紫外光固化环氧丙烯酸树脂导电胶

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 年 月第 卷第 期 , 中 国 族 拈 刊 紫外光固化环氧丙烯酸树脂导电胶 刘彦军 , 常 英 大连轻工业学院化材学院 , 辽宁省大连市 摘要 以环氧丙烯酸树脂为基体树脂 、微米级片状铜粉为导电填料制备紫外光固化导电胶 , 采用光引发 剂与热引发剂复合引发体系实现导电胶的深层固化 。 对紫外光固化导电胶的影响因素进行研究 , 制备出的导 电胶电阻率可达 , 剪切强度为 。 关健词 环氧丙烯酸树脂 导电胶 紫外光固化 中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一 前 言 导 电胶是把导 电粒子均匀地分散在树脂 中形 成的一种导电材料 。 导电粒子赋予其导电性 , 树脂 使其适于粘接 , 导 电胶是兼具有导 电和粘接双重性 能的材料 。 随着科学技术的不断进步 , 电子元器件 向小型化 、微型化 的迅速发展 , 推动了导电胶 的发 展 。 紫外光固化导电胶是近年来开发的导电胶新品 种 , 与热固化导电胶相 比 , 紫外光 固化导电胶将紫 外光固化技术与导电胶结合起来 , 赋予 了导 电胶新 的性能并扩大了导电胶的应用范围 。 制备出的导电 胶可用于液晶显示 , 电致发光等电子显示技术上 , 作为一种新型连接材料 , 紫外光固化导 电胶有着优 良的性能和相当广阔的应用前景 。 但是对紫外光固 化导电胶研究和应用还不多 , 国外从 年代开始 对光固化导电胶进行研究 周 , 我国在这方面的研究 还很少 。 作者 以环 氧丙烯酸树脂为基体树脂制备铜导 电胶 , 导 电填料采用微米级 片状铜粉 , 光 引发体系 采用光固化剂和热固化剂 , 制备出的导电胶在紫外 灯下固化快 , 电阻率低 , 连接强度可靠 。 可用于电子 产品及多种导 电材料的连接 , 具有 良好的应用前 景 。 实验部分 , 原料与试剂 环氧丙烯酸树脂 , 自制 一 乙 烯基毗咯烷酮 , 工业品 三经 甲基丙烷三丙烯酸醋 , 工业 品 安息香双 甲醚 , 工业 品 二苯甲酮 , 化 学纯 铜粉 目 、偶氮二异丁睛 , 分析纯 硅 烷偶联剂 一 , 工业品 乙二胺四乙酸 , 分析纯 。 铜粉的预处理 采用湿法球磨处理铜粉 , 在铜粉中加人无水乙 醇作为介质 , 氮气保护下用行星式球磨机进行球 磨 , 球磨 除去无水 乙 醇后 , 得到呈珠光色粒径 为 一 林 的微米级片状铜粉 。 将球磨后的铜粉用浓度为 的稀硫酸溶液洗 两次 , 再用无水乙醇洗两次 , 加入分散剂或偶联剂 , 快速放人真空干燥箱中 , 干燥备用 。 导电胶的制备 称取 环氧丙烯酸树脂 、 、 、 安息香双甲醚和 二苯 甲酮 , 混合均匀得 到光敏树脂 , 避光保存 。 将光敏树脂和处理过的铜粉混合均匀 , 得到导 电胶 。 , 电阻率的测试 试样制备 将平板玻璃截割成尺寸为 的玻璃条 , 用酒精或丙酮洗净 , 干燥备用 。 按 照所测试的导 电胶涂胶工艺 , 在每个玻璃条的一个 面上均匀涂胶 , 然后将 片干净的尺寸为 的铜箔或铝箔分别粘在长条 收稿 日期 一 一 。 基金项 目 年大连市科委留学回国基金 。 作者简介 刘彦军 一 , 辽宁省人 , 博士 , 教授 , 硕士生导师 , 主要从事高分子精细化工研究 。 通讯联系人 常英 。 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 中 闯 族 拈 钊 第 卷第 期 玻璃的两端 , 作为测量引线 , 将两条玻璃粘合 , 用夹 子夹好 , 进行 固化 。 把固化的试样两边被挤 出来的 胶除掉 , 即可进行测量 。 用数字式万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 测量试样两 引线间的电阻值 。 每一个试样测量两次 , 取其算术平均值作为试样 的 电阻 。 