CN114068064B - 一种导电浆料、制备方法及导电薄膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法，包括：第一组分聚氨酯60份、第二组分聚氨酯20份、粉末碳导电填料30份及其他助剂填料10份，其中，第一组分聚氨酯的粘度大于所述第二组分聚氨酯酯的粘度，制备方法包括将导电填料与助剂分别混合均匀。制备获得的导电浆料具有高弹性，同时该导电胶中的各组协同配合使得本发明的软导电薄膜抗韧性。本发明的原料均为环保无气味材料，产品呈膏液状，施工方便，且安全性高。满足可塑性、高导电率等优点，可以应用在电子柔性材料粘接、抵抗外界应力的柔性屏蔽器件保护等领域。

Description

一种导电浆料、制备方法及导电薄膜的制备方法

技术领域

本发明涉及导电复合材料领域，尤其涉及一种导电浆料、制备方法及导电薄膜制备方法。

背景技术

导电浆料是电子元器件封装、电极和电极互联的关键材料，根据应用场景，有导电胶和导电墨水。其固化或干燥后具有一定导电性能，通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘结材料的导电连接。

目前，导电浆料已广泛应用于诸如印刷电路板的布线、元件连接等应用中。导电浆料主要成分有：导电填料，例如银、金或者铜等；树脂基质。其中，导电填料为零维颗粒状，或者二维片状，例如微米银片。普通颗粒状或者片状的金属填料与粘结树脂在一定比例下均匀混合可得到导电浆料。当作为导电填料的金属粉末均匀分散在树脂内时，该复合材料可表现出导电性能。其中树脂基质则主要提供力学性能和黏结特性。然而金属填料，诸如银，其价格昂贵，通常是树脂材料价格的10倍，维持较高含量的金属填料，最终导致导电浆料的材料成本较高。但如果减少金属填料的用量，导电浆料的导电性能会变差，虽然现有技术中也有基体主要分为环氧类，硅酮类和聚合物类的导电浆料，但是环氧类和聚合物类导电浆料固化后形成的导电薄膜较坚硬，易开裂，不能用在柔性基材上；硅酮类固化后形成的导电薄膜较软，但粘接强度较差，尤其是导电墨水中的聚合物的基本没有粘附性，使得所形成的导电薄膜极易发生开裂剥离等现象，且干燥后的导电膜不易多次弯曲变形。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种高弹性高硬度导电浆料及其制备方法和应用，涉及导电复合材料技术领域。该弹性导电浆料具有良好的成塑性，具有优异的硬度和韧性，利用其制作的导电膜即使在外力切割下也能保持表面平整，具有恢复能力。

第一方面，本发明提供一种导电浆料，包括：第一组分聚氨酯60份、第二组分聚氨酯20份、粉末碳导电填料30份及其他助剂填料10份，其中，第一组分聚氨酯的粘度大于所述第二组分聚氨酯酯的粘度。

优选的，粉末导电炭黑经甘油改性后与第一组分氨聚酯混合。

优选的，其他助剂填料为分散剂和增强剂；

优选的，所述分散剂内含有纳米二氧化硅；所述增强剂为导电云母粉末。

第二方面，本发明提供一种导电浆料的制备方法，该导电浆料为如第一方面所述的导电浆料，方法包括如下步骤：

将所述第一组分聚氨酯与所有助剂填料混合形成第一体系；

将所述第二组分聚氨酯和完成浸润前处理的粉末碳导电填料混合形成第二体系；

将所述第一体系和所述第二体系混合形成混合体系。

优选的，所述第一体系和所述第二体系的混合重量比为3：1。

第三方面，本发明提供一种导电薄膜的制备方法，该方法包括：

获取如第一方面所述的导电浆料；

将获取的导电浆料涂覆在不同的柔性基底上；

对涂覆在柔性基底上的导电浆料进行烘干处理得到导电薄膜。

优选的，所述为柔性基底为PET薄膜、织物或纸。

本发明具有以下有益效果：

本申请提供的导电浆料，利用第一组分聚氨脂和第二组分聚氨脂分别加入不同导电填料以及不同种类和比重的助剂对粘度进行调控，从而控制第一组分聚氨脂和第二组分聚氨脂之间双组份加成反应，同时还可以提高固化后导电薄膜的内聚力，因而能把导电粒子和导电管包含在网络结构中，构成导电浆料，进一步的，本申请还同时采用了两种不同的导电填料(导电炭黑与导电云母)，其中，导电云母具有较强的粘土增强作用，进一步增强导电薄膜的弹性与硬度。而导电炭黑作为优良的导体，可以填充于导电云母之间形成的间隙网络结构，促进提升导电性能，保证导电稳定性。本申请得到的导电浆料自流平性能，可以方便的制成薄膜。本申请的高弹性高硬度导电浆料采用的原料均为环保无气味材料，产品呈膏液状，施工方便，且安全性高。固化后有优异的弹性、硬度与高导电率。可以保护电子柔性器件，特别是皮肤传感器收集电极的表面。

