水性导电胶粘剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种水性导电胶粘剂及其制备方法，属于粘合剂【技术领域】。解决现有的导电胶粘剂粘结性差的问题。该水性导电胶粘剂，按照质量份数计，包括：水性聚氨酯乳液48-75份，聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸3-7份，滑石粉1-5份，偶联剂3-8份，水性固化剂2.4-5.2份，水性流平剂0.15-0.42份，水性成膜助剂5-12份，有机膨润土0.08-0.17份。本发明还提供一种水性导电胶粘剂的制备方法。本发明的水性胶粘剂中不含有任何的挥发性“三苯”类物质，不会对环境造成任何污染，导电胶粘剂剥离力可达到110N/cm。
【专利说明】水性导电胶粘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粘合剂【技术领域】，具体涉及一种水性导电胶粘剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]导电胶粘剂是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶粘剂，通常制备方法是以基体树脂和固化剂为成膜物质，导电填料为导电添加剂，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起形成导电网络通道，实现被粘接材料的导电连接。导电胶粘剂主要组成部分为基体树脂、固化剂、导电添加剂和助剂组成。到目前为止，导电填料大多采用导电碳黑、导电石墨、石墨烯以及金属粉等无极材料为导电添加剂。专利201110246296.1报道了一种导电胶粘剂的制备方法，以环氧树脂为成膜物质，己二胺和乙醇胺为固化剂，邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂，铜粉为导电添加剂制备了导电胶粘剂。专利201010572271.6报道了一种环氧树脂导电胶粘剂及其制备方法，以石墨烯修饰的片状银粉为导电添加剂，环氧树脂和固化剂为成膜物质，制备了导电胶粘剂。然而，这些导电添加剂为无机类材料，很难均匀地分散在胶粘剂体系中，大大地降低了胶粘剂的粘接性。导电高分子材料作为导电添加剂，可以与胶粘剂的基体树脂有很好的相容性，不会对胶粘剂的粘接性有任何影响，是代替无机导电填料制备导电胶粘剂的一种最为有效的方法。随着全球性绿色环保材料的发展趋势，环保型水性导电胶粘剂成为胶粘剂领域的发展方向。专利201210256663.0报道了一种用于锂离子电池的水性导电胶，其技术核心是以石墨为导电添加剂，丙烯酸共聚物为成膜树脂，异丙醇为水性助剂，同时加入了 KH-560作为偶联剂制备了水性导电胶。但是，该水性胶粘剂仍是以无机材料石墨作为导电添加剂，会对粘接性能带来一定的影响。
【发明内容】
[0003]本发明 的目的是为了解决现有的导电胶粘剂粘结性差的问题，而且提供一种绿色环保水性导电胶粘剂及其制备方法。
[0004]本发明首先提供一种水性导电胶粘剂，按照质量份数计，包括:
[0005]水性聚氨酯乳液48-75份
聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸3 1份
滑石粉1-5份
偶联剂3-8份
水性固化剂2.4-5.2份
水性流平剂0.15-0.42份
水性成膜助剂5-12份
有机膨润土0.08-0.17份
[0006]优选的是，所述的水性聚氨酯乳液选自德国路博润公司生产的型号为Sancurel2954、 Sancure2026、 Sancure815、 Sancure825、 Sancure835、 Sancure843 或Sancure898 中的一种。
[0007]优选的是，所述的聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸的电导率为
1.0XlO4-L OX 105ohm/m2。
[0008]优选的是，所述的滑石粉为800-1280目的滑石粉。
[0009]优选 的是，所述的偶联剂为为KH-550、KH560、KH-570或KH-792中的一种。
[0010]优选的是，所述的水性固化剂选自Bayhydur3100、BayhydurXP2547、DesmodurD或BayhydurXP2451中的任意一种或几种。
[0011]优选的是，所述的水性流平剂选自BYK-380、BYK-307、BYK-341、BYK-381或BYK-345中的一种或几种。
[0012]优选的是，所述的水性成膜助剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、异丙醇、正丁醇或丙二醇中的一种或几种。
[0013]优选的是，所述的有机膨润土为海明斯Bentone38有机膨润土。
[0014]本发明还提供一种水性导电胶粘剂的制备方法，包括以下步骤:
[0015]按照质量份数计，将水性聚氨酯乳液、聚3，4_乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸、滑石粉、偶联剂、水性流平剂和有机膨润土混合，搅拌后砂磨1.5~3小时，再加入水性固化剂和水性成膜助剂，搅拌过滤，得到水性导电胶粘剂。
