一种碳纳米管导电胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种碳纳米管导电胶，按重量份数计，包括金属填料20～35份、碳纳米管15～25份、环氧树脂30～40份、稀释剂1～5份、固化剂8～12份、偶联剂1～5份，所述碳纳米管在导电胶中平行排列。本发明专利技术提供的导电胶中包括高导电高导热的碳纳米管，碳纳米管可以填充金属填料之间的空隙，提高金属填料之间的接触面积，增加导电通道；同时，碳纳米管是一维材料，具有电、热传导各向异性，其电子结构也呈各向异性，能够在磁场或电场环境中定向排列，应用于电子器件中，碳纳米管的轴向为导热方向，垂直于碳纳米管导电胶所需粘结的两个端面，可以更好的利用碳纳米管的高导电导热特性，使导电胶具有优异的导热性能。

Carbon nanotube conductive adhesive, preparation method and application thereof

The present invention provides a carbon nanotube conductive adhesive, by weight, including metal filler 20 - 35, 15 - 25, carbon nanotube epoxy resin 30 ~ 40, 1 ~ 5 diluent and curing agent 8 ~ 12, 1 ~ 5 coupling agent, the carbon nanotubes in the conductive adhesive in parallel rows of columns. High conductivity and high thermal conductivity of carbon nanotubes including conductive adhesive of the invention, carbon nanotubes can fill the gap between the metal filler, increase the contact area between the filler metal, increase the conductive channel; at the same time, carbon nanotubes are one-dimensional materials, with electricity, heat conduction anisotropy, the electronic structure is anisotropic, can be arranged in the directional magnetic field or electric field environment, used in electronic devices, axial carbon nanotubes into conduction direction, two end faces perpendicular to the carbon nanotube conductive adhesive for bonding, high thermal conductivity properties of carbon nanotubes to better use, the conductive adhesive has excellent thermal performance.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管导电胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及导电胶
，尤其涉及一种碳纳米管导电胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着科学技术的发展，电子系统对电子器件实际使用性能的要求越来越高，使得电子器件逐渐往小型化、高频化和大功率化的方向发展，更高集成度的多功能超大规模集成电路也在不断被开发。但伴随而来的高热量密度成为影响电子器件寿命和可靠性的主要因素，因此，增加电子器件的散热性能，从而降低其温度已相当重要。导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶粘剂，通常以基体树脂和导电材料为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电材料结合在一起，形成导电通路。将导电胶应用于电子器件中，能够使芯片与基板完美粘接，实现电子器件的导电和导热功能。但是，导电胶在电子器件中属于导热率小的部分，由木桶理论可知会严重影响电子器件的热传递。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管导电胶及其制备方法和应用，该导电胶具有优异的导热性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种碳纳米管导电胶，按重量份数计，包括以下组分：所述碳纳米管在导电胶中平行排列。优选的，所述金属填料的材质为银、铜、金、银包铜和碳包铜中的一种或几种。优选的，所述金属填料为金属纳米颗粒和金属微米颗粒的混合物。优选的，所述金属纳米颗粒的粒径为1～100nm；所述金属微米颗粒的粒径为1～10μm。优选的，所述金属纳米颗粒和金属微米颗粒的质量比为(10～15)：2。优选的，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或几种。优选的，所述碳纳米管的长度为1～30μm。本专利技术提供了上述技术方案所述碳纳米管导电胶的制备方法，包括以下步骤：(1)将环氧树脂和偶联剂混合，得到基体混合物；(2)在磁场或电场环境中，将所述步骤(1)得到的基体混合物与碳纳米管、金属填料和稀释剂混合，得到碳纳米管导电胶前体；(3)在磁场或电场环境中，将所述步骤(2)得到的碳纳米管导电胶前体与固化剂混合，得到碳纳米管导电胶。优选的，所述磁场的强度为5～15T；所述电场的强度为1～4V/cm。本专利技术提供了上述技术方案所述碳纳米管导电胶或上述技术方案所述制备方法得到的碳纳米管导电胶在电子器件中的应用，所述碳纳米管导电胶中的碳纳米管的轴向为导热方向，垂直于碳纳米管导电胶所需粘结的两个端面。本专利技术提供了一种碳纳米管导电胶，按重量份数计，包括金属填料20～35份、碳纳米管15～25份、环氧树脂30～40份、稀释剂1～5份、固化剂8～12份、偶联剂1～5份，所述碳纳米管在导电胶中平行排列。