CN110669470A - 导电凝胶及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电凝胶及其应用，导电凝胶包括原料及其重量份数如下：导电粉体50‑90份；有机硅材料10‑50份；触变剂0.5‑20份；催化剂0‑0.3份；以及助剂0‑1份。本发明的导电凝胶，可以点胶方式设置在元器件之间进行导电连接，适用于狭小缝隙或者间距较小的连接处，操作简单方便，能够提供较低的回弹应力，避免元器件损伤。

Description

导电凝胶及其应用
技术领域
本发明涉及电子设备元器件技术领域，尤其涉及一种导电凝胶及其应用。
背景技术
电子设备内部元器件之间的电连接一般以金属连接器居多，尤其是金属簧片，一般设置在外部空间或者内部空间较大的连接处，需要较大的安装空间。随着电子元器件的小型化、集中化发展趋势，能够用来设计安装各种电连接组件的空间越来越小，安装操作难度越来越大。
除了以金属连接器电连接之外，也有推出了导电体和高分子基体的复合材料做电连接，例如环氧导电胶、有机硅导电胶，这种材料一般会常温或者高温固化成型，除了能够电连接，还能够提供较好的粘接性能，可以实现两个部件的自我组合。但是，在有压力的情况下，导电体和高分子基体的复合材料的回弹应力较大，会损伤元器件。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种可以点胶应用进行导电连接、安装空间小的导电凝胶及该导电凝胶的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种导电凝胶，包括原料及其重量份数如下：
优选地，所述导电粉体包括纯金粉、纯银粉、纯铜粉、纯铝粉、纯镍粉、石墨烯、碳纳米管、镀镍金粉、镀镍银粉、镀镍铜粉、镀镍铝粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银铝粉、镀银玻璃粉、镀银石墨粉以及镀镍石墨粉中的一种或多种。
所述纯金粉、纯银粉、纯铜粉、纯铝粉、纯镍粉、镀镍金粉、镀镍银粉、镀镍铜粉、镀镍铝粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银铝粉以及镀银玻璃粉的粒径为15μm-100μm。
优选地，所述镀银石墨粉、镀镍石墨粉的粒径为40μm-180μm。
优选地，所述石墨烯为单层石墨烯或者2-10层的石墨烯；所述碳纳米管为单臂碳纳米管或者2-10层的碳纳米管。
优选地，所述有机硅材料选用甲基封端的二甲基聚硅氧烷、乙烯基封端的双端乙烯基线型聚合物和硅氢基封端的双端含氢线型聚合物中至少一种。
优选地，所述触变剂包括粉体触变剂和/或有机改性触变剂；所述有机改性触变剂包括改性聚硅氧烷和/或改性环硅氧烷。
优选地，所述触变剂包括粉体触变剂时，其重量份数为5-20份；
所述触变剂包括粉体触变剂和有机改性触变剂时，重量份数分别如下：粉体触变剂0.5-5份、改性聚硅氧烷1-5份改性环硅氧烷0.1-5份。
优选地，所述催化剂为铂金络合物催化剂。
优选地，所述导电凝胶还包括触变剂；
所述触变剂选用纳米或者微米粉体的触变剂；或者，含有改性聚硅氧烷和/或改性环硅氧烷的有机硅触变剂。
优选地，所述纳米或者微米粉体的触变剂包括气相白炭黑、沉淀白炭黑、膨润土、有机膨润土、硅藻土以及硅微粉中的一种或多种；
所述改性聚硅氧烷及改性环硅氧烷中的改性基团为含有环氧基、醚基、羟基、胺基、酯基中的一种或几种的基团；所述改性聚硅氧烷中改性基团的含量为0.01～0.80mol/100g，所述改性环硅氧烷中改性基团的含量为0.10～0.60mol/100g。
优选地，所述助剂包括增粘剂和/或抗氧化剂；
所述增粘剂指含有甲氧基、乙氧基、丙氧基、酰氧基、环氧基、乙烯基和羟基中一种或多种官能团的低分子硅氧烷聚合物，其碳链长度为5-500个；
所述抗氧化剂指苯甲酸类的衍生物，包括2,4-二氯苯甲酸、对氯苯甲酸、苯甲酸铵和2,4-二氯过氧苯甲酰中一种或多种。
本发明的导电凝胶的应用，设置在两个元器件的电连接触角之间，导电连接两个电连接触角；
两个电连接触角相对的表面为平面；或者，一电连接触角的与另一电连接触角相对的表面上设有凹槽，导电凝胶设置在所述凹槽内并与另一电连接触角接触，导电连接两个电连接触角。
