TWI567757B - 導電組成物 - Google Patents

導電組成物 Download PDF

Info

Publication number
TWI567757B
TWI567757B TW104117963A TW104117963A TWI567757B TW I567757 B TWI567757 B TW I567757B TW 104117963 A TW104117963 A TW 104117963A TW 104117963 A TW104117963 A TW 104117963A TW I567757 B TWI567757 B TW I567757B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
oxide
phr
conductive composition
inorganic insulating
insulating material
Prior art date
Application number
TW104117963A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201643895A (zh
Inventor
吳定宇
張廷宇
Original Assignee
財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人紡織產業綜合研究所 filed Critical 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority to TW104117963A priority Critical patent/TWI567757B/zh
Publication of TW201643895A publication Critical patent/TW201643895A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI567757B publication Critical patent/TWI567757B/zh

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

導電組成物
本發明是有關於一種導電組成物，且特別是有關於一種同時具有良好機械性質及高導電特性的導電組成物。
在習知技術中，通常使用具有高導電性的碳系粉體作為導電材料，其中以碳黑為主要組成，而碳纖維及奈米碳管為常見的添加助劑。
一般而言，須加入大量的碳系粉體，才能夠使導電材料的導電特性明顯增加。然而，在提升導電材料之導電特性的同時，大量的碳系粉體也會導致導電材料的機械性質及可撓曲性大幅下降，使導電材料的結構變硬且變脆。因此，如何使導電材料同時具有高導電特性與良好的機械性質，為本領域技術人員亟欲發展的目標。
本發明提供一種導電組成物，同時具有良好的機械性質及高導電特性。
本發明提出一種導電組成物，包括環氧樹脂、碳導電材以及無機絕緣材料。無機絕緣材料的電阻率為108Ω．cm至1020Ω．cm。
在本發明的一實施例中，無機絕緣材料包括氮化矽、氮化鋁、氮化硼、氮化鉻、氮化鋅、氮化鈦、氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋯、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎂、氧化錫、氧化亞銅、氧化銅、氧化鐵、氧化亞鐵、三氧化二鐵、氧化鎳、氧化銀、氧化金、氧化鈷、三氧化二鈷、氧化鈣、氧化硼、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋁、氧化錳、氧化鋇、碳化矽、碳化硼、碳化鎢、碳化鉻或其組合物。
在本發明的一實施例中，碳導電材的最長軸長度為1μm至100μm。
在本發明的一實施例中，無機絕緣材料的最長軸長度為0.1μm至10μm。
在本發明的一實施例中，碳導電材的最長軸長度與無機絕緣材料的最長軸長度的比值為0.1至1000。
在本發明的一實施例中，碳導電材與無機絕緣材料的重量比為0.1至2。
在本發明的一實施例中，碳導電材與無機絕緣材料的密度比為0.3至1.15。
在本發明的一實施例中，以導電組成物的單位重量份(phr)計，環氧樹脂的含量為80phr至120phr，碳導電材的含量為20phr 至40phr，無機絕緣材料的含量為20phr至60phr。
在本發明的一實施例中，導電組成物的表面電阻為1Ω/cm2至10Ω/cm2，電阻率為1.0×10-2Ω．cm至1.0×10-3Ω．cm。
在本發明的一實施例中，導電組成物的最大往復折曲角度為±20°至±70°，且往復折曲循環次數為5000次至50000次。
在本發明的一實施例中，碳導電材包括石墨、石墨薄片、石墨烯或其組合物。
