[发明专利]一种石墨烯/纳米银环氧导电胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯-纳米银复合物的原位制备及在环氧导电胶中的应用，具体涉及一种石墨烯/纳米银环氧导电胶的制备方法。

背景技术

新型二维碳材料石墨烯自2004年由英国曼彻斯特大学的Novoselov等于2004年利用胶带剥离高定向裂解石墨的方法获得后立即掀起了科学界的研究热潮。石墨烯材料的理论比表面积高达2600m²/g，具有突出的导热性能(3000 W/(m·K))和力学性能(1060GPa)，以及室温下高速的电子迁移率(15000cm2/(V·s))。石墨烯特殊的结构，使其具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质。发现石墨烯的Geim教授曾说到，石墨烯最直接的应用领域便是复合材料领域。石墨烯具有特殊的电子特性，并且与昂贵的富勒烯和碳纳米管相比，石墨烯价格低廉，原料易得，有望成为聚合物纳米复合材料的优质填料。

导电胶作为代替传统的电子封装用Sn/Pb合金焊膏是一种理想的无铅环境友好型连接材料。导电胶主要由聚合物粘合基体和金属导电填料组成。银因为具有优良的导电性和化学稳定性，在空气中和胶层中几乎不氧化，而且氧化物氧化银也具有导电性，因此较金和铜等银是一种非常优秀的导电填料。但是目前导电胶也存在如下缺点：导电率较锡铅焊膏仍较低；高温高湿条件下接触电阻不稳定；以及较锡铅焊料相比粘结强度还有待提高，因而限制了其发展和应用。利用纳米银填料的低温烧结可以在保证导电胶高导电率的同时，纳米银代替部分微米银，降低填料用量，提高导电胶粘结强度。

作为金属纳米颗粒载体，石墨烯由于具有同样奇特的电子特性，更大的比表面积，并且制备成本要远远低于碳纳米管，因此是较碳纳米管更理想的纳米颗粒的负载材料。在石墨烯片层上沉积金属纳米颗粒，一方面显示出石墨烯具备的优良的电子特性，另一方面发挥出纳米银的纳米活性，可以在新杂化材料中表现出特殊的性能，使其成为优良的制备复合材料的纳米连接材料。

发明内容

本发明针对目前普遍运用氧化还原法制备石墨烯存在的缺点，提供一种简单的液相制备石墨烯的方法，同时在制备导电胶中原位生成纳米银，制备出石墨烯/纳米银环氧导电胶，提高导电胶的导电率和粘结强度。

本发明方法首先将石墨和环氧树脂促进剂同时混合在大量有机溶剂中，在超声仪中一定功率下进行超声剥离数小时得到剥离的石墨烯悬浮液，静置，离心得到一定溶度的石墨烯溶液。将其应用在环氧基体中，以环氧树脂促进剂为纳米银还原剂，还原剂均匀分散在石墨烯片层间，通过纳米银还原剂与银源前驱体（硝酸银，或乙酸银）进行配位形成有机金属化合物，固化时络合物分解生成纳米银均匀沉积在剥离的石墨烯片层上，同时还原剂被释放参与环氧树脂固化，制备出高性能的石墨烯/纳米银环氧导电胶。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种石墨烯/纳米银环氧导电胶的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

（1）将石墨、促进剂和有机溶剂混合后，在20~50℃下超声3~6h，静置12h，取上层悬浮液进行离心、蒸馏得到石墨烯溶液；

（2）将环氧树脂与前驱体溶解在有机溶剂中，20~50℃搅拌5~30min，加入石墨烯溶液，继续反应10~40min后，蒸馏，超声5~20min得到石墨烯-纳米银环氧树脂复合物；

（3）在上述石墨烯-纳米银环氧树脂复合物中加入银片，施加超声，在20~60℃反应30~120min得到石墨烯/纳米银环氧导电胶；

上述原料重量份数用量如下：

环氧树脂               100份

促进剂                 20～60份

石墨                  1～5 份

前驱体                10～50份

银片                  500～1000份。

所述有机溶剂为乙腈、丙酮、二氯甲烷、甲醇、乙醇、四氢呋喃或二甲基亚砜中的一种或多种的混合物；

所述前驱体为乙酸银或硝酸银中的一种或两种；

所述石墨为天然鳞片石墨、膨胀石墨或可膨胀石墨中的一种或多种的混合物。

所述环氧树脂为缩水甘油醚类双酚A型、双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、脂肪族环氧树脂或脂环族环氧树脂中的一种或多种的混合物。

所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MZ）、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MZ-CN）、3-氨丙基咪唑或甲基咪唑中的一种或多种的混合物。

所述银片的粒径为：2～10μm。