CN116875242A - 一种可加热快速固化的环氧树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物及其制备方法，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物包括以下重量份的原料：环氧树脂10～30重量份、稀释剂0～10重量份、固化剂1～10重量份、偶联剂0～2重量份、导电填料50～90重量份。本发明提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物，用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，能在加热条件下快速固化，还能提供较高的粘接力，良好的电学性能，更适合低温组装工艺的要求。
Description
技术领域
本发明属于压敏电池组装技术领域，具体涉及一种可加热快速固化的环氧树脂组合物。
背景技术
氧化锌半导体制成的压敏电阻器由于具有制造方便、非线性系数大、电压温度系数小、大电流和高能量承受能力等独特性能，进而广泛应用于电力、通讯、计算机、工业保护、消费类电子产品和军用电子产品中。
传统压敏电阻器件组装典型方式是锡焊，锡焊是利用低熔点的金属焊料加热熔化后，渗入并充填金属氧化物电极和导电引线连接处间隙的焊接方法，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。虽然锡焊可使得电阻器件和导电引线得到有效连接粘合，而且具有良好的导电性能，但是锡焊要求锡点表面光滑，不能多锡、假焊、少锡、连锡等现象，传统的焊接需要将器件温度加热至高于金属锡焊料熔点，这期间会造成有毒气体生成以及损伤电阻自身等危害。使用锡焊方法会造成器件的漏电流增大，器件的使用电压出现降级趋势，焊接表面的清洁处理存在一定难度等等。
此外，另一种典型方法是利用银浆烧结进行组装连接，其主要是在电极表面印刷一层银浆，烧结后制成含银电极层，以便后续用镀锡铜引线进行焊接。此法亦有损耗大成本大，要求银焊料具有相当的可焊性等不足，且在烧结过程中超1000℃的高温对氧化锌电极本身会产生不利影响，电极包含由氧化锌颗粒与少量其他金属氧化物或聚合物间隔构成的陶瓷块，夹于两金属片间。超高温会对其特定结构产生破坏，进而降低其电化学特性，影响电极流通容量和压敏电压等性能。
发明内容
本发明提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，能在加热条件下快速固化，还能提供较高的粘接力，良好的电学性能，更适合低温组装工艺的要求；此外，本发明还提供了上述可加热快速固化的环氧树脂组合物的制备方法。
本发明第一方面提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物包括以下重量份的原料：环氧树脂10～30重量份、稀释剂0～10重量份、固化剂1～10重量份、偶联剂0～2重量份、导电填料50～90重量份；
其中，所述导电填料包括第一导电填料和第二导电填料，所述第一导电填料为片状银粉，所述第一导电填料的振实密度为4.1～5.5g/cm3，所述第一导电填料的比表面积为0.2～0.35m2/g，中位粒径D50约为10μm；所述第二导电填料为片状银粉，所述第二导电填料的振实密度为3.8～5.0g/cm3，所述第一导电填料的比表面积为0.7～0.9m2/g，中位粒径D50约为3.3μm，所述银粉具有提高触变的特性。
其中，所述环氧树脂包括第一环氧树脂和第二环氧树脂，所述第一环氧树脂的环氧当量为160～170g/eq，所述第一环氧树脂的粘度范围为2000～2500mPa·s；所述第二环氧树脂为透明状环氧树脂，所述第二环氧树脂的粘度为6000±500mPa·s，环氧当量为180～230g/eq。
优选地，所述导电填料包括牌号为Silver Flake SA 0201的导电填料和牌号为Silver flakes EA 101的导电填料。
优选地，所述环氧树脂包括牌号为Epo tohto ZX 1059的环氧树脂和牌号为BPA328的橡胶粒子增韧环氧树脂。
优选地，所述固化剂的牌号为Ajicure PN-H。
优选地，所述稀释剂的牌号为Cardura E 10P。
优选地，所述偶联剂的牌号为Silquest A-187。
本发明第二发明提供上述可加热快速固化的环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
称取配方量的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂、导电填料；
将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物。
在一实施方式中，将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中抽真空排除气泡，得到性能完善的、可加热快速固化的环氧树脂组合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明实施例提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物，用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，能在加热条件下快速固化，还能提供较高的粘接力，良好的电学性能，更适合低温组装工艺的要求。
2、压敏电池行业对电阻的要求是小于1×10-3Ohm·cm，传统的行业工艺是使用烧结银进行固化粘接,根据产品的表面积进行印刷涂敷，进而烧结将引线连接至其表面，这样通过印刷会造成相对严重的浪费，一般环氧胶的固化温度低于150℃，而本发明实施例提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物，用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，可以实现100℃左右固化，实现相同甚至更低的导电性能(2×10-4Ohm·cm)，本发明实施例提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物明显低于其行业标准，因此，本发明实施例提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物应用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结更具优势。
