CN110951440A - 一种聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，由如下重量百分数的组分组成：导电材料55～70％，聚氨酯丙烯酸酯5～18％，光引发剂0.1～1％，封闭异氰酸酯固化剂0.5‑2％，活性稀释剂5～8％，非活性稀释剂10～20％，增塑剂0.3～1.0％，防沉降剂0.1～0.5％，附着力促进剂0～0.5％，增稠剂0～1％，触变剂0～1％，表面活性剂0～1％，偶联剂0～0.5％，消泡剂0～0.5％。本发明制备工艺简单，成本低，性能稳定，粘结力更强，固化效果好，胶膜各项性能优良。

Description

一种聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶

技术领域

本发明属于粘合剂技术领域，特别涉及一种聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着电子科学技术的发展，人们身边所需求的电子设备出现了轻、薄、多功能、智能化、低成本的发展趋势，这就促使着人们去研究和开发更加先进和低廉的电子元器件、电子线路板及印刷电路板等制造技术。对于连接电子线路板、印刷电路板与电子元器件，导电银胶作为一种新型粘结材料，已受到人们的广泛关注与研究。

导电银胶是一种特种功能性粘合剂，一般由导电功能相、树脂粘结相、溶剂及其他助剂组成。将导电银胶通过一定的印刷方法印刷在浆料承载物上，在一定条件下固化，起到有效的粘结作用，固化后的导电银胶具有优异的导电性、硬度、附着力及耐弯折性等性能。

目前使用的导电银胶大多存在生产成本高、电阻大、固化效果差等问题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有导电银胶生产成本高、电阻大、固化效果差等不足，提供一种质优价廉、性能稳定、固化效果好、应用广泛的导电银胶。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶的制备方法和使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，由如下重量百分数的组分组成：导电材料55～70％，聚氨酯丙烯酸酯5～18％，光引发剂0.1～1％，封闭异氰酸酯固化剂0.5-2％，活性稀释剂5～8％，非活性稀释剂10～20％，增塑剂0.3～1.0％，防沉降剂0.1～0.5％，附着力促进剂0～0.5％，增稠剂0～1％，触变剂0～1％，表面活性剂0～1％，偶联剂0～0.5％，消泡剂0～0.5％。

优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶由如下重量百分数的组分组成：导电材料60～70％，聚氨酯丙烯酸酯6～13％，光引发剂0.4～0.8％，封闭异氰酸酯固化剂1-2％，活性稀释剂6～8％，非活性稀释剂10～15％，增塑剂0.5～0.8％，防沉降剂0.1～0.3％，附着力促进剂0.1～0.2％，增稠剂0.3～0.5％，触变剂0.1～0.2％，表面活性剂0.5～0.8％，偶联剂0.1～0.2％，消泡剂0.1～0.2％。

所述导电材料为银粉与其他金属粉、金属氧化物的共混物，其中银粉占导电材料总重的85-90％；其他金属粉为Cu、Ir、Ru、Ti、Co中的一种或几种，所述其他金属粉占导电材料总重的1-5％；金属氧化物为氧化铋、氧化铜、氧化铝中的一种或几种，所述金属氧化物占导电材料总重的5-14％。

所述导电材料中，优选组分为银粉、铜粉、氧化铋的共混物，其中银粉占导电材料总重的85-88％，铜粉占导电材料总重的2-3％，氧化铋占导电材料总重的9-13％。其中银粉优选片状银粉和球状银粉的混合物，粒径4-6微米。

优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯为三官能度、四官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物，粘度3000-5000mPa.s，玻璃化温度45-55℃。

优选的，所述光引发剂为光引发剂184、光引发剂651、光引发剂907、光引发剂TPO、光引发剂TPL中的一种或几种的混合物。

优选的，所述封闭异氰酸酯固化剂为封闭型甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。

优选的，所述活性稀释剂为1，6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二乙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种的混合物。

优选的，所述非活性稀释剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚醋酸酯、异佛尔酮、四氢呋喃中的一种或几种的混合物。

优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、混合脂肪酸甲酯中的一种或几种的混合物。

优选的，所述防沉降剂为蓖麻油衍生物、聚酰胺蜡、有机膨润土中的一种或几种的混合物。

优选的，所述附着力促进剂为氯化聚烯烃、有机磷酸酯、ADK系列添加剂中的一种或几种的混合物。

优选的，所述触变剂为气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种或几种的混合物。

优选的，所述表面活性剂为聚乙二醇、卵磷脂、三乙醇胺、壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇单油酸酯、磷酸高级脂肪醇酯中的一种或几种的混合物。