附图说明

图1是本发明实施例7和实施例8得到的导电薄膜示意图；

图2是本发明实施例3得到的导电薄膜硬度测试的结果图。

图3为本发明实施例3和实施例4外力拉伸测试的结果图。

图4为本发明实施例8外力拉伸测试的结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。其中，第一组分聚氨酯和第二组分聚氨酯选自深圳市俊驰远辉化工有限公司的JC-8008A/B；甘油购自阿拉丁生化科技股份有限公司；粉末导电炭黑选自天津天一世纪炭黑厂的TYT5B；规格为1250目的导电云母粉末选自河北冠廷建材科技有限公司。毕克BYK310润湿剂、BYK182助剂购自毕克毕克化学，560硅烷偶联剂1份购自佛山市圣亿塑料有限公司，埃夫卡EFKA-4015润湿分散剂购自广州市斯涂源化工有限公司、DBE溶剂购自纳帝新材料公司。

实施例1

本实施例提供一种导电浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)取导电炭黑(质量权重，下同)10份，加入BYK182助剂2份，560硅烷偶联剂1份，DBE溶剂7份，与第一组分聚氨酯充分混合后，经纳米研磨机研磨得到导电炭黑浆料。

(2)取导电云母粉10份，加入BYK182助剂2份，EFKA-4015分散剂3份，与第二组分聚氨酯充分混合后，经纳米研磨机研磨得到导电云母浆料。

(3)把(1)中制得的导电炭黑浆料60份与(2)中制得的导电云母浆料20份经行星式搅拌机混合均匀得到导电浆料。

实施例2

本实施例提供一种导电浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)取导电炭黑(质量权重，下同)5份，加入BYK182助剂2份，560硅烷偶联剂1份，DBE溶剂7份，与第一组分聚氨酯充分混合后，经纳米研磨机研磨得到导电炭黑浆料。

(2)取导电云母粉10份，加入BYK182助剂2份，EFKA-4015分散剂3份，与第二组分聚氨酯充分混合后，经纳米研磨机研磨得到导电云母浆料。

(3)把(1)中制得的导电炭黑浆料60份与(2)中制得的导电云母浆料20份经行星式搅拌机混合均匀得到导电浆料。

实施例二与实施例一的不同指出在于导电炭黑含量减少了。

实施例3

本实施例提供一种导电薄膜的制备方法，具体方法如下：

取实施例1得到的导电浆料，通过玻璃棒涂敷在具有铜导电层的PET上。样品经电鼓风烤箱烘烤大约3小时后至干燥。其膜厚约为0.6毫米。

实施例4

本实施例提供一种导电薄膜的制备方法，具体方法如下：

取实施例1得到的导电浆料，通过玻璃棒涂敷在具有铜导电层的PET上。样品经电鼓风烤箱烘烤大约3小时后至干燥。其膜厚度约为0.07毫米。

实施例5

本实施例提供一种导电薄膜的制备方法，具体方法如下：

取实施例2得到的导电浆料，通过玻璃棒涂敷在具有铜导电层的PET上。样品经电鼓风烤箱烘烤大约3小时后至干燥。其膜厚度约为0.09毫米。

实施例6

取实施例2得到的导电浆料，通过玻璃棒涂敷在具有银导电层的PET上。样品经电鼓风烤箱烘烤大约3小时后至干燥。其膜厚度约为0.09毫米。

实施例7

取实施例1得到的导电浆料，通过玻璃棒单面涂敷在导电织物上。样品经电鼓风烤箱烘烤大约3小时后至干燥。其厚度约为0.3毫米。

实施例8

取实施例1得到的导电浆料，通过浸润法双面涂敷在导电织物上。样品经电鼓风烤箱烘烤大约3小时后至干燥。其厚度约为0.3毫米。

如图1所述，为实施例7和实施例8得到的导电薄膜。

下面对得到个各个导电薄膜进行硬度测试，首先利用铅笔法测定漆膜硬度，将一定硬度的铅笔固定在小车上，水平推动，30秒后裸视检查涂层表面，查看是否出现划痕缺陷。如图2所述为实施例3得到的导电薄膜硬度测试的结果图，导电铜层的硬度在2B与2H之间。但涂有高硬度高韧性导电薄膜的测试区域均没有受到最高硬度6H的铅笔的影响。由此可看出该导电薄膜具有高韧性，可有效抵抗外力、硬物破坏。