3、本发明实施例提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物，能够实现电极与引脚之间快速连接，具有易清洁、损耗小、低温快速粘接等优势。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
压敏电池行业对电阻的要求是小于1×10-3Ohm·cm，传统的行业工艺是使用烧结银进行固化粘接,根据产品的表面积进行印刷涂敷，进而烧结将引线连接至其表面，这样通过印刷会造成相对严重的浪费，一般环氧胶的固化温度低于150℃，而本发明提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物，用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，可以实现100℃左右固化，实现相同甚至更低的导电性能(2×10-4Ohm·cm)，本发明实施例提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物明显低于其行业标准，因此，本发明提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物应用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结更具优势。
本发明提供的可加热快速固化的环氧树脂组合物，包括以下重量份的原料：环氧树脂10～30重量份、稀释剂0～10重量份、固化剂1～10重量份、偶联剂0～2重量份、导电填料50～90重量份。
其中，所述导电填料包括第一导电填料和第二导电填料，所述第一导电填料为片状银粉，所述第一导电填料的振实密度为4.1～5.5g/cm3，所述第一导电填料的比表面积为0.2～0.35m2/g，中位粒径D50约为10μm；所述第二导电填料为片状银粉，所述第二导电填料的振实密度为3.8～5.0g/cm3，所述第一导电填料的比表面积为0.7～0.9m2/g，中位粒径D50约为3.3μm，所述银粉具有提高触变的特性。
其中，所述环氧树脂包括第一环氧树脂和第二环氧树脂，所述第一环氧树脂的环氧当量为160～170g/eq，所述第一环氧树脂的粘度范围为2000～2500mPa·s；所述第二环氧树脂为透明状环氧树脂，所述第二环氧树脂的粘度为6000±500mPa·s，环氧当量为180～230g/eq。
在一优选的实施方案中，环氧树脂包括牌号为Epo tohto ZX 1059的环氧树脂和牌号为BPA 328的橡胶粒子增韧环氧树脂，导电填料包括牌号为Silver Flake SA 0201的导电填料和牌号为Silver flakes EA 101的导电填料；其中，环氧树脂Epo tohto ZX 1059是由双酚A和双酚F型高纯环氧树脂(高纯是指卤素含量低于800ppm)1：1混合而成，BPA 328是含80％的环氧树脂和17％的橡胶粒子(2-甲基-2-丙烯酸甲酯)；其中，牌号为SilverFlake SA 0201的导电填料和牌号为Silver flakes EA 101的导电填料均为片状银粉；本发明中采用这两种特定选择的片状银粉作为导电填料，这对组合物基体阻值降低和控制比较均衡，银粉组分可以更好地对导电性能做出协同作用，进一步，这两种特定选择的导电填料配合上述两种特定选择的环氧树脂组合物的固化交联机理，可以较好地相容，发挥导电胶的特性。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂的组成如下表1所示。
表1
本实施例中可加热快速固化的环氧树脂组合物通过以下方法制备而成：
(1)、称取配方量的环氧树脂(Epo tohto ZX 1059+BPA328)、稀释剂(Cardura E10P)、固化剂(Ajicure PN-H)、偶联剂(Silquest A-18)、导电填料A(Silver FlakeSA0201)、导电填料B(Silver flakes EA 101)；
(2)、将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
(3)、将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料A、导电填料B，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物；其中，低温搅拌结束或低温搅拌过程中抽真空排除气泡。
实施例2
本实施例提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂的组成如下表2所示。
表2
本实施例中可加热快速固化的环氧树脂组合物通过以下方法制备而成：
(1)、称取配方量的环氧树脂(Epo tohto ZX 1059+BPA 328)、稀释剂(Cardura E10P)、固化剂(Ajicure PN-H)、偶联剂(Silquest A-18)、导电填料A(Silver Flake SA0201)、导电填料B(Silver flakes EA 101)；
(2)、将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
(3)、将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料A、导电填料B，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物；其中，低温搅拌结束或低温搅拌过程中抽真空排除气泡。
实施例3
本实施例提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂的组成如下表3所示。
表3
本实施例中可加热快速固化的环氧树脂组合物通过以下方法制备而成：
(1)、称取配方量的环氧树脂(Epo tohto ZX 1059+BPA 328)、稀释剂(Cardura E10P)、固化剂(Ajicure PN-H)、偶联剂(Silquest A-18)、导电填料A(Silver FlakeSA0201)、导电填料B(Silver flakes EA101)；
(2)、将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