本发明还提供所述聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶的制备方法，包括以下步骤：

a.导电材料的制备，将银粉、其他金属粉、金属氧化物充分混合；

b.聚氨酯丙烯酸酯、助剂的分散、溶解：先将非活性稀释剂搅拌混合均匀，再依次加入活性稀释剂、助剂并充分搅拌溶解，然后在恒温80℃条件下将聚氨酯丙烯酸酯溶于上述溶液中，得到有机载体；所述助剂指增塑剂、防沉降剂、附着力促进剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂、偶联剂、消泡剂；

c.将导电材料与步骤b所得有机载体搅拌混合，充分混合均匀，得到均匀的浆体；

d.将步骤c所得浆体研磨、轧制，得到导电银胶。

上述聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶的使用方法、固化条件如下：银胶完成涂膜后，先置于紫外灯下曝光3-5min，再在可控温热台上恒温200℃加热约60min。

本发明采用上述组分的导电银胶及制备方法，采用紫外光固化、热固化两步固化法，在不影响浆料导电性能的前提下实现完全固化，固化物具有优良的导电性、硬度、附着力及耐弯折性。

导电材料中，银粉选用粒径4-6微米的片状银粉和球状银粉的混合物，具有导电性能优良、分散性好等特点，共混其他金属粉、金属氧化物，一方面降低成本，另一方面改善了导电材料的导电性能、成膜性能。

聚氨酯-丙烯酸酯共聚物的固化性能、粘结性、对银粉的润湿性、成膜柔韧性等俱佳，通过控制粘度、玻璃化温度等指标及调整紫外光波长、温度、固化时间等固化条件达到良好的固化效果。

本发明选用的稀释剂为低毒的环保溶剂。

本发明中增塑剂的作用为：改善浆料的粘度，降低浆料的挥发性。

本发明中防沉降剂的作用为：增加浆料的润湿分散性，防止浆料出现凝聚、沉降分离、结块等现象，提高产品稳定性。

本发明中附着力促进剂的作用为：改善银胶成膜的硬度、柔韧性等性能，提高膜层对基材的附着力。

本发明中增稠剂的作用为：提高浆料的粘稠性和塑性。

本发明中触变剂的作用为：提升胶料的流动性、施工性能，防止沉降、流挂现象产生。

本发明中表面活性剂的作用为：改变粒子之间以及粒子与分散介质间的相互作用，增加浆料的悬浮力和流动性，使浆料更稳定，不易结块、沉淀和分层。

本发明中偶联剂的作用为：改善有机载体与基体的湿润性，同时也可提高涂层粘合强度。

本发明中消泡剂的作用为：消除产品生产、使用过程中产生的泡沫，改善成膜性能。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：制备工艺简单，成本低，性能稳定，粘结力更强，固化效果好，胶膜各项性能优良。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

实施例1

一种用于薄膜开关粘结的导电银胶，由如下组分和重量百分数组成：导电材料60％(银粉52％，铜粉1％，氧化铋7％)，三官能度含羟基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物18％，光引发剂1840.5％，封闭型甲苯二异氰酸酯2％，活性稀释剂二缩三丙二醇二丙烯酸酯1％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6％，丙烯酸羟乙酯1％，非活性稀释剂丙二醇丁醚醋酸酯5％，异佛尔酮6.5％，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯DOP 0.5％，防沉降剂聚酰胺蜡0.2％，增稠剂乙基纤维素0.3％，表面活性剂聚乙二醇PEG600 0.3％，偶联剂KH570 0.1％。

实施例二

一种用于发光二极管的导电银胶，由如下组分和重量百分数组成：导电材料65％(银粉57％，铜粉1％，氧化铋7％)，三官能度含羟基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物13％，光引发剂9070.3％，封闭异佛尔酮二异氰酸酯1％，活性稀释剂二缩三丙二醇二丙烯酸酯3％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯3％，非活性稀释剂乙二醇丁醚5％，丙二醇丁醚醋酸酯6％，增塑剂DOP 0.5％，防沉降剂有机膨润土0.2％，附着力促进剂(ADK系列)0.1％，增稠剂羧丙基纤维素0.7％，触变剂气相二氧化硅0.7％，表面活性剂TX-100.3％，偶联剂KH570 0.1％，消泡剂聚醚改性有机硅0.1％。

实施例三

一种用于印刷线路板组件粘结的导电银胶，由如下组分和重量百分数组成：导电材料68％(银粉58％，铜粉2％，氧化铋8％)，四官能度含羟基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物11.5％，光引发剂1840.5％，封闭六亚甲基二异氰酸酯1％，季戊四醇三丙烯酸酯5％，丙烯酸羟乙酯2％，乙二醇丁醚4％，丙二醇甲醚6.3％，混合脂肪酸甲酯0.2％，聚酰胺蜡0.1％，附着力促进剂(ADK系列)0.1％，乙基纤维素0.8％，氢化蓖麻油0.3％，KH550 0.2％。

实施例四

一种用于印刷线路板组件粘结的导电银胶，由如下组分和重量百分数组成：导电材料70％(银粉62％，铜粉1％，氧化铋7％)，四官能度含羟基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物12％，光引发剂9060.3％，封闭六亚甲基二异氰酸酯1％，季戊四醇三丙烯酸酯5％，丙二醇丁醚醋酸酯5.8％，异佛尔酮5％，DOP0.3％，聚酰胺蜡0.2％，CMC0.5％，三乙醇胺0.2％，PEG600 0.3％，偶KH570 0.3％，聚醚型消泡剂0.1％。

