CN108795355A

CN108795355A - 一种高黏附性导电胶的制备方法

Info

Publication number: CN108795355A
Application number: CN201810538320.0A
Authority: CN
Inventors: 郭迎庆; 蒋梦成; 朱彩娣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明涉及一种高黏附性导电胶的制备方法，属于电子材料制备技术领域。本发明首先利用多巴胺浸泡竹纤维，在水中溶解氧的作用下，在竹纤维表面形成一层具有金属离子螯合性的聚多巴胺薄膜，本发明提取鲢鱼鱼鳞中的胶原蛋白，胶原蛋白中具有较多的中性和酸性氨基酸，具有聚集负离子的作用，可以很好的吸附重金属，胶原蛋白还具有抗氧化活性的特点，使导电胶中起导电作用的重金属成分不易被氧化，本发明利用胶原蛋白提高导电胶的黏附性，胶原蛋白有许多胶原链组成，胶原链互相缠绕成螺旋结构，这种结构致密，侧基可以与材料基底进行氢键吸附、电荷吸附以及其他化学键合力，这些内聚力的产生，使得本发明导电胶黏附性大大提高，具有广阔的应用前景。

Description

一种高黏附性导电胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高黏附性导电胶的制备方法，属于电子材料制备技术领域。

背景技术

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分，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，实现被粘材料的导电连接。由于导电胶的基体树脂是一种胶黏剂，可以选择适宜的固化温度进行粘接，同时，由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展，而导电胶可以制成浆料，实现很高的线分辨率。而且导电胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，所以导电胶是替代铅锡焊接，实现导电连接的理想选择。导电胶按导电方向分为各向同性导电胶和各向异性导电胶。

按照固化体系导电胶又可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。室温固化导电胶较不稳定，室温储存时体积电阻率容易发生变化。高温导电胶高温固化时金属粒子易氧化，固化时间要求必须较短才能满足导电胶的要求。目前国内外应用较多的是中温固化导电胶（低于150℃），其固化温度适中，与电子元器件的耐温能力和使用温度相匹配，力学性能也较优异，所以应用较广泛。紫外光固化导电胶将紫外光固化技术和导电胶结合起来，赋予了导电胶新的性能并扩大了导电胶的应用范围，可用于液晶显示电致发光等电子显示技术上，国外从上世纪九十年代开始研究，我国近年也开始研究。

导电胶通常主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。目前市场上使用的导电胶大都是填料型。填料型导电胶的树脂基体，原则上讲，可以采用各种胶粘剂类型的树脂基体，常用的一般有热固性胶黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等胶黏剂体系。这些胶黏剂在固化后形成了导电胶的分子骨架结构，提供了力学性能和粘接性能保障，并使导电填料粒子形成通道。目前常见的导电胶多以金属作为导电填料，这些金属填料容易被氧化形成氧化膜而导致导电性下降同时粘附力差。因此，发明一种抗氧化且黏附性高的导电胶对电子材料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常见的导电胶多以金属作为导电填料，这些金属填料容易被氧化形成氧化膜而导致导电性下降同时粘附力差的缺陷，提供了一种高黏附性导电胶的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取500～600g竹片，放入烘干机中干燥，将干燥竹片转入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，先将蒸汽并通入汽爆罐中，直至压力达到3.6～3.8MPa停止通入蒸汽，保压后打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆湿料；

（2）将汽爆湿料和多巴胺溶液混合后放入烧杯中，搅拌反应2～3h，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和氯化铁溶液按质量比为1:10混合后继续搅拌反应15～20min，过滤分离得到反应滤饼，用蒸馏水洗涤3～5次并放入烘干机中干燥后放入研磨机中研磨得到金属螯合竹纤维；

（3）将金属螯合竹纤维放入炭化炉中，在氮气保护下加热升温，保温炭化，出料得到炭化竹纤维，将炭化竹纤维和硫氰化钾溶液按质量比为1:5投入高温高压反应釜中，高温高压蒸煮，蒸煮结束后出料，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤3～5次，得到改性炭化竹纤维，备用；