本发明的导电凝胶，可以点胶方式设置在元器件之间进行导电连接，适用于狭小缝隙或者间距较小的连接处，操作简单方便，能够提供较低的回弹应力，避免元器件损伤。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的导电凝胶一实施例应用的结构示意图；
图2是本发明的导电凝胶另一实施例应用的结构示意图。
具体实施方式
本发明的导电凝胶，包括原料及其重量份数如下：
Figure BDA0002204442920000041
其中，导电粉体包括纯金粉、纯银粉、纯铜粉、纯铝粉、纯镍粉、石墨烯、碳纳米管、镀镍金粉、镀镍银粉、镀镍铜粉、镀镍铝粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银铝粉、镀银玻璃粉、镀银石墨粉以及镀镍石墨粉中的一种或多种。
纯金粉、纯银粉、纯铜粉、纯铝粉、纯镍粉、镀镍金粉、镀镍银粉、镀镍铜粉、镀镍铝粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银铝粉以及镀银玻璃粉为球形或类球形粉体，其粒径为15μm-100μm。镀银石墨粉和镀镍石墨粉为球形或类球形粉体，粒径为40μm-180μm。石墨烯可以选用单层石墨烯或者2-10层的石墨烯。碳纳米管可以选用单臂碳纳米管或者2-10层的碳纳米管。
在导电粉体中，所选的任一种粉体可以包括一种或多种粒径；所选的多种粉体中粒径可以不同，也可以相同。
有机硅材料选用甲基封端的二甲基聚硅氧烷、乙烯基封端的双端乙烯基线型聚合物和硅氢基封端的双端含氢线型聚合物中至少一种。作为优选，有机硅材料可以是甲基封端的二甲基聚硅氧烷、乙烯基封端的双端乙烯基线型聚合物和硅氢基封端的双端含氢线型聚合物三种，或者是甲基封端的二甲基聚硅氧烷，或者是乙烯基封端的双端乙烯基线型聚合物和硅氢基封端的双端含氢线型聚合物两种。其中：
甲基封端的二甲基聚硅氧烷包括甲基封端的线型二甲基聚硅氧烷和甲基封端的含有苯基支链的二甲基聚硅氧烷，粘度范围在50cps-500000cps。其中含有苯基支链的二甲基聚硅氧烷，苯基含量为3mole～30mole/100g。
乙烯基封端的双端乙烯基线型聚合物包括双封端乙烯基聚合物和单封端乙烯基聚合物，粘度范围在50cps-500000cps，乙烯基含量为0.1mole～8mole/100g。
硅氢基封端的双端含氢线型聚合物包括双封端含氢有机硅聚合物和单封端含氢有机硅聚合物，粘度范围50cps-500000cps，硅氢含量为0.1mole～9mole/100g。
触变剂赋予该导电凝胶良好的触变性能，可长时间保持高度变化率小于5％，保持挤出的胶条长时间不坍塌。
触变剂可以包括粉体触变剂和/或有机改性触变剂。有机改性触变剂进一步可包括改性聚硅氧烷和/或改性环硅氧烷。
其中，粉体触变剂包括气相白炭黑、沉淀白炭黑、膨润土、有机膨润土、硅藻土以及硅微粉等中的一种或多种。改性聚硅氧烷及改性环硅氧烷中的改性基团为含有环氧基、醚基、羟基、胺基、酯基中的一种或几种的基团；改性聚硅氧烷中改性基团的含量为0.01～0.80mol/100g，改性环硅氧烷中改性基团的含量为0.10～0.60mol/100g。
当触变剂包括粉体触变剂时，其重量份数优选为5-20份。当触变剂包括粉体触变剂和有机改性触变剂时，改性聚硅氧烷：改性环硅氧烷：粉体触变剂的重量比例为0.2-10:1:0.5-5，具体地，各触变剂的重量份数可分别如下：粉体触变剂0.5-5份、改性聚硅氧烷1-5份改性环硅氧烷0.1-5份。
催化剂为铂金络合物催化剂。优选地，催化剂为karstedt催化剂，铂金含量3000ppm-5000ppm。催化剂优选重量份数为0.05-0.3份。
助剂可包括增粘剂和/或抗氧化剂；增粘剂主要用于改善导电凝胶对不同基体的粘结性能，抗氧化剂主要用于改善导电凝胶的热稳定性，延长在高温状态下的正常工作时间。
增粘剂指含有甲氧基、乙氧基、丙氧基、酰氧基、环氧基、乙烯基和羟基中一种或多种官能团的低分子硅氧烷聚合物，其碳链长度为5-500个。抗氧化剂指苯甲酸类的衍生物，包括2,4-二氯苯甲酸、对氯苯甲酸、苯甲酸铵和2,4-二氯过氧苯甲酰中一种或多种。
作为选择，增粘剂的重量份数为0.1-0.5份，抗氧化剂的重量份数为0.1-0.5份。当增粘剂和抗氧化剂都添加到导电凝胶中时，增粘剂和抗氧化剂的重量比例优选1-1.5:1。
