一种高分子基原位纳米银导电粘接材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高分子基原位纳米银导电粘接材料及制备方法，发明专利技术的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基体的导电粘接材料包括高分子主体树脂、导电金属颗粒以及用于原位生成纳米银的硝酸银和还原剂。导电金属颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为5‑90%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比小于或者等于10%。其有益效果是：通过对硝酸银和还原材料及其含量进行选择，使得导电粘接材料可以在升温固化的初始阶段原位生成纳米银颗粒，纳米银具有较高的表面能，在高分子基体完全固化前可以熔化，并与其它金属填料浸润连接形成良好的导电通路，从而使固化后的导电粘接材料的导电率提升2~10倍。

【技术实现步骤摘要】
一种高分子基原位纳米银导电粘接材料及制备方法
本专利技术涉及高分子基导电粘接材料领域，特别涉及一种高分子基原位纳米银导电粘接材料及制备方法。
技术介绍
导电粘接材料同时具备粘接和导电性能，能在较小的施工范围内涂装可满足电子工业薄层化和精密化的要求，且可以实现室温或低温固化，因此导电粘接材料在电子工业领域作为锡焊工艺的替代品近年来得到了快速的发展。导电粘接材料主要分为两类：一类是烧结型导电粘接材料；另一类是高分子基导电粘接材料。其中烧结型导电粘接材料是以导电玻璃粉或导电氧化物等无机导电材料为粘接相在高于500℃的温度下烧结实现粘接和导电。烧结型导电粘接材料由于实施过程中需要高温，且只能用点胶、丝网印刷或者喷涂等方法实施，使其在电子工艺的应用范围受到严重的限制。高分子基导电粘接材料主要是以高分子聚合物为基体，加入各种不同类型的导电金属粉为填料实现其导电性能。因高分子基导电粘接材料的使用环境不同，也可以在基体中加入催化剂、偶联剂和增韧剂等助剂使其具备如快速固化、室温固化、低温固化、低粘度、高粘度并同时具有较高的粘接强度等工艺特性。目前常用的导电金属粉主要有金粉、银粉和铜粉等，其中以金粉为填料的高分子基导电粘接材料因金粉本身具备优异的综合性能故其中和性能最好，但金粉的价格昂贵，以金粉为导电填料成本极高，一般只用于航天飞机等特殊部件；银粉次之，但银粉同样价格较高且在高温高湿的环境下会产生“迁移”，其应用受到一定的限制。铜粉由于具有和银相近的导电性且价格低，在市场上有部分应用，但其缺点是高温下铜粉极易氧化，使其导电性能不稳定，因此市场逐步出现了银包铜粉用于高分子基导电粘接材料。高分子基导电粘接材料的导电机理一般被解释为渗流理论、隧道效应理论和场至发射理论，即导电材料在高分子基体中形成空间上的均匀分布，导电材料含量多时，填料粒子之间相互接触形成导电通道，导电填料含量少时，填料内部电子在热振动或内部电场作用下发生粒子迁移而形成电流。是但是不论是金粉、银粉、银包铜粉还是铜粉作为导电材料制备高分子基导电粘接材料时，添加量过大会导致成本偏高、粘度偏大不利于施工和粘接强度降低等一系列问题，添加量过低则会导致电阻率过大的不利影响。因此开发一种在低添加量下可实现高导电性的高分子基导电粘接材料意义重大。中国专利公告号为CN103275590A，公开日期为2016年05月11日的专利技术专利中提供了一种亚微米/微米银复合体系环氧树脂导电胶的制备方法，首先制备亚微米/微米银复合体系，然后将环氧树脂、固化剂、助剂、亚微米/微米银复合体系等溶解在溶剂中，将反应物料经球磨后再固化，制得亚微米/微米银复合体系环氧树脂导电胶。该方法需要对微米银进行球磨制备亚微米/微米复合的银粉，制作方式复杂，且颗粒直径只达到亚微米级，不能很好的提高导电胶的电导率。中国专利公告号CN101781541B，公开日期为2012年12月05日的专利技术专利中提供了本专利技术公开了一种纳米银/环氧导电胶的原位制备方法，首先原位制备纳米银：将环氧树脂、固化剂、促进剂溶解在溶剂中，加入还原剂，搅拌后加入前驱体，反应后减压蒸馏除去溶剂，再继续反应，得到纳米银均匀的分散在环氧树脂基体中的纳米银/环氧树脂复合物。在上述制备的纳米银/环氧树脂复合物中，加入银片，搅拌，制备出纳米银/环氧导电胶。该方法要先制备纳米银/环氧树脂复合物，使用溶剂不环保，反应后需减压蒸馏去除溶剂，工艺过程繁琐。因此，寻找一种更为有效和可靠的解决方案来制备具有低填料比、高电导率、高耐候性、高粘接性的高分子基导电粘接材料仍是业界不断追求的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高分子基原位纳米银导电粘接材料及制备方法。本专利技术的高分子基原位纳米银导电粘接材料基于高分子基材、金属粉、硝酸银、还原剂、交联剂、催化剂、增塑剂、引发剂、增粘剂等多种组合的具有低填料比例、高电导性、高粘接性高分子共混物。本专利技术提供的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，包括以下技术方案：一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，包括高分子主体树脂，高分子主体树脂中包括银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒，以及用于原位生成纳米银的硝酸银和还原剂。银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为5-90%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比小于或者等于10%。其中，银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为50-85%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比为0.1-5%。其中，银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为65-80%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比为0.5-3%其中，银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒为球状、片状或纤维状的银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒，其直径为0.1~100um。