（4）称取100～200g鲢鱼鱼鳞，用蒸馏水反复清洗3～5次后放入烘干机中干燥，得干燥鱼鳞，将干燥鱼鳞和质量分数为8～12%的乙二胺四乙酸按质量比1:8混合浸泡30～32h后过滤得滤渣，用蒸馏水反复清洗滤渣3～5次，再将清洗后的滤渣与氢氧化钠溶液混合后投入烧杯中，静置5～6h，滴加盐酸调节pH值至中性，得脱杂蛋白溶液；

（5）将上述脱杂蛋白溶液与胃蛋白酶按质量比18:1投入烧杯中，放于温室中静置后用300目筛过滤，得滤液，将滤液与氯化钠溶液投入烧杯中混合，搅拌后过滤得滤饼，放入烘干机中干燥得到胶原蛋白；

（6）称取6～8份上述胶原蛋白、6～8份铜粉、45～55份双酚A型环氧树脂E44、6～9份六氢邻苯二甲酸酐、3～5份四氢邻苯二甲酸酐、0.8～1.2份二甲基咪唑和0.8～1.2份三乙胺以及15～18份备用的改性炭化竹纤维放入烧杯中搅拌，出料得高黏附性导电胶。

步骤（1）中所述的烘干机干燥时间为5～6h，蒸汽预热温度为240～260℃，保压时间为30～50s。

步骤（2）中所述的多巴胺溶液质量分数为10～15%，氯化铁的质量分数为15～18%，干燥温度为105～110℃，干燥时间为3～5h，研磨时间为2～3h。

步骤（3）中所述的炭化炉温度为300～400℃，炭化时间为1～2h，硫氰化钾溶液的质量分数为20～25%，高温高压反应釜中压力为2.0～2.5MPa，温度为200～220℃，蒸煮时间为2～4h。

步骤（4）中所述的烘干机温度为50～55℃，干燥时间为4～5h，乙二胺四乙酸的质量分数为8～12%，氢氧化钠溶液的质量分数为3～5%，盐酸质量分数为8～10%。

步骤（5）中所述的温室温度为35～40℃，静置时间为2～3天，氯化钠溶液的质量分数为10～15%，搅拌转速为200～300r/min，搅拌时间为24～26h，烘干机温度为40～50℃，干燥时间为4～6h。

步骤（6）中所述的搅拌转速为200～300r/min，搅拌时间为2～3h。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明首先将竹片蒸汽爆破提取出竹纤维，再将竹纤维进行金属离子螯合，随后再进行炭化和高温蒸煮处理，使竹纤维表面产生空穴，接着采用酶解法从鱼鳞中提取胶原蛋白，最后将胶原蛋白、竹纤维、环氧树脂、铜粉和其它试剂混合搅拌制得高黏附性导电胶，本发明首先利用多巴胺浸泡竹纤维，在水中溶解氧的作用下，在竹纤维表面形成一层具有金属离子螯合性的聚多巴胺薄膜，利用这些薄膜螯合金属离子，从而将金属离子螯合引入竹纤维表面，再将竹纤维炭化，在硫氰化钾和高温高压的条件下析出碳纤维表面部分金属离子，从而使碳纤维表面形成金属离子空穴，呈多孔状，形成的这些金属离子空穴具有与电子等量的正电荷，受电场作用时使得电子呈接力移动状态，起到导电载流子的作用，从而让碳纤维的导电性得到进一步提高，也使导电胶的导电性增强，本发明提取鲢鱼鱼鳞中的胶原蛋白，胶原蛋白中具有较多的中性和酸性氨基酸，具有聚集负离子的作用，可以很好的吸附重金属，胶原蛋白还具有抗氧化活性的特点，使导电胶中起导电作用的重金属成分不易被氧化，从而保持导电胶的导电效果；

（2）本发明利用胶原蛋白提高导电胶的黏附性，胶原蛋白有许多胶原链组成，胶原链互相缠绕成螺旋结构，这种结构致密，化学性质稳定，胶原蛋白中的肽链具有多种酸性或碱性侧基，这些侧基可以与材料基底进行氢键吸附、电荷吸附以及其他化学键合力，这些内聚力的产生，使得本发明导电胶黏附性大大提高，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

