SU1098441A1

SU1098441A1 - Electroconducting composition

Info

Publication number: SU1098441A1
Application number: SU823473518A
Authority: SU
Inventors: Ю.И. Химченко; Л.С. Радкевич; Л.Н. Дегтярева; Ю.Л. Бормотов; Н.Ф. Мирошин; С.Н. Брайнина
Original assignee: Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского; Предприятие П/Я В-8543
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1987-03-07
Also published as: BG45985A1

Abstract

1. ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗШЩЯ , включающа эпоксидную смолу, отвердитель, высокодисперсный металл , отличающа с тем, что, с целью увеличени срока жизни, снижени стоимости при сохранении , высокой электропроводности, упрощени технологии использовани и .улучшени условий труда, она дополнительно содержит олеиновую кислоту и растворитель , в качестве отвердител содержит фенолформальдегидную смолу, а в качестве высокодисперсного металла дендритное высокодисперсное железо и сферический высокодисперсный никель при следующем содержании компонентов , мас.%: Эпоксидна смола 2,7-15 Фенолформальде3 ,0-15 гидна смола Дендритное высоко0 ,4-59,5 дисперсное железо Сферический высоко0 ,3-75,0 дисперсный никель 0,008-0,242 Олеинова кислота Остальное Растворитель 2.Композици по п.1, о т л и чающа с тем, что, в качестве растворител она содержит смесь этилцеллозольва, бутилового спирта, ацетона и ксилола при следующих соотношени х компонентов, мас;%: 30-40 Этилцеллозольв 25-30 Бутиловый спирт 25-30 Ацетон (Л 5-10 Ксилол 3.Композици по п.1, отличающа с тем, что в качестве растворител она содержит смесь этилцеллозольва, бензилового спирта и ксилола при следующих соотношени х компонентов, мас.%: 45-55 Этилцеллозольв 35-40 Бензиловьй спирт 10-15 Ксилол 00 4.Композици по п.1, от л и 4 4 чающа с тем, что, в качестве растворител она содержит смесь этилцеллозольва и бензилового спирта при следующих соотношени х компонентов , мас.%: Этилцеллозольв 20-40 Бензиловый спирт 60-801. ELECTRICAL CONDUCTING COMPOSITION, including epoxy resin, hardener, highly dispersed metal, characterized in that, in order to increase the lifetime, reduce cost while maintaining high electrical conductivity, simplifying the technology of using and improving working conditions, it additionally contains oleic acid and solvent , as a hardener contains phenol-formaldehyde resin, and as a highly dispersed metal dendritic highly dispersed iron and spherical highly dispersed nickel in the following content of components, wt.%: Epoxy resin 2.7-15 Phenolformalde3, 0-15 hydroxy resin Dendritic high0, 4-59.5 dispersed iron Spherical high0, 3-75.0 dispersed nickel 0.008-0.242 Oleic acid Solvent 2. The composition according to claim 1, about tl and which, as a solvent, it contains a mixture of ethyl cellosolve, butyl alcohol, acetone and xylene with the following ratios of components, wt.%: 30-40 ethyl cellosolv 25-30 Butyl alcohol 25 -30 Acetone (L 5-10 Xylene 3. The composition according to claim 1, characterized in that as a solvent contains a mixture of ethyl cellosolve, benzyl alcohol and xylene in the following ratios of components, wt.%: 45-55 Ethyl cellosolv 35-40 Benzyl alcohol 10-15 Xylene 00 4. The composition according to claim 1, from l and 4 4 is sensitive to , as a solvent, it contains a mixture of ethyl cellosolve and benzyl alcohol in the following ratios of components, wt.%: ethyl cellosolve 20-40 benzyl alcohol 60-80