其中，还原剂包括三乙醇胺、肼、亚磷酸、甘油、醛基化合物、葡萄糖中的一种或几种。其中，高分子基体材料包括有机硅、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或者酚醛树脂中的任一种或任几种，所述导电粘接材料还包括催化剂、偶联剂、增粘剂、交联剂、引发剂和增塑剂。其中，交联剂是含有不饱和双键的多官能化合物；所述引发剂为在较高温度下能迅速分解并释放出自由基的化合物；所述增粘剂是相对分子质量在200～2000，软化点在5～150℃之间的寡聚物或气相二氧化硅；所述增塑剂是邻苯二甲酸酯类。其中，交联剂是过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷；所述引发剂为过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢或过氧化苯甲酸叔丁酯；所述增粘剂是松香类、萜类或者硅烷偶联剂；所述邻苯二甲酸酯类是邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯或者邻苯二甲酸二辛酯。其中，催化剂是氯铂酸、金属铑络合物、金属铂络合物、金属钌络合物。其中，高分子主体树脂经过化学改性或物理改性处理。本专利技术提供的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料的制备方法，向高分子主体树脂中添加重量百分比为5-90%的银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒、重量百分比为0.1-5%的硝酸银和还原剂，以及其它助剂在0-30˚C下混合搅拌均匀得到高分子基导电粘接材料。其中，其他助剂包括1%-10%的交联剂、1%-10%的引发剂、1%-10%的增粘剂、1%-10%的增塑剂、1%-10%的催化剂剂和1%-10%的偶联剂。本专利技术的实施包括以下技术效果：本专利技术提供的低填料比例、高电导性、高粘接性的高分子基原位纳米银导电粘接材料，使用硝酸银和还原剂对高分子基导电粘接材料进行改性。高分子基导电粘接材料中的硝酸银和还原剂可以导电粘接材料固化初始的升温阶段时原位生成纳米银颗粒。银的熔点为960.3℃~960.7℃，而纳米银熔点则为100℃，因此原位生成的纳米银可以在高分子导电材料升温固化的高温阶段熔化并浸润金属导电粉，在固化完成降温后重新凝固在金属导电粉之间形成三维的导电网络从而实现在低填料比例下的高导电性和高粘接性。固化后的导电粘接材料的导电率较未进行原位纳米银改性的导电粘接材料提升2~10倍。导电粘接材料的电阻率可以通过硝酸银和还原剂的含量来调控，本专利申请人经过大量的试验对硝酸银和还原剂的含量进行了选择，使得导电粘接材料内部具有高效三维导电网络通道，能大幅度地降低导电粘接材料的电阻率比传统的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，包括高分子主体树脂，其特征在于：所述高分子主体树脂中包括银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒，以及用于原位生成纳米银的硝酸银和还原剂，银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为5‑90%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比小于或者等于10%。

【技术特征摘要】
1.一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，包括高分子主体树脂，其特征在于：所述高分子主体树脂中包括银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒，以及用于原位生成纳米银的硝酸银和还原剂，银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为5-90%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比小于或者等于10%。2.根据权利要求1所述的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，其特征在于：银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为50-85%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比为0.1-5%。3.根据权利要求2所述的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，其特征在于：银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒在导电粘接材料中的重量百分比为65-80%；硝酸银和还原剂在导电粘接材料中的重量百分比为0.5-3%。4.根据权利要求3所述的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，其特征在于：所述银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒为球状、片状或纤维状的银颗粒、银包铜颗粒或铜颗粒，其直径为0.1~100um。5.根据权利要求1所述的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，其特征在于：所述还原剂包括三乙醇胺、肼、亚磷酸、甘油、醛基化合物、葡萄糖中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电粘接材料，其特征在于：所述高分子基体材料包括有机硅、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或者酚醛树脂中的任一种或任几种，所述导电粘接材料还包括催化剂、偶联剂、增粘剂、交联剂、引发剂和增塑剂。7.根据权利要求6所述的一种原位生成纳米银颗粒的高分子基导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志明，宋艳，朱江，
申请(专利权)人：苏州瑞力博新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32