一種具有兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膠膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種具有兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膠膜及其制備方法，屬于材料的導(dǎo)電粘接
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于在不損傷連接對(duì)象的前提下，將同質(zhì)或異質(zhì)的兩個(gè)或多個(gè)材料連接起來(lái)的材 料統(tǒng)稱膠粘劑。其類型包括有機(jī)高分子材料、金屬鹽、無(wú)機(jī)高分子等，使用溫度從零下數(shù) 十度至上千度不等。其中應(yīng)用最為廣泛的是在（室溫~200) °C固化膠接，可在（室溫~ 100) °c范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用的有機(jī)高分子膠粘劑。
[0003] 不管膠粘劑的類型為何，連接不同材料是其最基本的屬性。但是，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò) 程中，使用者除關(guān)注膠粘劑的膠接強(qiáng)度之外，往往還需要利用膠粘劑的某些功能特性。對(duì)功 能性膠粘劑的選擇主要依據(jù)膠粘劑應(yīng)用的場(chǎng)合和其連接的對(duì)象而定。例如，用于連接電路 系統(tǒng)中的導(dǎo)線、和抗靜電、抗雷擊、電磁屏蔽結(jié)構(gòu)組裝用的導(dǎo)電膠；用于散熱片、照明系統(tǒng)內(nèi) 部結(jié)構(gòu)連接的導(dǎo)熱膠；以及用于減震、消音結(jié)構(gòu)連接的阻尼減震膠粘劑；用于車、船、飛機(jī) 等載具內(nèi)部材料連接、裝飾的綠色阻燃膠粘劑等不一而足。遺憾的是，在膠粘劑的基本屬性 和其功能化附加屬性之間，常存在矛盾關(guān)系。以高分子導(dǎo)電膠為例，用于結(jié)構(gòu)連接的高性能 膠粘劑的膠接強(qiáng)度（單搭接拉伸剪切強(qiáng)度）通常在20MPa以上，航空領(lǐng)域用于承力結(jié)構(gòu)膠 接的結(jié)構(gòu)膠接接頭的鋁-鋁剪切強(qiáng)度實(shí)測(cè)值可達(dá)35MPa以上；而一旦對(duì)膠接接頭的設(shè)計(jì)中 加上了導(dǎo)電要求，使用目前市售的高性能導(dǎo)電膠如Henkel的ABLEBOND? 8700、Uniwell的 BQ-6886等進(jìn)行膠接，雖然可獲得理想的導(dǎo)電性，但其剪切強(qiáng)度通常不超過(guò)15MPa，而且?guī)?乎無(wú)法承受張開(kāi)模式的剝離應(yīng)力作用。
[0004] 由于高分子材料本體絕緣，因此導(dǎo)電膠的作用原理主要是通過(guò)在高分子內(nèi)部的導(dǎo) 電填料如銀、銅、碳填料等形成"導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)"達(dá)到"滲流閾值"，實(shí)現(xiàn)在絕緣高分子內(nèi)部的導(dǎo) 通。但導(dǎo)電填料在高分子機(jī)體內(nèi)的填充目前主要通過(guò)均勻分散的形式實(shí)現(xiàn)，大量的導(dǎo)電填 料往往會(huì)降低材料的力學(xué)性能。
[0005] 為避免大量填料帶來(lái)的負(fù)面影響，經(jīng)常采用片狀和纖維狀的導(dǎo)電填料，與顆粒狀 填料相比，可減少在滲流閾值時(shí)填料的添加量。但是，當(dāng)填料的長(zhǎng)徑比超過(guò)50時(shí)，填料長(zhǎng)徑 比增加對(duì)滲流閾值的影響逐漸減弱。浙江大學(xué)的吳?？〉热擞酶唛L(zhǎng)徑比銀納米線制備了銀 納米線均勻填充導(dǎo)電膠，填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)添加至50%時(shí)導(dǎo)電膠即可達(dá)到滲流閾值，膠粘劑剪 切強(qiáng)度達(dá)17.6MPa，體積電阻率1.2Χ10- 4Ω ?cm。雖然具備了良好的導(dǎo)電性，但力學(xué)性能仍 不能滿足高強(qiáng)度膠接的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種具有兩種導(dǎo)電結(jié) 構(gòu)的導(dǎo)電膠膜及其制備方法，其目的是將立體網(wǎng)狀的導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)直接引入膜狀高分子膠粘 劑層，大幅降低導(dǎo)電填料的添加量，最大限度的保留膠粘劑層的力學(xué)性能。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種具有兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膠膜，該導(dǎo)電膠膜由膠粘劑 層（2)和植入其中的導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成，用于粘接上、下被粘接物（1)，其特征在于：所述導(dǎo)電物 質(zhì)是指在膠粘劑層（2)中植入的與膠粘劑層（2)平行的立體、網(wǎng)狀的導(dǎo)電載體層（3)，以及 在導(dǎo)電載體層（3)的上、下表面與被粘接物（1)之間，植入的具有一定厚度的導(dǎo)電填料層 (4) ，該導(dǎo)電填料層（4)的導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)穿透膠粘劑層（2)將導(dǎo)電載體層（3)與被粘物（1)導(dǎo) 通；
[0009] 所述導(dǎo)電填料層（4)的厚度為膠粘劑層（2)厚度的0. 5%~15% ;