如图1、2所示，本发明的导电凝胶10，用于电子设备内元器件之间的导电连接，可通过点胶等方式设置在两个元器件的电连接触角20之间，导电连接两个电连接触角20。
如图1所示，在一实施例的应用中，两个电连接触角20相对的表面为平面，导电凝胶10设在两个平面之间，导电连接两个电连接触角20。
如图2所示，在另一实施例的应用中，一电连接触角20上设有凹槽容置导电凝胶。一电连接触角20的与另一电连接触角20相对的表面上设有凹槽21，该另一个电连接触角20与前一电连接触角20相对的表面为平面。导电凝胶10设置在凹槽21内并与另一电连接触角20的平面接触，导电连接两个电连接触角20。
上述各实施例应用中，两个电连接触角20可以是水平放置，也可以是竖直放置，也可以对应是各种斜放角度。
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
200000cps粘度和350cps粘度的聚二甲基硅油各取7份并以1:1的比例混合，加入2份气相白炭黑混合均匀作为基体，再加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入56-90份的银镍粉(根据银镍粉的粉体状态不同，银镍粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，抽真空，得到导电凝胶。
实施例2
200000cps粘度和350cps粘度的聚二甲基硅油各取14份并以1:1的比例混合，加入4份气相白炭黑混合均匀作为基体，再加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入48-96份的银铝粉(根据银铝粉的粉体状态不同，银铝粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，抽真空，得到导电凝胶。
实施例3
200000cps粘度和350cps粘度的聚二甲基硅油各取14份并以1:1的比例混合，加入4份气相白炭黑混合均匀作为基体，加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入58-96份的银铜粉(根据银铜粉的粉体状态不同，银铜粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，抽真空，得到导电凝胶。
实施例4
5000cps粘度端乙烯基和500cps粘度端含氢硅油各取1份并以1:1的比例混合，加入2份膨润土混合均匀作为基体，加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入56-90份银镍粉(根据银镍粉的粉体状态不同，镍碳粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，加入催化剂0.08份并再次均匀混合，抽真空，室温或高温硫化之后，得到导电凝胶。
实施例5
5000cps粘度端乙烯基和500cps粘度端含氢硅油的聚二甲基硅油各取14份并以1:1的比例混合，加入4份膨润土混合均匀作为基体，加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入48-96份银铝粉(根据银铝粉的粉体状态不同，镍碳粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，抽真空，得到导电凝胶。
实施例6
5000cps粘度端乙烯基和500cps粘度端含氢硅油的聚二甲基硅油各取14份并以1:1的比例混合，加入4份膨润土混合均匀作为基体，加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入58-96份银铜粉(根据银铜粉的粉体状态不同，镍碳粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，抽真空，得到导电凝胶。
实施例7
5000cps粘度端乙烯基和500cps粘度端含氢硅油的聚二甲基硅油各取21份并以1:1的比例混合，加入6份膨润土混合均匀作为基体，加入0.25份增粘剂进行二次混合，然后加入40-60份镍碳粉(根据镍碳粉的粉体状态不同，镍碳粉占据的质量比例对应调整)，混合均匀之后，抽真空，得到导电凝胶。
