CN114864131A - 一种基于碳纳米管的复合导电浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于碳纳米管的复合导电浆料及其制备方法，涉及导电浆料技术领域。本发明在制备的基于碳纳米管的复合导电浆料时，先将碳纳米管依次经过氧化、预活化、活化、铜沉积制得改性碳纳米管，将3‑巯丙基三甲氧基硅烷和对氯苯胺反应制得改性硅烷偶联剂，将将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚、乙二胺、2‑乙基‑4甲基咪唑、改性硅烷偶联剂混合制得基于碳纳米管的复合导电浆料。本发明制备的基于碳纳米管的复合导电浆料具有优异的导电性能和耐久性能。
Description
技术领域
本发明涉及导电浆料技术领域，具体为一种基于碳纳米管的复合导电浆料及其制备方法。
背景技术
电子浆料是制造电子元器件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂均匀混合的膏状物。作为集冶金、化工、电子技术于一身的高技术电子功能材料，电子浆料被视为部件封装、电极和互连的关键材料。随着电子设备应用的空前普及，以及电子信息技术的快速发展，高集成化、轻量化、智能化、绿色化已然成为电子产品的发展方向，因而对作为核心材料的电子浆料的需求也越来越多,性能要求也越来越高。目前，我国对电子浆料的研究主要集中在导电浆料方面。
导电浆料又称导电胶，是贵金属粉与贱金属粉、玻璃粉和合成树脂的混合物。其中添加溶剂后可制成除料或石墨状物。金属粉的粒径约为1～2um，正在开发的有粒径为几十nm的超微粉的浆料。实用的有Ag、Au、Au-Pd、Cu、Ni等浆料。这些浆料用丝网印刷或其他方法将其涂到基片所需要的部位上，然后在温度为400～1000℃下烧成导电体。主要用于厚膜集成电路的配线、陶瓷电容器等电极以及混合集成电路的引线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于碳纳米管的复合导电浆料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料及其制备方法，其特征在于，按重量份数计，主要包括：10～15份改性碳纳米管，70～80份环氧树脂，8～10份磷酸三丁脂，3～4份月桂基缩水甘油醚，5～9份乙二胺，0.5～0.9份2-乙基-4甲基咪唑和2～6份改性硅烷偶联剂。
作为优化，所述改性碳纳米管是将碳纳米管依次经过氧化、预活化、活化、铜沉积制得。
作为优化，所述改性硅烷偶联剂是由3-巯丙基三甲氧基硅烷和对氯苯胺反应制得。
作为优化，一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将氧化碳纳米管和预活化液按质量比1：6～1：8混合均匀，在30～40℃，800～1000r/min搅拌50～60min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在1～5℃，1～10Pa干燥6～8h，制得预活化碳纳米管，将预活化碳纳米管置于活化溶液中活化2～3min，过滤并用0～5℃纯水洗涤10～15s，再置于40～50℃铜沉积溶液中静置2～3min，取出并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃，干燥4～6h，制得改性碳纳米管；
(2)对氯苯胺、氢氧化钾、硅烷偶联剂、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：2：8：60：20～5：3：9：70：30混合均匀，在10～30℃，300～500r/min搅拌20～30min，升温至120～130℃并保持3～4h，继续升温至160～170℃并保持3～4h，冷却至室温过滤，再以1～2mL/min的速率滴加到以300～500r/min搅拌的滤液质量6～8倍的由质量分数36～38％的盐酸和冰水混合物按质量比1：6～1：8混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤3～5次，在1～5℃，1～2kPa静置8～10h，制得改性硅烷偶联剂；
(3)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比10：70：8：3～15：80：10：4混合，在45～55℃，500～700r/min搅拌15～20min，再加入改性碳纳米管质量0.5～0.6倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05～0.06倍的2-乙基-4甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.2～0.4倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量0.8～1.2倍的质量分数90～95％的乙醇混合并以300～500r/min搅拌3～5min后加入，在45～55℃，500～700r/min搅拌5～8min，冷却至室温后，在1～2kPa静置60～80min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
作为优化，步骤(1)所述氧化碳纳米管的制备方法为：将质量分数60～68％的硝酸和质量分数90～98％的硫酸按质量比1：1混合均匀配置成混酸溶液，将碳纳米管和混酸溶液按质量比1：6～1：8混合，在30～40℃，30～40kHz超声分散20～30min，再加热至75～85℃，并以800～1000r/min搅拌反应30～40min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在1～5℃，1～10Pa干燥6～8h，制备而成。
