本發(fā)明涉及導電膠技術領域，尤其涉及一種碳納米管導電球及其制備方法與導電膠及其制備方法。

背景技術：

液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display，LCD)具有機身薄、省電、無輻射等眾多優(yōu)點，得到了廣泛的應用，如：移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字相機、計算機屏幕或筆記本電腦屏幕等。

現(xiàn)有市場上的液晶顯示裝置大部分為背光型液晶顯示裝置，其包括殼體、設于殼體內的液晶面板及設于殼體內的背光模組(Backlight module)。傳統(tǒng)的液晶面板的結構是由一彩色濾光片基板(Color Filter)、一薄膜晶體管陣列基板(Thin Film Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate)以及一配置于兩基板間的液晶層(Liquid Crystal Layer)所構成，其工作原理是通過在兩片玻璃基板上施加驅動電壓來控制液晶層的液晶分子的旋轉，將背光模組的光線折射出來產生畫面。

目前，在液晶顯示產業(yè)中常用摻有導電金球(Au ball)的框膠來導通上下基板。導電金球通常通過在聚合物微球表面形成厚度在100nm左右的金/鎳導電層形成，在液晶顯示器中，摻有導電金球的框膠用來在特殊點位導通上下基板，當上下基板貼合后，導電金球外層的金/鎳包裹層能夠傳輸電子(電導率要求達到2.4×10⁵S/cm)，導電金球內核具有彈性的聚合物微球能夠緩沖貼合后的壓力。另外，導電金球也被廣泛應用于異方性導電膠膜(ACF)中，用于連接器件。傳統(tǒng)的導電金球是采用化學鍍法制備，此方法能耗大，而且易產生重金屬污染，成本較高。

碳納米管(carbon nanotube，CNT)由單層或多層石墨片卷曲而形成，其直徑一般為幾十納米，長度幾到幾十微米，獨特的微觀結構決定了其良好的電性能、優(yōu)異的導熱性能及超強的綜合機械性能。這些優(yōu)異的性能使得碳納米管有許多潛在的用途。碳納米管因高比強度、高長徑比可以應用于復合材料的增強體，良好的導電性使它成為原子力顯微鏡及掃描隧道顯微鏡的探針的很好的材料，良好的半導體特性使碳納米管可以用于制造二極管、三極管、單分子開關、記憶單元以及分子電路的導線；利用碳納米管的光電轉換特性也可以制造輕巧、廉價、高效的太陽能電池。碳納米管很強的電子發(fā)射特性使其可以用于制造大屏幕、超薄、高清晰度、高亮度、節(jié)能、長壽命并可彎曲的顯示屏。

現(xiàn)有一種采用碳納米管包裹聚合物微球或二氧化硅(SiO₂)微球來制備碳納米管導電球的方法，通過將碳納米管分散在含有表面活性劑的溶劑中，形成碳納米管分散液，將所述碳納米管分散液與聚合物微球或二氧化硅微球混合后，對混合液進行離心、過濾、干燥處理制得碳納米管導電球，此方法較為復雜，引入表面活性劑后再去除時，會存在表面活性劑去除不完全的問題，由于表面活性劑是不導電的有機物，會破壞碳納米管的導電網(wǎng)絡，從而影響形成的碳納米管導電球的導電性能，進而影響采用該碳納米管導電球作為導電粒子制備的導電膠的導電性能，另一方面，當將碳納米管導電球與有機膠材混合以制備導電膠時，碳納米管導電球表面殘留的多余表面活性劑還會影響膠材的固化，從而破壞導電膠的強度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種碳納米管導電球的制備方法，無重金屬污染，對環(huán)境友好，步驟簡單，成本較低，適合大規(guī)模生產。

