CN113214719A - 一种导电浆料及其制备方法、以及包含该导电浆料的导电橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种导电浆料，包括载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂、导电粉体，还提供了及其制备方法，包括将原材料分散、研磨的步骤，本申请还提供了包含该导电浆料的导电橡胶，包括以硅胶生胶为主的非导电层，以及混炼的制导电橡胶的方法。本申请有点在于，本申请解决相关技术中电浆料成本消耗高，与硅胶复合时会降低硅胶力学性能的技术问题。

Description

一种导电浆料及其制备方法、以及包含该导电浆料的导电橡 胶及其制备方法
技术领域
本申请涉及导电材料技术领域，具体而言，涉及一种导电浆料及其制备方法、以及包含该导电浆料的导电橡胶及其制备方法。
背景技术
目前，随着5G(5th-Generation)，即第五代移动通讯技术的发展，大带宽、高速率、广连接、低延迟成为了未来移动通讯发展的主旋律。由于5G手机需要支持2G的GSM，3G的CDMA2000,、WCDMA、TD-SCDMA，4G的TD-LTE和FDD-LTE，5G的NR等一共4种网络、七种制式、多个频段，因此对基带芯片提出了更高的要求。由于频段的增多，部分高端手机的天线已经增多超过20根，所以相关的射频元器件数量几乎都是成倍增加，其中包括滤波器、天线、射频开关、LNA等。而大量元器件的增加、以及工作模块越来越密集的排布，对于电子设备中散热和电磁屏蔽的要求也越来越高。
因为高频电磁波对于缝隙的泄露更为严重，因此需要对缝隙进行特别的保护，通常的防护方法根据应用场景，分别可以选择导电胶、导电泡棉、导电垫片以及导电胶条，大部分材料都是硅胶与导电料的复合材料。传统的复合方式有两种，一种是通过混炼的方式把导电粉体与硅胶料进行混合，制作成混炼胶，然后再根据需要加工成相应的形状，另外一种是硅胶料跟导电料共同成型，形成一种复合结构。混炼胶的方式制作出来的屏蔽材料，因为材料整体都需要添加导电材料，所以成本上消耗很高，而且因为导电料的填充，会使得硅胶一些力学性能下降，压缩回弹以及撕裂强度都会有所下降，因此在一些对材料形变要求较高的场景无法使用。硅胶与导电料共同成型的方式，即在需要导电的一测为导电料，另外部分则由硅橡胶材料构成，这种结构可以既能满足应用场景对于材料的电磁屏蔽性能的需求，又能依靠硅橡胶材料发挥本身良好的力学性能，但是由于只有一侧为导电料，所以适用范围造成局限。
针对相关技术中混炼胶的制作导电浆料成本消耗高，与硅胶复合时会降低硅胶力学性能的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种导电浆料及其制备方法、以及包含该导电浆料的导电橡胶及其制备方法，以解决相关技术中混炼胶的制作导电浆料成本消耗高，与硅胶复合时会降低硅胶力学性能的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种导电浆料，包括载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂、导电粉体，各成分的重量份数分别为：载体基胶10-20重量份、防流挂剂0.5-1.5重量份、附着力促进剂0.5-1.5重量份、流动助剂5-10重量份、防沉助剂0.5-2重量份、粉体定向剂0.1-1重量份、固化催化剂0.1-1重量份、导电粉体70-80重量份。
进一步的，所述载体基胶为柔性树脂混合物。
进一步的，所述柔性树脂混合物为改性增韧环氧树脂、聚氨酯、EVA、有机硅树脂、硅橡胶的混合物。
进一步的，所述防流挂剂为有机膨润土、BYK300、BYK345中任意一种或一种以上。
进一步的，所述附着力促进剂为偶联剂。
进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、稀土偶联剂中任意一种或一种以上。
进一步的，所述流动助剂为白电油、煤油、庚烷、辛烷、十一烷、十二烷中任意一种或一种以上。
