环氧树脂导电胶用铜粉抗氧化性.pdf

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1、第30卷第6期应用化学VoI．30Iss．62013年6月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJune20l3环氧树脂导电胶用铜粉抗氧化性代仕梅韩广帅杜财钢高延敏(江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003)摘要根据铜本身具有的性质，选用y氨丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-902)对铜粉进行改性，并采用fTr—IR、超景深显微镜、TG、SEM及EDS技术对改性铜粉及铜粉导电胶进行表征。结果表明，添加硅烷偶联剂KH-902可以有效改善铜粉的易氧化的问题，当添加量为3％时，不仅可以明显改善铜粉导电胶在高温固化下抗氧化性

2、能，而且铜粉在环氧树脂胶体体系中能够均匀分散，且铜粉与铜粉之间的搭接紧密，具有良好的导电性能，体积电阻率仅I．31×10Q·em。关键词导电胶，铜粉，硅烷偶联剂，抗氧化性中图分类号：0647．1文献标识码：A文章编号：1000-0518(2013)06-0677-06DOI：10．3724／SP．J．1095．2013．20363金属铜粉金属光泽良好，且成本低、导电性能好⋯，从性价比上来说，铜粉是比较理想的一种导电填料，因此正在逐渐占领导电胶市场。但其中的问题是由于铜粉是微米级粒子，其比表面积大，比表面能高，属于热力学不稳定体系，铜粉在树脂粘

3、接剂加热固化时容易被氧化成氧化铜和氧化亚铜，使导电性下降，因此在制备导电胶的过程中，如何避免或去除铜的氧化膜是保证导电性的关键，也是目前铜粉导电胶最迫切需要解决的问题。为解决上述问题，必须对微米级铜粉进行表面改性处理。Tan等将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂作对比，研究了这2种偶联剂对导电胶性能的影响。结果表明，硅烷偶联剂能够显著改善导电胶的电性能和剪切强度，而钛酸酯偶联剂的效果不是很明显；Yim等的研究证明了硅烷偶联剂对铜导电胶的抗氧化性能和导电性能提高有重要的作用。余风斌等采用化学镀的方法获得了包覆完整的镀银铜粉，粉体电阻随镀层表面银质量分数的

4、增加而减小。采用球磨处理获得的片状粉体可以提高粉体的导电性，减少粉体的填充量。何益艳等的实验结果表明，硅烷偶联剂可以很好地在铜粉表面形成包覆层，起到防氧化的作用，同时指出直接添加偶联剂比预处理的效果要好。威姆等早在1999年发现，铜粉中存在少量的氧化物，这种氧化物为碱性的。因此，设想利用酸性的物质与其表面氧化物反应或是通过与表面的铜离子或铜原子配位或螯合，进而控制金属的进一步氧化。针对铜氧化物的化学反应特点，采用含氮、含硫硅烷偶联剂进行化学修饰以解决铜粉易氧化的问题。为此，本文尝试采用添加偶联剂KH-902的方法对铜粉进行改性处理，利用机械和

5、超声波分散提高其在环氧树脂导电胶基体中的分散性，研究了改性铜粉的抗氧化性以及导电性。1实验部分1．1试剂和仪器铜粉(片状)，深圳鑫盛丰化工科技有限公司；硅烷偶联剂KH-902(化学纯)，南京能德化工有限公司；无水乙醇(分析纯)，乙酸(分析纯)，氨水(分析纯)，上海中试化工总公司；环氧树脂(E一44)蓝星新材料无锡树脂厂；蒸馏水，自制。JSM-6390LV型扫描电子显微镜(日本电子公司)，NicolletFT$2000型傅里叶红外光谱仪(美国DIGILAB公司)，PyrisDiamondTG—DTA型热重分析仪(美国PE公司)，HH一1型数显电

6、子恒温水浴锅2012-08-23收稿，2012．10-25修回通讯联系人：高延敏，教授；Tel／Fax：051]-84497908；E-mail：gao．y-ml2@sohu．co／n；研究方向：金属腐蚀与防护，复合材料678应用化学第30卷、8《墨IⅧ∞§(上海精风仪器有限公司)。1．2实验方法1．2．1铜粉抗氧化与分散处理1)有机小分子包覆处理：将铜粉、乙醇溶液((无水乙醇)：V(蒸馏水)：10：1)、偶联剂(KH一902)三者按一定比例混合置于三VI瓶中，用乙酸调节pH值至5，再将三口烧瓶置于恒温(80℃)水浴锅，充分搅拌2h，静置、洗

7、涤、过滤出铜粉，放置于40℃电热恒温鼓风干燥箱干燥4h，装袋封存待用。KH-902的分子结构：1一H2NM＼2)分散处理：将包覆改性好的铜粉加入事先预热(70℃，去除水分降低粘度)的环氧树脂中，搅拌1h，超声波分散1h。1．2．2铜粉导电胶的制备环氧树脂类聚合物和金属混合制备导电性聚合物，对起始粘度有严格的要求，根据Stoke定律，密度高的金属颗粒在流动的介质中会迅速沉降，如果要保持混合均匀，金属颗粒必＼8g基g∞％须处于悬浮状态]，一直到聚合反应的粘度增加到足够大。因此在制备导电胶的过程中应尽量降低溶剂的加入。本实验导电胶的制备过程：称取一

8、定量的环氧树脂放在烧杯内置于70c【=的烘箱中，恒温30min，除去其中的水分。向其中加入一定比例改性铜粉，利用电动搅拌机，以200r／min搅拌1h，使其混合均匀