一种无机导电涂层及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103044975 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103044975 A *CN103044975A* (21)申请号 201110388158.7 (22)申请日 2011.11.30 C09D 1/00(2006.01) C09D 7/12(2006.01) C09D 5/24(2006.01) (71)申请人 成都盛尔嘉科技有限公司 地址 610041 四川省成都市高新区肖家河正 街 45 号 4 幢 1 楼 (72)发明人 张荣斌 (74)专利代理机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 代理人 吴彦峰 钱成岑 (54) 发明

2、名称 一种无机导电涂层及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种无机导电涂层及其制备 方法， 本发明的无机导电涂层由以下重量份的组 分组成 ： 银粉 55-70 份， 二氧化硅 8-20 份， 氧化 铅 6-18 份， 氧化硼 1-5 份， 氧化铋 1-4 份， 氧化锂 0.1-0.4 份， 氧化铊 1.3-1.5 份。本发明制备的涂 层产品的成品率高， 导电性能好， 使用寿命长。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 1/1 页 2 1. 一种无机导电涂层， 其特征在于，

3、 由以下重量份的组分组成 ： 银粉 55-70 份， 二氧 化硅 8-20 份， 氧化铅 6-18 份， 氧化硼 1-5 份， 氧化铋 1-4 份， 氧化锂 0.1-0.4 份， 氧化铊 1.3-1.5 份。 2. 根据权利要求 1 所述的无机导电涂层， 其特征在于 ： 所述银粉的粒径 74m。 3. 根据权利要求 1 所述的无机导电涂层， 其特征在于 ： 所述银粉的粒径 44m。 4. 根据权利要求 1-3 任一所述无机导电涂层的制备方法， 其特征在于 ： 按配比将氧化 铅、 氧化硼、 氧化铋、 氧化锂、 氧化铊混合均匀， 加热至熔融， 待其冷却后将得到的玻璃料块 粉碎并球磨， 筛取 74m

4、 以下的粉粒， 按权利要求 1 所述重量份加入粒度为 74m 的银粉 和粒度 74m 的二氧化硅粉， 并加入相当于混合物总重量 10-30的无固定沸点并在后 续的烘干温度下能全部挥发的液态有机物载体， 将混合物调制成适于制膜的浆料， 然后采 用常规制膜工艺在经绝缘预处理的耐热电绝缘底材表面上制膜， 在 100-200下烘干， 最后 在 350-550下烧结， 即得产品。 5. 根据权利要求 4 所述无机导电涂层的制备方法， 其特征在于 ： 所述液态有机物载体 为 ： - 松油醇 90-97 重量， 乙基纤维素 3-10 重量。 6. 根据权利要求 4 所述无机导电涂层的制备方法， 其特征在于

5、： 所述液态有机物载体 为 ： 柠檬酸三丁酯 92-98（wt） ， 硝化纤维素 2-8（wt） 。 7. 根据权利要求 4 所述无机导电涂层的制备方法， 其特征在于 ： 所述加热熔融的温度 为 750-950。 8.根据权利要求4所述无机导电涂层的制备方法， 其特征在于 ： 在100-200下的烘干 时间为 8-15min。 9.根据权利要求4所述无机导电涂层的制备方法， 其特征在于 ： 在350-550下的烧结 时间为 10-20min。 权 利 要 求 书 CN 103044975 A 2 1/3 页 3 一种无机导电涂层及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及导电材料， 尤其是一种

6、无机导电涂层及其制备方法。 背景技术 0002 迄今人们常用的导电涂层分为下述两大类 ： (1) 掺合型导电涂层 ； (2) 本征型导电 涂层。 掺合型导电涂层大多数采用有机高分子树脂为粘合剂， 粘合剂本身不导电， 掺入导电 粉末材料后， 靠导电粉末颗粒之间的相互搭接而形成网络式导电通道。掺合型导电涂层存 在的主要缺点是 ： 粘合剂是有机高分子树脂， 吸湿率高， 涂层导电性能不稳定、 耐温性能差、 易热老化， 因此大大限制了掺合型有机高分子导电涂层的商业化应用。本征型导电涂层不 需要渗入导电粉末材料而是靠高分子树脂本身所具有的导电性来达到导电的目的。 然而这 种导电高分子树脂的合成工艺很复杂，

