CN104854176B - 可固化有机硅组合物、导电有机硅粘合剂、制备及使用它们的方法以及包含它们的电气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可固化有机硅组合物、导电有机硅粘合剂、包含所述导电有机硅粘合剂的电气装置和制造所述电气装置的方法,所述可固化有机硅组合物包含可固化有机硅氧烷组合物、银和至少一种非银导电金属,所述可固化有机硅组合物的特征在于从50重量%至低于60重量%的总银浓度和可从3至10调节的根据TI测试法测得的触变指数,同时所述组合物仍可固化成具有小于0.001欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率的导电有机硅粘合剂,而不用将所述可固化有机硅组合物中导电金属的总浓度增加到72重量%或更高。
Description
技术领域
本文所述的发明包括可固化有机硅组合物、导电有机硅粘合剂、制备及使用该组合物和粘合剂的方法以及包含该组合物和粘合剂的电气装置。
背景技术
电互连电气装置的部件的一种方法是使用导电粘合剂(ECA)。ECA将这些部件粘结在一起并有利于在电气装置运行期间经由ECA在它们之间传输电流。多种多样的电气部件可采用ECA。
ECA通常包含以高于其渗流阈值的浓度分散在非导电粘结剂基质中的导电金属颗粒。渗流阈值是通过ECA传导电流所必需的ECA中的金属颗粒的最低浓度。刚好低于渗流阈值时,达到明显的电流中断。该中断发生在金属颗粒不再形成通过粘结剂基质的电流的连续路径时的浓度。例如,基于银的可固化有机硅前体组合物通常具有最低70重量%(wt%)的银以实现令人满意的电气性能。将昂贵的银的浓度降低到该最小值以下过去已导致了无法获得令人满意的体积电阻率。因此,基于实际的配方,可以预计用于在有机硅粘结剂基质中产生低于0.001欧姆·厘米的体积电阻率的银的渗流阈值(即,银的最低浓度)为约70重量%。
此外,ECA应具有可与其应用相容的体积电阻率。体积电阻率(ρ)对材料具有多强的从中通过的电流流动进行定量。
典型的ECA通过使含有广泛分散在可固化粘结剂材料中的金属颗粒的可固化前体组合物固化而制备。多种多样的可固化粘结剂材料和其他成分已用于制备不同的可固化前体和ECA组合物。这样的组合物具有不同的化学、电气、磁、制造、机械、光学、物理、可修复性和/或热性质。例如,含有不同类型的金属颗粒和/或粘结剂基质材料的ECA组合物将具有彼此不同的渗流阈值和不同的体积电阻率。其他组合物性质也将不同。用于增稠可固化前体组合物的成分往往会增大所得ECA中的体积电阻率。
技术人员已经制备了不同的可固化前体组合物和ECA。可固化前体组合物和ECA的例子在授予R.L.Cole等人的US 5,075,038、授予R.L.Cole等人的US 5,227,093、授予S.Miyazaki的JP 2004-027134A、授予A.Inaba的US 8,044,330B2和授予Kleine等人的WO 2011/101788A1有所提及。
我们(本发明人)发现了现有技术可固化前体组合物和所得ECA的问题。例如,现有技术并未教导如何获得以下可固化前体组合物,其中可对组合物的流变性在宽范围内进行调节以适应制备电气装置的不同应用需要,同时可将所得ECA的体积电阻率维持在0.001欧姆·厘米以下,其中在不将组合物中金属颗粒的总浓度增大到相对低的最大浓度以上的情况下进行流变性调节。这样的可调节组合物将可用于开发满足电气装置制造商的相同或不同需求同时保持装置用户所需的ECA电气性质的不同可固化前体配方。
另选地或除此之外,我们发现一些现有技术ECA具有不良的柔性。柔性ECA在需要低应力互连的应用中是有益的并增强暴露于宽温度波动的电子装置的耐久性。我们意识到,需要开发一种具有可调流变性的柔性、可固化前体配方,其满足制造公司的需求同时保持装置用户所需的ECA电气性质。
我们对解决前述流变性和/或耐久性问题所作出的努力已将我们带往改进的可固化有机硅组合物和有机硅ECA以及一种或多种对前述问题的技术解决方案,我们相信它们并未由前面提到的技术教导、提出或公开。我们相信,在没有本发明的或非显而易见的步骤的情况下,仅以现有技术的知识作为一个整体来解决前述技术问题的尝试不能得到本发明。
发明内容
本发明包括可固化有机硅组合物、导电有机硅粘合剂、制备及使用该组合物和粘合剂的方法以及包含该组合物和粘合剂的电气装置。实施例包括:
一种可固化有机硅组合物,其包含可固化有机硅氧烷组合物、银和至少一种非银导电金属,该可固化有机硅组合物的特征在于从50重量%至低于60重量%的总银浓度和可从3至10调节的根据TI测试法测得的触变指数,同时该组合物仍可固化成具有小于0.001欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率的导电有机硅粘合剂,而不用将可固化有机硅组合物中导电金属的总浓度增加到72重量%或更高。
一种导电有机硅粘合剂组合物,其为使可固化有机硅组合物固化而得的产物并且其特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
一种电气装置,其包含第一和第二电气部件以及导电有机硅粘合剂。
一种制造电气装置的方法。
本发明可用于电气部件、最终用户装置及其制造方法。
具体实施方式
以引用的方式将发明内容和说明书摘要并入本文。本发明提供可固化前体组合物、导电有机硅粘合剂(ECSA)、电气装置和制造电气装置的方法。
“可”赋予选择,而非必要。“任选”意指是不存在的,或者是存在的。“接触”包括有效触及,例如,就有利于反应而论。接触可以是直接触及。本文对一个元素族或多个元素族或元素周期表的提及意指由IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)发布的2011版元素周期表的那些。除非通过具体的陈述或上下文(例如,金属盐或螯合物)另外指明,否则本文对金属、金属合金或金属共混物的任何提及是指一种或多种相关元素的金属(非离子,形式氧化态0)形式。所有“wt%”(重量%)除非另有说明否则均按所用成分的总重量计。每种组合物、混合物或其他材料的成分加起来最多为100重量%。在其中包括属和亚属的任何马库什群组包括属中的亚属,例如,在马库什群组“R为烃基或烯基”中,R可以为烯基,或者R可以为烃基,其除了别的亚属外包括烯基。
如本文所用,体积电阻率(ρ)和电导率(Κ)是指本体体积电阻率和本体电导率。如果体积电阻率值和电导率值不经意间发生冲突,则以体积电阻率值为准。
“导电金属”意指元素周期表第1至13族中任一族的元素加上第14族的锡和铅、第15族的锑,以及镧系元素和锕系元素,或任何两种或更多种这样的元素的金属合金。元素或金属合金可具有20℃下小于0.0001欧姆·厘米的体积电阻率(ρ)和20℃下大于1×106西门子每米(S/m)的电导率(Κ)。这样的元素的例子为银、铜、金、铝、钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛、汞以及它们的共混物。这样的金属合金的例子为黄铜(铜和锌的金属合金)、青铜(铜和锡的金属合金)、67Cu33Zn、碳钢、晶粒取向电工钢、MANGANIN(式Cu86Mn12Ni2的金属合金的商标名称,德国迪伦堡的伊萨拜棱辉特公司(Isabellenhütte HeuslerGmbH&Co.KG,Dillenburg,Germany))、康铜(55%铜和45%镍的金属合金)、尼克洛姆镍铬(镍、铬和任选地铁的金属合金)以及它们的共混物。导电金属在可固化有机硅组合物中的总浓度低于(<)72重量%(wt%)、或者≤71重量%、或者≤70重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。导电金属在可固化有机硅组合物中的总浓度可以>60重量%、或者>65重量%、或者>66重量%、或者>67重量%、或者≥68重量%,例如从68.0重量%至71.0重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
“导电金属填料”意指导电金属的细分形式。导电金属填料可以是可分散的并在可固化有机硅氧烷组合物、ECSA或两者中形成胶态悬浮体。
可固化有机硅组合物包含可固化有机硅氧烷组合物、银和至少一种非银导电金属。例如,可固化有机硅组合物可包含以下成分的共混物:烃媒介物;可固化有机硅氧烷组合物;以及基本上由银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的组合组成的导电填料;其中所有成分的总浓度为可固化有机硅组合物的100.0重量%。触变指数的调节可通过改变一种成分的浓度或两种成分的量的比率同时将总银浓度保持在从50重量%至低于60重量%(例如,49.5重量%至59.4重量%)的范围内且将导电金属的总浓度保持在72重量%以下而实现。非银导电金属可以是:铜、金、铝、钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛和汞中的任一种金属;或黄铜、青铜、67Cu33Zn、碳钢、晶粒取向电工钢、MANGANIN、康铜和尼克洛姆镍铬中的任一种金属合金;或铜、金、铝、钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛、汞、黄铜、青铜、67Cu33Zn、碳钢、晶粒取向电工钢、MANGANIN、康铜和尼克洛姆镍铬中任何两种或更多种的物理共混物。或者,非银导电金属可缺乏铜和金以使得非银导电金属可以是:铝、钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛和汞中的任一种金属;或碳钢、晶粒取向电工钢和尼克洛姆镍铬中的任一种金属合金;或铝、钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛、汞、碳钢、晶粒取向电工钢和尼克洛姆镍铬中任何两种或更多种的物理共混物。或者,导电金属可缺乏铜、金和铝以使得非银导电金属可以是:钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛和汞中的任一种金属;或碳钢、晶粒取向电工钢和尼克洛姆镍铬中的任一种金属合金;或钙、钼、锌、锂、钨、镍、铁、钯、铂、锡、铅、钛、汞、碳钢、晶粒取向电工钢和尼克洛姆镍铬中任何两种或更多种的物理共混物。例如,非银导电金属可以是:锌、钨、镍、铁、锡、铅和钛中的任一种金属,或者锌,或者钨,或者镍,或者铁,或者锡,或者铅、或者钛。
在一些实施例中,可固化有机硅组合物是包含以下成分的共混物的可固化有机硅组合物:按可固化有机硅组合物的重量计浓度从4.0重量%至20重量%的烃媒介物,其中烃媒介物的特征在于从100摄氏度至360摄氏度的沸点;按可固化有机硅组合物的重量计浓度从10重量%至40重量%的可固化有机硅氧烷组合物;以及基本上由银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的组合组成的导电填料,其中银的总浓度为从50重量%至低于60重量%而碳纳米管的浓度为从高于0至5.0重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计;其中可固化有机硅组合物的所有成分的总浓度为100.0重量%;其中可固化有机硅组合物的特征在于至少3的根据随后描述的TI测试法测得的触变指数(η1/η10);并且其中可固化有机硅组合物的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
烃媒介物是分子的液体集合,其中每个分子由碳和氢原子组成,该碳和氢原子分别包括碳和氢原子的一种或不止一种同位素形式。每个分子具有碳碳键,其中每个碳碳键独立地为单键、双键、三键或芳族键。每个分子可独立地为饱和烃、不饱和烃、芳族烃或其任何两种或更多种的组合。每个分子可独立地为无环的或环状的,或无环和环状部分的组合。每个无环分子或部分可独立地为支化或非支化的。每个环状分子或部分可独立地为芳族或非芳族的。另外,每个环状分子或部分可独立地为单环或多环的,包括双环或三环。每个多环分子或部分可以为简单的(不共享原子的单独的环)或复杂的(具有共享至少一个原子的至少两个环)。复杂多环分子的例子为桥联的、螺环的和稠合多环的。多环分子的每个环可独立地为芳族或非芳族的。烃媒介物可来自以下类中的任一类或多类:烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、环烯烃、环炔烃和芳族烃。烃媒介物可以是相同或不同类的任何两种或更多种烃的混合物。相同类的烃的混合物可以是烷烃的混合物,诸如非支化烷烃(正构烷烃)的混合物或支化烷烃的混合物(例如,异烷烃混合物、新烷烃混合物或叔烷烃混合物)。例如,异烷烃混合物可包含(C9-C12)异烷烃中的至少两种、(C12-C16)异烷烃中的至少两种或(C16-C22)异烷烃中的至少两种。来自不同类的烃的混合物可以是烷烃和芳族烃的混合物或烷烃和烯烃的混合物。
烃媒介物的特征还可以在于至少100摄氏度(℃)、或者从100℃至360℃的沸点。烃媒介物的特定沸点不是关键性的,只要其高于100℃而又不过高以致无法将烃媒介物在可固化有机硅组合物固化期间和/或之后基本上除去即可。“基本上除去”意指按烃媒介物的起始体积计除去至少50体积%(vol%)、或者至少75vol%、或者至少90vol%、或者至少98vol%、或者至少99vol%,并且除去的量使得在停止或完成固化后ECSA具有<5重量%(重量%)、或者<4重量%、或者<3重量%、或者<2重量%、或者<1重量%的烃媒介物。在固化后ECSA中剩余的烃媒介物的量可等于(用在可固化有机硅组合物中的烃媒介物的重量)减去固化期间失去的重量。固化期间失去的重量可等于固化前的可固化有机硅组合物的重量减去ECSA的重量。或者,可以采用热重分析法(TGA)来测量加热时的重量变化,并且可以采用热解气相色谱-质谱法定量分析(鉴定和定量)在可固化有机硅组合物固化期间已离开可固化有机硅组合物的材料或由可固化有机硅组合物制得的ECSA。可在不使ECSA降解到分解程度的情况下除去烃媒介物,在所述分解程度下ECSA将不能满足其在本文所述的电气限制、粘合性限制或这两种限制。
另外,可将具有特定沸点或沸点范围的烃媒介物的实施例用于适应有益的固化条件以使可固化有机硅组合物固化。例如,该沸点或沸点温度范围可有益地有利于材料的本体体积在固化期间收缩,以使得可固化有机硅组合物在即将固化前的本体体积高于固化后所得ECSA的本体体积。收缩可有利地处于相对低且恒稳的速率,以使得导电填料在可固化有机硅组合物中的填充得到改善(即,增加,而得到更致密的填充),从而得到比采用具有沸点低于100℃、尤其是低于80℃、或者<60℃、或者<50℃的烃媒介物的对比ECSA将会得到的更低的ECSA体积电阻率和更高的电导率。可调节收缩速率以改善(即,增加)导电填料在ECSA中的填充。
对于大多数应用而言,360℃的最高沸点(即,终沸点)对烃媒介物即已足够。当烃媒介物是具有不同沸点的不同烃分子的混合物时,烃媒介物的特征可在于最低沸点分子的初沸点和最高沸点分子的终沸点。例如,烃媒介物可具有大于150℃的初沸点和低于300℃的终沸点;或者大于210℃的初沸点和低于270℃的终沸点;或者>160℃的初沸点和<205℃的终沸点;或者>210℃的初沸点和<270℃的终沸点;或者>270℃的初沸点和<355℃的终沸点。
烃媒介物可按从4.0重量%至20重量%、或者从5重量%至20重量%、或者从5重量%至15重量%、或者从5重量%至14重量%、或者从6重量%至11重量%的浓度存在于可固化有机硅组合物中,所有的都按可固化有机硅组合物的总重量计。烃媒介物的重量%过低可导致所得ECSA的体积电阻率大于0.0010Ω·cm。
短语“基本上由银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管组成的导电填料”意指可固化有机硅组合物和ECSA具有低于0.2重量%、或者<0.1重量%、或者<0.10重量%、或者<0.05重量%、或者<0.01重量%的银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的组合之外的导电填料。可固化有机硅组合物和ECSA可以缺乏或不含(即,可含有0.00重量%)该组合之外的导电填料。导电填料可具有从1:1(大致球形)至3,000:1范围内的纵横比。
“银颗粒”意指原子序数为47的元素(Ag)的细分固体形式,其中银颗粒总体上具有至少90原子%(at%)的Ag、或者>95at%的Ag、或者>98at%、或者>99.99at%的Ag。银颗粒在可固化有机硅组合物中的浓度可为从40重量%至58重量%(例如,随后描述的方面1的实施例)、或者从42重量%至55重量%、或者从45重量%至55重量%、或者从48重量%至52重量%、或者从49重量%至51重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