本专利技术提供的导电胶中包括高导电高导热的碳纳米管，碳纳米管可以填充金属填料之间的空隙，提高金属填料之间的接触面积，增加导电通道；同时，碳纳米管是一维材料，具有电、热传导各向异性，其电子结构也呈各向异性，能够在磁场或电场环境中定向排列，应用于电子器件中，碳纳米管的轴向为导热方向，垂直于碳纳米管导电胶所需粘结的两个端面，可以更好的利用碳纳米管的高导电导热特性，使导电胶具有优异的导热性能。附图说明图1为本专利技术提供的碳纳米管导电胶在磁场状态下的示意图；图2为本专利技术提供的碳纳米管导电胶在电场状态下的示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种碳纳米管导电胶，按重量份数计，包括以下组分：所述碳纳米管在导电胶中平行排列。本专利技术提供的碳纳米管导电胶包括金属填料；以金属填料的重量为基准，所述金属填料的重量份数为20～35份，优选为25～33份，更优选为28～31份。在本专利技术中，所述金属填料的材质优选为银、铜、金、银包铜和碳包铜中的一种或几种。在本专利技术中，所述金属填料优选为金属纳米颗粒和金属微米颗粒的混合物。在本专利技术中，所述金属纳米颗粒的粒径优选为1～100nm，更优选为10～80nm，最优选为20～60nm；所述金属微米颗粒的粒径优选为1～10μm，更优选为2～8μm，最优选为4～6μm。在本专利技术中，所述金属纳米颗粒和金属微米颗粒的质量比优选为(10～15):2，更优选为(11～14):2，最优选为(12～13):2。本专利技术对于所述金属纳米颗粒和金属微米颗粒的形状没有特殊的限定，具体可为花瓣形、球形和片状中的一种或几种。本专利技术对于所述金属填料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的金属填料即可，具体如市售产品。在本专利技术中，所述金属填料能够填充碳纳米管之间的空隙，提高导电填料之间的接触面积，增加导电导热通道。此外，分散在金属微米颗粒中间的金属纳米颗粒的隧道导电效应，可以使材料中的导电网络更加完善，提高导电率。本专利技术提供的碳纳米管导电胶包括15～25份碳纳米管，优选为17～23份，更优选为19～21份。在本专利技术中，所述碳纳米管优选为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或几种。在本专利技术中，所述碳纳米管的长度优选为1～30μm，更优选为5～25μm。本专利技术对于所述碳纳米管的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到的碳纳米管或市售碳纳米管产品均可。本专利技术提供的碳纳米管导电胶包括30～40份环氧树脂，优选为32～38份，更优选为34～36份。在本专利技术中，所述环氧树脂优选为含双酚的环氧树脂、邻-甲酚酚醛清漆环氧树脂和脂环族环氧树脂中的一种或几种。本专利技术提供的碳纳米管导电胶包括1～5份稀释剂，优选为2～4份，更优选为3份。在本专利技术中，所述稀释剂优选为活性稀释剂，更优选为甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、苯氧基三乙氧基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、丙烯酸长链酯、四氢化糠基(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇双(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化多官能团丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯中的一种或几种。本专利技术提供的碳纳米管导电胶包括8～12份固化剂，优选为9～11份，更优选为10份。在本专利技术中，所述固化剂优选为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、三氮化硼乙胺络合物、双氰胺和芳香族多元胺中的一种或几种。本专利技术提供的碳纳米管导电胶包括1～5份偶联剂，优选为2～4份，更优选为3份。在本专利技术中，所述偶联剂优选为环氧基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的中一种或几种。本专利技术提供了一种上述技术方案所述碳纳米管导电胶的制备方法，包括以下步骤：(1)将环氧树脂和偶联剂混合，得到基体混合物；(2)在磁场或电场环境中，将所述步骤(1)得到的基体混合物与碳纳米管、金属填料和稀释剂混合，得到碳纳米管导电胶前体；(3)在磁场或电场环境中，将所述步骤(2)得到的碳纳米管导电胶前体与固化剂混合，得到碳纳米管导电胶。本专利技术将环氧树脂和偶联剂混合，得到基体混合物。本专利技术对于将所述环氧树脂和偶联剂混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。本专利技术优选将所述环氧树脂和偶联剂进行研磨混合。本专利技术对于所述研磨混合没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够将物料混合均匀的研磨混合的技术方案即可。在本专利技术中，所述研磨混合的时间优选为25～35min，更优选为30min。得到基体混合物后，本专利技术在磁场或电场环境中，将所述基体混合物与碳纳米管、金属填料和稀释剂混合，得到碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管导电胶，按重量份数计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管导电胶，按重量份数计，包括以下组分：所述碳纳米管在导电胶中平行排列。2.根据权利要求1所述的碳纳米管导电胶，其特征在于，所述金属填料的材质为银、铜、金、银包铜和碳包铜中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的碳纳米管导电胶，其特征在于，所述金属填料为金属纳米颗粒和金属微米颗粒的混合物。4.根据权利要求3所述的碳纳米管导电胶，其特征在于，所述金属纳米颗粒的粒径为1～100nm；所述金属微米颗粒的粒径为1～10μm。5.根据权利要求4所述的碳纳米管导电胶，其特征在于，所述金属纳米颗粒和金属微米颗粒的质量比为(10～15)：2。6.根据权利要求1所述的碳纳米管导电胶，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或几种。7.根据权利要求1或6所述的碳纳米管导...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷录桥，贺飘飘，杨连乔，吴行阳，张建华，李起鸣，特洛伊·乔纳森·贝克，
申请(专利权)人：镓特半导体科技上海有限公司，上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31