一种光固化和热固化的耐热导电胶材料及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，其包括以下重量份数的原料：基础粘料10~30份、导电填料50~90份、活性单体助剂3~10份、热固化剂2~6份、热引发剂0.5~1.5份、光引发剂1~2份、活性稀释交联剂3~8份、增塑改性剂8~15份、无机填料3~6份；本发明同时公开了一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备工艺。本发明的导电料具备优良的电性能，通过热固化和固化结合，并同时起效，实现导电胶的快速固化；本发明的导电胶同时具备优良的热稳定性，当环境温度升至220℃时，导电胶仍然具有较好的导电可靠性。
【专利说明】
一种光固化和热固化的耐热导电胶材料及其制备工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及导电胶及其制备领域，具体涉及一种光固化和热固化的耐高温导电胶 材料及其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 大量使用的Pb/Sn金属合金焊料强度高、熔点低、加工塑性好、成本低，广泛应用于 汽车、数码产品、家电等领域。但是，采用Pb/Sn金属合金焊料存在有潜在的重金属污染问 题，随着人们环保意识的提高及环保法律的制约，具有绿色、环保、无铅化的导电胶材料逐 渐得到人们的认可。导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂。伴随着电子 元器件的小型化、微型化以及印刷电路板的高度集成化和高密度化的迅速发展，导电胶以 其可以制成浆料并可在适宜的固化温度进行粘接的特性，以实现很高的线分辨率，因此获 得了快速发展。同时导电胶实施工艺简单、易于操作，可提高生产效率，所以导电胶是替代 铅锡焊接，实现导电连接的理想选择。
[0003] 光固化导电胶材料是将紫外光固化的技术应用于导电胶，从而赋予导电胶新的性 能并扩大了导电胶的应用范围。虽然光固化技术具有诸多优点，但应用于导电胶的光固化 技术必须考虑到导电胶主要成分的导电填料的不透明性，在使用过程中，UV光不能穿透导 电胶材料，使得导电胶材料固化不完全，使得光固化技术在导电胶领域受到了一定的限制。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术不足，本发明提供了一种光固化和热固化结合固化的导电胶材料及 其制备方法，制得固化性和耐热性良好的导电胶。
[0005] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:一种光固化和热固化的耐热导电胶 材料，包括以下重量份数的原料:基础粘料10~30份、导电填料50~90份、活性单体助剂3~10 份、热固化剂2~6份、热引发剂0.5~1.5份、光引发剂1~2份、活性稀释交联剂3~8份、增塑改性 剂8~15份、无机填料3~6份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为3~5:1~2:2~4; 所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为2~4:1，所述镀银玻璃微珠的 Ag含量为12%，平均粒径为20μπι; 所述的活性单体助剂为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酰胺和双季戊四醇五丙烯酸酯中的 至少一种； 所述的热固化剂为三乙醇胺； 所述的热引发剂为过氧化(二)苯甲酰； 所述的光引发剂为安息香双甲醚（DMPA)、二苯甲酮（ΒΡ)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮（1173)中的至少一种； 所述的活性稀释交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基冰烷三缩水甘油醚，其质量 比为1~3:1; 所述的增塑改性剂为丙烯酸异辛酯、环氧脂肪酸丁酯、石油磺酸苯酯、环氧脂肪酸辛 酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种； 所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米二氧化娃，其质量比为1~4:1。
[0006] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，包括以下重量份数的原 料:基础粘料20份、导电填料70份、活性单体助剂6份、热固化剂4份、热引发剂1份、光引发剂 1.5份、活性稀释交联剂5份、增塑改性剂12份、无机填料5份。
[0007] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料还包括阻燃剂0.5~1.5份、 抗氧剂〇. 5~1份、耐热交联剂1~3份。
