一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶及其制备方法与流程

本发明属于导电胶领域，提供了一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶及其制备方法。

背景技术：

1、在传统铅锡焊料已经不能契合电子封装技术的发展的背景下，导电胶的开发应用被广泛关注。导电胶本质上是一种胶粘剂，与普通胶粘剂不同的是，其基体中加入了导电填料从而拥有导电性能。导电胶具有优异的线分辨率、简便的操作工艺、良好的环境友好性等诸多优势，解决了铅锡焊料的性能缺陷和污染问题，并且可促进电子设备的集成化发展。

2、导电胶的主要组分是聚合物基体和导电填料。聚合物基体负责提供粘接性能与力学性能，导电填料负责提供导电性能。聚合物基体最常用的是环氧树脂，具有固化收缩率低、粘结力强、高模量等诸多优点。导电填料主要分为三类：金属类、碳系类、复合类，其中最常用的是金属填料，如银、金、铜、镍等。

3、在金属导电填料中，银的电阻率低，相对成本低，加工成型难度小，其氧化物也具有良好的导电性，因而，银是一种理想的导电填料。研究表明，银粉的形貌和尺寸对导电胶的性能有直接影响。在尺寸方面，填料尺寸越大，导电胶的体积电阻率越小，但剪切强度也越小。在形貌方面，与添加球状银粉相比，添加片状银粉的导电胶具有更好的导电性能，但剪切强度更低。

技术实现思路

1、可见，添加片状银粉的导电胶具有剪切强度低的缺陷，鉴于此，本发明提出一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶及其制备方法，该方法通过添加二茂铁甲醛与3,3'-二巯基联苯胺反应得到的二茂铁衍生物，实现了提高银纳米片/环氧树脂导电胶的剪切强度和导电性能的目的。

2、为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：

3、本发明提供了一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶，所述导电胶的组分包括银纳米片、环氧树脂、固化剂、消泡剂、稀释剂、二茂铁衍生物。

4、所述二茂铁衍生物的结构式见附图1。

5、所述二茂铁衍生物的制备方法为：将二茂铁甲醛溶于无水乙醇中得到溶液a，将3,3'-二巯基联苯胺溶于无水乙醇中得到溶液b，将溶液a滴加到溶液b中，一边滴加一边搅拌，加热至55-60℃反应8-12h，冷却至室温，过滤，用无水乙醇洗涤，真空干燥，得到所述二茂铁衍生物。

6、在上述制备过程中，溶液a的浓度优选为0.05mol/l，溶液b的浓度优选为0.1mol/l，二茂铁甲醛、3,3'-二巯基联苯胺的摩尔比为1：1。

7、优选的，所述银纳米片的片径为1-10μm。

8、优选的，所述固化剂为胺类固化剂，比如二乙烯三胺、三乙烯四胺、己二胺等。

9、优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

10、优选的，所述稀释剂为乙醇或丙酮。

11、对于本发明所提供的导电胶，其组分按重量份计，银纳米片60-70份、环氧树脂30-40份、固化剂1-2份、消泡剂0.05-0.1份、稀释剂8-12份、二茂铁衍生物1-5份。

12、本发明还提供了上述高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶的制备方法，先将银纳米片、环氧树脂、消泡剂、稀释剂混合均匀，再加入固化剂、二茂铁衍生物混合均匀，即可。

13、如前所述，添加片状银粉的导电胶具有剪切强度低的缺陷，其原因在于，在导电胶内部存在大量树脂与导电填料的界面，树脂是有机基体，而银是无机填料，当银填料与树脂基体之间没有化学结合时，二者的界面结合强度低，容易在界面处产生微小裂纹并沿着界面扩展。球状银粉的表面呈圆弧形，其与树脂基体的界面也是圆弧形，而片状银粉的表面呈平面形，其与树脂基体之间形成平整的、面积较大的界面，由于在剪切力作用下，界面越平整、面积越大，越有利于裂纹的产生和扩展，因此，添加片状银粉的导电胶具有更低的剪切强度。