Description

технике и может найти применение в частности при изготовлении печатных плат, электрических соединителей и д Известны электропровод щие покры ти на основе эпоксидной смолы и электропровод щего наполнител -серебра , отличающиес между собой содержанием и природой отвердителей, катализаторов. В композиции используют в качеств отвердител эндиковый ангидрид и ангидрид пирромеллитовой кислоты: катализатор - соль кобальта нафтеновой кислоты, а также полифинилглицидиловый эфир. В качестве электропровод щей фазы порошок серебра. Состав коГШозиции отличаетс от вышеуказанной тем, что в качестве от вердител она содер ит ангидрид тримеллитовой кислоты -при отсутствии катализатора и полифенилглицидилового эфира. Композици включает компоненты композиции за исключением катализатора и дополнительно содержит аминны комгшекс. Указанные композиции обладают высоким удельным объемным электр1лесКИМ сопротивлением (пор дка 10 Ом.с и примен ютс в электрических приборах . Однако необходимо отметить, что композиции-аналоги имеют существенный недостаток, а именно: высокую стоимость из-за использовани дефицитного драгоценного металла серебра , количество которого во все композици х одинаково и равно 70 вес.ч. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению вл етс электропровод ща композици дл теплопровод щих покрытий. Известна композици состоит из эпоксидной смолы с в зкостью при П, частиц нерастворенного в эпоксидной смоле .полимера, которьй может реагировать с эпоксидной смолой при ее отверждении (сополимера этилена с виниловым спиртом или винилацётата и метакриловой кислоты и др.), тонкоизмельченного металла Ag, Си, А1, покрытого серебром нике л с величиной частиц 30 мкм .вердител -дицианамида, отверждаетс и имеет срок хранени 1 мес. Недостатком известной композиции вл етс высока стоимость за счет применени в качестве наполнителей драгоценного дефицитного металла (серебра ) или посеребренных иорощков в количестве до 70 мас.%, мала продолжительность жизни композиции (до 1 мае,), что делает ее применение неудобным, нетехнологичным, так как . в этом случае количество композиции, которое изготавливаетс , должно быть об зательно израсходовано в указанный срок. Неизрасходованна композици сшиваетс и не может быть использована по назначению по истечении указанного срока хранени . Следует отметить что использование в известной композиции двух типов отвердителей (сополимер этилена с виниловым спиртом и дицианамид, последний из которых весьма токсичен) требует особых мер безопасности при работе с композицией , т.е. необходимы специальные выт жные шкафы. Целью предлагаемого изобретени вл етс увеличение срока жизни композиции снижение ее стоимости при „„„„„,,„„.„, „г.,,,,,, „„,„„„„„„ „„«,-.„ сохранении высокой электропроводности , упрощение технологии использовани и улучшение условий труда. Поставленна цель достигаетс тем, что электропровод ща композици , вклювающа эпоксидную смолу, отвердитель , высокодисперсный металл, дополнительно содержит олеиновую кислоту и растворитель, а в качестве отвердител содержит фенолформальде У качестве высокодисперсного металла - дендритное высокодисперсное железо и сферический высокодисперсный никель при следующем содержании компонентов, 2,7-15,0 Эпоксидна смола Фенолформальде3 ,0-15,0 гидна смола Сферический высокодисперсный 0,3-75,0 никель Дендридное высокодисперсное же0 ,4-59,2 лезо Олеинова кислота 0,008-0,242 Остальное Растворитель В качестве растворител композици содержит смесь этилцеллозольв.а бутилового спирта, ацетона и ксилола при следующих соотношени х ком .понентов, мас.%: Этилцеллозольв 30-40 Бутиловый спирт 25-30 Ацетон.25-30 Ксилол5-10 В качестве растворител может использоватьс смесь этилцеллозольва бензинового спирта, ксилола при следующих соотношени х компонентов, мас.%: Этилцеллозольв 45-55 Бензиловый спирт 35-40 Ксилол10-15 а также смесь этилцеллозольва и бензилового спирта при следующих соотношени х, мас.%: Этилцеллозольв 20-40 Бензиловый спирт 60-80 Функцию растворител может выполн ть также любое вещество, выбранное из группы: Этилцеллозольв, ксилол, бутиловый спирт, бензиловый спирт. Отличительной особенностью предлагаемой композиции вл етс совмест ное введение высокодисперсных порошков никел и железа сферической и дендритной формы соответственно. Вве дение в композицию порошков, отличаю щихс между собой размерами и формой частиц, приводит к высокой плотности упаковки металлического наполнител в объеме полимера, а взаимодействие порошков с остальными компонентами создает максимальное количество элек трических контактов и, как следствие высокую электропроводность композиции . Технологи приготовлени метапло- полимерной композиции. Фенолформальдегидную смолу раствор ют в одном из растворителей, например в бутиловом спирте. Затем в раствор добавл ют эпоксидную смолу и перемешивают до полного растворени компонентов. В полученный раствор полимеров ввод т предварительно смешанные порошки высокодисперсных никел и железа и перемешивают , П -р и м е р. 400 г фенолформапьдегидиой смолы раствор ют в 17 г бутилового спирта. В полученный раствор добавл ют 4,00 г эпоксидной смолы и смесь перемешивают до полного растворени компонентов. В полученный раствор полимеров добавл ют предварительно приготовленную смесь порошков, состо щую 41 из 74,6 г сферического высокодисперсного никел и 0,4 г высокодисперсного дендритного железа, и все компоненты перемешивают. После нанесени полученной металлополимерной пасты .