一种含石墨烯的高性能导电银胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种导电银胶及其制备方法，具体设及一种含石墨締的高性能导电银 胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 石墨締是2004年才被发现的一种新型二维平面纳米材料，其特殊的单原子层结 构决定了它具有丰富而新奇的物理性，如最高的强度和载流子迁移率、金刚石3倍的热导 率、室温量子霍尔效应及铁磁性等特殊性质。人们普遍预测石墨締在电子、信息、能源、材料 和生物医药等领域具有重大的应用前景，可望在21世纪掀起一场新的技术革命。
[0003] 石墨締的优异的性能、较低的生产成本和极大的比表面积非常适合于高性能复合 材料的开发，由于石墨締能在低填充量下能产生性能突破性的提高引起了学术和工业的兴 趣，许多企业和学者热衷用不同方法研究制备各种有机聚合物基的石墨締纳米复合材料。 石墨締已在如聚締姪、聚醋、聚酷胺、聚氨醋等材料中研究应用，使填充复合材料的导电、导 热、耐热和其他性能得到较大提升。
[0004] 但是，石墨締表面呈惰性状态，与其他介质相互作用较弱，并且容易产生聚集，难 溶于水及常用的有机溶剂，使其进一步研究和应用造成了极大的困难。另一方面，常用的 石墨締/聚合物复合材料的制备方法，如烙融共混法、原位聚合法、溶液混合法和乳液混合 法，均存在不同程度的困难，很难得到分散均匀的石墨締网络结构。过多表面修饰也会使石 墨締的表面形成有机膜，影响电子和热量的传播。
[0005] 本发明针对导电银胶在大功率器件中应用时导电性和导热性不足，通过引入石墨 締纳米材料，提供一种能够制备高性能导电银胶的方法，从而能够满足大功率器件的需求。
[0006] 通过不完全相反转技术制备得到的微米级环氧树脂多孔微球，具有化学稳定性 好、力学强度高、抑值适用范围广、吸附可逆等优点。石墨締沉积在环氧微球的方法可W保 持石墨締优良的电子特性，同时达到良好的分散程度。使用该种方法将石墨締加入到环氧 树脂中，石墨締-环氧微球由于和基体间相容性良好得W分散均匀，W较低含量实现石墨 締=维网络的构建，不会造成粘度的巨大升高，也保证加入微米级银粉得W顺利实现。该样 制备的石墨締-银的S维叠加网络使导电胶在较低石墨締用量时具有高导电率和高导热 的同时，具有高粘接强度，可W在大功率器件等高热要求条件下使用，为石墨締在封装中的 应用提供前景和思路。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种含石墨締的高性能导电银胶，本发明的电银胶在银和石墨締的 含量较低的情况下的导电、导热能力，在较低含量条件下保证导电胶的导电性、导热性和粘 接强度。
[000引一种含石墨締的高性能导电银胶，其中，所述含石墨締的高性能导电银胶由如下 重量份的原料组成；环氧树脂100份，固化剂10~50份，环氧稀释剂10~40份，石墨締-环 氧微球5~50份，表面改性剂0. 5~5份，银片240~990份；
[0009] 所述石墨締-环氧微球由质量比为1 ; (4-19)的氧化石墨締与环氧树脂微球制成。
[0010] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，优选的，所述含石墨締的高性能导电银 胶由如下重量份的原料组成：环氧树脂100份，固化剂20~45份，环氧稀释剂15~25份， 石墨締-环氧微球10~30份，表面改性剂1~3份，银片600~950份。
[0011] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，其中，所述氧化石墨締为单层氧化石墨 締、多层氧化石墨締纳米片中的至少一种，厚度为1~lOOnm。
[0012] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，其中，所述石墨締-环氧树脂微球为石 墨締均匀的W单层结构分布在环氧树脂微球表面并形成网络结构；所述石墨締厚度范围为 1 ~lOnm。
