CN111040679B - 一种导电热熔胶及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电热熔胶，包括以下质量份数的原料制成：丙烯酸丁酯11‑16份；丙烯酸乙酯13‑20份；甲基丙烯酸甲酯4‑8份；醋酸乙酯9‑13份；聚乙烯3‑5份；硅油1‑3份；过硫酸钾14‑18份；纳米镍基复合材料颗粒15‑20份。镍具有良好的导电性能，分布于热熔胶内，从而使得热熔胶具有了良好的导电性，形成了导电热熔胶。同时，镍具有良好的防腐蚀性能，从而防止由于镍被腐蚀而影响导电热熔胶的导向性能，进而能够提升导电热熔胶导电的稳定性。导电填料采用纳米镍基复合材料颗粒，纳米镍基复合材料颗粒尺寸小，相对于普通镍材料，能够更加均匀的分散在热熔胶内，从而使得导电热熔胶各处的导电性能更加的均一稳定。

Description

一种导电热熔胶及其制备工艺
技术领域
本发明涉及导电热熔胶的技术领域，尤其是涉及一种导电热熔胶及其制备工艺。
背景技术
热熔胶是一类无溶剂无污染的环保型胶黏剂，随着工业水平的不断提高，热熔胶越来越多的应用于汽车、纺织、机电、航空航天等行业中。
对于一般有机胶黏剂来说，一般具有交底的电导率，为了实现热熔胶的导电，通常采用思路进行研发与设计：（1）合成本身就具有传导性的传到分子；（2）在较一般的聚合物胶黏剂配方中加入特殊的填料。其中，第一种方法难度较大，通常是围绕聚乙炔型聚合物展开；相对来说，第二种方法的，通过填料获得高传到能力的胶黏剂的途径更加直接有效，生产成本也更加低廉。例如，在授权公告号为CN105482755B的中国发明专利中，公开了一种抗静电改性热熔胶，所述热熔胶由下列重量份的原料加工而成：聚酯热熔胶40-60份，聚酰胺树脂20-50份，导电炭黑20-30份，石油树脂5-10份，抗氧剂164 0.5-1份，将配方量的聚酯热熔胶、聚酰胺树脂、石油树脂、抗氧剂和导电炭黑混合均匀，然后加入到螺杆挤出造粒机中，熔融共混挤出，挤出的混合物料经冷却、造粒，造粒获得粒料经真空干燥去除水分获得抗静电改性热熔胶；本发明选用低熔点的聚酯热熔胶与聚酰胺树、导电炭黑、石油树脂、抗氧剂164混合，制得粘结力稳定、抗静电性能好、结晶固化速率快的热熔胶，使用方便，受环境影响小，尤其是低温环境下，结晶固化速率也优于现有技术的热熔胶，大大提高了生产效率。。
而在实际生产过程中，导电炭黑与各种树脂的相容性较差，容易导致导电炭黑的聚集，从而导致导电热熔胶的局部导电性能较差，且各处导电性能不同。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种导电热熔胶，其优势在于，导线性能良好且导电性能均一稳定。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种导电热熔胶，包括以下质量份数的原料制成：
丙烯酸丁酯11-16份；
丙烯酸乙酯13-20份；
甲基丙烯酸甲酯4-8份；
醋酸乙酯9-13份；
聚乙烯3-5份；
硅油1-3份；
过硫酸钾14-18份；
纳米镍基复合材料颗粒15-20份。
通过采用上述技术方案，丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙酯及聚乙烯，在一定温度下相互混合，相互溶解，并在引发剂的作用下发生聚合作用，从而形成了聚合物热熔胶。镍具有良好的导电性能，分布于热熔胶内，从而使得热熔胶具有了良好的导电性，形成了导电热熔胶。同时，镍具有良好的防腐蚀性能，从而防止由于镍被腐蚀而影响导电热熔胶的导向性能，进而能够提升导电热熔胶导电的稳定性。
导电填料采用纳米镍基复合材料颗粒，纳米镍基复合材料颗粒尺寸小，相对于普通镍材料，能够更加均匀的分散在热熔胶内，从而使得导电热熔胶各处的导电性能更加的均一稳定。
作为优选，所述纳米镍基复合材料颗粒的表面具有聚吡咯膜。
通过采用上述技术方案，聚吡咯具有良好的导电性能，同时，镍颗粒上的聚吡咯膜可以使纳米镍颗粒的防腐蚀性能进一步提升，对纳米镍颗粒起到钝化和屏蔽作用，提高纳米镍颗粒的腐蚀电位，降低了腐蚀速率。
作为优选，所述纳米镍基复合材料颗粒中的纳米镍颗粒采用化学气相沉积法制成。
通过采用上述技术方案，通过化学气相沉积法制备的纳米镍颗粒，其表面十分光滑，有利于进一步提高纳米镍颗粒在热熔胶内分散的均匀性；另一方面，有利于聚吡咯膜成型厚度的均一稳定，从而保证了纳米镍颗粒的导电性及耐腐蚀性能均一稳定，进而使得导电热熔胶的导电性能可靠稳定。