на подложку (например, стеклотекстолит) и термообработки ее удельное электрическое сопротивление, которое было измерено омметром цифровым Щ34, составило 0,007 Ом.см. Идентичным способом бьшо нанесено покрытие из приведенной композиции (см. пример) после выдержки бмес. Удельное объемное электрическое сопротивление составило 0,008 Ом-см, т.е. электросопротивление остаетс на одном уровне. Дл обосновани граничных пределов компонентов предлагаемой металлополимерной композиции были получены различные составы по описанной выше технологии. Зависимость электрического сопроколичества приведена в таблице. Как видно из данных таблицы, нижние пределы по никелю и железу обусловлены тем, что при их меньшем содержании в композиции не будет образовыватьс цепочечна структура, обеспечивающа достаточную электропроводность композиции , а введение высокодисперсных никел и железа вьшге максимальных пределов не увеличивает электропроводность композиции и ухудшает механические свойства композиции, увеличива ее хрупкость, рыхлость. Оптимальное количество железа 0,4 мас.%, 74,6 мас.%. Нижний предел. по олеиновой кислоте составл ет 0,008 мае. как меньшее количество добавл емой олеиновой кислоты не будет обеспечивать образование за-. щитной пленки на частицах железа, котора предохран ет ее от окислени . Верхний предел обусловлен тем, что увеличение содержани олеиновой кислоты будет уменьшать электропроводность композиции. Количество растворителей, необходима в зкость полученной композиции корректируютс в зависимости от ее применени (электропровод щие клеи, печатные платы и др.) различным содержанием растворителей в граничных пределах. Граничные значени эпоксидной и фенолформальдегиднойTechnique and can be used in particular in the manufacture of printed circuit boards, electrical connectors and e. Electroconductive coatings based on epoxy resin and electrically conductive filler -Silver, which are different in content and nature of hardeners, catalysts, are known. In the composition, as a hardener, endic anhydride and pyrromellitic acid anhydride are used: the catalyst is a salt of naphthenic acid cobalt, as well as a polyfinyl glycidyl ether. As an electrically conductive phase, silver powder. The composition of the coGlocation differs from the above in that it contains as trimellitic anhydride in the quality of the verdite in the absence of a catalyst and polyphenylglycidyl ether. The composition includes components of the composition with the exception of a catalyst and additionally contains comminic amines. These compositions have a high specific volume electrically resistive (on the order of 10 Ohms.S and are used in electrical devices. However, it should be noted that the analogue compositions have a significant disadvantage, namely: high cost due to the use of scarce precious metal of silver, the amount of which is equal in all compositions to and equal to 70 parts by weight. The closest to the technical essence of the invention is an electrically conductive composition for heat-conducting coatings. A known composition consists of epoxy resin with viscosity at P, particles of a polymer which is not dissolved in epoxy resin, which can react with epoxy resin upon its curing (ethylene vinyl alcohol copolymer or vinyl acetate and methacrylic acid, etc.), finely ground Ag, Si, A1 coated metal silver nickle l with a particle size of 30 µm. of the curing agent -dicyanamide, cures and has a shelf life of 1 month. A disadvantage of the known composition is the high cost due to the use of precious precious metal (silver ) or silver-plated isosches in the amount of up to 70% by weight; the composition lasts a short life (until May 1), which makes its use inconvenient, non-technological, since. in this case, the amount of the composition that is manufactured must be consumed within the specified period. The unspent composition is crosslinked and cannot be used for its intended purpose after a specified storage period. It should be noted that the use of two types of hardeners in a known composition (a copolymer of ethylene with vinyl alcohol and dicyanamide, the latter of which is very toxic) requires special safety measures when working with the composition, i.e. special hoods are required. The aim of the invention is to increase the lifetime of the composition, reducing its cost when „„ „„ „„ „.