[0016]本发明的有益效果:
[0017]本发明首先提供一种导电胶粘剂，该导电胶粘剂是以聚3，4_乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS)水性导电高分子为导电添加剂的水性导电胶粘剂，该导电添加剂作为水性高分子可以与本发明的水性导电胶粘剂体系中的基体水性树脂有很好的相容性，从而，形成一种均相的水性胶粘剂，使得到的水性导电胶有优异的粘接力；同时，与传统的溶剂型导电胶粘剂相比，本发明的水性胶粘剂中不含有任何的有毒有害“三苯”类挥发性物质，不会对环境造成任何污染，实验结果表明:本发明的导电胶粘剂剥离力可达到IlON/cm。
[0018]本发明还提供一种导电胶粘剂的制备方法，该方法以聚3，4_乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS)水性导电高分子为导电添加剂，以水性聚氨酯作为成膜物质，水性多异氰酸酯作为水性固化剂，制备了水性导电胶粘剂。该制备方法简单，得到导电胶粘剂具有优异的粘接性能。
【具体实施方式】
[0019]本发明首先提供一种水性导电胶粘剂，按照质量份数计，包括:
[0020]水性聚氨酯乳液48-75份，聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸3-7份，滑石粉1-5份，偶联剂3-8份，水性固化剂2.4-5.2份，水性流平剂0.15-0.42份，水性成膜助剂5-12份，有机膨润土 0.08-0.17份；优选为水性聚氨酯乳液50-70份，聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸4.5-6.5份，滑石粉2.6-4.5份，偶联剂4.8-7.5份，水性固化剂3.5-5.0份，水性流平剂0.22-0.40份，水性成膜助剂7-10.5份，有机膨润土 0.10-0.15份。
[0021 ] 按照本发明，所述的水性聚氨酯乳液优选选自德国路博润的Sancure 12954、Sancure2026>Sancure815>Sancure825>Sancure835>Sancure843 或 Sancure898 中的一种。本发明采用水性聚氨酯作为成膜树脂，可以提高与基材的附着力，聚氨酯体系与pedot-pss又有很好的相容性，可以提高水性导电胶粘剂的粘结性。
[0022]按照本发明，所述的聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS)的电导率优选为1.0X IO4-L OX 105ohm/m2。所述的聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸的数均分子量优选为8000-14000道尔顿，固含量优选为1-1.4%。本发明使用聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS)水性导电高分子作为导电添加剂，该导电添加剂作为水性高分子可以与水性导电胶粘剂体系中的基体水性树脂有很好的相容性，从而，形成一种均相的水性胶粘剂，使得到的水性导电胶有优异的粘接力。
[0023]按照本发明，所述的滑石粉优选为800-1280目的滑石粉。
[0024]按照本发明，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，优选为型号为KH-550、KH560、KH-570或KH-792中的一种。
[0025]按照本发明，所述的水性固化剂为水分散多异氰酸酯，优选为Bayhydur公司生产的型号为 Bayhydur3100、BayhydurXP2547、DesmodurD 或 BayhydurXP2451 中的任意一种或几种。
[0026]按照本发明，所述的水性流平剂优选为BYK公司生产的型号为BYK-380、BYK-307、BYK-34UBYK-381 或 BYK-345 中的一种或几种。
[0027]按照本发明，所述的水性成膜助剂优选选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、异丙醇、正丁醇或丙二醇中的一种或几种。水性成膜助剂的作用是使得到的水性导电胶粘剂更为均
一稳定。
[0028]按照本发明，所述的有机膨润土优选为海明斯Bentone38有机膨润土。
[0029]本发明还提供一种水性导电胶粘剂的制备方法，包括以下步骤:
[0030]按照质量份数计，将水性聚氨酯乳液、聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸、滑石粉、偶联剂、水性流平剂和有机膨润土混合，搅拌后砂磨1.5~3小时，所述的搅拌速度优选为1500~3000rpm，更优选为2000rpm，再加入水性固化剂和水性成膜助剂，搅拌过滤，所述的搅拌速度优选为1800~3000rpm，更优选为2600rpm，搅拌时间优选为20_35min，得到水性导电胶粘剂。
[0031]将得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试。将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定。
