CN116082799A - 一种热固型耐高温导电屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热固型耐高温导电屏蔽材料，制备原料以重量份计包括：树脂基体100份、固化剂0.5‑1.5份、偶联剂1‑3份、功能填料30‑40份、有机溶剂300‑400份。本发明通过采用环氧当量为210‑240g/mol，粘度为20000‑40000mPa的双酚A环氧树脂作为树脂基体，可以使导电屏蔽材料在酸碱，盐雾极限环境下具有良好的耐受度，并且环氧树脂与填料的附着结合效果较好，并且采用银包铜粉与氨基化氧化石墨烯的组合作为填料，可以提高填料在基体树脂中的稳定性，减少填料在使用过程中的迁移，达到长期导通性的效果，在高频状态下依旧能维持长期的低阻抗。

Description

一种热固型耐高温导电屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种热固型耐高温导电屏蔽材料及其制备方法，涉及C08L，具体涉及高分子化合物的组合物领域。

背景技术

随着电子科技的进步，手机，电脑，平板，手表等电子产品层出不穷，导电屏蔽材料的应用越来越广泛，并且随着电子产品的轻量化，微小化的趋势，低阻抗，厚度薄的导电屏蔽材料具有广阔的应用前景。但是目前的电子屏蔽材料为了降低电阻系数，减小电子屏蔽材料的厚度，使得电子屏蔽材料的耐候性较差，随着使用时间的延长，材料表面受到空气中酸性物质和高盐分条件的氧化和腐蚀，容易出现接触不良，影响产品的使用效果。

中国发明专利CN202111346573.6公开了一种涂料用半导电屏蔽材料及其制备方法，通过引入聚酰胺接枝改性环氧树脂进行共混，提高了导电屏蔽材料的抗开裂性能，并且电屏蔽效果明显改善，但是不仅需要对环氧树脂改性，还需要改性铜微球，制备步骤繁琐。中国发明专利CN202111636765.0公开了一种轻质抗烧焦导电屏蔽材料及其制备方法，通过以中空螺旋状金属铜纳米纤维作为骨架，浸渍基体溶液，并发泡成孔状结构，使制得的导电屏蔽材料具有阻燃，耐腐蚀，高电磁屏蔽性的效果，但是发泡后的导电屏蔽材料的厚度较高，不适合应用于越来越薄的电子产品中。

发明内容

为了解决导电屏蔽材料的长期导通性问题，维持高频状态下长期的低阻抗，本发明的第一个方面提供了一种热固型耐高温导电屏蔽材料，制备原料以重量份计包括：树脂基体100份、固化剂0.5-1.5份、偶联剂1-3份、功能填料30-40份、有机溶剂300-400份。

作为一种优选的实施方式，所述树脂基体选自环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯、热固型聚酰亚胺树脂、氨基树酯、酚醛树脂、硅醚树脂中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为210-240g/mol，粘度为20000-40000mPa。

申请人在实验过程中发现，采用环氧当量为210-240g/mol，粘度为20000-40000mPa的双酚A环氧树脂作为树脂基体，可以使导电屏蔽材料在酸碱，盐雾极限环境下具有良好的耐受度，并且环氧树脂与填料的附着结合效果较好，使导电屏蔽材料具有长期的稳定低电阻。猜测可能的原因是：环氧当量为210-240g/mol，粘度为20000-40000mPa的双酚A环氧树脂在固化剂的作用下，可以形成结构致密的网状结构，分子链的端基为反应能力强的环氧基，可以引发分子链之间形成致密的网络结构，使树脂固化物具有很强的内聚力，使填料在基体树脂中稳定存在，减少使用过程中填料的迁移。

作为一种优选的实施方式，所述固化剂选自胺类固化剂、酸酐类固化剂、酚醛类固化剂中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述固化剂为酸酐类固化剂。

作为一种优选的实施方式，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，优选的，所述硅烷偶联剂选自乙烯基硅烷、环氧基硅烷、含氢硅烷、烷基硅烷、氨基硅烷中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述氨基硅烷选自3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述氨基硅烷为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

