CN112466509A - 一种低温高耐磨导电银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温高耐磨导电银浆及其制备方法，属于导电银浆制备技术领域。其中，所述导电银浆的具体组分为：金属银粉、金属耐磨粉、辅助耐磨填料、高分子树脂、附着力促进剂、固化剂和有机溶剂。通过以下方法制备：将有机树脂加入有机溶剂中，并加热，搅拌至树脂完全溶解，静置、冷却至室温，用网布进行过滤，得到树脂溶液；向所得树脂溶液添加附着力促进剂、固化剂，并搅拌得到有机载体；向所得有机载体中添加金属银粉、金属耐磨填料、辅助耐磨填料，充分搅拌后，分散至细度至10μm以下，即得低温高耐磨导电银浆。本发明制备得到的银浆具有良好的稳定性，可移印、耐水煮、高耐磨、导电优异，与PC、ABS、PET、PI等基材之间的附着力强等优良性能。

Description

一种低温高耐磨导电银浆及其制备方法

技术领域

本发明属于导电银浆制备技术领域，尤其是涉及一种低温高耐磨导电银浆及其制备方法。

背景技术

随着5G与AI技术的发展，手机功能越发强大，其内部元器件及所对应天线的需求量也随之增加，因此，如何高效能整合众多数量的天线来满足5G信号传输的要求是当前迫切需要解决的问题。

PDS移印银浆可以通过移印的方式，将所需的电路图案印在产品指定位置，有效地将手机不同位置的天线连接在一起，不需要特殊激光改性材料，成本低，可以解决当前手机天线结构领域的问题。不过，天线连接馈线，也称馈点处，此处需求纸带耐磨能达到2000次以上导电浆料，而传统的PDS银浆无法满足这个特殊要求。传统耐磨型导电浆料需要中温(≥140℃)烘烤下固化交联来满足耐磨性、硬度、附着力、导电性等要求，甚至部分导电浆料要通过烧结的方式。而大部分手机终端厂家采用不耐高温的材料，所以如何使导电浆料在低温固化条件下达到优异的耐磨性能是亟需解决的问题。因此，开发一款可低温固化，高耐磨的导电银浆具有重要意义。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，本发明提供了一种低温高耐磨导电银浆及其制备方法。本发明制备得到的银浆具有良好的稳定性，可移印、耐水煮、高耐磨、导电优异，与PC基材之间的附着力强等优良性能。

本发明的技术方案如下：

一种低温高耐磨导电银浆，所述导电银浆原料组分如下，以质量百分比计数：金属银粉：10～50％，金属耐磨粉：10～50％，辅助耐磨填料：1～5％，高分子树脂：2～10％，附着力促进剂：0.5～2％，固化剂：0.5～2％，有机溶剂：10～40％。

所述金属银粉包括球状银粉、类球银粉或片状银粉中的至少一种。

当金属银粉为球状银粉、类球银粉或片状银粉中的一种时，银粉粒径D50为0.5～2.0μm。

当金属银粉含两种银粉时，银粉分为主银粉和辅银粉，其中，主银粉为球状银粉或类球银粉，质量占比为60～95％，其粒径D50为1.0～2.5μm，辅助银粉为片状银粉，质量占比为5～40％，其粒径D50为2～8μm，占比为5～40％。

所述金属耐磨粉为镍粉、钨粉、铜粉、铁粉或合金粉中的至少一种；其中，合金粉包括炭化钨、银镍合金、铜钴合金或铁钨合金中的至少一种；所述金属耐磨粉为球状粉体，其粒径D50为1～10μm，优选2～5μm；所述的辅助耐磨填料为氧化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯蜡或氧化锆中的至少一种；其中，所述辅助耐磨填料为球状或者片状，其粒径D50为1～5μm，优选1～3μm。

附着力促进剂为LTH、LTW、XYS-1985、XYS-1985-8、XYS-1985-13、XYS-1985-16、XYS-1985-22、Silok-6654、Silok-6654F8、Silok-6654F3、Silok-6655、YCK-T55、KH550、KH570、酞酸酯耦合剂或铝酸酯耦合剂中的至少一种。