(3)、将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料A、导电填料B，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物；其中，低温搅拌结束或低温搅拌过程中抽真空排除气泡。
实施例4
本实施例提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂的组成如下表4所示。
表4
本实施例中可加热快速固化的环氧树脂组合物通过以下方法制备而成：
(1)、称取配方量的环氧树脂(Epo tohto ZX 1059+BPA328)、稀释剂(Cardura E10P)、固化剂(Ajicure PN-H)、偶联剂(Silquest A-18)、导电填料A(Silver Flake SA0201)、导电填料B(Silver flakes EA 101)；
(2)、将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
(3)、将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料A、导电填料B，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物；其中，低温搅拌结束或低温搅拌过程中抽真空排除气泡。
实施例5
本实施例提供了一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂的组成如下表5所示。
表5
本实施例中可加热快速固化的环氧树脂组合物通过以下方法制备而成：
(1)、称取配方量的环氧树脂(Epo tohto ZX 1059+BPA 328)、稀释剂(Cardura E10P)、固化剂(Ajicure PN-H)、偶联剂(Silquest A-18)、导电填料A(Silver Flake SA0201)、导电填料B(Silver flakes EA 101)；
(2)、将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
(3)、将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料A、导电填料B，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物；其中，低温搅拌结束或低温搅拌过程中抽真空排除气泡。
试验例
本试验例中对实施例1-5中制备所得环氧树脂组合物的粘度、体积电阻率、固化时间等性能进行了测试，测试结果如表6所示。
其中，粘度测试方法为：Brookfield DVNXHB椎板粘度计，CP51转子，测试转速为5rpm/0.5rpm，常温室温下测试所得粘度值。
其中，电性能测试方法为：取少量组合物于粘附玻璃片上，按照特定长宽厚25.4mm*0.3mm*0.03mm进行制备样条，随后将样品置于80℃鼓风干燥箱内进行固化10min，固化完成后通过体积电阻率测试仪进行测试电阻值。实施例1中可加热快速固化的环氧树脂组合物的电性能为0.0002Ohm·cm。
固化温度通过差示扫描量热法DSC扫描测试得到，通过等温绝热扫描(ISO therm)测试结果得到，当不同温度下转化率超过95％数值，此时说明组合物已经达到相应固化程度；固化时间，同样地，通过通过差示扫描量热法DSC扫描测试得到，通过等温绝热扫描(ISOtherm)测试，在不同转化率下得到时间数据，最有转化率即为转化时间。
表6
以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (8)
1.一种可加热快速固化的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物用于压敏电池中导电导线引线或引脚与金属氧化物电极表面粘结，所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物包括以下重量份的原料：环氧树脂10～30重量份、稀释剂0～10重量份、固化剂1～10重量份、偶联剂0～2重量份、导电填料50～90重量份；
其中，所述导电填料包括第一导电填料和第二导电填料，所述第一导电填料为片状银粉，所述第一导电填料的振实密度为4.1～5.5g/cm3，所述第一导电填料的比表面积为0.2～0.35m2/g，所述第二导电填料为片状银粉，所述第二导电填料的振实密度为3.8～5.0g/cm3，所述第一导电填料的比表面积为0.7～0.9m2/g。
2.根据权利要求1所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物，其特征在于，所述导电填料包括牌号为Silver Flake SA 0201的导电填料和牌号为Silver flakes EA 101的导电填料。
3.根据权利要求1所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂包括牌号为Epo tohto ZX 1059的环氧树脂和牌号为BPA 328的橡胶粒子增韧环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化剂的牌号为Ajicure PN-H。
5.根据权利要求1所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物，其特征在于，所述稀释剂的牌号为Cardura E 10P。
6.根据权利要求1所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物，其特征在于，所述偶联剂的牌号为Silquest A-187。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
称取配方量的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂、导电填料；
将称取的环氧树脂、稀释剂、固化剂、偶联剂混合均匀，得到混合物；
将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中加入导电填料，即得所述可加热快速固化的环氧树脂组合物。
8.根据权利要求7所述的可加热快速固化的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，将混合物置于搅拌机中低温搅拌，低温搅拌过程中抽真空排除气泡。
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