“涂银核颗粒”意指细分的核-壳复合物,其中核是不为银的内部支撑材料的固体或液体形式,而壳是原子序数为47的元素(Ag)的涂层或膜,其中壳覆盖内部支撑材料。内部支撑材料可以是沸点>300℃的液体(例如,汞),或者固体。在每个涂银核颗粒中,内部支撑材料可以是单个颗粒,或者多个颗粒的簇或聚集体。内部支撑材料可以是导电的或不导电的(绝缘的)。非导电内部支撑材料可以是二氧化硅玻璃(例如,钠钙硅玻璃或硼硅酸盐玻璃)、碳的金刚石多形体、二氧化硅、有机聚合物、有机硅氧烷聚合物或陶瓷。二氧化硅玻璃颗粒可以是实心的或中空的。导电内部支撑材料可以是任何非银导电颗粒,诸如非银颗粒的固体金属颗粒,缺乏银的固体金属合金颗粒,碳的非金刚石同素异形体颗粒,或它们的混合物。因此,内部支撑材料可以为铝,二氧化硅玻璃,碳,陶瓷,铜,铁,锂,钼,镍,有机聚合物,钯,铂,二氧化硅,锡,钨,锌,或铝、铜、铁、锂、钼、镍、钯、铂、锡、钨和锌中任何两种或更多种的金属合金,或铝、二氧化硅玻璃、碳、陶瓷、铜、铁、锂、钼、镍、有机聚合物、钯、铂、二氧化硅、锡、钨、锌和金属合金中任何两种或更多种的物理共混物。内部支撑材料的材料可以与如本文所述的导电金属填料的非银材料相同或不同。银在涂银核颗粒中的浓度可为从2重量%至59重量%(例如,随后描述的方面1的实施例)、或者从2重量%至58重量%、或者从10重量%至45重量%、或者从12重量%至43重量%、或者从28重量%至42重量%,所有的都按涂银核颗粒的重量计。涂银核颗粒的例子为涂银镍颗粒,其中核或内部支撑材料为镍。涂银镍颗粒的例子为按涂银镍颗粒的重量计具有15重量%的Ag(Ag/Ni-15)、30重量%的Ag(Ag/Ni-30)或40重量%的Ag(Ag/Ni-40)的涂银镍颗粒。涂银核颗粒在可固化有机硅组合物中的浓度可为从12重量%至28重量%(例如,随后描述的方面1的实施例)、或者从15重量%至25重量%、或者从16重量%至22重量%、或者从16重量%至20重量%、或者从17重量%至20重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。作为因涂银核颗粒而计算可固化有机硅组合物中的银含量分布的一个例子,当可固化有机硅组合物中的涂银核颗粒由按涂银镍颗粒的重量计具有40重量%银的涂银镍颗粒(即,Ag/Ni-40)组成,并且涂银镍颗粒(即,Ag/Ni-40)按可固化有机硅组合物的重量计以20重量%存在于可固化有机硅组合物中时,涂银镍颗粒将在可固化有机硅组合物中贡献8.0重量%的Ag(20重量%×0.40=8.0重量%Ag)。在这样的可固化有机硅组合物中其余的银将由银颗粒贡献。例如,如果银颗粒以47重量%而Ag/Ni-40颗粒以20重量%存在于可固化有机硅组合物中,两者均按可固化有机硅组合物的重量计,则银在可固化有机硅组合物中的总浓度将等于55重量%Ag(47重量%+8.0重量%=55重量%)。
如果本文在从银颗粒和涂银颗粒(考虑到银在后者中的浓度)计算出的银的量与银在可固化有机硅组合物中的总浓度之间存在任何不经意间的冲突,则以银在可固化有机硅组合物中的总浓度为准,以使得可在必要时调节银颗粒和涂银颗粒的量,以便满足银在可固化有机硅组合物中的总浓度。银在可固化有机硅组合物中的总浓度可为从49.6重量%至<60重量%(例如,随后描述的方面1的实施例)、或者从50.0重量%至59.4重量%、或者从50.7重量%至59.4重量%、或者从54重量%至59.0重量%、或者从54.0重量%至59.0重量%、或者从56.0重量%至58.0重量%,例如从52.9重量%至58.1重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。可固化有机硅组合物可缺乏来自银颗粒和涂银核颗粒之外的任何来源的银。有利的是,银在可固化有机硅组合物中的浓度可有益地加以限制以降低成本,而不丧失所得ECSA的有益导电性和体积电阻率特性。
银颗粒的特征可在于电导率(K)≥1×106S/m、或者K≥1.0×107S/m、或者K≥5.0×107S/m、或者K≥6.0×107S/m。涂银颗粒(例如,Ag/Ni-40颗粒)的特征可在于电导率(K)≥1×106S/m、或者K≥2.0×106S/m、或者K≥5.0×106S/m、或者K≥1.0×107S/m。银颗粒和涂银核颗粒可独立地为立方体、薄片、颗粒、不规则体、棒状物、针状物、粉末、球体的形状,或立方体、薄片、颗粒、不规则体、棒状物、针状物、粉末和球体中任何两种或更多种的混合物。银颗粒可具有从0.005微米(μm)至20μm的中值粒度。银颗粒的特征可在于500μm、或者200μm、或者100μm、或者50μm、或者30μm的最大粒度;和0.0001μm、或者0.0005μm、或者0.001μm的最小粒度。涂银核颗粒可具有从5μm至100μm的中值粒度。涂银核颗粒的特征可在于1毫米(mm)、或者100μm、或者50μm、或者10μm、或者1μm、或者500纳米(nm)的最大粒度;和>0.001μm、或者0.01μm、或者0.1μm的最小粒度。粒度可通过粒度分布分析进行测定并以μm记录为中值粒度(D<50),或者以μm记录为直径,低于该直径存在10%(D10)、50%(D50)和90%(D90)的累积粒度分布。在制备可固化有机硅组合物之前,可使用激光散射或粒度分析仪通过银颗粒或涂银核颗粒的干燥形式的样品或分散在分散剂(例如,水)中的样品测定粒度。例如,MALVERN MASTERSIZER S粒度分析仪(英国伍斯特郡马尔文的马尔文仪器公司(MalvernInstruments,Malvern,Worcestershire,UK))可用于粒度在从300nm至1000μm范围内的颗粒;而MICROTRAC NANOTRAC UPA150粒度分析仪(美国宾夕法尼亚州蒙哥马利维尔的麦奇克公司(Microtrac,Inc.,Montgomeryville,Pennsylvania,USA))可用于粒度在从5nm至4μm范围内的颗粒。可将原子力显微术(AFM)、扫描电子显微术(SEM)或透射电子显微术(TEM)用于在银颗粒和/或涂银核颗粒分散到可固化有机硅组合物中之后或固化成ECSA之后测量其粒度。除非本文另行指出,否则对颗粒的任何粒度测量均在制备含有该颗粒的可固化有机硅组合物之前进行。
可独立地对银颗粒(例如,银薄片)和涂银核颗粒进行表面处理。例如,可对这样的颗粒进行表面处理以改善(即,增加)被可固化有机硅氧烷组合物的“润湿性”和/或在可固化有机硅组合物、ECSA或两者中的分散性。表面处理可包括将颗粒与化学物质诸如酸、碱、增容剂、润滑剂或加工助剂接触。化学物质可以是含水氢氧化钠、(C4-C28)羧酸或酯(例如,脂肪酸或脂肪酸酯)、烃媒介物、含硅化合物或硫酸。含硅化合物可以是有机氯硅烷、有机硅氧烷、有机二硅氮烷、有机烷氧基硅烷。可将润滑剂用于在从银粉末制备银薄片的研磨加工过程中处理银颗粒以防止银粉末冷焊或形成聚集体。在将颗粒与可固化有机硅组合物的其他成分混合之前,可以或者可以不将该化学物质从银颗粒和/或涂银核颗粒中除去。即使在处理过程之后将处理过的颗粒用溶剂洗涤,一些化学物质诸如润滑剂或增容剂仍可化学吸附在颗粒的表面上。
用于本发明的碳纳米管可以是单壁碳纳米管,多壁碳纳米管,衍生化单壁碳纳米管,衍生化多壁碳纳米管,或单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、衍生化单壁碳纳米管和衍生化多壁碳纳米管中任何两种或更多种的混合物。碳纳米管的特征可在于电导率(K)≥1S/m。“单壁碳纳米管”(SWCNT)是具有单个圆柱形结构的碳的同素异形体(即,圆柱形石墨烯)。“多壁碳纳米管”(MWCNT)是具有共轴(同心)圆柱形结构(圆柱体套圆柱体(“俄罗斯玩偶模型”))形式的多个石墨片层(石墨烯片层)或具有绕自身卷起而形成卷绕的卷轴状结构(“羊皮纸模型”)的单个石墨片层(石墨烯片层)的碳的同素异形体或它们的组合。CNT可以或可以不具有“竹节状”结构,这种结构可通过三聚氰胺在氩气氛围下在800℃至980℃进行化学气相沉积热解而制备。“衍生化碳纳米管”是石墨化碳纳米管、含官能团的碳纳米管或它们的组合结构。含官能团的CNT具有至少一个共价键合到碳纳米管壁的碳原子上的含杂原子的部分,其中该部分具有至少一个为O、N、S、P或卤素(F、Cl、Br或I)的杂原子。这样的官能团的例子为-NO3、-SO3H、-PO3H、-OH、-COOH和-NH2。“石墨化碳纳米管”是包含共价键合到SWCNT或MWCNT的侧壁的石墨薄片的杂化结构。含官能团的碳纳米管可得自其商业供应商或根据任何合适的方法制备。合适的方法的例子包括将起始碳纳米管暴露于化学物质、环境条件或它们的任何组合以便将至少一个官能团安装在起始碳纳米管的碳原子上而得到含有官能团的碳纳米管。化学物质可以是含水碱,诸如含水氢氧化钠;或含水酸,诸如硫酸、硝酸;氧化剂(例如,氧气)或它们的混合物。环境条件可以是热处理(例如,900℃至1,100℃持续1至60分钟)、惰性氛围或它们的任何组合。石墨化碳纳米管可得自其商业供应商或根据任何合适的方法制备。合适的方法的例子包括以下文献中的方法中的任一种:Yu,K.,et al.(Carbon Nanotube with Chemically Bonded Graphene Leaves for Electronic andOptoelectronic Applications,J.Phys.Chem.Lett.,2011;13(2):1556-1562)(Yu,K.等人,“用于电子和光电子应用的具有化学键合的石墨烯叶的碳纳米管”,《物理化学杂志通》,2011年,第13卷第2期,第1556-1562页);Stoner,B.R.et al.(Graphenated carbonnanotubes for enhanced electrochemical double layer capacitor performance,Appl.Phys.Lett.,2011;99(18):183104-1to 183104-3)(Stoner,B.R.等人,“用于增强电化学双层电容器性能的石墨化碳纳米管”,《应用物理通讯》,2011年,第99卷第18期,第183104-1至183104-3页);和Hsu,H-C et al.(Stand-up structure of graphene-likecarbon nanowalls on CNT directly grown on polyacrylonitrile-based carbonfiber paper as supercapacitor,Diamond and Related Materials,2012;25:176-179)(Hsu,H-C等人,“直接在基于聚丙烯腈的碳纤维纸上生长而作为超级电容器的CNT上的石墨烯样碳纳米壁的直立结构”,《金刚石及相关材料》,2012年,第25卷,第176-179页)。组合结构的例子为-NO3、-SO3H、-PO3H、-OH、-COOH或-NH2官能化石墨化碳纳米管,诸如其中-NO3、-SO3H、-PO3H、-OH、-COOH或-NH2基团占组合结构的重量的从0.01重量%至5重量%、或者从0.1重量%至3重量%、或者从0.5重量%至2重量%(例如,1重量%)。
不同类型的碳纳米管颗粒的每一个的特征可独立地在于10μm、或者1μm、或者500nm、或者300nm、或者200nm、或者100nm、或者50nm的最大外径;和1nm、或者2nm、或者5nm、或者8nm、或者10nm、或者15nm、或者25nm的最小外径。碳纳米管颗粒的特征可在于1mm、或者500μm、或者300μm、或者150μm、或者100μm、或者50μm、或者25μm的最大长度;和0.1μm、或者1μm、或者5μm、或者10μm、或者20μm的最小长度。可将拉曼光谱、AFM、SEM或TEM(例如TEM)用于测量直径和长度。
可通过任何合适的手段诸如混合、超声处理或它们的组合将碳纳米管分散在可固化有机硅组合物的可固化有机硅氧烷组合物中。碳纳米管在可固化有机硅组合物中的浓度可为从>0至5.0重量%(例如,随后描述的方面1的实施例)、或者从0.01重量%至4.9重量%、或者从0.05重量%至3.9重量%、或者从0.1重量%至2.9重量%、或者从0.4重量%至2.5重量%、或者从0.6重量%至2.3重量%、或者从0.7重量%至2.2重量%,例如从0.4重量%至2.2重量%或从0.50重量%至2.0重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。有利的是,碳纳米管在可固化有机硅组合物中的浓度可在前述范围内变动以调节流变性诸如触变指数,同时有益地将所得ECSA的体积电阻率维持在0.001Ω·cm以下,而不添加另一种高度导电的金属或贵金属填料诸如铜和金金属,并且同时将可固化有机硅组合物中银的总浓度维持在从50重量%至<60重量%的在经济上有吸引力的范围内。低于4重量%的烃媒介物浓度、或低于4重量%的烃媒介物浓度与不存在碳纳米管、或低于4重量%的烃媒介物浓度与在可固化有机硅组合物中将碳纳米管用不同的非金属填料替换,可导致所得ECSA的体积电阻率>0.001Ω·cm、或者>0.1Ω·cm、或者>1Ω·cm。
银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的组合之外的导电填料意指特征在于20℃下的体积电阻率(ρ)低于0.001欧姆·厘米以及20℃下的电导率(Κ)大于1×105西门子每米(S/m)的任何其他固体颗粒。这些其他固体颗粒包括非银颗粒的固体金属颗粒、非银合金颗粒的固体金属合金颗粒、非碳纳米管的碳的非金刚石同素异形体颗粒以及它们的混合物。非银颗粒的固体金属颗粒包括但不限于上述非银导电金属的颗粒。例如,非银颗粒的固体金属颗粒包括铜、金、铝、钙、钨、锌、镍、锂、铁、铂、锡、铅、钛和锗的颗粒。非银合金颗粒的固体金属合金颗粒包括但不限于碳钢(例如,1010)、晶粒取向电工钢、MANGANIN、康铜、不锈钢和尼克洛姆镍铬的颗粒。非碳纳米管的碳的非金刚石同素异形体包括碳的无定形、纤丝状、玻璃态(玻璃状)和石墨多形体,而不包括(排除)碳的金刚石多形体。非碳纳米管的碳的非金刚石同素异形体还包括这样的碳的无定形、纤丝状、玻璃态和石墨多形体,其中颗粒已通过官能团(例如,-COOH或-NH2)衍生化和/或通过化学物质(含水碱,诸如含水氢氧化钠;或含水酸,诸如硫酸、硝酸,或它们的混合物)或环境条件(例如,氧化和/或热处理)进行了处理,或它们的任何组合。
“可固化有机硅氧烷组合物”可以是任何可固化有机硅氧烷,诸如缩合可固化有机硅氧烷、自由基可固化有机硅氧烷或硅氢加成可固化有机硅氧烷。“有机硅”包括直链和支链有机硅氧烷。本发明的主要优点可通过采用任何可固化有机硅氧烷的实施例实现。
取决于其反应性官能团,可通过以下方式增强可固化有机硅氧烷组合物的固化或固化速率:将可固化有机硅氧烷组合物与含金属的催化剂、热、紫外(UV)线、O2、过氧化物、水(例如,空气中的水蒸汽)或它们的组合接触。含金属的催化剂的金属可以是Sn、Ti、Pt或Rh。缩合可固化有机硅氧烷可以为羟基官能化的和/或烷氧基官能化的。缩合可固化有机硅氧烷的固化或固化速率可通过水分、热或热和水分而增强。自由基可固化有机硅氧烷可以为烯基官能化(例如,乙烯基)和/或炔基官能化的。自由基可固化有机硅氧烷的固化或固化速率可通过紫外线或过氧化物、热或两者而增强。硅氢加成可固化有机硅氧烷可以为烯基官能化的(例如,乙烯基)和Si-H官能化的。硅氢加成可固化有机硅氧烷的固化或固化速率可通过硅氢加成催化剂(例如,Pt催化剂)、热或硅氢加成催化剂和热两者而增强。
每个有机硅氧烷分子包含硅、碳、氢和氧原子。如用在“有机硅氧烷”中,术语“有机”意指烃基、杂烃基或有机杂基,这些基团在本文统称为有机基团。每个有机基团可以为杂烃基、或者有机杂基、或者烃基。烃基、杂烃基和有机杂基基团在随后描述。每个有机基团可具有从1至20个碳原子,例如(C1-C20)烃基。每个有机硅氧烷分子可以只含未取代的烃基基团(即,只含硅、碳、键合到碳原子的氢原子,和氧原子)。或者,一个或多个有机硅氧烷分子可被杂烃基、有机杂基或反应性官能团取代。每个反应性官能团可独立地为烯基或炔基部分;Si-H部分;Si-OH部分;Si-ORx部分,其中Rx为(C1-C10)烃基、-C(O)(C1-C10)烃基;或-N=CR1R2部分,其中R1和R2的每一个独立地为(C1-C10)烃基或R1和R2合在一起形成(C2-C10)亚烃基。
每个有机硅氧烷分子可独立地包含具有直链、支链、环状或树脂状结构的含硅基础聚合物。例如,每种含硅基础聚合物可独立地具有直链结构、或者支链结构、或者环状结构、或者树脂状结构。每种含硅基础聚合物可独立地为均聚物或共聚物。每种含硅基础聚合物可独立地每分子具有一个或多个反应性官能团。至少一些、或者大部分、或者基本上所有反应性官能团在可固化有机硅氧烷组合物的固化期间发生反应而得到固化的有机硅氧烷。反应性官能团可独立地位于含硅基础聚合物上的末端位置和/或侧链位置处。可固化有机硅氧烷组合物的每个有机硅氧烷分子可以为单种含硅基础聚合物,或者可以包含在以下性质的至少一个中彼此不同的两种或更多种含硅基础聚合物:结构、粘度、平均分子量、硅氧烷单元和单元顺序。
缩合可固化有机硅氧烷可以为平均每分子具有至少1个羟基部分的二有机硅氧烷化合物,或二有机硅氧烷化合物与平均每分子具有至少一个卤素原子(例如,Cl、F、Br或I)的有机卤素硅化合物的混合物。或者,缩合可固化有机硅氧烷可以为在US 6,534,581 B1中的第3列第3行至第4列第63行中所述的组分(A)和组分(B)的混合物。(组分(A)和(B)不同于后文描述的成分(A)和(B))。然而,本发明不限于该缩合可固化有机硅氧烷。
如用在“二有机硅氧烷化合物”(不论是否为缩合可固化的)中,术语“二有机”意指具有至少一个式R2SiO2/2的双官能(D)单元的分子;其中每个R独立地为有机基团。二有机硅氧烷化合物的例子为聚二甲基硅氧烷,其中D单元的每个有机基团为甲基;聚(乙基,甲基)硅氧烷,其中D单元的有机基团为甲基和乙基基团,如在式CH3(CH3CH2)SiO2/2的D单元中;以及聚(甲基,苯基)硅氧烷,其中D单元的有机基团为甲基和苯基基团,如在式CH3(C6H5)SiO2/2的D单元中。二有机硅氧烷化合物可以全部具有D单元,如在二有机环硅氧烷化合物中。通常,二有机硅氧烷化合物还具有至少一个M、Q和/或T单元。一个或多个反应性官能团可在D单元的任一个或多个和/或任何M和/或Q单元的一个或多个上。
缩合可固化有机硅氧烷可以为平均每分子具有至少1个烯基部分的二有机硅氧烷化合物。或者,自由基可固化有机硅氧烷可以为US 7,850,870 B2第5列第28行至第12列第9行中所述的低聚物、聚合物或聚合性单体的固化产物。然而,本发明不限于该自由基可固化有机硅氧烷。
通常,可固化有机硅组合物及其可固化有机硅氧烷组合物包含硅氢加成可固化有机硅氧烷,并且在固化后ECSA包含至少部分硅氢加成固化的有机硅氧烷。然而,本发明不限于使用硅氢加成可固化/固化的有机硅氧烷。
在至少部分固化前,硅氢加成可固化有机硅氧烷的第一实施例通常在成分(A)包含Si-H部分时包含成分(A)和(C)。或者硅氢加成可固化有机硅氧烷的第二实施例在成分(A)包含或缺乏Si-H部分时包含成分(A)、(B)和(C)。成分(A)至(C)为:(A)至少一种平均每分子具有至少一个不饱和碳碳键的二有机硅氧烷化合物;(B)平均每分子具有至少一个Si-H部分的有机氢硅化合物;以及(C)硅氢加成催化剂。成分(B)可充当增链剂或交联剂以延长或交联成分(A)。