作为优化，步骤(1)所述预活化液是由氯化亚锡和质量分数1～2％的盐酸按质量比1：20～1：30混合均匀配置而成。
作为优化，步骤(1)所述活化溶液溶质成分中氯化银浓度为1.3～1.7g/L，氨水浓度为1.5～1.8mL/L，溶剂为水。
作为优化，步骤(1)所述铜沉积溶液溶质成分中无水硫酸铜浓度为8～10g/L、甲醛浓度为10～15mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为10～12g/L、四羟丙基乙二胺浓度为9～13mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至12～13，溶剂为水。
作为优化，步骤(2)所述硅烷偶联剂为3-巯丙基三甲氧基硅烷。
作为优化，步骤(3)所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在制备的基于碳纳米管的复合导电浆料时，将碳纳米管依次经过氧化、预活化、活化、铜沉积制得改性碳纳米管，将3-巯丙基三甲氧基硅烷和对氯苯胺反应制得改性硅烷偶联剂，将将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚、乙二胺、2-乙基-4甲基咪唑、改性硅烷偶联剂混合制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
首先，对碳纳米管进行氧化和预活化处理，使具有还原性的亚锡离子吸附到碳纳米管表面的亲水基团上，在接下来的活化中，亚锡离子被氧化，使活化溶液在碳纳米管表面更容易发生还原反应，被还原成催化颗粒，提高了铜沉积的效果，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的导电性能，氧化和预活化处理，使碳纳米管表面粗糙程度变高，同时表面催化位点变多，使铜沉积层和碳纳米管结合的更加紧密，在使用时铜沉积层不易发生断裂、剥离、起皮，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的耐久性能。
其次，对氯苯胺对3-巯丙基三甲氧基硅烷进行改性，制得的改性硅烷偶联剂，改性硅烷偶联剂可以将改性碳纳米管和环氧树脂进行偶联并参与环氧树脂的固化，提高了改性碳纳米管在主体中的稳定性，其次改性硅烷偶联剂上形成的硫醚键可以和氧结合成砜和亚砜，在改性碳纳米管上可以对铜沉积层进行防氧化保护，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的耐久性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制备的基于碳纳米管的复合导电浆料的各指标测试方法如下：
导电性能：将各实施例所得的基于碳纳米管的复合导电浆料与对比例材料取相同体积形状，在相同电压下测试电流，计算电阻＝电压/电流。
耐久性能：将各实施例所得的基于碳纳米管的复合导电浆料与对比例材料取相同体积形状，在相同温度湿度的室内环境中放置相同时间，再次在相同电压下测试电流，计算保持率＝一段时间后电流/初次电流。
实施例1
一种基于碳纳米管的复合导电浆料，按重量份数计，主要包括：10份改性碳纳米管、70份环氧树脂，8份磷酸三丁脂，3份月桂基缩水甘油醚，5份乙二胺，0.5份2-乙基-4-甲基咪唑和2份改性硅烷偶联剂。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，所述基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将质量分数68％的硝酸和质量分数98％的硫酸按质量比1：1混合均匀配置成混酸溶液，将碳纳米管和混酸溶液按质量比1：6混合，在30℃，30kHz超声分散30min，再加热至75℃，并以800r/min搅拌反应40min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在1℃，1Pa干燥8h，制得氧化碳纳米管，将氯化亚锡和质量分数2％的盐酸按质量比1：20混合均匀配置成预活化液，将氧化碳纳米管和预活化液按质量比1：6混合均匀，在30℃，800r/min搅拌60min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在1℃，1Pa干燥8h，制得预活化碳纳米管，将预活化碳纳米管置于活化溶液中活化2min，过滤并用0℃纯水洗涤15s，再置于40℃铜沉积溶液中静置3min，取出并用纯水洗涤3次，在60℃，干燥6h，制得改性碳纳米管；所述活化溶液中氯化银浓度为1.3g/L，氨水浓度为1.5mL/L；所述铜沉积溶液中无水硫酸铜浓度为8g/L、甲醛浓度为10mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为10g/L、四羟丙基乙二胺浓度为9mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至12配置而成；
(2)对氯苯胺、氢氧化钾、3-巯丙基三甲氧基硅烷、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：2：8：60：20混合均匀，在10℃，300r/min搅拌30min，升温至120℃并保持4h，继续升温至160℃并保持4h，冷却至室温过滤，再以1mL/min的速率滴加到以300r/min搅拌的滤液质量6倍的由质量分数38％的盐酸和冰水混合物按质量比1：6混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤3次，在1℃，1kPa静置10h，制得改性硅烷偶联剂；
