一种导电银胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种导电银胶及其制备方法和应用。所述导电银胶包括银纳米片和低模量高分子聚合物载体，所述低模量高分子聚合物载体包括低模量高分子聚合物和有机溶剂，低模量高分子聚合物的弹性模量＜100MPa，所述有机溶剂占高分子聚合物载体总重量的60～80％，以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占70～90％，低模量高分子聚合物占10～30％。本发明专利技术利用低模量高分子聚合物作为导电银胶的粘合剂，与柔性电路模量适配，不同的模量聚合物可以满足不同模量柔性电路。在较大的应变下，导电银胶中的二维材料银纳米片仍可以维持着良好的导电通路，使得导电银胶有着高拉伸性能和导电性能。

A conductive silver adhesive and its preparation and Application

The invention provides a conductive silver glue and a preparation method and application thereof. The conductive silver glue comprises a silver nano sheet and a low modulus polymer carrier, the low modulus polymer carrier comprises a low modulus polymer and an organic solvent, the elastic modulus of the low modulus polymer is less than 100MPa, the organic solvent accounts for 60-80% of the total weight of the polymer carrier, and is calculated by the total weight of the silver nano sheet and the low modulus polymer Silver nanoflakes account for 70-90%, and low modulus polymer accounts for 10-30%. The invention uses the low modulus polymer as the adhesive of the conductive silver glue, which adapts to the flexible circuit modulus, and the different modulus polymer can meet the different modulus flexible circuit. Under a large strain, the two-dimensional silver nano sheet in the conductive silver adhesive can still maintain a good conductive path, which makes the conductive silver adhesive have high tensile and conductive properties.

