第十八章 导电胶电导率的建立

1、简介：
a.导电胶ECA由一个绝缘聚合物阵列和导电填料组成，导电填料一般是银片。这个复合系统的特性可以由过滤现象来说明：当足够量的导电填料装载进绝缘阵列中时，由于填料颗粒互相之间连续的相互连接而使系统由绝缘材料转变成导电材料，随着导电性颗粒相应体积比的增加，连续的可能性也增加，直到达到临界的体积比例，超过这个临界值，电导率较高，随着体积比的进一步增加，只略微增；。
b.在银片表面有一薄层有机润滑层，是电绝缘材料。Lovinger认为：ECA胶初始体电阻高是由于在银片上绝缘润滑涂层导致的；在处理过程中电导率突然出现是由于这层绝缘膜被却掉了的原因；对于ECA无论是电导率的变化还是最终值，环氧阵列的收缩都没有起主要作用；

2、实验：
a.材料：Degussa公司的两种银片和一种银粉，银片表面带有有机润滑层，银粉不带润滑层；某公司商用ECA一款；壳牌化学的双酚F型环氧树脂RSL1738；Shikoku公司的1-氰乙基-2-乙烷基-4-甲基（2E4MZCN）；Aldrich公司的甲醇、四氢呋喃THF、二甘醇-3,4-丁基醚；Ciba-Geigy公司三功能性环氧树脂MY500；Aldrich公司的另一种硬化剂1,2-三氢化物和二乙基乙二醇；(Anndi语：呵呵，这样一来导电胶的基础配方显而易见了)
b.研究方法及设备：
■导电胶透射电镜方法TEM研究（使用电镜型号为JEOL-4000EX）；
■处理过程中传导性的建立（吉时利Keithley2000多用表及K型热电偶Omega650）;
■卷曲收缩量的测量（树脂的卷曲收缩、导电黏胶的卷曲收缩）（TA公司2923型TMA）;
■在外部压力下银颗粒和导电胶电导率的变化（Rinck-Mcilwaine压力）；
■具有导电黏附和润滑特征的薄银片电导率的建立（TA公司2923型DSC）；
■处理时模量变化的测量（AR1000-N）；
■导电胶的处理（TA公司2920型 DSC）；
■交联密度测试（TA公司2980型DMA）；

3、结果与讨论：
a.银薄片间颗粒内连接的观察；
b.处理时导电胶导电性的建立；
c.银片润滑层与导电胶传导性之间关系的研究：
■填充银粉和带润滑剂的银片的ECA电导率的对比；
■导电黏胶电导率和银片的润滑行为；
d.翘曲收缩与电导率关系的研究：
■带有外界压力的银粉和ICA胶的电导率情况；
■在动态处理过程中ECA性能的改变；
■在等温条件下ECA特性的变化；
■收缩和电导率之间的关系

4、结论：
a.当温度超过230摄氏度时，有机润滑层被热分解和聚集，银片也就具有了导电性，然而，在温度比银片的分解温度低很多时，填充银片的ECA具有很高的电导率，因此，ECA的聚合物阵列在ECA电导率方面起着非常重要的作用；
b.填充空银颗粒的ECA也表现出较高的初始阻抗，在加热过程中，当温度高于某一特定温度时，阻抗也发生明显降低，并且，当银片表面有润滑层时，ECA胶仍然可以达到较高的电导率，这些结果表明，有机润滑层与ECA的电导率的初始状态关系不是很大；
c.对于带有润滑层的银片和不带润滑层的银粉，在外部施加很小压力的前提下，它们中的银颗粒挤压紧密，从而具有很高的电导率，随着压力的进一步增加，所对应的阻抗不会发生明显改变，结果表明压力可以导致ECA出现导电性；
d.在动态加热过程中，在同样的温度范围内，ECA发生卷曲、收缩，并且具有很高的电导率。类似地，在等温处理过程中，在同样的时间范围内，ECA发生卷曲、收缩，并且具有很高的电导率。因此，在两种情况下，当树脂卷曲并且收缩时，ECA的电导率都变得很高。结果明显地表明，在处理中，树脂的收缩卷曲是激发电导率的一个因素。带有更高收缩率的ECA所对应阻抗更低、电导率更高。因此，另一个提高ECA电导率的方法就是通过引入多功能性环氧树脂来增加树脂的卷曲收缩率。