CN120041126A - 一种耐超低温的导电胶及其制备方法及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导电胶技术领域，尤其是指一种耐超低温的导电胶及其制备方法，所述导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：10‑20份，柔性稀释剂：0.5‑5份；固化剂：2‑8份，促进剂：0.5‑4份，防沉剂：0.05‑0.5份，偶联剂：0.05‑0.3份，导电填料：70‑85份。本发明提供的导电胶固化后，导电性好，电阻率≤5*10^‑4Ω.cm，能够耐受超低温，‑90℃～100℃高低温循环10次后，胶体不断裂，对钢、铝等金属的剪切强度保持率≥95%，并且不会与金属基材发生脱层或开裂。

Description

一种耐超低温的导电胶及其制备方法及制备方法

技术领域

本发明涉及导电胶技术领域，尤其是指一种耐超低温的导电胶及其制备方法。

背景技术

目前航空、航天、无人机、特殊军工等领域中，部分电子元器件的导电粘接、固定、连线等都采用导电胶来实现。这个元器件在使用中可能面临极端低温环境，对元器件性能的稳定性和可靠性提出极高的要求。而起到导电粘接、固定、连线作用的导电胶，在确保相关元器件的工作稳定性和可靠性的过程中，起着决定性的作用。目前，市面上的导电胶主要关注了导电性、粘接性、耐高温性能等，而在耐低温性方面关注明显不足，大多数的导电银胶的耐低温范围在-40～-50℃之间。在面临极端低温环境，如在＜-50℃以下的使用环境时，市售导电胶极可能出现胶层断裂、粘接脱落、固定失效等问题，从而影响元器件的信号传输稳定性和可靠性，给在特殊领域使用的元器件可靠性带来极大风险。为了解决特殊领域，对极端低温环境下因导电胶耐低温不足造成的问题，开发一款耐超低温的导电胶十分必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本申请的目的在于提供一种耐超低温的导电胶及其制备方法,具有在极端低温环境下保持粘接稳定性和导电可靠性的优点。

本申请提供了一种耐超低温的导电胶，技术方案如下：导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：10-20份，柔性稀释剂：0.5-5份；固化剂：2-8份，促进剂：0.5-4份，防沉剂：0.05-0.5份，偶联剂：0.05-0.3份，导电填料：70-85份,导电胶固化后，电阻率≤5*10^-4Ω.cm，-90℃～100℃高低温循环10次后，胶体不断裂，对钢、铝等金属的剪切强度保持率≥95%，并且不会与金属基材发生脱层或开裂。

进一步地，本申请还提出了，环氧树脂组合物包括低粘度的双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂组成，其中改性环氧树脂的比例不小于环氧树脂组合物总重量的50%。

进一步地，本申请还提出了，改性环氧树脂包括聚醚改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂与丁二烯橡胶改性环氧树脂、丁苯橡胶改性环氧树脂的一种或两种以上的组合物。

进一步地，本申请还提出了，柔性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，聚丙二醇二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或两种以上的组合物。

进一步地，本申请还提出了，固化剂为粒径≤10微米的双氰胺。

进一步地，本申请还提出了，促进剂为潜伏性咪唑加成物、潜伏性三级胺、有机脲类促进剂中一种或两种以上的组合物。

进一步地，本申请还提出了，防沉剂为气相白炭黑。

进一步地，本申请还提出了，偶联剂为KH560。

进一步地，本申请还提出了，导电填料为平均粒径1.5-10μm的银粉、铜粉、镍粉、镀银铜粉，镀银镍粉、镀银玻璃粉中的一种或两种以上的组合物。

进一步地，本申请还提出了，制备方法包括如下步骤：步骤一：将环氧树脂组合物、柔性稀释剂、固化剂、促进剂、防沉剂、偶联剂通过行星脱泡分散机分散均匀；步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

由上可知，本申请提供的一种耐超低温的导电胶及其制备方法，通过特定比例的环氧树脂组合物、柔性稀释剂、固化剂等组分协同作用，结合导电填料的优化选择，显著提升了导电胶在超低温环境下的抗开裂性和粘接稳定性，具有在极端低温条件下保持导电性能和粘接可靠性的优点。