如用在“有机氢硅化合物”(不论是否为硅氢加成可固化的)中,术语“有机氢”意指具有至少一个式RHSi的双官能单元的分子,其中R独立地为有机基团。当有机氢硅化合物为有机氢硅氧烷化合物时,该分子具有式RHSiO2/2的双官能(D)单元;其中R独立地为有机基团。
在硅氢加成固化期间,在第一实施例中的成分(A)的不同分子,或在第二实施例中的成分(A)和(B)经由硅氢加成而一起反应,得到至少部分硅氢加成固化的有机硅氧烷。该反应可得到基本上固化,或者完全固化。硅氢加成固化的有机硅氧烷可以为基本上固化的,或者完全固化的。基本上固化的意指基于有限的成分为至少90mol%、或者至少95mol%、或者至少98mol%固化的固化程度。固化程度可通过差示扫描量热法(DSC)测定。当将完全固化的材料的样品在DSC测量期间加热时,通过DSC分析,该完全固化的材料将不会显示出放热峰。当将能够固化的未固化材料的样品在DSC测量期间加热时,通过DSC分析,该未固化材料将显示出具有最大面积的放热峰(例如,指示放热事件,诸如生成或释放热的反应或混合)。部分固化的材料将显示出放热峰,其中其面积将为未固化材料的放热峰的面积与固化材料的0面积(无放热峰)之间的中间值。部分固化的材料的放热峰的面积与未固化材料的放热峰的面积相比的比例将与部分固化的材料的固化百分比成比例。各二有机硅氧烷化合物和有机氢硅化合物可独立地相同(即,在同一分子中同时具有Si-H和不饱和碳碳键),或者不同。当成分(A)和(B)为相同的化合物时,固化包括分子间硅氢加成并且还可以包括分子内硅氢加成。当成分(A)和(B)为不同的化合物时,固化包括分子间硅氢加成。
成分(A)即至少一种二有机硅氧烷化合物为硅氢加成可固化的并且可以包含单种二有机硅氧烷化合物,或多种不同的二有机硅氧烷化合物。如在前述段落中所提出,每种二有机硅氧烷化合物可包含或者缺乏Si-H部分。每种二有机硅氧烷化合物可独立地平均每分子具有至少1、或者>1、或者≥2、或者≥3、或者≥5、或者≥10个不饱和碳碳键。每个不饱和碳碳键独立地为C=C(烯基)或C≡C(炔基)。通常,不饱和碳碳键中的至少一个为C=C,或者所有的不饱和碳碳键均为C=C,或者不饱和碳碳键中的至少一个为C≡C,或者所有的都为C≡C,或者不饱和碳碳键为C=C和C≡C的组合。二有机硅氧烷化合物可以为炔基硅氧烷或烯基硅氧烷,其中分别存在至少一个炔基或烯基基团,并且炔基或烯基基团的每一个可从碳、氧或硅原子悬垂。每个烯基基团可独立地具有一个或多个C=C键。每个烯基可具有一个C=C并为(C2-C6)烯基、或者(C2-C4)烯基(例如,乙烯基或烯丙基)。烯基中的C=C键可在内部,如在5-己烯-1-基中,或在末端烯基中,如在H2C=C(H)-(C0-C6)亚烷基中(H2C=C(H)-(C0)亚烷基为乙烯基)。炔基和烯基基团可独立地位于二有机硅氧烷化合物中的任何间隔和/或位置,诸如末端位置、侧链位置或末端和侧链(内部)两种位置。二有机硅氧烷化合物可以是至少两种不同的二有机硅氧烷化合物的混合物或共混物,只要成分(A)平均每分子具有至少一个不饱和碳碳键即可。二有机硅氧烷化合物可以为二有机环硅氧烷单体或聚二有机硅氧烷。
再次参见成分(A),聚二有机硅氧烷可以为直链的或支链的、未交联的或交联的并包含至少两个D单元。任何聚二有机硅氧烷还可以包含额外的D单元。任何聚二有机硅氧烷还可以包含处于任何共价组合形式的至少一个M、T或Q单元;或者至少一个M单元;或者至少一个T单元;或者至少一个Q单元;或者至少一个M单元和至少一个T单元的任何共价组合。具有共价组合的聚二有机硅氧烷可以为DT、MT、MDM、MDT、DTQ、MTQ、MDTQ、DQ、MQ、DTQ或MDQ聚二有机硅氧烷。成分(A)可以为聚二有机硅氧烷的混合物或共混物,例如,MDM和DT分子的混合物。已知的符号M、D、T和Q表示可存在于硅氧烷(例如,有机硅)中的结构单元的不同官能团,所述硅氧烷包含通过共价键接合的硅氧烷单元。单官能(M)单元表示R3SiO1/2;双官能(D)单元表示R2SiO2/2;三官能(T)单元表示RSiO3/2并导致形成支链线性硅氧烷;并且四官能(Q)单元表示SiO4/2并导致形成交联的树脂组合物。反应性基团官能化硅氧烷可以为与R1R4 2SiO1/2单元(即,M单元)和/或R4 2SiO2/2(即,D单元)共价组合的R1SiO3/2单元(即,T单元)和/或SiO4/2单元(即,Q单元)。每个“R”基团(例如,R、R1和R4)独立地为烃基、杂烃基或有机杂基,它们在本文统称为有机基团。每个烃基、杂烃基和有机杂基可独立地具有从1至20、或者从1至10、或者从1至8、或者从1至6个碳原子。每个杂烃基和有机杂基独立地包含碳、氢和至少一个杂原子,该杂原子可独立地为卤素、N、O、S或P;或者S;或者P;或者卤素、N或O;或者卤素;或者卤素;或者O;或者N。每个杂烃基和有机杂基可独立地具有最多4、或者从1至3、或者1或2、或者3、或者2、或者1个杂原子。每个杂烃基可独立地为卤烃基(例如,氟甲基、三氟甲基、三氟乙烯基或氯乙烯基)、或者氨基烃基(例如,H2N-烃基)或烷基氨基烃基、或者二烷基氨基烃基(例如,3-二甲基氨基丙基)、或者羟基烃基、或者烷氧基烃基(例如,甲氧基苯基)。每个有机杂基可独立地为烃基-N(H)-、(烃基)2N-、烃基-P(H)-、(烃基)2P-、烃基-O-、烃基-S-、烃基-S(O)-或烃基-S(O)2-。每个烃基可独立地为(C1-C8)烃基、或者(C1-C6)烃基、或者(C1-C3)烃基、或者(C1-C2)烃基。每个(C1-C8)烃基可独立地为(C7-C8)烃基、或者(C1-C6)烃基。每个(C7-C8)烃基可以为庚基、或者辛基、或者苄基、或者甲苯基、或者二甲苯基。每个(C1-C6)烃基可独立地为(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C3-C6)环烷基或苯基。每个(C1-C6)烷基可独立地为甲基、乙基、丙基、丁基或戊基;或者甲基或乙基;或者甲基;或者乙基。每个卤素可独立地为溴、氟或氯;或者溴;或者氟;或者氯。每个R、R1和R4可独立地为烃基;或者卤烃基;或者烃基和至少一个杂烃基;或者烃基和至少一个有机杂基。每分子可平均存在至少1个具有能够发生硅氢加成的烯基或炔基基团的“R”。例如,每个二有机硅氧烷分子可平均存在至多4、或者至少1、或者>1、或者至少2、或者3、或者从1至4、或者从1至3个各自独立地能够发生硅氢加成的烯基或炔基基团。合适的烯基的例子为乙烯基、氟乙烯基、三氟乙烯基、烯丙基、4-丁烯-1-基和1-丁烯-4-基。合适的炔基的例子为乙炔基、丙炔-3-基和1-丁炔-4-基。
再次参见成分(A),聚二有机硅氧烷可以是聚二烷基硅氧烷,例如烷基二烯基甲硅烷氧基封端的聚二烷基硅氧烷或二烷基烯基甲硅烷氧基封端的聚二烷基硅氧烷,例如二烷基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二烷基硅氧烷。二烷基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二烷基硅氧烷的例子为二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、二乙基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基二乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二乙基硅氧烷、二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚(甲基,乙基)硅氧烷、聚(甲基,(C7-C8)烃基)硅氧烷以及它们的组合。或者,聚二有机硅氧烷可以为羟基封端的聚二有机硅氧烷。羟基封端的聚二有机硅氧烷可以为具有烯基、炔基或烯基和烯基侧基的羟基封端的聚二烷基硅氧烷。羟基封端的聚二烷基硅氧烷的例子为具有乙烯基侧基的羟基封端的聚二甲基硅氧烷、具有乙烯基侧基的羟基封端的聚二乙基硅氧烷、具有乙烯基侧基的羟基封端的聚(甲基,乙基)硅氧烷、具有乙烯基侧基的羟基封端的聚(甲基,(C7-C8)烃基)硅氧烷以及它们的组合。封端意指单(α)、或者双(α和ω两者)封端。或者,前述聚二烷基硅氧烷中的任一种还可以包含一个或多个(例如,从1至3个)内部(烷基,炔基)单元、或者内部(烷基,烯基)单元(例如,甲基,乙烯基或乙基,乙烯基单元)或一个或多个(例如,从1至3个)含烯基的侧基,例如含二甲基乙烯基甲硅烷氧基侧基的聚二甲基硅氧烷。或者,聚二有机硅氧烷可以为烯基二烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷、或者乙烯基二甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷。成分(A)可以为包含甲基和乙烯基R基团的聚二有机硅氧烷。成分(A)可以为聚(甲基,乙烯基)硅氧烷(均聚物)、或者羟基封端的聚(甲基,乙烯基)硅氧烷(均聚物)、或者聚(甲基,乙烯基)(二甲基)硅氧烷共聚物、或者羟基封端的聚(甲基,乙烯基)(二甲基)硅氧烷共聚物、或者它们中任意至少两种的混合物。聚(甲基,乙烯基)(二甲基)硅氧烷共聚物意指具有R1,R4SiO2/2单元的分子,其中R1为甲基而R4为乙烯基和R1,R1SiO2/2单元,其中每个R1为甲基。
再次参见成分(A),二有机环硅氧烷单体可以为(R1,R4)环硅氧烷,其中R1和R4独立地如之前所定义。(R1,R4)环硅氧烷可以为((C7-C8)烃基,烯基)环硅氧烷、((C7-C8)烃基,炔基)环硅氧烷、(烷基,炔基)环硅氧烷或(烷基,烯基)环硅氧烷,其中(C7-C8)烃基和烷基独立地如之前所定义。(烷基,烯基)环硅氧烷可以为例如(烷基,乙烯基)环硅氧烷,例如(甲基,乙烯基)环硅氧烷或(乙基,乙烯基)环硅氧烷。
再次参见成分(A),二有机硅氧烷化合物还可以包含或者可以实质上缺乏挥发性二有机硅氧烷。再次重申,二有机硅氧烷化合物可按制备时的状态使用,其中保留了挥发性二有机硅氧烷组分;或者可将处于制备时的状态的二有机硅氧烷化合物在用于可固化有机硅氧烷组合物前脱挥发物以除去挥发性部分。
再次参见成分(A),二有机硅氧烷化合物可具有从500g/mol至50,000g/mol、或者从500g/mol至10,000g/mol、或者1,000g/mol至3,000g/mol的数均分子量(Mn),其中Mn通过采用低角度激光散射检测器或折射率检测器和有机硅树脂(MQ)标准品的凝胶渗透色谱法测定。二有机硅氧烷化合物可具有从0.01帕·秒(Pa·s)至100,000Pa·s、或者从0.1Pa·s至99,000Pa·s、或者从1Pa·s至95,000Pa·s、或者从10Pa·s至90,000Pa·s、或者从100Pa·s至89,000Pa·s、或者从1,000Pa·s至85,000Pa·s、或者从10,000Pa·s至80,000Pa·s、或者从40,000Pa·s至75,000Pa·s、或者从10,000Pa·s至<40,000Pa·s、或者从>75,000Pa·s至100,000Pa·s的动态粘度。动态粘度在25℃下根据随后描述的动态粘度方法测量。二有机硅氧烷化合物可具有低于10重量%、或者低于5重量%、或者低于2重量%的硅键合的羟基基团,如通过29Si-NMR测定。或者,二有机硅氧烷化合物可具有低于10摩尔%(mol%)、或者低于5mol%、或者低于2mol%的硅键合的羟基基团,如通过29Si-NMR测定。
成分(A)(例如,二有机硅氧烷化合物)可为可固化有机硅组合物的从1重量%至39重量%、或者从3重量%至30重量%、或者从4重量%至20重量%。或者,成分(A)可为硅氢加成可固化有机硅氧烷的从50重量%至90重量%、或者从60重量%至80重量%、或者从70重量%至80重量%。
成分(B)即有机氢硅化合物每分子具有至少一个硅键合的氢原子。有机氢硅化合物可以为单种有机氢硅化合物,或多种不同的有机氢硅化合物。有机氢硅化合物可具有有机基团并且平均每分子具有至少两个、或者至少三个硅键合的氢原子。每个有机基团可独立地与如前所定义的R、R1或R4基团相同。有机氢硅化合物可以为有机氢硅烷、有机氢硅氧烷或它们的组合。有机氢硅化合物的结构可以为直链的、支链的、环状的(例如,环硅烷和环硅氧烷)或树脂状的。环硅烷和环硅氧烷可具有从3至12、或者从3至10、或者3或4个硅原子。在无环聚硅烷和聚硅氧烷中,硅键合的氢原子可位于末端位置和/或侧链位置。
参见成分(B)的实施例,有机氢硅烷可以为一硅烷、二硅烷、三硅烷或聚硅烷(四硅烷或更高级的硅烷)。合适的有机氢硅烷的例子为二苯基硅烷、2-氯乙基硅烷、双[(对二甲基甲硅烷基)苯基]醚、1,4-二甲基二甲硅烷基乙烷、1,3,5-三(二甲基甲硅烷基)苯、1,3,5-三甲基-1,3,5-三硅烷、聚(甲基亚甲硅烷基)亚苯基和聚(甲基亚甲硅烷基)亚甲基。
参见成分(B)的实施例,有机氢硅氧烷可以为二硅氧烷、三硅氧烷或聚硅氧烷(四硅氧烷或更高级的硅氧烷)。有机氢硅氧烷还可以定义为有机氢聚硅氧烷树脂,只要树脂每分子包含至少一个硅键合的氢原子即可。有机氢聚硅氧烷树脂可以为包含与M单元和/或D单元组合的T单元和/或Q单元的共聚物,其中T、Q、M和D单元如上所述。例如,有机氢聚硅氧烷树脂可以是DT树脂、MT树脂、MDT树脂、DTQ树脂、MTQ树脂、MDTQ树脂、DQ树脂、MQ树脂、DTQ树脂、MTQ树脂或MDQ树脂。M、D、T和Q单元可与之前所述的那些相同。合适的有机氢硅氧烷的例子为1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,3,3-四苯基二硅氧烷、苯基三(二甲基甲硅烷氧基)硅烷、1,3,5-三甲基环三硅氧烷、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(甲基氢硅氧烷)、三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷)、二甲基氢甲硅烷氧基封端的聚(甲基氢硅氧烷)和(H,Me)Si树脂。因此,有机氢硅化合物可以为三甲基甲硅烷氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氢硅氧烷)。
再次参见成分(B),有机氢硅化合物可具有低于1,000、或者低于750、或者低于500g/mol的分子量。有机氢硅化合物可以为二甲基氢甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷、或者三烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷-烷基氢硅氧烷共聚物、或者三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、或者二烷基氢甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷和三烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷-烷基氢硅氧烷共聚物的混合物。二烷基氢甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷可以为二甲基氢甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷。三烷基甲硅烷基封端的聚二烷基硅氧烷-烷基氢硅氧烷共聚物可以为三甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物。
成分(B)(例如,有机氢硅化合物)可为可固化有机硅组合物的从0.1重量%至10重量%、或者从0.2重量%至8重量%、或者从0.3重量%至5重量%。或者,成分(B)可为硅氢加成可固化有机硅氧烷的从1重量%至10重量%、或者从2重量%至8重量%、或者从3重量%至7重量%。
再次参见成分(A)和(B),硅氢加成可固化有机硅氧烷可具有从0.05至100、或者从0.1至100、或者从0.05至20、或者从0.5至15、或者从1.5至14、或者从2至7、或者从6至13的总硅键合氢原子与不饱和碳碳键的摩尔比。当成分(A)和(B)为不同的分子时,硅氢加成可固化有机硅氧烷可具有从0.05至100、或者从0.1至100、或者从0.05至20、或者从0.5至14、或者从0.5至2、或者从1.5至5、或者从>5至14的每分子有机氢硅化合物的硅键合氢原子与每分子二有机硅氧烷化合物的不饱和碳碳键的摩尔比。然而,本发明不限于包含成分(A)和(B)的硅氢加成可固化有机硅氧烷。
成分(C)即硅氢加成催化剂是可用于加速二有机硅氧烷化合物与有机氢硅化合物之间的硅氢加成反应的任何化合物或材料。硅氢加成催化剂可包括金属、含金属的化合物或它们的任何组合。每种金属独立地为铂、铑、钌、钯、锇或铱或它们中至少两种的任何组合。通常,金属为铂,这基于其在硅氢加成反应中的高活性。通常,成分(C)为铂化合物。合适的铂硅氢加成催化剂的例子是US 3,419,593中的氯铂酸与某些含乙烯基的有机硅氧烷的复合物,诸如氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的反应产物。硅氢加成催化剂可以是无载体的或设置在固相载体(例如,碳、二氧化硅或氧化铝)上。硅氢加成催化剂可以在热塑性树脂中微囊化,以增强在包含硅氢加成可固化有机硅氧烷的可固化有机硅组合物在固化前储存期间的稳定性。当需要固化时,可将微囊化催化剂(例如,参见US 4,766,176和US 5,017,654)加热到大约热塑性树脂的熔点或软化点,从而将硅氢加成催化剂暴露于成分(A)和(B)。硅氢加成催化剂可以是可光活化的催化剂(例如,铂(II)β-二酮酸盐复合物,诸如铂(II)双(2,4-戊烷二酮酸盐))以增强可固化有机硅组合物在固化前储存期间的稳定性。当需要固化时,可将可光活化的催化剂暴露于具有从150纳米(nm)至800nm的波长的紫外辐射,从而激活催化剂催化成分(A)和(B)的硅氢加成反应。