本發(fā)明的目的還在于提供一種碳納米管導電球，可取代傳統(tǒng)的導電金球，具有良好的導電性能。

本發(fā)明的目的還在于提供一種導電膠的制備方法，無重金屬污染，對環(huán)境友好，步驟簡單，成本較低，適合大規(guī)模生產。

本發(fā)明的目的還在于提供一種導電膠，具有良好的導電性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種碳納米管導電球的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、提供表面具有極性基團的碳納米管與溶劑，將所述表面具有極性基團的碳納米管分散于所述溶劑中，得到碳納米管分散溶液；

步驟2、提供微球，將所述微球與所述碳納米管分散溶液混合均勻，得到碳納米管/微球混合溶液，對所述碳納米管/微球混合溶液進行離心處理，取下層沉淀物，干燥后得到碳納米管導電球，所述碳納米管導電球包括微球以及包裹于所述微球表面的碳納米管。

所述步驟1中，所述極性基團包括羥基、羧基、氨基、羰基、及環(huán)氧基中的至少一種；所述溶劑為極性溶劑，所述極性溶劑包括水、乙醇、丙酮、及異丙醇中的至少一種。

所述步驟1包括：

步驟11、提供表面具有極性基團的碳納米管與溶劑，將所述表面具有極性基團的碳納米管與溶劑混合在一起，進行超聲處理后，得到碳納米管懸浮液；

步驟12、對所述碳納米管懸浮液進行離心處理，取上清液，得到碳納米管分散溶液。

所述步驟11中，所述超聲處理的功率為200w～900w，超聲時間為10min～24h；

所述步驟12中，所述離心處理的轉速為2000rpm～5000rpm，離心時間為5min～60min。

所述步驟2中，所述微球包括有機聚合物微球與無機物微球中的至少一種；所述有機聚合物微球包括聚苯乙烯微球、聚苯胺微球、聚吡咯微球、聚噻吩微球及聚丙烯酸樹脂微球中的至少一種；所述無機物微球包括二氧化硅微球；所述微球的粒徑范圍為1μm～30μm。

所述步驟2中，將所述微球與所述碳納米管分散溶液按照碳納米管：微球＝1:4～1:200的質量比進行混合；

采用超聲處理的方法對所述微球與所述碳納米管分散溶液進行混合，超聲功率為50w～300w，超聲時間為10min～10h；

對所述碳納米管/微球混合溶液進行離心處理的轉速為1000rpm～3000rpm，離心時間為3min～30min；

對下層沉淀物進行干燥處理的方法為：60℃～100℃溫度下烘干0.5h～10h，或者為：使用液氮直接冷凍后，真空冷凍干燥5h～48h。

本發(fā)明還提供一種碳納米管導電球，采用上述碳納米管導電球的制備方法制得。

本發(fā)明還提供一種導電膠的制備方法，包括如下步驟：

步驟10、按照上述碳納米管導電球的制備方法制備碳納米管導電球；

步驟20、提供有機樹脂膠，將所述有機樹脂膠與所述碳納米管導電球混合均勻，得到導電膠。

所述步驟20中，按照所述有機樹脂膠與碳納米管導電球的質量比為100:0.1～100:60的比例對所述有機樹脂膠與碳納米管導電球進行混合；所述有機樹脂膠包括環(huán)氧樹脂膠與聚甲基丙烯酸甲酯膠中的至少一種。

本發(fā)明還提供一種導電膠，采用上述導電膠的制備方法制得。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的一種碳納米管導電球的制備方法，使用碳納米管直接包裹微球制得碳納米管導電球，制備方法無重金屬污染，對環(huán)境友好，制備過程中使用表面具有極性基團的碳納米管分散于溶劑中，無需使用表面活性劑就能形成分散均勻的碳納米管分散溶液，避免了表面活性劑對碳納米管導電球以及后續(xù)制作的導電膠的導電性能造成影響，制得的碳納米管導電球導電性能優(yōu)異，可應用于導電膠中取代傳統(tǒng)的導電金球。本發(fā)明提供的一種導電膠的制備方法，采用碳納米管導電球作為導電粒子，代替目前導電膠中常用的導電金球，制備方法無重金屬污染，對環(huán)境友好，制得的導電膠導電性能優(yōu)異。

