一种低银含量石墨烯复合导电胶及其制备方法与流程

本发明属于导电胶，具体涉及一种低银含量石墨烯复合导电胶及其制备方法。

背景技术：

1、在液晶显示模组（lcm）等平板显示器件中，上下导电玻璃层之间的可靠电连接直接决定图像显示的完整性与稳定性。目前，工业上普遍采用导电银胶作为实现两层电极粘接导通的核心材料。然而，随着显示器件向超薄化、高集成度和低功耗方向快速发展，传统导电银胶在成本、工艺适配性及结构可靠性等方面逐渐暴露出难以克服的技术瓶颈。

2、首先，传统导电银胶多以高含量银粉作为导电填料，虽能获得较低的体电阻率，但贵金属银用量大，直接导致材料成本居高不下，严重制约其在显示器件中的规模化应用。其次，现有uv固化或热固化导电银胶在固化过程中收缩率较低，难以有效降低胶点厚度；而快干型导电银胶虽表干迅速，却因流平性不佳，胶点保持球状凸起形态，固化后高度过大。在后续偏光片膜贴附工序中，此类凸起的胶点极易造成鼓包、气泡等缺陷，造成产品良率下降，无法满足薄型化显示器对胶层平整性和厚度精确控制的要求。此外，目前广泛使用的热固化环氧导电银胶需在80～150℃条件下加热固化，该温度窗口明显超出液晶层及有机发光器件等热敏元件的耐受范围，易引发基材热变形、功能层劣化甚至器件失效，难以适配日益普及的低温制程需求。

3、综合来看，当前导电银胶技术在高成本、高固化温度、高胶层厚度之间形成了相互制约的问题，已无法满足新一代显示器件对低电阻、薄胶层及低温工艺的综合性能要求。因此，亟需开发一种兼具低成本、低温快速固化、低胶层厚度及优异导电可靠性的新型导电胶材料及其制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种低银含量石墨烯复合导电胶及其制备方法。本发明旨在解决传统导电银胶因高银含量导致的成本高昂、高温固化引发的基材热损伤风险，以及固化后胶层厚度过大造成的显示器件结构不良等技术难题。

2、为实现上述目的，本发明通过构建“球状银粉-片状镀银铜粉-寡层石墨烯”三元复配导电填料体系，结合低温解封型聚氨酯与硅改性丙烯酸树脂构成的双交联网络基体，并协同可调控挥发速率的多组分醇醚溶剂，实现导电胶在低温条件下快速固化成型。该技术方案不仅显著降低了贵金属银的用量，同时赋予导电胶优异的自流平沉降行为，在保证低接触电阻和高附着可靠性的前提下，实现固化胶层的超薄化与表面平整化，从而满足当前薄型化显示器件对导电连接材料低成本、低温制程及高精度结构控制的综合需求。

3、具体的，本发明采用如下技术方案：

4、本发明首先提供一种低银含量石墨烯复合导电胶，所述导电胶按重量份计，包括如下组分：

5、树脂连接料 7～10份；

6、导电填料 20～35份；

7、调色剂 0.1～1份；

8、助剂 4～7份；

9、溶剂 60～80份。

10、进一步地，所述树脂连接料由聚氨酯树脂和硅改性丙烯酸树脂复配而成，总质量份为7～10份，其中聚氨酯树脂6～8份、硅改性丙烯酸树脂1～2份，可实现低温固化。所述聚氨酯树脂为亚硫酸氢盐封端异氰酸酯型聚氨酯树脂，具有可低温解封的封闭异氰酸酯官能团，其在60℃条件下可解封释放活性异氰酸酯基团参与交联固化；所述硅改性丙烯酸树脂的分子链含硅烷活性基团，兼具醇溶性与基材附着力。

11、进一步地，所述导电填料由球状银粉、片状镀银铜粉和石墨烯组成，且所述石墨烯以乙醇分散液形式添加；所述导电填料的总重量份为20～35 份，其中球状银粉0～20份、片状镀银铜粉10～30份、固含量3%～10%的石墨烯分散液2～4份。所述球状银粉的粒径≤2.5μm，比表面积0.8～1.5 m2/g；所述片状镀银铜粉的粒径≤10 μm，d50粒径为3～4 μm；所述石墨烯层数≤10层。

12、进一步地，所述调色剂为片状铝粉，粒径2～15 μm，用于调控导电胶固化后的外观色泽。

13、进一步地，总量为4～7份的所述助剂，按重量份计包括：1～2份流平剂（如byk3760），0.2～0.5份分散剂（如byk2001），2～3份触变剂（如ts610），1～2份防沉剂（如byk-garamite-1958），0.002～0.005份催化剂（如二月桂酸二丁基锡dbtdl），用于降低封闭型异氰酸酯的解封温度，提升60℃下的解封效率与交联固化速率。