成分(C)通常以催化有效量使用。硅氢加成催化剂的催化有效量是足以催化二有机硅氧烷化合物和有机氢硅化合物的硅氢加成、加快其速率的任何量。无载体且未囊化的硅氢加成催化剂在硅氢加成可固化有机硅氧烷中的合适浓度按成分(A)至(C)的合并重量计为从0.1份每一百万份(ppm)至1000ppm、或者从1ppm至500ppm、或者从3ppm至150ppm、或者从1ppm至25ppm。微囊化硅氢加成催化剂在硅氢加成可固化有机硅氧烷中的合适浓度按成分(A)至(C)的合并重量计为从1重量%至20重量%、或者从3重量%至17重量%、或者从5重量%至15重量%、或者从10重量%至15重量%。
任选的成分。如早前所述,可固化有机硅组合物包含以下原始成分:烃媒介物、可固化有机硅氧烷组合物以及基本上由银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的组合组成的导电填料。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏额外的成分。术语“缺乏”意指含有低于最低浓度的、或者完全不含、不含(例如,含有0.000重量%的)或不含任何。然而,不论是可通过硅氢加成、缩合、自由基还是其他化学机理固化的,期望可固化有机硅组合物和ECSA还包含与原始成分不同的至少一种额外成分。该至少一种额外成分不应影响本发明的基本和新颖特征,例如,实现可固化有机硅组合物和ECSA的本文所述的一个或多个优点。
当任选的成分为有机硅氧烷时,有机硅氧烷包含一个或多个有机基团。每个有机基团可独立地为烷基、烯基、炔基、芳基或有机杂基。有机基团直接共价键合到有机硅氧烷的硅原子。有机基团的烷基基团可独立地具有从1至6、或者从1至3个碳原子;或者烷基可以为甲基、或者乙基、或者丙基。有机基团的烯基和炔基可独立地具有从2至6、或者从2至4个碳原子;或者烯基可以为乙烯基、或者丙烯-3-基、或者丁烯-4-基;或者炔基可以为乙炔基、或者丙炔-3-基、或者丁炔-4-基。有机基团的芳基可以为苯基、或者萘基。有机基团的有机杂基可具有从1至5、或者从1至3个碳原子以及至少一个为O、S或N,或者O或N,或者O;或者N的杂原子;或者有机杂基可以为烷基-O-亚烷基、或者二烷基-N-亚烷基,或者甲基-O-亚乙基、或者甲基-O-亚丙基。
在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA还包含至少一种额外成分。该至少一种额外成分当存在于可固化有机硅组合物或由其制得的可固化有机硅组合物中时的量不应过高而阻止可固化有机硅组合物满足至少原始成分的最低浓度,或阻止ECSA满足其限制,诸如触变指数、体积电阻率、总银浓度以及如本文所述的其他功能和浓度。当存在于可固化有机硅组合物中时,该至少一种额外成分可以按可固化有机硅组合物的总重量计处于0.01重量%至15重量%的总浓度。当存在时,所有额外的成分的总浓度为从0.1重量%至12重量%、或者从1重量%至10重量%。
可固化有机硅组合物可以按任何合适的方式通过该至少一种额外成分制备。例如,可将该至少一种额外成分与其可固化有机硅氧烷组合物或二有机硅氧烷成分预混。然后可将所得的预混物与烃媒介物、可固化有机硅氧烷组合物的任何其他成分以及导电填料共混,以制备其中共混物还包含该至少一种额外成分的可固化有机硅组合物的实施例。
通常,该至少一种额外成分包括粘附促进剂,更通常包括有机硅氧烷粘附促进剂。另选地或除此之外,该至少一种额外成分可以是以下成分中的一种或多种:有机硅增量剂、有机增塑剂或有机硅增量剂和有机增塑剂的组合;抑制剂;消泡剂;生物杀灭剂;增链剂;链封端剂;抗老化添加剂;非导电填料颗粒;酸受体;以及选自正上文的列表(即,从有机硅增量剂到酸受体的列表)的任何两种或更多种的组合。或者,该至少一种额外成分可以是粘附促进剂与选自从有机硅增量剂到酸受体的正上文列表的任何一种或多种的组合。例如,粘附促进剂可与有机硅增量剂、抑制剂、非导电填料颗粒,或有机硅增量剂、抑制剂和非导电填料颗粒中的任何两种或更多种结合使用。该至少一种额外成分可以是粘附促进剂、或者有机硅增量剂、或者有机增塑剂、或者有机硅增量剂和有机增塑剂的组合、或者抑制剂、或者消泡剂、或者生物杀灭剂、或者增链剂、或者链封端剂、或者抗老化添加剂、或者非导电填料颗粒、或者酸受体、或者组合中的任一种。另外,方便的是通过任选成分在可固化有机硅组合物和/或ECSA中的预期用途对任选成分命名。然而,预期用途不对因而命名的任选成分的化学进行限制,并且不对因而命名的任选成分可在可固化有机硅组合物得到ECSA的固化过程中发生反应或发挥作用的方式进行限制。为了进行说明,所谓的粘附促进剂可在可固化有机硅组合物和/或ECSA中充当粘附促进剂并任选地充当增链剂、交联剂、有机硅增量剂,或粘附促进剂与增链剂、交联剂和有机硅增量剂中一种或多种的任何组合。
可用于本发明的粘附促进剂可包括金属螯合物、基于硅的粘附促进剂或它们中任何两种或更多种的组合。该组合可以是金属螯合物与至少一种基于硅的粘附促进剂的组合,或至少两种不同的基于硅的粘附促进剂的组合。不同的基于硅的粘附促进剂在以下性质的至少一个中彼此不同:结构、粘度、平均分子量、硅氧烷单元和单元顺序。另外,基于硅的粘附促进剂与可固化有机硅氧烷组合物的其他基于硅的成分(例如,硅氢加成可固化有机硅氧烷的实施例的成分(A)和(B))在以下性质的至少一个中不同:结构、粘度、平均分子量、硅氧烷单元和单元顺序。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏粘附促进剂;在其他实施例中,它们还包含粘附促进剂。
金属螯合物粘附促进剂可基于为铅、锡、锆、锑、锌、铬、钴、镍、铝、镓、锗或钛的金属。金属螯合物可包含金属阳离子和阴离子螯合配体,诸如一羧酸盐、二羧酸盐或醇盐。粘附促进剂可包括非过渡金属螯合物,诸如铝螯合物,诸如乙酰丙酮铝。或者,金属螯合物可以是过渡金属螯合物。合适的过渡金属螯合物包括钛酸盐、锆酸盐(诸如乙酰丙酮锆)以及它们的组合。金属螯合物可以是钛螯合物。或者,粘附促进剂可包含过渡金属螯合物与烷氧基硅烷的组合,诸如环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷与铝螯合物或锆螯合物的组合。或者,金属螯合物可缺乏硅。合适的金属螯合物的例子在US 4,680,364的第3列第65行至第6列第59行中有所提及。
通常,粘附促进剂为基于硅的粘附促进剂。合适的基于硅的粘附促进剂包括烃氧基硅烷,烷氧基硅烷与羟基官能化聚有机硅氧烷的组合,氨基官能化硅烷,或它们中任何两种或更多种的组合。烃氧基硅烷可以是烷氧基硅烷。
例如,粘附促进剂可包括具有式R19 rR20 sSi(OR21)4-(r+s)的硅烷,其中每个R19独立地为具有至少3个碳原子的一价有机基团;R20包含至少一个Si-C-取代基,其中该取代基具有粘附促进基团,诸如氨基、环氧基、巯基或丙烯酸根基团;每个R21独立地为饱和烃基团;下标r具有0至2范围内的值;下标s为1或2;并且(r+s)之和不大于3。R21的饱和烃基团可以为1至4个碳原子的烷基基团,或者1或2个碳原子的烷基。R21可以为甲基、乙基、丙基或丁基;或者R21可以为甲基。或者,粘附促进剂可包含以上硅烷的部分缩合物。或者,粘附促进剂可包含烷氧基硅烷与羟基官能化聚有机硅氧烷的组合。
或者,粘附促进剂可包含不饱和化合物或环氧官能化化合物。粘附促进剂可包含不饱和烷氧基硅烷或环氧官能化烷氧基硅烷。例如,官能化烷氧基硅烷可以具有式R22 tSi(OR23)(4-t),其中下标t为1、2或3,或者下标t为1。每个R22独立地为一价有机基团,前提条件是至少一个R22是不饱和有机基团或环氧官能化有机基团。R22的环氧官能化有机基团的例子有3-环氧丙氧丙基和(环氧环己基)乙基。R22的不饱和有机基团的例子有3-甲基丙烯酰氧基丙基、3-丙烯酰氧基丙基和不饱和一价烃基(诸如乙烯基、烯丙基、己烯基、十一烯基)。每个R23独立地为具有1至4个碳原子、或者1至2个碳原子的饱和烃基。R23的例子有甲基、乙基、丙基和丁基。
合适的环氧官能化烷氧基硅烷型粘附促进剂的例子包括3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、(环氧环己基)乙基二甲氧基硅烷、(环氧环己基)乙基二乙氧基硅烷以及它们的组合。合适的不饱和烷氧基硅烷的例子包括乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、己烯基三甲氧基硅烷、十一碳烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷以及它们的组合。
或者,粘附促进剂可包括环氧官能化有机硅氧烷,诸如如上文所述的羟基封端的聚有机硅氧烷与环氧官能化烷氧基硅烷的反应产物,或羟基封端的聚有机硅氧烷与环氧官能化烷氧基硅烷的物理共混物。环氧官能化有机硅氧烷包含一个或多个或者两个或更多个环氧基团和至少一种类型的有机基团,诸如烷基、烯基、炔基、芳基或有机杂基。环氧基团可独立地直接共价键合到环氧官能化有机硅氧烷的有机硅氧烷基部分的硅原子或键合到有机基团的任何碳原子。环氧基团可位于有机硅氧烷基部分的内部、末端或这两种位置。环氧官能化有机硅氧烷可以为环氧官能化二有机硅氧烷、环氧官能化有机,氢硅氧烷或环氧官能化二有机/(有机,氢)硅氧烷。“二有机/(有机,氢)”表示硅氧烷在有机硅氧烷基部分中同时具有二有机硅D单元(“D”)和有机-SiH D单元(DH)。在这样的二有机硅D单元的任何一个中的有机基团可以彼此相同或不同。例如,环氧官能化二有机硅氧烷可以为双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷。“二烷基/(烷基,烯基)”表示硅氧烷同时具有二烷基硅D单元和烷基,烯基硅D单元。“双(α,ω-环氧丙氧烷基)”表示二烷基/烷基,烯基硅氧烷基部分具有两个末端环氧丙氧烷基基团,以及0个或任选地1个或更多个内部环氧丙氧烷基基团。或者,粘附促进剂可包含环氧官能化烷氧基硅烷和环氧官能化硅氧烷的组合。例如,粘附促进剂的例子有3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基硅氧烷(即,羟基封端的聚(甲基,乙烯基)硅氧烷)与3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的反应产物的混合物,或3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基硅氧烷的混合物,或3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和羟基封端的甲基乙烯基/二甲基硅氧烷共聚物的混合物。
或者,粘附促进剂可包括环氧官能化有机环硅氧烷。环氧官能化有机环硅氧烷包含一个或多个或者两个或更多个环氧基团和至少一种类型的有机基团,诸如烷基、烯基、炔基、芳基或有机杂基。例如,环氧官能化有机环硅氧烷可以是环氧官能化D3至D6二有机环硅氧烷、环氧官能化D3至D6有机,氢环硅氧烷或环氧官能化D3至D6二有机/(有机,氢)环硅氧烷。D3为有机环三硅氧烷,D4为有机环四硅氧烷,D5为有机环五硅氧烷,而D6为有机环六硅氧烷。环氧官能化有机环硅氧烷可具有一个或多个、或者两个或更多个有机环硅氧烷基部分,其中任何两个有机环硅氧烷基部分可经由亚烷基-二有机亚硅氧烷基-亚烷基链而彼此连接。例如,环氧官能化D3至D6有机,氢环硅氧烷可以为双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6有机,氢环硅氧烷),其中存在至少两个环氧丙氧烷基部分;存在可以彼此相同或不同的至少两个有机,氢环硅氧烷基部分;并且任何两个有机,氢环硅氧烷基部分独立地经由亚烷基-二有机亚硅氧烷基-亚烷基链彼此连接。每条链可以彼此相同或不同,可以为直链的或支链的,并可具有从3至100、或者从5至90、或者从8至50个原子的主链,其中主链原子为C、Si和O。环氧基团可独立地直接共价键合到有机环硅氧烷基部分的硅原子,或当存在两个或更多个有机环硅氧烷基部分时,键合到亚烷基-二有机亚硅氧烷基-亚烷基链的硅原子;或环氧基团可直接共价键合到其任何有机基团的任何碳原子。任何D单元中的基团可以彼此相同或不同。
或者,粘附促进剂可包括氨基官能化硅烷,诸如氨基官能化烷氧基硅烷,氨基官能化烷氧基硅烷的例子有:H2N(CH2)2Si(OCH3)3、H2N(CH2)2Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)3Si(OCH3)3、H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)3Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)5Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)5Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)2SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)2SiCH3(OCH2CH3)2、H2N(CH2)3SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)5SiCH3(OCH2CH3)2、H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、H2N(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、CH3NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH3)2、C4H9NH(CH2)2NH(CH2)3SiCH3(OCH2CH3)2以及它们的组合。
粘附促进剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至7重量%、或者从0.7重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。或者,粘附促进剂当存在时的浓度可为从1重量%至10重量%、或者从2重量%至9重量%、或者从3重量%至8重量%,所有的都按可固化有机硅氧烷组合物的重量计。
有机硅增量剂可以为未取代的含烃基的MD有机硅氧烷,诸如双(三烃基封端的)二烃基有机硅氧烷,其中每个烃基独立地为未取代的(C1-C10)烷基(例如,甲基)、(C2-C10)烯基、(C2-C10)炔基、苄基、苯乙基、苯基、甲苯基或萘基。有机硅增量剂的例子为聚二甲基硅氧烷,包括美国密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning Corporation,Midland,Michigan,USA)的DOW200流体。这些流体可具有范围从50至100,000厘沲(cSt,50至100,000平方毫米每秒(mm2/s))、或者50至50,000cSt(50至50,000mm2/s)或者12,500至60,000cSt(12,500至60,000mm2/s)的运动粘度。运动粘度根据随后描述的方法测量。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏有机硅增量剂;在其他实施例中,它们还包含有机硅增量剂。有机硅增量剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至5重量%、或者从1重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
有机增塑剂可用于代替有机硅增量剂,或除了有机硅增量剂之外也加以使用。有机增塑剂可除了可固化有机硅组合物中的烃媒介物之外也加以使用。有机增塑剂可以是羧酸酯,诸如邻苯二甲酸双((C1-C10)烷基)酯、对苯二甲酸双((C1-C10)烷基)酯、环己烷二羧酸双((C1-C10)烷基)酯或己二酸双((C1-C10)烷基)酯或它们的组合。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏有机增塑剂;在其他实施例中它们还包含有机增塑剂。有机增塑剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至5重量%、或者从1重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
有机硅增量剂和有机增塑剂的组合。有机硅增量剂和有机增塑剂的组合可包含聚二甲基硅氧烷流体和正上文的羧酸酯之一。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏有机硅增量剂和有机增塑剂的组合;在其他实施例中它们还包含该组合。该组合当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至5重量%、或者从1重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
