具有触变特性的高导热导电银胶及其制备方法
【专利摘要】一种具有触变特性的高导热导电银胶及其制备方法，属于导电胶技术领域。将按重量份数称取的a，w?二羟基聚二甲基硅氧烷70?95份、稀释剂20?35份、银粉155?205份、碳纤维7?12份、石墨粉20?23份和补强剂3?5份投入到搅拌机中搅拌，出料并冷却后研磨；将得到的基料投入搅拌机中，同时向搅拌机中投入按重量份数称取的交联剂4?6份、偶联剂2?3.5份和催化剂1.5?2.5份，开启搅拌机进行搅拌，出料灌装，得到具有触变特性的高导热导电银胶。便于贮存与运输且节省物流成本；满足工业化生产流水线要求；满足电子产品的应用要求；施工方便高效；避免打火或局部因严重发热而损坏；环保；工艺简单。
【专利说明】
具有触变特性的高导热导电银胶及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于导电胶技术领域，具体涉及一种具有触变特性的高导热导电银胶，并 且还涉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 已有技术中的导电银胶大都以环氧树脂为基料并添银粉等，典型的如CN1227320C (耐候环氧导电胶粘剂）、CN1247729C(单组分室温固化柔弹性环氧导电银胶）、CN1939999A (银粉导电胶及其制备方法）、CN102925110B(-种高导热性能导电银胶及其制备方法）和 CN102634312A(-种用于LED封装的镀银粉末导电胶及其制备方法），等等。前述CN1247729C 室温24h即固化(说明书第3页第5行），但不能贮存;前述CN1939999A以酸酐为固化剂，贮存 期为3个月(说明书技术效果栏)。
[0003] 并非限于上面例举的以环氧树脂为基料的导电银胶存在贮存时间短、贮存条件苛 亥IJ(需要密闭、避光以及低温环境下贮存），正是由于这种苛刻的要求，已有技术中的以环氧 树脂为基料的导电银胶尚未见诸得以在常温下贮存期超过3个月，在低温环境下超过6个月 的产品。尤其，环氧树脂基导电银胶在使用后会出现大收缩的情形，收缩严重时导致电子产 品的导体断裂。在环氧树脂基中加入固化剂、固化促进剂、稀释剂等虽然有助于增进固化速 度和改善固化效果，但是，固化剂的选择范围有限（如CN1939999A、CN10525538A和 CN102825110B)并且固化剂主要有两类:一为光固化型；二为热固化型。由于固化剂的加入， 因而在使用加入有固定剂的导电银胶的过程中需配套诸多的辅助设备，于是不利于工业化 流水线上应用;再者，在固化过程中，固化促进剂、稀释剂等的挥发较为严重，而且挥发的气 体中具有一定的有毒有害物质，既影响作业环境，又存在损及在线作业人员健康之虞。
[0004] 针对上述已有技术，有必要对导电银胶加以合理探索与优化，下面将要介绍的技 术方案便是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务在于提供一种有助于显著延长在常温下的贮存期限而藉以方便贮 存与运输并且节省物流环节中的成本、有利于摒弃高温固化或UV灯固化而藉以满足在工业 化生产流水线上应用的要求、有益于显著降低热失重以及提高粘接强度并且显著改善导电 率而藉以保障电子产品的应用要求和有便于显著改善导热性能而藉以避免在使用后产品 出现过载发热并引起打火或局部严重发热的具有触变特性的高导热导电银胶。
[0006] 本发明的另一任务在于提供一种具有触变特性的高导热导电银胶的制备方法，该 方法工艺简练、工艺要素不苛刻并且无需依赖复杂的设备而藉以满足工业化放大生产要 求。
[0007] 本发明的首要任务是这样来完成的，一种具有触变特性的高导热导电银胶，其是 由以下按重量份数配比的原料组成： tt，03-二羟基聚二甲基硅氧烷70-95份； 银粉 155-205份; 稀释剂 2:0-35份； 碳纤维 7-12份；
[0008] 石墨粉 20-23份； 补强剂 3-5份| 催化剂 1. 5-2. 5汾； 交联剂 4-6份： 偶联剂 2-3. 5份。
[0009] 在本发明的一个具体的实施例中，所述的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为 15000-20000m · pas〇