然后用LX-A型橡胶硬度计测定邵氏硬度。手持硬度计，平压于试样上，直到硬度计底面与试样完全接触为止，这时指针所指刻度即为试样的硬度值，为稳定测定条件，提高测定精度。每个样品测试五次，其硬度平均值和方差结果如下表：

表一

	厚度	厚度方差	硬度	硬度方差
					实施例3	0.57	0.02	81.2	0.7
实施例4	0.08	0.01	88.2	1.2
					实施例5	0.09	0.01	88.4	0.5
实施例6	0.09	0.01	79.6	3.0
					实施例7	0.31	0.03	84.2	0.7
实施例8	0.35	0.02	83	1.1

从上表可以看到无论薄膜厚度多少，其表面硬度都基本保持在80左右。符合高硬度的特性，对导电涂层起到优良的保护作用。

下面对得到个各个导电薄膜进行导电性能的测试，通过晶格电子ST-2258C多功能数字式四探针测试仪测测得实施例3、4的五次方阻平均值分别为20.9Ω/□，123.4Ω/□。且方阻随着厚度的增加迅速减少。由于实例例5、6采用实施例2中得到的导电浆料，因此其电阻增大，无法测得方阻。所以采用RK2511N直流低电阻测试仪测得实施例5、6的五次电阻平均值分别为13.9KΩ，2.0KΩ，因此不符合低电阻属性。优选的导电浆料的配方为实施例1。

然后对导电织物进行保护涂层测试，实施例7的五次平均方阻值为1280Ω/□；实施例8的五次平均电阻阻值为4.5Ω/□。且二者厚度相同。因此对于导电织物可以采用浸润进行高硬度高韧性导电涂敷，既有维持导电性，又对织物起到保护作用。各实施例电阻性能的测试结果如下表所示：

表2

	厚度	厚度方差	电阻	电阻方差
					实施例3	0.57	0.02	20.8Ω/□	1.8
实施例4	0.08	0.01	123.4Ω/□	27.1
					实施例5	0.09	0.01	13.9KΩ	3.0
实施例6	0.09	0.01	2.0KΩ	1.1
					实施例7	0.31	0.03	1280Ω/□	0.3
实施例8	0.35	0.02	4.50Ω/□	0.5

从上表可以得到，实施例1制得的导电浆料是优于实施例2制得的导电浆料的，而导电织物可以采用浸润处理的导电性能是优于不进行浸润处理的导电性能的。

最后，再对所得的实施例3、实施例4、实施例8进行外力拉伸测试，测试面积均为2cm*4cm，采用设备为ZwickRoell公司的激光引伸计laserXtens 2-120HP/TZ。其荷载外力与薄膜的纵向变形的结果图如图3和图4所示：

从图3和图4中可以看到经过涂敷的导电薄膜和导电织物的力学强度得到了明显的增强，特别是对于导电织物，对于相同的变形距离2mm，实施例8的外力荷载是10N，远远大于未涂敷弹性导电层的导电织物，未涂敷弹性导电层的导电织物的外力荷载约为1.5N。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (2)

1.一种导电浆料的制备方法，其特征在于，导电浆料包括：第一组分聚氨酯60份、第二组分聚氨酯20份、粉末碳导电填料30份及其他助剂填料10份，其中，第一组分聚氨酯的粘度大于所述第二组分聚氨酯酯的粘度；

所述其他助剂填料为分散剂和增强剂；

所述分散剂内含有纳米二氧化硅；所述增强剂为导电云母粉末，

所述方法包括如下步骤：

将所述第一组分聚氨酯与所有助剂填料混合形成第一体系；

将所述第二组分聚氨酯和完成浸润前处理的粉末碳导电填料混合形成第二体系；

将所述第一体系和所述第二体系混合形成混合体系；

所述第一体系和所述第二体系的混合重量比为3：1；

所述第一体系和第二体系混合的方式为行星式重力搅拌，搅拌速度为1000~2000rpm，搅拌时间为5~10min。

2.一种导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

获取如权利要求1所述的导电浆料；

将获取的导电浆料涂覆在不同的柔性基底上；

对涂覆在柔性基底上的导电浆料进行烘干处理得到导电薄膜；

所述柔性基底为PET薄膜、织物或纸。