(3)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比10：70：8：3混合，在45℃，500r/min搅拌20min，再加入改性碳纳米管质量0.5倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05倍的2-乙基-4-甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.2倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量0.8倍的质量分数95％的乙醇混合并以300r/min搅拌5min后加入，在45℃，500r/min搅拌8min，冷却至室温后，在1kPa静置60min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
实施例2
一种基于碳纳米管的复合导电浆料，按重量份数计，主要包括：12份改性碳纳米管，75份环氧树脂，9份磷酸三丁脂，3.5份月桂基缩水甘油醚，6份乙二胺，0.6份2-乙基-4-甲基咪唑和3.6份改性硅烷偶联剂。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，所述基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将质量分数64％的硝酸和质量分数94％的硫酸按质量比1：1混合均匀配置成混酸溶液，将碳纳米管和混酸溶液按质量比1：7混合，在35℃，35kHz超声分散25min，再加热至80℃，并以900r/min搅拌反应35min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在3℃，5Pa干燥7h，制得氧化碳纳米管，将氯化亚锡和质量分数1.5％的盐酸按质量比1：25混合均匀配置成预活化液，将氧化碳纳米管和预活化液按质量比1：7混合均匀，在35℃，900r/min搅拌55min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在3℃，5Pa干燥7h，制得预活化碳纳米管，将预活化碳纳米管置于活化溶液中活化2.5min，过滤并用3℃纯水洗涤12s，再置于45℃铜沉积溶液中静置2.5min，取出并用纯水洗涤4次，在65℃，干燥5h，制得改性碳纳米管；所述活化溶液中氯化银浓度为1.5g/L，氨水浓度为1.6mL/L；所述铜沉积溶液中无水硫酸铜浓度为9g/L、甲醛浓度为12mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为11g/L、四羟丙基乙二胺浓度为11mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至12.5配置而成；
(2)对氯苯胺、氢氧化钾、3-巯丙基三甲氧基硅烷、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：2.5：8.5：65：25混合均匀，在20℃，400r/min搅拌25min，升温至125℃并保持3.5h，继续升温至165℃并保持3.5h，冷却至室温过滤，再以1.5mL/min的速率滴加到以400r/min搅拌的滤液质量7倍的由质量分数37％的盐酸和冰水混合物按质量比1：7混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤4次，在3℃，1.5kPa静置9h，制得改性硅烷偶联剂；
(3)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比12：75：9：3.5混合，在50℃，600r/min搅拌18min，再加入改性碳纳米管质量0.5倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05倍的2-乙基-4-甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.3倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量1倍的质量分数92％的乙醇混合并以400r/min搅拌3～5min后加入，在50℃，600r/min搅拌6min，冷却至室温后，在1.5kPa静置70min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
实施例3
一种基于碳纳米管的复合导电浆料，按重量份数计，主要包括：15份改性碳纳米管，80份环氧树脂，10份磷酸三丁脂，4份月桂基缩水甘油醚，9份乙二胺，0.9份2-乙基-4-甲基咪唑和6份改性硅烷偶联剂。