CN109036627B - 一种低温快干银浆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温快干银浆，包括如下重量份数的组分：高分子树脂15‑25份；银微粒65‑85份；溶剂5‑12份；助剂2‑10份；高分子树脂包括氯醋乙烯、聚酯和C5/C9氢化石油树脂，且氯醋乙烯、聚酯和C5/C9氢化石油树脂的重量比为1:0.5‑1.1:1.8‑2.2；所述银微粒为片状，且颗粒粒径为2.5‑5μm，松装密度为0.8‑1.8g/ml；溶剂包括重量比为1:1.5‑3的二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE。通过上述设置，高分子树脂中加入氢化石油树脂，提升整体的粘度和抗氧化性，整体性更高，同时溶剂采用二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE，不仅使得树脂溶解的均匀分散，而且干燥速度快，有利于生产施工。

Description

一种低温快干银浆

技术领域

本发明涉及电子连接材料技术领域，特别涉及一种低温快干银浆。

背景技术

近年来，随着电子工业的飞速发展，薄膜开关、柔性印刷电路板、电磁屏蔽、电位器以及电脑键盘等产品的需求量也迅速增加，而导电银浆作为制备此类电子元器件的关键功能材料，其发展和应用也一直受到人们的广泛关注。但是，我国的导电银浆包括低温固化导电银浆大部分仍然依赖进口，国内生产的高质量导电银浆的制备技术仍没有取得重大突破，会存在或多或少的不足。

如申请公开号为CN101645318A的中国申请专利一种笔记本电脑键盘线路专用导电银浆料及其制备方法，其中银浆料包括金属银粉、高分子树脂、添加剂和溶剂，溶剂为酯类溶剂或酮类树脂，添加剂包括流平剂、增稠剂和消泡剂，高分子树脂为聚氨酯树脂或聚酯树脂。

虽然上述方案得到的导电银浆具有一定的抗弯折性，且对于后期绝缘油或碳浆在银层上的可覆盖性或结合性也有所提升，能够基本符合笔记本电脑生产的工艺要求。但是，上述方案中产品的性能在很多方面还是会存在需要改进的地方，如载体与基材之间的粘附性、耐候性和可挠性等，因为电脑长期使用后容易处于高温环境中，此时载体和基材之间的粘附性以及二者的耐候性都较为重要，同时由于应用于键盘上，需要长期面对一定的按压或挤压作用力，因此也要求导电银浆具备良好的可挠性。

基于此，为了满足产品的长时间使用，有必要提出一种改进的低温快干导电银浆。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种低温快干银浆，能够在键盘长期使用时，仍具备良好的粘附性、耐候性和可挠性等，有利于产品的长期使用，延长产品使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种低温快干银浆，包括如下重量份数的组分：

高分子树脂15-25份；

银微粒65-85份；

溶剂5-12份；

助剂2-10份；

高分子树脂包括氯醋乙烯、聚酯和C5/C9氢化石油树脂，且氯醋乙烯、聚酯和C5/C9氢化石油树脂的重量比为1:0.5-1.1:0.3-0.8；所述银微粒为片状，且颗粒粒径为2.5-5μm，松装密度为0.8-1.8g/ml；溶剂包括重量比为1:1.5-3的二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE。

通过采用上述技术方案，氯醋乙烯和聚酯都是导电银浆中常用的高分子树脂原料，具备较好的收缩性，粘附能力较好，再加入C5/C9的氢化石油树脂后，一方面能够很大程度的提高高分子树脂熔融后载体的粘结力和附着性，将导电银浆与基材之间紧密连接，另一方面氢化石油树脂中由于氢化后结构稳定，难以再发生氧化，从而即使处于高温环境中，也能够在不使用抗老化剂的情况下具备良好的耐候性，适应长期的使用，同时C5/C9氢化石油树脂的添加还能够使整体的树脂体系固化后具备良好的可挠性；

银微粒采取片状，从而使得相邻银微粒之间的接触面积更大，有利于电信号的传输，且成膜后电阻较小；

溶剂采用二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE，DBE是无色、无毒且无味的能够通过生物降解的环保型高沸点溶剂，而二乙二醇乙醚醋酸酯为无色透明、毒性很低的溶剂，二者混合后形成的溶剂较为环保无害，适应范围较广，同时混合后的溶剂沸点较高，干燥速度较快，有利于生产尽快成型。

