[发明专利]一种压电复合材料用高粘接强度低温固化导电银胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及设计一种固化温度低、固化时间短、粘结强度高及导电性能良好的环氧树脂导电银胶及其制备方法，属于环氧树脂胶黏剂领域。

背景技术

换能器是探测设备中必不可少的关键部位，是水声检测设备区别其它检测设备(如雷达)的标志之一。压电复合材料因具有高的机电耦合系数、低声阻抗、宽频带、易于与水匹配等优点逐渐代替压电陶瓷作为换能器中的核心材料。压电复合材料是由具有压电相材料与非压电相材料按照一定的连通方式组合在一起，从而构成的具有一定压电效应的新型材料。目前，在聚合物与压电陶瓷的复合材料换能器的制作过程中，由于压电复合材料本身的特性，使得电极同时在两种材料表面上具有良好的附着力并达到均匀一致性变的困难，存在银层与复合材料以及焊点与银层之间的粘接强度低的问题，严重影响着可靠性。由于复合材料中的聚合物组份不能耐高温，则要求电极制备时固化温度低、固化时间短。在对复合材料振子进行电学测试时，也要求电极层的导电能力好。

电极工艺最常见的方法有离子溅射、纳米喷镀、化学镀和电镀，这些工艺虽然用于仪器操作时，过程简单，外形美观且导电能力较好，但银层和复合材料基体之间的粘接强度及银层和焊点之间的粘接强度较差。导电银胶作为物体间的导电粘接剂在电子和材料等领域广泛使用，用导电银胶对复合材料涂银焊线时，银层和复合材料之间的粘接强度及银层和焊点之间的粘接强度要比以上工艺的强很多，但当前的导电银胶固化温度高、固化时间长，以及其粘接强度和焊接附着力仍不能最大化满足复合材料镀银焊线的需求。因此，急需一种固化温度低、固化时间短、导电能力好、银层和复合材料之间粘接强度(以下定义为银层粘接强度)及银层和焊点之间粘接强度(以下定义为焊点粘接强度)高的导电银胶应用于复合材料电极制备领域，对压电复合材料的推广应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对压电复合材料，提供一种固化温度低且时间短，银层粘接强度和焊点粘接强度高的单组份环氧树脂导电银胶，以及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的单组份环氧树脂导电银胶包括导电填料、基础树脂、固化剂、溶剂，所述的导电填料为导电银粉，所述的基础树脂为高分子环氧树脂，所述的固化剂为有机多胺类固化剂。

进一步地，上述导电银胶还可包括其它添加剂，所述其它添加剂为稀释剂、分散剂、增韧剂、偶联剂、催化剂、导电促进剂、固化型促进剂和附着力促进剂中的一种或多种。

优选地，所述的导电银粉为100nm-3um的片状银粉和球状银粉，占总质量的百分比为55％-75％。

优选地，所述的溶剂为丙酮、丙三醇、异丙醇、松油醇中的一种，占总质量的百分比为8％-15％。

优选地，所述的高分子环氧树脂为E-55(616)环氧树脂、AG-80环氧树脂、E-51(618)环氧树脂、E-44(6101)环氧树脂、E-42(634)环氧树脂中的一种。

优选地，所述有机多胺类固化剂为单一多胺脂肪胺中的乙二胺、四乙烯五胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。

优选地，所述的稀释剂为乙二醇乙醚、丙酮、丁醇、乙酸正丁酯中的一种，其作用是降低浆体的黏稠度，便于使用；分散剂为邻苯二甲酸二丁酯，可形成空间位阻效应，防止纳米银颗粒聚合；增韧剂为端梭基液体丁睛橡胶(CTBN)、邻二甲酸脂类、磷酸三苯脂中的一种，增加浆体的韧性，从而提高固化后的冲击能力；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种，可以改善纳米银粉填料与高分子聚合物的相容性，提高导电银胶的粘结性能；导电促进剂为二乙二醇丁醚(DGBE)、聚乙二醇(PEG)、对苯二甲酸中的一种，通过除去纳米银粉表面上部分硬脂酸绝缘层，从而提高导电银胶的导电性能；附着力促进剂为钛酸四乙酯，提高导电银胶的粘结强度；固化型促进剂为聚氨酯，缩短固化时间，降低固化温度，可有效解决浆体固化后形成“油面”的现象；催化剂为聚乙二醇醚，提高加热效率，缩短加热时间，降低加热温度，也有效解决浆体固化后形成“油面”的现象。

优选地，所述的基础树脂(环氧树脂)、固化剂和添加剂合起来占总质量的百分比为17％-37％。

本发明还提供制备上述导电银胶的方法，其步骤包括：

1)将环氧树脂、固化剂和其它添加剂在室温下搅拌一定时间以使其充分混合，得到树脂基体溶液；

2)在溶剂中加入一定量配制好的树脂基体溶液，然后加入银粉，搅拌一定时间直至成银白色浆体，即为导电银胶。