14、本发明利用醛基和氨基的席夫碱反应，采用二茂铁甲醛与3,3'-二巯基联苯胺反应，制备了二茂铁衍生物，其结构式如附图1所示。在该二茂铁衍生物的结构中，含有两个-sh和一个-nh3，在环氧树脂固化过程中，-sh和-nh3均可与环氧基团反应而参与固化，因此，在固化后的导电胶膜中，该二茂铁衍生物与环氧树脂基体之间形成了化学键合。

15、本发明创造性地将上述二茂铁衍生物添加到银纳米片/环氧树脂导电胶中，一方面，二茂铁衍生物利用其-sh和-nh3与基体的环氧基团反应，同时，ag与s之间也能形成较强的共价相互作用，因而，在上述二茂铁衍生物的作用下，银纳米片与环氧树脂基体之间的界面结合更为紧密，界面的改善可促进应力分散和转移，不仅减少微小裂纹的产生，而且可防止裂纹扩展，从而提高导电胶的剪切强度。另一方面，二茂铁本身具有良好的导电性，在银纳米片相互搭接形成的导电网络中，二茂铁衍生物的添加可提高导电网络的致密性，从而进一步降低导电胶的体积电阻率。

16、综上所述，本发明提供了一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶及其制备方法，通过在银纳米片/环氧树脂导电胶体系中添加二茂铁甲醛与3,3'-二巯基联苯胺反应得到的二茂铁衍生物，提高了银纳米片/环氧树脂导电胶的剪切强度和导电性能。

技术特征：

1.一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶，所述导电胶的组分包括银纳米片、环氧树脂、固化剂、消泡剂、稀释剂，其特征在于，还包括二茂铁衍生物，所述二茂铁衍生物的结构式为。

2.根据权利要求1所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，所述银纳米片的片径为1-10μm。

3.根据权利要求1所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、己二胺中的一种。

4.根据权利要求1所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

5.根据权利要求1所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，所述稀释剂为乙醇或丙酮。

6.根据权利要求1所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，所述二茂铁衍生物的制备方法为：将二茂铁甲醛溶于无水乙醇中得到溶液a，将3,3'-二巯基联苯胺溶于无水乙醇中得到溶液b，将溶液a滴加到溶液b中，一边滴加一边搅拌，加热至55-60℃反应8-12h，冷却至室温，过滤，用无水乙醇洗涤，真空干燥，得到所述二茂铁衍生物。

7.根据权利要求6所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，溶液a的浓度为0.05mol/l；溶液b的浓度为0.1mol/l；二茂铁甲醛、3,3'-二巯基联苯胺的摩尔比为1：1。

8.根据权利要求1所述银纳米片/环氧树脂导电胶，其特征在于，按重量份计，银纳米片60-70份、环氧树脂30-40份、固化剂1-2份、消泡剂0.05-0.1份、稀释剂8-12份、二茂铁衍生物1-5份。

9.根据权利要求1-8任一项所述一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶的制备方法，先将银纳米片、环氧树脂、消泡剂、稀释剂混合均匀，再加入固化剂、二茂铁衍生物混合均匀，即可。

技术总结
本发明属于导电胶领域，提供了一种高剪切强度银纳米片/环氧树脂导电胶及其制备方法。所述导电胶的组分包括银纳米片60‑70重量份、环氧树脂30‑40重量份、固化剂1‑2重量份、消泡剂0.05‑0.1重量份、稀释剂8‑12重量份、二茂铁衍生物1‑5重量份。所述二茂铁衍生物由二茂铁甲醛与3,3'‑二巯基联苯胺反应制得。该二茂铁衍生物具有良好导电性，可利用其‑SH和‑NH3与基体的环氧基团反应，同时S与Ag之间可形成强相互作用，因此，该二茂铁衍生物的添加可提高银纳米片/环氧树脂导电胶的剪切强度和导电性能。

技术研发人员：李君
受保护的技术使用者：李君
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11