[0010] 在本发明的另一个具体的实施例中，所述的银粉的粒径为0.2-1.2.Ομπι、比表面积 为1.2-2.5m2/g并且松装密度为0.6-1.9g/m 3;所述的稀释剂为密度在0.963g/cm3并且粘度 在150-350m · pas的二甲基硅油、乙烯基硅油或甲基乙烯基硅油。
[0011]在本发明的又一个具体的实施例中，所述的碳纤维为粒径在80-260目并且体积密 度在350-650g/L的导电碳纤维粉；所述的石墨粉为粒径<1.2mm并且体积密度在1.74-1.76g/cm3的多晶石墨粉。
[0012]在本发明的再一个具体的实施例中，所述的补强填料为表面经过硅烷处理的并且 表面积为150-200cm3/g的气相白炭黑。
[0013]在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的催化剂为二丁基二乙酸锡或二丁基 二辛酸锡;所述的交联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三异丁酮肟基硅烷或乙烯基三异丁酮 肟基硅烷;所述的偶联剂为六甲基二硅氧烷和/或γ -[ 2，3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷。
[0014] 本发明的另一任务是这样来完成的，一种具有触变特性的高导热导电银胶的制备 方法，包括以下步骤：
[0015] Α)制备基料，将按重量份数称取的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷70-95份、稀释剂 20-35份、银粉155-205份、碳纤维7-12份、石墨粉20-23份和补强剂3-5份投入到搅拌机中分 散搅拌并且控制搅拌机搅拌时的真空度、控制搅拌温度、控制搅拌时间和控制搅拌速度，出 料并冷却至常温后转入研磨机研磨并且控制研磨细度，得到基料；
[0016] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入搅拌机中，同时向搅拌机中投入按重量 份数称取的交联剂4-6份、偶联剂2-3.5份和催化剂1.5-2.5份，开启搅拌机进行搅拌并且控 制搅拌机搅拌时的真空度、控制搅拌温度、控制搅拌时间和控制搅拌速度，出料灌装，得到 具有触变特性的高导热导电银胶。
[0017] 在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤Α)中所述的搅拌机为高速分散搅拌机 或行星搅拌机;所述的研磨机为三辊研磨机;所述的控制搅拌机搅拌时的真空度是将真空 度控制为〇. 08-0.095MPa;所述的控制搅拌温度是将搅拌温度控制为100-115°C ;所述的控 制搅拌时间是将搅拌时间控制为100_130min;所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为 450-600rpm〇
[0018] 在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤A)中所述的控制研磨细度是将物料的 粒径控制为小于20μηι。
[0019] 在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤Β)中所述的搅拌机为高速分散搅拌 机或行星搅拌机;所述的控制搅拌机搅拌时的真空度是将真空度控制为0.08-0.095MPa;所 述的控制搅拌温度是将搅拌温度控制为45-60°C;所述的控制搅拌时间是将搅拌时间控制 为45-60min;所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为500-650rpm。