进一步的，所述防沉助剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、气相二氧化硅中任意一种或一种以上。
进一步，所述粉体定向剂为BYK410、PN411中任意一种或一种以上。
进一步的，所述固化催化剂为树脂固化催化剂。
进一步的，所述树脂固化催化剂为封端异氰酸酯、双氰胺、铂金催化剂中任意一种或一种以上。
进一步的，所述导电粉体为粒径为1纳米～50微米的银粉、银镍粉、银铜粉、银铝粉、镍碳粉中任意一种或一种以上。
第二方面，本申请还提供了一种制备上述导电浆料的方法，包括如下步骤：
先将载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂放入双行星搅拌装置中，进行分散，分散转速100～2000R/min，搅拌转速10～300R/min，分散时间5～120min；然后将混合好的物料放到三辊轧机上进行研磨分散，研磨直至细度降低至5μm以下；再将导电粉体加入其中，重复双行星分散步骤，然后研磨步骤，最终导体浆料研磨细度至2μm-20μm，导体浆料制作完毕。
第三方面，本申请还提供了一种含有上述导电浆料的导电橡胶，导电橡胶包括导电层和非导电层，将所述的导电浆料作为导电层，非导电层由硅胶生胶、硫化机、颜料制成，硅胶生胶在非导电层的质量百分比为90-96％，硫化剂在非导电层的质量百分比为2-5％，颜料在非导电层的质量百分比为2-5％。
第四方面，本申请还提供了制备上述导电橡胶的方法，(1)制备非导电层：将硅胶生胶、硫化剂、颜料，放到混炼机上，混炼均匀，使得到的非导电层的硬度为邵氏5-100A；
(2)将步骤(1)制备好的非导电层通过模具挤出成型后，在其上表面刷涂权利要求1-7所述的导电浆料，然后进入隧道炉预固化成型，隧道炉预固化的温度为120～350℃，传送带速度为1～10m/s，成型之后的胶条再经过烘箱二次硫化，硫化温度为150～260℃，烘烤时间为1～16h，即得导电橡胶。
在本申请实施例中，提供上述导电浆料及其制备方法，导电浆料成分配方的筛选、互相配合，以及制备方法、方法中具体条件参数的选择，共同配合，实现体积电阻率最低＜0.0005Ω·cm，该导电浆料作为导电层仅需20-75μm，而现有技术的导电浆料电阻较大，所以导致制作导电层厚度较厚，通常大于200μm，应而本申请相较于现有技术能够满足各种应用环境安装密封的要求，同时由于厚度的降低，带来的成本优势非常明显，即本申请导电层75μm对比现有技术的200μm，导电层可以节省60％以上的材料，从而大大降低材料的成本；由于本申请导电浆料定向剂与偶联剂的作用，使得导电浆料的耐化学腐蚀大大加强，保证了在长期电场、磁场、臭氧、盐雾、水蒸气等环境中，可以长期保持稳定的电阻率；同时还能获得最佳的高频屏蔽效果。
在本申请的实施例中，提供上述含有导电浆料的导电橡胶，及其制备方法，所述导电浆料可以在低于200℃的条件下快速固化，对于硅橡胶基材的附着力良好，并且使得到的导电橡胶在拉伸100％后恢复原状，不会影响橡胶本身的力学性能，也使得导电橡胶在形变后导电层的导电性也几乎不变。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本申请实施例一和现有技术产品导电层厚度对比图；
图2是本申请实施例二制得的导电橡胶拉伸应变曲线图；
图3是本申请实施例二制得的导电橡胶拉伸后电阻恢复曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一：本发明提供的一种导电浆料，包括：载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂、导电粉体，各成分的重量份数分别为：载体基胶15重量份、防流挂剂1重量份、附着力促进剂1重量份、流动助剂5重量份、防沉助剂1重量份、粉体定向剂0.5重量份、固化催化剂0.1重量份、导电粉体76重量份。
进一步的，所述载体基胶为柔性树脂混合物，例如为改性增韧环氧树脂、聚氨酯、EVA、有机硅树脂、硅橡胶的混合物。