与省去了抑制剂的相同组合物相比,抑制剂可用于延迟硅氢加成可固化有机硅氧烷的硅氢加成反应的发生、抑制其反应、减慢其反应速率或防止反应开始。合适的硅氢加成反应抑制剂的例子为炔属醇、甲硅烷基化炔属化合物、环烯基硅氧烷、烯-炔化合物、膦、硫醇、肼、胺、富马酸二酯和马来酸二酯。炔属醇的例子为1-丙炔-3-醇、1-丁炔-3-醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、4-乙基-1-辛炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、3-苯基-1-丁炔-3-醇和2-苯基-3-丁炔-2-醇。例如,抑制剂可以为1-乙炔基-1-环己醇。环烯基硅氧烷的例子为甲基乙烯基环硅氧烷,例如1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷和1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷。烯-炔化合物的例子为3-甲基-3-戊烯-1-炔和3,5-二甲基-3-己烯-1-炔。膦的例子为三苯基膦。富马酸二酯的例子为富马酸二烷基酯、富马酸二烯基酯(例如,富马酸二烯丙基酯)和富马酸二烷氧基烷基酯。马来酸二酯的例子为马来酸二烷基酯和马来酸二烯丙基酯。甲硅烷基化炔属化合物的例子为(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三甲基硅烷、((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)硅烷甲基乙烯基硅烷、双((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)二甲基硅烷、甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔基氧基))硅烷、甲基(三(3-甲基-1-丁炔-3-氧基))硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)三乙基硅烷、双(3-甲基-1-丁炔-3-氧基)甲基三氟丙基硅烷、(3,5-二甲基-1-己炔-3-氧基)三甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二苯基甲基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基苯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(3-苯基-1-丁炔-3-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基己烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二甲基乙烯基硅烷、(环己基-1-乙炔-1-氧基)二苯基甲基硅烷和(环己基-1-乙炔-1-氧基)三甲基硅烷。抑制剂可以为甲基(三(1,1-二甲基-2-丙炔基氧基))硅烷或((1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基硅烷。抑制剂可以是前述例子中任何两个或更多个的组合,它们来自单一结构类或来自至少两个不同的结构类。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏抑制剂;在其他实施例中它们还包含抑制剂。抑制剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至5重量%、或者从0.5重量%至2重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
消泡剂可用于抑制或防止在形成可固化有机硅组合物或可固化有机硅氧烷组合物的过程中起泡。合适的消泡剂的例子包括无有机硅的消泡剂,诸如可从美国康涅狄格州沃灵福德的BYK美国公司(BYK USA,Wallingford,Connecticut,USA)商购获得的那些。一个例子为BYK-052,其为包含斯托达溶剂(溶剂油)30重量%至60重量%、加氢的石油磺化重石脑油30重量%至60重量%、羟基乙酸丁酯5重量%至10重量%和2-丁氧基乙醇1重量%至5重量%的共混物。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏消泡剂;在其他实施例中它们还包含消泡剂。消泡剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
生物杀灭剂可以为抗微生物化合物、抗菌化合物、抗病毒化合物、杀真菌剂、除草剂或杀虫剂。生物杀灭剂可用于抑制可固化有机硅组合物或可固化有机硅氧烷组合物在其制造、储存、运输或应用期间受到污染或发生降解;和/或抑制ECSA在固化和/或用于电气部件期间受到污染或发生降解。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏生物杀灭剂;在其他实施例中它们还包含生物杀灭剂。生物杀灭剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至5重量%、或者从0.5重量%至1重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
增链剂可用于延长成分(A)、(B)或(A)和(B)在可固化有机硅组合物固化期间发生任何偶合或交联前的链长度。合适的增链剂的例子为双官能硅烷(例如,1,1,2,2-四甲基二硅烷)和双官能硅氧烷(例如,具有从3至50例如从3至10的聚合度(DP)的二甲基氢封端的聚二甲基硅氧烷)。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏增链剂;在其他实施例中它们还包含增链剂。增链剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
链封端剂可用于终止链并防止在可固化有机硅组合物固化期间进一步的延伸或交联。链封端剂可以为未取代的含烃基的硅氧烷M单元,其中烃基独立地如针对有机硅增量剂的烃基所述。合适的链封端剂的例子为具有一个或多个三甲基甲硅烷氧基基团的有机硅氧烷。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏链封端剂;在其他实施例中它们还包含链封端剂。链封端剂当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至5重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
抗老化添加剂可用于延迟可固化有机硅组合物和/或ECSA在暴露于促进降解的条件时降解的发生、抑制其降解、降低其降解速率或防止其降解。促进降解的条件的例子为暴露于氧化剂、紫外线、热、水分或它们中任何两种或更多的组合。合适的抗老化添加剂的例子为抗氧化剂、紫外吸收剂、紫外稳定剂、热稳定剂、干燥剂以及它们的组合。合适的抗氧化剂包括位阻酚(例如,维生素E)。合适的紫外吸收剂/稳定剂包括酚。合适的热稳定剂包括铁氧化物和炭黑。合适的水分稳定剂包括无水形式的二氧化硅、氧化镁和氧化钙。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏抗老化添加剂;在其他实施例中它们还包含抗老化添加剂。抗老化添加剂当存在时的浓度可为从0.01重量%至5重量%、或者从0.1重量%至2重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
非导电填料颗粒可以是二氧化硅玻璃(诸如钠钙硅玻璃或硼硅酸盐玻璃)、碳的金刚石多形体、二氧化硅、有机聚合物或陶瓷的颗粒。非导电填料颗粒与涂银核颗粒的不同之处在于前者缺乏在其上的银涂层,而后者在其上具有银涂层。非导电填料颗粒与前述导电填料不同。二氧化硅玻璃颗粒可以是实心的或中空的。非导电填料颗粒可以是立方体、薄片、颗粒、不规则体、针状物、粉末、球体,或立方体、薄片、颗粒、不规则体、针状物、粉末和球体中任何两种或更多种的混合物。非导电填料颗粒可具有从5μm至100μm的平均粒度。非导电填料颗粒可具有足够的粒度以改善(即,增加)银填料在ECSA中的填充,以使得ECSA的体积电阻率比具有相同浓度的粒度更小的非导电填料颗粒的对比性ECSA的体积电阻率更低。这样的足够粒度可以是大于银填料的平均粒径的非导电填料颗粒的平均粒径。与通过相同但缺乏球形二氧化硅玻璃填料颗粒的可固化有机硅组合物制备的ECSA相比,球形二氧化硅玻璃填料颗粒可有益地增强(即,降低)所得ECSA的体积电阻率。另选地或除此之外,球形二氧化硅玻璃填料颗粒可有益地帮助维持可固化有机硅组合物、ECSA或两者的接合线的厚度均匀性,其中该接合线已设置在基底上,诸如用于电气部件的基底,并且所得的部件经历比环境温度和/或压力更高的温度和/或压力(例如,如在层合步骤过程中)。另选地或除此之外,球形二氧化硅玻璃填料颗粒可有益地渗透或机械磨蚀掉可能已在易于氧化的基底的外表面上或在银颗粒、涂银核颗粒或它们的任何组合的表面上形成的金属氧化物层(例如,氧化铜层)。易于氧化的基底的例子为铜箔或铜线,该铜的表面层可在空气中自发氧化而形成氧化铜层。非导电填料颗粒当存在时的浓度可为从0.1重量%至10重量%、或者从0.5重量%至8重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
酸受体可用于延迟酸促进的反应、副反应或降解的发生,抑制或防止酸促进的反应、副反应或降解。合适的酸受体包括氧化镁和氧化钙。在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA缺乏酸受体;在其他实施例中它们还包含酸受体。酸受体当存在时的浓度可为从0.1重量%至5重量%、或者从0.5重量%至2重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计。
在一些实施例中,可固化有机硅组合物是包含以下成分的共混物的可固化有机硅组合物:异烷烃混合物,其包含(C12-C16)异烷烃中的至少三种并具有大于210摄氏度的初沸点和小于270摄氏度的终沸点,并且烃媒介物的浓度按可固化有机硅组合物的重量计为从6重量%至11重量%;硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物,其包含平均每分子具有至少1个乙烯基部分的至少一种乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷化合物、平均每分子具有至少1.1个Si-H部分的至少一种三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物、微囊化铂硅氢加成催化剂、双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)和双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂;并且其中乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷化合物为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从70重量%至78重量%;三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从1重量%至8重量%;微囊化硅氢加成催化剂为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从10重量%至15重量%,双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从0至7重量%,并且双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从0至10重量%;并且其中三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物、微囊化硅氢加成催化剂、双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)和双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂一起为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从20重量%至30重量%;以及基本上由银颗粒、涂银镍颗粒和多壁碳纳米管的组合组成的导电填料;其中银颗粒为银薄片,并且其中银薄片的浓度为从40重量%至51重量%,涂银镍颗粒的浓度为从17重量%至32重量%,并且银的总浓度为从54.0重量%至59.0重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的重量计;其中涂银镍颗粒中银的浓度按涂银镍颗粒的重量计为从28重量%至42重量%;并且其中多壁碳纳米管的浓度按可固化有机硅组合物的重量计为从0.3重量%至2.2重量%、或者从0.7重量%至2.2重量%;其中可固化有机硅组合物的特征在于从3至7的根据随后描述的TI测试法测得的触变指数(η1/η10);并且其中可固化有机硅组合物的特征在于小于0.00070欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。或者,乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷化合物可为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从70重量%至75重量%;三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物可为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从1重量%至5重量%;微囊化硅氢加成催化剂可为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从10重量%至15重量%;双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)可为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从0至7重量%(例如,0重量%)、或者从0.1重量%至7重量%,并且双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂可为硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从0.1重量%至10重量%、或者从1重量%至10重量%。在其用于制备可固化有机硅组合物之前,硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物可缺乏烃媒介物、银颗粒和涂银核颗粒。至于以通过硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物制备的可固化有机硅组合物的重量%表示的成分浓度,乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷化合物可为可固化有机硅组合物的从16重量%至18重量%(例如,17重量%),三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物可为可固化有机硅组合物的从0.1重量%至2重量%(例如,1重量%),微囊化硅氢加成催化剂可为可固化有机硅组合物的从2重量%至5重量%(例如,3重量%),双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂可为可固化有机硅组合物的从1重量%至4重量%(例如,2重量%),而多壁碳纳米管的浓度可为可固化有机硅组合物的从0.7重量%至2.2重量%(例如,1重量%)。在可固化有机硅组合物的这样的实施例中,烃媒介物的浓度可为可固化有机硅组合物的从6重量%至11重量%,银颗粒可以为银薄片并且其浓度可为可固化有机硅组合物的从49重量%至51重量%,而涂银镍颗粒的浓度可为可固化有机硅组合物的17重量%至20重量%、或者从>20重量%至32重量%。在这样的实施例中,银的总浓度可为可固化有机硅组合物的从54.0重量%至59.4重量%。当可固化有机硅组合物还包含双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)时,双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)的浓度可为可固化有机硅组合物的从0.5重量%至1.5重量%(例如,1重量%)。
可以调节含SiH的成分在可固化有机硅组合物中的浓度,以使得可固化有机硅组合物中的总SiH浓度可与不同比例的含SiH的成分反应。例如,当可固化有机硅组合物还包含双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)时,三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物的浓度可为从0.2重量%至0.9重量%(例如,0.5重量%)而双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)的浓度可为从0.5重量%至1.5重量%(例如,1重量%),两者都按可固化有机硅组合物的重量计。当可固化有机硅组合物缺乏(即,0重量%)双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)时,三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物的浓度按可固化有机硅组合物的重量计可为从0.2重量%至1.5重量%、或者从0.9重量%至1.5重量%。
本领域通常已知如何制备包含多种成分(包括填料)的可固化有机硅组合物。例如,可固化有机硅组合物和可固化有机硅氧烷组合物可通过包括合并成分(诸如通过混合)的方法而制备。除非本文另有说明,否则可将成分以任何顺序、同时地或其任何组合进行合并。通常,合并机理包括通过用适于混合的设备使成分接触并混合。设备无具体限制,并且可以为例如搅拌间歇釜(用于相对高流动性(低动态粘度)的组合物)、带式共混机、溶液共混机、共捏合机(co-kneader)、双转子混合机、班伯里型混炼机、研磨机或挤出机。该方法可采用连续配混设备,例如,可将挤出机诸如双螺杆挤出机(例如Baker Perkins弓刀混合机或高剪切Turello混合机)用于制备包含相对高含量的颗粒的组合物。可固化有机硅组合物和可固化有机硅氧烷组合物可以间歇、半间歇、半连续或连续方法制备。通用的方法是已知的,例如US 2009/0291238、US 2008/0300358。
