单组分硅酮导电银胶及其制备方法
【专利摘要】一种单组分硅酮导电银胶及其制备方法，属于导电胶技术领域。将按重量份数称取的a，w?二羟基聚二甲基硅氧烷60?75份、稀释剂10?15份、银粉95?105份、碳纤维8?15份和石墨粉12?15份加入到搅拌机中搅拌，出搅拌机并冷却至常温后转入研磨机研磨并且控制研磨细度，得到基料；将得到的基料投入搅拌机中，向搅拌机中投入交联剂3.5?5.5份、偶联剂1?2份和催化剂1?3份，进行搅拌，出料灌装，得到单组分硅酮导电银胶。便于贮存与运输且节省物流成本；满足工业化生产流水线上要求；能满足航天、航空、军工之类的产品的使用要求；施工方便高效；具有环保性；工艺简单。
【专利说明】
单组分硅酮导电银胶及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于导电胶技术领域，具体涉及一种单组分硅酮导电银胶，并且还涉及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 已有技术中的导电银胶大都以环氧树脂为基料并添银粉等，典型的如CN1227320C (耐候环氧导电胶粘剂）、CN1247729C(单组分室温固化柔弹性环氧导电银胶）、CN1939999A (银粉导电胶及其制备方法）、CN102925110B(-种高导热性能导电银胶及其制备方法）和 CN102634312A(-种用于LED封装的镀银粉末导电胶及其制备方法），等等。前述CN1247729C 室温24h即固化(说明书第3页第5行），但不能贮存;前述CN1939999A以酸酐为固化剂，贮存 期为3个月(说明书技术效果栏)。
[0003] 并非限于上面例举的以环氧树脂为基料的导电银胶存在贮存时间短、贮存条件苛 亥IJ(需要密闭、避光以及低温环境下贮存），正是由于这种苛刻的要求，已有技术中的以环氧 树脂为基料的导电银胶尚未见诸得以在常温下贮存期超过3个月，在低温环境下超过6个月 的产品。尤其，环氧树脂基导电银胶在使用后会出现大收缩的情形，收缩严重时导致电子产 品的导体断裂。在环氧树脂基中加入固化剂、固化促进剂、稀释剂等虽然有助于增进固化速 度和改善固化效果，但是，固化剂的选择范围有限（如CN1939999A、CN10525538A和 CN102825110B)并且固化剂主要有两类:一为光固化型；二为热固化型。由于固化剂的加入， 因而在使用加入有固定剂的导电银胶的过程中需配套诸多的辅助设备，于是不利于工业化 流水线上应用;再者，在固化过程中，固化促进剂、稀释剂等的挥发较为严重，而且挥发的气 体中具有一定的有毒有害物质，既影响作业环境，又存在损及在线作业人员健康之虞。
[0004] 针对上述已有技术，有必要对导电银胶加以合理探索与优化，下面将要介绍的技 术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务在于提供一种有助于显著延长在常温下的贮存期限而藉以方便贮 存与运输并且节省物流环节中的成本、有利于摒弃高温固化或UV灯固化而藉以满足在工业 化生产流水线上应用的要求、有益于显著降低热失重以及提高粘接强度并且显著改善导电 率而藉以保障电子产品的应用要求的单组分硅酮导电银胶。
[0006] 本发明的另一任务在于提供一种单组分硅酮导电银胶的制备方法，该方法工艺简 练、工艺要素不苛刻并且无需依赖复杂的设备而藉以满足工业化放大生产要求。
[0007] 本发明的首要任务是这样来完成的，一种单组分硅酮导电银胶，其是由以下按重 量份数配比的原料组成： tt，03-二羟基聚二甲基硅氧烷 60-75份； 稀释剂 UM5:份； 催化剂 1-3份； 交联剂 3. 5-5. 5份;：
[0008] 偶联剂 1-2份； 碳纤维 S-1S份; 石墨粉 12-15份； 银粉 95-105份。
[0009] 在本发明的一个具体的实施例中，所述的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为 15000-20000m · pas〇
[0010] 在本发明的另一个具体的实施例中，所述的稀释剂为密度为〇.963g/cm3并且粘度 为100-500m · pas的二甲基硅油、乙烯基硅油或甲基乙烯基硅油。
[0011] 在本发明的又一个具体的实施例中，所述的催化剂为二丁基二乙酸锡或二丁基二 辛酸锡。
[0012] 在本发明的再一个具体的实施例中，所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三 异丁酮肟基硅烷或乙烯基三异丁酮肟基硅烷。；
[0013] 在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的偶联剂为六甲基二硅氧烷和/或γ -[2,3_环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷。
[0014] 在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的碳纤维为过100-300目筛的并且体 积密度在300-570g/L的导电碳纤维粉;所述的石墨粉为粒径< 1.2mm并且体积密度在1.74-1.76g/cm3的多晶石墨粉;所述的银粉的粒径为0.2-1.2. Ομπι、比表面积为1.2-2.5m2/g并且 松装密度为0.6-1.9g/m3。
