基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶及其制备方法。所述导电胶以聚酰亚胺为树脂基体，导电陶瓷粉为导电填料，硅烷偶联剂KH-550为偶联剂，苯乙烯为稀释剂，2-乙基-4-甲基咪唑为固化促进剂，三乙醇胺为热固化剂，TPO为光引发剂，BPO为热引发剂，聚乙二醇400为导电促进剂，固化方式为中温热固化，各组分质量份数比为：聚酰亚胺：100、导电陶瓷粉：40-50、苯乙烯：30-40、KH550：2-5、三乙醇胺：8-10、TPO：2-4、BPO：2-4、2-乙基-4-甲基咪唑：2-4、聚乙二醇400：1-2。本发明所获得的聚酰亚胺导电胶的稳定性与耐热性十分优异，能够克服环氧树脂导电胶稳定性差和不耐高温的缺点。
【专利说明】基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型导电胶及其制备方法，特别涉及一种以聚酰亚胺为基体、导电陶瓷粉为导电填料的导电胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002]导电胶以其低碳、环保和精细化的优势取代了铅锡焊料在微小元器件上的应用。目前研究较多的环氧树脂导电胶，具有环保、粘结温度低、可控性好和分辨率高等特点，但也存在性脆、机械性能差等缺点。而用聚酰亚胺代替环氧树脂作为树脂基体可以克服这些缺点，获得更好的应用性能。
[0003]聚酰亚胺(PI)是指主链上有酰亚胺环的一类聚合物。它被誉为综合性能最佳的有机高分子材料之一，优点十分显著，主要变现为:(I)耐高温，可达400°c以上，最关键的是它能够在200°C至300°C下长期稳定使用，同时由于无明显熔点，可以应用的范围很广，比如航空、航天、微电子、激光、液晶等领域。(2)聚酰亚胺不仅耐高温还同时耐低温，即使在-269°C的液氮中都不会脆裂。(3)聚酰亚胺本身的机械性能十分优越，比如用均苯四甲酸二酐和对苯二胺作成的聚酰亚胺纤维的弹性膜量可以达到500Gpa，仅次于碳纤维。(4)聚酰亚胺的稳定性很好，某些种类的聚酰亚胺在120°C的水温中煮500小时仍能保持稳定结构。(5)聚酰亚胺是无毒的，对环境和人体是安全的，可以用来制造餐具和医用器具。同时由于一般的聚酰亚胺不耐碱性水解，还可以采用碱性水解的方法来回收其原料中的二酐和二胺，不仅提高原料的利用率，还能减少对环境的污染。
[0004]基于聚酰亚胺耐高温、机械性能好、性质稳定、环保等特点，再结合导电陶瓷粉抗氧化、抗腐蚀、不迁移、耐高温和长寿命等特点，以聚酰亚胺为基体，以导电陶瓷粉为导电填料的导电胶必将具有优异的特性和广泛的应用前景，尤其适用于高温等复杂恶劣的环境。
【发明内容】
[0005]针对环氧导电胶机械性能和耐热性能差等问题，本发明提供了一种更适合在高温环境下使用的以聚酰亚胺为基体、导电陶瓷粉为导电填料的导电胶及其制备方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶，以聚酰亚胺为基体，导电陶瓷粉为导电填料，硅烷偶联剂KH-550为偶联剂，苯乙烯为稀释剂，2-乙基-4-甲基咪唑为固化促进剂，三乙醇胺为热固化剂，TPO为光引发剂，BPO为热引发剂，聚乙二醇400为导电促进剂，各组分质量份数比为:聚酰亚胺:100、导电陶瓷粉:40-50、苯乙烯:30-40、KH550:2_5、三乙醇胺:8-10、TPO:2-4, BPO =2-4,2-乙基-4-甲基咪唑:2_4、聚乙二醇 400:1_2。
[0007]上述导电胶的制备方法如下:
称取苯乙烯，然后加入聚酰亚胺、KH550、BPO和ΤΡ0，利用超声振荡仪进行振荡，超声振荡5-10min后得到粘度比聚酰亚胺树脂小得多的树脂混合物，将导电陶瓷粉、三乙醇胺、2-乙基-4-甲基咪唑、聚乙二醇400加入树脂混合物中，再超声振荡5-10min，在160-180°C固化180-240s即可得到导电胶。