具体实施方式

下面对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和示出的本申请的组份可以以各种不同的配置来设计。因此，以下提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，航空、航天及特种军工领域电子元器件的导电粘接材料长期面临极端低温环境下的可靠性挑战。常规导电胶在低于-50℃时易出现胶层脆裂、界面剥离现象，导致信号传输失效。某型高精度卫星导航模块在液氢储存舱内运行时，其射频电路连接点因导电胶低温收缩应力集中发生断裂，造成定位信号漂移。

为了解决上述问题，本申请发明人发现常规导电胶的树脂基体低温韧性不足与填料分散不均共同导致结构失效。通过分析热应力分布规律，提出在保持导电性能前提下优化树脂柔性与填料网络协同作用的思路。基于高分子材料低温增韧机理，确定采用复合树脂体系与梯度填料分布的解决方案。

因此，本申请提出了耐超低温导电胶，其组成按重量份计包含：环氧树脂组合物10-20份，柔性稀释剂0.5-5份，固化剂2-8份，促进剂0.5-4份，防沉剂0.05-0.5份，偶联剂0.05-0.3份，导电填料70-85份，导电胶固化后，电阻率≤5*10-4Ω.cm，-90℃～100℃高低温循环10次后，胶体不断裂，对钢、铝等金属的剪切强度保持率≥95%，并且不会与金属基材发生脱层或开裂。

其中，环氧树脂组合物是指形成三维网络结构的基础聚合物，可以采用双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的复合体系，通过调节分子链柔性提升低温抗冲击性能。柔性稀释剂是指降低体系粘度的活性组分，例如1,4-丁二醇二缩水甘油醚，可增加分子链段运动能力从而改善低温延展性。固化剂是指引发树脂交联反应的物质，例如微米级双氰胺，其粒径控制有利于低温环境下的均匀固化。促进剂是指加速固化反应的物质，例如潜伏性咪唑加成物，可在低温条件下维持适当反应速率。防沉剂是指防止填料沉降的流变助剂，例如气相白炭黑，通过形成触变结构保持填料分散稳定性。偶联剂是指改善填料与树脂界面结合的助剂，例如KH560硅烷偶联剂，可增强低温热应力下的界面结合强度。导电填料是指建立导电通路的金属微粒，例如镀银铜粉，通过优化粒径分布形成稳定的三维导电网络。

具体来说，环氧树脂组合物在特定比例下形成刚柔适中的基体结构，既保证粘接强度又避免低温脆裂。柔性稀释剂通过调节分子链运动能力降低玻璃化转变温度，与树脂形成互穿网络结构。固化剂与促进剂的协同作用确保低温条件下的完全固化反应，形成致密交联结构。防沉剂与偶联剂共同作用维持填料均匀分散并强化界面结合，防止低温收缩导致导电网络破坏。导电填料的高比例填充在确保导电性能的同时，通过粒径级配形成相互嵌合的稳定结构，有效分散温度变化产生的内应力。

与现有技术相比，常规导电胶采用单一树脂体系且填料含量较低，难以平衡导电性与低温韧性。本方案通过复合树脂与柔性稀释剂的协同增韧，配合高填充导电填料的三维网络结构，在保持导电性能的同时显著提升低温环境下的结构稳定性。现有技术依赖增加增塑剂改善低温性能却导致强度下降，本方案通过多组分协同作用实现性能均衡。通过上述技术方案，本申请有效解决了极端低温下导电胶结构失效问题。

本申请进一步提出了环氧树脂组合物由低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂组成，其中改性环氧树脂的比例不低于环氧树脂组合物总重量的50%。

其中，低粘度双酚F型环氧树脂是指粘度低于常规环氧树脂的液态树脂，具体可以采用双酚F型环氧树脂通过分子结构优化实现低粘度化。该树脂在体系中起到降低整体粘度的作用，促进导电填料的均匀分散，同时保持树脂基体在低温环境下的流动性。其中，改性环氧树脂是指通过化学接枝或物理共混方式引入柔性链段的环氧树脂，具体可以采用聚醚、聚氨酯、二聚酸或橡胶类改性的环氧树脂。该树脂通过柔性链段的引入增加分子链段的运动能力，改善环氧树脂在低温下的脆性，从而缓解低温收缩应力导致的胶层开裂。