进一步的，所述防流挂剂为有机膨润土。
进一步的，所述附着力促进剂为偶联剂，例如硅烷偶联剂。
进一步的，所述流动助剂为白电油。
进一步的，所述防沉助剂为聚乙烯蜡。
进一步的，所述粉体定向剂为BYK410。
进一步的，所述固化催化剂为树脂固化催化剂，例如为封端异氰酸酯。
进一步的，所述导电粉体为粒径为1纳米～50微米的银粉。
制备所述导电浆料的方法：先将载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂放入双行星搅拌装置中，进行分散，分散转速100R/min，搅拌转速300R/min，分散时间120min；然后将混合好的物料放到三辊轧机上进行研磨分散，研磨直至细度降低至5μm以下；再将导电粉体加入其中，重复双行星分散步骤，然后研磨步骤，最终导体浆料研磨细度至2μm-20μm，导体浆料制作完毕。
包含导电浆料的导电橡胶，导电橡胶包括导电层和非导电层，将上述的导电浆料作为导电层，非导电层由硅胶生胶、硫化剂、颜料制成，硅胶生胶在非导电层的质量百分比为90％，硫化剂在非导电层的质量百分比为5％，颜料在非导电层的质量百分比为5％。其制备方法为：(1)制备非导电层：将硅胶生胶、硫化剂、颜料，放到混炼机上，混炼均匀，使得到的非导电层的硬度为邵氏5A；
(2)将步骤(1)制备好的非导电层通过模具挤出成型后，在其上表面刷涂所述的导电浆料，然后进入隧道炉预固化成型，隧道炉预固化的温度为120℃均可，传送带速度为1m/s均可，成型之后的胶条再经过烘箱二次硫化，硫化温度为150℃均可，烘烤时间为1h均可，即得导电橡胶。
实施例二：本发明提供的一种导电浆料，包括：载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂、导电粉体，各成分的重量份数分别为：载体基胶10重量份、防流挂剂0.5重量份、附着力促进剂0.5重量份、流动助剂10重量份、防沉助剂0.5重量份、粉体定向剂0.1重量份、固化催化剂0.1重量份、导电粉体70重量份。
进一步的，所述载体基胶为柔性树脂混合物，例如为改性增韧环氧树脂、聚氨酯、EVA、有机硅树脂、硅橡胶的混合物。
进一步的，所述防流挂剂为BYK300。
进一步的，所述附着力促进剂为偶联剂，例如钛酸酯偶联剂。
进一步的，所述流动助剂为煤油。
进一步的，所述防沉助剂为聚酰胺蜡。
进一步的，所述粉体定向剂为PN411。
进一步的，所述固化催化剂为树脂固化催化剂，例如为双氰胺。
进一步的，所述导电粉体为粒径为1纳米～50微米的银镍粉。
制备所述导电浆料的方法：先将载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂放入双行星搅拌装置中，进行分散，分散转速2000R/min，搅拌转速10R/min，分散时间5min；然后将混合好的物料放到三辊轧机上进行研磨分散，研磨直至细度降低至5μm以下；再将导电粉体加入其中，重复双行星分散步骤，然后研磨步骤，最终导体浆料研磨细度至2μm-20μm，导体浆料制作完毕。
包含导电浆料的导电橡胶，导电橡胶包括导电层和非导电层，将上述的导电浆料作为导电层，非导电层由硅胶生胶、硫化剂、颜料制成，硅胶生胶在非导电层的质量百分比为94％，硫化剂在非导电层的质量百分比为3％，颜料在非导电层的质量百分比为3％。其制备方法为：(1)制备非导电层：将硅胶生胶、硫化剂、颜料，放到混炼机上，混炼均匀，使得到的非导电层的硬度为邵氏80A；
(2)将步骤(1)制备好的非导电层通过模具挤出成型后，在其上表面刷涂所述的导电浆料，然后进入隧道炉预固化成型，隧道炉预固化的温度为200℃，传送带速度为5m/s，成型之后的胶条再经过烘箱二次硫化，硫化温度为180℃，烘烤时间为10h，即得导电橡胶。
实施例三：本发明提供的一种导电浆料，包括：载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂、导电粉体，各成分的重量份数分别为：载体基胶20重量份、防流挂剂1.5重量份、附着力促进剂1.5重量份、流动助剂10重量份、防沉助剂2重量份、粉体定向剂1重量份、固化催化剂1重量份、导电粉体80重量份。