[0013] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，其中，所述环氧树脂为双酪A型环氧树 脂或双酪F型环氧树脂；所述环氧稀释剂为1，4-了二醇缩水甘油離、1，4-环己烧缩水甘油 離、新戊二醇缩水甘油離、1，6-己二醇二缩水甘油離、二己二醇缩水甘油離、1，4-环己烧二 醇缩水甘油離、=哲甲基丙烷缩水甘油離、聚己二醇二缩水甘油離中的至少一种。
[0014] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，其中，所述表面改性剂为丫-氨丙基= 己氧基硅烷，丫-氨丙基二甲氧基硅烷，丫-(2, 3-环氧丙氧）丙基二甲氧基硅烷，丫-甲基 丙締酷氧基丙基S甲氧基硅烷，N-(e-氨己基）-丫-氨丙基S己氧基硅烷，N-0-(氨己 基）-丫-氨丙基S甲氧基硅烷，N- 0 -(氨己基）-丫 -氨丙基甲基二甲氧基硅烷，丫-氨丙基 甲基二甲氧基硅烷，丫-氨丙基甲基二己氧基硅烷，己締基S己氧基硅烷中的至少一种。
[0015] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，其中，优选的粒径范围为所述片状银粉 粒径为1~50ym。
[0016] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶，其中，所述固化剂为自苄基二甲胺、2,4， 6-S(二甲胺基甲基）苯酪值MP-30)及其改性物、2-己基-4-甲基咪挫、氯己基-2-己 基-4-甲基咪挫（26412-〔脚、苄基二甲胺的改性物、甲基咪挫、二氨基二苯讽、2-^烷基 咪挫、2-十^;：烷基咪挫、2, 4-二氨基-6-(2- ^烷基咪挫-1-己基）-S-S嗦及其衍生物 和盐中其改性物中的至少一种。
[0017] 一种含石墨締的高性能导电银胶的制备方法，包括如下步骤：
[0018] (1)制备氧化石墨締-环氧微球；将氧化石墨締的水溶液加入阳离子含量为20~ 50wt%环氧树脂微球乳液中，在抑值为2~5的蒸馈水中通过静电自组装形成复合材料， 洗漆后氮气氛围烘干得到所述氧化石墨締-环氧微球，所述氧化石墨締的水溶液浓度为 0. 5~2. 5mg/ml，所述改性环氧树脂微球溶液的浓度为0. 5~5mg/ml;所述氧化石墨締的 水溶液中的氧化石墨締与环氧树脂微球乳液中的环氧树脂微球质量比为1 ; (4-19);
[0019] (2)将所需质量份的氧化石墨締-环氧树脂微球在还原剂中反应，反应温度为 50~90°C，反应时间为2~lOh，得到石墨締-环氧树脂微球的乳液，将所述石墨締-环氧 树脂微球的乳液在1000~3000巧m的转速下离屯、10~40min，冲洗后真空干燥，得到石墨 締-环氧树脂微球；所述还原剂为水合阱、己二胺、氨舰酸、棚氨化钢、抗坏血酸中的至少一 种；
[0020] (3)将所需重量份的环氧树脂和环氧稀释剂混匀，然后向其中加入所需重量份 的所述石墨締-环氧树脂微球，在室温下预揽拌分散10~20min，再使用超声分散10~ 30min，得到石墨締-环氧树脂微球、环氧树脂和环氧稀释剂的混合物；
[0021] (4)将所需重量份的表面改性剂和银粉加入所述混合物中，揽拌10~30min，然后 使用=漉机在室温下混合30~90min成为细腻的均匀混合物；所述银粉为片状银粉，所述 片状银粉粒径为0. 5~100ym;
[0022] (5)向所述细腻的均匀混合物中加入所需重量份固化剂，揽拌10~30min，得到所 述含石墨締的高性能导电银胶。
[0023] 本发明所述含石墨締的高性能导电银胶的制备方法，其中，所述石墨締-环氧树 脂微球中的石墨締含量通过控制氧化石墨締与环氧树脂微球的质量比进行调节；所述环氧 树脂微球为阳离子改性的通过不完全相反转技术制备得到的微米级环氧树脂多孔微球。
[0024] 与现有技术相比，本发明含石墨締的高性能导电银胶及其制备方法的优点如下：
[0025] 第一，本发明通过静电自组装方式得到氧化石墨締-环氧树脂微球，而后还原形 成石墨締-环氧树脂微球，与传统的石墨締功能化方法相比，有效减少石墨締之间的有机 介质含量，提高复合材料的电导率和热导率。
[0026] 第二，本发明中氧化石墨締-环氧树脂微球的制备方法中的溶剂为水，无需有机 溶剂，节能环保，方便可行。
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