[0008]本发明的特点在于树脂基体为热固性聚酰亚胺树脂聚双马来酰亚胺，导电填料为稀土改性锰酸钙粉体或稀土改性钛酸钡粉体。同时，在配方中加入了光引发剂，显著缩短了固化时间。所获得聚酰亚胺导电胶经老化处理后力学性能和电学性能仍保持稳定，而环氧树脂导电胶的性能严重下降，说明聚酰亚胺导电胶的稳定性与耐热性十分优异，能够克服环氧树脂导电胶稳定性差和不耐高温的缺点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明导电胶的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0011]本发明提供了一种以聚酰亚胺树脂代替传统环氧树脂的新型导电胶。采用聚酰亚胺树脂为基体，稀土改性导电陶瓷粉为导电填料，KH-550为偶联剂，苯乙烯为稀释剂，2-乙基-4-甲基咪唑为固化促进剂，三乙醇胺为热固化剂，TPO为光引发剂，BPO为热引发剂，聚乙二醇400为导电促进剂，采用中温固化制备出一种高抗老化新型聚酰亚胺导电胶，其配方如下:
聚合物基体(聚酰亚胺):100 ；
导电填料(稀土改性锰酸钙粉体或稀土改性钛酸钡粉体)=40-50 ；
稀释剂(苯乙烯):30-40 ；
热固化剂(三乙醇胺):8-10 ；
热引发剂(BPO):2-4 ；
光引发剂(TPO):2-4 ；
固化促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑):2-4 ；
导电促进剂(聚乙二醇400):1-2 ；
硅烷偶联剂(KH-550):2-5。
[0012]如图1所示，其具体配置工艺为:按设计量称取稀释剂苯乙烯量，然后按设计量加入树脂基体聚酰亚胺、偶联剂KH550、光引发剂BPO和热引发剂ΤΡ0。利用超声振荡仪进行振荡，超声振荡5-10min后得到粘度比聚酰亚胺树脂小得多的树脂混合物。再按设计量将导电粉、固化剂三乙醇胺、固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑、导电促进剂聚乙二醇400加入树脂混合物中，再超声振荡5-10min，在160_180°C (改为范围？)固化180_240s即可得到导电胶。
[0013]下面举具体实施例对本发明予以进一步说明。
[0014]实施例1:按如下质量份数配方配置导电胶:
聚合物基体(聚酰亚胺):100 ；
导电填料(稀土改性锰酸钙粉体):40 ；
稀释剂(苯乙烯):30 ； 热固化剂(三乙醇胺):10 ；
热引发剂(BPO):4 ；
光引发剂(TPO):2 ；
固化促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑):2 导电促进剂(聚乙二醇400):2 ；
硅烷偶联剂(KH-550):2。
[0015]按设计量称取稀释剂苯乙烯量，然后按设计量加入树脂基体聚酰亚胺、偶联剂KH550、光引发剂BPO和热引发剂ΤΡ0。利用超声振荡仪进行振荡，超声振荡5min后得到粘度比聚酰亚胺树脂小得多的树脂混合物。再按设计量将导电粉、固化剂三乙醇胺、固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑、导电促进剂聚乙二醇400加入树脂混合物中，再超声振荡5min，在170°C固化240s即可得到导电胶。固化后，导电胶的体积电阻率为0.26KW.!!!，拉伸强度为0.98 MPa,经100°C老化处理108小时后体积电阻率为0.3IKff.m,拉伸强度为0.91 MPa ；而环氧导电胶经100°C老化108小时后体积电阻率由0.03 Kff.m升高到19800 Kff.m，拉伸强度由0.52 MPa下降为0.0lMPa0
[0016]实施例2:按如下质量份数配方配置导电胶:
聚合物基体(聚酰亚胺):100 ；
导电填料(稀土改性锰酸钙粉体):50 ；
稀释剂(苯乙烯):40;
热固化剂(三乙醇胺):10 ；
热引发剂(BPO):4 ；
光引发剂(TPO):2 ；