作为优选，所述纳米镍基复合材料颗粒的粒径为80-120nm。
通过采用上述技术方案，纳米镍基复合材料颗粒的粒径在此范围内，纳米镍基复合材料颗粒在导电热熔胶内的分布更加均匀。
作为优选，所述聚吡咯膜的厚度为20-40nm。
通过采用上述技术方案，聚吡咯膜的厚度在此范围内，聚吡咯膜具有比较好的导电性能和成型速率。
作为优选，所述纳米镍基复合材料颗粒为聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料颗粒。
通过采用上述技术方案，石墨烯具有良好的导电性能，能够进一步提升纳米镍颗粒的导电性能，同时，通过石墨烯/镍纳米复合材料的加入使得导电热熔胶的材料的机械性能大大增强，从而提高了导电热熔胶的胶黏性。
本发明的第二个目的是提供一种导电热熔胶的制备工艺，其优势在于，能够制备出导线性能良好且导电性能均一稳定的导电热熔胶。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种导电热熔胶的制备工艺，包括如下步骤：
S1：制备导电填料；
S2：按比例称量导电热熔胶层的各原料；
S3：将除导电填料外的其他原料加入反应釜中进行反应，反应温度为90-120℃，在搅拌速率50-150rpm的条件下，搅拌时间为20-30min，形成均匀的混合物；
S4：将导电填料加入到均匀混合物内，继续搅拌10-15min，形成热熔胶胚料；
S5：利用真空搅拌脱泡机对热熔胶胚料进行脱泡处理，脱泡处理的真空度为0.05±0.01MPa，搅拌速率为20-40rpm，待无气泡后即可获得导电热熔胶。
通过采用上述技术方案，将除导电填料外的其他原料加入到反应釜内，在对应的温度条件下，可以发生聚合发生，形成热熔胶。将导电填料均匀加入混合物中，导电热熔胶的导电性能均一稳定。
作为优选，所述S1具体包括：
S1-1：将纳米镍颗粒投入到超声波处理器中，并加入纯水进行超声波处理，并烘干备用；
S1-2：将超声波处理器中加入稀盐酸，将超声波处理完毕后的纳米镍颗粒投入超声波处理器中继续进行超声波处理，并烘干备用；
S1-3：将氧化石墨、吡咯单体投入超声波处理器中并加入纯水进行超声波处理；再继续滴加还原剂，继续超声波处理，形成聚吡咯/石墨烯复合材料，并烘干备用；
S1-4：将反应釜内加入乙二醇溶液，再将聚吡咯/石墨烯复合材料加入反应釜中形成混合溶液，再将经稀盐酸处理后的纳米镍颗粒投入反应釜中进行反应，并洗涤后烘干，得到最终导电填料。
通过采用上述技术方案，通过S1-1对纳米镍颗粒进行超声波处理，对纳米镍颗粒的表面进行清洁和光滑。
通过S1-2得到氯化镍纳米颗粒；
通过S1-3吡咯单体在还原剂及超声波的作用下，发生聚合反应并与石墨烯复合形成了聚吡咯/石墨烯复合材料。
通过S1-4稀盐酸处理之后氯化镍在超声波处理下与聚吡咯/石墨烯复合材料继续复合形成聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料。
作为优选，所述S1-4中的反应温度为120-150℃。
通过采用上述技术方案，在120-150℃的温度下，聚吡咯/石墨烯能够更加均匀的复合在纳米镍颗粒的表面，所形成的导电热熔胶导电性能更加的均一稳定。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
导电热熔胶的导电性能好，导电热熔胶各处的导电性能均一稳定。
附图说明
图1是导电热熔胶的制备工艺图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一、原料来源：
纳米镍颗粒采用日本川铁矿业公司生产的镍粉，采用化学沉积法制得，镍颗粒的粒径为80-120nm。
其他化工原料均采用市售普通化工原料。
二、导电热熔胶的成分组成：
导电热熔胶，包括以下质量份数的原料制成：
丙烯酸丁酯11-16份；
丙烯酸乙酯13-20份；
甲基丙烯酸甲酯4-8份；
醋酸乙酯9-13份；
聚乙烯3-5份；
硅油1-3份；
过硫酸钾14-18份；
纳米镍基复合材料颗粒15-20份。