[0015] 本发明的另一任务是这样来完成的，一种单组分硅酮导电银胶的制备方法，包括 以下步骤：
[0016] A)制备基料，将按重量份数称取的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷60-75份、稀释剂 10-15份、银粉95-105份、碳纤维8-15份和石墨粉12-15份加入到搅拌机中分散搅拌并且控 制搅拌机搅拌时的真空度、控制搅拌温度、控制搅拌时间和控制搅拌速度，出搅拌机并冷却 至常温后转入研磨机研磨并且控制研磨细度，得到基料；
[0017] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入搅拌机中，同时向搅拌机中投入按重量 份数称取的交联剂3.5-5.5份、偶联剂1-2份和催化剂1-3份，开启搅拌机进行搅拌并且控制 搅拌机搅拌时的真空度、控制搅拌温度、控制搅拌时间和控制搅拌速度，出料灌装，得到单 组分硅酮导电银胶。
[0018] 在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤Α)中所述的搅拌机为高速分散搅拌机 或行星搅拌机;所述的研磨机为三辊研磨机;所述的控制搅拌机搅拌时的真空度是将真空 度控制为〇. 08-0.095MPa;所述的控制搅拌温度是将搅拌温度控制为100-115°C ;所述的控 制搅拌时间是将搅拌时间控制为120_150min;所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为 400-550rpm;所述的控制研磨细度是将研磨细度控制为<20μπι。
[0019] 在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤Β)中所述的搅拌机为高速分散搅拌 机或行星搅拌机;所述的控制搅拌机搅拌时的真空度是将真空度控制为0.08-0.095MPa;所 述的控制搅拌温度是将搅拌温度控制为50-60°C;所述的控制搅拌时间是将搅拌时间控制 为30-40min;所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为500-650rpm。
[0020] 本发明提供的技术方案的技术效果之一，由于以硅酮为基料并且配比合理，因而 常温贮存时间可达7个月以上，十分便于贮存与运输并且得以节省物流环节中的成本;之 二，由于摒弃了已有技术中的固化剂、固化促进剂等，因而无需在使用过程中依赖高温固化 装置或UV灯之类的设施，得以满足工业化生产流水线上的应用要求;之三，由于粘接强度可 达到1.6-1.72MPa、热失重仅为0· 1-0.2%、体积电阻率在1 ·6Χ 10-5~2X 10-5 Ω · cm、导热 值为4.3~4.6W/m · k以及具有良好的耐高低温和导电性能，因而不仅能满足电子产品的应 用要求，而且能满足航天、航空、军工之类的产品的严苛使用要求;之四，由于粘接范围广且 具有良好的触变和室温固化特性，因而施工方便高效;之五，由于在固化后无挥发物析出， 因而具有环保性并且不会对使用者的健康产生影响;之六，提供的制备方法工艺简单、无苛 刻的工艺要素以及无需依赖复杂的设备，因而能满足工业化放大生产要求。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1:
[0022] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为15000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)60份、密度为0.963g/cm3并且粘度为100m · pas的二甲基硅油15份、粒 径为lMi并且比表面积为1.72m2/g以及松装密度为1.9g/m 3的超细球形或近似于球形银粉 105份、过300目筛并且体积密度为300g/L的导电碳纤维粉13份和粒径1.2mm并且体积密度 在1.74g/cm 3的多晶石墨粉12份加入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌机 搅拌的过程中控制真空度0. 〇9MPa，控制搅拌温度115°C，控制搅拌时间120min，控制搅拌速 度450rpm，搅拌结束冷却到常温后转入三辊研磨机中研磨至细度<20μπι(即研磨至物料的 粒径小于20μπι)，得到基料；
[0023] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷3.5份、六甲基二硅氧烷1份、γ-[2,3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷1份和二丁基二乙酸锡3份，开启搅拌机（即开启高速分散搅拌 机)进行搅拌，在搅拌过程中控制真空度0 . 〇9MPa，控制搅拌温度为50 °C，控制搅拌时间为 40min，控制搅拌速度为61 Orpm，出料并灌装，得到单组分娃酮导电银胶。
[0024] 实施例2:
[0025] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为20000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)65份、密度为0.963g/cm3并且粘度为500m · pas的乙烯基硅油10份、粒 径为0.2μπι并且比表面积为1.2m2/g以及松装密度为0.6g/m 3的超细球形或近似于球形银粉 100份、过100目筛并且体积密度为570g/L的导电碳纤维粉15份和粒径1mm并且体积密度在 1.76g/cm 3的多晶石墨粉15份加入到行星搅拌机中分散搅拌并且在行星搅拌机搅拌的过程 中控制真空度0. 〇8MPa，控制搅拌温度110°C，控制搅拌时间130min，控制搅拌速度550rpm， 搅拌结束冷却到常温后转入三辊研磨机中研磨至细度<20mi(即研磨至物料的粒径小于20 μπ〇，得到基料；
[0026] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入行星搅拌机中，同时向该行星搅拌机中 投入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷4份、γ-[2,3_环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷1份 和二丁基二辛酸锡2份，开启搅拌机（即开启行星搅拌机)进行搅拌，在搅拌过程中控制真空 度0.08MPa，控制搅拌温度为55°C，控制搅拌时间为35min，控制搅拌速度为650rpm，出料并 灌装，得到单组分硅酮导电银胶。
[0027] 实施例3:
[0028] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为18000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷（简称107胶水）75份、密度为0.963g/cm3并且粘度为450m · pas的甲基乙烯基硅油12 份、粒径为〇.6μπι并且比表面积为2.5m2/g以及松装密度为1.6g/m3的超细球形或近似于球形 银粉95份、过150目筛并且体积密度为480g/L的导电碳纤维粉11份和粒径0.8mm并且体积密 度在1.75g/cm 3的多晶石墨粉13份加入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌 机搅拌的过程中控制真空度0. 〇95MPa，控制搅拌温度100°C，控制搅拌时间140min，控制搅 拌速度400rpm，搅拌结束冷却到常温后转入三辊研磨机中研磨至细度<20μπι(即研磨至物 料的粒径小于20μπι)，得到基料；
[0029] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷5.5份、γ-[2,3-环氧丙氧]丙基三甲氧 基硅烷1.5份和二丁基二辛酸锡1.5份，开启搅拌机（即开启高速分散搅拌机)进行搅拌，在 搅拌过程中控制真空度0. 〇95MPa，控制搅拌温度为60°C，控制搅拌时间为36min，控制搅拌 速度为550rpm，出料并灌装，得到单组分硅酮导电银胶。
[0030] 实施例4:
[0031] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为16000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)70份、密度为0.963g/cm3并且粘度为300m · pas的二甲基硅油13份、粒 径为2μπι并且比表面积为2m2/g以及松装密度为1.2g/m3的超细球形或近似于球形银粉98份、 过200目筛并且体积密度为360g/L的导电碳纤维粉8份和粒径1. 15mm并且体积密度在 1.745g/cm3的多晶石墨粉14份加入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌机 搅拌的过程中控制真空度〇.〇85MPa，控制搅拌温度105°C，控制搅拌时间150min，控制搅拌 速度480rpm，搅拌结束冷却到常温后转入三辊研磨机中研磨至细度<20μπι(即研磨至物料 的粒径小于20μπι)，得到基料；
[0032] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三异丁酮肟基硅烷5份、γ -[ 2，3-环氧丙氧]丙基三甲 氧基硅烷1.6份和二丁基二辛酸锡2.5份，开启搅拌机（即开启高速分散搅拌机)进行搅拌， 在搅拌过程中控制真空度0. 〇85MPa，控制搅拌温度为52 °C，控制搅拌时间为30min，控制搅 拌速度为500rpm，出料并灌装，得到单组分硅酮导电银胶。
[0033] 实施例5:
[0034] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为17000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)63份、密度为0.963g/cm3并且粘度为200m · pas的二甲基硅油11份、粒 径为1.5μπι并且比表面积为1.8m2/g以及松装密度为1.5g/m3的超细球形或近似于球形银粉 102份、过250目筛并且体积密度为420g/L的导电碳纤维粉12份和粒径0.9mm并且体积密度 在1.755g/cm3的多晶石墨粉12.5份加入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅 拌机搅拌的过程中控制真空度〇. 〇8MPa，控制搅拌温度108°C，控制搅拌时间125min，控制搅 拌速度500rpm，搅拌结束冷却到常温后转入三辊研磨机中研磨至细度<20μπι(即研磨至物 料的粒径小于20μπι)，得到基料；