固化促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑):2 ；
导电促进剂(聚乙二醇400):1 ；
硅烷偶联剂(KH-550):2。
[0017]按设计量称取稀释剂苯乙烯量，然后按设计量加入树脂基体聚酰亚胺、偶联剂KH550、光引发剂BPO和热引发剂ΤΡ0。利用超声振荡仪进行振荡，超声振荡5min后得到粘度比聚酰亚胺树脂小得多的树脂混合物。再按设计量将导电粉、固化剂三乙醇胺、固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑、导电促进剂聚乙二醇加入树脂混合物中，再超声振荡5min，在170°C固化240s即可得到导电胶。固化后，导电胶的体积电阻率为0.35KW.!!!，拉伸强度1.08MPa,经300°C老化处理2小时后体积电阻率为0.38KW.m ;而环氧导电胶当老化处理温度超过200°C时导电性丧失。
[0018]实施例3:按如下质量份数配方配置导电胶:
聚合物基体(聚酰亚胺):100 ；
导电填料(稀土改性锰酸钙粉体):40 ；
稀释剂(苯乙烯):40;
热固化剂(三乙醇胺):10 ；
热引发剂(BPO):4 ；
光引发剂(TPO):2 ；
固化促进剂(2-乙基-4-甲基咪唑):2 ； 导电促进剂(聚乙二醇400):1 ；
硅烷偶联剂(KH-550):2。
[0019]按设计量称取稀释剂苯乙烯量，然后按设计量加入树脂基体聚酰亚胺、偶联剂KH550、光引发剂BPO和热引发剂ΤΡ0。利用超声振荡仪进行振荡，超声振荡5min后得到粘度比聚酰亚胺树脂小得多的树脂混合物。再按设计量将导电粉、固化剂三乙醇胺、固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑、导电促进剂聚乙二醇400加入树脂混合物中，再超声振荡5min，在170°C固化240s即可得到导电胶。固化后，导电胶的体积电阻率为0.23KW.!!!，拉伸强度为0.85 MPa0
【权利要求】
1.一种基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶，其特征在于所述导电胶以聚酰亚胺为树脂基体，导电陶瓷粉为导电填料，硅烷偶联剂KH-550为偶联剂，苯乙烯为稀释剂，2-乙基-4-甲基咪唑为固化促进剂，三乙醇胺为热固化剂，TPO为光引发剂，BPO为热引发剂，聚乙二醇400为导电促进剂，各组分质量份数比为:聚酰亚胺:100、导电陶瓷粉:40-50、苯乙烯:30-40, KH550:2_5、三乙醇胺:8_10、TPO:2_4、BPO =2-4,2-乙基 ~4~ 甲基咪唑:2_4、聚乙二醇 400:1-2。
2.根据权利要求1所述的基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶，其特征在于所述导电填料为稀土改性猛酸韩粉体或稀土改性钛酸钡粉体。
3.根据权利要求1所述的基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶，其特征在于所述树脂基体为热固性聚酰亚胺树脂聚双马来酰亚胺。
4.一种权利要求1-3任一权利要求所述的基于导电陶瓷粉的聚酰亚胺型导电胶的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下: 称取苯乙烯，然后加入聚酰亚胺、KH550、BPO和ΤΡ0，利用超声振荡仪进行振荡，超声振荡5-10min后得到树脂混合物，将导电陶瓷粉、三乙醇胺、2-乙基-4-甲基咪唑、聚乙二醇400加入树脂混合物中，再超声振荡5-10min，在160-180°C固化180-240s即可得到导电胶。
【文档编号】C09J4/06GK104371587SQ201410583532
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】郝素娥, 吴邕, 尤胜杰, 孙田成, 华可, 黄兴脉, 张加静 申请人:哈尔滨工业大学