基於上述，本發明提供一種導電組成物，其包括能夠形成堆疊結構的碳導電材以及無機絕緣材料。在碳導電材及無機絕緣材料所形成的堆疊結構中，無機絕緣材料可聚集而分區，以隔開碳導電材但使其接觸，因此，可侷限電子傳遞路徑並幫助導電路徑形成，進一步提升導電組成物的導電性，且導電組成物同時保有良好的機械性質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧碳導電材
20‧‧‧無機絕緣材料
圖1是根據本發明之一實施例的導電組成物中，碳導電材及無機絕緣材料所形成的堆疊結構之示意圖。
本發明之一實施例的導電組成物可包括環氧樹脂、碳導電材以及無機絕緣材料。環氧樹脂例如是無溶劑系的雙酚A型環氧樹脂。碳導電材可包括石墨、石墨薄片、石墨烯或其組合物，但本發明不以此為限。無機絕緣材料的電阻率例如是108Ω．cm至1020Ω．cm。在本實施例中，無機絕緣材料可包括氮化矽、氮化鋁、氮化硼、氮化鉻、氮化鋅、氮化鈦、氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋯、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎂、氧化錫、氧化亞銅、氧化銅、氧化鐵、氧化亞鐵、三氧化二鐵、氧化鎳、氧化銀、氧化金、氧化鈷、三氧化二鈷、氧化鈣、氧化硼、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋁、氧化錳、氧化鋇、碳化矽、碳化硼、碳化鎢、碳化鉻或其組合物，但本發明不以此為限。
圖1是根據本發明之一實施例的導電組成物中，碳導電材及無機絕緣材料所形成的堆疊結構之示意圖。圖1主要是用以說明碳導電材及無機絕緣材料所形成的堆疊結構，其中為求清楚表示，故省略繪示環氧樹脂。
請參照圖1，在本實施例的導電組成物中，碳導電材10及無機絕緣材料20可形成堆疊結構。由於無機絕緣材料20的分散性較低，因此，無機絕緣材料20可聚集而分區，使碳導電材10存在於分區中，以隔開碳導電材10但使其接觸，並使碳導電材10局部團聚且堆疊程度增加。如此一來，可侷限電子傳遞路徑並幫助導電路徑形成，導致電子僅會在導電性較佳的碳導電材10中移動，進而提升電子的遷移效率，因此，可在碳導電材10含量較低 之情況下，使導電組成物具有優異的導電性，並使導電組成物保有良好的機械性質。換句話說，在添加低分散性的無機絕緣材料20之後，可使得導電組成物的整體分散性降低，因此，碳導電材10具有較單純的電子傳導路徑，並從而提升電子在導電組成物中的遷移率。
在本實施例中，導電組成物的表面電阻例如是1Ω/cm2至10Ω/cm2，電阻率例如是1.0×10-2Ω．cm至1.0×10-3Ω．cm。導電組成物的最大往復折曲角度例如是±20°至±70°，且往復折曲循環次數例如是5000次至50000次。
在本實施例中，碳導電材的最長軸長度例如是1μm至100μm，較佳的是，碳導電材的最長軸長度例如是25μm至75μm，更佳的是，碳導電材的最長軸長度例如是40μm至60μm。無機絕緣材料的最長軸長度例如是0.1μm至10μm，較佳的是，無機絕緣材料的最長軸長度例如是0.5μm至7.5μm，更佳的是，無機絕緣材料的最長軸長度例如是1μm至5μm。碳導電材的最長軸長度與無機絕緣材料的最長軸長度的比值例如是0.1至1000，較佳的是，碳導電材的最長軸長度與無機絕緣材料的最長軸長度的比值例如是3至150，更佳的是，碳導電材的最長軸長度與無機絕緣材料的最長軸長度的比值例如是8至60。當碳導電材的最長軸長度及無機絕緣材料的最長軸長度在上述範圍內時，能夠提升堆疊結構之堆疊密度，並有效地侷限電子傳遞路徑，以顯著改善導電組成物的導電性。
更詳細而言，以導電組成物的單位重量份(phr)計，環氧樹脂的含量例如是80phr至120phr，碳導電材的含量例如是20phr至40phr，無機絕緣材料的含量例如是20phr至60phr。碳導電材與無機絕緣材料的重量比例如是0.1至2，較佳的是，碳導電材與無機絕緣材料的重量比例如是0.4至1.5，更佳的是，碳導電材與無機絕緣材料的重量比例如是0.8至1.2。碳導電材與無機絕緣材料的密度比例如是0.3至1.15。
以下，藉由實驗例來詳細說明上述實施例所提出之導電組成物及其特性。然而，下述實驗例並非用以限制本發明。
實驗例
為了證明本發明所提出的導電組成物具有高導電特性及良好的機械性質，以下特別作此實驗例。
導電組成物的製備 實例1
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及11.1phr的氮化鋁(最長軸長度為2μm)混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例2
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及25phr的氮化 鋁(最長軸長度為2μm)混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例3