為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

附圖說明

下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式詳細描述，將使本發(fā)明的技術方案及其它有益效果顯而易見。

附圖中，

圖1為本發(fā)明的碳納米管導電球的制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的導電膠的制備方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明的實施例1制得的碳納米管導電球的掃描電鏡圖片；

圖4為本發(fā)明的實施例1制得的導電膠的掃描電鏡圖片；

圖5A與圖5B為本發(fā)明的實施例2制得的碳納米管導電球的掃描電鏡圖片；

圖6A與圖6B為本發(fā)明的實施例4制得的碳納米管導電球的掃描電鏡圖片。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術手段及其效果，以下結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例及其附圖進行詳細描述。

請參閱圖1，本發(fā)明首先提供一種碳納米管導電球的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、提供表面具有極性基團的碳納米管與溶劑，將所述表面具有極性基團的碳納米管分散于所述溶劑中，得到碳納米管分散溶液。

具體的，所述步驟1中，由于碳納米管表面的極性基團的分子間斥力，使得碳納米管可以均勻分散于所述溶劑中，形成分散均勻的碳納米管分散溶液。

具體的，所述極性基團包括羥基、羧基、氨基、羰基、及環(huán)氧基中的至少一種。

具體的，所述表面具有極性基團的碳納米管采用現(xiàn)有的技術手段制備，如對碳納米管進行酸化或氨基化等技術手段。

具體的，所述溶劑為極性溶劑，所述極性溶劑包括水、乙醇、丙酮、及異丙醇中的至少一種。

具體的，所述步驟1包括：

步驟11、提供表面具有極性基團的碳納米管與溶劑，將所述表面具有極性基團的碳納米管與溶劑混合在一起，進行超聲處理后，得到碳納米管懸浮液；

步驟12、對所述碳納米管懸浮液進行離心處理，取上清液，得到碳納米管分散溶液。

具體的，所述步驟11中，所述超聲處理的功率為200w～900w，超聲時間為10min～24h。所述超聲處理的目的是使所述表面具有極性基團的碳納米管均勻分散于所述溶劑中。

具體的，所述步驟12中，所述離心處理的轉速為2000rpm～5000rpm，離心時間為5min～60min。所述離心處理的目的是將碳納米管懸浮液中的大顆粒的雜質沉淀并分離出來，得到濃度均勻的碳納米管分散溶液。

具體的，所述步驟1制得的碳納米管分散溶液的濃度為0.01mg/ml～2mg/ml。

步驟2、提供微球，將所述微球與所述碳納米管分散溶液混合均勻，得到碳納米管/微球混合溶液，對所述碳納米管/微球混合溶液進行離心處理，取下層沉淀物，干燥后得到碳納米管導電球，所述碳納米管導電球包括微球以及包裹于所述微球表面的碳納米管。

具體的，所述微球包括有機聚合物微球與無機物微球中的至少一種；所述有機聚合物微球包括聚苯乙烯微球、聚苯胺微球、聚吡咯微球、聚噻吩微球及聚丙烯酸樹脂微球中的至少一種；所述無機物微球包括二氧化硅微球。