进一步的，所述载体基胶为柔性树脂混合物，例如为改性增韧环氧树脂、聚氨酯、EVA、有机硅树脂、硅橡胶的混合物。
进一步的，所述防流挂剂为BYK345。
进一步的，所述附着力促进剂为偶联剂，例如稀土偶联剂。
进一步的，所述流动助剂为庚烷。
进一步的，所述防沉助剂为气相二氧化硅。
进一步的，所述粉体定向剂为PN411、BYK410的混合物，当然这两种成分可以按照任意比例混合。
进一步的，所述固化催化剂为树脂固化催化剂，例如为铂金催化剂。
进一步的，所述导电粉体为粒径大小1纳米～50微米的银铜粉。
制备所述导电浆料的方法：先将载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、分散剂放入双行星搅拌装置中，进行分散，分散转速1000R/min，搅拌转速200R/min，分散时间80min；然后将混合好的物料放到三辊轧机上进行研磨分散，研磨直至细度降低至5μm以下；再将导电粉体加入其中，重复双行星分散步骤，然后研磨步骤，最终导体浆料研磨细度至20μm，导体浆料制作完毕。
包含导电浆料的导电橡胶，导电橡胶包括导电层和非导电层，将上述的导电浆料作为导电层，非导电层由硅胶生胶、硫化剂、颜料制成，硅胶生胶在非导电层的质量百分比为96％，硫化剂在非导电层的质量百分比为2％，颜料在非导电层的质量百分比为2％。其制备方法为：(1)制备非导电层：将硅胶生胶、硫化剂、颜料，放到混炼机上，混炼均匀，使得到的非导电层的硬度为邵氏100A；
(2)将步骤(1)制备好的非导电层通过模具挤出成型后，在其上表面刷涂所述的导电浆料，然后进入隧道炉预固化成型，隧道炉预固化的温度为350℃，传送带速度为10m/s，成型之后的胶条再经过烘箱二次硫化，硫化温度为260℃，烘烤时间为16h，即得导电橡胶。
需要说明的是，本申请提供的导电浆料基于本申请权利要求的配方，在各成分使用量的范围内，以及各种功能性成分互换、甚至按照任意比例混合得到的导电浆料性能均是一致的，例如在实际测量时，根据本申请配方得到的导电浆料电阻率均在＜0.0005Ω·cm这个范围内，电阻率越低，屏蔽效果越佳，同时将该导电浆料作为导电层时仅需20-75μm，相较于现有技术最低厚度使用200μm的导电层，可节省60％以上的材料，极大地降低了成本，例如图1、所示，分别为实施例一与现有技术产品厚度对比图，在电磁屏蔽效能一致的条件下(110dB)，本申请的涂覆导电层厚度仅为现有技术产品的1/3左右，故为了节省篇幅，不再逐一列举各成分使用的量，以及各种功能性有效成分的替换实施例。
需要说明的是，本申请提供的导电橡胶基于本申请权利要求的配方，在各成分使用量的范围内，以及各种功能性成分互换、甚至按照任意比例混合得到的导电橡胶性能均是一致的，将本申请的导电浆料制成的导电橡胶除了维持了导电浆料电阻率低、屏蔽效果好的优点之外，没有降低橡胶本身的力学性能，例如本申请制成的导电橡胶拉伸之后回弹好，容易恢复原状，不易撕裂，且导电性能不变，例如对本申请实施例一、实施例二进行高温压变测试，测试条件：将实施例一(记为1#)、实施例二(记为2#)得到的导电橡胶压缩30％安装，放入湿热试验箱，湿度85％，以至少1℃/min升温到100℃，烘烤168h，
结果如下表所示：
Figure BDA0003009268690000091
Figure BDA0003009268690000092
压变测试后，表面电阻<1Ω，永久形变<10％，