[0008] 进一步地，所述阻燃剂为三（2,3_二溴丙基）异三聚氰酸酯、四溴苯酐、氯化石蜡、 硼酸锌、氢氧化铝辛酸亚锡、聚磷酸铵中的一种或几种;所述抗氧剂为水杨醛;所述耐热交 联剂为间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、十二烯基琥珀酸酐、3，3'，4,4'_苯 酮四酸二酐、顺丁烯二酸酐中的一种。
[0009] 所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将活性稀释交联剂和热引发剂充分混合均匀，然后加入脂环族环氧树脂，于40~50°C 下搅拌15~30min; 2) 将步骤1所得混合物与二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、导电填 料、活性单体助剂、热固化剂、光引发剂、增塑改性剂、无机填料、阻燃剂、抗氧剂及耐热交联 剂混合，并与30~40 °C下避光超声搅拌30~40min，得光固化和热固化的耐热导电胶材料。
[0010] 在使用时，本发明的导电胶材料在120~160°C，最好是在140°C下，UV照射固化150~ 300s，UV灯功率1000W，照射距离为12~15cm即可实现导电胶的固化，继而得到电性能和耐热 性优良的导电胶。
[0011] 与现有技术相比，本发明具备的有益效果:本发明所得导电胶中的导电填料分布 均匀，导电料镀银玻璃微珠较银粉可大大降低导电胶材料的制备成本，但是由于玻璃微珠 的接触面积小，单独使用产生的电阻较大，因此加入纳米氧化锌，通过实验并检测可知，本 发明的导电料具备优良的电性能;通过热固化和固化结合，并同时起效，实现导电胶的快速 固化;本发明的导电胶具备优良的热稳定性，当环境温度升至220Γ时，导电胶仍然具有较 好的导电可靠性。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0013] 实施例1: 一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，包括以下重量份数的原料:基 础粘料20份、导电填料70份、活性单体助剂6份、热固化剂4份、热引发剂1份、光引发剂1.5 份、活性稀释交联剂5份、增塑改性剂12份、无机填料5份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为8:3:6;所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为3:1，所述 镀银玻璃微珠的Ag含量为12%，平均粒径为20μπι;所述的活性单体助剂为丙烯酸六氟丁酯和 甲基丙烯酰胺的复合物;所述的热固化剂为三乙醇胺;所述的热引发剂为过氧化(二)苯甲 酰;所述的光引发剂为安息香双甲醚（DMPA)和二苯甲酮（BP);所述的活性稀释交联剂为 二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基冰烷三缩水甘油醚，其质量比为2:1;所述的增塑改性剂为 丙烯酸异辛酯和环氧脂肪酸丁酯;所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米二氧化硅，其 质量比为5:2。
[0014] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料还包括阻燃剂1份、抗氧剂 0.8份、耐热交联剂2份;所述阻燃剂为三(2,3_二溴丙基)异三聚氰酸酯、氯化石蜡和聚磷酸 铵的复合物;所述抗氧剂为水杨醛;所述耐热交联剂为间苯二胺。
[0015] 所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将活性稀释交联剂和热引发剂充分混合均匀，然后加入脂环族环氧树脂，于45°C下 搅拌20min; 2) 将步骤1所得混合物与二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、导电填 料、活性单体助剂、热固化剂、光引发剂、增塑改性剂、无机填料、阻燃剂、抗氧剂及耐热交联 剂混合，并与35°C下避光超声搅拌35min，得光固化和热固化的耐热导电胶材料。
[0016] 实施例2:-种光固化和热固化的耐热导电胶材料，包括以下重量份数的原料:基 础粘料10份、导电填料50份、活性单体助剂3份、热固化剂2份、热引发剂0.5份、光引发剂1 份、活性稀释交联剂3份、增塑改性剂8份、无机填料3份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为3:1:2;所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为2:1，所述 镀银玻璃微珠的Ag含量为12%，平均粒径为20μπι;所述的活性单体助剂为双季戊四醇五丙烯 酸酯;所述的热固化剂为三乙醇胺;所述的热引发剂为过氧化(二)苯甲酰;所述的光引发剂 为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮（1173);所述的活性稀释交联剂为二丙二醇二丙烯酸 酯和三羟甲基冰烷三缩水甘油醚，其质量比为1:1;所述的增塑改性剂为环氧脂肪酸丁酯和 环氧脂肪酸辛酯;所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米二氧化硅，其质量比为1:1。