具体来说，低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的协同组合，在维持环氧树脂固有粘结强度的同时，通过超过50%的改性环氧树脂占比强化了树脂基体的柔性。低粘度树脂确保导电填料分散均匀，避免填料团聚引发的局部应力集中；高比例改性树脂通过柔性链段在低温下吸收收缩应力，抑制裂纹扩展。两者的结合使导电胶在超低温环境中既能保持结构完整性，又能通过分子链段的形变能力抵抗内应力破坏。

与现有技术相比，传统导电胶多采用单一环氧树脂或改性剂添加量不足的配方，低温下树脂基体刚性过强，无法适应温度骤变引起的体积变化。而本方案通过高比例柔性改性树脂的引入，使环氧树脂组合物在低温下具备类似弹性体的形变特性，从根本上避免了低温脆裂问题。

通过上述技术方案，本申请有效解决了导电胶在极端低温环境下因树脂基体柔韧性不足导致的胶层断裂和粘接失效问题，确保了导电胶在-50℃以下环境中仍能保持稳定的导电性能和机械强度。

本申请进一步提出了采用聚醚改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、丁二烯橡胶改性环氧树脂或丁苯橡胶改性环氧树脂中的一种或多种组合物作为改性环氧树脂的实施方案。

其中，聚醚改性环氧树脂是指通过聚醚链段接枝改性的环氧树脂，具体可以采用聚氧化丙烯醚与环氧树脂进行缩合反应实现，聚醚链段赋予材料低温下链段运动能力；聚氨酯改性环氧树脂是指通过聚氨酯预聚体与环氧树脂反应的产物，具体可采用异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体与环氧树脂的羟基反应实现，聚氨酯链段通过氢键作用增强分子间作用力；二聚酸改性环氧树脂是指以二聚脂肪酸作为增韧剂改性的环氧树脂，具体可采用二聚脂肪酸与环氧树脂进行酯化反应实现，长链脂肪酸结构降低材料结晶倾向；丁二烯橡胶改性环氧树脂是指通过丁二烯橡胶颗粒共混改性的环氧树脂，具体可采用羧基丁腈橡胶与环氧树脂进行接枝反应实现，橡胶相提供弹性形变能力；丁苯橡胶改性环氧树脂是指通过丁苯橡胶共聚物改性的环氧树脂，具体可采用羟基丁苯橡胶与环氧树脂进行缩合反应实现，苯乙烯链段增强界面结合力。

具体来说，聚醚链段通过降低玻璃化转变温度使树脂基体在低温下保持链段活动性，避免脆性断裂；聚氨酯链段形成的氢键网络在低温下维持机械强度；二聚酸的长脂肪链干扰分子规整排列，降低结晶度以缓解体积收缩应力；橡胶相通过弹性形变吸收热膨胀系数差异产生的内应力。不同改性机理形成协同效应：聚醚与聚氨酯改性分别从链段柔顺性和分子作用力维度提升韧性，二聚酸改性从相结构维度改善稳定性，橡胶改性通过能量耗散机制增强抗开裂性，多种作用路径共同确保改性环氧树脂在超低温环境中维持结构完整性。

与现有技术相比，传统导电胶多采用单一增韧改性方式，例如仅添加橡胶颗粒或引入柔性链段，在极端低温下易出现改性相与树脂基体界面剥离或单一增韧机制失效。本方案通过不同改性机理的有机组合，使各组分分别在分子链运动性、结晶抑制、应力分散等维度发挥作用，形成多层次抗开裂体系。

通过上述技术方案，本申请有效防止导电胶在低于-50℃环境中因树脂基体脆化导致的胶层开裂，确保导电填料网络在低温收缩应力下的连续性，维持导电通路稳定性。同时通过不同改性相的协同作用，避免单一增韧剂过量添加导致的粘接强度下降，实现在极端低温环境下粘接强度保持率超过95%。