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，所述基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将质量分数60％的硝酸和质量分数90％的硫酸按质量比1：1混合均匀配置成混酸溶液，将碳纳米管和混酸溶液按质量比1：8混合，在40℃，40kHz超声分散20min，再加热至85℃，并以1000r/min搅拌反应30min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在5℃，10Pa干燥6h，制得氧化碳纳米管，将氯化亚锡和质量分数1％的盐酸按质量比1：30混合均匀配置成预活化液，将氧化碳纳米管和预活化液按质量比1：8混合均匀，在40℃，1000r/min搅拌50min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在5℃，10Pa干燥6h，制得预活化碳纳米管，将预活化碳纳米管置于活化溶液中活化3min，过滤并用5℃纯水洗涤10s，再置于50℃铜沉积溶液中静置2min，取出并用纯水洗涤5次，在70℃，干燥4h，制得改性碳纳米管；所述活化溶液中氯化银浓度为1.7g/L，氨水浓度为1.8mL/L；所述铜沉积溶液中无水硫酸铜浓度为10g/L、甲醛浓度为15mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为12g/L、四羟丙基乙二胺浓度为13mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至13配置而成；
(2)对氯苯胺、氢氧化钾、3-巯丙基三甲氧基硅烷、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：3：9：70：30混合均匀，在30℃，500r/min搅拌20min，升温至130℃并保持3h，继续升温至170℃并保持3h，冷却至室温过滤，再以2mL/min的速率滴加到以500r/min搅拌的滤液质量8倍的由质量分数36％的盐酸和冰水混合物按质量比1：8混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤5次，在5℃，2kPa静置8h，制得改性硅烷偶联剂；
(3)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比15：80：10：4混合，在55℃，700r/min搅拌15min，再加入改性碳纳米管质量0.6倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.06倍的2-乙基-4-甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.4倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量1.2倍的质量分数90％的乙醇混合并以500r/min搅拌3min后加入，在55℃，700r/min搅拌5min，冷却至室温后，在2kPa静置60min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
对比例1
一种基于碳纳米管的复合导电浆料，按重量份数计，主要包括：12份改性碳纳米管，75份环氧树脂，9份磷酸三丁脂，3.5份月桂基缩水甘油醚，6份乙二胺，0.6份2-乙基-4-甲基咪唑和3.6份改性硅烷偶联剂。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，所述基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将碳纳米管置于活化溶液中活化2.5min，过滤并用3℃纯水洗涤12s，再置于45℃铜沉积溶液中静置2.5min，取出并用纯水洗涤4次，在65℃，干燥5h，制得改性碳纳米管；所述活化溶液中氯化银浓度为1.5g/L，氨水浓度为1.6mL/L；所述铜沉积溶液中无水硫酸铜浓度为9g/L、甲醛浓度为12mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为11g/L、四羟丙基乙二胺浓度为11mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至12.5配置而成；
(2)对氯苯胺、氢氧化钾、3-巯丙基三甲氧基硅烷、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：2.5：8.5：65：25混合均匀，在20℃，400r/min搅拌25min，升温至125℃并保持3.5h，继续升温至165℃并保持3.5h，冷却至室温过滤，再以1.5mL/min的速率滴加到以400r/min搅拌的滤液质量7倍的由质量分数37％的盐酸和冰水混合物按质量比1：7混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤4次，在3℃，1.5kPa静置9h，制得改性硅烷偶联剂；
(3)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比12：75：9：3.5混合，在50℃，600r/min搅拌18min，再加入改性碳纳米管质量0.5倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05倍的2-乙基-4-甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.3倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量1倍的质量分数92％的乙醇混合并以400r/min搅拌3～5min后加入，在50℃，600r/min搅拌6min，冷却至室温后，在1.5kPa静置70min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
对比例2
