CN103666316B - 一种高温可修复导电胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温可修复导电胶，其按其重量份数计算，组成如下：环氧树脂100份、片状银粉250~900份、固化剂10~50份、固化促进剂10~20份、聚甲基丙烯酸酯微粉10~30份、铟填料0.5~3份、偶联剂3~20份；其中，所述聚甲基丙烯酸酯微粉的平均粒径≤6μm，Tg<156℃。本发明还提供了其制备方法。与现有技术相比，本发明高温可修复导电胶用Tg<156℃的聚甲基丙烯酸酯微粉、以及熔点为156℃左右的铟粉代替了现有自修复型导电胶中所用的微胶囊，以修补了微裂纹以及裂纹处导电网络，该高温可修复导电胶制备容易，修复效果好，此外还具有粘结强度高，接触电阻低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及导电胶，具体涉及一种高温可修复导电胶料及其制备方法。
背景技术
修复型导电胶作为导电胶的一个发展趋势，由于其可以改善导电的可靠性和使用寿命、拓展导电胶的应用领域，具有重大意义。公开号为CN103191464A的中国专利公开了一种高温自修复型导电银胶及其制备方法；这种导电银胶的修复机理为：当固化的导电胶在高温使用过程中受到外力作用或由于疲劳在内部产生微裂纹后，微裂纹扩展贯穿微胶囊粉末；微胶囊粉末中的含有纳米银线和潜伏型固化剂的液体环氧树脂释放填补到裂纹中，发生固化粘接裂纹，达到裂纹和导电网络的双重修复。但是这种导电胶所用的微胶囊制备方法复杂。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于提供一种易制备的高温可修复导电胶。
本发明需要解决的技术问题还在于提供上述高温可修复导电胶的制备方法。
本发明需要解决的第一个技术问题是通过以下技术方案实现的：一种高温可修复导电胶，按重量份数计算，其组成如下：
其中，所述聚甲基丙烯酸酯微粉的平均粒径≤6μm，Tg<156℃。
优选地，所述聚甲基丙烯酸酯微粉为聚甲基丙烯酸甲酯微粉。最好所述聚甲基丙烯酸甲酯微粉的平均粒径≤100nm。使用纳米级的聚甲基丙烯酸酸微粉有利于其在环氧树脂中的均匀分散，可以起到均匀的修复效果。
优选地，所述铟填料为平均粒径≤200nm的纳米铟。使用纳米级的铟粉有利于银粉在环氧树脂中的均匀分散，可以起到均匀的修复效果。
优选地，所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。比如，所述有机硅烷偶联剂可以为甲基(γ-环氧丙氧基)二乙氧基硅烷、甲基(γ-乙二胺基)二甲氧基硅烷、以及甲基(γ-氨丙基)二乙氧基硅烷中的一种。
优选地，所述固化促进剂为环氧基团掩蔽的咪唑类化合物。
优选地，所述片状银粉的D50＝5～10μm，振实密度≥4.0g/cm3，比表面积≥0.5m2/g。
本发明需要解决的第二个技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种高温可修复导电胶的制备方法，其包括以下步骤：
(1)称量：按照上述的重量份数称量各物料，各物料包括环氧树脂、片状银粉、固化剂、固化促进剂、聚甲基丙烯酸酯微粉、铟填料、偶联剂；
(2)固固混合：将片状银粉与铟填料在球磨机中混合均匀3～10分钟；
(3)固液混合：将聚甲基丙烯酸酯微粉加入液体搅拌机中，滴加偶联剂室温下搅拌混合2～10分钟，然后加入环氧树脂以及经步骤(2)得到的片状银粉和铟填料的混合物，室温下搅拌混合10～40分钟，最后加入固化剂和固化促进剂，室温下搅拌混合3～7分钟，即得到高温可修复导电胶。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
本发明高温可修复导电胶用玻璃化转变温度<156℃的聚甲基丙烯酸酯微粉、以及熔点为156℃左右的铟粉代替了现有自修复型导电胶中所用的微胶囊；修复方式为，当导电胶在使用中产生微裂纹后，将微裂纹部分局部加热到156℃左右，使该处所含的聚甲基丙烯酸酯微粉处于粘流态，从而修补了微裂纹；在该温度下，该处所含的铟粉变为熔融状态，也流延至微裂纹处，在其冷却后即可修复裂纹处的导电网络，同时熔融的铟粉也会促进片状银粉的溶解，帮助裂纹处导电网络的修复。该高温可修复导电胶不含微胶囊，制备容易，此外还具有粘结强度高，接触电阻低的优点。本发明高温可修复导电胶的制备方法通过先行混合高密度的片状银粉和铟填料，再将其分散在添加有聚甲基丙烯酸酯微粉的环氧树脂中，可实现聚甲基丙烯酸酯微粉以及铟填料在导电胶内的均匀分散，制备方法简单高效，修复效果好。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1～6