本申请进一步提出了柔性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或两种以上的组合物。

其中，1,4-丁二醇二缩水甘油醚是指具有长链烷基结构的缩水甘油醚类化合物，其分子链的柔性能在低温环境下保持分子链段的运动能力，具体可采用工业级纯度≥99%的液态产品实现，该结构有助于缓解低温收缩应力。聚丙二醇二缩水甘油醚是指主链含有醚键的聚醚型缩水甘油醚，具体可采用分子量范围在200-600的液态产品实现，醚键的柔顺性可在低温下维持分子链的构象调整能力。新戊二醇二缩水甘油醚是指具有高度支化结构的缩水甘油醚，具体可采用新戊二醇与环氧氯丙烷反应制得的产物，其空间位阻效应可抑制分子链的规则排列，降低结晶倾向。

具体来说，在-50℃以下的极端低温环境中，1,4-丁二醇二缩水甘油醚的长链结构通过分子链的弯曲形变吸收收缩应力，聚丙二醇二缩水甘油醚的醚键使分子链段仍具备旋转自由度，而新戊二醇二缩水甘油醚的支化结构通过阻碍晶格形成维持胶体非晶态。当三者以特定比例组合时，例如以1:2:1的质量比混合，分子链的协同作用可形成互穿网络结构，在温度骤降过程中通过不同链段的差异形变分散局部应力。这种动态调整机制使得胶体在经历多次热循环后仍能保持界面粘接强度，避免因低温脆化导致的层间剥离。

与现有技术相比，传统导电胶采用的单官能度稀释剂如苯基缩水甘油醚，其刚性芳香环结构在低温下易导致分子链段冻结。而本方案选用的多官能度柔性稀释剂通过分子结构设计，在保持环氧体系反应活性的同时，引入烷基链、醚键及支化基团，使固化后的交联网络具有可控的弹性模量。例如，聚丙二醇二缩水甘油醚的醚氧原子可与环氧树脂的羟基形成氢键，在低温下仍保持分子间作用力的动态平衡。

通过上述技术方案，本申请有效改善了导电胶在极端低温下的抗冲击性能，使得导电胶固化后，电阻率≤5*10-4Ω.cm，-90℃～100℃高低温循环10次后，胶体不断裂，对钢、铝等金属的剪切强度保持率≥95%，并且不会与金属基材发生脱层或开裂。通过调控不同柔性稀释剂的配比，可在-90℃～100℃的温度范围内维持胶体弹性形变能力，避免因热膨胀系数差异导致的银粉与树脂基体界面开裂。

本申请进一步提出了固化剂采用粒径不超过10微米的双氰胺。

其中，双氰胺是指一种潜性固化剂，其通过氨基与环氧基团反应实现交联固化，具体可以采用微米级粉末形态实现，在环氧树脂体系中通过分散形成均匀分布。其中，粒径不超过10微米是指固化剂颗粒的最大尺寸被限制在该数值范围内，具体可以通过气流粉碎或分级筛分工艺实现，通过控制颗粒尺寸增加比表面积，从而提升固化反应效率。

具体来说，在超低温环境下，双氰胺的粒径控制使其在环氧树脂体系中形成均匀分散状态，避免因颗粒团聚导致的局部固化不完全。较小的粒径使颗粒与树脂接触面积增大，在低温条件下加速固化反应动力学过程，促进交联网络结构的形成。同时，双氰胺作为潜性固化剂在常温下保持惰性，而在低温固化过程中通过活化机制启动反应，既维持了储存稳定性，又确保极端低温条件下的固化充分性。

与现有技术相比，传统导电胶中采用大粒径固化剂或非潜性固化体系，在超低温环境中易出现分散不均、反应滞后等问题，导致胶层交联密度不足。而本方案通过限定双氰胺粒径，在保持储存稳定性的基础上，显著改善了分散均匀性与低温反应活性，使固化反应在深冷条件下仍能高效完成。

通过上述技术方案，本申请有效解决了导电胶在超低温环境下因固化剂分散性不足或反应效率低导致的胶层结构稳定性差、固化不充分的问题，确保导电胶在极端低温条件下形成致密交联结构，避免胶层断裂或粘接失效。