纳米镍基复合材料颗粒为聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料颗粒，其中，聚吡咯膜的厚度为20-40nm，纳米镍基复合材料颗粒的粒径为80-120nm。
三、导电热熔胶的制备：
导电热熔胶的制备工艺，包括如下步骤：
S1：制备导电填料；
S2：按比例称量导电热熔胶层的各原料；
S3：将除导电填料外的其他原料加入反应釜中进行反应，反应温度为90-120℃，在搅拌速率50-150rpm的条件下，搅拌时间为20-30min，形成均匀的混合物；
S4：将导电填料加入到均匀混合物内，继续搅拌10-15min，形成热熔胶胚料；
S5：利用真空搅拌脱泡机对热熔胶胚料进行脱泡处理，脱泡处理的真空度为0.05±0.01MPa，搅拌速率为20-40rpm，待无气泡后即可获得导电热熔胶。
其中，S1具体包括：
S1-1：将纳米镍颗粒投入到超声波处理器中，并加入纯水进行超声波处理，并烘干备用；
S1-2：将超声波处理器中加入稀盐酸，将超声波处理完毕后的纳米镍颗粒投入超声波处理器中继续进行超声波处理，并烘干备用；
S1-3：将氧化石墨、吡咯单体投入超声波处理器中并加入纯水进行超声波处理；再继续滴加还原剂，继续超声波处理，形成聚吡咯/石墨烯复合材料，并烘干备用；
S1-4：将反应釜内加入乙二醇溶液，再将聚吡咯/石墨烯复合材料加入反应釜中形成混合溶液，再将经稀盐酸处理后的纳米镍颗粒投入反应釜中进行反应，并洗涤后烘干，得到最终导电填料。
S1-4中的反应温度为120-150℃。
四、具体实施例：
实施例1、
导电热熔胶，包括以下质量份数的原料制成：
丙烯酸丁酯11份；
丙烯酸乙酯13份；
甲基丙烯酸甲酯4份；
醋酸乙酯9份；
聚乙烯3份；
硅油1份；
过硫酸钾14份；
纳米镍基复合材料颗粒15份。
纳米镍基复合材料颗粒为聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料颗粒，其中，聚吡咯膜的厚度为20nm，纳米镍基复合材料颗粒的粒径为120nm。
导电热熔胶的制备工艺，包括如下步骤：
S1：制备导电填料；
S2：按比例称量导电热熔胶层的各原料；
S3：将除导电填料外的其他原料加入反应釜中进行反应，反应温度为90℃，在搅拌速率50-150rpm的条件下，搅拌时间为20min，形成均匀的混合物；
S4：将导电填料加入到均匀混合物内，继续搅拌10min，形成热熔胶胚料；
S5：利用真空搅拌脱泡机对热熔胶胚料进行脱泡处理，脱泡处理的真空度为0.05MPa，搅拌速率为20rpm，待无气泡后即可获得导电热熔胶。
其中，S1具体包括：
S1-1：将纳米镍颗粒投入到超声波处理器中，并加入纯水进行超声波处理，并烘干备用；
S1-2：将超声波处理器中加入稀盐酸，将超声波处理完毕后的纳米镍颗粒投入超声波处理器中继续进行超声波处理，并烘干备用；
S1-3：将氧化石墨、吡咯单体投入超声波处理器中并加入纯水进行超声波处理；再继续滴加还原剂，继续超声波处理，形成聚吡咯/石墨烯复合材料，并烘干备用；
S1-4：将反应釜内加入乙二醇溶液，再将聚吡咯/石墨烯复合材料加入反应釜中形成混合溶液，再将经稀盐酸处理后的纳米镍颗粒投入反应釜中进行反应，并洗涤后烘干，得到最终导电填料。
S1-4中的反应温度为120℃。
实施例2、
导电热熔胶，包括以下质量份数的原料制成：
丙烯酸丁酯13份；
丙烯酸乙酯16份；
甲基丙烯酸甲酯6份；
醋酸乙酯11份；
聚乙烯4份；
硅油2份；
过硫酸钾16份；
纳米镍基复合材料颗粒17份。
纳米镍基复合材料颗粒为聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料颗粒，其中，聚吡咯膜的厚度为20nm，纳米镍基复合材料颗粒的粒径为120nm。
导电热熔胶的制备工艺与实施例1一致。
实施例3、
导电热熔胶，包括以下质量份数的原料制成：
丙烯酸丁酯16份；
丙烯酸乙酯20份；
甲基丙烯酸甲酯8份；
醋酸乙酯13份；
聚乙烯5份；
硅油3份；
过硫酸钾18份；
纳米镍基复合材料颗粒20份。
纳米镍基复合材料颗粒为聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料颗粒，其中，聚吡咯膜的厚度为20nm，纳米镍基复合材料颗粒的粒径为120nm。
导电热熔胶的制备工艺与实施例1一致。
实施例4、
本实施例与实施例2仅区别于，S1-4中的反应温度为135℃。
