一种环氧镍碳导电胶及其制备方法与应用与流程

本发明属于导电胶粘剂，更具体的说是涉及一种环氧镍碳导电胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、导电胶粘剂是一类兼具粘接性能和导电功能的高分子复合材料，主要由树脂基体和导电填料复合而成。环氧树脂因其优异的粘接强度、耐化学腐蚀性、尺寸稳定性和工艺适应性，被广泛用作导电胶的基体材料。固化后的环氧树脂对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，广泛应用于电子封装、模具制造、航空航天等领域。

2、但是在导电填料的选择方面，现有技术仍存在以下不足：

3、其一，传统金属填料存在氧化稳定性问题。金属银导电性优异且化学性质相对稳定，但成本较高，限制了其在大规模工业应用中的推广；金属铜价格低廉但化学性质不稳定，在空气中易被氧化，生成的氧化物不具有导电性；金属镍电阻较高且同样存在氧化问题。

4、其二，非金属碳填料导电性不足。石墨粉成本低、分散度好，但导电性能较差，仅适用于防静电产品。单独使用碳材料难以获得高导电性。

5、其三，高导电性与高粘接强度难以兼顾。为获得高导电性，往往需要提高导电填料填充量，但高填料含量会挤压树脂基体的连续相空间，导致胶体变脆、粘接强度下降。

6、其四，聚四氟乙烯（ptfe）因其极低的表面能，与任何材料的粘接都极为困难。现有导电胶难以实现ptfe与不锈钢等金属材料的高强度粘接。已有研究表明，环氧树脂/碳纳米管/纳米镍复合材料虽具有优良的导电性和机械性能，但主要关注材料本身的性能改善，未涉及ptfe与金属异种材料的粘接问题。

7、因此，开发一种兼具高导电性、优异粘接强度，尤其是能够牢固粘接ptfe与不锈钢的导电胶，具有重要的实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种环氧镍碳导电胶及其制备方法与应用，该环氧镍碳导电胶用于不锈钢与聚四氟乙烯（ptfe）模具粘接以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种环氧镍碳导电胶，按质量份计，组分包括：

4、环氧树脂100份、镍粉10~30份、膨胀石墨5~20份、炭黑5~15份、碳纳米管1~8份、偶联剂3~10份、固化剂15~40份、促进剂1~5份和稀释剂5~20份。

5、进一步的，所述环氧树脂为四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的混合物，质量比为1:1~2:1。

6、本发明采用多官能度环氧树脂可提高交联密度，改善耐热性和粘接强度，其中，所述四官能环氧树脂优选为氨基四官能环氧树脂，所述三官能环氧树脂优选为氨基酚三官能团环氧树脂。

7、进一步的，所述镍粉为珠链状羰基镍粉，平均粒径为1~3 µm。

8、本发明采用的珠链状镍粉有利于在胶层中形成连续的导电网络。

9、进一步的，所述膨胀石墨的膨胀倍率为200~400倍。

10、本发明所用的膨胀石墨通过可膨胀石墨经高温膨化处理制备得到。

11、进一步的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，外径为10~50 nm，长度为10~100 μm。

12、本发明的环氧镍碳导电胶中多壁碳纳米管与纳米镍粉复合后加入环氧树脂中，能够形成良好的导电网络结构。

13、进一步的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。

14、进一步的，所述固化剂为双氰胺。

15、进一步的，所述促进剂为咪唑类促进剂。

16、进一步的，所述稀释剂为反应性稀释剂。

17、可选的，所述反应性稀释剂为丙烯酸酯单体和/或甲基丙烯酸酯单体。

18、本发明技术方案之二：提供一种上述环氧镍碳导电胶的制备方法，步骤包括：

19、将镍粉、膨胀石墨、炭黑和碳纳米管混合均匀，得到复合导电填料；

20、将环氧树脂预热后，加入稀释剂和偶联剂，混合均匀，得到环氧树脂基体；

21、将所述复合导电填料与所述环氧树脂基体混合，在80~120 ℃（优选100~110 ℃）条件下搅拌分散均匀，冷却后加入固化剂和促进剂，混合均匀，经脱泡处理后，得到所述环氧镍碳导电胶。

22、进一步的，所述预热的目标温度为60~80 ℃。

23、进一步的，所述搅拌分散的转速为900~1000 rpm。

24、进一步的，所述冷却的目标温度为40~60 ℃。

25、进一步的，所述脱泡处理为真空脱泡处理，真空度为-0.08~-0.1 mpa，处理时间为10~30 min。

26、本发明技术方案之三：提供一种上述环氧镍碳导电胶在汽车内外饰电子元器件粘接中的应用。

27、本发明技术方案之四：提供一种上述环氧镍碳导电胶在不锈钢与聚四氟乙烯粘接中的应用。

28、本发明技术方案之五：提供一种使用环氧镍碳导电胶粘接不锈钢与聚四氟乙烯的方法，步骤包括：

29、对聚四氟乙烯表面进行化学活化处理（钠-萘溶液处理）或等离子体处理，得到预处理的聚四氟乙烯；

30、对不锈钢表面进行打磨、除油、清洗处理，得到预处理的不锈钢；

31、将上述环氧镍碳导电胶均匀涂覆于所述预处理的聚四氟乙烯和所述预处理的不锈钢的粘接面上，将两粘接面贴合，在120~180 ℃（优选140~160 ℃）温度下固化1~3 h（优选1.5~2.5 h），完成不锈钢与聚四氟乙烯的粘接。

32、本发明公开了以下技术效果：

33、本发明通过将珠链状镍粉、膨胀石墨、炭黑和多壁碳纳米管进行多元复配，与多官能环氧树脂基体复合，构建了三维协同导电网络结构，显著提升了导电胶的综合性能。所制备的环氧镍碳导电胶兼具优异的导电性能、粘接强度和耐热性能，同时具有良好的操作适用性，尤其成功解决了聚四氟乙烯（ptfe）与不锈钢等异种材料难以高强度粘接的技术难题，可广泛应用于汽车内外饰电子元器件粘接及ptfe模具与不锈钢的粘接等领域。

1.一种环氧镍碳导电胶，其特征在于，按质量份计，组分包括：

2.如权利要求1所述的环氧镍碳导电胶，其特征在于，所述环氧树脂为四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的混合物，质量比为1:1~2:1。

3.如权利要求1所述的环氧镍碳导电胶，其特征在于，所述镍粉为珠链状羰基镍粉，平均粒径为1~3 µm。

4.如权利要求1所述的环氧镍碳导电胶，其特征在于，所述膨胀石墨的膨胀倍率为200~400倍；

5.如权利要求1所述的环氧镍碳导电胶，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂；

6.一种权利要求1-5任一项所述的环氧镍碳导电胶的制备方法，其特征在于，步骤包括：

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预热的目标温度为60~80 ℃；

8.一种权利要求1-5任一项所述的环氧镍碳导电胶在汽车内外饰电子元器件粘接中的应用。

9.一种权利要求1-5任一项所述的环氧镍碳导电胶在不锈钢与聚四氟乙烯粘接中的应用。

10.一种使用环氧镍碳导电胶粘接不锈钢与聚四氟乙烯的方法，其特征在于，步骤包括：