[0032]为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的水性聚氨酯胶粘剂及其制备方法进行详细描述。
[0033]实施例中所涉及到的原料均为商购获得。
[0034]实施例1
[0035]将48g的水性聚氨酯乳液Sancurel2954、3g的聚3，4_乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(电导率为1.0父104011111/1112，分子量为8000道尔顿)、18的滑石粉(1280目)、3g的偶联剂KH-550、0.15g的水性流平剂BYK-380和0.08g的海明斯Bentone38有机膨润土混合，搅拌后砂磨1.5小时,所述的搅拌速度为2000rpm ；
[0036]在搅拌条件下,加入2.4g的水性固化剂Bayhydur3100、5g的水性成膜助剂乙二醇丁醚，高搅20min后过滤，所述的搅拌速度为2500rpm，得到水性导电胶粘剂。
[0037]将实施例1得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试，剥离力85N/cm ;将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定，电导率5X 105ohm/m2。
[0038]实施例2
[0039]将75g的水性聚氨酯乳液Sancure2026、7g的聚3，4_乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(电导率为1.0X105ohm/m2，分子量为14000道尔顿)、5g的滑石粉(1280目)、8g的偶联剂KH560、0.42g的水性流平剂BYK-307和0.17g的海明斯Bentone38有机膨润土混合，搅拌后砂磨3小时,所述的搅拌速度为1800rpm ；
[0040]在搅拌条件下，加入5.2g的水性固化剂BayhydurXP2547、12g的水性成膜助剂二乙二醇丁醚，高搅35min后过滤,所述的搅拌速度为2600rpm,得到水性导电胶粘剂。
[0041 ] 将实施例2得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试，剥离力102N/cm ;将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定，电导率7.5X 105ohm/m2。
[0042]实施例3
[0043]将52g的水性聚氨酯乳液Sancure815、5g的聚3，4_乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(电导率为1.0X105ohm/m2，分子量为10000道尔顿)、2.6g的滑石粉(1280目)、4.8g的偶联剂KH-550、0.22g的水性流平剂BYK-381和0.12g的海明斯Bentone38有机膨润土混合，搅拌后砂磨2小时,所述的搅拌速度为3000rpm ；
[0044]在搅拌条件下,加入3.5g的水性固化剂DesmodurD、7g的水性成膜助剂丙二醇，高搅30min后过滤，所述的搅拌速度为3000rpm，得到水性导电胶粘剂。
[0045]将实施例3得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试，剥离力92N/cm ;将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定，电导率8.5X 105ohm/m2。
[0046]实施例4
[0047]将63g的水性聚氨酯乳液Sancure835、5.8g的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(电导率为1.0X105ohm/m2，分子量为12000道尔顿)、3.5g的滑石粉(800目)、5g的偶联剂KH-792、0.31g的水性流平剂BYK-341和0.1Og的海明斯Bentone38有机膨润土混合，搅拌后砂磨2.5小时,所述的搅拌速度为2000rpm ；
[0048]在搅拌条件下，加入4.0g的水性固化剂BayhydurXP2451、8g的水性成膜助剂二乙二醇乙醚，高搅25min后过滤，所述的搅拌速度为ISOOrpm，得到水性导电胶粘剂。
[0049]将实施例4得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试，剥离力llON/cm ;将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定，电导率1.4X 104ohm/m2。
[0050]实施例5
[0051]将50g的水性聚氨酯乳液Sancure825、4.5g的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(电导率为1.0X104ohm/m2，分子量为9000道尔顿)、3.2g的滑石粉(900目)、5.4g的偶联剂KH-570、0.28g的水性流平剂BYK-345和0.15g的海明斯Bentone38有机膨润土混合，搅拌后砂磨2小时,所述的搅拌速度为2200rpm ；