[0010] 膠粘劑層（2)的材料為環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂、聚苯 并噁嗪樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂或不飽和聚酯樹(shù)脂，上述原料經(jīng)擠出、模壓、輥煉、涂膜 工序制成膠粘劑層（2);
[0011] 導(dǎo)電載體層⑶由柔性載體層（5)和導(dǎo)電介質(zhì)（6)構(gòu)成，其中，柔性載體層（5) 的材料為尼龍、聚芳醚酮、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚醚砜、聚醚醚酮、芳綸高分子纖維、碳纖 維、碳納米管、植物纖維的織物、無(wú)紡布或芳綸紙，在柔性載體層（5)的表面附著導(dǎo)電介質(zhì) (6)，導(dǎo)電介質(zhì)（6)的附著量在2~150g/m 2之間，導(dǎo)電載體層（3)的厚度為膠粘劑層（2)厚 度的70%~99%，導(dǎo)電介質(zhì)（6)為以下之一：
[0012] a導(dǎo)電介質(zhì)（6)的附著材料為銀納米線或顆粒、鎳納米線或顆粒、碳納米管、石墨 烯、氣相碳纖維中一種或幾種的混合物；
[0013] b導(dǎo)電介質(zhì)（6)為銀、銅、鎳金屬中一種或幾種在柔性載體層（5)表面的沉積層；
[0014] c導(dǎo)電介質(zhì)（6)為銀、銅、鎳金屬中一種或幾種在柔性載體層（5)表面的沉積層與 銀納米線或顆粒、鎳納米線或顆粒、碳納米管、石墨烯、氣相碳纖維中一種或幾種的混合物 組成。
[0015] 所述導(dǎo)電填料層（4)的材料為多層石墨烯、膨脹石墨、碳納米管陣列、碳納米角、 銀納米線陣列、銅納米線陣列、導(dǎo)電四針氧化鋅晶須、導(dǎo)電氧化鋅納米花、導(dǎo)電氧化銅納米 花或?qū)щ娧趸X納米花。
[0016] 本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種用于制備所述具有兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電膠膜的方 法，其特征在于：該方法的步驟如下：
[0017] 步驟一、制備導(dǎo)電載體層（3)，制備方法為以下之一：
[0018] I. 1按權(quán)利要求1的a項(xiàng)選取導(dǎo)電介質(zhì)（6)，加入到水、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、二 氯甲烷、氯仿、四氫呋喃、石油醚、乙酸乙酯、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺、二甲亞 砜或N-甲基吡咯烷酮等溶劑中，配成懸濁液，懸濁液的濃度為lmg/ml~200mg/ml，將柔性 載體層（5)在其中浸泡5min~30min，取出后在室溫晾干或烘干，制成導(dǎo)電載體層（3);
[0019] 1. 2按權(quán)利要求1的b項(xiàng)選取導(dǎo)電介質(zhì)(6)，用化學(xué)鍍、電鍍、氣相化學(xué)沉積、磁控 濺射的方法將導(dǎo)電介質(zhì)（6)沉積在柔性載體層（5)表面；
[0020] 1. 3按權(quán)利要求1的C項(xiàng)選取導(dǎo)電介質(zhì)（6)，按上述步驟I. 1先將銀納米線或顆粒、 鎳納米線或顆粒、碳納米管、石墨烯、氣相碳纖維中一種或幾種的混合物附著到柔性載體層 (5) 上，再按上述步驟1. 2沉積銀、銅、鎳金屬中一種或幾種；
[0021] 步驟二、膠粘劑層（2)的膠膜放置在平板壓力機(jī)上加熱至軟化溫度，將導(dǎo)電載體 層⑶壓入到軟化的膠粘劑層（2)的膠膜中間位置處，該導(dǎo)電載體層（3)與膠粘劑層（2) 的上、下表面平行；
[0022] 或用膠膜機(jī)將已加熱至軟化溫度之上、用于成型膠粘劑層（2)的樹(shù)脂直接涂覆在 導(dǎo)電載體層（3)上；
[0023] 步驟三、按權(quán)利要求1所述選取導(dǎo)電填料層（4)的材料，加入到上述步驟I. 1中 所述溶劑中，再加入膠粘劑層（2)的膠膜，配制成懸濁液涂布在經(jīng)過(guò)脫膜劑處理的模板或 脫膜布上，晾干或烘干后形成帶有導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電填料層（4)，導(dǎo)電填料層（4)的材料與 膠粘劑層（2)的膠膜的體積比為0.5~5,導(dǎo)電填料層（4)的材料在模板或脫膜布上的面密 度為5~20g/m 2;
[0024] 步驟四、將涂布有導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)的模板或脫膜布貼在步驟二形成的膠粘劑層（2)的 兩側(cè)面，在平板壓力機(jī)上，進(jìn)行加壓、加溫使導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)穿刺到膠粘劑層（2)內(nèi)部，與導(dǎo)電 載體層⑶接觸；
[0025] 或省略上述步驟三，直接將導(dǎo)電填料層（4)的材料均勻的撒在步驟(2)形成的膠粘 劑層⑵兩側(cè)面，在膠膜機(jī)上，進(jìn)行加壓、加溫使導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)穿刺到膠粘劑層⑵內(nèi)部，與導(dǎo) 電載體層（3)接觸，撒在膠粘劑層（2)側(cè)面的導(dǎo)電填料層（4)的材料的面密度為3~15g/ m2;
[0026] 上述加壓的壓力為0· IMPa~lOMPa，加溫的溫度為50°C~220°C。
[0027] 本發(fā)明技術(shù)方案的特點(diǎn)是在膠粘劑層（2)的內(nèi)部包含了導(dǎo)電載體層（3)和導(dǎo)電填 料層（4)兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)均與膠粘劑層（2)的樹(shù)脂