可固化有机硅组合物和可固化有机硅氧烷组合物可作为单部分或多部分组合物而制备。单部分组合物可通过以任何方便的手段诸如混合来合并所有成分而制备,例如如针对该方法所述的。可在最大程度减少或避免加热(例如,在混合期间将温度维持在30℃以下)的条件下执行所有混合步骤或只是最终混合步骤。可以制备多部分(例如,2部分)组合物,其中将至少主要有机硅氧烷(例如,二有机硅氧烷,诸如成分(A))和任选地任何其他有机硅化合物(例如,粘附促进剂和/或增链剂/交联剂,诸如成分(B)的有机氢硅化合物)以一个部分储存,并将任何催化剂(例如,成分(C))以单独的部分储存,并在即将使用组合物前将这些部分合并(例如,通过混合)。或者,可将主要有机硅氧烷和任何催化剂以一个部分储存,并将任何其他有机硅化合物以单独的部分储存。通常,当催化剂为催化活性的(未微囊化或未受到抑制)时,将增链剂/交联剂和催化剂储存在单独的部分中。可制备并储存包含主要有机硅氧烷的母料直到准备稀释以制备所述一个部分。例示性制备随后在实例中描述。
可将碳纳米管与可固化有机硅氧烷组合物的至少一部分混合以形成包含碳纳米管和可固化有机硅氧烷组合物的至少所述部分的分散体的母料。将碳纳米管分散到可固化有机硅氧烷组合物的所述部分中以制备母料可通过任何合适的混合手段进行。合适的混合手段的例子包括超声处理、分散混合、行星式混合和三辊研磨。另选地或除此之外,可将表面活性剂用于促进碳纳米管在载液(例如,水)中的分散以形成乳液,其可与可固化有机硅氧烷组合物混合以得到暂时性混合物,然后可从该暂时性混合物中除去载液(例如,水)以得到母料。为了方便起见,载液可具有从20℃至150℃的沸点。当使用表面活性剂时,载液通常为水或含水混合物,但载液可以为非水性的,诸如具有20℃至150℃的沸点的甲醇或聚二甲基硅氧烷。一旦形成后,即可将母料与可固化有机硅组合物的其他成分(包括可固化有机硅氧烷组合物的任何剩余部分)混合以制备可固化有机硅组合物。
一旦制备好后,即可立即使用可固化有机硅组合物和可固化有机硅氧烷组合物或在使用前储存任何可行的时期,例如,≥1小时、或者≥1天、或者≥1周、或者≥30天、或者≥180天。可固化有机硅组合物和可固化有机硅氧烷组合物最好在储存365天前或者180天前使用,但该最长储存周期可根据储存条件诸如容器、容器内的氛围和储存温度而延长。可将可固化有机硅组合物和可固化有机硅氧烷组合物储存在避免可固化有机硅组合物或可固化有机硅氧烷组合物暴露于固化条件(例如,热或水分)的容器中。储存可处于合适的温度(例如,-40℃至-20℃,例如-30℃)下,并且如果需要,储存在惰性气体氛围(例如,N2或Ar气体)下。当需要时,可通过将可固化有机硅组合物暴露于固化条件而引发其固化以得到ECSA。
可固化有机硅组合物的特征可在于由其制备的ECSA的特性。例如,可固化有机硅组合物的特征可在于ECSA的体积电阻率、导电性、柔性或其任何组合。
导电有机硅粘合剂(ECSA)。ECSA可包含含有任何固化的有机硅组合物诸如缩合固化的有机硅氧烷、自由基固化的有机硅氧烷或硅氢加成固化的有机硅氧烷的粘结剂基质。本发明的一些实施例提供ECSA作为物质组合物,其可被称为方法限定的产品。其他实施例提供ECSA作为包含广泛分散在整个含有可固化有机硅组合物的固化产物的粘结剂基质(固化的有机硅氧烷基质)中的银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的复合结构。处于固化状态的ECSA可有利于照原来的样子传输电流,例如,使得设置在电气装置的第一与第二电气部件之间的处于固化状态的ECSA有利于经由处于固化状态的ECSA在第一与第二电气部件之间传导电流,而不必暴露处于固化状态的ECSA中的导电填料。ECSA的复合结构的特征可在于横截面图像、纵向图像或银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管在粘结剂基质中的二维或三维布置。与可用于观察银颗粒、涂银核颗粒和/或固化的有机硅氧烷基质的任何放大倍数相比,碳纳米管可能需要更高放大倍数的视图以观察横截面图像。ECSA的特征可在于低于0.001Ω·cm的体积电阻率,或前述体积电阻率范围中的任何一个。ECSA的特征可在于体积电阻率低于0.0010欧姆·厘米(Ω·cm)、或者<0.00099Ω·cm、或者<0.00090Ω·cm、或者<0.00080Ω·cm、或者<0.00070Ω·cm、或者<0.00065Ω·cm、或者<0.00050Ω·cm、或者<0.00020Ω·cm,例如从0.00010Ω·cm至0.00090Ω·cm、或者从0.00014Ω·cm至0.00087Ω·cm。可固化有机硅组合物的体积电阻率>0Ω·cm。除非本文另外指明,否则所有体积电阻率值均根据随后描述的体积电阻率测试法测量。
ECSA可提供与多种不同基底诸如金属(例如,铝)、陶瓷或二氧化硅玻璃基底的粘附性。在一些实施例中,可首先对一些基底的表面进行处理以除去表面层或改变其组成,表面层可具有与基底的基础层不同的材料。或者,在与可固化有机硅组合物和/或ECSA接触之前,同一表面层可以为未处理的或机械图案化的。可以除去或者留下的表面层的例子为金属氧化物层、保护性涂层(例如,施加到在暴露于环境空气时易于氧化的金属上的有机涂层)以及在机械蚀刻基底前可能已沉积在基底上的粉末诸如粉末残留物。金属基底的例子为前述导电金属和金属合金,或者铝、铜、金、铌、钯、铂、银、不锈钢、钽和钛。接纳可固化有机硅组合物或ECSA的基底表面层是能够化学键合到ECSA的材料,ECSA在通过使该材料上的可固化有机硅组合物固化而制备后粘附到该材料上以使得实现粘合强度。ECSA也可提供对多种不同的事先涂有底漆或进行了处理的有机聚合物基底的粘附性。可涂底漆或进行处理以在其上形成粘附到ECSA的表面的有机聚合物基底的例子为聚乙烯和聚丙烯。如果对表面层进行处理(涂底漆),则对基底表面涂底漆或进行处理可包括将其表面的工作部分用粘附促进剂处理或对表面的工作部分进行化学蚀刻、机械蚀刻或等离子体处理。合适的粘附促进剂的例子为OFS 6040XIAMETER、DOW CORNING P5200粘附促进剂和1200OS PrimerClear。一般来讲,增加固化温度和/或固化时间将改善(即,增加)粘附性。
ECSA的不同实施例可通过根据随后描述的抗剥离测试法表征它们在相同基底材料(诸如特定的二氧化硅玻璃基底)上的粘合强度而进行比较。当基底材料是未涂底漆或未经处理的基底,或者之前涂有底漆或进行了处理的基底时,ECSA的特征可在于当根据抗剥离测试法在二氧化硅玻璃基底上测量时至少0.3牛顿(N)的粘合强度。或者,ECSA的特征可在于至少0.1N、或者至少0.3N、或者至少0.5N、或者至少1.0N的粘合强度。ECSA可具有任何最大粘合强度。在一些实施例中,ECSA可具有5N、或者2N、或者1N、或者0.3N的最大粘合强度。特定ECSA的粘合强度值可取决于基底的材料而变化。为了在固化成ECSA后表征可固化有机硅组合物的实施例,基底可以是硼硅酸盐二氧化硅玻璃。不同的ECSA可通过它们根据抗剥离测试法在相同的基底(诸如硼硅酸盐二氧化硅玻璃基底)上测量时的粘合强度来表征或比较。二氧化硅玻璃可以是得自美国纽约州科宁市的康宁公司(Corning Inc.,Corning,New York,USA)的Eagle XG二氧化硅玻璃(例如,HS-20/40)。
ECSA可独立地在一些应用中用作粘合剂,但不用作传导电流的手段,这样的应用包括将ECSA用于将含有非导电材料的相同或不同基板彼此粘附。再次重申,ECSA作为粘合剂的用途可包括其中ECSA不起到或不需要起到传导电流的作用的应用。或者,ECSA可在一些应用中用作粘合剂,并且至少定期地用作在电气装置的至少两个电气部件之间传导电流的手段。该至少两个电气部件具有相对的表面,在它们之间接触ECSA。可在其间传导电流的时期是当电气部件或电气部件和电气装置电激活时。或者,ECSA可在一些应用中用作在电气装置的至少两个电气部件之间传导电流的手段,但不用作将电气部件彼此粘附的粘合剂。再次重申,ECSA作为在电气装置的至少两个电气部件之间传导电流的手段的用途可包括其中将电气部件经由粘合作用之外的手段而保持与ECSA可操作地电接触的应用。这样的其他非粘合手段的例子是其中将电气部件设置为彼此摩擦配合或处于共同的壳体中,机械紧固装置(诸如外螺纹紧固件),焊料(限于与电气部件的相对表面的极小面积接触)和夹具。
假定烃媒介物在可固化有机硅组合物固化得到ECSA的过程中被完全除去,银在ECSA中的理论总浓度可如随后描述的进行计算。在一些实施例中,银在ECSA中的理论总浓度为从55重量%至65重量%、或者从56.0重量%至64.0重量%、或者从56.6重量%至63.7重量%、或者从55.0重量%至59.8重量%、或者从60.0重量%至65.0重量%。
一种电气装置,包括具有相对表面的第一和第二电气部件,以及设置在第一和第二电气部件的相对表面之间并与之可操作地粘附接触的ECSA;其中设置第一和第二电气部件以经由ECSA与彼此可操作地电连通;并且其中ECSA的特征在于低于0.0010欧姆·厘米的体积电阻率,或前述体积电阻率范围中的任一个。ECSA将这些电气部件粘结在一起并有利于在电气装置运行期间经由ECSA在它们之间传输电流。多种多样的电气装置可采用ECSA。第一和第二电气部件的相对表面可以是如上所述的未经处理的基底的表面。或者,第一和第二电气部件的相对表面中的一个或两个可以是之前可能已涂有底漆或进行了处理以在其上形成供粘附到ECSA的表面的基底表面。可通过可固化有机硅组合物和ECSA制造的电气装置的例子为电气部件,诸如天线、衰减器、灯镇流器、电池、双金属片、电刷、电容器、电化学电池、控制板、仪表板、分电盘、传真机、静电发生器、电子滤波器、闪光灯、保险丝、电感器、插座、插头、静电除尘器、整流器、继电器、电阻器、火花熄灭器、抑制器、端子和电子电路板布线图案。这样的电气装置的例子还包括更高级的电气装置,其可以包括多个这样的电气部件。更高级的电气装置包括光伏电池模块和面板,以及电子装置,诸如计算机、平板电脑、路由器、服务器、电话和智能手机。ECSA在电气装置中的用途无特别限制,并且例如可将ECSA用于替代相关现有技术电气装置的任何ECA。
一种制造包含具有表面的第一和第二电气部件和ECSA的电气装置的方法,该方法包括:将可固化有机硅组合物沉积在第一和第二电气部件的一个或两个表面上,以及使第一和第二电气部件取向以使得它们的表面彼此相对以得到包含设置在第一和第二电气部件的相对表面之间并与之物理接触的可固化有机硅组合物的预组装件;以及固化第一和第二电气部件的相对表面之间的可固化有机硅组合物以得到电气装置。沉积可以按任何合适的方式进行。例如,合适的沉积方式包括将所有可固化有机硅组合物设置在第一和第二电气部件的一个而非两个的表面上,然后使设置的可固化有机硅组合物与第一和第二电气部件的另一个(即,缺乏组合物的那个)的表面相对接触以得到预组装件。另一种合适的沉积方式包括将可固化有机硅组合物的第一部分设置在第一和第二电气部件的表面之一上,将可固化有机硅组合物的第二部分设置在第一和第二电气部件的表面的另一个上,然后使设置的可固化有机硅组合物的第一和第二部分相对接触以得到预组装件。可固化有机硅组合物的第一和第二部分可以在量、组成、批次、已存在的时长、固化程度和/或其他性质(例如,温度)方面相同或不同。本发明设想了可以使用另外其他合适的方式,只要因而产生预组装件即可。本领域通常已知如何制备包含通过使可固化有机硅组合物固化而制得的ECSA的不同电气装置。电气装置包括第一和第二电气部件以及导电有机硅粘合剂,该导电有机硅粘合剂设置在第一和第二电气部件的相对表面之间并与之可操作地粘附接触,以使得设置第一和第二电气部件以经由导电有机硅粘合剂与彼此可操作地电连通。电气装置中的ECSA的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
制造方法可包括制造多于一个电气装置,其中采用具有不同流变性的可固化有机硅组合物制造不同的电气装置。例如,该方法可包括将具有第一触变指数(η1/η10)的第一可固化有机硅组合物沉积在第一和第二电气部件的相对表面上以得到包括设置在第一和第二电气部件的相对表面之间并与之物理接触的第一可固化有机硅组合物的第一预组装件;以及固化第一和第二电气部件的相对表面之间的第一可固化有机硅组合物以得到第一电气装置;调节第一可固化有机硅组合物的流变性以得到具有第二触变指数(η1/η10)的第二可固化有机硅组合物,其中第一触变指数(η1/η10)和第二触变指数(η1/η10)彼此相差至少0.3、或者至少0.5、或者至少1、或者至少2、或者至少3、或者至少4、或者至少5,所有的都因调节所致;以及将第二可固化有机硅组合物沉积在第三和第四电气部件的相对表面上以得到包括设置在第三和第四电气部件的相对表面之间并与之物理接触的第二可固化有机硅组合物的第二预组装件;以及固化第三和第四电气部件的相对表面之间的第二可固化有机硅组合物以得到第二电气装置。每个沉积步骤可独立地以如前所述的任何合适方式进行,以独立地得到第一和第二预组装件。可将第一可固化有机硅组合物的母料的一部分用于制造第一电气装置,并且可将第一可固化有机硅组合物的母料的另一部分用于调节步骤。第一电气装置可在调节步骤之前或者之后制造。第一和第二触变指数(η1/η10)值的每一个可独立地在3与10之间。设置第一电气装置的第一和第二电气部件以经由第一ECSA彼此可操作地电连通,其中第一ECSA通过固化第一可固化有机硅组合物而制备并且特征在于低于0.0010欧姆·厘米的体积电阻率。设置第二电气装置的第三和第四电气部件以经由第二ECSA彼此可操作地电连通,其中第二ECSA通过固化第二可固化有机硅组合物而制备并且特征在于低于0.0010欧姆·厘米的体积电阻率。第一和第二ECSA的体积电阻率可以相同,或者可以彼此相差不到0.0001Ω·cm、或者不到0.00005Ω·cm、或者不到0.00002Ω·cm。
制造方法可包括制造多于一个电气装置,其中沉积和/或固化条件(统称为制造条件)不同。例如,沉积和/或固化条件可在以下至少一个方面彼此不同:可固化有机硅组合物的温度、可固化有机硅组合物的流量、可固化有机硅组合物的固化时间、基底在与可固化有机硅组合物接触时的取向以及第一和第二基底的表面的化学组成或结构。可在不增大导电核的总浓度的情况下调节流变性,以使得在流变性调节之前和之后的触变指数(η1/η10)值各自在3与10之间并彼此相差至少0.3、或者至少0.5、或者至少1、或者至少2、或者至少3、或者至少4、或者至少5,所有的都因调节所致。
如前所述,在任何前述实施例中,将可固化有机硅组合物沉积到第一和第二电气部件的相对表面上可包括使可固化有机硅组合物接触一个或两个表面,并使两个表面彼此相对以使得可固化有机硅组合物直接接触两个相对的表面。同样,在采用相同方法的任何前述实施例中,将可固化有机硅组合物沉积到第三和第四电气部件的相对表面上可包括使可固化有机硅组合物接触一个或两个表面,并使两个表面彼此相对以使得可固化有机硅组合物直接接触两个相对的表面。可固化有机硅组合物与两个表面的接触可按顺序或同时进行。在电气装置中,第一和第二电气部件将可固化有机硅组合物夹在它们的相对表面之间。
可通过各种沉积方法将可固化有机硅组合物施加到表面上。合适的方法包括通过丝网或漏字板印刷、分配或其他方法,诸如气溶胶、喷墨、凹版或柔版印刷。可将可固化有机硅组合物施加到表面上以与第一和第二电气部件或者第三和第四电气部件直接物理和电接触。对施加的可固化有机硅组合物进行固化得到与相对表面直接物理、粘合和电接触的ECSA,使得能够在第一和第二电气部件或者第三和第四电气部件之间经由ECSA进行可操作地电连通。
固化条件通常包括升高的温度并导致基本上除去烃媒介物。可固化有机硅组合物的基本上所有其他成分是在固化条件下挥发性不如烃媒介物的组分或原位反应形成这样的组分。因此,银和除烃媒介物之外的其他成分的浓度在ECSA中通常比在可固化有机硅组合物中更高。如果在可固化有机硅组合物中烃媒介物的浓度为X重量%而银的总浓度为Y1重量%,并假定完全除去(100%除去)烃媒介物,则在理论上ECSA中银的总浓度将等于Y2重量%=100×[Y1重量%/(100重量%-X重量%)]。如所述,Y1从50重量%至低于59.4重量%而X从4.0重量%至20重量%,所有的都按可固化有机硅组合物的总重量计。因此,假定在可固化有机硅组合物固化得到ECSA的过程中烃媒介物被完全除去,银在ECSA中的理论总浓度可为从55重量%至65重量%、或者从56.0重量%至64.0重量%、或者从56.6重量%至63.7重量%、或者从55.0重量%至59.8重量%、或者从60.0重量%至65.0重量%。
取决于可固化有机硅氧烷组合物如早前所述是缩合可固化的、自由基可固化的还是硅氢加成可固化的,固化条件还可以包括将可固化有机硅组合物暴露于紫外线、过氧化物、含金属的催化剂和/或水分。例如,固化硅氢加成可固化有机硅组合物通常包括对含有硅氢加成催化剂的硅氢加成可固化有机硅氧烷加热以除去大量的烃媒介物并得到ECSA。固化条件可有利于材料的本体体积在固化期间收缩并导致导电填料改善的(即,增加的)填充,且产生与相同的但具有沸点低于100℃(例如,50℃)的烃媒介物的ECSA相比导电性增加、体积电阻率降低的ECSA。
本发明的一些优点和有益效果。在本发明中,据信碳纳米管在其本文所用的浓度下对导电性具有甚微的或没有负面影响。虽然处于极高充填水平的碳纳米管通常可在如果缺乏高充填的碳纳米管则不会导电的固化聚合物中赋予一定的导电性,但本发明有利地以相对低的浓度将碳纳米管在可固化有机硅组合物中用作浓度敏感性流变改性剂,其中碳纳米管最终对使可固化有机硅组合物固化而得的ECSA的导电性没有负面影响或具有甚微的负面影响。可在有用的范围内调节可固化有机硅组合物的流变性,以适应制备电气装置的不同应用的不同流变性要求,同时将总银浓度保持在从50重量%至<60重量%的范围内,将导电金属的总浓度保持在72重量%以下,并且同时可将所得ECSA的体积电阻率保持在0.001欧姆·厘米以下。例如,可固化有机硅组合物的流变性的特征可在于至少3的根据TI测试法测得的触变指数(η1/η10)。例如,可固化有机硅组合物有利地特征在于可在不增大导电填料的总浓度的情况下从3至10(3.0至10.0,例如从3.8至9)进行调节的触变指数,并且同时可固化有机硅组合物仍可固化成具有低于0.001欧姆·厘米的体积电阻率的ECSA,并且银在可固化有机硅组合物中的总浓度为从50重量%至<60重量%。另外,虽然可在该范围内调节触变指数,但所得的ECSA的体积电阻率仍可保持几乎不变。另外,本发明可在不在可固化有机硅组合物和ECSA中使用铜、金或铜和金的情况下实现该优点。因此,在一些实施例中,可固化有机硅组合物和ECSA组合物缺乏铜、金或铜和金。
