一种PE全方位导电海绵及其生产工艺的制作方法

本发明属于导电材料，具体地，涉及一种pe全方位导电海绵及其生产工艺。

背景技术：

1、全方位导电海绵是在三维多孔弹性骨架上形成连续金属导电层的复合材料，兼具缓冲、减震、接地导通和电磁屏蔽功能，可设置于机壳接缝、显示模组、连接器及其他电子部件之间。其中，聚乙烯（pe）海绵具有密度低、吸水率低、化学稳定性好、压缩支撑稳定且成本较低等特点，适合用于需要一定支撑力的导电缓冲部件。

2、然而，pe分子链非极性且表面能较低，加之海绵在实际装配中反复压缩、回弹或横向剪切时，软质多孔骨架、聚合物底层与刚性金属层的变形能力相差较大。应变容易集中镀层与海绵基底的界面间，逐步形成层间脱粘和层内微裂纹；裂纹跨越金属导电网络后会切断局部通路，并使剩余通路承受更高电流密度。脱落的金属或底层碎屑还可能进入电子设备内部，造成污染或短路隐患。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种pe全方位导电海绵及其生产工艺。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种pe全方位导电海绵，包括具有连通孔的pe海绵基体，以及依次附着于表面的功能基层、预镀层和表镀层；具体地：

4、pe海绵基体孔密度为55-70ppi、开孔率为95-98%为宜，以保持充分浸润和镀覆，以保持全方位导电。

5、预镀层优选为厚度0.5-0.8μm的化学镀铜层，表镀层优选包括厚度6-9μm的电镀铜层和厚度0.8-1.2μm的电镀镍层，铜层提供低电阻连续网络，外侧镍层用于提高耐磨和耐蚀性。

6、功能基层由功能浸渍液固化而成，其重量份组分为：改性聚氨酯分散体100份、水分散聚碳二亚胺5.5-7.2份、润湿剂0.3-0.4份、消泡剂0.15-0.2份、增稠剂0.18-0.25份和去离子水130-150份。

7、其中，改性聚氨酯分散体由如下步骤制成：

8、步骤a1：将季戊四醇三丙烯酸酯、三乙胺和无水四氢呋喃混合，在干燥氮气氛围下冷却至0-5℃，缓慢加入脂肪酰氯控制温度不高于10℃，加入完毕后在25-30℃反应4-6h，反应完毕过滤去除铵盐，蒸除四氢呋喃后洗涤、干燥，得到中间体；

9、进一步地，季戊四醇三丙烯酸酯、脂肪酰氯、三乙胺和无水四氢呋喃的用量比为0.1mol：0.11-0.12mol：0.12-0.14mol：150-200ml。

10、优选地，脂肪酰氯的脂肪链长度为c12-c18。

11、步骤a2：将中间体、二乙醇胺和无水异丙醇预混，再加入三苯基膦混合，在干燥氮气氛围下升温至55-62℃反应8-10h，反应完毕蒸除异丙醇，再薄膜脱挥，得到改性醇单体；

12、进一步地，中间体、二乙醇胺、三苯基膦和无水异丙醇的用量比为0.1mol：0.3mol：0.2-0.3g：250-330ml。

13、步骤a3：将聚四氢呋喃醚二醇、2,2-二羟甲基丙酸和无水丙酮预混，氮气氛围下升温至60-65℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯预聚反应2.8-3.5h，之后降温至40-50℃依次加入二月桂酸二丁基锡和改性醇单体聚合反应1.5-2h，最后加入1,4-丁二醇扩链反应0.5-0.8h；反应完毕蒸除丙酮，加入去离子水剪切分散，得到改性聚氨酯分散体；

14、进一步地，改性聚氨酯分散体制备中的总nco/oh当量比1.4-1.6，预聚反应中nco/oh当量比控制为2.5-2.8，聚四氢呋喃醚二醇和2,2-二羟甲基丙酸的羟基摩尔比为1：0.22-0.3；聚合反应中nco/oh当量比控制为1.7-1.9；二月桂酸二丁基锡为反应原料总量的0.03-0.04%。

15、一种pe全方位导电海绵的生产工艺，包括如下工序：

16、工序s1：将pe海绵基体用非离子表面活性剂水溶液浸洗，之后依次用去离子水和乙醇水溶液漂洗，干燥后得到洁净海绵基体；

17、工序s2：按功能浸渍液的组分，将去离子水、改性聚氨酯分散体、润湿剂和消泡剂预混，再依次加入水分散聚碳二亚胺和增稠剂混匀即得到功能浸渍液，将洁净海绵基体浸没于功能浸渍液，真空浸渍后挤液，干燥形成功能基层，得到浸涂海绵；