本发明的进一步设置为：所述助剂包括防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂，且防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂的重量之比为1-5：0.2-1：0.1-10：2-5。

通过采用上述技术方案，银微粒在树脂和溶剂中是否能够分散均匀，对于成膜后的导电银浆的导电性十分重要，而银微粒本身又较为容易发生积聚的现象，形成上下分层，或至少一侧的导电性大幅度下降，因此防沉剂的添加能够大幅度减少银微粒的沉降和积聚；导电银浆在生产过程中免不了需要搅拌，而搅拌的过程中极易产生大小不一的气泡，如果不加以取出，气泡在干燥后会对导电性造成极大的影响，增大电阻，因此适当添加消泡剂也是能够取得较好的效果的，有利于提高导电性能；附着力促进剂和增稠剂均可以调节浆料与基体之间的粘结强度。

本发明的进一步设置为：所述防沉剂包括重量比为1:1的蓖麻油衍生物和聚酰胺醋。

通过采用上述技术方案，蓖麻油衍生物在溶剂中有膨胀、凝胶化的效果，溶胀后的溶胀粒子间可以形成微弱的氢键而形成触变结构，从而达到减少银微粒沉降和积聚的量；而聚酰胺醋在浆体中也会与填料反应产生稳定的胶状结构，赋予其触变性质，从而也具有防止银微粒沉降积聚的效果。

本发明的进一步设置为：所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。

通过采用上述技术方案，聚醚改性有机硅消泡剂能够稳定的消除浆体中的马拉高尼效应，且聚醚改性有机硅消泡剂的溶解度参数小于导电银浆浆体的溶解度参数，从而能够起到很好的消泡和抑泡的效果。

本发明的进一步设置为：所述附着力促进剂包括重量比为0.1-0.5:0.5-10的硅烷偶联剂和腻子粉。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂一方面能够对银微粒和腻子粉进行表面处理，使其均匀分散于体系中，另一方面还能够对高分子树脂中聚酯树脂进行改性，从而降低导电银浆的固化温度，并增强固化后载体的韧性和强度，同时也使得载体与基材之间粘附的更加紧密。

本发明的进一步设置为：所述增稠剂为气相二氧化硅、改性膨润土和羟乙基纤维素中的至少一种。

通过采用上述技术方案，上述增稠剂混合于树脂中时，能够调节体系的粘度，提供优异的涂覆性能，利于提高银浆浆体的加工性能，同时也与树脂的浸润性较好，增稠剂的表面偶极效应可与树脂产生界面作用，提高树脂的固化后性能，增加体系的耐磨性能。

本发明的进一步设置为，采用如下步骤制备得到：

S1，将溶剂和高分子树脂按重量份数混合搅拌，直至高分子树脂完全融化，得到有机载体；

S2，将银微粒、助剂按重量份数加入S1中的有机载体中，混合均匀，得到粗浆体；

S3，将S2中得到的粗浆体研磨、轧制，得到低温快干银浆。

本发明的进一步设置为：S1中溶剂和高分子树脂混合时，先将溶剂的温度加热并维持至90-95℃，再加入高分子树脂。

通过采用上述技术方案，维持温度于90-95℃，便于树脂的溶解。

本发明的进一步设置为：S2中银微粒和助剂添加完成后，再经过800-900目过滤网过滤，过滤完成后再将浆液充分搅拌，维持搅拌气压为-0.1--～-0.2Mpa，搅拌时间持续5-10min。

通过采用上述技术方案，经过过滤后能够去除大部分未溶解的杂质颗粒，使得浆体更加均匀纯细，后续经过搅拌时，维持负压状态，从而诱使浆料中的气泡溢出，配合上述的消泡剂更加充分的去除了浆料中的气泡，提高成膜性，进而提高了导电银浆成品的导电性，减小电阻。