[0020] 本发明提供的技术方案的技术效果之一，由于以硅酮为基料并且配比合理，因而 常温贮存时间可达8个月以上，十分便于贮存与运输并且得以节省物流环节中的成本;之 二，由于摒弃了已有技术中的固化剂、固化促进剂等，因而无需在使用过程中依赖高温固化 装置或UV灯之类的设施，得以满足工业化生产流水线上的应用要求;之三，由于粘接强度可 达到 1 · 75-1 · 93MPa、热失重（150 °C，3h)仅为0 · 1 -0 · 3 %、体积电阻率在2 · 2 X 10-5~3 X 10一5 Ω · cm、导热值达到5.5~6. lW/m · k以及具有良好的耐高低温和导电性能，因而不仅能满 足电子产品的应用要求，而且能满足航天、航空、军工之类的产品的严苛使用要求;之四，由 于粘接范围广且具有良好的触变和室温固化特性，因而施工方便高效;之五，由于导热值优 异，因而可避免使用后出现过载发热情形，确保电子产品的热量及时向外散发，避免打火或 局部因严重发热而损坏;之六，由于在固化后无挥发物析出，因而具有环保性并且不会对使 用者的健康产生影响;之七，提供的制备方法工艺简单、无苛刻的工艺要素以及无需依赖复 杂的设备，因而能满足工业化放大生产要求。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1:
[0022] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为15000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)75份、密度在0.963g/cm3并且粘度为300m · pas的乙烯基硅油25份、粒 径为0.2μπι并且比表面积为2m2/g以及松装密度为1.9g/m 3的超细球形或近似于球形银粉200 份、粒径在80目并且体积密度为350g/L的导电碳纤维粉10份、粒径在1.2mm并且体积密度在 1.74g/cm 3的多晶石墨粉20份和表面经过硅烷处理的并且表面积为180cm3/g的气相白炭黑3 份投入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌机搅拌的过程中控制真空度 0.09MPa，控制搅拌温度115°C，控制搅拌时间120min，控制搅拌速度450rpm，出料并冷却至 常温后转入三辊研磨机研磨至粒径20μπι(平均粒径），得到基料；
[0023] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷4份、六甲基二硅氧烷2份和二丁基二乙 酸锡2份，开启搅拌机进行搅拌并且控制搅拌时的真空度0.09MPa，控制搅拌温度为45°C，控 制搅拌时间为56min，控制搅拌速度为610rpm，出料并灌装，得到具有触变特性的高导热导 电银胶。
[0024] 实施例2:
[0025] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为17000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)85份、密度在0.963g/cm3并且粘度为150m · pas的二甲基硅油30份、粒 径为1.2μπι并且比表面积为1.2m2/g以及松装密度为0.6g/m 3的超细球形或近似于球形银粉 180份、粒径在260目并且体积密度为400g/L的导电碳纤维粉7份、粒径在1mm并且体积密度 在1.76g/cm3的多晶石墨粉22份和表面经过硅烷处理的并且表面积为150cm3/g的气相白炭 黑5份投入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌机搅拌的过程中控制真空度 0.08MPa，控制搅拌温度100°C，控制搅拌时间130min，控制搅拌速度550rpm，出料并冷却至 常温后转入三辊研磨机研磨至粒径18μπι(平均粒径），得到基料；
[0026] Β)制备成品，将由步骤A)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三甲氧基硅烷5份、六甲基二硅氧烷2.5份和二丁基二 辛酸锡1.5份，开启搅拌机进行搅拌并且控制搅拌时的真空度0.08MPa，控制搅拌温度为55 °C，控制搅拌时间45min，控制搅拌速度为650rpm，出料并灌装，得到具有触变特性的高导热 导电银胶。
[0027] 实施例3:
[0028] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为16000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷（简称107胶水）80份、密度在0.963g/cm3并且粘度为250m · pas的甲基乙烯基硅油28 份、粒径为0.5μπι并且比表面积为2.5m2/g以及松装密度为1.6g/m3的超细球形或近似于球形 银粉155份、粒径120目并且体积密度为650g/L的导电碳纤维粉9份、粒径在0.8mm并且体积 密度在1.75g/cm 3的多晶石墨粉23份和表面经过硅烷处理的并且表面积为190cm3/g的气相 白炭黑4份投入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌机搅拌的过程中控制真 空度0.095MPa，控制搅拌温度110°C，控制搅拌时间lOOmin，控制搅拌速度600rpm，出料并冷 却至常温后转入三辊研磨机研磨至粒径15μπι(平均粒径），得到基料；
[0029] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三异丁酮肟基硅烷6份、六甲基二硅氧烷3份和二丁基 二辛酸锡2.5份，开启搅拌机进行搅拌并且控制搅拌时的真空度0.095MPa，控制搅拌温度为 60°C，控制搅拌时间为50min，控制搅拌速度为500rpm，出料并灌装，得到具有触变特性的高 导热导电银胶。
[0030] 实施例4:
[0031] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为18000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)95份、密度在0.963g/cm3并且粘度为180m · pas的二甲基硅油20份、粒 径为2μπι并且比表面积为1.6m2/g以及松装密度为1.2g/m 3的超细球形或近似于球形银粉220 份、粒径在180目并且体积密度为480g/L的导电碳纤维粉12份、粒径在0.9mm并且体积密度 在1.745g/cm 3的多晶石墨粉21份和表面经过硅烷处理的并且表面积为200cm3/g的气相白炭 黑3.5份投入到高速分散搅拌机中分散搅拌并且在高速分散搅拌机搅拌的过程中控制真空 度0.085MPa，控制搅拌温度105°C，控制搅拌时间125min，控制搅拌速度520rpm，出料并冷却 至常温后转入三辊研磨机研磨至粒径15μπι(平均粒径），得到基料；
[0032] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入高速分散搅拌机中，同时向该高速分散 搅拌机中投入按重量份数称取的甲基三异丁酮肟基硅烷4份、六甲基二硅氧烷3.5份和二丁 基二辛酸锡2份，开启搅拌机进行搅拌并且控制搅拌时的真空度0.085MPa，控制搅拌温度为 52°C，控制搅拌时间为55min，控制搅拌速度为580rpm，出料并灌装，得到具有触变特性的高 导热导电银胶。
[0033] 实施例5:
[0034] A)制备基料，将按重量份数称取的粘度为20000m · pas的α，ω-二羟基聚二甲基硅 氧烷(简称107胶水)70份、密度在0.963g/cm3并且粘度为220m · pas的乙烯基硅油35份、粒 径为1.5μπι并且比表面积为2.2m2/g以及松装密度为1. Og/m3的超细球形或近似于球形银粉 195份、粒径在220目并且体积密度为580g/L的导电碳纤维粉11份、粒径在1.15mm并且体积 密度在1 · 755g/cm3的多晶石墨粉21 · 5份和表面经过硅烷处理的并且表面积为160cm3/g的气 相白炭黑4.5份投入到行星搅拌机中分散搅拌并且在行星搅拌机搅拌的过程中控制真空度 0.08MPa，控制搅拌温度108°C，控制搅拌时间105min，控制搅拌速度500rpm，出料并冷却至 常温后转入三辊研磨机研磨至粒径16μπι(平均粒径），得到基料；
[0035] Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入行星搅拌机中，同时向该行星搅拌机中 投入按重量份数称取的乙烯基三异丁酮肟基硅烷5.5份、六甲基二硅氧烷1.4份、γ-[2,3-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷1.4份和二丁基二乙酸锡2.3份，开启搅拌机进行搅拌并且控 制搅拌时的真空度〇. 〇8MPa，控制搅拌温度为56°C，控制搅拌时间为60min，控制搅拌速度为 600rpm，出料并灌装，得到具有触变特性的高导热导电银胶。
