石墨烯改性导电胶的制备及导电机理研究

以环氧树脂(EP)为基体、聚苯胺为助剂、铜粉为导电填料和石墨烯为改性剂,采用共混法制备了高导电性、高粘接强度、低成本和固化后不易开裂的导电胶,并对其导电机理进行了分析。研究结果表明:铜粉作为导电填料,可使导电胶的成本大幅降低,当w(铜粉)=60%(相对于EP质量而言)时,导电胶的导电性能相对最佳(体积电阻率为4.14×10~(-3)Ω·cm)。石墨烯可进一步改善导电胶的导电性能,当w(石墨烯)=0.05%(相对于EP质量而言)时,导电胶的体积电阻率(2.78×10~(-3)Ω·cm)相对最低。石墨烯在胶体内形成类似钢筋骨架作用的网络结构,使填料之间连接更紧密,从而有效提高了导电胶的导电性能和力学性能,解决了导电胶固化后易开裂、韧性不足等难题。     

铜粉/环氧树脂导电胶的研制

以硅烷偶联剂(KH-550)改性的微细Cu(铜)粉为导电填料、环氧树脂(EP)为基体树脂、乙二胺为固化剂和无水乙醇为溶剂,制备了改性Cu粉/EP导电胶。研究结果表明:不同Cu粉掺量不会改变Cu粉/EP导电胶的基本结构;纯EP导电胶和改性Cu粉/EP导电胶的表面均比较光滑(无气泡),并且结构规整、固化良好;改性Cu粉/EP导电胶的电导率随Cu粉掺量增加而增大,导电性能增强;当w(KH-550改性Cu粉)=50%(相对于EP质量而言)时,改性Cu粉/EP导电胶的导电性能良好。     

铜粉/环氧树脂导电胶的制备工艺性能研究

以硅烷偶联剂(KH-550)改性的微细铜(Cu)粉为导电填料、环氧树脂(EP)为基体、乙二胺为固化剂和无水乙醇为溶剂,制备了Cu粉/EP导电胶。研究结果表明:当w(改性Cu粉)=50%(相对于导电胶质量而言)时,EP导电胶的性价比相对最高;当m(EP)=5 g、m(无水乙醇)=1 g、搅拌时间为20 min、固化温度为80℃和固化时间为1 h时,Cu粉/EP导电胶的固化效果相对最好。     

固化工艺对银导电胶导电性能的影响

以微米银粉为导电填料、环氧树脂(EP)为基体,制备了银导电胶。研究了固化条件和后固化热处理对银胶导电性能和微观结构的影响。结果表明:当固化温度为150℃时,银胶固化18 min时出现电阻,固化63 min时体积电阻率降至8.33×10-4Ω·cm;当固化温度为180℃时,银胶固化5 min时出现电阻,固化30 min时体积电阻率降至7.51×10-4Ω·cm。低温长时间固化有利于提高银胶的导电性能,高固化温度有利于提高低银粉含量银胶的导电性能,后固化热处理对已固化完全样品的导电性能和微观结构影响不大。     

铜粉添加型导电胶的研制

以环氧树脂E-51为导电胶基体树脂、二乙烯三胺为固化剂,采用硅烷偶联剂(KH-550)对铜粉进行改性处理,并以此作为导电填料,制备了热固化各向同性导电胶。通过正交实验探讨了固化剂、硅烷偶联剂、还原剂、稀释剂和导电填料等因素对导电胶固化性能、粘接性能和导电性能的影响,并对导电胶的制备参数进行优化,得到了制备导电胶的最佳方案。实验结果表明,所制备的热固化各向同性导电胶具有制备工艺简单、粘接强度高(剪切强度≥20 MPa)和导电性能好(体积电阻率为1.50×10-3Ω·cm)等特点;经室温1000h老化实验后,导电胶的体积电阻率和剪切强度变化率<20%。     

促进剂在导电胶中的作用研究

以环氧树脂(EP)为基体树脂、2-乙基-4-甲基咪唑为固化剂、银包铜粉为导电填料、KH-550为硅烷偶联剂和DBGE为促进剂,制备了一种各向同性导电胶。探讨了促进剂用量对导电胶导电性能的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及差示扫描量热(DSC)分析法等对导电胶的机理进行了研究。结果表明:随着促进剂用量的增加,导电胶的体积电阻率呈先降后升的趋势;当w(促进剂)=2%时,导电胶的导电性能最好(体积电阻率为1.9×10~(-3)Ω·cm);促进剂的加入能够部分去除导电粒子表面的有机润滑层,从而提高了导电胶的导电性能。     

紫外光固化导电胶的研制

以环氧丙烯酸树脂和聚丙烯酸树脂为基体、微米级片状镀银铜粉为导电填料制备紫外光固化导电胶,采用光引发剂与热引发剂复合引发体系实现导电胶的深层固化。对紫外光固化导电胶的影响因素进行了研究,制备出的导电胶体积电阻率可达(1.0~2.0)×10-4Ω.cm。     

EP/GNSs复合材料的电性能研究

以KNG–180石墨烯微片(GNSs)为导电填料,双酚A型环氧树脂(EP)E–54为基体,并分别用2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和甲基四氢邻苯二甲酸酐(Me THPA)为固化剂,采用超声分散法制备了EP/GNSs导电复合材料。研究了不同固化剂及GNSs含量对EP/GNSs复合材料电性能的影响。结果表明,两种固化剂固化的复合材料均具有明显的导电逾渗行为和正温度系数(PTC)效应;2,4-EMI固化的复合材料的逾渗阈值为5.1%,Me THPA固化的为4.5%;Me THPA固化的复合材料具有更强的PTC效应和更低的室温电阻率,但大量实验发现Me THPA固化的复合材料电性能实验结果重复性相对较差,且易存在负温度系数效应,故仍采用2,4-EMI作为EP/GNSs导电复合材料的固化剂。随GNSs含量增加,2,4–EMI固化的复合材料室温电阻率逐渐降低,PTC强度先升高后降低,当GNSs质量分数达到8%时,复合材料的PTC强度最高,达到2.3,且经过3次热循环之后,其阻–温曲线的热循环稳定性变好。     

高导热EP/铜粉导电胶的研制

以双酚A型环氧树脂(EP)为基体树脂、双氰胺为固化剂、咪唑为固化促进剂、纳米铜粉为导电填料和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为硅烷偶联剂,并添加适量的氮化硼(BN)填料以及流平剂等其他助剂,制备了高导热EP/铜粉导电胶。研究结果表明:采用单因素试验法优选出制备高导热导电胶的最佳工艺条件是m(EP)∶m(双氰胺)∶m(咪唑)∶m(铜粉)∶m(KH-550)∶m(BN)∶m(流平剂)=100∶10∶0.5∶50∶1∶1∶0.1、固化温度为125℃和固化时间为0.5 h,此时其体积电阻率为0.09Ω·cm、导热系数为0.550 W/(m·K)和拉伸强度为562.07 MPa。     

镀银石墨/有机硅导电胶的耐热性能研究

以镀银石墨粉作为导电填料,环氧树脂(EP)改性有机硅树脂作为基料,制备镀银石墨/有机硅导电胶,并对导电胶的高温导电性能、耐热老化性能和热稳定性能进行了分析。研究结果表明:当老化时间为160 h、老化温度≤180℃时,导电胶的体积电阻率变化不大,剪切强度仍相对较高,说明导电胶可在此温度范围内较长时间使用。