本申请进一步提出了促进剂为潜伏性咪唑加成物、潜伏性三级胺、有机脲类促进剂中一种或两种以上的组合物。

其中，潜伏性咪唑加成物是指在常温下保持化学惰性，在受热时释放活性成分触发环氧树脂交联反应的物质，具体可以采用具有热分解特性的咪唑衍生物来实现，通过控制分子结构中的保护基团实现低温储存稳定性与高温反应活性之间的平衡。潜伏性三级胺是指通过物理或化学包覆手段实现温度响应型活化特性的胺类化合物，具体可以采用微胶囊化处理的脂肪族胺类物质来实现，在达到特定温度时释放活性成分引发固化反应。有机脲类促进剂是指含有脲基结构的催化物质，具体可以采用取代苯基脲衍生物来实现，通过与双氰胺固化剂形成氢键作用降低反应活化能。

具体来说，潜伏性咪唑加成物在未达到触发温度时保持分子结构完整性，避免低温环境下发生预固化反应，当温度升至固化条件时，其分子链中的保护基团断裂释放活性咪唑结构，加速环氧基团开环反应。潜伏性三级胺通过微胶囊包覆技术实现活性成分的物理隔离，在超低温环境中维持化学惰性，当温度上升至包覆材料熔点时，释放出胺类物质催化环氧树脂与固化剂的亲核加成反应。有机脲类促进剂在常温下与双氰胺形成稳定的复合体，在加热过程中逐步解离出脲类催化组分，与双氰胺分解产生的氰基发生协同作用，促进交联网络的形成。三种组分单独或组合使用时，可在低温阶段保持体系反应惰性，在受热阶段通过多重催化路径实现固化速率的动态调控。

与现有技术相比，常规导电胶采用的单一促进剂体系在极端低温环境下易发生固化剂提前活化或反应抑制，导致固化进程不可控。而本方案通过多重潜伏机制的结合，既避免了低温储存时活性成分的意外消耗，又能在固化阶段通过不同温度响应点的促进剂逐级活化，形成多级催化效应，确保交联反应在设定温度窗口内充分完成。

通过上述技术方案，本申请实现了导电胶在-90℃～100℃宽温域范围内的可控固化行为，在极端低温条件下保持物料化学稳定性，在受热固化时形成致密的三维交联网络结构，有效防止因固化不完全导致的粘接强度衰减及导电填料界面脱粘现象。

本申请进一步提出了防沉剂为气相白炭黑。

其中，气相白炭黑是指通过气相法制备的纳米级二氧化硅颗粒，其粒径范围可为1-50纳米，比表面积范围可为100-400平方米每克，具体可采用疏水型气相二氧化硅来实现，例如表面经硅烷处理的二氧化硅。该材料在导电胶体系中通过氢键作用形成三维网络结构，吸附并固定导电填料颗粒，抑制重力沉降。

具体来说，气相白炭黑的纳米级颗粒在环氧树脂基体中均匀分散后，其表面硅羟基与树脂分子链形成物理交联点，构建空间位阻效应。在超低温环境下，该三维网络结构仍保持足够的机械强度，有效束缚导电填料的位移。触变特性使胶体在剪切力作用下呈现流动性，停止剪切后迅速恢复结构强度，确保固化前填料分布均匀。

与现有技术相比，传统导电胶多采用有机膨润土或聚乙烯蜡作为防沉剂，此类材料在-50℃以下易发生体积收缩或结晶，导致网络结构破坏。而气相白炭黑的无机特性使其在-90℃仍保持化学稳定性，其网络结构的温度适应性显著优于有机类防沉材料。

通过上述技术方案，本申请有效防止了导电填料在储存期和固化过程中的沉降分层，避免了因填料分布不均导致的局部导电通路断裂，确保超低温环境下胶层内部应力分布均匀，维持导电胶的界面粘接强度与电信号传输稳定性。

本申请进一步提出了偶联剂为KH560。

其中，KH560是指含有环氧基的硅烷偶联剂，具体可采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷来实现。其硅氧烷基团通过水解与导电填料表面羟基形成共价键，而环氧基团与环氧树脂的环氧基发生开环反应，由此在填料与树脂界面建立化学键桥接，增强界面结合强度。

具体来说，在超低温条件下，基体与填料的收缩率差异会导致界面应力集中。通过KH560的化学键桥接作用，界面结合力被强化，能够有效抑制低温收缩引起的应力释放。偶联剂分子两端的活性基团分别匹配填料表面和树脂基体特性，例如，硅氧烷基团优先吸附于金属填料表面形成稳定键合层，环氧基团则与树脂基体交联网络形成共价连接，由此减少填料与基体间的界面缺陷，避免裂纹扩展或分层现象。

