凝胶浇注法制备的纳米铜粉在导电胶中的应用研(3)

纳米铜粉表面活性较高，对外界环境非常敏感，极易在湿热空气中氧化生成不导电的Cu2O 和CuO 而使制得的导电胶失效，因此，对纳米铜粉进行抗氧化预处理十分有必要。

采用硅烷偶联剂KH550 对纳米铜粉进行表面改性预处理。当温度变化范围在200~600 ℃

之间时，DSC 曲线中有3 个尖锐的放热峰，对应TG 曲线中纳米铜粉质量增加率为25%。

分析可知，这是由处理前的纳米铜粉在空气中大量氧化造成的;经硅烷偶联剂KH550 处理

后的纳米铜粉在100 ℃左右有轻微的质量损失，这是由吸附在纳米铜粉表面的水分挥发所引起的，当温度升至250 ℃时，纳米铜粉质量逐渐增加，直至温度为600 ℃左右，TG 曲

线不再发生变化，总的质量增加率约为15%。硅烷偶联剂KH550 会在纳米铜粉表面缩合成

能在高温下稳定存在的疏水硅烷聚合物，从而使纳米铜粉在高温下具有良好的抗氧化性能。对比可知，处理后的纳米铜粉的初始氧化温度有所升高，氧化质量增加率下降了10%，说

明经表面改性处理后，纳米铜粉的抗氧化性能得到明显提高。

2.3 纳米铜粉添加量对导电胶导电性能的影响

随着纳米铜粉添加量的增加，导电胶的体积电阻率呈现逐渐降低的趋势，当纳米铜粉

添加量质量分数在40%~60%之间时，导电胶的体积电阻率随着纳米铜粉添加量的增加会突

然降低，随后，导电胶的体积电阻率随着纳米铜粉添加量的增加而降低的幅度较小，当纳

米铜粉添加量为60%时，导电胶的体积电阻率为1.7×10−3 Ω·cm，接近于市售的银粉导

电胶产品1×10−3~1×10−4 Ω·cm，可以达到实际应用的要求，中所表现出的这一显著变化关系与描述导电胶电阻率的“ 渗流理论” 十分吻合。

“渗流理论”指出导电胶的导电性能主要取决于导电填料在载体中的添加量及其在载

体中的相互连接状况。当纳米铜粉添加量较小时，纳米铜粉被绝缘性的载体树脂严密包裹，互相隔离，难以形成有效的的导电网络;但是当导电填料的含量达到“渗流阀值”时，填

料纳米铜粉会充分接触，且相互之间的连接状况会发生显著的变化，形成大量有益的三维

导电通路网络，此时导电填料含量微小的增加都会对三维网络结构的形成有巨大的影响，

宏观上将表现出导电胶的体积电阻率会随着填料含量的增加而发生突降;当导电填料含量

过高时，体系内部的导电通路网络趋于稳定，导电填料含量的增加已经不能为导电胶电阻

率的降低而做出相应贡献，导电胶的体积电阻率变化不大。

2.4 纳米铜粉添加量对导电胶连接强度的影响

导电胶的连接强度随着铜粉含量的增加而逐渐减小。导电胶的连接强度包括胶体自身

的内聚强度与粘接表面的界面强度。随着铜粉含量的增加，胶体的黏度随之增大，被粘接

表面与胶体的润湿性将逐渐变差，胶体与粘接表面的界面强度会随之降低;同时由于树脂

的润湿能力有限，过高的纳米铜粉含量会使树脂发生过载，无法有效将纳米铜粉牢固地连

接起来，这将直接导致胶体的内聚强度变小。当纳米铜粉添加量为60%时，导电胶的连接

强度为11.4 MPa，能达到实际应用的要求8~15 MPa，且具有良好的导电性。

2.5 纳米铜粉导电胶显微组织