„, „City ,,,,,,„ „,„ „„ „„ „„ „, -.„ maintaining high electrical conductivity, simplifying the use of technology and improving working conditions. The goal is achieved by the fact that the electrically conductive composition, including epoxy resin, hardener, highly dispersed metal, additionally contains oleic acid and solvent, and contains phenolformalde as a hardener. As a highly dispersed metal - dendritic highly dispersed iron and a spherical well-dispersed nickel, a highly dispersed metal, nickel, and a spherical well-worn nickel, and a spherical well-worn nickel and a spherical nickel, and a spherical nickel-containing metal , 7-15,0 Epoxy resin Fenolformalde3, 0-15,0 hydne resin Spherical highly dispersed 0.3-75.0 nickel highly dispersed nickel, 4-59.2 le o Oleic acid 0.008-0.242 Remaining Solvent As a solvent, the composition contains a mixture of ethyl cellosolve a butyl alcohol, acetone and xylene in the following ratios of component components, wt.%: ethyl celloslose 30-40 Butyl alcohol 25-30 Acetone. 25-30 Xylene 5 -10 As a solvent, a mixture of ethyl cellosolve benzyl alcohol, xylene can be used at the following ratios, wt%: Ethyl cellosolv 45-55 Benzyl alcohol 35-40 xylol 10-15 as well as a mixture of ethyl cellosolve and benzyl alcohol at the following ratios, wt% : At Il cellosolve 20-40 Benzyl alcohol 60-80 Any substance selected from the group of ethyl cellosolve, xylene, butyl alcohol, benzyl alcohol can also function as a solvent. A distinctive feature of the proposed composition is the joint introduction of highly dispersed nickel and iron powders of spherical and dendritic forms, respectively. The introduction of powders into the composition, differing in particle size and shape, leads to a high packing density of the metallic filler in the polymer, and the interaction of the powders with the other components creates the maximum number of electrical contacts and, as a consequence, the high electrical conductivity of the composition. Techniques for preparing the metapolymer composition. The phenol-formaldehyde resin is dissolved in one of the solvents, for example butyl alcohol. The epoxy resin is then added to the solution and mixed until the components are completely dissolved. Pre-mixed powders of highly dispersed nickel and iron are introduced into the resulting polymer solution and mixed, P – p and me r. 400 g of phenol-formahyde resin is dissolved in 17 g of butyl alcohol. 4.00 g of epoxy resin is added to the resulting solution and the mixture is stirred until complete dissolution of the components. A pre-prepared mixture of powders consisting of 41 of 74.6 g of spherical fine nickel and 0.4 g of finely divided dendritic iron is added to the resulting polymer solution, and all components are mixed. After applying the resulting metal-polymer paste to the substrate (for example, glass fiber) and heat treatment, its electrical resistivity, which was measured with an digital Ω34 ohmmeter, was 0.007 Ω cm. An identical method was applied to the coating of the above composition (see example) after soaking. The specific volume electrical resistance was 0.008 ohm-cm, i.e. the resistivity remains at the same level. In order to substantiate the boundary limits of the components of the proposed metal-polymer composition, various formulations were prepared according to the technology described above. The dependence of electrical co-quantities is given in the table. As can be seen from the table, the lower limits for nickel and iron are due to the fact that, with their lower content in the composition, a chain-like structure will not form that ensures sufficient electrical conductivity of the composition, and the introduction of highly dispersed nickel and iron to the maximum limits does not increase the electrical conductivity of the composition and impairs mechanical properties composition, increasing its fragility, looseness. The optimal amount of iron is 0.4 wt.%, 74.6 wt.%. Lower limit. oleic acid is 0.008 May. as a smaller amount of added oleic acid will not provide the formation of -. protective film on iron particles, which prevents it from oxidation. The upper limit is due to the fact that increasing the oleic acid content will reduce the electrical conductivity of the composition. The amount of solvents required by the viscosity of the resulting composition is adjusted depending on its application (electrically conductive adhesives, printed circuit boards, etc.) with different content of solvents in the boundary limits. Boundary values of epoxy and phenol formaldehyde