[0035] Β)制备成品，将由步骤A)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的乙烯基三异丁酮肟基硅烷3.8份、六甲基二硅氧烷2份和二 丁基二乙酸锡1份，开启搅拌机(即开启高速分散搅拌机)进行搅拌，在搅拌过程中控制真空 度0.08MPa，控制搅拌温度为56°C，控制搅拌时间为38min，控制搅拌速度为600rpm，出料并 灌装，得到单组分硅酮导电银胶。
[0036]上述实施例1至5所述的三辊研磨机的研磨辊由冷硬合金铸铁铸造而成，研磨辊的 表面硬度HS达70°以上，经三辊研磨后的物料十分细腻并且细度达到20μπι以下，这种三辊研 磨机优选采用由中国江苏省苏州市华丰精密机械制造有限公司生产的并且在本申请提出 之前在市场销售的牌号为HF-Π 型多辊研磨机。
[0037] 由上述实施例1至5得到的单组分硅酮导电银胶经测试具有下表所示的技术指标：
[0038]
【主权项】
1. 一种单组分娃酬导电银胶，其特征在于其是由W下按重量份数配比的原料组成： α，ω-二趕基聚二甲基珪氧焼 60-75化； 稀释剂 10-巧份； 催化剂 1-3份； 交联剂 3. 5-5. 5份； 偶联剂 1-2份； 碳纤维 8-巧汾； 石墨粉 12-巧份； 银載 舶-105汾。2. 根据权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶，其特征在于所述的α，ω-二径基聚二甲 基硅氧烷的粘度为15000-20000m · pas。3. 根据权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶，其特征在于所述的稀释剂为密度为 0.963g/cm3并且粘度为100-500m · pas的二甲基硅油、乙締基硅油或甲基乙締基硅油。4. 根据权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶，其特征在于所述的催化剂为二下基二 乙酸锡或二下基二辛酸锡。5. 根据权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶，其特征在于所述的交联剂为甲基Ξ甲 氧基硅烷、甲基Ξ异下酬目亏基硅烷或乙締基Ξ异下酬目亏基硅烷。6. 根据权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶，其特征在于所述的偶联剂为六甲基二 硅氧烷和/或丫-[2,3-环氧丙氧]丙基Ξ甲氧基硅烷。7. 根据权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶，其特征在于所述的碳纤维为过100-300 目筛的并且体积密度在300-570g/L的导电碳纤维粉;所述的石墨粉为粒径<1.2mm并且体 积密度在1.74-1.76g/cm3的多晶石墨粉;所述的银粉的粒径为0.2-1.2.0皿、比表面积为 1.2-2.5mVg 并且松装密度为 0.6-1.9g/m3。8. -种如权利要求1所述的单组分娃酬导电银胶的制备方法，其特征在于包括W下步 骤： A)制备基料，将按重量份数称取的α，ω-二径基聚二甲基硅氧烷60-75份、稀释剂10-15 份、银粉95-105份、碳纤维8-15份和石墨粉12-15份加入到揽拌机中分散揽拌并且控制揽拌 机揽拌时的真空度、控制揽拌溫度、控制揽拌时间和控制揽拌速度，出揽拌机并冷却至常溫 后转入研磨机研磨并且控制研磨细度，得到基料； Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入揽拌机中，同时向揽拌机中投入按重量份数 称取的交联剂3.5-5.5份、偶联剂1-2份和催化剂1-3份，开启揽拌机进行揽拌并且控制揽拌 机揽拌时的真空度、控制揽拌溫度、控制揽拌时间和控制揽拌速度，出料灌装，得到单组分 娃酬导电银胶。9. 根据权利要求8所述的单组分娃酬导电银胶的制备方法，其特征在于步骤Α)中所述 的揽拌机为高速分散揽拌机或行星揽拌机;所述的研磨机为Ξ漉研磨机;所述的控制揽拌 机揽拌时的真空度是将真空度控制为0.08-0.095MPa;所述的控制揽拌溫度是将揽拌溫度 控制为100-115°C;所述的控制揽拌时间是将揽拌时间控制为120-150min;所述的控制揽拌 速度是将揽拌速度控制为400-55化pm;所述的控制研磨细度是将研磨细度控制为<20皿。10.根据权利要求8所述的单组分娃酬导电银胶的制备方法，其特征在于步骤B)中所述 的揽拌机为高速分散揽拌机或行星揽拌机;所述的控制揽拌机揽拌时的真空度是将真空度 控制为0.08-0.095MPa;所述的控制揽拌溫度是将揽拌溫度控制为50-60°C ;所述的控制揽 拌时间是将揽拌时间控制为30-40min;所述的控制揽拌速度是将揽拌速度控制为500- 650rpm。
【文档编号】C09J183/06GK106085341SQ201610407247
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】王晓岚, 费志刚, 祝金涛
【申请人】江苏明昊新材料科技股份有限公司