7、 成本太高， 而且其涂层的膜电阻一般在兆欧以上， 导 电性能难以达到要求。 另外， 这类涂层在耐温、 耐湿、 耐老化等方面还存在严重的问题， 致使 本征型导电涂层的应用仍难以达到商业化。 0003 因此， 本发明的目的是要提供一种能克服上述两类导电涂层的缺点， 涂层产品的 成品率高， 导电性能好， 使用寿命长的新型无机导电涂层及其制备方法。 发明内容 0004 本发明的发明目的在于 ： 针对上述存在的问题， 提供一种无机导电涂层及其制备 方法， 本发明制备的涂层产品的成品率高， 导电性能好， 使用寿命长。 0005 为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 一种无机导电涂层， 由以下重量

8、份的组分组成 ： 银粉 55-70 份， 二氧化硅 8-20 份， 氧化 铅 6-18 份， 氧化硼 1-5 份， 氧化铋 1-4 份， 氧化锂 0.1-0.4 份， 氧化铊 1.3-1.5 份。 0006 所述银粉的粒径 74m。 0007 所述银粉的粒径 44m。 0008 所述无机导电涂层的制备方法， 按配比将氧化铅、 氧化硼、 氧化铋、 氧化锂、 氧化铊 混合均匀， 加热至熔融， 待其冷却后将得到的玻璃料块粉碎并球磨， 筛取 74m 以下的粉 粒， 按权利要求 1 所述重量份加入粒度为 74m 的银粉和粒度 74m 的二氧化硅粉， 并 加入相当于混合物总重量 10-30的无固定沸点并在

9、后续的烘干温度下能全部挥发的液态 有机物载体， 将混合物调制成适于制膜的浆料， 然后采用常规制膜工艺在经绝缘预处理的 耐热电绝缘底材表面上制膜， 在 100-200下烘干， 最后在 350-550下烧结， 即得产品。 0009 所述液态有机物载体为 ： - 松油醇 90-97 重量， 乙基纤维素 3-10 重量。 0010 所述液态有机物载体为 ： 柠檬酸三丁酯 92-98（wt） ， 硝化纤维素 2-8（wt） 。 0011 所述加热熔融的温度为 750-950。 0012 在 100-200下的烘干时间为 8-15min。 0013 在 350-550下的烧结时间为 10-20min。 0

10、014 本发明人在经过较长时间的深入研究后发现， 采用 74m(200 目 ) 或更细粒度 说 明 书 CN 103044975 A 3 2/3 页 4 的银粉作为导电材料， 采用氧化铅、 氧化硼、 氧化铋、 氧化锂、 氧化铊按一定比例混合作为粘 结剂， 与银粉和二氧化硅粉一起混合后， 通过调浆、 成膜、 烘干和烧结等步骤制得的导电涂 层即可达到上述目的， 由于这一发现， 从而完成了本发明。 0015 在本发明的无机导电涂层中， 各成分的作用如下 ： 银 (Ag) ： 导电相， 在导电涂层中以细微颗粒分散体的形态存在， 通过细微的 ( 最好是鳞 片状的 ) 银粉互相搭接而形成微观的导电网络。其

11、粒度不宜太粗， 当其粒度 74m(200 目 ) 时， 可能造成导电性能不均匀， 故将其限定为 74m(200 目 )， 优选为 44m(325 目 )。 0016 二氧化硅 ： 本身既作为无机粘结剂的骨架材料， 同时又能降低无机导电涂层的热 膨胀系数， 而且还能增强导电涂层的机械强度， 提高其耐磨性和抗擦伤性。 0017 氧化铅和氧化硼在无机粘结剂中皆起骨架作用， 它们与二氧化硅一起占粘结剂总 量的大部分。 0018 氧化铋起降低无机粘结剂软化点的作用。 加入氧化铋的目的是要使无机导电涂层 的软化温度降低至玻璃、 陶瓷类材料的相变温区 ( 多数为 400-600 ) 以下。当不加氧化 铋时该

12、导电涂层的软化点在 450左右或更高， 而加入适量的氧化铋后可使其软化点降至 350以下， 这样， 由于可在较低温度下烧结， 故烧结时产品不易产生裂纹。 0019 氧化锂和氧化铊皆起降低无机粘结剂热膨胀系数的作用， 只需加入少量即可使热 膨胀系数明显降低， 尤以这二者与二氧化硅一起使用时能获得更好的效果。在上述粘结剂 中， 如果不添加二氧化硅、 氧化锂和氧化铊， 所获导电涂层的热膨胀系数约为 15010-7， 而 在加入适当量的上述 3 种成分后， 其热膨胀系数可降低至 8010-7 左右， 与玻璃或陶瓷的 热膨胀系数相接近， 这样当该导电涂层受热时就不易从基底上剥离。 0020 粘结剂混合物