具體的，所述微球的粒徑范圍為1μm～30μm。優(yōu)選的，所述微球的粒徑均一。

具體的，所述步驟2中，將所述微球與所述碳納米管分散溶液按照碳納米管：微球＝1:4～1:200的質量比進行混合。

具體的，所述步驟2中，采用超聲處理的方法對所述微球與所述碳納米管分散溶液進行混合，超聲功率為50w～300w，超聲時間為10min～10h。

具體的，所述步驟2中，對所述碳納米管/微球混合溶液進行離心處理的轉速為1000rpm～3000rpm，離心時間為3min～30min。

具體的，所述步驟2中，對下層沉淀物進行干燥處理的方法為：60℃～100℃溫度下烘干0.5h～10h，或者為：使用液氮直接冷凍后，真空冷凍干燥5h～48h。

具體的，所述碳納米管導電球為球狀。

上述碳納米管導電球的制備方法，使用碳納米管直接包裹微球制得碳納米管導電球，制備方法無重金屬污染，對環(huán)境友好，且步驟簡單，成本較低，適合大規(guī)模生產；制備過程中使用表面具有極性基團的碳納米管分散于溶劑中，無需使用表面活性劑就能形成分散均勻的碳納米管分散溶液，避免了表面活性劑對碳納米管導電球以及后續(xù)制作的導電膠的導電性能造成影響。

基于上述碳納米管導電球的制備方法，本發(fā)明還提供一種由上述碳納米管導電球的制備方法制得的碳納米管導電球。

上述碳納米管導電球，使用碳納米管直接包裹微球制得，導電性能優(yōu)異，可應用于導電膠中取代傳統(tǒng)的導電金球，此外還可應用于異方性導電膠膜中。

請參閱圖2，基于上述碳納米管導電球的制備方法，本發(fā)明還提供一種導電膠的制備方法，包括如下步驟：

步驟10、按照上述碳納米管導電球的制備方法制備碳納米管導電球；

步驟20、提供有機樹脂膠，將所述有機樹脂膠與所述碳納米管導電球混合均勻，得到導電膠。

具體的，所述步驟20中，按照所述有機樹脂膠與碳納米管導電球的質量比為100:0.1～100:60的比例對所述有機樹脂膠與碳納米管導電球進行混合。

具體的，所述步驟20中，所述有機樹脂膠包括環(huán)氧樹脂膠與聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，Polymeric Methyl Methacrylate)膠中的至少一種。

上述導電膠的制備方法，采用碳納米管導電球作為導電粒子，代替目前導電膠中常用的導電金球，制備方法無重金屬污染，對環(huán)境友好，步驟簡單，成本較低，適合大規(guī)模生產。

基于上述導電膠的制備方法，本發(fā)明還提供一種由上述導電膠的制備方法制得的導電膠。此導電膠不僅可以應用于液晶顯示器中上下基板的導通，也可以用來制備異方性導電膠膜(ACF)。

上述導電膠，采用碳納米管導電球作為導電粒子，導電性能優(yōu)異，且制備過程中無重金屬污染，對環(huán)境友好。

以下結合四個優(yōu)選實施例對本發(fā)明的碳納米管導電球的制備方法以及導電膠的制備方法進行詳細說明。

實施例1：

1.1碳納米管導電球的制備方法：

步驟1、取100mg表面具有極性基團的碳納米管于燒杯中，然后倒入50ml乙醇，超聲處理1h后(超聲功率700w)，離心處理(轉速3000rpm，離心時間20min)，取上清液，得到碳納米管分散溶液，所述碳納米管分散溶液的濃度為0.1mg/ml；

步驟2、取100mg微球放入50ml 0.1mg/ml的碳納米管分散溶液中，碳納米管：微球的質量比為1:20，250w功率下超聲處理30min后離心處理(轉速2000rpm，離心時間10min)，取下層沉淀物，然后在80℃下烘干4h，即得到碳納米管導電球，所述碳納米管導電球的掃描電鏡圖片如圖3所示。

1.2導電膠的制備方法：

步驟10、按照上述碳納米管導電球的制備方法制備碳納米管導電球；

步驟20、提供環(huán)氧樹脂膠，按照環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球的質量比為100:2的比例對所述環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球進行混合，混合均勻后，得到導電膠，所述導電膠的掃描電鏡圖片如圖4所示。

實施例2：

2.1碳納米管導電球的制備方法：

步驟1、取100mg表面具有極性基團的碳納米管于燒杯中，然后倒入50ml去離子水，超聲處理10min后(超聲功率900w)，離心處理(轉速5000rpm，離心時間60min)，取上清液，得到碳納米管分散溶液，所述碳納米管分散溶液的濃度為0.01mg/ml；