将实施例1-实施例7制得的导电凝胶进行压变电阻测试，结果如下表1。
测试条件：用同样的针筒挤出固定长度的样品于测试台上，以固定的压缩速度将样品由0.6mm压缩至0.1mm，确认压缩至0.3mm处对应的压力和电阻大小。
表1
Figure BDA0002204442920000091
将实施例1-实施例7制得的导电凝胶进行抗垂流测试，结果如下表2。
测试条件：
常温条件下(25℃，70％RH)，用相同的针筒挤出固定长度的条状导电凝脂于铝板上，垂直放置168h，查看样条是否脱落和下移。
高温高湿测试(50℃，95％RH)，用相同的针筒挤出固定长度的条状导电凝脂于铝板上，垂直放置168h，查看样条是否脱落和下移。
冷热冲击测试(-40℃—+70℃，24次循环)，用相同的针筒挤出固定长度的条状导电凝脂于铝板上，垂直放置24次循环，查看样条是否脱落和下移。
表2
Figure BDA0002204442920000101
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种导电凝胶，其特征在于，包括原料及其重量份数如下：
导电粉体 50-90份；
有机硅材料 10-50份；
触变剂 0.5-20份；
催化剂 0-0.3份；以及
助剂 0-1份。
2.根据权利要求1所述的导电凝胶，其特征在于，所述导电粉体包括纯金粉、纯银粉、纯铜粉、纯铝粉、纯镍粉、石墨烯、碳纳米管、镀镍金粉、镀镍银粉、镀镍铜粉、镀镍铝粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银铝粉、镀银玻璃粉、镀银石墨粉以及镀镍石墨粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的导电凝胶，其特征在于，所述纯金粉、纯银粉、纯铜粉、纯铝粉、纯镍粉、镀镍金粉、镀镍银粉、镀镍铜粉、镀镍铝粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银铝粉以及镀银玻璃粉的粒径为15μm -100μm；
所述镀银石墨粉、镀镍石墨粉的粒径为40μm -180μm。
4.根据权利要求2所述的导电凝胶，其特征在于，所述石墨烯为单层石墨烯或者2-10层的石墨烯；所述碳纳米管为单臂碳纳米管或者2-10层的碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的导电凝胶，其特征在于，所述有机硅材料选用甲基封端的二甲基聚硅氧烷、乙烯基封端的双端乙烯基线型聚合物和硅氢基封端的双端含氢线型聚合物中至少一种。
6.根据权利要求1所述的导电凝胶，其特征在于，所述触变剂包括粉体触变剂和/或有机改性触变剂；所述有机改性触变剂包括改性聚硅氧烷和/或改性环硅氧烷。
7.根据权利要求6所述的导电凝胶，其特征在于，所述触变剂包括粉体触变剂时，其重量份数为5-20份；
所述触变剂包括粉体触变剂和有机改性触变剂时，重量份数分别如下：粉体触变剂0.5-5份、改性聚硅氧烷1-5份改性环硅氧烷0.1-5份。
8.根据权利要求1所述的导电凝胶，其特征在于，所述催化剂为铂金络合物催化剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的导电凝胶，其特征在于，所述助剂包括增粘剂和/或抗氧化剂；
所述增粘剂指含有甲氧基、乙氧基、丙氧基、酰氧基、环氧基、乙烯基和羟基中一种或多种官能团的低分子硅氧烷聚合物，其碳链长度为5-500个；
所述抗氧化剂指苯甲酸类的衍生物，包括2,4-二氯苯甲酸、对氯苯甲酸、苯甲酸铵和2,4-二氯过氧苯甲酰中一种或多种。
10.一种权利要求1-9任一项所述的导电凝胶的应用，其特征在于，设置在两个元器件的电连接触角之间，导电连接两个电连接触角；
两个电连接触角相对的表面为平面；或者，一电连接触角的与另一电连接触角相对的表面上设有凹槽，导电凝胶设置在所述凹槽内并与另一电连接触角接触，导电连接两个电连接触角。
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