一种基于碳纳米管的复合导电浆料，按重量份数计，主要包括：12份碳纳米管，75份环氧树脂，9份磷酸三丁脂，3.5份月桂基缩水甘油醚，6份乙二胺，0.6份2-乙基-4-甲基咪唑和3.6份改性硅烷偶联剂。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，所述基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)对氯苯胺、氢氧化钾、3-巯丙基三甲氧基硅烷、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：2.5：8.5：65：25混合均匀，在20℃，400r/min搅拌25min，升温至125℃并保持3.5h，继续升温至165℃并保持3.5h，冷却至室温过滤，再以1.5mL/min的速率滴加到以400r/min搅拌的滤液质量7倍的由质量分数37％的盐酸和冰水混合物按质量比1：7混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤4次，在3℃，1.5kPa静置9h，制得改性硅烷偶联剂；
(2)将碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比12：75：9：3.5混合，在50℃，600r/min搅拌18min，再加入改性碳纳米管质量0.5倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05倍的2-乙基-4-甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.3倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量1倍的质量分数92％的乙醇混合并以400r/min搅拌3～5min后加入，在50℃，600r/min搅拌6min，冷却至室温后，在1.5kPa静置70min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
对比例3
一种基于碳纳米管的复合导电浆料，按重量份数计，主要包括：12份改性碳纳米管，75份环氧树脂，9份磷酸三丁脂，3.5份月桂基缩水甘油醚，6份乙二胺，0.6份2-乙基-4-甲基咪唑和3-巯丙基三甲氧基硅烷。
一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，所述基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将质量分数64％的硝酸和质量分数94％的硫酸按质量比1：1混合均匀配置成混酸溶液，将碳纳米管和混酸溶液按质量比1：7混合，在35℃，35kHz超声分散25min，再加热至80℃，并以900r/min搅拌反应35min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在3℃，5Pa干燥7h，制得氧化碳纳米管，将氯化亚锡和质量分数1.5％的盐酸按质量比1：25混合均匀配置成预活化液，将氧化碳纳米管和预活化液按质量比1：7混合均匀，在35℃，900r/min搅拌55min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在3℃，5Pa干燥7h，制得预活化碳纳米管，将预活化碳纳米管置于活化溶液中活化2.5min，过滤并用3℃纯水洗涤12s，再置于45℃铜沉积溶液中静置2.5min，取出并用纯水洗涤4次，在65℃，干燥5h，制得改性碳纳米管；所述活化溶液中氯化银浓度为1.5g/L，氨水浓度为1.6mL/L；所述铜沉积溶液中无水硫酸铜浓度为9g/L、甲醛浓度为12mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为11g/L、四羟丙基乙二胺浓度为11mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至12.5配置而成；
(2)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比12：75：9：3.5混合，在50℃，600r/min搅拌18min，再加入改性碳纳米管质量0.5倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05倍的2-乙基-4-甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.3倍的3-巯丙基三甲氧基硅烷和改性碳纳米管质量1倍的质量分数92％的乙醇混合并以400r/min搅拌3～5min后加入，在50℃，600r/min搅拌6min，冷却至室温后，在1.5kPa静置70min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1～3与对比例1～3的基于碳纳米管的复合导电浆料的导电性能和耐久性能的性能分析结果。
表1
从表1中实施例1～3和对比列1～3的实验数据比较可发现，本发明制备的基于碳纳米管的复合导电浆料具有良好的导电性能和耐久性能。
从实施例1、2、3和对比列1的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例1的电阻低，保持率高，说明了对碳纳米管进行氧化和预活化处理，使具有还原性的亚锡离子吸附到碳纳米管表面的亲水基团上，在接下来的活化中，亚锡离子被氧化，使活化溶液在碳纳米管表面更容易发生还原反应，被还原成催化颗粒，提高了铜沉积的效果，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的导电性能，氧化和预活化处理，使碳纳米管表面粗糙程度变高，同时表面催化位点变多，使铜沉积层和碳纳米管结合的更加紧密，在使用时铜沉积层不易发生断裂、剥离、起皮，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的耐久性能；实施例1、2、3对比对比例2的电阻低，说明了对碳纳米管