步驟2、取100mg微球放入50ml 0.01mg/ml的碳納米管分散溶液中，碳納米管：微球的質量比為1:200，300w功率下超聲處理10h后離心處理(轉速1000rpm，離心時間30min)，取下層沉淀物，然后在100℃下烘干10h，即得到碳納米管導電球，所述碳納米管導電球的掃描電鏡圖片如圖5A與圖5B所示。

2.2導電膠的制備方法：

步驟10、按照上述碳納米管導電球的制備方法制備碳納米管導電球；

步驟20、提供環(huán)氧樹脂膠，按照環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球的質量比為100:60的比例對所述環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球進行混合，混合均勻后，得到導電膠。

實施例3：

3.1碳納米管導電球的制備方法：

步驟1、取1000mg表面具有極性基團的碳納米管于燒杯中，然后倒入100ml去離子水，超聲處理24h后(超聲功率200w)，離心處理(轉速2000rpm，離心時間5min)，取上清液，得到碳納米管分散溶液，所述碳納米管分散溶液的濃度為2mg/ml；

步驟2、取160mg微球放入20ml 2mg/ml的碳納米管分散溶液中，碳納米管：微球的質量比為1:4，50w功率下超聲處理10h后離心處理(轉速3000rpm，離心時間3min)，取下層沉淀物，使用液氮直接冷凍后，真空冷凍干燥48h，即得到碳納米管導電球。

3.2導電膠的制備方法：

步驟10、按照上述碳納米管導電球的制備方法制備碳納米管導電球；

步驟20、提供環(huán)氧樹脂膠，按照環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球的質量比為100:0.1的比例對所述環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球進行混合，混合均勻后，得到導電膠。

實施例4：

4.1碳納米管導電球的制備方法：

步驟1、取200mg表面具有極性基團的碳納米管于燒杯中，然后倒入100ml去離子水，超聲處理5h后(超聲功率500w)，離心處理(轉速3000rpm，離心時間30min)，取上清液，得到碳納米管分散溶液，所述碳納米管分散溶液的濃度為1mg/ml；

步驟2、取500mg微球放入10ml 1mg/ml的碳納米管分散溶液中，碳納米管：微球的質量比為1:50，100w功率下超聲處理5h后離心處理(轉速3000rpm，離心時間10min)，取下層沉淀物，使用液氮直接冷凍后，真空冷凍干燥5h，即得到碳納米管導電球，所述碳納米管導電球的掃描電鏡圖片如圖6A與圖6B所示。

4.2導電膠的制備方法：

步驟10、按照上述碳納米管導電球的制備方法制備碳納米管導電球；

步驟20、提供環(huán)氧樹脂膠，按照環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球的質量比為100:4的比例對所述環(huán)氧樹脂膠與碳納米管導電球進行混合，混合均勻后，得到導電膠。

綜上所述，本發(fā)明提供一種碳納米管導電球及其制備方法與導電膠及其制備方法。本發(fā)明的碳納米管導電球的制備方法，使用碳納米管直接包裹微球制得碳納米管導電球，制備方法無重金屬污染，對環(huán)境友好，制備過程中使用表面具有極性基團的碳納米管分散于溶劑中，無需使用表面活性劑就能形成分散均勻的碳納米管分散溶液，避免了表面活性劑對碳納米管導電球以及后續(xù)制作的導電膠的導電性能造成影響，制得的碳納米管導電球導電性能優(yōu)異，可應用于導電膠中取代傳統(tǒng)的導電金球。本發(fā)明的導電膠的制備方法，采用碳納米管導電球作為導電粒子，代替目前導電膠中常用的導電金球，制備方法無重金屬污染，對環(huán)境友好，制得的導電膠導電性能優(yōu)異。

以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。