称取500～600g竹片，放入烘干机中干燥5～6h，将干燥竹片转入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，先将蒸汽预热至240～260℃，并通入汽爆罐中，直至压力达到3.6～3.8MPa停止通入蒸汽，保压30～50s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆湿料；将上述汽爆湿料和质量分数为10～15%的多巴胺溶液混合后放入烧杯中，搅拌反应2～3h，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和质量分数为15～18%的氯化铁溶液按质量比为1:10混合后继续搅拌反应15～20min，过滤分离得到反应滤饼，用蒸馏水洗涤3～5次并放入烘干机中，设置温度为105～110℃，干燥3～5h后放入研磨机中研磨2～3h，得到金属螯合竹纤维；将金属螯合竹纤维放入炭化炉中，在氮气保护下加热升温至300～400℃，保温炭化1～2h，出料得到炭化竹纤维，将炭化竹纤维和质量分数为20～25%的硫氰化钾溶液按质量比为1:5投入高温高压反应釜中，在压力为2.0～2.5MPa的条件下加热升温至200～220℃，高温高压蒸煮2～4h，蒸煮结束后出料，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤3～5次，得到改性炭化竹纤维，备用；称取100～200g鲢鱼鱼鳞，用蒸馏水反复清洗3～5次后放入烘干机中以50～55℃的条件下干燥4～5h，得干燥鱼鳞，将干燥鱼鳞和质量分数为8～12%的乙二胺四乙酸按质量比1:8混合浸泡30～32h后过滤得滤渣，用蒸馏水反复清洗滤渣3～5次，再将清洗后的滤渣与质量分数为3～5%的氢氧化钠溶液混合后投入烧杯中，静置5～6h，滴加质量分数为8～10%的盐酸调节pH值至中性，得脱杂蛋白溶液；将上述脱杂蛋白溶液与胃蛋白酶按质量比18:1投入烧杯中，放于温度为35～40℃的温室中静置2～3天后用300目筛过滤，得滤液，将滤液与质量分数为10～15%的氯化钠溶液投入烧杯中混合，以200～300r/min的转速搅拌24～26h后过滤得滤饼，放入烘干机中设置温度为40～50℃干燥4～6h得到胶原蛋白；称取6～8份上述胶原蛋白、6～8份铜粉、45～55份双酚A型环氧树脂E44、6～9份六氢邻苯二甲酸酐、3～5份四氢邻苯二甲酸酐、0.8～1.2份二甲基咪唑和0.8～1.2份三乙胺以及15～18份备用的改性炭化竹纤维放入烧杯中以200～300r/min的转速搅拌2～3h，出料得高黏附性导电胶。

称取500g竹片，放入烘干机中干燥5h，将干燥竹片转入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，先将蒸汽预热至240℃，并通入汽爆罐中，直至压力达到3.6MPa停止通入蒸汽，保压30s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆湿料；将上述汽爆湿料和质量分数为10%的多巴胺溶液混合后放入烧杯中，搅拌反应2h，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和质量分数为15%的氯化铁溶液按质量比为1:10混合后继续搅拌反应15min，过滤分离得到反应滤饼，用蒸馏水洗涤3次并放入烘干机中，设置温度为105℃，干燥3h后放入研磨机中研磨2h，得到金属螯合竹纤维；将金属螯合竹纤维放入炭化炉中，在氮气保护下加热升温至300℃，保温炭化1h，出料得到炭化竹纤维，将炭化竹纤维和质量分数为20%的硫氰化钾溶液按质量比为1:5投入高温高压反应釜中，在压力为2.0MPa的条件下加热升温至200℃，高温高压蒸煮2h，蒸煮结束后出料，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤3次，得到改性炭化竹纤维，备用；称取100g鲢鱼鱼鳞，用蒸馏水反复清洗3次后放入烘干机中以50℃的条件下干燥4h，得干燥鱼鳞，将干燥鱼鳞和质量分数为8%的乙二胺四乙酸按质量比1:8混合浸泡30h后过滤得滤渣，用蒸馏水反复清洗滤渣3次，再将清洗后的滤渣与质量分数为3%的氢氧化钠溶液混合后投入烧杯中，静置5h，滴加质量分数为8%的盐酸调节pH值至中性，得脱杂蛋白溶液；将上述脱杂蛋白溶液与胃蛋白酶按质量比18:1投入烧杯中，放于温度为35℃的温室中静置2天后用300目筛过滤，得滤液，将滤液与质量分数为10%的氯化钠溶液投入烧杯中混合，以200r/min的转速搅拌24h后过滤得滤饼，放入烘干机中设置温度为40℃干燥4h得到胶原蛋白；称取6份上述胶原蛋白、6份铜粉、45份双酚A型环氧树脂E44、6份六氢邻苯二甲酸酐、3份四氢邻苯二甲酸酐、0.8份二甲基咪唑和0.8份三乙胺以及15份备用的改性炭化竹纤维放入烧杯中以200r/min的转速搅拌2h，出料得高黏附性导电胶。

