一种纳米银导电银胶的制备方法技术领域
本发明属于精细化工领域,尤其涉及一种纳米银导电胶的制备方法。
背景技术
一般来说,导电填料的体积电阻率越低,导电胶的导电性越好,目前使用的导电胶
大多以银粉或铜粉为导电填料,这是由于银和铜具有很高的导电率,银的体积电阻率很低,
银粉表现为化学惰性,不易被氧化,且氧化后生成的氧化物也能导电,所以银粉是较为理想
的导电填料,近年,纳米粒子的制备与应用成为研究热点,常见的化学制备纳米银的过程
中,往往存在纳米粒子表面的稳定剂难以清除的缺点,这些稳定剂包覆在纳米粒子表面,使
得纳米粒子导电性下降,严重影响了纳米粒子在导电胶中的应用,而在聚合物基体中原位
生成纳米银不需要提纯,聚合物的交联网络结构在一定程度上阻碍了纳米粒子的团聚,使
生成的纳米粒子在聚合物基体中分散均匀。金属纳米粒子具有特殊的小尺寸效应,熔点显
著下降,可在导电胶固化过程中低温烧结,纳米银由于具有极强的表面活性,其熔点大大下
降,纳米银的低温烧结使得片状填料之间的接触点大大减少,填料之间的界面接触增强,响
应的接触电阻减小,导电性提高,在环氧体系中原位还原银前驱体,生成银纳米粒子并低温
烧结在填料表面,显著提高导电胶的导电性和接触稳定性。
发明内容
本发明为实现上述目的,提供了一种以超支化聚胺-酯为模板,以醋酸银为银的前
躯体制备了导电性能良好的纳米银导电银胶。
本发明所采取的技术方案:
一种纳米银导电银胶的制备方法,其制备步骤为:
(1)制备超支化聚-胺酯(HBP3-OH):在接有冷凝管和氮气保护的装置中加入1.05
重量份的丙烯酸甲酯和1重量份的二乙醇胺,1重量份甲醇做溶剂,磁力搅拌在室温下通氮
气半个小时,然后升温至40℃,反应3h,再用旋转蒸发仪蒸除甲醇和过量的丙烯酸甲酯,得
到有一定粘度的无色透明液体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯,即得单体A;在接有机械搅
拌和氮气保护的装置中加入1重量份三羟甲基丙烷、3重量份单体A和0.02重量份催化剂对
甲苯磺酸,加热至120℃,反应3h后旋蒸去除副产物甲醇,得到黄色粘状的第一代超支化聚
胺-酯(HBP1-OH);加1重量份第一代超支化聚胺-酯(HBP1-OH),6重量份单体A,0.04重量份催
化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第二代超支化聚胺-酯
(HBP2-OH);以1重量份第二代超支化聚胺-酯(HBP2-OH),12重量份单体A和0.08重量份的催
化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第三代超支化聚-胺酯
(HBP3-OH);
(2)制备端丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA):以2.5重量份第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH),6重量份马来酸酐和1重量份催化剂对甲苯磺酸,适量的N,N-二甲基甲酰胺做
溶剂,升温至70℃,反应3.5h后蒸除溶剂N,N-二甲基甲酰胺,得到马来酸酐改性的端丙烯酸
基超支化聚胺-酯(HBP3-MA);
(3)配制混合液:将20重量份超支化聚胺-酯(HBP3-MA)充分溶解于甲醇中,形成透
明的溶液,再加入3.5~5.5重量份的醋酸银,搅拌15min,并在超声分散仪中超声分散
10min,得到混合溶液;
(4)制备络合物:用旋转蒸发仪蒸除混合溶液中的甲醇,得到超支化聚胺-酯
(HBP3-MA)与醋酸银的灰色络合物;
(5)制备改性硅橡胶纳米银导电胶:将上述步骤中的络合物添加到100重量份的乙
烯基硅油和7重量份固化剂的固化体系中,高温156℃固化140min~155min后,得到原位低
温烧结的超支化聚胺-改性硅胶纳米银导电胶。
本发明的有益效果:本发明以醋酸银为前躯体,通过HBP3-MA模板作用,在固化过
程中原位生成纳米银,可以实现在镀银铜粉表面低温烧结,得到导电性好的纳米银导电胶。
具体实施方式
实施例1
一种纳米银导电银胶的制备方法,其制备步骤为:
(1)制备超支化聚-胺酯(HBP3-OH):在接有冷凝管和氮气保护的装置中加入1.05
重量份的丙烯酸甲酯和1重量份的二乙醇胺,100重量份甲醇做溶剂,磁力搅拌在室温下通
氮气半个小时,然后升温至40℃,反应3h,再用旋转蒸发仪蒸除甲醇和过量的丙烯酸甲酯,
得到有一定粘度的无色透明液体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯,即得单体A;在接有机械
搅拌和氮气保护的装置中加入1重量份三羟甲基丙烷、3重量份单体A和0.02重量份催化剂
对甲苯磺酸,加热至120℃,反应3h后旋蒸去除副产物甲醇,得到黄色粘状的第一代超支化
聚胺-酯(HBP1-OH);加1重量份第一代超支化聚胺-酯(HBP1-OH),6重量份单体A,0.04重量份
催化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第二代超支化聚胺-
酯(HBP2-OH);以1重量份第二代超支化聚胺-酯(HBP2-OH),12重量份单体A和0.08重量份的
催化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH);
(2)制备端丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA):以2.5重量份第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH),6重量份马来酸酐和1重量份催化剂对甲苯磺酸,适量的N,N-二甲基甲酰胺做
溶剂,升温至70℃,反应3.5h后蒸除溶剂N,N-二甲基甲酰胺,得到马来酸酐改性的第三代端
丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA);