смол выбраны из услови соответстви количествам, обычно примен емым в металлополимерных композици х.The resins are chosen according to the amounts commonly used in the metal polymer compositions.

Как видно из приведенных данных, предлагаема композици позвол ет згвеличить срок годности композиции в 6 раз, понизить стоимость ее в 20-50 раз. При этом следует отметить что она позвол ет отказатьс от применени драгоценного дефицитного серебра , количество которого достигаетAs can be seen from the above data, the proposed composition allows increasing the shelf life of the composition by 6 times, reducing its cost by 20-50 times. It should be noted that it allows you to refuse the use of precious scarce silver, the amount of which reaches

в известной композиции 70 мас,%, причем величина удельного обьемного сопротивлени композиции имеет тот же пор док, что и известна композици ,in the known composition 70 wt.%, and the value of the specific volume resistance of the composition has the same order as the known composition,

т.е. качество полученного покрыти соответствует мировым стандартам. Технологи нанесени композиции проста , что характеризуетс приведенным примером, при этом значительно улучшают услови труда, так как предлагаема композици не содержит токсичных компонентов.those. The quality of the coating obtained conforms to world standards. The technology of applying the composition is simple, which is characterized by the above example, while significantly improving working conditions, since the proposed composition does not contain toxic components.

ОчOch

оabout

о о о шoh oh sh

CSCS

00 о о00 o o o

оabout

1Л1L

о юo you

ON fON f

CSICSI

оabout

ш -Jt-w-jt-

о оoh oh

о емabout him

о оoh oh

OiOi

ел елate

о см соo see with

мm

о «л about "l

оabout

о юo you

о шabout sh

rvl 00 гоrvl 00 th

сзsz

СЧMF

О-1O-1

емeat

смcm

со соwith so

lOlO

о оoh oh

оabout

мm

оabout

0000

1Л1L

hh

смcm

оabout

0000

чОcho

АBUT

(М(M

VDVd

гоgo

го 00th 00

оо оГoo og

емeat

со ооwith oo

соwith

смcm

ОчOch

о about

CSCS

Ti f. Ti f.

о оoh oh

АBUT

оabout

ОчOch

оabout

ооfoооfo

шsh

(У(Y

ООOO

шооshoo

оabout

оооLtd

оabout

пP

оооLtd

со оwith about

«i го"I go

о fabout f

OO

ег1er1

смcm

sf sf

см оsee about

- со- with

CSCS

смcm

оabout

со vfwith vf

оabout

со VOwith VO

ООOO

U-)U-)

Т1T1

00 со00 with

0000

ЧГ Cg

шsh

« Л"L

о гabout g

1Л1L

оabout

о соabout with

соwith

юYu

0000

оabout

смcm

Claims

1. ELECTRICAL CONDUCTING COMPOSITION, including epoxy resin, hardener, highly dispersed metal, characterized in that, in order to increase the life time, reduce cost while maintaining, high electrical conductivity, simplify the technology of use and improve working conditions, it additionally contains oleic acid and the solvent contains phenol-formaldehyde resin as a hardener, and dendritic fine iron and spherical fine nickel as the finely dispersed metal with the following content NII, wt.%:

Epoxy resin 2.7-15

3.0-15

0.4-59.5

0.3-75.0

0.008-0.242 The rest of the quality Phenol formaldehyde resin Dendritic fine iron Spherical fine nickel Oleic acid Solvent

2. The composition according to claim 1, wherein the solvent contains a mixture of ethyl cellosolve, butyl alcohol, acetone and xylene in the following ratios of components,

Ethyl cellosolve Butyl alcohol Acetone Xylene

3. Composition of a solvent; it is ethyl cellosolve, May;%:

30-40

25-30

5-10

p. 1, about t l and that as

ΠΟ!

Moreover, it contains a mixture of benzyl alcohol and xylene with the following components, wt.%:

Ethyl cellosolve Benzyl alcohol Xylene 4. The composition according to claim 1, wherein the solvent contains a mixture of ethyl cellosolve and benzyl alcohol in the following ratios of components, wt.%:

Ethyl cellosolve benzyl alcohol ratios about that,

45-55

35-40 ’

10-15 t l and in quality 20-40

60-80 s □ o

1 1098441 2