导电胶导电原理及基本参考配方分析

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所属分类:高分子文章

导电胶也叫导电银浆,可以分为聚合物导电浆料和烧结型银导电浆料,其区别在于前者以聚合物作为粘结相,后者以玻璃或氧化物作为粘结相。

今天我们主要讨论聚合物导电胶。其实导电胶由聚合物基体和导电填料经混合制备而成,主要通过导电填料来实现导电的。

一、导电胶导电机理

1.1. 穿流理论

当导电填料的填充量达到一定量后,原本处于独立分散状态的金属导电粒子开始相互接触,形成连续的网络结构,使导电胶具有导电性能。可以认为导电胶的电阻是内部一系列电阻的串并联总和,也就是金属导电粒子本身的电阻和金属粒子之间形成的串并联电路网络所具有的电阻的总和。穿流理论主要的不足在于不能解释导电胶只有在基体树脂固化后才能表现出良好的导电性能的事实。所以有人提出了第二种理论。

1.2. 隧穿效应

该理论着重点是聚合物的绝缘性,认为金属粒子上一般覆盖了一层绝缘的聚合物薄膜,粒子与粒子之间很难直接的接触,只有通过粒子之间的电子跳跃,电子才能穿过绝缘层,达到传导的效果(即隧穿效应)。可以理解为在树脂固化以前,片状银粉在树脂中松散分布,且银表面覆盖着一层绝缘的聚合物薄膜,这时导电胶是绝缘的;在树脂固化过程中,随着溶剂的挥发和树脂体积的收缩,填料粒子开始部分地聚集在一起,形成稳定连续的接触;其中树脂的收缩使填料粒子间产生了足够的压力,粒子与粒子之间的接触更为紧密,这是导电胶电导建立的主要原因。

导电胶导电原理及基本参考配方分析

碳纳米管隧穿模型

二、导电胶配方参考

2.1. 常规配方参考及各成分作用

成分质量百分比成分说明
银粉78-82%导电填料
双酚A型环氧树脂8-12%树脂
酸酐类固化剂1-3%固化剂
甲基咪唑0-1%促进剂
乙酸丁酯4-6%非活性稀释剂
活性稀释剂6921-2%活性稀释剂
钛酸四乙酯0-1%附着力促进剂
聚酰胺蜡0-1%防沉降剂

2.2. 高导电导热导电胶配方

数据来源于专利CN105315943A

双酚A型环氧树脂30份

石墨烯2份

酚醛树脂10份

氮化硼2份

二氧化硅气凝胶1.5份

稀释剂3份

固化剂1份

偶联剂2份

促进剂0.5份。

关键材料作用:环氧树脂主要起粘结固定作用,石墨烯使得导电胶的导电性提高,石墨烯纳米片和氮化硼纳米片使导电胶具有优异的导热性能,二氧化硅气凝胶使得该导电胶的力学性能得到改善,抗冲击性能大大提高,且其耐热性能增加。

原料性能介绍:

纳米六方氮化硼是一种类石墨烯的二维材料,而同时也是一种性能优异并具有很大发展潜力的新型陶瓷材料,因其具有高温抗氧化性、耐辐射、高导热率、高温润滑性、介电性能和绝缘性能良好的特点,在冶金、航天航空、电子和核工业等领域有着广泛的应用。六方氮化硼粉体材料是基于二维的氮化硼纳米片通过空间交联形成的三维网状结构,除了具有二维氮化硼纳米片的性质,三维氮化硼纳米材料在空间导热,催化剂载体及吸声防震等。

2.3. 碳纳米管改性导电胶

数据来源专利CN105254993A

纳米银胶体1份

纳米铜胶体1份

碳纳米管2份

氯化钯1份

离子液体5份

油酸修饰的四氧化三铁磁性纳米颗粒1份

氧化锌纳米线3份

基础树脂40份

填充油8份

润滑剂0.5份

无机填料2.5份

抗氧化剂0.01份。

2.4. 双组份加成型防沉降导电硅胶

数据来源专利CN105199623A

A组分

基料:20份

甲基氢硅油:2份

抑制剂2-甲基-3-丁炔基-2醇:0.005份

二甲基硅油:5份

硅烷偶联剂A-171:0.005份

改性纯银导电粉:40份,

B组分

基料:20份

铂催化剂:0.0001份

二甲基硅油:5份

硅烷偶联剂A-171:1份

改性纯银导电粉:40份

2.5. 天然可生物降解的医用导电胶

数据来源专利CN105199631A

9.5%海藻酸钠

3.0%渗透剂

0.3%防腐剂

87.2%纯化水

延伸阅读低硬度导电TPV/TPE热塑性弹性体的难点

来源:高分子学习研究公众号,索

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