所述的高分子树脂为热塑性树脂和热固性树脂组合树脂，其中，热塑性树脂包括聚碳酸酯PDX-E-99689，DMX2415，203R，DMX9455，Makrolon 2458，H-2000R，LS-2020，ir2200，聚酰胺树脂R533H，R633H，CM4000，CM8000，CM3301L，GN2450，FG173 BK，8061，聚甲基丙烯酸甲酯M345，M920，PLEXIGLAS 8N，PLEXIGLAS 8H，BM46，BM268，V040，V150，热塑性聚氨酯弹性体8785A，8792A，8795A，8798A，S90A，95A，G7940-1，G7980-1中的至少一种，所用热塑性树脂的TG温度在60℃以上，且相对分子量为1万以上；热固性树脂包括环氧树脂EPM420，2021P，3150，TT386，204，904，PKHH，PKHB改性环氧树脂EPU73B，EPU601，EPU602，EPU618，EPU7N，饱和聚酯SKYBON ES-100，ES-120，ES250，Hipes90，Hipes110，Vylon 270，BX7000A，GK888中的至少一种，所用热固性树脂的TG温度在60℃以上。

所述固化剂包括环氧固化剂或异氰酸酯中的一种；所述环氧固化剂包括苯并咪唑、DBU、二甲基四乙基咪唑、PN23、PN23J、PN40、1020、1030、1081、JH600、JH800中的至少一种；其中，所述异氰酸酯固化剂为封闭型异氰酸酯，解封温度为80～100℃。

所述有机溶剂包括丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、醋酸丁酯、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙酸丙酯、二丙酮醇、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸己酯、异丙醇或丙二醇甲醚乙酸酯中的至少一种。

一种低温高耐磨导电银浆的制备方法，所述制备方法如下：

步骤1：将有机树脂加入有机溶剂中，并加热至70～95℃，搅拌至树脂完全溶解，静置、冷却至室温，用300～400目网布进行过滤，得到树脂溶液；

步骤2：向步骤1中制备得到的树脂溶液添加附着力促进剂、固化剂，并充分搅拌得到有机载体；

步骤3：向步骤2中制备得到的有机载体中添加金属银粉、金属耐磨填料、辅助耐磨填料，充分搅拌后，使用三辊机分散至细度至10μm以下，即得低温高耐磨导电银浆。

本发明有益的技术效果在于：

本发明采用金属耐磨粉和辅助耐磨粉组合粉体，将金属耐磨粉作为耐磨骨架，同时引入的少量辅助耐磨粉浆料之间形成空隙进行填充，与金属耐磨粉形成有效的协同效应，大幅地改善浆料的耐磨性。本发明引入高TG高分子量的热塑性树脂，能够有效地降低耐磨粉颗粒表面的树脂的包覆厚度，降低颗粒之间间隙，增强浆料的致密度，且其本身具备的高TG特性，也会保证颗粒之间的粘结强度，同时引入了热固性树脂，能够形成三维网状结构，增强树脂的粘结强度，提高浆料的耐磨特性。本发明采用了可低温固化的固化剂和低沸点的溶剂，能够保证浆料在低温固化，同时添加大量的不同粒径的球状的粉体，增加溶剂挥发通道，保证浆料的快干型；针对浆料的导电性问题，本文添加相当量的银粉，有效地改善浆料的导电性，同时添加的超过1万分子量高Tg树脂，大分子量的树脂降低银粉表面的树脂包裹厚度，促使银粉颗粒间隙变小，有利于形成电路通道，增强导电性。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1：

一种耐磨导电银浆的制备方法：

按照质量百分比，称取5.5％SKYBON ES-100聚酯，0.5％XYS-1985附着力促进剂，0.5％TAKENATE XB-G282封闭型异氰酸酯，8％戊二酸二甲酯，8％二丙酮醇，在80℃下加热搅拌，得有机载体。

在制得的有机载体中加入39.5％的钨粉，钨粉使用的是为河北沁迈金属材料有限公司球形钨粉，其D50为2.2μm；加入38％银粉，所述银粉为球形粉体，D50为1μm，振实密度为4g/cm³。

将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度＜10μm，得到导电耐磨银浆。

实施例2：

一种耐磨导电银浆的制备方法：

按照质量百分比，称取5.5％SKYBON ES-100聚酯，0.5％XYS-1985附着力促进剂，0.5％TAKENATE XB-G282封闭型异氰酸酯，8％戊二酸二甲酯，8％二丙酮醇，在80℃下加热搅拌，得有机载体。

在制得的有机载体中加入36.5％的钨粉，钨粉使用的是为河北沁迈金属材料有限公司球形钨粉，其D50为2.2μm；加入3％氧化铝粉，所述氧化铝粉为球形粉体，D50为2μm；加入38％银粉，所述银粉为球形银粉，D50为1μm，振实密度为4g/cm³。