并且本申请得到的导电橡胶在拉伸100％后恢复原状，没有影响橡胶本身的力学性能，也使得导电橡胶形变后导电性能几乎不变，对本申请实施例二进行拉伸后的测试数据，如图2、图3所示，图2是对样品进行拉伸，测试点间距从2.54cm拉伸至5.08cm，图3是测试点间电阻拉伸之后随时间的变化，可以看出拉伸动作完成之后，大约300秒左右，电阻几乎恢复到初始电阻值。为了节省篇幅，不再逐一列举各成分使用的量，以及各种功能性有效成分的替换实施例。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导电浆料，其特征在于，包括：载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂、导电粉体，各成分的重量份数分别为：载体基胶10-20重量份、防流挂剂0.5-1.5重量份、附着力促进剂0.5-1.5重量份、流动助剂5-10重量份、防沉助剂0.5-2重量份、粉体定向剂0.1-1重量份、固化催化剂0.1-1重量份、导电粉体70-80重量份，所述载体基胶为柔性树脂混合物，所述附着力促进剂为偶联剂，所述固化催化剂为树脂固化催化剂。
2.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述柔性树脂混合物为改性增韧环氧树脂、聚氨酯、EVA、有机硅树脂、硅橡胶的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、稀土偶联剂中任意一种或一种以上；所述树脂固化催化剂为封端异氰酸酯、双氰胺、铂金催化剂中任意一种或一种以上。
3.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述防流挂剂为有机膨润土、BYK300、BYK345中任意一种或一种以上。
4.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述流动助剂为白电油、煤油、庚烷、辛烷、十一烷、十二烷中任意一种或一种以上。
5.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述防沉助剂为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、气相二氧化硅中任意一种或一种以上。
6.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述粉体定向剂为BYK410、PN411中任意一种或一种以上。
7.如权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电粉体为1纳米～50微米的银粉、银镍粉、银铜粉、银铝粉、镍碳粉中任意一种或一种以上。
8.一种制备权利要求1-7任意一项所述导电浆料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
先将载体基胶、防流挂剂、附着力促进剂、流动助剂、防沉助剂、粉体定向剂、固化催化剂放入双行星搅拌装置中，进行分散，分散转速100～2000R/min，搅拌转速10～300R/min，分散时间5～120min；然后将混合好的物料放到三辊轧机上进行研磨分散，研磨直至细度降低至5μm以下；再将导电粉体加入其中，重复双行星分散步骤，然后研磨步骤，最终导体浆料研磨细度至2μm-20μm，导体浆料制作完毕。
9.一种包含权利要求1-7任意一项所述导电浆料的导电橡胶，其特征在于，导电橡胶包括导电层和非导电层，将权利要求1-7所述的导电浆料作为导电层，非导电层由硅胶生胶、硫化剂、颜料制成，硅胶生胶在非导电层的质量百分比为90-96％，硫化剂在非导电层的质量百分比为2-5％，颜料在非导电层的质量百分比为2-5％。
10.一种制备权利要求9所述导电橡胶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)制备非导电层：将硅胶生胶、硫化剂、颜料，放到混炼机上，混炼均匀，使得到的非导电层的硬度为邵氏5-100A；
(2)将步骤(1)制备好的非导电层通过模具挤出成型后，在其上表面刷涂权利要求1-7所述的导电浆料，然后进入隧道炉预固化成型，隧道炉预固化的温度为120～350℃，传送带速度为1～10m/s，成型之后的胶条再经过烘箱二次硫化，硫化温度为150～260℃，烘烤时间为1～16h，即得导电橡胶。
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