进行改性后，使碳纳米管表面具有铜沉积层，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的导电性能；从实施例1、2、3对比对比例3实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例3的保持率高，说明了用对氯苯胺对3-巯丙基三甲氧基硅烷进行改性，制得的改性硅烷偶联剂，改性硅烷偶联剂可以将改性碳纳米管和环氧树脂进行偶联并参与环氧树脂的固化，提高了改性碳纳米管在主体中的稳定性，其次改性硅烷偶联剂上形成的硫醚键可以和氧结合成砜和亚砜，在改性碳纳米管上可以对铜沉积层进行防氧化保护，从而提高了基于碳纳米管的复合导电浆料的耐久性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种基于碳纳米管的复合导电浆料，其特征在于，按重量份数计，主要包括：10～15份改性碳纳米管，70～80份环氧树脂，8～10份磷酸三丁脂，3～4份月桂基缩水甘油醚，5～9份乙二胺，0.5～0.9份2-乙基-4甲基咪唑和2～6份改性硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料，其特征在于，所述改性碳纳米管是将碳纳米管依次经过氧化、预活化、活化、铜沉积制得。
3.根据权利要求2所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料，其特征在于，所述改性硅烷偶联剂是由3-巯丙基三甲氧基硅烷和对氯苯胺反应制得。
4.一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)将氧化碳纳米管和预活化液按质量比1：6～1：8混合均匀，在30～40℃，800～1000r/min搅拌50～60min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在1～5℃，1～10Pa干燥6～8h，制得预活化碳纳米管，将预活化碳纳米管置于活化溶液中活化2～3min，过滤并用0～5℃纯水洗涤10～15s，再置于40～50℃铜沉积溶液中静置2～3min，取出并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃，干燥4～6h，制得改性碳纳米管；
(2)对氯苯胺、氢氧化钾、硅烷偶联剂、甲苯和N-甲基吡咯烷酮按质量比5：2：8：60：20～5：3：9：70：30混合均匀，在10～30℃，300～500r/min搅拌20～30min，升温至120～130℃并保持3～4h，继续升温至160～170℃并保持3～4h，冷却至室温过滤，再以1～2mL/min的速率滴加到以300～500r/min搅拌的滤液质量6～8倍的由质量分数36～38％的盐酸和冰水混合物按质量比1：6～1：8混合均匀配置而成的混合溶液中，过滤并用石油醚洗涤3～5次，在1～5℃，1～2kPa静置8～10h，制得改性硅烷偶联剂；
(3)将改性碳纳米管、环氧树脂、磷酸三丁脂、月桂基缩水甘油醚按质量比10：70：8：3～15：80：10：4混合，在45～55℃，500～700r/min搅拌15～20min，再加入改性碳纳米管质量0.5～0.6倍的乙二胺和改性碳纳米管质量0.05～0.06倍的2-乙基-4甲基咪唑，并将改性碳纳米管质量0.2～0.4倍的改性硅烷偶联剂和改性碳纳米管质量0.8～1.2倍的质量分数90～95％的乙醇混合并以300～500r/min搅拌3～5min后加入，在45～55℃，500～700r/min搅拌5～8min，冷却至室温后，在1～2kPa静置60～80min，再置于容器中密封冷冻保存，制得基于碳纳米管的复合导电浆料。
5.根据权利要求4所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化碳纳米管的制备方法为：将质量分数60～68％的硝酸和质量分数90～98％的硫酸按质量比1：1混合均匀配置成混酸溶液，将碳纳米管和混酸溶液按质量比1：6～1：8混合，在30～40℃，30～40kHz超声分散20～30min，再加热至75～85℃，并以800～1000r/min搅拌反应30～40min，过滤并用纯水充分滤洗至滤洗的滤液pH达到7，在1～5℃，1～10Pa干燥6～8h，制备而成。
6.根据权利要求4所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预活化液是由氯化亚锡和质量分数1～2％的盐酸按质量比1：20～1：30混合均匀配置而成。
7.根据权利要求4所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述活化溶液溶质成分中氯化银浓度为1.3～1.7g/L，氨水浓度为1.5～1.8mL/L，溶剂为水。
8.根据权利要求4所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铜沉积溶液溶质成分中无水硫酸铜浓度为8～10g/L、甲醛浓度为10～15mL/L、乙二胺四乙酸二钠浓度为10～12g/L、四羟丙基乙二胺浓度为9～13mL/L，并用氢氧化钠将pH调节至12～13，溶剂为水。
9.根据权利要求8所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅烷偶联剂为3-巯丙基三甲氧基硅烷。
10.根据权利要求9所述的一种基于碳纳米管的复合导电浆料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
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