调节触变指数的方式可包括相对于碳纳米管的重量%比例调节银颗粒和涂银核颗粒的合并重量%部分,只要银颗粒、涂银核颗粒、总银和碳纳米管的浓度保持在本文对其所述的重量%范围内即可;或者升高或降低碳纳米管在可固化有机硅组合物中的浓度,只要该浓度保持在本文针对其中的碳纳米管所述的重量%范围内即可;或者升高或降低烃媒介物的浓度,只要烃媒介物的浓度保持在本文针对烃媒介物所述的重量%范围内即可,或者它们中两者或者三者的组合。设想了这样的调节方式,只要满足以下条件即可:触变指数改变至少0.3、或者至少0.5、或者至少1、或者至少2、或者至少3、或者至少4、或者至少5,所有的都因调节所致,同时触变指数保持大于3,导电填料的总浓度不增加,并且可固化有机硅组合物仍能固化成具有低于0.001Ω·cm、或者低于0.00099Ω·cm、或者<0.00090Ω·cm、或者<0.00080Ω·cm、或者<0.00070Ω·cm、或者<0.00065Ω·cm。即使当升高或降低碳纳米管的浓度时,从可固化有机硅组合物制得的ECSA的触变指数也可改变显著的量(例如,1或更多),同时出人意料的是所得ECSA的体积电阻率仍可几乎不变(例如,可改变从0至0.0001Ω·cm、或者从0至0.0005Ω·cm、或者从0至0.00002Ω·cm)。调节可在不改变烃媒介物在可固化有机硅组合物中的浓度的情况下实现,或者烃媒介物在可固化有机硅组合物中的浓度自身可以改变或与导电填料的改变一起改变。
因此,在一些实施例中,碳纳米管在可固化有机硅组合物中的浓度升高或降低至少0.1重量%、或者至少0.2重量%、或者至少0.5重量%;并且从这样的可固化有机硅组合物的每一种制得的ECSA的触变指数改变0.3或更多、或者0.5或更多、或者1.0或更多、或者2或更多、或者3或更多、或者4或更多、或者5或更多,所有的都因升高或降低所致,同时ECSA的体积电阻率保持不变或保持在彼此的0.0001Ω·cm之内、或者0.00005Ω·cm之内、或者0.00002Ω·cm之内。在一些实施例中,从这样的可固化有机硅组合物的每一种制得的ECSA的触变指数改变0.3或更多、或者0.5或更多、或者1.0或更多,同时ECSA的体积电阻率保持<0.001Ω·cm、或者低于0.00099Ω·cm、或者<0.00090Ω·cm、或者<0.00080Ω·cm、或者<0.00070Ω·cm、或者<0.00065Ω·cm。在一些实施例中,烃媒介物在可固化有机硅组合物的浓度变化至少0.5重量%、或者至少1重量%、或者至少2重量%、或者至少5重量%;并且从这样的可固化有机硅组合物的每一种制得的ECSA的触变指数改变0.3或更多、或者0.5或更多、或者1.0或更多,同时ECSA的体积电阻率保持<0.001Ω·cm、或者低于0.00099Ω·cm、或者<0.00090Ω·cm、或者<0.00080Ω·cm、或者<0.00070Ω·cm、或者<0.00065Ω·cm。在改变前述比例或量时,制备至少2种不同的ECSA、或者至少3种不同的ECSA、或者至少4种不同的ECSA并彼此进行比较以确立相关优点。
在前一段的实施例中,可在从4至9(例如,从3.8至9)的范围内调节可固化有机硅组合物的触变指数。可在从0.4重量%至2.2重量%、或者从0.50重量%至2.0重量%的范围内调节碳纳米管的浓度。可将总银浓度维持在从53重量%至58重量%(例如,从52.9重量%至58.1重量%)的范围内。总导电金属浓度可维持在从68.0重量%至71.0重量%的范围内。可固化有机硅组合物可保持可固化成具有低于(<)0.00090Ω·cm、或者<0.00080Ω·cm、或者<0.00070Ω·cm、或者<0.00065Ω·cm、或者<0.00050Ω·cm、或者<0.00020Ω·cm的体积电阻率的ECSA。前述重量%按可固化有机硅组合物的重量计。本发明方法的实施例可包括这样的调节、范围和值。例如,可固化有机硅组合物的特征可在于以下组合:从52.9重量%至58.1重量%的总银浓度;从68.0重量%至71.0重量%的总导电金属浓度;从0.4重量%至2.2重量%、或者从0.50重量%至2.0重量%的碳纳米管浓度;从3.8至9的触变指数;以及从0.00010Ω·cm至0.00090Ω·cm、或者从0.00014Ω·cm至0.00087Ω·cm的体积电阻率。ECSA组合物可由其制得。
这样的可调节的可固化有机硅组合物可用于开发不同的可固化前体配方,其满足电气部件/装置制造条件的不同流变性需求,同时保持电气部件/装置的最终用户所需的ECSA电气性质。例如,可固化有机硅组合物具有可用于其丝网印刷的流变特性,包括用于丝网印刷不同类型的电气部件/装置。可固化有机硅组合物具有足够的粘度以使得在其丝网印刷过程中不表现出过多的塌落、渗出、滴落和/或填料沉降。另外,对于成功的丝网印刷而言,可固化有机硅组合物不可具有过大的粘度。可固化有机硅组合物具有可调节的流变性以便满足不同电气装置诸如光伏装置和电路板的制造商的多样化需求,同时保持所得ECA的由装置用户所需的电气性质。
另选地或除此之外,可固化有机硅组合物具有针对需要低应力互连的最终应用的足够柔性。可固化有机硅组合物和ECSA增强电气装置的实施例的耐久性,这些电气装置包括暴露于宽温度波动的电子装置。
虽然可以通过本文所述的任何可固化有机硅组合物来实现本发明的主要优点,但是其中可固化有机硅组合物及其可固化有机硅氧烷组合物包含硅氢加成可固化有机硅氧烷并且在固化后ECSA包含至少部分硅氢加成固化的有机硅氧烷的本发明的实施例与其中可固化有机硅组合物及其可固化有机硅氧烷组合物包含缩合可固化有机硅组合物及其缩合可固化有机硅氧烷组合物并且在固化后ECSA包含至少部分缩合固化的有机硅氧烷的其他发明实施例相比可具有额外的优点。例如,硅氢加成可固化有机硅组合物通常不形成会在所得的硅氢加成固化ECSA中导致腐蚀或空隙的固化副产物,而缩合可固化实施例可生成一些腐蚀性(例如,乙酸)和/或挥发性(例如,甲醇)副产物,这些副产物可在需要时除去。另外,硅氢加成可固化有机硅组合物通常在其整个本体体积中以大约相同的速率或时间固化,而缩合可固化有机硅组合物通常从外向内固化。另外,硅氢加成固化的ECSA是抗逆转的,而缩合固化的ECSA则不太抗逆转。因此,虽然可以使用任何可固化有机硅组合物,但硅氢加成可固化有机硅组合物可提供另外的有益效果。
测定多种特性值:出于本发明的目的并且除非另外指明,本文所用的用数字表示的特性值可通过以下方法测定。
测定粘合强度:出于本发明的目的并且除非另外指明,已使用了与ASTM D6862-04(Standard Test Method for 90Degree Peel Resistance of Adhesives)(粘合剂90度抗剥离性标准测试方法)中所述的测试法一致的抗剥离测试法。抗剥离测试法:使用90度剥离测试以确定粘结到刚性附着物(基底,诸如二氧化硅玻璃)和柔性附着物(例如,2mm宽铜线)的测试粘合剂的抗剥离强度。出于该测试法的目的,附着物的表面在向其施加粘合剂前不进行表面涂底漆或处理。将测试粘合剂通过尺寸为0.5mm×114mm×0.25mm的孔丝网印刷到刚性附着物上。将柔性的2mm宽的铜线置于丝网印刷的测试粘合剂的顶部,然后将所得的结构在150℃下在空气环境中加热15分钟以得到测试样品。90度抗剥离测量在INSTRON机电测试系统的抓持夹具上进行,该抓持夹具使得在测试过程中维持恒定的90度剥离角度。将测试样品置于INSTRON台上,并在测试区域的两侧上在大约5mm的距离处向下夹紧以最大程度减少弯曲。约3厘米(cm)长的铜线位于测量区(即,铜线接触刚性附着物的测试区域)之外并用于将测试样品附接到拉引测试机。对于每一次测量,在离测量区2mm的距离处使铜线弯曲,并插入抓持夹具。铜线的任一个端部悬于刚性附着物之上,或将端部用手从刚性附着物上拉起以使铜线的端部脱离(物理分离)刚性附着物,而不使所有的铜线从其脱离,然后将脱离的端部置于抓持夹具中。不考虑使铜线弯曲所需的力,因为只能比较通过相同类型的铜线获得的数据。使用100牛顿(N,相当于20磅)的测力计和0.5英寸/分钟(1.27cm/min)的应变速率,并测量在测试样品的15mm行进长度上的平均剥离力。对于每个测试样品测量了至少4个试样以得到所记录的平均剥离力。
测定沸点:通过在101.3千帕(kPa)的标准大气压下蒸馏而测量沸点。
测定动态粘度:出于本发明的目的并且除非另外指明,使用动态粘度,该动态粘度在25℃下用旋转粘度计诸如Brookfield Synchro-lectric粘度计或Wells-Brookfield锥/板粘度计测得。结果通常以厘泊记录。该方法基于针对杯/转轴粘度计的ASTM D1084-08(Standard Test Methods for Viscosity of Adhesives)Method B(粘合剂粘度标准测试方法,方法B)和针对锥/板粘度计的ASTM D4287-00(2010)(Standard Test Method forHigh-Shear Viscosity Using a Cone/Plate Viscometer)(使用锥/板粘度计测量高剪切粘度的标准测试方法)。用于确定触变指数的动态粘度根据随后描述的TI测试法测量。
测定运动粘度:在25℃下使用测试法ASTM-D445-11a(Standard Test Method forKinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids(and Calculation ofDynamic Viscosity))(透明与不透明液体运动粘度的标准测试方法(和动态粘度的计算))。以cSt或mm2/s为单位来表示。
测定物质状态:在20℃和101.3kPa的压力下将物质状态表征为固体、液体或气体/蒸气。
测定体积电阻率:在以下实例中记录的ECSA测试样品的体积电阻率用以下体积电阻率测试法测定。使用得自GP太阳能公司(GP Solar GmbH,Germany)的四点探针仪器GP 4-TEST Pro测定体积电阻率。该仪器具有线性电阻探头并包括用于提供电流和测量电压的Precise Keithley电子器件。线性电阻探头被构造成测量沿着ECSA测试样品的导电条通过5cm距离的电阻。将测试材料的等分试样通过尺寸为5mm×60mm×0.25mm的孔进行丝网印刷而沉积在非导电基底(例如,二氧化硅玻璃或陶瓷)上。这形成面积为5mm×60mm=300mm2的均匀线条。在环境(空气)氛围下将铺开的测试材料输送通过温度设为150℃的烘箱持续15分钟而热固化,以产生材料的测试样品(例如,ECSA)。然后在所选的电流下测量两个内部探针针尖之间的压降以提供单位为欧姆(Ω)的电阻值。
使用公式ρ=R(W×T/L)计算固化的组合物的初始体积电阻率,其中ρ为体积电阻率,单位为欧姆·厘米(Ω·cm);R为在间隔开5cm的两个内部探针针尖之间测得的固化组合物的电阻,单位为欧姆(Ω);W为固化层的宽度,单位为cm;T为固化层的厚度,单位为cm;以及L为内部探针之间的固化层的长度,单位为cm。使用测微计(Ono Sokki数显千分尺型号EG-225)测定固化层的厚度。如果需要,可使用Zygo 7300白光干涉仪更准确地测定横截面积。虽然如此,但以下实例中的所有厚度测量值均通过测微计测定。单位为Ω·cm的体积电阻率(ρ)表示三次测量的平均值,每次测量在以相同方式制备的试样上进行。这些测量值具有低于10%的相对误差。
测定触变指数(η1/η10):触变指数(η1/η10)使用以下TI测试法测定。使用具有40毫米直径的板和1毫米间隙(流变仪)的ARES G2平行板流变仪在25℃下测量动态粘度(η),单位为帕·秒(Pa·s)。将测试样品以1,200转每分钟(rpm)用SPEEDMIXER双不对称离心实验室混合器(型号DAC 150FVZ-K,德国哈姆的豪席尔德公司(Haushild&Co.KG,Hamm,Germany))搅拌20秒。然后立即将搅拌后的测试样品装入流变仪以执行调节步骤和随后的扫流步骤。在调节步骤中,将测试样品在0.001弧度每秒的剪切速率下混合300秒以得到经调节的测试材料。然后在扫流步骤中,以从0.001弧度每秒至100弧度每秒(rad.s-1或rad/s)范围内的剪切速率测量经调节的测试材料的动态粘度,每个剪切速率十进制数记录至少五个数据点(即,在0.001rad/s下记录至少五个数据点,在0.01rad/s下记录至少五个数据点,以此类推,直到并包括在100rad/s下的至少五个数据点)。通过将分别在1rad/s和10rad/s剪切速率下的单位为Pa·s的动态粘度值相除而计算触变指数(η1/η10)。
测定重量%(重量%):组合物、混合物等的某种成分的重量%基于添加用来制备该组合物、混合物等的各成分的重量和该组合物、混合物等的总重量。
用在实例中的成分如下。
烃媒介物(HV1)是含有80%至81%(C16)异十六烷、3%(C13)异十三烷和16%至17%(C12)异十二烷的异烷烃混合物。
银颗粒(Ag1)是脂肪酸酯润滑的银薄片,其具有3.9μm的平均粒度、0.86m2/g的表面积、1.58g/cm3的表观密度和3.02g/cm3的振实密度。
涂银镍颗粒是Ag/Ni-40、Ag/Ni-30和Ag/Ni-15,银在Ag/Ni-40、Ag/Ni-30和Ag/Ni-15中的浓度按涂银镍颗粒的总重量计分别为40重量%、30重量%和15重量%。Ag/Ni-40、Ag/Ni-30和Ag/Ni-15分别具有8μm至9μm、15μm至16μm和35μm至45μm的平均粒度。Ag/Ni-40、Ag/Ni-30和Ag/Ni-15分别具有3.0g/cm3、3.1g/cm3和3.4g/cm3的表观密度。
多壁碳纳米管(MWCNT1)具有从50nm至100nm的宽度和从5μm至20μm的长度。衍生化碳纳米管(DCNT1)为石墨化MWCNT,其具有>99.9重量%的纯度以及从5μm至20nm的外径和从5μm至50μm的长度。
乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷(VFPDMS1):该主要有机硅氧烷为具有从40,000Pa·s至70,000Pa·s的动态粘度的乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷。
增链剂/交联剂为具有55cSt(55mm2/s)的动态粘度的三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅氧烷(CE/CL1)液体。另一种增链剂/交联剂为二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基氢环硅氧烷(CE/CL2)。
粘附促进剂(AP1)为具有17cSt(17mm2/s)的运动粘度的双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂与双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)的3:2(wt/wt)混合物,在双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)中存在两个双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6有机,氢环硅氧烷基)部分,它们经由亚烷基-二烷基硅氧烷基-亚烷基连接基而彼此连接。
催化剂(CAT1)为核-壳颗粒形式的微囊化铂催化剂,其中CAT1包含0.008重量%的Pt,其中包封材料或壳为固化的乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷而核包含铂-配体复合物。
二氧化硅玻璃珠(SGB1)为具有从75μm至90μm的最大直径和从2.3至2.7的比重的固体球形钠钙玻璃颗粒。
本发明的非限制性实例如下。它们示出了一些具体实施例和前述优点。本发明提供包括实例的任何一种限制的额外的实施例,这些限制因而可用作修订权利要求书的基础。
制备方法:实例的可固化有机硅组合物通过以下方式制备:将乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷1和多壁CNT或衍生化CNT混合形成母料(MB1)。形成MB1的混合通过EXAKT三辊研磨机(型号80E,艾卡特高新技术公司(Exakt Advanced Technology))使用5μm至70μm的间隙以30圈每分钟(rpm)经过5次而进行。向0.5升行星式搅拌机(美国宾夕法尼亚州弗利特伍德的定制研磨和咨询公司(Custom Milling and Consulting,Fleetwood,Pennsylvania,USA))的罐中加入HV1,AP1,Ag1,Ag/Ni-40、Ag/Ni-30或Ag/Ni-15,MB1的等分试样,额外的乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷1,以及若使用的固体二氧化硅玻璃珠(SGB1);以及将所得的内容物混合湿透并分散导电填料(Ag1,Ag/Ni-40、Ag/Ni-30或Ag/Ni-15,以及MWCNT1或DCNT1)以得到前体混合物。向前体混合物中加入增链剂/交联剂CE/CL1(或CE/CL1和CE/CL2两者)以及微囊化铂催化剂(CAT1),并轻轻混合以防止生热,然后对罐脱空气以得到实例1至13的任一个的可固化有机硅组合物。对硅氢加成可固化有机硅氧烷和从其制得的可固化有机硅组合物的成分的量进行选择,以便分别得到下表1和2中所列的重量%浓度。