本发明的进一步设置为：所述S3中采用三辊压机对粗浆体进行研磨、轧制，得到低温快干银浆的细度为3-5μm，粘度为18±2pa.s。

通过采用上述技术方案，研磨轧制后得到的银浆成品中银微粒之间容易形成层叠的鱼鳞状，且得到的粘度较大，能够很好的将导电银浆与基材粘结稳固。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1)采用氢化石油树脂作为载体，无毒无害、增加体系粘结力且具有良好的抗氧化性，能够改善银浆于基材之间的附着性，同时还具有良好的可挠性，适应于电脑键盘中长期的按压或挤压的工作环境；

2)溶剂采用二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE的混合物，环保低害，且使得树脂溶解完全均匀，体系干燥速度快，同时也能够改变基材表面状况，更加有利于载体与基材的粘结和附着；

3)硅烷偶联剂对银微粒和腻子粉进行表面处理，使其均匀分散于体系中，而防沉剂在体系中形成有氢键或胶状结构，使得体系具有一定的触变性，同时，增稠剂调节体系的粘度提供优异的涂覆性能，三者之间的配合使得银浆体系均一连贯，分散性好，各个组分的性能相容性高，体系具备良好的凝聚性，进一步的，增稠剂与树脂的浸润性较好，增稠剂的表面偶极效应可与树脂产生界面作用，使得体系具备优异的附着性和粘结力；

4)采用消泡剂，并在制作过程中控制负压，极大程度上减少了浆体中的气泡含量，因为，助剂添加的量越多则越容易降低银浆成品的导电性，但若不添加消泡剂完全靠工艺消泡则费时且效果有限，因此需二者按上述的配方或工艺相互配合，才能达到更优的消泡效果。

具体实施方式

实施例1-7：一种低温快干银浆，包含的组分及对应的含量如表1所示，其中，氯醋乙烯、聚酯和C9氢化石油树脂的重量比为1:0.8:0.5；银微粒为片状且颗粒粒径为2.5-5μm，松装密度为1.2g/ml；二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE的重量比为1:2.5；防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂的重量之比为1：0.2：5：2，且附着力促进剂中硅烷偶联剂和腻子粉的重量比为0.1:3；增稠剂选择气相二氧化硅。

表1实施例1-7中各组分及其对应含量(kg)

实施例8：一种低温快干银浆，与实施例1的区别在于，氯醋乙烯、聚酯和C9氢化石油树脂的重量比为1:0.5:0.8。

实施例9：一种低温快干银浆，与实施例1的区别在于，银微粒的颗粒粒径为2.5-5μm，松装密度为0.8g/ml。

实施例10：一种低温快干银浆，与实施例1的区别在于，二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE的重量比为1:1.5。

实施例11：一种低温快干银浆，与实施例1的区别在于，防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂的重量之比为3：0.4：8：4，且附着力促进剂中硅烷偶联剂和腻子粉的重量比为0.4:8。

实施例12：一种低温快干银浆，与实施例1的区别在于，增稠剂为改性膨润土和羟乙基纤维素以任意比例形成的复配物。

实施例13，一种低温快干银浆，含有的组分及对应的含量均如实施例1中所示，且采用如下步骤制备得到：

S1，先将溶剂放置于搅拌釜中进行加热，并维持温度为95℃，再将高分子树脂按重量份数加入溶剂中进行混合搅拌，直至高分子树脂完全融化，得到有机载体；

S2，将银微粒、助剂按重量份数加入S1中的有机载体中，混合均匀，再经过800目过滤网过滤，过滤完成后将浆液加入真空釜中进行充分搅拌，同时维持真空釜中压强为-0.1--～-0.2Mpa，搅拌时间持续10min，得到粗浆体；

S3，将S2中得到的粗浆体采用三辊压机进行研磨、轧制，得到低温快干银浆的细度为3-5μm，粘度为18±2pa.s。

实施例14：一种低温快干银浆，与实施例13的区别在于，S2中过滤时过滤网为900目。

实施例15：一种低温快干银浆，与实施例13的区别在于，S2中搅拌时长为5min。

对比例1-7：一种银浆，与实施例1的区别在于，含有的组分及其对应的含量如表2所示，其中，氯醋乙烯、聚酯和C9氢化石油树脂的重量比为1:0.8:0.5；银微粒为片状且颗粒粒径为2.5-5μm，松装密度为1.2g/ml；二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE的重量比为1:2.5；防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂的重量之比为1：0.2：5：2，且附着力促进剂中硅烷偶联剂和腻子粉的重量比为0.1:3；增稠剂选择气相二氧化硅。

