凝胶浇注法制备的纳米铜粉在导电胶中的应用研(2)

1.2 纳米铜粉的制备

将分析纯的硝酸铜与石墨按摩尔比为1:1混合后，加入到浓度为20%质量分数的丙烯

酰胺AM单体和N,N- 亚甲基双丙烯酰胺MBAM 交联剂 h 球磨混合得到均匀悬浮液，随后

向悬浮液中加入适量的引发剂和催化剂，将悬浮液置于60 ℃恒温水浴锅中加热获得湿凝胶;将该湿凝胶在干燥箱中110 ℃干燥脱水后得到干凝胶，再于300 ℃下煅烧30 min 获

得由Cu2O和Cu 组成的前驱体粉末;该前驱体粉末在500 ℃的H2 气氛中还原2 h，最终

制备出纳米铜粉。

1.3 纳米铜粉导电胶的制备

将上述纳米铜粉加入到预先配制的一定浓度的硅烷偶联剂KH550 溶液中，采用电动搅拌使偶联剂与纳米铜粉充分接触，静置、干燥后获得预处理后的纳米铜粉;以双酚A 型环

氧树脂E51为载体，按照一定质量比加入预处理后的纳米铜粉，超声分散30 min，使纳米铜粉在树脂中分布均匀，再向其中加入一定量的固化剂和稀释剂、除泡剂、促进剂等添加剂，充分搅拌混合，最终制得纳米铜粉导电胶。

1.4 测试和表征

分别采用X 射线衍射仪XRD和透射电镜TEM对制得纳米铜粉的物相、粒径分布以及显微组织进行表征;采用热重−差热分析仪TG−DSC对经硅烷偶联剂KH550 预处理前后的纳米

铜粉的抗氧化性能进行分析;将制得的纳米铜粉导电胶均匀填充于用耐热胶带固定，间距

为2 mm 的载玻片之间，在载玻片两端分别埋入一根短银丝，在烘箱中于150 ℃固化2 h 后，采用万用电表Agilent U3606A通过预埋在两端的短银丝测量所得纳米铜粉导电胶试

样的电阻，并根据公式ρ=RS/L 计算得出导电胶试样的体积电阻率;按照国家标准GB

7124−86 对纳米铜粉导电胶的连接强度进行测试;采用扫描电镜SEM对纳米铜粉导电胶的

显微组织进行了观测。

2 结果与讨论

2.1 铜粉晶体结构的分析与显微组织的表征

XRD 谱中存在3 个明显的衍射峰，分别对应铜的111，200，220这3 个晶面，说明

制得粉末为面心立方结构的单质铜。根据Scherrer 公式，计算得出纳米铜粉颗粒的平均

晶粒尺寸约为20 nm。为制得纳米铜粉的TEM 像，所得纳米铜粉颗粒呈类球形、分散性好、平均粒径约为60 nm。可见所得纳米铜粉具有多晶结构。有研究报道表明，纳米铜粉由于

具有较高的表面活性，其熔点可能会降至400 ℃以下，这给纳米铜粉的制备带来了一定的难度。在本实验中，通过对前躯体粉末在500 ℃还原，得到了粒径为60 nm左右的铜粉，这可能是由于反应体系中引入了石墨，使铜粉成核势垒增大，且石墨除去后留下的空位可

有效阻止铜粉的聚集长大，最终有利于铜粉颗粒尺寸的减小。

2.2 纳米铜粉表面改性处理