电阻率计算 用 千分尺测 出试样三个点 的厚 度 , 取其算术平均值 , 减去两片玻璃的厚度 , 即为胶 层厚度 。 用游标卡尺测 出两引线间的实际长度 , 即 为胶条的长度 。 导电胶电阻率按 式计算 丹址翔一子象粗 电阻率 。 · 、琴 乙 式中 一试样的电阻 , 一胶层的厚度 , 一胶层的宽度 , 一胶层的长度 , 导电胶的导 电性能主要来 自于导电填料 , 导电 填料达 到一定值后 , 导 电胶导 电 , 随着导电填料 含 量的上升 , 电阻率下降 , 当达到一定值后 , 电阻率就 不再继续下降 , 趋 于平缓 。 导 电胶 的导电机理被认 为主要是导电粒子间的连续或不连续接触 , 形成导 电通路 , 使导 电胶具有导 电性 。 胶层 中粒子间的稳 定接触是 由于导电胶固化或干燥造成的 。 导电胶在 固化或干燥前 , 导 电粒子在胶粘剂 中是分离存在 的 , 相互间没有连续接触 , 因而处于绝缘状态 。 导电 胶 固化或干燥后 , 由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化 而引起胶粘剂体积的收缩 , 使导电粒子相互 间呈稳 定的连续状态 , 表现出导 电性 。 剪切强度的测试 剪切强 度 的测试参照 国标 一 进 行冈 。 实验采用 的有机玻璃片作 为导电胶的胶连接体 , 在 ℃室温下对导电胶进行 拉伸剪切强度实验 , 实验所用仪器为广州试验仪器 厂生产的 一 型拉力试验机 。 结果与讨论 , 光固化及导电原理 固化过程的实质是 自由基引发的交联反应 。 光 引发剂和光敏剂是光 固化体系的重要组成部分之 一 。 在紫外光照射下 , 光引发剂吸收光子 , 产生 自由 基 。 光敏剂本身不产生 自由基 , 但可 以通过能量的 转移促进光引发剂的激发 , 提高引发效率 。 由于不 透明的导电填料的影响 , 紫外光辐射很难到达导电 胶 的深层 , 从而导致 固化不完全 , 为了解决深层 固 化的问题 , 采用 了同时使用光固化引发剂和热固化 引发剂的二重 固化机理 月 。 由于紫外光源照射导电 胶表面时同时会产生热量 , 当照射到一定程度时 , 导电胶内部温度上升 , 热引发剂被激发产生 自由 基 , 引发未反应的活性稀释剂 , 进而引发聚合反应 。 光 固化和热固化双重 引发机理保证了导电胶从内 到外完全固化 , 达到最佳固化效果 。 作者使用的光引发剂为安息香双 甲醚 纯 , 在受到 辐射和二苯甲酮 的作用下 , 安息香 双 甲醚会发生 型分裂 , 产生两个 自由基 , 自由基引发链式反应 , 使体系完成从线型到体型的 转变 , 从而达到固化的 目的 。 影响固化时间的因素 光 固化导 电胶 的 固化速度与导 电胶 中光敏树 脂和铜粉 的配 比有直接关系 , 光敏树脂 的含量越 低 , 则固化时间越短 。 但是随着铜粉含量的增高 , 光 敏树脂之间接触的机会越小 , 自由基 引发的机会越 小 , 当铜粉与光敏树脂的配 比达到一定程度时 , 固 化速度就不再增加 了 。 作者采用 引发剂进行固 化 , 改变铜粉和光敏树脂的质量 比 , 得到结果如图 所示 ,才︸‘飞一,山,二 趁宜蓄滚厄 铜粉 光敏树脂 质量比 圈 铜粉 光敏树脂《质 比 对固化时间的影响 由图 可知 , 当铜粉与光敏树脂的质量 比在 时 , 导电胶的固化速度最大 , 超过这个值固化 速度不再增加 。 固化时间直接影响到导电胶的固化 程度 , 固化时间过短 , 则 固化不彻底 , 胶层 内部的导 电胶没有得到固化 , 使导 电胶稳定性下降 , 粘结强 度也达不到要求 。 固化时间达到 时 , 导电胶内 部固化完全 , 粘结强度也达最大 。 这一点可通过红 外光谱得到验证 。 图 、图 是含有 铜粉的导电 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 卷第 期 刘彦 军等 紫外光 固化环 氧 丙 烯酸树脂 导 电胶 点 固化郁 己国侧嗽导称 ,‘八乙,︸ ⋯ ‘ 日。哥国留 二内‘月,几乙口 ︸︻‘甘,﹃,、口几, 承卜口 而丽一一币亏〕三犷一一百而石一 ‘ 兹苏 。 