与现有技术相比，常规导电胶多采用氨基硅烷或巯基硅烷类偶联剂，例如KH550或KH570，其氨基或巯基与环氧树脂的相容性较低，无法充分参与树脂固化反应。而KH560的环氧基团与树脂基体具有化学同源性，可深度嵌入树脂交联网络，形成更均匀的界面过渡层，从而在低温下维持界面结合稳定性。

通过上述技术方案，本申请解决了导电填料与树脂基体在超低温环境下因界面结合力不足导致的胶层开裂或导电通路失效问题，确保导电胶在极端低温条件下仍能保持稳定的粘接强度和导电性能。

本申请进一步提出了导电填料为平均粒径1.5-10μm的银粉、铜粉、镍粉、镀银铜粉、镀银镍粉、镀银玻璃粉中的一种或两种以上的组合物。

其中，平均粒径1.5-10μm是指导电填料的颗粒直径分布范围，具体可以采用筛分法或激光粒度分析法进行控制，该范围能够平衡分散均匀性与界面结合强度。银粉、铜粉、镍粉是指金属基导电材料，具体可以通过化学还原法或雾化法制备，用于形成连续的导电通路。镀银铜粉、镀银镍粉是指在铜或镍颗粒表面包覆银层，具体可以采用化学镀或电镀工艺实现，通过银层保护基底金属在低温下的氧化问题。镀银玻璃粉是指在玻璃微珠表面镀覆银层，具体可以采用真空蒸镀或化学镀工艺制备，利用玻璃基体与树脂的热膨胀匹配性降低界面应力。

具体来说，通过控制导电填料的粒径范围避免过小颗粒导致的团聚和接触电阻上升，同时防止过大颗粒在低温收缩时产生应力集中。银、铜、镍金属粉末提供基础导电性，而镀银层在低温下抑制基底金属氧化以维持导电通路稳定。镀银玻璃粉的引入利用玻璃基体与环氧树脂相近的热膨胀系数，减少温度变化时的界面剥离风险。采用单一或复合导电填料的组合方式，通过不同粒径颗粒的级配填充提升导电网络密度，同时利用金属与非金属材料的协同作用平衡导电性能与抗冷脆性。

在一些具体实施方式中，镀银铜粉与镀银玻璃粉按质量比3:1混合，平均粒径控制在2-5μm范围内，通过三辊研磨机分散后形成均匀分布的导电网络。

与现有技术相比，现有导电胶多采用单一金属填料且未控制粒径范围，在低温下易因氧化或热失配导致导电通路断裂。本方案通过复合导电填料体系及粒径优化，既保证导电网络连续性，又通过镀层保护和热膨胀匹配设计抑制低温界面失效。

通过上述技术方案，本申请解决了导电填料在超低温环境下因氧化、应力集中或界面剥离导致的导电性能下降问题，防止胶层断裂和粘接脱落，确保极端低温条件下导电通路的稳定性及粘接界面的结构可靠性。

本申请进一步提出了耐超低温导电胶的制备方法，包括如下步骤：将环氧树脂组合物、柔性稀释剂、固化剂、促进剂、防沉剂、偶联剂通过行星脱泡分散机分散均匀；在完成该步骤的物料中加入导电填料并继续通过行星脱泡分散机分散均匀；将混合物料经过三辊研磨机研磨后获取研磨物料；将研磨物料抽真空分散均匀制得导电胶。

其中，行星脱泡分散机是指通过旋转自转与公转运动同步产生的离心力与剪切力实现物料分散的设备，具体可采用带有真空脱泡功能的双轴搅拌装置来实现，用于消除气泡并确保基体材料均匀混合。三辊研磨机是指由三个水平辊筒组成的研磨设备，具体可采用辊面间距可调节的金属辊筒结构来实现，用于对导电填料与树脂基体进行高精度分散。抽真空分散是指在负压环境下对物料进行搅拌脱气的工艺，具体可采用真空行星搅拌机或真空捏合机来实现，用于去除胶体内部残留的微气泡。