[0017] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料还包括阻燃剂0.5份、抗氧 剂0.5份、耐热交联剂1份;所述阻燃剂为硼酸锌;所述抗氧剂为水杨醛;所述耐热交联剂为 ^?氣基^苯基甲烧。
[0018] 所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，其具体步骤同实施例1。
[0019] 实施例3:-种光固化和热固化的耐热导电胶材料，包括以下重量份数的原料:基 础粘料30份、导电填料90份、活性单体助剂10份、热固化剂6份、热引发剂1.5份、光引发剂2 份、活性稀释交联剂8份、增塑改性剂15份、无机填料6份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为5:2:4;所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为4:1，所述 镀银玻璃微珠的Ag含量为12%，平均粒径为20μπι;所述的活性单体助剂为丙烯酸六氟丁酯、 甲基丙烯酰胺和双季戊四醇五丙烯酸酯的复合物;所述的热固化剂为三乙醇胺;所述的热 引发剂为过氧化(二)苯甲酰;所述的光引发剂为安息香双甲醚（DMPA)、二苯甲酮（ΒΡ)及 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮（1173);所述的活性稀释交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯 和三羟甲基冰烷三缩水甘油醚，其质量比为3:1;所述的增塑改性剂为丙烯酸异辛酯、环氧 脂肪酸丁酯、石油磺酸苯酯、环氧脂肪酸辛酯和环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯的复合物;所述 无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米二氧化娃，其质量比为4:1。
[0020] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料还包括阻燃剂1.5份、抗氧 剂1份、耐热交联剂3份;所述阻燃剂为三(2,3_二溴丙基)异三聚氰酸酯、四溴苯酐、氯化石 蜡、硼酸锌、氢氧化铝辛酸亚锡及聚磷酸铵的复合物;所述抗氧剂为水杨醛;所述耐热交联 剂为二氨基二苯基砜。
[0021] 所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，其具体步骤同实施例1。
[0022] 实施例4: 一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，包括以下重量份数的原料:基 础粘料10份、导电填料90份、活性单体助剂3份、热固化剂6份、热引发剂0.5份、光引发剂2 份、活性稀释交联剂3份、增塑改性剂15份、无机填料3份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为3:2:2;所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为3:1，所述 镀银玻璃微珠的Ag含量为12%，平均粒径为20μπι;所述的活性单体助剂为甲基丙烯酰胺;所 述的热固化剂为三乙醇胺;所述的热引发剂为过氧化(二)苯甲酰;所述的光引发剂为二苯 甲酮（ΒΡ);所述的活性稀释交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基冰烷三缩水甘油醚， 其质量比为2:1;所述的增塑改性剂为环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯;所述无机填料为纳米羟 基磷灰石粉和纳米二氧化硅，其质量比为3:1。
[0023] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料还包括阻燃剂1.5份、抗氧 剂0.5份、耐热交联剂3份;所述阻燃剂为四溴苯酐和氢氧化铝辛酸亚锡;所述抗氧剂为水杨 醛;所述耐热交联剂为十二烯基琥珀酸酐。
[0024] 所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，其具体步骤同实施例1。
[0025] 实施例5:-种光固化和热固化的耐热导电胶材料，包括以下重量份数的原料:基 础粘料25份、导电填料60份、活性单体助剂5份、热固化剂5份、热引发剂1份、光引发剂1份、 活性稀释交联剂6份、增塑改性剂10份、无机填料5份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为4:1:3;所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为7:2,所述 镀银玻璃微珠的Ag含量为12%，平均粒径为20μπι;所述的活性单体助剂为丙烯酸六氟丁酯； 所述的热固化剂为三乙醇胺;所述的热引发剂为过氧化(二)苯甲酰;所述的光引发剂为安 息香双甲醚（DMPA);所述的活性稀释交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基冰烷三缩 水甘油醚，其质量比为3:2;所述的增塑改性剂为环氧脂肪酸丁酯;所述无机填料为纳米羟 基磷灰石粉和纳米二氧化硅，其质量比为2:1。
