导电碳浆、银碳浆的制备及其性能研究

摘要

导电碳浆是以非金属导体碳系微粒均匀地分布于热塑性或者热固性树脂中形成的粘稠浆状物，具有成本低廉，性价比高，性能稳定等优点，是电子元器件封装、电极和互联的关键材料，广泛应用于薄膜开关、医疗电子、通讯设备等诸多行业。
　　 论文针对丙烯酸粘结剂体系，采用溶剂的溶解理论及溶解度参数计算方法，设计了四种导电碳浆溶剂体系，并对其在膜层中的挥发特性进行了研究;采用石墨和炭黑的混合导电相制备导电碳浆，并对浆料的导电及其流变性能进行了较为深入的研究，总结了导电填料性能对碳浆导电及其流变性能的影响规律;提出了一种新型银碳浆料的设计思想，并对其各方面性能进行了初步探索研究。
　　 根据溶剂的溶解挥发理论，应用基团贡献法计算丙烯酸树脂的溶解度参数，并根据梯式溶解度参数计算方法设计了四种具有良好溶解性质的混合溶剂，研究表明2#、4#混合溶剂是更佳的选择。研究了混合溶剂在浆料膜层中的挥发特性，解释了造成四种混合溶剂挥发速率差异的原因，可为浆料溶剂体系的选择设计提供指导。
　　 采用设计好的混合溶剂、丙烯酸树脂、不同类型的碳粉制备导电碳浆，在碳浆中碳粉含量固定的情况下，碳粉中石墨和炭黑的比例为6∶4时，导电膜层具有更低的方阻，增大或者减小炭黑的比例均使方阻增大;增加炭黑的比例可以提高碳浆的溶剂释放性能，缩短印刷膜层的干燥固化时间。制备的导电碳浆均表现出典型分散体系的流变学特征，具有剪切稀化效应;炭黑的比例越高，低剪切区导电碳浆的粘度越大，触变指数越大，浆料硬度越高;增加碳粉的含量不会对浆料内部结构的性质及强度产生影响，只会增大阻碍浆料流动的内部结构数量;石墨的片径越大，浆料触变指数越大。
　　 提出了一种新型银碳浆料的设计思想，即采用片状银粉部分或全部替代石墨制备银碳浆。随着片状银粉含量的增加，导电膜层方阻迅速下降，膜层方阻与片状银粉占片状导电填料体积百分比的关系呈指数递减趋势。对银碳浆的流变学研究表明:银碳浆均表现出剪切变稀行为，粘度曲线基本一致;碳浆、银碳浆的线性粘弹区范围基本一致，但流动点较碳浆小，流动性较好;银碳浆相对碳浆具有更好的储存稳定性，印刷适印性更佳。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 导电浆料概述

1．1．1 导电浆料组成

1．1．2 导电浆料分类

1．2 导电碳浆与银碳浆

1．3 浆料悬浮体系流变学

1．3．1 导电浆料的丝网印刷工艺

1．3．2 导电浆料流变学

1．4 导电碳浆国内外研究进展

1．4．1 导电碳浆导电机理

1．4．2 导电碳浆导电性能影响因素

1．4．3 溶解度参数理论与计算

1．5 研究内容

第二章 实验过程及方法

2．1 原料及仪器设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器设备

2．2 导电碳浆的制备

2．3 导电碳浆性能测试

2．3．1 丝网印刷导电碳浆

2．3．2 导电碳浆干燥固化

2．3．3 导电碳浆基本性能测试

2．3．4 导电碳浆流变性能测试

第三章 溶剂体系设计及其挥发特性

3．1 溶剂体系设计

3．1．1 丙烯酸树脂溶解度参数的计算

3．1．2 溶剂设计依据

3．2 浆料膜层溶剂挥发特性研究

3．3 本章小结

第四章 碳浆、银碳浆导电及流变性能研究

4．1 碳浆导电性能和附着力的研究

4．1．1 导电石墨和导电炭黑比例对碳浆膜层电阻的影晌

4．1．2 石墨粒径对碳浆膜层电阻的影响

4．1．3 导电碳浆制备的膜层与承印物间附着力测试

4．1．4 与进口Acheson碳浆性能比较

4．2 碳浆流变性能研究

4．2．1 导电石墨和导电炭黑比例、碳粉含量对碳浆流变性能的影响

4．2．3 石墨粒径对浆料粘度的影响

4．3 一种新型银碳浆的设计及其性质初探

4．3．1 固化膜层电阻分析

4．3．2 银碳浆粘度特性

4．3．3 银碳浆应变扫描测试

4．3．4 银碳浆频率扫描测试

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表的论文