具体来说，环氧树脂组合物与助剂首先在行星脱泡分散机中完成预分散，通过离心力与剪切力的协同作用打破物料团聚并排除气泡。导电填料在基体混合均匀后分阶段加入，利用同一设备的二次分散避免填料因过早加入导致的聚集。三辊研磨机的辊筒间隙对导电颗粒施加剪切挤压作用，降低粒径差异并消除树脂与填料之间的界面空隙。真空分散工艺在最终阶段去除胶体内部残留气体，形成无缺陷的致密导电网络。

与现有技术相比，常规导电胶制备方法通常采用一次性混合或简单搅拌工艺，导致填料分散不均、界面结合力不足。而本方法通过分步混合与多级分散工艺，控制导电填料的加入顺序与分散强度，确保其在树脂基体中形成三维连续结构。现有技术中未采用三辊研磨与真空分散的组合工艺，无法有效消除微气泡与界面缺陷，导致胶体在超低温收缩时易产生裂纹。

通过上述技术方案，本申请解决了导电胶在极端低温环境下因胶层断裂导致的粘接失效问题。通过分阶段分散与真空处理工艺，确保导电填料在树脂基体中形成均匀连续的网络结构，避免低温收缩时导电通路的断裂。研磨与脱泡工艺的结合提升了胶层致密性，增强了填料与树脂的界面结合力，从而维持超低温环境下导电胶的机械强度与电信号传输稳定性。

作为具体的实施方案实施例1：

一种耐超低温的导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：10份，柔性稀释剂：0.5份；固化剂：3份，促进剂：1份，防沉剂：0.05份，偶联剂：0.05份，导电填料：80份。具体制备方法如下：

步骤一，将环氧树脂组合物：10份（低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为50:50），1,4丁二醇二缩水甘油醚：0.5份，双氰胺：3份，促进剂：1份，防沉剂：0.05份；偶联剂：0.05份；通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料80份，而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

实施例2：

一种耐超低温的导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：15份，柔性稀释剂：2份；固化剂：8份，促进剂：0.5份，防沉剂：0.3份，偶联剂：0.1份，导电填料：80份。具体制备方法如下：

步骤一，将环氧树脂组合物：15份（低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为50:50），1,4丁二醇二缩水甘油醚：2份，双氰胺：8份，促进剂：0.5份，防沉剂：0.3份；偶联剂：0.1份；通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料80份，而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

实施例3：

一种耐超低温的导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：20份，柔性稀释剂：5份；固化剂：2份，促进剂：4份，防沉剂：0.5份，偶联剂：0.3份，导电填料：70份。具体制备方法如下：

步骤一，将环氧树脂组合物：:20份（低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为50:50），聚丙二醇二缩水甘油醚：0.5份，双氰胺：3份，促进剂：1份，防沉剂：0.5份；偶联剂：0.3份；通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料70份，而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

实施4:

一种耐超低温的导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：12份，柔性稀释剂：4份；固化剂：6份，促进剂：3份，防沉剂：0.4份，偶联剂：0.2份，导电填料：85份。具体制备方法如下：

步骤一，将环氧树脂组合物:12份（低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为30:70），新戊二醇二缩水甘油醚：4份，双氰胺：6份，促进剂：3份，防沉剂：0.4份；偶联剂：0.2份；通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料85份，而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

实施5:

一种耐超低温的导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：18份，柔性稀释剂：3份；固化剂：5份，促进剂：2份，防沉剂：0.1份，偶联剂：0.2份，导电填料：85份。具体制备方法如下：

步骤一，将环氧树脂组合物:18份（低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为30:70），1,4丁二醇二缩水甘油醚：3份，双氰胺：5份，促进剂：2份，防沉剂：0.1份；偶联剂：0.2份；通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料85份，而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

实施6:

一种耐超低温的导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：14份，柔性稀释剂：3份；固化剂：5份，促进剂：2份，防沉剂：0.1份，偶联剂：0.2份，导电填料：80份。具体制备方法如下：

步骤一，将环氧树脂组合物:14份（低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为10:90），1,4丁二醇二缩水甘油醚：3份，双氰胺：5份，促进剂：2份，防沉剂：0.1份；偶联剂：0.2份；；通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料80份，而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。

比较例1：

与实施例1的区别在于：环氧树脂组合物中，低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为60:40；