将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度＜10μm，得到导电耐磨银浆。

实施例3：

按照质量百分比，称取1.5％SKYBON ES-100聚酯，4％Makrolon 2458聚碳酸酯，0.5％XYS-1985附着力促进剂，0.5％TAKENATE XB-G282封闭型异氰酸酯，8％戊二酸二甲酯，8％二丙酮醇，在80℃下加热搅拌，得有机载体。

在制得的有机载体中加入36.5％的钨粉，钨粉使用的是为河北沁迈金属材料有限公司球形钨粉，其D50为2.2μm；加入3％氧化铝粉，所述氧化铝粉为球形粉体，D50为2μm；加入38％银粉，所述银粉为球形银粉，D50为1μm，振实密度为4g/cm³。

将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度＜10μm，得到导电耐磨银浆。

实施例4：

按照质量百分比，称取1.5％SKYBON ES-100聚酯，4％Makrolon 2458聚碳酸酯，0.5％XYS-1985附着力促进剂，TAKENATE XB-G282封闭型异氰酸酯，8％戊二酸二甲酯，8％二丙酮醇，在80℃下加热搅拌，得有机载体。

在制得的有机载体中加入36.5％的钨粉，钨粉使用的是为河北沁迈金属材料有限公司球形钨粉，其D50为2.2μm；加入3％氧化铝粉，所述氧化铝粉为球形粉体，D50为2μm；加入32％球形银粉，D50为1μm，振实密度为4g/cm³。加入6％片形银粉，D50为1.5μm，振实密度为3.5g/cm³。

将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度＜10μm，得到导电耐磨银浆。

实施例5：

按照质量百分比，称取1.5％SKYBON ES-100聚酯，4％Makrolon 2458聚碳酸酯，0.5％XYS-1985-13附着力促进剂，TAKENATE XB-G282封闭型异氰酸酯，8％戊二酸二甲酯，8％二丙酮醇，在80℃下加热搅拌，得有机载体。

在制得的有机载体中加入36.5％的钨粉，钨粉使用的是为河北沁迈金属材料有限公司球形钨粉，其D50为2.2μm；加入3％氧化铝粉，所述氧化铝粉为球形粉体，D50为2μm；加入38％球形银粉，D50为1μm，振实密度为4g/cm³。

将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度＜10μm，得到导电耐磨银浆。

对比例1(与实施例1进行对比，区别在于金属耐磨粉的使用)

一种耐磨导电银浆的制备方法：

按照质量百分比，称取5.5％SKYBON ES-100聚酯，0.5％XYS-1985附着力促进剂，TAKENATE XB-G282封闭型异氰酸酯，8％戊二酸二甲酯，8％二丙酮醇，在80℃下加热搅拌，得有机载体。

在制得的有机载体中加入39.5％氧化铝粉，所述氧化铝粉为球形粉体，D50为2μm；加入38％银粉，所述银粉为球形银粉，D50为1μm，振实密度为4g/cm³。

将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度＜10μm，得到导电耐磨银浆。

将实施例1～5以及对比例1所制备的浆料分别移印PC基材上，涂层厚度为30μm。然后在80～100℃下进行烘干，烘干时间为2h。烘干后得到银浆涂层，进行性能测试，其测试结果如表1所示。

表1实施例1～5及对比例1的性能测试结果表

上表中，两种不同的基材厂家生产存在差异，其中基材A为市场通用PC基材，基材B为某工厂使用的PC基材。

由上表可知，

由表可知，实施例1与对比例1的粘度和硬度相差不大，实施例1相较于对比例1耐磨性能小幅度上升，导电性能大幅度下降，可能添加的辅助耐磨粉多为无机粉末，其导电性能本身不如金属粉末；实施例2与实施例1的粘度相差不大，实施例1相较于对比例1耐磨性能大幅度提升，硬度增加，性能优异，可能金属耐磨粉与辅助耐磨粉在浆料中形成协同效应，增强了浆料的耐磨性和硬度；实施例3与实施例2的粘度上升，耐磨性能小幅度提升，导电性能提升，由于大分子高TG树脂添加，浆料固化后更加粉体间隙更小，增强了导电性和耐磨性；实施例4与实施例3的粘度和导电性略微上升，耐磨性能有所下降，可能少量片状银粉有利于增加银粉之间的接触，提高导电性能。实施例5与实施例3的粘度和导电性差异不明显，耐磨性略微上升，可能由于浆料的耐磨性已经达到较高水准，所以附着力促进剂对其增益作用不够明显。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温高耐磨导电银浆，其特征在于，所述导电银浆原料组分如下，以质量百分比计数：金属银粉：10～50％，金属耐磨粉：10～50％，辅助耐磨填料：1～5％，高分子树脂：2～10％，附着力促进剂：0.5～2％，固化剂：0.5～2％，有机溶剂：10～40％。