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及42.8phr的氮化鋁(最長軸長度為2μm)混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例4
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及11.1phr的氮化鋁(最長軸長度為5μm)混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例5
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及25phr的氮化鋁(最長軸長度為5μm)混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例6
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及42.8phr的氮化鋁(最長軸長度為5μm)混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例7
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及25phr的氮化硼混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
實例8
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及25phr的氧化鋁混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
比較例1
取100phr的環氧樹脂及25phr的石墨烯混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
比較例2
取100phr的環氧樹脂及33.3phr的石墨烯混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
比較例3
取100phr的環氧樹脂及42.8phr的石墨烯混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
比較例4
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及25phr的鎳粉混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
比較例5
取100phr的環氧樹脂、25phr的石墨烯及25phr的碳化矽混合均勻，並在130℃下進行加壓固化30分鐘以成形，即可完成導電組成物的製備。
導電特性及機械性質評估
接著，對實例1至實例8的導電組成物以及比較例1至比較例5的導電組成物，進行導電特性及機械性質的評估，並將各量測結果顯示在下方表1中。在表1中，表面電阻及電阻率越低，表示導電性越高。最大往復折曲角度越大且往復折曲循環次數越多，表示機械性質越好。
表1
從上方表1可得知，比較例1及比較例2並未加入無機絕緣材料，其中包含100phr的環氧樹脂及25phr的石墨烯或33.3phr的石墨烯，因此，表面電阻與電阻率明顯高於實例1至實例8的導電組成物，即導電性較差。比較例3亦未加入無機絕緣材料，其中包含100phr的環氧樹脂及42.8phr的石墨烯，在石墨烯含量提高的情況下，雖然降低了表面電阻與電阻率(即，提升導電性)，但同時降低了最大往復折曲角度及往復折曲循環次數，使機械性質受到影響。比較例4及比較例5亦未加入無機絕緣材料，而是分別加入具有電性的鎳粉及具有些微電性的碳化矽，因此，表面電阻與電阻率明顯高於實例1至實例8的導電組成物，即導電性較差。
相較之下，實例1至實例8是依據本發明所提出的導電組成物，其中包含環氧樹脂、碳導電材及無機絕緣材料(即，氮 化鋁、氮化硼及氧化鋁)。如表1中所示，相較於比較例1至比較例5，實例1至實例8的導電組成物的表面電阻與電阻率明顯較低，即導電性明顯較佳，且同時具有較大的最大往復折曲角度及較多的往復折曲循環次數。亦即，本發明所提出的導電組成物不但具有高導電特性，且同時具有良好的機械性質。
綜上所述，本發明提供一種導電組成物，其包括能夠形成堆疊結構的碳導電材以及無機絕緣材料。在碳導電材及無機絕緣材料所形成的堆疊結構中，無機絕緣材料可聚集而分區，以隔開碳導電材但使其接觸，並使碳導電材堆疊程度增加。如此一來，可拘限電子傳遞路徑並幫助導電路徑形成，導致電子僅會在導電性較佳的碳導電材中移動，進而提升電子的遷移效率，因此，可在碳導電材含量較低之情況下，使導電組成物具有優異的導電性，且導電組成物同時保有良好的機械性質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧碳導電材
20‧‧‧無機絕緣材料