【技术实现步骤摘要】
一种导电银胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及导电胶领域，具体涉及一种导电银胶及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，柔性、可拉伸、可弯曲电子设备越来越受到重视，如弯曲显示器与触屏、射频识别标签、可穿戴传感器、可植入医疗器械、手环、手表甚至是手机等等。柔性、可弯曲化是电子设备未来的发展趋势。传统构建导电通路的方法主要通过铅锡焊或者模量较大的环氧树脂体系的导电银胶来实现的。但铅锡焊污染严重、焊接温度高，不适合用在柔性基底上。环氧树脂体系的导电银胶也因其模量不适配，而不是用于柔性电子元器件。虽然导电刚性材料可以以薄膜形态(几十纳米或者几十微米)或者通过特殊结构设计，如蛇形、岛桥形、螺旋形或分形等，来构建柔性电子器件中互连线，但是薄膜制造工艺复杂，特殊结构设计要付出空间上的代价。专利CN201510648113专利技术的导电银胶加入柔性导电物质石墨烯、碳纳米管、石墨等导电物质中的一种或几种来实现柔性可弯曲，但也仅仅实现可弯曲，还无法做到可拉伸。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种导电银胶及其制备方法和应用，解决目前导电银胶的不能拉伸的问题。本专利技术将高导电填料银纳米片填充到低模量高分子聚合物中，解决了柔性电子元器件连线问题，同时该导电银胶具备制作工艺简单，黏度可调，可室温长期储藏，固化速度快的特点。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术第一方面提供一种导电银胶，包括银纳米片和低模量高分子聚合物载体，所述低模量高分子聚合物载体包括低模量高分子聚合物和有机溶剂，低模量高分子聚合物的弹性模量＜100MPa，所述有机溶剂占高分子聚合物载体总重量的60～80％，如60～70％或70～80％，以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占70～90％，如70～80％或80～90％，低模量高分子聚合物占10～30％。导电银胶的黏度可由有机溶剂调节，以满足器件制作工艺的需求。银纳米片比银纳米线和银纳米颗粒有着更优良的导电特性，可以在大的应变下仍保持导电通路。优选地，所述银纳米片的片径为2μm，厚度为5～10nm。优选地，所述低模量高分子聚合物包括聚氨酯类弹性体。所述低模量高分子聚合物不包括银纳米片使得固化失败的聚合物，如聚二甲基硅氧烷类弹性体和聚酰亚胺类弹性体，银纳米片会使得这两类弹性体固化失败，即不包括聚二甲基硅氧烷类弹性体和聚酰亚胺类弹性体。所述聚氨酯类弹性体为低模量高分子聚合物，即弹性模量＜100MPa。优选地，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺、甲苯和乙酸乙酯中的一种或多种。本专利技术第二方面提供上述导电银胶的制备方法，包括如下步骤：按照导电银胶的重量百分比，将低模量高分子聚合物载体与银纳米片混合，得到所述导电银胶。优选地，包括如下步骤：1)按照导电银胶的重量百分比，将低模量高分子聚合物和有机溶剂混合，得到低模量高分子聚合物载体；2)按照导电银胶的重量百分比，将步骤1)得到的低模量高分子聚合物载体与银纳米片混合，得到所述导电银胶。本专利技术第三方面提供上述导电银胶的用途，用于柔性电子元器件的连接。优选地，所述柔性电子元器件为柔性可拉伸电子元器件。与现有技术相比，本专利技术至少具有如下优点中一种：(1)本专利技术将高导电填料银纳米片填充到低模量高分子聚合物中，解决了柔性电子元器件连线问题。(2)本专利技术利用低模量高分子聚合物作为导电银胶的粘合剂，与柔性电路模量适配。(3)不同的模量高分子聚合物可以满足不同模量柔性电路。(4)黏度可调节的导电银胶适用于不同的加工工艺，如3D打印，喷涂，旋涂，丝网印刷等。(5)低模量高分子聚合物使该导电银胶可用来构建柔性电路，在大的拉伸下(如100％的拉伸)仍能保持高性能。(6)在较大的应变下，导电银胶中的二维材料银纳米片仍可以维持着良好的导电通路，使得导电银胶有着高拉伸性能和导电性能。(7)导电银胶固化温度低、固化时间短，80℃温度下固化时间小于15分钟，常温下固化时间小于半小时。(8)导电银胶的配方和制作工艺简单，黏度可调，可室温长期储藏，固化速度快。附图说明图1为实施例1的导电银胶在固化后的SEM。图2为导电银胶中银纳米片含量-电阻关系图。图3为导电银胶及TPU的应变-应力关系图。图4为导电银胶应变-电阻关系图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的技术方案。应理解，本专利技术提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤，或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序，或限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
的情况下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。实施例1以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占70wt％选用片径约为2μm，厚度在5～10nm之间的银纳米片作为导电填料，热塑性聚氨酯弹性体TPU作为弹性体聚合物(德国巴斯夫35A聚氨脂)，二甲基甲酰胺DMF作为有机溶剂，TPU与DMF先按1：4的重量比混合，再将银纳米片与TPU按7：3的重量比混合，充分搅拌均匀后，可获得用于连接基于PMDS弹性体的柔性传感器和导线的导电银浆。导电银胶固化后的SEM见图1。将导电银浆点在导线与柔性传感器电极间，室温下挥发DMF，半个小时内即可完全挥发，导线与电极牢固连接，并且接触电阻在1Ω以下(图2)，最大可拉伸到330％(图3)，且在70％的拉伸内电阻几乎不变(图4)，保持着良好的导电性能。对比例1以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占60wt％选用片径约为2μm，厚度在5～10nm之间的银纳米片作为导电填料，热塑性聚氨酯弹性体TPU作为弹性体聚合物(德国巴斯夫35A聚氨脂)，二甲基甲酰胺DMF作为有机溶剂，TPU与DMF先按1：4的重量比混合，再将银纳米片与TPU按1.5：1的重量比混合，充分搅拌均匀后，可获得用于连接基于PMDS弹性体的柔性传感器和导线的导电银浆。将导电银浆点在导线与柔性传感器电极间，固化，导线与电极连接，如图2所示，银纳米片组分为60％时，电阻过大，不适合作导电银胶水；虽然在图3中，银纳米片组分为60％的导电银胶最大拉伸为350％，但是如图4所示，它拉伸到10％左右的时候，电阻急剧变大。用于柔性电子的导电银胶需要在其适用拉伸范围内都保持电阻的稳定。实施例2以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占80wt％选用片径约为2μm，厚度在5～10nm的银纳米片作为导电填料，热塑性聚氨酯弹性体TPU作为弹性体聚合物(德国巴斯夫35A聚氨脂)，二甲基甲酰胺DMF作为有机溶剂，TPU与DMF先按1：1.5的重量比混合，再将银纳米片与TPU按8：2的重量比混合，充分搅拌均匀后，用于在柔衬底上3D打印图案电极。TPU与DMF的重量比1：1.5的高分子聚合物载体配制的导电银浆，黏度增加了，不仅可以顺利地从3D打印喷头中挤出，而且不会在打印的衬底上流动，保证图案的完整性与准确性。同时，由于DMF比重减小，导电银浆的固化时间减短，导电银浆打印到柔性衬底的几秒钟内便固化了。其接触电阻在1Ω以下，最大可拉伸到21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电银胶，其特征在于，包括银纳米片和低模量高分子聚合物载体，所述低模量高分子聚合物载体包括低模量高分子聚合物和有机溶剂，低模量高分子聚合物的弹性模量＜100MPa，所述有机溶剂占高分子聚合物载体总重量的60～80％，以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占70～90％，低模量高分子聚合物占10～30％。

【技术特征摘要】
1.一种导电银胶，其特征在于，包括银纳米片和低模量高分子聚合物载体，所述低模量高分子聚合物载体包括低模量高分子聚合物和有机溶剂，低模量高分子聚合物的弹性模量＜100MPa，所述有机溶剂占高分子聚合物载体总重量的60～80％，以银纳米片和低模量高分子聚合物的总重量计，银纳米片占70～90％，低模量高分子聚合物占10～30％。2.如权利要求1所述的导电银胶，其特征在于，所述银纳米片的片径为2μm，厚度为5～10nm。3.如权利要求1所述的导电银胶，其特征在于，所述低模量高分子聚合物包括聚氨酯类弹性体。4.如权利要求1所述的导电银胶，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺、甲苯和乙酸乙酯中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中勇，
申请(专利权)人：零感科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44