CN110734712B - 一种陶瓷基导电胶材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：S1.制备石墨烯基碳包覆TiB2；S2.将制备悬浮液A；S3.制备导电TiB2‑C‑PANI；S4.将E‑51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS‑603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2‑乙基‑4‑甲基咪唑以质量比为100‑120：25‑35：3‑5：40‑50：1‑4混合作为基体树脂；S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2‑C‑PANI加入基体树脂中，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。本陶瓷胶导电材料具有优异的导电性能，同时使用时不易出现变形和热老化的问题。

Description

一种陶瓷基导电胶材料的制备方法
技术领域
本发明涉及新型导电胶材料领域，具体涉及一种陶瓷基导电胶材料的制备方法。
背景技术
导电胶是一种具备导电性能的特殊胶黏剂，通常主要由基体树脂和导电填料组成，其中的导电填料是导电胶实现导电连接作用的基础，而基体树脂主要起着支持承载作用，并通过粘接作用将导电填料连接起来形成导电通路，实现被连接材料的导电连接。导电胶有许多优越之处，如能在较低温度甚至室温下固化，可避免焊接时高温引起的材料变形、元器件损坏；可避免铆接的应力集中及电磁信号的损失、泄露等。目前，国内市场上一些高尖端的领域使用的导电胶体积电阻率一般在10-4Q·cm，部分高温固化的导电胶可以达到10-5Q·cm，但使用范围有限，这是因为加温可能导致电子元器件出现变形、热老化等问题，而影响其性能。金属粉具有极低的电阻，但是易氧化，为得到较低的电阻值，同时克服金属粉易氧化的弊端，具有优异导电性能和抗氧化能力的导电陶瓷粉逐渐成为近期研究的热点。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种陶瓷基导电胶材料，本陶瓷胶导电材料具有优异的导电性能，同时使用时不易出现变形和热老化的问题。
技术方案：一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，得到混合物，随后将混合物在160-260℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于800-1200℃下进行烧结，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.1-0.15mol/L的盐酸水溶液中，得到0.2-0.25mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应4-6h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为100-120：25-35：3-5：40-50：1-4混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为30-50％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
进一步的，所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，所述步骤S1中球磨机的转速为500-700r/min，球磨时间为2-4h。
进一步的，所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，所述步骤S1中烧结时间为2-6h。
进一步的，所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，所述步骤S2中每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.2-0.4g的石墨烯基碳包覆TiB2。
进一步的，所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，所述步骤S4中将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为105-115：28-32：3-5：45-50：2-3混合作为基体树脂。
有益效果：本发明的具有以下优点：本发明以陶瓷材料为导电基体，在众多陶瓷材料中发现，TiB2具有优异的导电效果，同时通过烧结的作用形成石墨烯包覆的TiB2，再通过原位聚合的方法生成了聚苯胺，通过石墨烯包覆TiB2，控制了在使用过程中TiB2的膨胀导致导电性能的下降，有利于材料结构的稳定，聚苯胺不仅导电，还具有三维的网状结构，进一步为TiB2的膨胀提供了容纳空间。
具体实施方式
实施例1
一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，球磨机的转速为500r/min，球磨时间为2h，得到混合物，随后将混合物在160℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于1200℃下进行烧结2h，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，其中，每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.2g的石墨烯基碳包覆TiB2，得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.1mol/L的盐酸水溶液中，得到0.2mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应4h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为100：25：3：40：1混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为30％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
实施例2
一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，球磨机的转速为700r/min，球磨时间为4h，得到混合物，随后将混合物在260℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于800℃下进行烧结6h，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，其中，每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.4g的石墨烯基碳包覆TiB2，得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.15mol/L的盐酸水溶液中，得到0.25mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应6h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为120：35：5：50：4混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为50％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
实施例3
一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，球磨机的转速为600r/min，球磨时间为4h，得到混合物，随后将混合物在190℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于950℃下进行烧结，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，其中，每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.2-0.4g的石墨烯基碳包覆TiB2得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.13mol/L的盐酸水溶液中，得到0.22mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应4h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为105：28：5：45：2混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为35％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
实施例4
一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，球磨机的转速为650r/min，球磨时间为2h，得到混合物，随后将混合物在240℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于1100℃下进行烧结，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，其中，每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.2-0.4g的石墨烯基碳包覆TiB2得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.14mol/L的盐酸水溶液中，得到0.24mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应6h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为115：32：3：50：3混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为45％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
实施例5
一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，球磨机的转速为630r/min，球磨时间为3h，得到混合物，随后将混合物在220℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于105℃下进行烧结，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，其中，每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.3g的石墨烯基碳包覆TiB2得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.13mol/L的盐酸水溶液中，得到0.23mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应5h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为110：30：4：47：3混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为40％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
性能测试：
导电胶的体积电阻率参照GB/T 1410-2006标准进行测定；然后将导电胶在室温下固化，室温60天，对导电胶再进行测量。
Figure BDA0001844048050000041
Figure BDA0001844048050000051
对比例为相同配方，铜粉含量75％的导电胶。

Claims (5)

1.一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将TiB2纳米粉末溶解于乙醇中超声波分散均匀，然后加入至液态聚丙烯腈低聚物中，在球磨机中球磨均匀，得到混合物，随后将混合物在160-260℃的空气中预氧化得到固化物，然后将固化物置于800-1200℃下进行烧结，得到石墨烯基碳包覆TiB2；
S2.将苯胺单体溶解于0.045mol/L十二烷基苯磺酸钠的水溶液然后加入S1中制备得到的石墨烯基碳包覆TiB2，超声均匀，得到悬浮液A；
S3.将过硫酸铵溶解于0.1-0.15mol/L的盐酸水溶液中，得到0.2-0.25mol/L的溶液B，然后将溶液B滴加至悬浮液A中，反应4-6h后静置12h，洗涤烘干得到导电TiB2-C-PANI；
S4.将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为100-120：25-35：3-5：40-50：1-4混合作为基体树脂；
S5.将步骤S3中制备得到导电TiB2-C-PANI加入基体树脂中，填料的含量为30-50％，将上述材料混合均匀得到未固化的导电胶。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中球磨机的转速为500-700r/min，球磨时间为2-4h。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中烧结时间为2-6h。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中每100mL十二烷基苯磺酸钠的水溶液中加入2mL的苯胺和0.2-0.4g的石墨烯基碳包覆TiB2。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷基导电胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中将E-51环氧树脂，甘油环氧树脂，有机硅消泡剂KS-603，甲基六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑以质量比为105-115：28-32：3-5：45-50：2-3混合作为基体树脂。
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