一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶及其制备方法与流程

本发明属于导电胶技术领域，具体为一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶及其制备方法。

背景技术：

目前导电胶采用的胶粘剂主要以环氧树脂为主，环氧树脂具有形式多样、固化方便以及黏附力强等优点，成为一种理想的导电胶基体材料。

但环氧树脂作为导电的胶粘剂存在内应力较大、容易脆化、耐高温及冷热冲击性能较弱的问题，难以满足需长期使用和对耐老化性能要求较高的场合。

技术实现要素：

针对存在的问题，本发明提供一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶及其制备方法，操作简单，合成路线易于生产且能得到力学性能优异、热稳定性高的导电胶。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，包括如下步骤：

以二甲基二甲氧基硅烷与环氧树脂为原料，通过接枝反应得到有机硅改性的环氧树脂；

按质量份数计，将20-25份有机硅改性的环氧树脂、1.5-3份1,4-丁二醇二缩水甘油醚和固化剂混合均匀，得到混合体系a；

向混合体系a中加入kh560、分散剂和导电填料，之后混合均匀，kh560、分散剂、导电填料和混合体系a中1,4-丁二醇二缩水甘油醚的质量之比为(4-6)：(4-6)：(60-70)：(1.5-3)，得到有机硅改性的环氧树脂导电胶。

优选的，所述的环氧树脂为e-51型环氧树脂。

进一步，按100：(5-20)：(1-3)：(3-10)的质量比，将e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水混合均匀后在80-100℃下反应4-7h，得到有机硅改性的环氧树脂。

优选的，所述的固化剂为三乙烯四胺，三乙烯四胺与有机硅改性的环氧树脂的质量之比为(2-4)：(20-25)。

优选的，所述的分散剂为byk-163。

优选的，所述的导电填料为去除表面绝缘物的片状银粉。

进一步，将片状银粉先在乙酸的乙醇溶液中超声，之后磁力搅拌，最后依次抽滤、洗涤和干燥，得到去除表面绝缘物的片状银粉。

优选的，在真空脱泡机中先加入有机硅改性的环氧树脂、1,4-丁二醇二缩水甘油醚和固化剂搅拌3-5min，得到混合体系a，之后再依次加入kh560、分散剂和导电填料搅拌5-40min，得到有机硅改性的环氧树脂导电胶。

进一步，所述的导电填料分3-5次加入，每次加入后搅拌5-8min。

一种由上述任意一项所述的有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法得到的有机硅改性的环氧树脂导电胶。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，首先以二甲基二甲氧基硅烷与环氧树脂为原料，可通过接枝反应合成有机硅改性的环氧树脂，然后以有机硅改性的环氧树脂为基体树脂，利用二甲基二甲氧基硅烷水解聚合形成的有机硅聚物具有优异的柔韧性、耐热性和憎水性的特点，同时有机硅改性的环氧树脂可为导电胶提供一定的力学性能和粘结性能，加入一定质量的丁二醇二缩水甘油醚和固化剂后，丁二醇二缩水甘油可降低有机硅改性的环氧树脂的黏度，固化剂可通过加成反应将有机硅改性的环氧树脂进行固化，最后加入kh560、分散剂和导电填料，kh560作为偶联剂可粘附在导电填料的表面，改善其分散性，分散剂可防止导电填料沉降和凝聚，造成导电胶表面不导电的现象，因此最终可通过混合均匀的方式制备出力学性能优异、热稳定性高的导电胶。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的有机硅改性的e-51型环氧树脂和未改性的e-51型环氧树脂的傅里叶红外(ftir)图。

图2a为本发明实施例1制备的e-51型环氧树脂固化物的热重(tg)图。

图2b为本发明实施例1制备的有机硅改性的e-51型环氧树脂固化物(未加导电填料)的热重(tg)图。

图3为本发明实施例1制备的硅有机改性的e-51型环氧树脂导电胶实物及测试图。

具体实施方法

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，以二甲基二甲氧基硅烷与e-51型环氧树脂为原料，通过接枝反应得到有机硅改性的e-51型环氧树脂，然后以有机硅改性的e-51型环氧树脂为基体树脂，可为导电胶提供合适的力学性能和粘结性能保障，加入稀释剂(1,4-丁二醇二缩水甘油醚)、固化剂(三乙烯四胺)、偶联剂(kh560)、分散剂(byk-163)、导电填料(10um片状银粉)，经真空脱泡机搅拌，稀释剂可降低有机硅改性的e-51型环氧树脂的黏度，kh560粘附在片状银粉表面，可以改善片状银粉分散性，分散剂可防止银粉沉降和凝聚造成导电胶表面不导电的现象，最终制备出高性能的室温导电胶。

具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：(5-20)：(1-3)：(3-10)的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，二月桂酸二丁基锡和蒸馏水可促进二甲基二甲氧基硅烷水解聚合，搅拌升温至80-100℃，反应4-7h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

