本發(fā)明涉及一種適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠，具體涉及一種超細(xì)銅粉抗氧化的改性工藝，選取的銅粉是表面光滑球形銅粉，所制備的銅粉實(shí)現(xiàn)了在低溫快速固化；本發(fā)明制備的抗氧化銅導(dǎo)電膠的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)異,抗剪切強(qiáng)度高，可望應(yīng)用于柔性電極粘接形成良好電路、印刷電子線路、電磁屏蔽、導(dǎo)熱材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超細(xì)銅粉擁有較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱率，普遍用來做導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料，制備的導(dǎo)電漿料較多用在封袋、連接方面，微電子元件微型化也離不開超細(xì)銅粉。在化學(xué)纖維生產(chǎn)制作工序中加入銅、鎳能合成導(dǎo)電纖維，然后制備具有防電輻射功能的纖維制品，同時(shí)也可與橡膠或者是塑料合成新型導(dǎo)電或?qū)釓?fù)合材料。超細(xì)銅粉是制備導(dǎo)電膠的主要原料之一，市場(chǎng)前景廣闊。

銅具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在容易氧化的問題。同時(shí)，由于超細(xì)顆粒本身具有比表面積大的特性，導(dǎo)致了銅粉顆粒在制備、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)冗^程中容易形成團(tuán)聚體。由于氧化物和團(tuán)聚體的存在，大大降低了納米制品的穩(wěn)定性，削弱了銅粉的導(dǎo)電、傳熱效果。為了提高超細(xì)銅粉的穩(wěn)定性，可通過使用對(duì)其表面進(jìn)行改性，以獲得優(yōu)異性能的納米銅粉。

雙組份低溫導(dǎo)電膠具有儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、操作方便、低毒等顯著的優(yōu)點(diǎn)，適用于柔性基板和不耐高溫的基本中線路的粘接。由于銀的高導(dǎo)電性、抗氧化性能好，目前研究多集中于銀導(dǎo)電膠的制備，楊小峰在“中國(guó)粘結(jié)劑”發(fā)表以聚酰胺為固化劑制備的雙組份導(dǎo)電膠中填料采用銀粉，其導(dǎo)電性好，但價(jià)格高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠；

本發(fā)明的目的之二是提供上述一種適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠制備方法；

本發(fā)明的目的之三是提供將上述柔性電路粘接導(dǎo)電膠涂覆于PET基板上低溫固化后形成導(dǎo)體。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：

一種適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠，由導(dǎo)電膠A組份與B組份按照質(zhì)量比為1:1復(fù)配而成，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組分：

導(dǎo)電膠組份A：包括表面處理銅粉60～160份，環(huán)氧樹脂100份，非活性稀釋劑5～15份，增韌劑5～10份；

導(dǎo)電膠組份B：包括表面處理銅粉60～160份、活性稀釋劑5～15份、固化劑10～30份、促進(jìn)劑10～20份、消泡劑5份。

進(jìn)一步地，所述環(huán)氧樹脂為鳳凰牌環(huán)氧樹脂E51；非活性稀釋劑為丙酮、甲苯的一種或幾種；增韌劑為苯乙烯；活性稀釋劑為1,4-丁二醇二縮水甘油醚；固化劑為二甲基苯胺、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、乙二胺的一種或幾種；促進(jìn)劑為三乙醇胺。

增韌劑，是指能增加膠黏劑膜層柔韌性的物質(zhì)。環(huán)氧樹脂固化后伸長(zhǎng)率低，脆性較大，當(dāng)粘接部位承受外力時(shí)很容易產(chǎn)生裂紋，并迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致膠層開裂，不耐疲勞。因此，必須設(shè)法降低脆性，增大韌性，提高承載強(qiáng)度。為了增加韌性，添加苯乙烯作為增韌劑，能增加膠黏劑膜層柔韌性，并且提高固化后樹脂韌性而又不影響膠黏劑其他主要性能。

環(huán)氧樹脂在固化成型過程中，存在固化速率低，固化度低，固化時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，本發(fā)明添加三乙醇胺作為促進(jìn)劑，有效的提高固化程度，降低固化溫度和固化時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述銅粉為經(jīng)過鈍化劑和分散劑表面處理的銅粉，其制備包括以下步驟：