称取550g竹片，放入烘干机中干燥5.5h，将干燥竹片转入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，先将蒸汽预热至240℃，并通入汽爆罐中，直至压力达到3.6MPa停止通入蒸汽，保压30s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆湿料；将上述汽爆湿料和质量分数为10%的多巴胺溶液混合后放入烧杯中，搅拌反应2h，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和质量分数为15%的氯化铁溶液按质量比为1:10混合后继续搅拌反应15min，过滤分离得到反应滤饼，用蒸馏水洗涤3次并放入烘干机中，设置温度为105℃，干燥3h后放入研磨机中研磨2h，得到金属螯合竹纤维；将金属螯合竹纤维放入炭化炉中，在氮气保护下加热升温至300℃，保温炭化1h，出料得到炭化竹纤维，将炭化竹纤维和质量分数为20%的硫氰化钾溶液按质量比为1:5投入高温高压反应釜中，在压力为2.0MPa的条件下加热升温至200℃，高温高压蒸煮2h，蒸煮结束后出料，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤3次，得到改性炭化竹纤维，备用；称取100g鲢鱼鱼鳞，用蒸馏水反复清洗3次后放入烘干机中以50℃的条件下干燥4h，得干燥鱼鳞，将干燥鱼鳞和质量分数为8%的乙二胺四乙酸按质量比1:8混合浸泡30h后过滤得滤渣，用蒸馏水反复清洗滤渣3次，再将清洗后的滤渣与质量分数为3%的氢氧化钠溶液混合后投入烧杯中，静置5h，滴加质量分数为8%的盐酸调节pH值至中性，得脱杂蛋白溶液；将上述脱杂蛋白溶液与胃蛋白酶按质量比18:1投入烧杯中，放于温度为35℃的温室中静置2天后用300目筛过滤，得滤液，将滤液与质量分数为10%的氯化钠溶液投入烧杯中混合，以200r/min的转速搅拌24h后过滤得滤饼，放入烘干机中设置温度为45℃干燥4～6h得到胶原蛋白；称取7份上述胶原蛋白、7份铜粉、50份双酚A型环氧树脂E44、7份六氢邻苯二甲酸酐、4份四氢邻苯二甲酸酐、1.0份二甲基咪唑和1.0份三乙胺以及17份备用的改性炭化竹纤维放入烧杯中以250r/min的转速搅拌2.5h，出料得高黏附性导电胶。

