一种聚离子液体导电胶粘剂及其制备方法与流程

本发明属于胶粘剂的，尤其涉及一种聚离子液体导电胶粘剂及其制备方法。

背景技术：

1、导电胶粘剂是集粘接性能、导电性能于一体的关键电子化学品，其在粘接不同基底的同时形成导电通路，传递电信号，被广泛应用于液晶显示、集成电路芯片和其他电子元件的封装和粘接。以粘代焊的工艺可在精准粘接的同时减少高温焊接对元器件造成的损伤，具有广阔的应用前景。然而，我国导电胶粘剂材料研究起步较晚，国产导电胶粘剂主要集中在中低端领域，高端产品核心技术长期被国外垄断。近年来，受电子产业需求拉动，全球市场对中高端导电胶粘剂产品具有巨大需求。因此，开发绿色自主的新型导电胶粘剂材料具有重要的产业价值和现实意义。

2、与传统的环氧树脂类、丙烯酸类、聚氨酯类材料相比，聚离子液体继承了离子液体的可设计性、高导电性等优异的结构和电学特性，并兼顾了聚合物的机械耐久性、可加工性等原始属性，为新型导电胶粘剂材料的开发提供了新机遇。聚离子液体的内聚力及其与基底材料间的界面粘附力对其粘附性能起决定性作用。然而，传统聚离子液体具有较高的内聚力，材料可变形性差，无法与基底材料进行高效润湿，致使界面粘附力弱，粘附性能差。离子基团聚合导致离子流动性降低，玻璃化转变温度升高，粘度增大，电导率下降。公开号为cn 110699020a的中国专利公开了一种聚离子液体胶粘剂，该技术虽然通过简单掺杂的方式引入离子液体，但相较于传统聚合物胶粘剂材料的粘接强度和导电性提升有限，仍易引起离子泄漏而导致导电性能下降和次生安全隐患。因此，亟需开发聚离子液体基新型导电胶粘剂材料，研究材料的粘接性、柔性与导电性能的协同调控规律，获得兼具高粘接强度和高导电的聚离子液体基导电胶粘剂材料理性构筑方案。

技术实现思路

1、针对聚离子液体胶粘剂的粘接强度、高导电性差且难以兼顾的技术问题，本发明提出一种聚离子液体导电胶粘剂及其制备方法，与现有的聚离子液体粘附材料相比，导电性能提升1-3个数量级，粘附性能提升1-2倍，热稳定性高。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种聚离子液体导电胶粘剂，所述聚离子液体导电胶粘剂具有式i所述结构：

4、

5、所述m为金属阳离子；

6、所述x为双三氟甲基磺酰亚胺离子、三氟甲烷磺酸离子、卤素离子、硫酸氢根离子、硝酸根离子中的至少一种；所述卤素离子为氯离子或溴离子；

7、所述r为烷氧基侧链；

8、所述n为聚合度，其值取50-500区间的整数。

9、优选的，所述m为电负性<1.6的金属阳离子中的任意一种。

10、优选的，所述m选自li+、na+、ag+中的任意一种。

11、优选的，所述x选自双三氟甲基磺酰亚胺离子、氯离子、溴离子中的至少一种。

12、优选的，所述r基选自乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基中的任意一种。

13、优选的，所述n的取值为100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300、320、340、360、380、400中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

14、一种聚离子液体导电胶粘剂的制备方法：

15、s1.获得聚离子液体前体，所述聚离子液体前体的结构式如下所示：

16、

17、所述x为阴离子；

18、所述r为烷氧基侧链；

19、所述n的取值为50-500区间的整数；

20、根据公开号为cn 110699020a的中国专利中所披露的技术进行聚离子液体前体的合成，所述聚离子液体前体的合成方法分为三步：

21、(1)季铵化反应：将乙烯基咪唑和含有烷氧基的卤代烃混合，反应，得离子液体单体；

22、所述反应，反应的温度为25℃～110℃，反应的时间为5h-72h。

23、(2)自由基聚合反应：将聚离子液体单体与引发剂混合，反应，获得卤素阴离子聚离子液体；

24、所述引发剂为偶氮引发剂，优选自aibn、bpo中的至少一种；

25、所述反应的温度为60℃-80℃，所述反应的时间为10-30h。

26、(3)阴离子交换反应：

27、将步骤(2)获得的卤素阴离子聚离子液体与含有x阴离子的无机盐混合，反应，干燥，获得所述聚离子液体前体。所述含有x阴离子的无机盐为litfsi、natfsi、agtfsi、licl、nacl、libr、nabr等中的至少一种。

28、s2.将s1获得的聚离子液体前体与含有m的金属盐混合，反应，然后干燥，获得所述聚离子液体。

29、优选的，所述反应，其反应的温度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃中的任意值和/或任意二值构成范围中的值；

30、更有选的，其反应的温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

31、优选的，所述反应，其反应的时间为6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h、15h、15.5h、16h、16.5h、17h、17.5h、18h、18.5h、19h、19.5h、20h、20.5h、21h、21.5h、22h、22.5h、23h、23.5h、24h中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

32、更有选的，为8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h、15h、15.5h、16h中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

33、优选的，所述聚离子液体前体与金属盐的比例，以摩尔比计，为1：0.5、1：0.6、1：0.7、1：0.8、1：0.9、1：1.0、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

34、更有选的，为1：0.9、1：0.95、1：1.0、1：1.05、1：1.1中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

35、所述步骤s2中聚离子液体前体与溶剂的摩尔体积比为0.1-5mol/l。

36、所述干燥的条件，干燥的压力为-0.4mpa-0 mpa；

37、优选的，所述干燥的条件，干燥的压力为-0.4mpa、-0.35mpa、-0.3mpa、-0.25mpa、-0.2mpa、-0.15mpa、-0.1mpa、-0.05mpa、0mpa中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

38、更有选的，为-0.2mpa、-0.18mpa、-0.16mpa、-0.14mpa、-0.12mpa、-0.10mpa、-0.08mpa、-0.06mpa、-0.04mpa、-0.02mpa、0mpa中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

39、所述干燥，干燥的温度为50-130℃；

40、优选的，所述干燥，干燥的温度为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

41、更有选的，为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃中的任意值和/或任意二值构成范围中的值。

42、本发明的有益效果：

43、(1)本发明聚离子液体作为导电胶粘剂使用时，能够同时提供高导电性和粘合强度。而这些优异性能的成因在于引入了金属阳离子，引入这些金属阳离子后，能够使聚离子液体粘合强度变大，导电性增强。产生上述优异性能的根本原因在于：聚离子液体导电胶粘剂中引入烷氧基团和金属盐，可调控聚离子液体的静电和色散相互作用，强化聚离子液体与基底材料间的静电、氢键等分子间相互作用，从而平衡了其内聚力和界面粘附力，改善因聚离子液体粘合力差导致易脱粘的现象。此外，金属离子的引入在降低聚离子液体玻璃化转变温度，提升离子迁移能力的同时，也为电荷传输提供了更多的载体，从而提高了其导电性能。

44、(2)本发明所提供的聚离子液体导电胶粘剂，通过引入烷氧基尾链和金属盐制备了兼具粘附和导电功能的聚离子液体，与现有的聚离子液体粘附材料相比，导电性能提升1-3个数量级，粘附性能提升1-2倍，热稳定性高；

45、(3)本发明所提供的聚离子液体导电胶粘剂的制备方法，所采用的原料简单易得，制备过程绿色环保，极大地降低了该聚离子液体的工业化成本。