(1)以超細(xì)銅粉為原料，先以稀硫酸超聲處理去除表面氧化物，去離子水清洗表面的酸后，以乙醇為溶劑在燒杯中使其浸潤(rùn)，再添加適量苯駢三氮唑和油酸，(由于苯駢三氮唑的抗氧化性能優(yōu)異，油酸與有機(jī)載體的相溶性能優(yōu)異，兩者混合包覆銅粉有很好的抗氧化協(xié)同效應(yīng))常溫下磁力攪拌后超聲分散獲得銅粉分散液；

(2)將(1)制備的銅粉分散液經(jīng)高速離心分離，將該銅粉置于真空干燥箱中60℃干燥8小時(shí)，即可獲得表面改性的銅粉。

更進(jìn)一步地，所述銅粉選用超細(xì)球形銅粉，表面光滑，平均粒徑為300nm，是通過直流電弧等離子法制備法而得。

更進(jìn)一步地，步驟(1)所述氧化劑的配制條件為：苯駢三氮唑的含量為銅粉質(zhì)量的2～20％，優(yōu)選5％；油酸的含量為銅粉質(zhì)量的2～20％，優(yōu)選5％。

本發(fā)明還提供上述適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠的制備方法：

將上述表面改性銅粉一部分加入環(huán)氧樹脂中，同時(shí)添加非活性稀釋劑制備出導(dǎo)電膠組份A；另一部分表面改性銅粉加入活性稀釋劑、固化劑、促進(jìn)劑、消泡劑制備出導(dǎo)電膠組份B；經(jīng)高速機(jī)械攪拌后分開存儲(chǔ)，使用時(shí)將A、B組分混合均勻涂覆于柔性基板，低溫加熱快速固化。

一種涂覆了上述適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠的導(dǎo)體，將導(dǎo)電膠組份A和導(dǎo)電膠組份B組分按1:1的比例混合攪拌后涂覆在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導(dǎo)電層，置于真空干燥箱中加熱到140℃～180℃固化30min后得到導(dǎo)體。

一種涂覆了上述適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠的導(dǎo)體，將導(dǎo)電膠組份A和導(dǎo)電膠組份B組分按1:1的比例混合攪拌后涂覆于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長(zhǎng)100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長(zhǎng)12.5mm，置于鼓風(fēng)干燥箱中加熱到140℃～180℃固化30min后得到導(dǎo)體。

所述固化條件為：溫度140～180℃，優(yōu)選140℃。

真空固化后得到的銅導(dǎo)體無氣泡，導(dǎo)電率較空氣中固化好。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的突出創(chuàng)造效果是：

1、相較于傳統(tǒng)導(dǎo)電膠的制備，本方案創(chuàng)新的對(duì)銅粉進(jìn)行表面改性，采用抗氧化劑和表面活性劑復(fù)合對(duì)銅粉進(jìn)行包覆，表面改性的銅粉在樹脂基體中有很好的浸潤(rùn)性和抗氧化性。同時(shí)，本方案采用活性稀釋劑與非活性稀釋劑復(fù)配，提高導(dǎo)電性的同時(shí)提高了粘結(jié)強(qiáng)度。固化劑與促進(jìn)劑的合理加入量調(diào)節(jié)了導(dǎo)電膠的固化時(shí)間及導(dǎo)電性。

2、本發(fā)明所述的一種適用于柔性電極粘接的導(dǎo)電膠制備方法，特別是一種銅粉表面包覆抗氧化劑的方法。該法制備的銅粉應(yīng)用于低溫導(dǎo)電膠導(dǎo)電性優(yōu)異，且實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，成本低。采用本發(fā)明提供的方法，可以制備低溫固化銅導(dǎo)電膠。工藝流程簡(jiǎn)單，能直接得到低溫抗氧化銅粉。所用抗氧化劑、分散性高，是一種經(jīng)濟(jì)效益高的銅粉表面處理方法。

3、本發(fā)明選用一種復(fù)合抗氧化劑，加入苯駢三氮唑和油酸對(duì)銅粉進(jìn)行表面改性。利用超聲分散實(shí)現(xiàn)超細(xì)銅粉的表面抗氧化劑包覆，是一種比較經(jīng)濟(jì)的制備方法。

4、存儲(chǔ)期長(zhǎng)的單組份導(dǎo)電膠存在固化溫度高、固化時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，限制其應(yīng)用于不耐高溫的基板。本發(fā)明雙組分導(dǎo)電膠的存儲(chǔ)期長(zhǎng)，使用時(shí)將A、B組分混合均勻涂覆于基板，低溫加熱快速固化。系統(tǒng)研究固化劑種類和含量、稀釋劑種類和含量對(duì)導(dǎo)電膠性能的影響。本方發(fā)明采用活性稀釋劑(1,4-丁二醇二縮水甘油醚)與非活性稀釋劑(甲苯或丙酮)復(fù)配，提高導(dǎo)電性的同時(shí)提高了粘結(jié)強(qiáng)度。固化劑與促進(jìn)劑的合理加入量調(diào)節(jié)了導(dǎo)電膠的固化時(shí)間及導(dǎo)電性。