实施例5、
本实施例与实施例2仅区别于，S1-4中的反应温度为150℃。
对比例1、
本对比例与实施例2仅区别于，纳米镍基复合材料颗粒为5份。
对比例2、
本对比例与实施例2仅区别于，纳米镍基复合材料颗粒为30份。
对比例3、
本对比例与实施例2仅区别于，纳米镍基复合材料颗粒的粒径为50nm。
对比例4、
本对比例与实施例2仅区别于，纳米镍基复合材料颗粒的粒径为150nm。
对比例5、
本实施例与实施例2仅区别于，导电填料采用普通镍颗粒，镍颗粒的粒径为0.5mm。
五、数据检测
1、导电性测试：参照GB/T 1692-2008《硫化橡胶 绝缘电阻率的测定》
分别按照上标准中的要求，制备板状、管状试样，测定板状试样体积电阻率ρ1和管状试样体积电阻率ρ2。
2、剥离强度测试：参照GB/T 7122-1996《高强度胶粘剂剥离强度的测定浮辊法》
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
板状试样体积电阻率ρ1（10<sup>-4</sup>*Ω*cm） 3.6 2.9 2.5 3.0 2.9 12.8 2.4 2.8 5.6 25.8
管状试样体积电阻率ρ2（10<sup>-4</sup>*Ω*cm） 3.6 2.9 2.5 3.0 2.9 11.6 2.4 2.8 6.9 33.2
剥离强度（N/mm） 4.5 5.2 5.6 5.2 5.2 2.5 6.2 5.4 4.2 2.1
从上表的数据中，可以看出利用本申请中的工艺按照本申请中的配方组分制成的导电热熔胶具有良好的导电性能，同时，各处导电性能均一稳定，剥离强度也有显著提升。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种导电热熔胶，其特征在于：包括以下质量份数的原料制成：
丙烯酸丁酯11-16份；
丙烯酸乙酯13-20份；
甲基丙烯酸甲酯4-8份；
醋酸乙酯9-13份；
聚乙烯3-5份；
硅油1-3份；
过硫酸钾14-18份；
纳米镍基复合材料颗粒15-20份；
所述纳米镍基复合材料颗粒的粒径为80-120nm；
所述纳米镍基复合材料颗粒的制备工艺包括如下步骤：
S1-1：将纳米镍颗粒投入到超声波处理器中，并加入纯水进行超声波处理，并烘干备用；
S1-2：将超声波处理器中加入稀盐酸，将超声波处理完毕后的纳米镍颗粒投入超声波处理器中继续进行超声波处理，并烘干备用；
S1-3：将氧化石墨、吡咯单体投入超声波处理器中并加入纯水进行超声波处理；再继续滴加还原剂，继续超声波处理，形成聚吡咯/石墨烯复合材料，并烘干备用；
S1-4：将反应釜内加入乙二醇溶液，再将聚吡咯/石墨烯复合材料加入反应釜中形成混合溶液，再将经稀盐酸处理后的纳米镍颗粒投入反应釜中进行反应，并洗涤后烘干，得到最终导电填料纳米镍基复合材料颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种导电热熔胶，其特征在于：所述S1-4中的反应温度为120-150℃。
3.根据权利要求1所述的一种导电热熔胶，其特征在于：所述纳米镍基复合材料颗粒中的纳米镍颗粒采用化学气相沉积法制成。
4.根据权利要求1所述的一种导电热熔胶，其特征在于：所述聚吡咯膜的厚度为20-40nm。
5.根据权利要求1所述的一种导电热熔胶，其特征在于：所述纳米镍基复合材料颗粒为聚吡咯/石墨烯/镍纳米复合材料颗粒。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种导电热熔胶的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1：制备导电填料；
S2：按比例称量导电热熔胶层的各原料；
S3：将除导电填料外的其他原料加入反应釜中进行反应，反应温度为90-120℃，在搅拌速率50-150rpm的条件下，搅拌时间为20-30min，形成均匀的混合物；
S4：将导电填料加入到均匀混合物内，继续搅拌10-15min，形成热熔胶胚料；
S5：利用真空搅拌脱泡机对热熔胶胚料进行脱泡处理，脱泡处理的真空度为0.05±0.01MPa，搅拌速率为20-40rpm，待无气泡后即可获得导电热熔胶。
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