[0052]在搅拌条件下,加入4.7g的水性固化剂BayhydurXP2547、8.5g的水性成膜助剂异丙醇，高搅35min后过滤，所述的搅拌速度为2600rpm，得到水性导电胶粘剂。
[0053]将实施例5得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试，剥离力68N/cm ;将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定，电导率2.7X 104ohm/m2。
[0054]实施例6
[0055]将70g的水性聚氨酯乳液Sancure843、6.5g的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(电导率为1.0X104ohm/m2， 分子量为10000道尔顿)、4.5g的滑石粉(1280目)、7.5g的偶联剂KH-560、0.40g的水性流平剂BYK-307和0.14g的海明斯Bentone38有机膨润土混合，搅拌后砂磨2.5小时,所述的搅拌速度为2500rpm ；
[0056]在搅拌条件下,加入5g的水性固化剂Bayhydur3100、10.5g的水性成膜助剂正丁醇，高搅30min后过滤，所述的搅拌速度为2500rpm，得到水性导电胶粘剂。
[0057]将实施例6得到的水性导电胶粘剂，喷涂在ABS塑料基材和PET无纺布上，喷涂量为160g/m2，在80°C烘干2min，然后进行粘接，进行剥离力测试，剥离力109N/cm ;将导电胶涂覆在玻璃板上，80°C烘干IOmin,进行电导测定，电导率1.8X 105ohm/m2。
[0058]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0059]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种水性导电胶粘剂，其特征在于，按照质量份数计，包括: 水性聚氨酯乳液48-75份 聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸3-7份 滑石粉1-5份 偶联剂3-8份 水性固化剂2.4-5.2份水性流平剂0.15-0,42份 水性成膜助剂5-12份有机膨润土0.08-0.17份。
2.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的水性聚氨酯乳液选自德国路博润公司生产的型号为 Sancure 12954、Sancure2026、Sancure815、Sancure825、Sancure835> Sancure843 或 Sancure898 中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸的电导率为1.0X IO4-L OX 105ohm/m2。
4.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的滑石粉为800-1280目的滑石粉。
5.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的偶联剂为KH-550、KH560、KH-570 或 KH-792 中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的水性固化剂选自Bayhydur3100> BayhydurXP2547、DesmodurD 或 BayhydurXP2451 中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的水性流平剂选自BYK-380、BYK-307、BYK-341、BYK-381 或 BYK-345 中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的水性成膜助剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、异丙醇、正丁醇或丙二醇中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种水性导电胶粘剂，其特征在于，所述的有机膨润土为海明斯Bentone38有机膨润土。
10.根据权利要求1-9任何一项所述的一种水性导电胶粘剂的制备方法，包括以下步骤: 按照质量份数计，将水性聚氨酯乳液、聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸、滑石粉、偶联剂、水性流平剂和有机 膨润土混合，搅拌后砂磨1.5~3小时，再加入水性固化剂和水性成膜助剂，搅拌过滤，得到水性导电胶粘剂。
【文档编号】C09J125/18GK103865464SQ201410106754
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】张振久, 张恩綦, 马海松, 周宇飞, 蒋舰 申请人:长春市三化实业有限责任公司