[0026] 进一步地，所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料还包括阻燃剂0.8份、抗氧 剂0.7份、耐热交联剂2份;所述阻燃剂为四溴苯酐和聚磷酸铵;所述抗氧剂为水杨醛;所述 耐热交联剂为3,3'，4,4'_苯酮四酸二酐。
[0027] 所述一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，其具体步骤同实施例1。 [0028] 实施例1-5所得的导电胶材料在140 °C下，UV照射固化200s，其中，UV灯功率1000W， 照射距离为13cm，即可实现导电胶的固化，并将此固化的导电胶进行性能测试，具体结果如 下表所示。
【主权项】
1. 一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料:基 础粘料10~30份、导电填料50~90份、活性单体助剂3~10份、热固化剂2~6份、热引发剂O . 5~ 1.5份、光引发剂1~2份、活性稀释交联剂3~8份、增塑改性剂8~15份、无机填料3~6份； 所述的基础粘料为二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂和脂环族环氧树 月旨，其质量比为3~5:1~2:2~4; 所述导电填料为镀银玻璃微珠和纳米氧化锌，其质量比为2~4:1，所述镀银玻璃微珠的 Ag含量为12%，平均粒径为20μπι; 所述的活性单体助剂为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酰胺和双季戊四醇五丙烯酸酯中的 至少一种； 所述的热固化剂为三乙醇胺； 所述的热引发剂为过氧化(二)苯甲酰； 所述的光引发剂为安息香双甲醚（DMPA)、二苯甲酮（ΒΡ)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮（1173)中的至少一种； 所述的活性稀释交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基冰烷三缩水甘油醚，其质量 比为1~3:1; 所述的增塑改性剂为丙烯酸异辛酯、环氧脂肪酸丁酯、石油磺酸苯酯、环氧脂肪酸辛 酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种； 所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米二氧化娃，其质量比为1~4:1。2. 根据权利要求1所述的一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，其特征在于，包括以 下重量份数的原料:基础粘料20份、导电填料70份、活性单体助剂6份、热固化剂4份、热引发 剂1份、光引发剂1.5份、活性稀释交联剂5份、增塑改性剂12份、无机填料5份。3. 根据权利要求1或2所述的一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，其特征在于:还 包括如下重量份数的原料:阻燃剂0.5~1.5份、抗氧剂0.5~1份、耐热交联剂1~3份。4. 根据权利要求3所述的一种光固化和热固化的耐热导电胶材料，其特征在于:所述阻 燃剂为三(2,3_二溴丙基)异三聚氰酸酯、四溴苯酐、氯化石蜡、硼酸锌、氢氧化铝辛酸亚锡、 聚磷酸铵中的一种或几种;所述抗氧剂为水杨醛;所述耐热交联剂为间苯二胺、二氨基二苯 基甲烷、二氨基二苯基砜、十二烯基琥珀酸酐、3,3'，4,4'_苯酮四酸二酐、顺丁烯二酸酐中 的一种。5. 权利要求1或2所述的一种光固化和热固化的耐热导电胶材料的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： 1) 将活性稀释交联剂和热引发剂充分混合均匀，然后加入脂环族环氧树脂，于40~50°C 下搅拌15~30min; 2) 将步骤1所得混合物与二官能脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、导电填 料、活性单体助剂、热固化剂、光引发剂、增塑改性剂、无机填料、阻燃剂、抗氧剂及耐热交联 剂混合，并与30~40 °C下避光超声搅拌30~40min，得光固化和热固化的耐热导电胶材料。
【文档编号】C09J175/14GK105907357SQ201610296619
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】李明华
【申请人】金宝丽科技（苏州）有限公司