2.根据权利要求1所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，所述金属银粉包括球状银粉、类球银粉或片状银粉中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，当金属银粉为球状银粉、类球银粉或片状银粉中的一种时，银粉粒径D50为0.5～2.0μm。

4.根据权利要求2所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，当金属银粉含两种银粉时，银粉分为主银粉和辅银粉，其中，主银粉为球状银粉或类球银粉，质量占比为60～95％，其粒径D50为1.0～2.5μm，辅助银粉为片状银粉，质量占比为5～40％，其粒径D50为2～8μm，占比为5～40％。

5.根据权利要求1所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，所述金属耐磨粉为镍粉、钨粉、铜粉、铁粉或合金粉中的至少一种；其中，合金粉包括炭化钨、银镍合金、铜钴合金或铁钨合金中的至少一种；所述金属耐磨粉为球状粉体，其粒径D50为1～10μm，优选2～5μm；所述的辅助耐磨填料为氧化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯蜡或氧化锆中的至少一种。其中，所述辅助耐磨填料为球状或者片状，其粒径D50为1～5μm，优选1～3μm。

6.根据权利要求1所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，附着力促进剂为LTH、LTW、XYS-1985、XYS-1985-8、XYS-1985-13、XYS-1985-16、XYS-1985-22、Silok-6654、Silok-6654F8、Silok-6654F3、Silok-6655、YCK-T55、KH550、KH570、酞酸酯耦合剂或铝酸酯耦合剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，所述的高分子树脂为热塑性树脂和热固性树脂组合树脂，其中，热塑性树脂包括聚碳酸酯PDX-E-99689，DMX2415，203R，DMX9455，Makrolon 2458，H-2000R，LS-2020，ir2200，聚酰胺树脂R533H，R633H，CM4000，CM8000，CM3301L，GN2450，FG173 BK，8061，聚甲基丙烯酸甲酯M345，M920，PLEXIGLAS 8N，PLEXIGLAS 8H，BM46，BM268，V040，V150，热塑性聚氨酯弹性体8785A，8792A，8795A，8798A，S90A，95A，G7940-1，G7980-1中的至少一种，所用热塑性树脂的TG温度在60℃以上，且相对分子量为1万以上；热固性树脂包括环氧树脂EPM420，2021P，3150，TT386，204，904，PKHH，PKHB改性环氧树脂EPU73B，EPU601，EPU602，EPU618，EPU7N，饱和聚酯SKYBON ES-100，ES-120，ES250，Hipes90，Hipes110，Vylon 270，BX7000A，GK888中的至少一种，所用热固性树脂的TG温度在60℃以上。

8.根据权利要求1所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，所述固化剂包括环氧固化剂或异氰酸酯中的一种；所述环氧固化剂包括苯并咪唑、DBU、二甲基四乙基咪唑、PN23、PN23J、PN40、1020、1030、1081、JH600、JH800中的至少一种；其中，所述异氰酸酯固化剂为封闭型异氰酸酯，解封温度为80～100℃。

9.根据权利要求1所述的低温高耐磨导电银浆，其特征在于，所述有机溶剂包括丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、醋酸丁酯、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙酸丙酯、二丙酮醇、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸己酯、异丙醇或丙二醇甲醚乙酸酯中的至少一种。

10.一种如权利要求1-9所述的低温高耐磨导电银浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

步骤1：将有机树脂加入有机溶剂中，并加热至70～95℃，搅拌至树脂完全溶解，静置、冷却至室温，用300～400目网布进行过滤，得到树脂溶液；

步骤2：向步骤1中制备得到的树脂溶液添加附着力促进剂、固化剂，并充分搅拌得到有机载体；

步骤3：向步骤2中制备得到的有机载体中添加金属银粉、金属耐磨填料、辅助耐磨填料，充分搅拌后，使用三辊机分散至细度至10μm以下，即得低温高耐磨导电银浆。