表1:实例1至13的硅氢加成可固化有机硅氧烷组合物。
表2:实例1至13的可固化有机硅组合物。
*除非另外指明,否则参见表1。
实例1至13的可固化有机硅组合物(CSC)可直接通过触变指数、总银浓度、总导电金属浓度来表征,并可间接地通过以下方式表征:通过体积电阻率、粘附力以及若所有的烃媒介物HV1都在固化期间除去则通过银的理论浓度来表征所得的ECSA。这些表征在下表3中示出。
表3:实例1至13的可固化有机硅组合物(CSC)的直接和间接表征
CSC=可固化有机硅组合物;ECSA=导电有机硅粘合剂;[Ag]=银的浓度;N/d=未测定。
如通过前述实例所示并如上所述,可在从3至10的范围内调节可固化有机硅组合物的触变指数同时将总银浓度保持在从50重量%至<60重量%的范围内,并将总导电金属浓度保持在72重量%以下,而所得的ECSA的体积电阻率仍在0.001欧姆·厘米以下。该调节可通过使碳纳米管的浓度在从>0至5.0重量%(例如从0.4重量%至2.2重量%或从0.50重量%至2.0重量%)的范围内或者其前述范围的任一个内变化而进行。在一些实施例中,可在从4至9(例如,从3.8至9)的范围内调节可固化有机硅组合物的触变指数,同时将总银浓度保持在从53重量%至58重量%(例如,从52.9重量%至58.1重量%)的范围内而总导电金属浓度为从68.0重量%至71.0重量%,同时可固化有机硅组合物仍可固化成具有低于(<)0.00090Ω·cm、或者<0.00080Ω·cm、或者<0.00070Ω·cm、或者<0.00065Ω·cm、或者<0.00050Ω·cm、或者<0.00020Ω·cm的体积电阻率的ECSA。该后一种调节可通过使碳纳米管的浓度在从0.4重量%至2.2重量%(例如,从0.50重量%至2.0重量%)的范围内变化而进行。前述重量%按可固化有机硅组合物的重量计。本发明方法的实施例可包括这样的调节、范围和值。例如,可固化有机硅组合物的特征可在于以下组合:从52.9重量%至58.1重量%的总银浓度;从68.0重量%至71.0重量%的总导电金属浓度;从0.4重量%至2.2重量%、或者从0.50重量%至2.0重量%的碳纳米管浓度;从3.8至9的触变指数;以及从0.00010Ω·cm至0.00090Ω·cm、或者从0.00014Ω·cm至0.00087Ω·cm的体积电阻率。ECSA组合物可由其制得。
除了在将“权利要求”改写为“方面”的情况下,以下权利要求在这里均作为相应编号的方面而以引用方式并入。如在权利要求3至5中,将方面3至5的每一个编写为包括其相应“其中”限制条件的每一个。这里还包括除了不是包括每个“其中”限制条件外与方面3至5相同的额外方面,这些额外的方面可较少地包括相应的“其中”限制条件的任一个或多个。方面2至8是方面1的实施例。本发明包括这样的编号方面1至16。在一些实施例中,本发明是所得方面1至16的任一个,或者其中可固化有机硅组合物和从其制得的ECSA的特征在于电导率(K)≥1.0×104S/m、或者K≥1.0×105S/m、或者K≥1.0×106S/m的所得方面1至16的任一个。
Claims (15)
1.一种可固化有机硅组合物,包含可固化有机硅氧烷组合物、银和至少一种非银导电金属,所述可固化有机硅组合物的特征在于从50重量%至低于60重量%的总银浓度和可从3至10调节的根据TI测试法测得的触变指数,同时所述组合物仍可固化成具有小于0.001欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率的导电有机硅粘合剂,而不用将所述可固化有机硅组合物中导电金属的总浓度增加到72重量%或更高。
2.根据权利要求1所述的可固化有机硅组合物,还包括非导电颗粒。
3.一种可固化有机硅组合物,包括以下成分的共混物:
按所述可固化有机硅组合物的重量计浓度从4.0重量%至20重量%的烃媒介物,其中所述烃媒介物的特征在于从100摄氏度至360摄氏度的沸点;
按所述可固化有机硅组合物的重量计浓度从10重量%至40重量%的可固化有机硅氧烷组合物;以及
基本上由银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管的组合组成的导电填料,其中银的总浓度从50重量%至低于60重量%而碳纳米管的浓度从高于0至5.0重量%,所有的都按所述可固化有机硅组合物的重量计;
其中所述可固化有机硅组合物的所有成分的总浓度为100.0重量%;
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于至少3的根据TI测试法测得的触变指数η1/η10;并且
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
4.根据权利要求3所述的可固化有机硅组合物,其特征在于以下限制:
其中所述烃媒介物具有大于150摄氏度的初沸点和小于300摄氏度的终沸点,并且所述烃媒介物的浓度按所述可固化有机硅组合物的重量计从5重量%至15重量%;
其中所述可固化有机硅氧烷组合物包含至少一种二有机硅氧烷化合物、催化剂和粘附促进剂;其中所述至少一种二有机硅氧烷化合物平均每分子具有至少1个反应性部分,其中每个反应性部分独立地为烯基部分、Si-H部分、Si-OH部分、Si-OR部分,其中R为C1-C10烃基、-C(O)C1-C10烃基或-N=CR1R2,其中R1和R2中的每一个独立地为C1-C10烃基或R1和R2合在一起形成C2-C10亚烃基;并且其中所述至少一种二有机硅氧烷化合物为所述可固化有机硅氧烷组合物的至少50重量%;
其中银颗粒的浓度从42重量%至55重量%,涂银核颗粒的浓度从15重量%至25重量%,并且银的总浓度从50.5重量%至59.4重量%,所有的都按所述可固化有机硅组合物的重量计;
其中所述涂银核颗粒中银的浓度按所述涂银核颗粒的重量计为从2重量%至58重量%;
其中碳纳米管的浓度按所述可固化有机硅组合物的重量计为从0.1重量%至2.9重量%;
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于从3至10的根据TI测试法测得的触变指数η1/η10;并且
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
5.根据权利要求3所述的可固化有机硅组合物,其特征在于以下限制:
其中所述烃媒介物为烷烃混合物;
其中所述可固化有机硅氧烷组合物包含至少一种二有机硅氧烷化合物、至少一种有机氢硅化合物、硅氢加成催化剂和环氧官能化粘附促进剂;其中所述至少一种二有机硅氧烷化合物平均每分子具有至少1个烯基部分而所述有机氢硅化合物平均每分子具有至少1个Si-H部分;并且其中所述至少一种二有机硅氧烷化合物为所述可固化有机硅氧烷组合物的从60重量%至80重量%;
其中银颗粒的浓度为从45重量%至55重量%,涂银核颗粒的浓度为从16重量%至22重量%,并且银的总浓度为从50.7重量%至59.4重量%,所有的都按所述可固化有机硅组合物的重量计;
其中所述涂银核颗粒中银的浓度按所述涂银核颗粒的重量计为从10重量%至45重量%;
其中所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、衍生化碳纳米管或单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和衍生化碳纳米管中任何两种或更多种的组合;并且碳纳米管的浓度按所述可固化有机硅组合物的重量计为从0.4重量%至2.5重量%;并且
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于小于0.00090欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
6.根据权利要求5所述的可固化有机硅组合物,其特征在于以下限制:
其中所述烷烃混合物为包含C9-C12异烷烃中的至少两种、C12-C16异烷烃中的至少两种或C16-C22异烷烃中的至少两种的异烷烃混合物并且所述烃媒介物的浓度按所述可固化有机硅组合物的重量计为从5重量%至14重量%;
其中所述可固化有机硅氧烷组合物为硅氢加成可固化的并包含所述至少一种二有机硅氧烷化合物、至少一种三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基有机氢硅化合物、微囊化硅氢加成催化剂和双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂;其中所述二有机硅氧烷的所述烯基为乙烯基并且所述至少一种二有机硅氧烷化合物平均每分子具有至少1.1个乙烯基部分,所述至少一种三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基有机氢硅化合物平均每分子具有至少1.1个Si-H部分,或所述至少一种二有机硅氧烷化合物平均每分子具有至少1.1个乙烯基部分而所述至少一种有机氢硅化合物平均每分子具有至少1.1个Si-H部分;其中具有乙烯基部分的所述至少一种二有机硅氧烷化合物为所述可固化有机硅氧烷组合物的从70重量%至78重量%;其中所述至少一种有机氢硅化合物为从1重量%至5重量%,所述微囊化硅氢加成催化剂为从10重量%至15重量%,而所述双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂为从0.1重量%至10重量%,并且所述有机氢硅化合物、微囊化硅氢加成催化剂和所述双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂一起为所述可固化有机硅氧烷组合物的从20重量%至30重量%;
其中银颗粒的浓度为从48重量%至52重量%,涂银核颗粒的浓度为从16重量%至20重量%,并且银的总浓度为从54重量%至59.0重量%,所有的都按所述可固化有机硅组合物的重量计;
其中所述涂银核颗粒中银的浓度按所述涂银核颗粒的重量计为从12重量%至43重量%;
其中所述涂银核颗粒中的核为铝,二氧化硅玻璃,碳,陶瓷,铜,铁,锂,钼,镍,有机聚合物,钯,铂,二氧化硅,锡,钨,锌,或铝、铜、铁、锂、钼、镍、钯、铂、锡、钨和锌中任何两种或更多种的金属合金,或铝、二氧化硅玻璃、碳、陶瓷、铜、铁、锂、钼、镍、有机聚合物、钯、铂、二氧化硅、锡、钨、锌和金属合金中任何两种或更多种的物理共混物;
其中所述碳纳米管的浓度按所述可固化有机硅组合物的重量计为从0.6重量%至2.3重量%;并且
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于小于0.00080欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
7.一种可固化有机硅组合物,包括以下成分的共混物:
异烷烃混合物,其包含C12-C16异烷烃中的至少三种并具有大于210摄氏度的初沸点和小于270摄氏度的终沸点,并且烃媒介物的浓度按可固化有机硅组合物的重量计为从6重量%至11重量%;
硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物,其包含平均每分子具有至少1个乙烯基部分的至少一种乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷化合物、平均每分子具有至少1.1个Si-H部分的至少一种三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物、微囊化铂硅氢加成催化剂、双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)和双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂;并且其中所述乙烯基官能化聚二甲基硅氧烷化合物为所述硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从70重量%至78重量%,所述三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物为所述硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从1重量%至5重量%,所述微囊化硅氢加成催化剂为所述硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从10重量%至15重量%,所述双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)为所述硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从0至7重量%,所述双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂为所述硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从1重量%至10重量%;并且其中所述三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基甲基氢硅化合物、微囊化硅氢加成催化剂、双(α,ω-环氧丙氧烷基-D3至D6烷基,氢环硅氧烷)和所述双(α,ω-环氧丙氧烷基)-二烷基/(烷基,烯基)硅氧烷粘附促进剂一起为所述硅氢加成可固化聚二甲基硅氧烷组合物的从20重量%至30重量%;以及
基本上由银颗粒、涂银镍颗粒和多壁碳纳米管的组合组成的导电填料;其中所述银颗粒为银薄片,并且其中银薄片的浓度为从40重量%至51重量%,涂银镍颗粒的浓度为从17重量%至32重量%,并且银的总浓度为从54.0重量%至59.0重量%,所有的都按所述可固化有机硅组合物的重量计;其中所述涂银镍颗粒中银的浓度按所述涂银镍颗粒的重量计为从28重量%至42重量%;并且其中所述多壁碳纳米管的浓度按所述可固化有机硅组合物的重量计为从0.3重量%至2.2重量%;
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于从3至7的根据TI测试法测得的触变指数η1/η10;并且
其中所述可固化有机硅组合物的特征在于小于0.00070欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
8.根据前述权利要求中3-7任一项所述的可固化有机硅组合物,其中所述可固化有机硅组合物缺乏银颗粒、涂银核颗粒和碳纳米管之外的导电填料。
9.一种导电有机硅粘合剂,其为使根据权利要求1所述的可固化有机硅组合物固化而得的产物,其中所述导电有机硅粘合剂的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
10.根据权利要求9所述的导电有机硅粘合剂,其特征在于当根据抗剥离测试法在二氧化硅玻璃基底上测量时至少0.3牛顿的粘合强度。
11.一种电气装置,包括具有相对表面的第一和第二电气部件以及设置在所述第一和第二电气部件的所述相对表面之间并与之可操作地粘附接触的根据权利要求9所述的导电有机硅粘合剂,其中设置所述第一和第二电气部件以经由所述导电有机硅粘合剂与彼此可操作地电连通,其中所述导电有机硅粘合剂的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
12.一种制造包括具有表面的第一和第二电气部件和导电有机硅粘合剂的电气装置的方法,所述方法包括:将根据权利要求1所述的可固化有机硅组合物沉积在所述第一和第二电气部件的一个或两个表面上,以及使所述第一和第二电气部件取向以使得它们的表面彼此相对以得到包括设置在所述第一和第二电气部件的所述相对表面之间并与之物理接触的所述可固化有机硅组合物的预组装件;以及固化所述第一和第二电气部件的所述相对表面之间的所述可固化有机硅组合物,以得到包括所述第一和第二电气部件以及导电有机硅粘合剂的电气装置,所述导电有机硅粘合剂设置在所述第一和第二电气部件的所述相对表面之间并与之可操作地粘附接触以使得设置所述第一和第二电气部件以经由所述导电有机硅粘合剂与彼此可操作地电连通,其中所述导电有机硅粘合剂的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
13.根据权利要求12所述的方法,所述方法包括如所述且在不同的沉积或固化条件下制造第一和第二电气装置,其中制造所述第一电气装置的方法使用第一沉积条件和第一固化条件并在为了在第二沉积条件或第二固化条件下使用而对可固化有机硅组合物进行流变性和/或导电性调节之前使用可固化有机硅组合物;并且制造所述第二电气装置的方法使用第二沉积条件和第二固化条件并在为了在第二沉积条件、第二固化条件、或第二沉积条件和第二固化条件下使用而对可固化有机硅组合物进行了流变性调节、导电性调节或流变性调节和导电性调节之后使用所述可固化有机硅组合物,其中所述第一或第二沉积条件彼此不同,所述第一和第二固化条件彼此相同或不同,或所述第一或第二沉积条件彼此不同且所述第一和第二固化条件彼此相同或不同;并且其中每种导电有机硅粘合剂的特征在于小于0.0010欧姆·厘米的根据体积电阻率测试法测得的体积电阻率。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在不提高导电核的总浓度的情况下调节所述流变性,以使得在所述流变性调节前后的触变指数η1/η10值各自在3与10之间并彼此相差至少0.3。
15.根据权利要求13所述的方法,其中沉积和/或固化第一批第一可固化有机硅组合物在第一制造条件下完成而沉积和/或固化第二可固化有机硅组合物在第二制造条件下完成,其中所述第一和第二制造条件在所述第一和第二可固化有机硅组合物的温度、所述第一和第二可固化有机硅组合物的流量、所述第一和第二可固化有机硅组合物的固化时间、基底与相应第一和第二可固化组合物接触时的取向以及第一和第二基底表面的化学组成或结构的至少一者中彼此不同。
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