本發(fā)明涉及一種適用于柔性電極粘接的導電膠，具體涉及一種超細銅粉抗氧化的改性工藝，選取的銅粉是表面光滑球形銅粉，所制備的銅粉實現(xiàn)了在低溫快速固化；本發(fā)明制備的抗氧化銅導電膠的導電導熱性能優(yōu)異,抗剪切強度高，可望應用于柔性電極粘接形成良好電路、印刷電子線路、電磁屏蔽、導熱材料領域。
背景技術：
超細銅粉擁有較高的導電、導熱率，普遍用來做導電、導熱材料，制備的導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銅粉。在化學纖維生產(chǎn)制作工序中加入銅、鎳能合成導電纖維，然后制備具有防電輻射功能的纖維制品，同時也可與橡膠或者是塑料合成新型導電或導熱復合材料。超細銅粉是制備導電膠的主要原料之一，市場前景廣闊。
銅具有價格低廉的優(yōu)點，但是也存在容易氧化的問題。同時，由于超細顆粒本身具有比表面積大的特性，導致了銅粉顆粒在制備、存儲、運輸?shù)冗^程中容易形成團聚體。由于氧化物和團聚體的存在，大大降低了納米制品的穩(wěn)定性，削弱了銅粉的導電、傳熱效果。為了提高超細銅粉的穩(wěn)定性，可通過使用對其表面進行改性，以獲得優(yōu)異性能的納米銅粉。
雙組份低溫導電膠具有儲存時間長、操作方便、低毒等顯著的優(yōu)點，適用于柔性基板和不耐高溫的基本中線路的粘接。由于銀的高導電性、抗氧化性能好，目前研究多集中于銀導電膠的制備，楊小峰在“中國粘結劑”發(fā)表以聚酰胺為固化劑制備的雙組份導電膠中填料采用銀粉，其導電性好，但價格高。
技術實現(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電膠涂覆于PET基板上低溫固化后形成導體。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案是：
一種適用于柔性電極粘接的導電膠，由導電膠A組份與B組份按照質量比為1:1復配而成，按質量份數(shù)計包括以下組分：
導電膠組份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、促進劑10～20份、消泡劑5份。
進一步地，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。環(huán)氧樹脂固化后伸長率低，脆性較大，當粘接部位承受外力時很容易產(chǎn)生裂紋，并迅速擴展，導致膠層開裂，不耐疲勞。因此，必須設法降低脆性，增大韌性，提高承載強度。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，固化時間長的缺點，本發(fā)明添加三乙醇胺作為促進劑，有效的提高固化程度，降低固化溫度和固化時間。
進一步地，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，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)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，即可獲得表面改性的銅粉。
更進一步地，所述銅粉選用超細球形銅粉，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量的2～20％，優(yōu)選5％；油酸的含量為銅粉質量的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，同時添加非活性稀釋劑制備出導電膠組份A；另一部分表面改性銅粉加入活性稀釋劑、固化劑、促進劑、消泡劑制備出導電膠組份B；經(jīng)高速機械攪拌后分開存儲，使用時將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電膠的導體，將導電膠組份A和導電膠組份B組分按1:1的比例混合攪拌后涂覆在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導電層，置于真空干燥箱中加熱到140℃～180℃固化30min后得到導體。
一種涂覆了上述適用于柔性電極粘接的導電膠的導體，將導電膠組份A和導電膠組份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100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長12.5mm，置于鼓風干燥箱中加熱到140℃～180℃固化30min后得到導體。
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體無氣泡，導電率較空氣中固化好。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術的突出創(chuàng)造效果是：
1、相較于傳統(tǒng)導電膠的制備，本方案創(chuàng)新的對銅粉進行表面改性，采用抗氧化劑和表面活性劑復合對銅粉進行包覆，表面改性的銅粉在樹脂基體中有很好的浸潤性和抗氧化性。同時，本方案采用活性稀釋劑與非活性稀釋劑復配，提高導電性的同時提高了粘結強度。固化劑與促進劑的合理加入量調(diào)節(jié)了導電膠的固化時間及導電性。
2、本發(fā)明所述的一種適用于柔性電極粘接的導電膠制備方法，特別是一種銅粉表面包覆抗氧化劑的方法。該法制備的銅粉應用于低溫導電膠導電性優(yōu)異，且實驗操作簡單，成本低。采用本發(fā)明提供的方法，可以制備低溫固化銅導電膠。工藝流程簡單，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)濟效益高的銅粉表面處理方法。
3、本發(fā)明選用一種復合抗氧化劑，加入苯駢三氮唑和油酸對銅粉進行表面改性。利用超聲分散實現(xiàn)超細銅粉的表面抗氧化劑包覆，是一種比較經(jīng)濟的制備方法。
4、存儲期長的單組份導電膠存在固化溫度高、固化時間長的缺點，限制其應用于不耐高溫的基板。本發(fā)明雙組分導電膠的存儲期長，使用時將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導電膠性能的影響。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)復配，提高導電性的同時提高了粘結強度。固化劑與促進劑的合理加入量調(diào)節(jié)了導電膠的固化時間及導電性。
附圖說明
圖1是改性后的銅粉掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明，但是本發(fā)明不僅限于這些例子。通過這些實施例可以充分理解本發(fā)明的實質以及發(fā)明范圍，進一步了解本發(fā)明所述的合成和分離工藝的特點。
本發(fā)明所述的原料為直流電弧等離子法制備的超細銅粉，純度為99.9％；無水乙醇為工業(yè)級，純度﹥99％；硫酸、油酸、苯駢三氮唑為分析純；雙官能團活性稀釋劑、消泡劑等購買于濟南晴天化工科技有限公司。
所述含量為質量百分比。
實施例1：
稱取10g超細銅粉加入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，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膜。
實施例2：
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份A；
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份B。
將組份A和組份B以1:1質量比混合拌10min后將導電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導體，剪切強度為5Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導電層，測得電阻率為7.8×10-3Ω·cm。
實施例3：
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份A；
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份B。
將組份A和組份B混合拌10min后將導電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導體，剪切強度為3.5Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導電層，測得電阻率為9.3×10-4Ω·cm。
實施例4：
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份A；
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份B。
將組份A和組份B混合拌10min后將導電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導體，剪切強度為6Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導電層，測得電阻率為2.1×10-3Ω·cm。
實施例5：
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份A；
稱取由實施例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，高速機械攪拌10min，制備出導電膠組份B。
將組份A和組份B混合拌10min后將導電膠涂敷于兩片不銹鋼金屬片搭接面上，金屬片長100mm，寬25mm，厚度為2mm，搭接面長12.5mm。真空干燥箱中加熱到140℃固化30min后得到導體，剪切強度為6Mpa；將組份A和組份B混合攪拌10min后將導電膠涂覆在PET基板上，形成厚度為0.2mm，直徑25mm的導電層，測得電阻率為8.1×10-4Ω·cm。
本研究經(jīng)過處理的銅導電膠其導電性能優(yōu)異，與市售銀漿(電阻率約10-4Ω·cm)的性能接近，有較大的應用前景。