称取600g竹片，放入烘干机中干燥6h，将干燥竹片转入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，先将蒸汽预热至260℃，并通入汽爆罐中，直至压力达到3.8MPa停止通入蒸汽，保压50s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆湿料；将上述汽爆湿料和质量分数为15%的多巴胺溶液混合后放入烧杯中，搅拌反应3h，过滤分离得到反应滤渣，将反应滤渣和质量分数为18%的氯化铁溶液按质量比为1:10混合后继续搅拌反应20min，过滤分离得到反应滤饼，用蒸馏水洗涤5次并放入烘干机中，设置温度为110℃，干燥5h后放入研磨机中研磨3h，得到金属螯合竹纤维；将金属螯合竹纤维放入炭化炉中，在氮气保护下加热升温至400℃，保温炭化2h，出料得到炭化竹纤维，将炭化竹纤维和质量分数为25%的硫氰化钾溶液按质量比为1:5投入高温高压反应釜中，在压力为2.5MPa的条件下加热升温至220℃，高温高压蒸煮4h，蒸煮结束后出料，过滤得到滤饼，用蒸馏水洗涤5次，得到改性炭化竹纤维，备用；称取200g鲢鱼鱼鳞，用蒸馏水反复清洗5次后放入烘干机中以55℃的条件下干燥5h，得干燥鱼鳞，将干燥鱼鳞和质量分数为12%的乙二胺四乙酸按质量比1:8混合浸泡32h后过滤得滤渣，用蒸馏水反复清洗滤渣5次，再将清洗后的滤渣与质量分数为5%的氢氧化钠溶液混合后投入烧杯中，静置6h，滴加质量分数为10%的盐酸调节pH值至中性，得脱杂蛋白溶液；将上述脱杂蛋白溶液与胃蛋白酶按质量比18:1投入烧杯中，放于温度为40℃的温室中静置3天后用300目筛过滤，得滤液，将滤液与质量分数为15%的氯化钠溶液投入烧杯中混合，以300r/min的转速搅拌26h后过滤得滤饼，放入烘干机中设置温度为50℃干燥6h得到胶原蛋白；称取8份上述胶原蛋白、8份铜粉、55份双酚A型环氧树脂E44、9份六氢邻苯二甲酸酐、5份四氢邻苯二甲酸酐、1.2份二甲基咪唑和1.2份三乙胺以及18份备用的改性炭化竹纤维放入烧杯中以300r/min的转速搅拌3h，出料得高黏附性导电胶。

对比例以苏州某公司生产的高黏附性导电胶作为对比例对本发明制得的高黏附性导电胶和对比例中的高黏附性导电胶进行性能检测，检测结果如表1所示：

测试方法：

电阻率测试按QJ 1523标准进行检测；

附着力测试按GB9286划格法进行检测；

抗氧化性能测试方法：采用Schaal烘箱法做加速氧化试验，将实例1～3和对比例中的导电胶分别置于空气相对良好的恒温箱中存放4d，每隔24h取样，按照国家规定GB/T5009.37-2003的方法测定过氧化值，并观察表面颜色变化情况。

表1导电胶性能测定结果

根据上述中数据可知本发明制得的高黏附性导电胶的电阻率高，导电性好，附着力等级达到0级，黏附力好，在加速氧化试验后过氧化值比对比例中的导电胶的数值低，并且比对比例中的加速慢，抗氧化性能好，颜色未黄变，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的烘干机干燥时间为5～6h，蒸汽预热温度为240～260℃，保压时间为30～50s。

3.根据权利要求1所述的一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的多巴胺溶液质量分数为10～15%，氯化铁的质量分数为15～18%，干燥温度为105～110℃，干燥时间为3～5h，研磨时间为2～3h。

4.根据权利要求1所述的一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的炭化炉温度为300～400℃，炭化时间为1～2h，硫氰化钾溶液的质量分数为20～25%，高温高压反应釜中压力为2.0～2.5MPa，温度为200～220℃，蒸煮时间为2～4h。

5.根据权利要求1所述的一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的烘干机温度为50～55℃，干燥时间为4～5h，乙二胺四乙酸的质量分数为8～12%，氢氧化钠溶液的质量分数为3～5%，盐酸质量分数为8～10%。

6.根据权利要求1所述的一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的温室温度为35～40℃，静置时间为2～3天，氯化钠溶液的质量分数为10～15%，搅拌转速为200～300r/min，搅拌时间为24～26h，烘干机温度为40～50℃，干燥时间为4～6h。

7.根据权利要求1所述的一种高黏附性导电胶的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的搅拌转速为200～300r/min，搅拌时间为2～3h。