有机硅改性的e-51型环氧树脂的合成机理如下：

步骤2，为了使银粉表面的绝缘物去除，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取20-25份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入1.5-3份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2-4份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3-5min。三乙烯四胺和有机硅改性的e-51型环氧树脂的反应如下所示：

随后加入4-6份kh-560、4-6份byk-163，搅拌5-8min。最后分3-5次加入60-70份处理后的片状银粉，每次搅拌5-8min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例1

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：8：3：6的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至90℃，反应6h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取21.5份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2.5份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入5份kh-560、5份byk-163，搅拌5min。最后分三次加入64份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

将上述有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶按照体积电阻率计算标准，涂抹在载玻片表面，按照gb/t7124-1986粘结ly12-cz铝合金，随后室温固化12h，测试其体积电阻率为8.5×10^-4ω·cm，拉伸强度为20.85mpa。

图1为实施例1制备的有机硅改性的e-51型环氧树脂的ftir图。由图可知，相比原料e-51，1259cm^-1、1097cm^-1、1023cm^-1分别出现si-ch3、si-o-si、si-o-ch3的特征吸收峰，911cm^-1依然存在环氧基的特征吸收峰，说明二甲基二甲氧基硅烷发生了水解反应，且与e-51发生预期反应，证明二甲基二甲氧基硅烷改性e-51型环氧树脂的成功制备。

由图2a可知，e-51型环氧树脂固化物失重分为两个阶段，第一阶段在25-205℃，失重约为3.525％，这是由于产物中自由水和结合水脱离所造成的。第二阶段在210-750℃，失重约为88.242％，在357.13℃失重速率最大，这是由于环氧树脂大分子裂解所导致的。从750℃往后，失重趋于平缓，残炭量达到8.233％。由图2b可知，有机硅改性的e-51型环氧树脂固化物热失重分为两个阶段，第一阶段在25-250℃，失重约为6.239％，这是由于小分子在高温下挥发所造成的，包括自由水、结合水、硅烷自聚水解产生的甲醇等；第二阶段在250-600℃，失重约为82.991％，在348.42℃失重速率最大，这是由于硅烷自聚物和环氧树脂大分子链裂解所导致的。从750℃往后，失重趋于平缓，残炭量达到10.77％。对比图2a)、2b)，e-51型环氧树脂固化物和有机硅改性的e-51型环氧树脂固化物热失重具有相同趋势，耐热温度均可达到100℃，但相对e-51型环氧树脂固化物，有机硅改性的e-51型环氧树脂固化物残炭量得到了提高，说明有机硅的引入，环氧树脂的热稳定性进一步上升。

图3为实施例1制备的有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶实物图。由图3可知，有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶经简单直流电灯泡检测，灯泡发亮，可发出粉色的光，说明有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶的成功制备。

实施例2

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：5：3：6的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至90℃，反应6h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取20份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入5.5份kh-560、5.5份byk-163，搅拌5min。最后分四次加入65份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例3

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：10：3：6的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至90℃，反应6h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取21份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入5份kh-560、5份byk-163，搅拌5min。最后分三次加入65份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例4

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：10：3：6的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至90℃，反应6h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取22份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入5份kh-560、5份byk-163，搅拌5min。最后分五次加入64份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例5

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：20：3：6的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至80℃，反应7h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取22份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2.5份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、2.5份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入5份kh-560、5份byk-163，搅拌5min。最后分三次加入63份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例6

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：8：1：6的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至100℃，反应4h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取23份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、3份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入4.5份kh-560、4.5份byk-163，搅拌5min。最后分三次加入63份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例7

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：8：3：3的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至90℃，反应5h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取25份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入2.5份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、3.5份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入4.5份kh-560、4.5份byk-163，搅拌5min。最后分三次加入60份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。

实施例8

本发明一种基于有机硅改性的环氧树脂导电胶的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，向装有搅拌器、回流冷凝管、n2保护的250ml四口圆底烧瓶加入质量比为100：5：3：10的e-51型环氧树脂、二甲基二甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡和蒸馏水，搅拌升温至90℃，反应5h，得到有机硅改性的e-51型环氧树脂。

步骤2，取5g10um片状银粉置于100ml乙酸的乙醇溶液中，用超声波清洗机超声60min，磁力搅拌10min，最后经抽滤，洗涤，干燥，即可得到处理后的片状银粉。

步骤3，按质量份数计，取25份有机硅改性的e-51型环氧树脂，先加入3份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、4份三乙烯四胺，使用真空脱泡机搅拌3min。随后加入4份kh-560、4份byk-163，搅拌5min。最后分三次加入60份处理后的片状银粉，每次搅拌5min，即可得到有机硅改性的e-51型环氧树脂导电胶，低温储存，备用。