根据上述的配方称取相应物质，再以以下方法步骤制备：

a.导电材料的制备，将银粉、其他金属粉、金属氧化物充分混合；

b.聚氨酯丙烯酸酯、助剂的分散、溶解：先将非活性稀释剂搅拌混合均匀，再依次加入活性稀释剂、助剂(光引发剂、封闭异氰酸酯固化剂、增塑剂、防沉降剂、附着力促进剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂、偶联剂、消泡剂等)并充分搅拌溶解，然后在恒温80℃条件下将聚氨酯丙烯酸酯溶于上述溶液中，得到有机载体；

c.将导电材料与步骤b所得有机载体搅拌混合，充分混合均匀，得到均匀的浆体；

d.将步骤c所得浆体研磨、轧制，得到导电银胶。

上述制备得到的导电银胶完成涂膜后，先置于紫外灯下曝光，再在可控温热台上加热至完全固化。通过紫外光固化、热固化后得到胶膜，对胶膜的以下性能进行评价：

1导电性能测试

将导电银胶转印到PET薄膜上，图形是长10cm，宽0.6mm，厚度0.6um的标准线条，固化后用电子万用表测试其体积电阻率。用扫描电镜扫描银浆固化膜形貌。

2硬度

使用铅笔硬度计测试标准线条的硬度。具体为：将铅笔尖磨平整后，将铅笔至于台车上，保持笔尖与样品待测而成45度角，此时笔端荷质量500g，以相同速度推动台车10cm的距离，观察表面是否出现划痕。测试结果表面完好，无划痕。

3耐弯折性能

用万用表测量标准线条两端电阻，得到初始电阻为R。；将线条垂直对折向外弯折180度，并用3kg砝码压于折线处，保持1min，再将线条于折线处反折180度，将3kg砝码压于弯折处，保持1min，将弯折处平压，将3kg砝码在弯折处放置，保持30s，用欧姆表或万用表测量标准线条两端电阻，得到弯折处电阻为Rn(n表示弯折次数)，以上步骤重复10次，用万用表测量每次弯折后电阻率的变化。测试结果体积电阻率无变化。

由上述检测结果可知，本发明的导电银胶性能稳定、固化效果好、粘结力强、胶膜各项性能优良。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶由如下重量百分数的组分组成：导电材料55～70％，聚氨酯丙烯酸酯5～18％，光引发剂0.1～1％，封闭异氰酸酯固化剂0.5-2％，活性稀释剂5～8％，非活性稀释剂10～20％，增塑剂0.3～1.0％，防沉降剂0.1～0.5％，附着力促进剂0～0.5％，增稠剂0～1％，触变剂0～1％，表面活性剂0～1％，偶联剂0～0.5％，消泡剂0～0.5％。

2.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述导电材料为银粉与其他金属粉、金属氧化物的共混物，其中银粉占导电材料总重的85-90％；其他金属粉为Cu、Ir、Ru、Ti、Co中的一种或几种，所述其他金属粉占导电材料总重的1-5％；金属氧化物为氧化铋、氧化铜、氧化铝中的一种或几种，所述金属氧化物占导电材料总重的5-14％。

3.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂184、光引发剂651、光引发剂907、光引发剂TPO、光引发剂TPL中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述封闭异氰酸酯固化剂为封闭型甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述活性稀释剂为1，6-己二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二乙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述非活性稀释剂为乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚醋酸酯、异佛尔酮、四氢呋喃中的一种或几种的混合物。

7.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、混合脂肪酸甲酯中的一种或几种的混合物。

8.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述防沉降剂为蓖麻油衍生物、聚酰胺蜡、有机膨润土中的一种或几种的混合物；所述附着力促进剂为氯化聚烯烃、有机磷酸酯、ADK系列添加剂中的一种或几种的混合物。

9.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种或几种的混合物；所述表面活性剂为聚乙二醇、卵磷脂、三乙醇胺、壬基酚聚氧乙烯醚、丙三醇单油酸酯、磷酸高级脂肪醇酯中的一种或几种的混合物。

10.如权利要求1所述的聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯多元固化导电银胶由以下方法步骤制备：

a.导电材料的制备，将银粉、其他金属粉、金属氧化物充分混合；

b.聚氨酯丙烯酸酯、助剂的分散、溶解：先将非活性稀释剂搅拌混合均匀，再依次加入活性稀释剂、助剂并充分搅拌溶解，然后在恒温80℃条件下将聚氨酯丙烯酸酯溶于上述溶液中，得到有机载体；

c.将导电材料与步骤b所得有机载体搅拌混合，充分混合均匀，得到均匀的浆体；

d.将步骤c所得浆体研磨、轧制，得到导电银胶。