13、的加热熔融温度没有严格限制， 只要能将其熔融并混合均匀即可， 但为了达到较好的流动性， 最好采用 750以上的温度， 优选在 750-950范围内。 0021 烧结时， 粘结剂的粉粒不宜太粗， 否则所获导电涂层不够均匀， 故将其限定在 74m(200 目 ) 以下， 优选在 44m(325 目 ) 以下。 0022 烘干时间和烧结时间都没有特别限制， 上述的烘干时间 8-15 分钟和烧结时间 10-20 分钟只是优选范围。 0023 与现有技术的导电涂层相比， 本发明的无机导电涂层的优点如下 ： 1、 全部组分均属无机材料， 无老化现象 ； 2、 烧结后导电膜与底材成为一体， 不易剥离 ； 3

14、、 吸湿率低 ( 0.1 )， 比一般有机高分子树脂导电涂层吸湿率低一个数量级以上 ； 4、 耐温性能好， 长期耐温可达 350， 短期耐温可达 450， 而一般银导电胶只能耐 200左右 ； 5、 掺入的导电粉末是银， 比常用的金属材料耐化学腐蚀性能强 ； 6、 导电性能优良， 大电流负荷能力强。 具体实施方式 0024 本说明书中公开的所有特征， 或公开的所有方法或过程中的步骤， 除了互相排斥 的特征和 / 或步骤以外， 均可以以任何方式组合。 说 明 书 CN 103044975 A 4 3/3 页 5 0025 本说明书 （包括任何附加权利要求） 中公开的任一特征， 除非特别叙述， 均

15、可被其 他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。 即， 除非特别叙述， 每个特征只是一系列等效 或类似特征中的一个例子而已。 0026 实施例 1 准备一块长 120mm、 宽 80mm、 厚 6mm 的矩形陶瓷片， 备用。 0027 另外， 制备 1000g 的导电涂层物料并制成无机导电涂层， 所用配方如下 ： 银粉 ( 44m(325 目 ) 667 二氧化硅 ( 44m) 133 氧化铅 140 氧化硼 30 氧化铋 20 氧化锂 3 氧化铊 13 将上述配方中除银粉和二氧化硅粉以外的 5 种成分混匀， 将此混合物于 900下熔融 80 分钟。待所获的混合物料块冷却后将其破碎， 然后用球

16、磨机球磨 48 小时， 用 44m(325 目 ) 的标准筛过筛， 获得 44m 的粉末状无机粘结剂。往其中加入上述重量的银粉和二 氧化硅粉。然后加入 150g 由 97.5 重量柠檬酸三丁酯和 2.5 重量硝化纤维素组成的液 态有机载体， 调制成均匀的浆料。采用丝网印刷工艺将少量浆料印刷在上述陶瓷底板的一 侧表面上。将其在 150下烘干 10 分钟， 再在 500下烧结 12 分钟， 即制成了本发明的掺 合形无机导电涂层， 涂层的厚度约为 0.2mm。待其冷却后， 用电阻计测其方块电阻。 0028 实施例 2 除了有机载体为由 95 重量 松油醇与 5 重量乙基纤维素组成的溶液以外， 其他

17、皆按实施例 1 的条件进行实验， 获得了与实施例 1 基本上相同的结果。 0029 稳定性试验 1( 储存稳定性 ) 将上述实施例 1 和 2 的两种导电涂层元件各 10 块在我国南方潮湿的天气下储存一年， 结果没有发现任何一个导电元件吸湿或霉变。电阻值检测结果表明， 其方块导电值的变化 量皆 1。 0030 稳定性试验 2( 热稳定性 ) 在上述的两种导电涂层元件各 10 块置于 1 台小型恒温箱中， 在 350下保持 2400 小 时。然后从恒温箱中将其取出， 当其冷却至室温后进行电阻测量。结果表明， 其方块电阻值 的变化量皆 1。 0031 应予说明， 本发明的无机导电涂层不限于平板状， 它可以根据需要制成各种形状， 还可以直接印刷在电阻元件或电热元件的表面上作为薄层电极使用。 特别适合于作为要求 高稳定性的电器设备中的电接触元件使用。 0032 本发明并不局限于前述的具体实施方式。 本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合， 以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 说 明 书 CN 103044975 A 5