由組成不同于所述聚合物粘合劑（3)的包封材料的殼（4)所包 圍的聚集體的形式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干燥劑組合物，其中所述干燥劑材料（1、2)選自堿金屬氧化 物、堿土金屬氧化物、分子篩及硅鋁酸鹽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干燥劑組合物，其中所述堿金屬氧化物和所述堿土金屬氧化 物選自鋰、鎂、鈣、鍶或鋇的氧化物。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述第一及第二干燥劑材料 (1、2)的化學(xué)組成相同。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述第一或第二干燥劑材料 (1、2)中的至少之一是用有機(jī)基團(tuán)表面改性的。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述第一及第二干燥劑材料 (1、2)的總和對(duì)應(yīng)于組合物總重量的30%到60%的重量濃度。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述第一量的干燥劑材料 (1)與第二量的干燥劑材料⑵之間的重量比率為2 : 1到6 : 1，優(yōu)選2 : 1到5 : 1，所 述第二干燥劑材料（2)的重量還包含所述包封材料（4)的重量。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述干燥劑材料粉末（1、2) 的尺寸為IOOnm到10μm。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中由容納所述第二干燥劑材 料粉末⑵的聚集體的所述殼⑷所形成的微膠囊尺寸為5μπι到50μπι，優(yōu)選ΙΟμπι到 40μm〇
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述聚合物粘合劑（3)選 自環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸類樹脂、全氟聚醚樹脂、硅氧烷基質(zhì)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述包封材料的殼（4)的 厚度為5μm至Ij50μm，優(yōu)選10μm至Ij30μm。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物，其中所述包封材料（4)選自丙 烯酸類樹脂、聚酰亞胺、聚苯乙烯及聚砜。
13. -種濕敏裝置，包含含有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的干燥劑組合物的干燥 體或膜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的濕敏裝置，其中所述濕敏裝置選自微機(jī)電裝置、微型光機(jī) 電裝置、用于電信應(yīng)用的光電裝置、可植入醫(yī)療裝置及有機(jī)電子裝置。
【文檔編號(hào)】C08K3/34GK104220503SQ201380019431
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月13日
【發(fā)明者】喬治·馬基, 亞歷山德拉·科隆博, 保羅·瓦卡, 羅伯托·詹南托尼奧 申請(qǐng)人:工程吸氣公司