表2对比例1-7中各组分及其对应含量(kg)

对比例8：一种银浆，与实施例13的区别在于，S2中进行搅拌时未采取真空处理。

实验部分

试验1、银浆成品性能试验

选取实施例1-4、对比例1、对比例4、对比例5、对比例6依次编号为1-8组，其中，将8组得到的银浆成品裁取相同尺寸作为实验样品，并对8组实验样品进行粘结力测试，以实施例1测得的粘结力为标准值，并将8组所测得的实验值与标准值的比值及对应实验结果记录如表3。

表3银浆成品性能试验

试验2、银浆成品孔隙试验

试验方法：将实施例及对比例中各组的产品或制得的成品切割成尺寸相同的标准试验块，测试每一块重量并记录为X，再经计算得出标准块尺寸所对应的理论重量Y，记录每块试验块的孔隙值Z于表4中，其中Z＝100％*(Y-X)/Y。

表4银浆成品孔隙试验

试验3、干燥试验

将实施例及对比例中各组的产品或制得的成品切割成尺寸相同的标准试验块，每一块标准块尺寸为1cm*1cm*5μm，并将各组放置于80℃环境中进行烘干处理，记录实验结果如表5所示。

表5干燥试验

Claims (6)

1.一种低温快干银浆，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

高分子树脂15份；

银微粒65～85份；

溶剂5～12份；

助剂2～10份；

所述高分子树脂包括氯醋乙烯、聚酯和C9氢化石油树脂，且氯醋乙烯、聚酯和C9氢化石油树脂的重量比为1:0.5～1.1:0.3 ～0.8；所述银微粒为片状，且颗粒粒径为2.5～5μm，松装密度为0.8～1.8g/ml；所述溶剂包括重量比为1:1.5～2.5的二乙二醇乙醚醋酸酯和DBE；

所述助剂包括防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂，且防沉剂、消泡剂、附着力促进剂和增稠剂的重量比为1～5：0.2～0.4：0.1～10：2～5，所述防沉剂包括蓖麻油衍生物和聚酰胺醋，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，所述附着力促进剂包括硅烷偶联剂和腻子粉，所述增稠剂为气相二氧化硅或由改性膨润土和 羟乙基纤维素形成的复配物；

所述银微粒与所述高分子树脂的重量比不小于66：15，所述助剂与所述高分子树脂的重量比不小于8.2：15；银浆成品的性能包括:体积电阻率不高于6.34×10^-3Ω.mm,剪切强度不低于2.13MPa, 附着力不低于1.0,孔隙值不低于95%。

2.根据权利要求1所述的一种低温快干银浆，其特征在于：所述硅烷偶联剂和腻子粉的重量比为0.1～0.5:0.5～10；所述蓖麻油衍生物和聚酰胺醋的重量比为1:1；所述银浆成品使用于键盘。

3.根据权利要求1所述的低温快干银浆，其特征在于采用如下步骤制备得到：

S1，将溶剂和高分子树脂按重量份数混合搅拌，直至高分子树脂完全融化，得到有机载体；

S2，将银微粒、助剂按重量份数加入S1中的有机载体中，混合均匀，得到粗浆体；

S3，将S2中得到的粗浆体研磨、轧制，得到低温快干银浆。

4.根据权利要求3所述的低温快干银浆，其特征在于：S1中溶剂和高分子树脂混合时，先将溶剂的温度加热并维持于90～95℃，再加入高分子树脂。

5.根据权利要求4所述的低温快干银浆，其特征在于：S2中银微粒和助剂添加完成后，再经过800～900目过滤网过滤，过滤完成后再将浆液充分搅拌，维持搅拌气压为-0.1～-0.2Mpa，搅拌时间持续5～10min。

6.根据权利要求5所述的低温快干银浆，其特征在于：所述S3中采用三辊压机对粗浆体进行研磨、轧制，得到低温快干银浆的细度为3～5μm，粘度为18±2pa.s。