附圖說明

圖1是改性后的銅粉掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于這些例子。通過這些實(shí)施例可以充分理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)以及發(fā)明范圍，進(jìn)一步了解本發(fā)明所述的合成和分離工藝的特點(diǎn)。

本發(fā)明所述的原料為直流電弧等離子法制備的超細(xì)銅粉，純度為99.9％；無水乙醇為工業(yè)級(jí)，純度﹥99％；硫酸、油酸、苯駢三氮唑?yàn)榉治黾?；雙官能團(tuán)活性稀釋劑、消泡劑等購買于濟(jì)南晴天化工科技有限公司。

所述含量為質(zhì)量百分比。

實(shí)施例1：

稱取10g超細(xì)銅粉加入100mL5％硫酸溶液中超聲清洗2h，去離子水清洗兩遍后加入100mL無水乙醇浸泡在燒杯中，加入1g苯駢三氮唑、1g油酸和0.5g檸檬酸。將該溶液常溫下進(jìn)行磁力攪拌10min，然后超聲分散20min。接著，將銅粉分散液高速離心分離，將該銅粉置于真空干燥箱中60℃干燥8小時(shí)，即可獲得表面改性的銅粉。圖1為表面包覆苯駢三氮唑、油酸和檸檬酸的銅粉掃描電鏡圖，由圖可見,包覆的銅粉表面有一層光滑致密的保護(hù)膜。

實(shí)施例2：

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉73.75份，環(huán)氧樹脂100份，丙酮10份，苯乙烯10份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份A；

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉158.75份，1,4-丁二醇二縮水甘油醚10份，甲基四氫鄰苯二甲酸酐10份，三乙醇胺10份，消泡劑5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份B。

將組份A和組份B以1:1質(zhì)量比混合拌10min后將導(dǎo)電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長(zhǎng)100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長(zhǎng)12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導(dǎo)體，剪切強(qiáng)度為5Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導(dǎo)電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導(dǎo)電層，測(cè)得電阻率為7.8×10^-3Ω·cm。

實(shí)施例3：

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉60份，環(huán)氧樹脂100份，丙酮5份，甲苯5份，苯乙烯5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份A；

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉160份，1,4-丁二醇二縮水甘油醚5份，甲基四氫鄰苯二甲酸酐10份，三乙醇胺10份，消泡劑5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份B。

將組份A和組份B混合拌10min后將導(dǎo)電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長(zhǎng)100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長(zhǎng)12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導(dǎo)體，剪切強(qiáng)度為3.5Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導(dǎo)電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導(dǎo)電層，測(cè)得電阻率為9.3×10^-4Ω·cm。

實(shí)施例4：

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉160份，環(huán)氧樹脂100份，丙酮10份，甲苯5份，苯乙烯5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份A；

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉60份，1,4-丁二醇二縮水甘油醚10份，甲基四氫鄰苯二甲酸酐15份，三乙醇胺5份，消泡劑5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份B。

將組份A和組份B混合拌10min后將導(dǎo)電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長(zhǎng)100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長(zhǎng)12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導(dǎo)體，剪切強(qiáng)度為6Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導(dǎo)電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導(dǎo)電層，測(cè)得電阻率為2.1×10^-3Ω·cm。

實(shí)施例5：

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉73.75份，環(huán)氧樹脂100份，丙酮5份，甲苯5份，苯乙烯5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份A；

稱取由實(shí)施例1制備的表面改性銅粉158.75份，1,4-丁二醇二縮水甘油醚10份，甲基四氫鄰苯二甲酸酐10份，三乙醇胺5份，消泡劑5份，高速機(jī)械攪拌10min，制備出導(dǎo)電膠組份B。

將組份A和組份B混合拌10min后將導(dǎo)電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長(zhǎng)100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長(zhǎng)12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導(dǎo)體，剪切強(qiáng)度為6Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導(dǎo)電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導(dǎo)電層，測(cè)得電阻率為8.1×10^-4Ω·cm。

本研究經(jīng)過處理的銅導(dǎo)電膠其導(dǎo)電性能優(yōu)異，與市售銀漿(電阻率約10^-4Ω·cm)的性能接近，有較大的應(yīng)用前景。