作为一种优选的实施方式，所述功能填料选自镍粉、铜粉、铝粉、银粉、银包铜粉、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述功能填料为石墨烯，优选的，所述石墨烯为氨基化氧化石墨烯。进一步优选，所述氨基化氧化石墨烯为PEG修饰，PEG为氨基末端。

作为一种优选的实施方式，所述功能填料的粒径为0.1-50μm。

作为一种优选的实施方式，所述氨基化氧化石墨烯的粒径为0.19-0.31μm。

作为一种优选的实施方式，所述银包铜粉的粒径为10-20μm。

作为一种优选的实施方式，所述填料为氨基化氧化石墨烯和银包铜粉的组合。

作为一种优选的实施方式，所述氨基化氧化石墨烯和银包铜粉的重量比为1：(2-5)。

作为一种优选的实施方式，所述氨基化氧化石墨烯和银包铜粉的重量比为1：(3-4.5)。

作为一种优选的实施方式，所述氨基化氧化石墨烯和银包铜粉的重量比为1：3.2。

申请人进一步发现，采用银包铜粉与氨基化氧化石墨烯的组合作为填料，可以提高填料在基体树脂中的稳定性，减少填料在使用过程中的迁移，达到长期导通性的效果，在高频状态下依旧能维持长期的低阻抗，猜测可能的原因是：当银包铜粉单独在基体树脂中时，填料与基体树脂之间是单纯的氢键力，当引入电流粒子后银包铜粉容易发生迁移，影响导电屏蔽材料的使用性能，采用银包铜粉与氨基化氧化石墨烯的组合，引入的氨基可以与树脂基体发生亲核加成反应，形成共价键进行连接，银包铜粉可以吸附到氨基化氧化石墨烯的表面，增加填料的稳定性。并且由于填料与树脂基体的作用力提高，填料与树脂基体之间的缝隙减小，导电屏蔽材料的耐酸碱，耐盐雾性能进一步提高。

作为一种优选的实施方式，所述有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯、丁酮中的一种或几种的组合。

本发明的第二个方面提供了一种热固型耐高温导电屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将功能填料加入偶联剂中，混合搅拌均匀，得混合物1；

(2)将混合物1加入树脂基体中，加入有机溶剂，搅拌混合均匀，得混合物2；

(3)将固化剂加入步骤2的混合物2中，升温至160-200℃，固化后即得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述热固型耐高温导电屏蔽材料，通过采用环氧当量为210-240g/mol，粘度为20000-40000mPa的双酚A环氧树脂作为树脂基体，可以使导电屏蔽材料在酸碱，盐雾极限环境下具有良好的耐受度，并且环氧树脂与填料的附着结合效果较好。

(2)本发明所述热固型耐高温导电屏蔽材料，采用银包铜粉与氨基化氧化石墨烯的组合作为填料，可以提高填料在基体树脂中的稳定性，减少填料在使用过程中的迁移，达到长期导通性的效果，在高频状态下依旧能维持长期的低阻抗。

(3)本发明所述热固型耐高温导电屏蔽材料，采用粒径为0.19-0.32μm的氨基化氧化石墨烯和粒径为10-20μm的银包铜粉，可以减小填料与基体树脂之间的间隙，增加导电性能，降低传输阻抗。

(4)本发明所述热固型耐高温导电屏蔽材料，采用氨基硅烷与填料发生协同作用，可以增加银包铜粉在树脂基体中的稳定性，进一步减少填料的表面迁移，降低盐雾，酸碱腐蚀率。

(5)本发明所述热固型耐高温导电屏蔽材料，导电性能良好，达到0.1cm²小于10毫欧的电阻，并且该材料厚度较低，可以应用于超薄型电子产品，具有耐氧化，耐腐蚀，长期的阻值稳定性。