14、进一步地，所述溶剂为乙醇、丙二醇甲醚和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇按质量比10：2～5：1～3构成的混合溶剂。通过调整混合溶剂中三种组分的复配比例，可精准调控导电胶的挥发速率与低温固化速度。

15、作为优选，本发明所述的低银含量石墨烯复合导电胶，按重量份计，包括如下组分：

16、聚氨酯树脂 6～8份；

17、硅改性丙烯酸树脂 1～2份；

18、球状银粉 0～20份；

19、片状镀银铜粉 10～30份

20、固含量3%～10%的石墨烯分散液 2～4份；

21、片状铝粉 0.1～1份；

22、流平剂 1～2份；

23、分散剂 0.2～0.5；

24、触变剂 2～3份；

25、防沉剂 1～2份；

26、催化剂 0.002～0.005份；

27、溶剂 60～80份。

28、本发明所述低银含量石墨烯复合导电胶的制备方法，包括如下步骤：

29、s1、开启循环水冷却，将聚氨酯树脂和硅改性丙烯酸树脂依次加入至一半量的溶剂中，于密封条件下以300～500rpm搅拌至均匀，再加入触变剂和防沉剂，于密封状态下以2000～3000rpm分散20～30min，分散过程中控制体系温度在15～25℃，制得均匀有机载体；

30、s2、将球状银粉、片状镀银铜粉和分散剂与剩余的溶剂混合，再滴加石墨烯分散液，预混合后进行搅拌耦合超声处理60～90 min，使导电填料分散均匀，制得导电填料混合溶液；

31、s3、开启循环水冷却，将s2所得导电填料混合溶液加入至s1所得有机载体中，然后依次加入片状铝粉和流平剂，于密封状态下以2000～3000rpm分散20～30min，再加入催化剂，于500～1000rpm下密封分散10min，全程控制体系温度在15～25℃，制得导电胶液；

32、s4、将s3所得导电胶液进行真空脱泡处理，然后采用200～400目滤网过滤，补加混合溶剂调控粘度至2000～3000 mpa·s，分装后采用600～800 rpm旋转脱泡5～10 min，即得低银含量石墨烯复合导电胶。

33、与现有技术相比，本发明通过树脂体系、导电填料级配、溶剂体系及成型机制的协同创新，取得了以下显著有益效果：

34、（1）本发明制备的低银含量石墨烯复合导电胶，采用亚硫酸氢盐封端聚氨酯与硅改性丙烯酸复配树脂体系，具备物理成膜与化学交联双重固化机制。溶剂挥发过程中，聚氨酯树脂与硅改性丙烯酸树脂分子链发生物理缠绕并形成分子间作用力，实现初步物理固化成膜；同时封端聚氨酯可在60℃低温条件下稳定解封，释放高活性异氰酸酯官能团，可与丙烯酸树脂体系中羧基或空气中水分发生交联反应，形成致密三维交联网络，显著提升固化胶层的致密性、粘接牢度、耐水性及长期使用稳定性。

35、（2）本发明通过组分配比设计，调控固化过程中的粘度增长曲线和流动性，使得导电胶在点胶涂覆完成后，伴随复配溶剂梯度挥发，树脂基体与导电填料可在重力作用下有序流动并产生自流平沉降行为，胶层高度降低，促使导电填料在基材表面有序富集、紧密排布，最终获得表面平整、厚度可控的固化胶层，有效避免后续偏光片贴附中的鼓包、气泡等工艺缺陷。

36、（3）本发明采用球状银粉、片状镀银铜粉与寡层石墨烯三元复配导电填料体系，利用高比表面积的寡层石墨烯构建纳米级导电桥梁，搭接微米级银粉与镀银铜粉，大幅减少贵金属银的添加量。同时基于自流平沉降富集效应，胶层固化后导电填料堆积密度显著提升，在同等填料添加量下导电网络更加致密，彻底突破了传统导电胶“高银含量才能实现高导电性能”的行业技术偏见。

37、（4）本发明引入特定粒径片状铝粉作为调色剂，可精准调控导电胶固化膜的整体色相。随着片状铝粉添加量的梯度变化，胶层外观可由初始偏黄色逐步过渡为均匀银灰色，可适配不同电子器件的外观使用要求。在不牺牲导电性能、附着力和成膜质量的前提下，实现导电性能优异、外观均匀美观的双重效果。

38、（5）本发明采用复配醇醚混合溶剂体系，环保低毒，支持自然干燥和60℃低温加热快干两种固化模式，无需变更配方即可灵活切换。溶剂逐步挥发后树脂发生物理干燥或自交联反应，形成导电胶层。