[0036]上述实施例1至5所述的三辊研磨机的研磨辊由冷硬合金铸铁铸造而成，研磨辊的 表面硬度HS达70°以上，经三辊研磨后的物料十分细腻并且细度达到20μπι以下，这种三辊研 磨机优选采用由中国江苏省苏州市华丰精密机械制造有限公司生产的并且在本申请提出 之前在市场销售的牌号为HF-Π 型多辊研磨机。
[0037] 由上述实施例1至5得到的具有触变特性的高导热导电银胶经测试具有下表所示 的技术指标：
[0038]
【主权项】
1. 一种具有触变特性的高导热导电银胶，其特征在于其是由W下按重量份数配比的原 料组成： α，切-二哲基聚二甲基珪氧烧70-%份； 银粉 巧5-2Q自份; 稀释剂 20--35份； 碳纤维 7-12份； 石墨粉 20-23份； 补强剂 3-日化； 催化剂 1, 5-2. 5份； 交联剂 4.-6化； 偶联剂 2-3.目侮。2. 根据权利要求1所述的具有触变特性的高导热导电银胶，其特征在于所述的α，ω-二 径基聚二甲基硅氧烷的粘度为15000-20000m · pas。3. 根据权利要求1所述的具有触变特性的高导热导电银胶，其特征在于所述的银粉的 粒径为0.2-1.2. Ομπι、比表面积为1.2-2.5mVg并且松装密度为0.6-1.9g/m3;所述的稀释剂 为密度在〇.963g/cm3并且粘度在150-350m · pas的二甲基硅油、乙締基硅油或甲基乙締基 硅油。4. 根据权利要求1所述的具有触变特性的高导热导电银胶，其特征在于所述的碳纤维 为粒径在80-260目并且体积密度在350-650g/L的导电碳纤维粉;所述的石墨粉为粒径< 1.2mm并且体积密度在1.74-1.76g/cm3的多晶石墨粉。5. 根据权利要求1所述的具有触变特性的高导热导电银胶，其特征在于所述的补强填 料为表面经过硅烷处理的并且表面积为150-200cmVg的气相白炭黑。6. 根据权利要求1所述的具有触变特性的高导热导电银胶，其特征在于所述的催化剂 为二下基二乙酸锡或二下基二辛酸锡;所述的交联剂为甲基Ξ甲氧基硅烷、甲基Ξ异下酬 月亏基硅烷或乙締基Ξ异下酬目亏基硅烷;所述的偶联剂为六甲基二硅氧烷和/或丫-[2,3-环 氧丙氧]丙基Ξ甲氧基硅烷。7. -种如权利要求1所述的具有触变特性的高导热导电银胶的制备方法，其特征在于 包括W下步骤： A)制备基料，将按重量份数称取的α，ω-二径基聚二甲基硅氧烷70-95份、稀释剂20-35 份、银粉155-205份、碳纤维7-12份、石墨粉20-23份和补强剂3-5份投入到揽拌机中分散揽 拌并且控制揽拌机揽拌时的真空度、控制揽拌溫度、控制揽拌时间和控制揽拌速度，出料并 冷却至常溫后转入研磨机研磨并且控制研磨细度，得到基料； Β)制备成品，将由步骤Α)得到的基料投入揽拌机中，同时向揽拌机中投入按重量份数 称取的交联剂4-6份、偶联剂2-3.5份和催化剂1.5-2.5份，开启揽拌机进行揽拌并且控制揽 拌机揽拌时的真空度、控制揽拌溫度、控制揽拌时间和控制揽拌速度，出料灌装，得到具有 触变特性的高导热导电银胶。8. 根据权利要求7所述的具有触变特性的高导热导电银胶的制备方法，其特征在于步 骤A)中所述的揽拌机为高速分散揽拌机或行星揽拌机;所述的研磨机为Ξ漉研磨机;所述 的控制揽拌机揽拌时的真空度是将真空度控制为0.08-0.095MPa;所述的控制揽拌溫度是 将揽拌溫度控制为100-115 °C ;所述的控制揽拌时间是将揽拌时间控制为100-130min;所述 的控制揽拌速度是将揽拌速度控制为450-60化pm。9. 根据权利要求7所述的具有触变特性的高导热导电银胶的制备方法，其特征在于步 骤A)中所述的控制研磨细度是将物料的粒径控制为小于20μπι。10. 根据权利要求7所述的具有触变特性的高导热导电银胶的制备方法，其特征在于步 骤Β)中所述的揽拌机为高速分散揽拌机或行星揽拌机;所述的控制揽拌机揽拌时的真空度 是将真空度控制为0.08-0.095MPa;所述的控制揽拌溫度是将揽拌溫度控制为45-60°C ;所 述的控制揽拌时间是将揽拌时间控制为45-60min;所述的控制揽拌速度是将揽拌速度控制 为500-650巧m。
【文档编号】C09J11/08GK106085340SQ201610407091
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】王晓岚, 费志刚, 祝金涛
【申请人】江苏明昊新材料科技股份有限公司