具体实施方式

实施例1

一种热固型耐高温导电屏蔽材料，制备原料以重量份计包括：树脂基体100份、固化剂0.8份、偶联剂2份、功能填料35份、有机溶剂350份。

所述树脂基体为双酚A型环氧树脂，环氧当量为210-240g/mol，粘度为20000mPa，购自巴陵石化，型号为E-44。

所述固化剂为酸酐类固化剂，为顺丁烯二酸酐。

所述偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，购自晨光化学，型号为KH-560。

所述功能填料为石墨烯和银包铜粉的组合，重量比为1：3.2；所述石墨烯为氨基化氧化石墨烯，粒径为0.19-0.31μm，购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，编号为XF244。所述银包铜粉的粒径为10μm，购自广州市银峰金属科技有限公司。

所述有机溶剂为乙酸乙酯。

一种热固型耐高温导电屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将功能填料加入偶联剂中，混合搅拌均匀，得混合物1；

(2)将混合物1加入树脂基体中，加入有机溶剂，搅拌混合均匀，得混合物2；

(3)将固化剂加入步骤2的混合物2中，升温至190℃，固化后即得。

实施例2

一种热固型耐高温导电屏蔽材料，具体步骤同实施例1，不同点在于所述树脂基体为双酚A型环氧树脂，环氧当量为210-244g/mol，粘度为12000mPa，购自巴陵石化，型号为E-51。

实施例3

一种热固型耐高温导电屏蔽材料，具体步骤同实施例1，不同点在于所述功能填料为石墨烯和银包铜粉的组合，所述石墨烯为氧化石墨烯，购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，编号为XF033。

性能测试

1.导电性：将实施例1-3制备得到的导电屏蔽材料剪裁成面积为0.1cm²，厚度为20μm的小片电阻表鱼形钳夹住对称边测试电阻。测试结果见表1。

2.耐盐雾实验：依据JBT8138.5-1995标准测试制备得到的导电屏蔽材料的耐盐雾性能，盐雾实验室中，氯化钠溶液的质量浓度为5％，温度为35℃，pH值为6.8，在盐雾实验室中放置24h，然后取出观察导电屏蔽材料的腐蚀状况，测试导电性能。测试结果见表1。

3.耐高温高湿实验：将实施例1-3制备得到的导电屏蔽材料置于80℃，85％湿度的封闭环境中进行测试，放置24h，48h，72h后观察导电屏蔽材料的腐蚀状况，测试导电性能。测试结果见表2。

4.冷热循环性能测试：将实施例1-3制备得到的导电屏蔽材料置于高低温循环的环境中，温度为-20℃～60℃循环，升降温速度为1℃/min，进行100次，200次，300次循环后取出观察导电屏蔽材料的腐蚀状况，测试导电性能。测试结果见表3。

表1

	电阻/mΩ	盐雾腐蚀情况	盐雾实验后电阻/mΩ
				实施例1	10.0	表面无腐蚀	10.1
实施例2	10.1	边角轻微腐蚀	19.0
				实施例3	9.9	边角轻微腐蚀	21.3

表2

表3

Claims (10)

1.一种热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，制备原料以重量份计包括：树脂基体100份、固化剂0.5-1.5份、偶联剂1-3份、功能填料30-40份、有机溶剂300-400份。

2.根据权利要求1所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述树脂基体选自环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯、热固型聚酰亚胺树脂、氨基树酯、酚醛树脂、硅醚树脂中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求2所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求3所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为210-240g/mol，粘度为20000-40000mPa。

5.根据权利要求1所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述固化剂选自胺类固化剂、酸酐类固化剂、酚醛类固化剂中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，优选的，所述硅烷偶联剂选自乙烯基硅烷、环氧基硅烷、含氢硅烷、烷基硅烷、氨基硅烷中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求1或2所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述功能填料选自镍粉、铜粉、铝粉、银粉、银包铜粉、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述功能填料的粒径为0.1-50μm。

9.根据权利要求1所述热固型耐高温导电屏蔽材料，其特征在于，所述有机溶剂为乙酸乙酯、甲苯、丁酮中的一种或几种的组合。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述热固型耐高温导电屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将功能填料加入偶联剂中，混合搅拌均匀，得混合物1；

(2)将混合物1加入树脂基体中，加入有机溶剂，搅拌混合均匀，得混合物2；

(3)将固化剂加入步骤2的混合物2中，升温至160-200℃，固化后即得。