武仁 铜粉 光敏树脂 质量 比 图 铜粉 光敏树脂 质 比 对导电胶性能影响 波数 一 图 导电胶固化前的 「丁一旧 图谱 嘿 卫人 固化启 力 一 波数 一 圈 导电胶 固化后的 一旧 图谱 胶 未 固化 和 固化 而 的红 外 光 谱 图 。 固化 前 一 , 处 双键吸收峰很强 , 当固化时间达 时 , 含有双键的活性单体和环氧丙烯酸树脂 发生聚合反应 , 一 , 处双键吸收峰基本消失 , 说 明材料已经固化 。 粒子含量的增加 , 开始时电导率增加极其缓慢 , 但 当加人的导 电粒子达到某一含量后 , 电导率迅速增 大 。 一般认为这一 阀值相应 于在复合材料 中的粒 子开始形成导 电通路的临界情况 。 经过一段突升 之后 , 再继续加大填料量 , 电导率又呈缓升之势 , 这个电导率急升 的区域就称为渗滤 区域 。 电导率 的急升是 由于导电粒子连续 网络的形成所致 。 但 是 由于导电填料的增加 , 导 电胶 的连接强度随之 下 降 , 这是因为连接强度来源于胶粘剂分子与被 粘物分子之间的作用力 , 主要 为范德华力和胶粘 剂分子中经基与基体分子间的作用力 。 同时 , 被粘 物表面不完全光滑所产生 的机械结合作用也对连 接起到加强作用 。 加人导 电填料后 , 在导电胶 一被 粘物界面上部分导 电填料 一被粘物 的接触取代 了 胶粘剂一被粘物的接触 , 降低 了有效连接面积 , 进 而降低 了连接强度 。 引发剂含盘对导电胶性能的影响 改变导电胶光引发剂和热引发剂的含量 , 对导 电胶的电阻率和剪切强度进行测量 , 结果如图 、 图 所示 。 目山昌侧嗽易椒 “ 电阻率 一剪切强度 日。·哥国奋 铜粉和光敏树脂的质量 比对导 电胶性能的影 响 改变铜粉和光敏树脂的质量 比 , 对导电胶的电 阻率和剪切强度进行测量 , 其结果如图 所示 。 由图 可知 , 当铜粉与光敏树脂 的质量 比为 时 , 导电胶的电阻率和剪切强度最佳 。 导电胶 的电阻率与导电粒子即铜粉含量有关 , 若铜粉加人 量过少 , 固化干燥后 , 胶层 中的铜粉得不到链状连 接 , 此时可能完全不导电 。 相反 , 导电粒子加人量过 多 , 导电粒子得不到牢固的连结 , 导电性不稳定 , 剪 切强度也明显下降 。 因此平衡导电性和剪切强度之 间的关系是衡量导电胶性能的关键 。 铜粉含量对导 电胶电性能的影响 , 符合 , 渗滤阀值 ”现象 。 随着导电 光引发剂含量 图 光引发剂含 对导电胶性能影响 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 中 目 欣 拈 刊 第 卷第 期 己目侧黔异椒 二 二阻率 叨切强度 日。·口︵工哥国钾 热引发剂含量 图 热引发剂含 , 对导电胶性能影响 由图 可 知 , 光引发剂含量过高时 , 会降低导 电胶的电阻率和剪切强度 。 这是因为光引发剂中的 光敏剂在光引发反应结束后 , 会残 留在体系中 , 最 终对电阻率和剪切强度造成负面影响 。 当光引发剂 为 时导电胶电阻率和剪切强度最佳 。 由图 可 知 , 热引发剂含量的添加 , 加快固化速度 , 减少铜粉 在高温下氧化的机会 , 同时使固化深度增加 , 导 电 胶的固化彻底 , 可增强导 电胶的剪切强度 。 当热引 发剂含量为 时 , 导 电胶的电阻率和剪切强度最 佳 。 粘结强度达到最佳 。 用隧道扫描电镜对导电胶结构进行表征 实验采用 的铜粉是 目铜粉经过真空球磨 得到的 , 球磨时间 。 球磨后铜粉粒子的粒径为 一 林 。微米级铜粉作为导电胶的导电粒子使用有 许多优点 , 其粒径小 , 在与光敏树脂混合后得到的 导 电胶流动性好 , 适 于涂布 , 使其可 以应用在 印刷 线路板等精细线条的制备上 。 同时 , 由于粒径小 , 使 导 电胶 的导 电性有 明显 的升高 , 这是 因为粒径较 小 , 形成导 电通路的机会大大增加 , 使导电性 提高 很大 。 用球磨后的铜粉制备出导电胶固化后的 照片如 所示 , 从 图 可 以看 出铜粉呈 明显 的片 状 。 