比较例2：

与实施例4的区别在于：环氧树脂组合物中，低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为100:0；

比较例3：

与实施例5的区别在于：导电填料为60份；

测试方法：

1电阻率测试：将导电胶涂布在载玻片上，制成：2mm*2mm*0.1mm试片，于150℃烘箱中固化1h后，用四探针法测试电阻率。

1.2剪切强度测试：采用3001铝、45号钢为基材，按照国标GB/T 7124-2008制备剪切试片并测试。每个样品，每个基材各做2组试片，于150℃烘箱中固化1h后，其中每种基材各1组测试常温下的剪切强度，另外一组用于高低温冲击后的对比测试。

1.3高低温冲击循环测试：取1.2步骤中的两种基材的各1组试片，进行10次高低温循环后（试片于-90℃超低温箱中放置1h,然后快速转移至100℃烘箱中再放置1h，为1个循环），先观察试片搭接处的胶层是否开裂，然后测试试片的剪切强度。

测试结果：

2.1实施例与比较例的测试结果如表1所示：

表1：

从表1的数据可以看出，实施例1-6提供的导电胶，固化后导电性好，电阻率≤5*10-4Ω.cm，能够耐受超低温，-90℃~100℃高低温循环10次后，胶体不断裂，对钢、铝等金属的剪切强度保持率≥95%，并且不会与金属基材发生脱层或开裂。符合了发明预期，达到了发明效果。

而比较例1，由于环氧树脂组合物中，低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为60:40，固化后耐高低温冲击性能变差，经过-90℃~100℃高低温循环10次后，胶体与金属基材未发生脱层或开裂，但是对钢、铝等金属的剪切强度保持率下降，低于95%。

比较例2中，环氧树脂组合物中，低粘度双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂的比例为100:0；固化后耐高低温冲击性能变差，经过-90℃~100℃高低温循环10次后，胶体发生开裂，对钢、铝等金属的剪切强度保持率下降明显，保持率远低于95%。

比较例3中，由于导电填料为60份，所得导电胶的电阻率明显偏高，导电性能下降明显。

在现有技术中，以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐超低温的导电胶，其特征在于：所述导电胶，按重量份计，其组成如下：环氧树脂组合物：10-20份，柔性稀释剂：0.5-5份；固化剂：2-8份，促进剂：0.5-4份，防沉剂：0.05-0.5份，偶联剂：0.05-0.3份，导电填料：70-85份,导电胶固化后，电阻率≤5*10^-4Ω.cm。

2.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶，其特征在于：所述环氧树脂组合物包括低粘度的双酚F型环氧树脂与改性环氧树脂组成，其中改性环氧树脂的比例不小于环氧树脂组合物总重量的50%。

3.根据权利要求2所述的一种耐超低温的导电胶，其特征在于：所述改性环氧树脂包括聚醚改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂与丁二烯橡胶改性环氧树脂、丁苯橡胶改性环氧树脂的一种或两种以上的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶，其特征在于：所述柔性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚，聚丙二醇二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或两种以上的组合物。

5.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶，其特征在于：所述固化剂为粒径≤10微米的双氰胺。

6.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶及其制备方法，其特征在于：所述促进剂为潜伏性咪唑加成物、潜伏性三级胺、有机脲类促进剂中一种或两种以上的组合物。

7.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶及其制备方法，其特征在于：所述防沉剂为气相白炭黑。

8.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶及其制备方法，其特征在于：所述偶联剂为KH560。

9.根据权利要求1所述的一种耐超低温的导电胶及其制备方法，其特征在于：所述导电填料为平均粒径1.5-10μm的银粉、铜粉、镍粉、镀银铜粉，镀银镍粉、镀银玻璃粉中的一种或两种以上的组合物。

10.根据权利要求1至9任一所述的一种耐超低温的导电胶制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将环氧树脂组合物、柔性稀释剂、固化剂、促进剂、防沉剂、偶联剂通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤二，完成步骤一的物料中加入导电填料而后继续通过行星脱泡分散机分散均匀；

步骤三，将完成步骤二的物料经过三辊研磨机后获取研磨物料；

步骤四，将完成步骤三的研磨物料抽真空分散均匀，即可制得导电胶。