(3)配制混合液:将20重量份超支化聚胺-酯(HBP3-MA)充分溶解于甲醇中,形成透
明的溶液,再加入4.4重量份的醋酸银,搅拌15min,并在超声分散仪中超声分散10min,得到
混合溶液;
(4)制备络合物:用旋转蒸发仪蒸除混合溶液中的甲醇,得到超支化聚胺-酯
(HBP3-MA)与醋酸银的灰色络合物;
(5)制备改性硅橡胶纳米银导电胶:将上述步骤中的络合物添加到100重量份的乙
烯基硅油和7重量份固化剂的固化体系中,高温156℃固化140min后,得到原位低温烧结的
超支化聚胺-改性硅胶纳米银导电胶,此时剪切强度达到最大值0.47Mpa。
实施例2
一种纳米银导电银胶的制备方法,其制备步骤为:
(1)制备超支化聚-胺酯(HBP3-OH):在接有冷凝管和氮气保护的装置中加入5.25
重量份的丙烯酸甲酯和5重量份的二乙醇胺,500重量份甲醇做溶剂,磁力搅拌在室温下通
氮气半个小时,然后升温至40℃,反应3h,再用旋转蒸发仪蒸除甲醇和过量的丙烯酸甲酯,
得到有一定粘度的无色透明液体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯,即得单体A;在接有机械
搅拌和氮气保护的装置中加入1重量份三羟甲基丙烷、3重量份单体A和0.02重量份催化剂
对甲苯磺酸,加热至120℃,反应3h后旋蒸去除副产物甲醇,得到黄色粘状的第一代超支化
聚胺-酯(HBP1-OH);加1重量份第一代超支化聚胺-酯(HBP1-OH),6重量份单体A,0.04重量份
催化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第二代超支化聚胺-
酯(HBP2-OH);以1重量份第二代超支化聚胺-酯(HBP2-OH),12重量份单体A和0.08重量份的
催化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH);
(2)制备端丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA):以2.5重量份第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH),6重量份马来酸酐和1重量份催化剂对甲苯磺酸,适量的N,N-二甲基甲酰胺做
溶剂,升温至70℃,反应3.5h后蒸除溶剂N,N-二甲基甲酰胺,得到马来酸酐改性的第三代端
丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA);
(3)配制混合液:将20重量份超支化聚胺-酯(HBP3-MA)充分溶解于甲醇中,形成透
明的溶液,再加5.5重量份的醋酸银,搅拌15min,并在超声分散仪中超声分散10min,得到混
合溶液;
(4)制备络合物:用旋转蒸发仪蒸除混合溶液中的甲醇,得到超支化聚胺-酯
(HBP3-MA)与醋酸银的灰色络合物;
(5)制备改性硅橡胶纳米银导电胶:将上述步骤中的络合物添加到100重量份的乙
烯基硅油和7重量份固化剂的固化体系中,高温156℃固化155min后,得到原位低温烧结的
超支化聚胺-改性硅胶纳米银导电胶,此时剪切强度达到0.45Mpa。
实施例3
一种纳米银导电银胶的制备方法,其制备步骤为:
(1)制备超支化聚-胺酯(HBP3-OH):在接有冷凝管和氮气保护的装置中加入5.25
重量份的丙烯酸甲酯和5重量份的二乙醇胺,500重量份甲醇做溶剂,磁力搅拌在室温下通
氮气半个小时,然后升温至40℃,反应3h,再用旋转蒸发仪蒸除甲醇和过量的丙烯酸甲酯,
得到有一定粘度的无色透明液体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯,即得单体A;在接有机械
搅拌和氮气保护的装置中加入1重量份三羟甲基丙烷、3重量份单体A和0.02重量份催化剂
对甲苯磺酸,加热至120℃,反应3h后旋蒸去除副产物甲醇,得到黄色粘状的第一代超支化
聚胺-酯(HBP1-OH);加1重量份第一代超支化聚胺-酯(HBP1-OH),6重量份单体A,0.04重量份
催化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第二代超支化聚胺-
酯(HBP2-OH);以1重量份第二代超支化聚胺-酯(HBP2-OH),12重量份单体A和0.08重量份的
催化剂对甲苯磺酸,120℃反应3h后蒸除副产物甲醇,得到黄色粘状的第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH);
(2)制备端丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA):以2.5重量份第三代超支化聚-胺
酯(HBP3-OH),6重量份马来酸酐和1重量份催化剂对甲苯磺酸,适量的N,N-二甲基甲酰胺做
溶剂,升温至70℃,反应3.5h后蒸除溶剂N,N-二甲基甲酰胺,得到马来酸酐改性的第三代端
丙烯酸基超支化聚胺-酯(HBP3-MA);
(3)配制混合液:将20重量份超支化聚胺-酯(HBP3-MA)充分溶解于甲醇中,形成透
明的溶液,再加3.5重量份的醋酸银,搅拌15min,并在超声分散仪中超声分散10min,得到混
合溶液;
(4)制备络合物:用旋转蒸发仪蒸除混合溶液中的甲醇,得到超支化聚胺-酯
(HBP3-MA)与醋酸银的灰色络合物;
(5)制备改性硅橡胶纳米银导电胶:将上述步骤中的络合物添加到100重量份的乙
烯基硅油和7重量份固化剂的固化体系中,高温156℃固化155min后,得到原位低温烧结的
超支化聚胺-改性硅胶纳米银导电胶,此时剪切强度达到0.41Mpa。
以上对本发明的三个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施
例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进
等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。