Claims (8)

  1. 一種導電組成物，包括：環氧樹脂；碳導電材；以及無機絕緣材料，其中所述無機絕緣材料的電阻率為108Ω．cm至1020Ω．cm，其中所述碳導電材的最長軸長度為1μm至100μm，所述無機絕緣材料的最長軸長度為0.1μm至10μm，以所述導電組成物的單位重量份(phr)計，所述環氧樹脂的含量為80phr至120phr，所述碳導電材的含量為20phr至40phr，所述無機絕緣材料的含量為20phr至60phr。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述無機絕緣材料包括氮化矽、氮化鋁、氮化硼、氮化鉻、氮化鋅、氮化鈦、氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋯、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎂、氧化錫、氧化亞銅、氧化銅、氧化鐵、氧化亞鐵、三氧化二鐵、氧化鎳、氧化銀、氧化金、氧化鈷、三氧化二鈷、氧化鈣、氧化硼、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋁、氧化錳、氧化鋇、碳化矽、碳化硼、碳化鎢、碳化鉻或其組合物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述碳導電材的最長軸長度與所述無機絕緣材料的最長軸長度的比值為0.1至1000。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述碳導 電材與所述無機絕緣材料的重量比為0.1至2。
  5. 申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述碳導電材與所述無機絕緣材料的密度比為0.3至1.15。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述導電組成物的表面電阻為1Ω/cm2至10Ω/cm2，電阻率為1.0×10-2Ω．cm至1.0×10-3Ω．cm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述導電組成物的最大往復折曲角度為±20°至±70°，且往復折曲循環次數為5000次至50000次。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的導電組成物，其中所述碳導電材包括石墨、石墨薄片、石墨烯或其組合物。
TW104117963A 2015-06-03 2015-06-03 導電組成物 TWI567757B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104117963A TWI567757B (zh) 2015-06-03 2015-06-03 導電組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104117963A TWI567757B (zh) 2015-06-03 2015-06-03 導電組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201643895A TW201643895A (zh) 2016-12-16
TWI567757B true TWI567757B (zh) 2017-01-21

Family

ID=58055976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104117963A TWI567757B (zh) 2015-06-03 2015-06-03 導電組成物

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI567757B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114989486B (zh) * 2022-06-21 2023-04-07 佛山市三水日邦化工有限公司 一种防辐射组合物及其制备方法及防辐射聚氨酯膜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201244933A (en) * 2011-03-28 2012-11-16 Toray Industries Conductive laminate and touch panel
TW201343735A (zh) * 2012-04-19 2013-11-01 Cytec Tech Corp 複合材料
TW201422761A (zh) * 2012-12-11 2014-06-16 Nat Univ Tsing Hua 導電碳膠製作方法
TW201425034A (zh) * 2012-08-31 2014-07-01 Dexerials Corp 透明導電體、輸入裝置及電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201244933A (en) * 2011-03-28 2012-11-16 Toray Industries Conductive laminate and touch panel
TW201343735A (zh) * 2012-04-19 2013-11-01 Cytec Tech Corp 複合材料
TW201425034A (zh) * 2012-08-31 2014-07-01 Dexerials Corp 透明導電體、輸入裝置及電子機器
TW201422761A (zh) * 2012-12-11 2014-06-16 Nat Univ Tsing Hua 導電碳膠製作方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201643895A (zh) 2016-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Toward the application of high frequency electromagnetic wave absorption by carbon nanostructures
JP6100978B1 (ja) グラフェン補強銅系複合接点材料及びその製造方法
JP6126066B2 (ja) 電気接点材料及びその製造方法
Su et al. Enhanced thermal conductivity in epoxy nanocomposites with hybrid boron nitride nanotubes and nanosheets
Zhang et al. Effectively decoupling electrical and thermal conductivity of polymer composites
JP2016515298A5 (zh)
JP2014007141A5 (ja) 酸化グラフェン、非水系二次電池用正極の製造方法、及び非水系二次電池用正極
US10233346B2 (en) Conductive ink composition and conductive architecture for wireless antenna
CN104901116A (zh) 一种掺混纳米铜的低磨损电机用碳刷及其制备方法
CN103897446A (zh) 一种高性能的复合石墨烯导电涂料
JP2015506061A5 (zh)
JP2017504177A5 (zh)
TW201525100A (zh) 導電膠組成物與電極的形成方法
TWI567757B (zh) 導電組成物
Sun et al. Electronic and transport properties of graphene with grain boundaries
JP4802558B2 (ja) 積層樹脂ブラシ
JP2009138141A (ja) 導電性ゴムの製造方法及び導電性ゴム
CN104365002A (zh) 金属碳质刷及其制造方法
CN102560530A (zh) 纳米镍质点增强的非石墨化导电碳阳极材料及其制备方法
CN106221378A (zh) 一种掺杂石墨烯导电油墨
CN104332211A (zh) 镀锡磷铜线
JP2023096290A (ja) 電刷子
CN107189155A (zh) 一种导电型高分子材料
JP5362312B2 (ja) 導電性樹脂成形物
CN104649664A (zh) 一种二氧化钼导电陶瓷材料