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研究两种硅烷偶联剂KH550、KH570,两种钛酸酯偶联剂CT136、JSC对环氧-铜粉体系导电涂料导电性能的影响。结果表明,加入KH550、KH570后涂层电阻升高,而CT136、JSC能降低体系电阻,其中以加入质量分数为2%的JSC效果最好。耐候性实验表明加入JSC可有效防止铜粉的氧化。研究了使用JSC的不同方法对导电性的影响,结果表明,偶联剂、铜粉、环氧同时加入,体系初始电阻最低。对比加入偶联剂JSC的导电体系和不加JSC的体系,SEM照片表明合适的偶联剂能有效分散铜粉,利于形成导电网络。

复合型导电涂料是以普通的绝缘聚合物为主要基质(成膜物),在其中掺入较大量的导电填料配置而成的,其中,低价格、耐金属迁移的铜粉复合导电涂料的研究和开发越来越受到重视。导电涂料的导电性能主要与填料的导电性、金属含量、金属颗粒大小以及聚合物与金属颗粒的相容性等因素有关。研究表明,在其它条件一定时,金属颗粒在聚合物中的分散状况将决定导电涂料的导电性能[1]。在涂料体系中,偶联剂的应用显著影响填料的分散性和湿润性[2],因此有必要研究不同偶联剂对涂料导电性能的影响;另外,铜系复合导电涂料由于铜粉易被氧化而导电稳定性较差,加入偶联剂又是铜粉防氧化的有效的处理方法之一。由此可见,合理应用适当的偶联剂将直接决定铜系复合导电涂料导电性能的优劣。笔者主要研究了两种硅烷偶联剂KH550、KH570,两种钛酸酯CT136、JSC对环氧-铜粉体系导电涂料导电性能的影响,发现不同的偶联剂、以及同一种偶联剂的不同加入方式都对导电性产生不同的影响。对于本实验的环氧复合涂料,JSC质量分数为2%,偶联剂、铜粉、环氧同时加入,体系的导电性最好,同时具有较好的防氧化效果。

1·实验部分

1.1原材料

78μm电解铜粉(硬脂酸包覆):上海第二冶炼厂产品;环氧树脂E-44:无锡树脂厂产品;硅烷偶联剂:KH550、KH570,盖州市化学工业有限公司产品;钛酸酯偶联剂:CT136、JSC,南京曙光化工厂产品。

1.2试样制备

分别选取偶联剂质量分数为0%,0.5%,1%,1.5%,2%,2.5%,3%,铜粉质量分数均为65%,其余为树脂和固化剂以及混合溶剂,按照如下工艺制备涂料:

环氧树脂→混合溶剂稀释→加入铜粉、偶联剂→研磨→加入固化剂→涂片→在60℃下固化30min,然后室温固化24h→测电阻。

采用GB1727-79规定的75mm×25mm玻璃板作为底材,将玻璃板用清水、丙酮洗净,烘干后置于干燥皿中待用。按GB1727-79的刷涂法,将涂料均匀刷在处理好的玻璃板上,待漆膜完全干燥进行电阻测试。每个样品做三块平行试样。对JSC质量分数为2%的体系,试验三种处理方法对电阻的影响:①预处理法,将铜粉浸在偶联剂的异丙醇溶液中,搅拌60min,过滤,自然干燥后按上述步骤制成样品;②直接加入法,按上述步骤将偶联剂、铜粉直接加入树脂中制成样品;③后处理法,将偶联剂和环氧树脂混合均匀后,放置60min后加入铜粉,按上述方法制成样品。

1.3性能测试

采用BY型1943数字多用表测定试样的电阻值R,SEM观察涂层表面状态。

2·结果与讨论

2.1不同偶联剂对导电性的影响

偶联剂是通过化学反应和无机填料表面进行偶联结合,从而提高填料在基料中的分散性和湿润性。需要根据不同的基料填料体系,以及要实现的功能来选择合适的偶联剂及其处理方法。笔者研究的铜粉环氧导电涂料在不加任何偶联剂的情况下,其电阻为0.5Ω。按照直接加入的工艺,研究4种偶联剂对导电性的影响,实验结果见图1、图2。