[发明专利]一种高分子基原位纳米银导电粘接材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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日的发明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日的发明专利中提供了本发明公开了一种纳米银/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。

发明内容

本发明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。本发明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。

本发明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%。