18、工序s3：将浸涂海绵浸入钯活化液中活化，之后采用化学镀铜形成预镀层，得到预镀海绵；

19、工序s4：将预镀海绵在镀铜液和镀镍液中依次电镀，形成含电镀铜层和电镀镍层的表镀层，得到pe全方位导电海绵。

20、本发明的有益效果：

21、本发明通过在pe海绵基体与金属镀层之间设置由改性聚氨酯形成的功能基层，实现界面相容、金属锚固与刚韧过渡的协同增强；其中，改性醇单体中的c12-c18长链脂肪烷基与pe分子链具有较好的结构相容性，能够降低功能基层与pe基体之间的界面能，改善功能浸渍液对pe海绵孔壁的润湿和铺展，并通过分子间作用及链段缠结提高功能基层在pe表面的附着稳定性；同时，长链脂肪烷基具有一定的柔性，可随pe海绵压缩和回弹而协调变形，减少pe基体与功能基层界面处的应力集中。

22、改性醇单体经二乙醇胺参与加成引入多个含氮、含氧结构，与酯基、羟基及聚氨酯中的氨基甲酸酯基共同形成多位点配位体系，能够在钯活化和化学镀铜过程中对钯离子、铜离子等金属活性物种产生配位吸附和局部富集作用，提高活化中心的分布密度及稳定性，并使还原生成的金属在功能基层表面及近表层形成锚固点，从而增强功能基层与预镀层之间的结合能力。由此，长链脂肪烷基主要强化功能基层与pe基体的相容和附着，含氮、含氧结构主要强化功能基层与金属镀层的配位锚固，二者分别作用于功能基层的内、外两侧，并通过连续的聚氨酯网络形成稳定的界面结合体系，避免任一侧界面成为复合结构的薄弱部位。

23、此外，改性醇单体具有多臂支状含酯结构，其多个羟基与异氰酸酯反应后形成支化交联节点，可提高功能基层的交联密度、内聚强度和刚性，使其能够对外侧金属镀层提供稳定支撑；支链中的酯基、羟乙基衍生链段及长链脂肪烷基又保留适当的链段活动能力，可通过分子链运动和极性基团间作用分散、耗散压缩应力，避免功能基层因过度增刚而发生脆化。因此，支化交联产生的增刚作用与含酯柔性支链产生的增韧作用相互配合，使功能基层在柔软的pe海绵与刚性的铜、镍镀层之间形成刚韧适中的过渡层，减小相邻层之间的刚性梯度和变形差异。

24、进而，功能基层形成“基体润湿附着-镀层配位锚固-层间梯度传力”的协同作用机制，使外部载荷能够在pe基体、功能基层和金属镀层之间逐级传递和分散，从而抑制反复压缩过程中产生的层间脱粘、镀层开裂和金属掉粉，维持三维导电网络的连续性，最终使所得pe全方位导电海绵兼具较高的层间结合强度、稳定的全方位导电性能、电磁屏蔽性能以及良好的压缩循环耐久性。

1.一种pe全方位导电海绵，至少包括pe海绵基体，以及依次附着于表面的功能基层、预镀层和表镀层，其特征在于，功能基层由功能浸渍液固化而成，其重量份组分为：改性聚氨酯分散体100份、水分散聚碳二亚胺5.5-7.2份、润湿剂0.3-0.4份、消泡剂0.15-0.2份、增稠剂0.18-0.25份和去离子水130-150份；

2.根据权利要求1所述的一种pe全方位导电海绵，其特征在于，季戊四醇三丙烯酸酯、脂肪酰氯、三乙胺和无水四氢呋喃的用量比为0.1mol：0.11-0.12mol：0.12-0.14mol：150-200ml。

3.根据权利要求2所述的一种pe全方位导电海绵，其特征在于，脂肪酰氯的脂肪链长度为c12-c18。

4.根据权利要求2所述的一种pe全方位导电海绵，其特征在于，中间体、二乙醇胺、三苯基膦和无水异丙醇的用量比为0.1mol：0.3mol：0.2-0.3g：250-330ml。

5.根据权利要求4所述的一种pe全方位导电海绵，其特征在于，改性聚氨酯分散体制备中的总nco/oh当量比1.4-1.6，预聚反应中nco/oh当量比控制为2.5-2.8，聚四氢呋喃醚二醇和2,2-二羟甲基丙酸的羟基摩尔比为1：0.22-0.3；聚合反应中nco/oh当量比控制为1.7-1.9；二月桂酸二丁基锡为反应原料总量的0.03-0.04%。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种pe全方位导电海绵的生产工艺，其特征在于，包括如下工序：

7.根据权利要求6所述的一种pe全方位导电海绵的生产工艺，其特征在于，pe海绵基体孔密度为55-70ppi、开孔率为95-98%。

8.根据权利要求6所述的一种pe全方位导电海绵的生产工艺，其特征在于，预镀层为厚度0.5-0.8μm的化学镀铜层，表镀层为厚度6-9μm的电镀铜层和厚度0.8-1.2μm的电镀镍层。