本发明高温可修复导电胶通过下述方法制备：
(1)称量：按照表1给出的重量份数称量制备高温可修复导电胶所需的环氧树脂、片状银粉、固化剂、固化添加剂、聚甲基丙烯酸酯微粉、铟填料、偶联剂。其中聚甲基丙烯酸酯微粉Tg<156℃、平均粒径≤6μm，如聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯与其他的单体的改性共聚物。甲基丙烯酸甲酯与其他的单体的改性共聚物可以是甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸对氯苯酯的共聚物，甲基丙烯酸甲酯与α-氟代甲基丙烯酸甲酯的共聚物等。比如当α-氟代甲基丙烯酸甲酯占20％时，甲基丙烯酸甲酯与α-氟代甲基丙烯酸甲酯的共聚物的软化点为138℃。
(2)固固混合：将片状银粉与铟填料在球磨机中混合均匀3～10分钟；
(3)固液混合：将聚甲基丙烯酸酯微粉加入液体搅拌机中，滴加偶联剂室温下搅拌混合2～10分钟，然后加入环氧树脂以及经步骤(2)得到的片状银粉和铟填料的混合物，室温下搅拌混合10～40分钟，最后加入固化剂和固化促进剂，室温下搅拌混合3～7分钟，即得到高温可修复导电胶。
将实施例1～6得到的高温可修复导电胶在60～80℃下固化6小时，得到固化后产品。通过四点探针法分别测试并计算导电胶初始体积电阻率，采用ASTMD5045-99标准测试初始断裂强度。将测试后的样条对齐，在156℃下保温1h后在室温下逐渐冷却。接着继续用四点探针法计算导电胶高温修复后的体积电阻率，并采用ASTMD5045-99标准测定高温修复后的断裂强度。高温修复后的体积电阻率与初始电阻率的比值，以及高温修复后断裂强度与初始断裂强度的比值均列于表2中。
表1：制备高温可修复导电胶各原料组分的含量表
表2：性能表
由表2可以看出，本发明高温可修复导电胶的修复后断裂强度可达初始断裂强度的62％以上，而且修复后的体积电阻率也能达到初始的体积电阻率的75％以上。
上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高温可修复导电胶，其特征在于，按重量份数计算，其组成如下：环氧树脂100份
片状银粉250~900份
固化剂10~50份
固化促进剂10~20份
聚甲基丙烯酸酯微粉10~30份
铟填料0.5~3份
偶联剂3~20份；
其中，所述聚甲基丙烯酸酯微粉的平均粒径≤6μm，Tg<156℃；所述固化促进剂为环氧基团掩蔽的咪唑类化合物。
2.根据权利要求1所述的高温可修复导电胶，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸酯微粉为聚甲基丙烯酸甲酯微粉。
3.根据权利要求2所述的高温可修复导电胶，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯微粉的平均粒径≤100nm。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的高温可修复导电胶，其特征在于，所述铟填料为平均粒径≤200nm的纳米铟。
5.根据权利要求4所述的高温可修复导电胶，其特征在于，所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。
6.根据权利要求4所述的高温可修复导电胶，其特征在于：所述片状银粉的D50=5~10μm，振实密度≥4.0g/cm3，比表面积≥0.5m2/g。
7.一种高温可修复导电胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称量：按照权利要求1所述的重量份数称量各物料，各物料包括环氧树脂、片状银粉、固化剂、固化促进剂、聚甲基丙烯酸酯微粉、铟填料、偶联剂；
（2）固固混合：将片状银粉与铟填料在球磨机中混合均匀3~10分钟；
（3）固液混合：将聚甲基丙烯酸酯微粉加入液体搅拌机中，滴加偶联剂室温下搅拌混合2~10分钟，然后加入环氧树脂以及经步骤（2）得到的片状银粉和铟填料的混合物，室温下搅拌混合10~40分钟，最后加入固化剂和固化促进剂，室温下搅拌混合3~7分钟，即得到高温可修复导电胶。
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