多翻国呢 诫 、咧渊 忆成‘ 苗佗思 照价吼 韶 脱闭 ‘叫爪啪份爪凿沮钧 巾 卜口饥护补 娜加 褚 啪公 偶联剂含 对导电胶性能的影响 一 是一种硅烷类偶联剂 , 它对铜粉具有 一定的保护作用 , 防止铜粉暴露在空气 中而被氧 化 , 同时 , 偶联剂还能够改善极性和非极性基材之 间的相互作用 , 使导 电胶 的粘结作用得到增强 。 改 变偶联剂含量对导电胶性能的影响结果如图 。 图 固化后导电胶 照片 结 论 通过采用 自制的环氧丙烯酸树脂 , 可 以得到在 紫外光下固化的各向同性导电胶 , 导 电胶固化后 的 电阻率可达 幼 一 , 剪切强度为 。 紫 外光 固化导 电胶具有固化速度快 , 温度低 , 节约能 源 , 工艺简便快捷等特点 。 可应用于电子产品的导 电性粘结和印刷线路 , 具有良好的应用价值 。 其它 工作正在进行中 。 己落侧烈尽椒 月八乙,卫 电阻串 剪切强度 弓,‘日。·辞国钾 日一 含 图 一 含 , 对导电胶性能影响 由图 可知 , 偶联剂 一 的增加使导电性 和剪切强度均有所上升 , 但是 , 偶联剂含量不宜过 高 , 这是因为偶联剂含量过高时会完全包裹在铜粉 表面 , 使铜粉粒子之间无法形成导 电通路 , 影响导 电性能 。 因此 , 当 一 含量为 时 , 导电性和 参考文献 〔 倪晓军 梁彤祥 , 刘杨秋 精细电路连接用紫外光固化各 向异性导电胶田 电子元件与材料 , , 一 」 一 , 胶粘剂剪切冲击强度试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 」 功 , 犯颐 皿以 , 一 一 刃竹 , , 旧 , 伽日山 一 , 明一 下转第 页 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 卷第 期 王金花等 低毒树脂 改性氛 丁胶粘 剂 的研制 表 编号 溶剂混合类型 正交表中溶剂列表 溶剂配比 丫 烃类 酮类 芳类 正 己烷 丁酮 甲苯二 酮类 油类 醋类 丙酮 汽油 醋酸乙酷二 烃类 酮类 油类 正己烷 丙酮 汽油二 名 烃类 醋类 正己烷 环 己烷 醋酸乙酷二 酮类 油类 酷类 丙酮 汽油 醋酸乙醋 烃类 酮类 芳类 正己烷 丁酮 甲苯二 烃类 酷类 正 己烷 环己烷 醋酸乙酷二川 烃类 酮类 油类 正 己烷 丙酮 汽油二 烃类 酮类 油类 正己烷 丙酮 汽油二 烃类 醋类 正 己烷 环己烷 醋酸乙 醋 烃类 酮类 芳类 正 己烷 丁酮 甲苯二 酮类 油类 醋类 丙酮 汽油 醋酸乙醋二 烃类 醋类 正 己烷 环己烷 醋酸乙醋二 烃类 酮类 油类 正己烷 丙酮 汽油 酮类 油类 醋类 丙酮 汽油 醋酸乙醋 烃类 酮类 芳类 正 己烷 丁酮 甲苯 · , 所制备的胶粘剂外观为咖啡色粘稠液体 , 粘 度 为 · 氯 丁 胶 粘 剂 粘 接 强 度 可 达 , 具有涂刷 方便 , 粘性保持期 长 , 粘接强度 高的优点 , 但是用于大规模的工业生产还存在着周 期较长的缺点 , 在这一方面还有待解决 。 参考文献 李子东 , 李广宇 , 于敏 现代胶粘技术 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 北京 新 时代出版社 , 张在新 鞋用抓丁胶粘剂阴 中国胶粘剂 , , 廖增砚 , 余云照 , 卢风才 , 等 合成胶粘剂 北京 科 学出版社 , 王国全 , 王秀芬 聚合物改性 北京 中国轻工业出版 社 , 王贵森 , 汪信 溶剂型抓丁胶粘剂的研究田 南京理工 大学学报 , , 贝有为 合成胶粘剂及其性能测定〔 〕北京 燃料化学 出版社 , 吴妙生 , 周祝林 胶粘剂性能测定方法评论田 粘接 , , 沌刃 一 声 , 升滩刀‘ 子褚 澎 , 一 , 仰 , , , , , 叩 而 , , , , 二 一二 吻 场 一 飞 , , 户。 , , , · 月川陷八如 , 访 上接第 页 一 砂 一 , 月竹探‘ 斌 , 铆 , , 咫 叩 印吧 坷 班 而 讲 , 一 , 一 , 比