高剪切强度热固性压敏胶及其制备方法与流程

本发明涉及压敏胶材料领域，具体涉及一种高剪切强度热固性压敏胶及其制备方法。

背景技术：

1、高剪切强度热固性压敏胶在电子器件制造与组装中扮演着举足轻重的角色，其出色的粘接强度和持久的粘合性能为电子器件的稳定性和可靠性提供了坚实保障。在电路板、芯片、封装体以及连接线等关键元件的粘接与密封中，这种胶粘剂材料被广泛应用，确保这些功能性元件的牢固连接。即使在高温高湿环境下，高剪切强度热固性压敏胶依然能够维持稳定的粘接效果，有效防止元件脱落或松动。此外，它还具备优良的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能，为电子器件提供全方位的保护，从而提升器件性能、延长使用寿命并保障使用安全。

2、然而，当前高剪切强度热固性压敏胶在实际应用中仍存在剪切力不足的共性问题。在电子器件的制造和组装环节，胶粘剂材料需要具备足够的剪切强度，以确保各元件间的稳固连接和整体可靠性。但现有的高剪切热固性压敏胶在某些情况下可能难以达到这一要求。剪切力不足时，胶粘剂材料在受到剪切力作用时容易发生剪切失效、脱落或松动等现象，进而影响到电子器件的稳定性和可靠性。特别是在面对振动、冲击或极端工作条件时，剪切力不足的问题可能会进一步加剧，导致连接件的失效。因此，为了满足高性能电子器件的制造需求，亟需对高剪切热固性压敏胶的剪切性能进行改进和提升。

技术实现思路

1、（1）解决的技术问题

2、本发明的目的是提供一种高剪切强度热固性压敏胶及其制备方法，解决目前热固性压敏胶剪切强度不足的问题。

3、（2）技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

5、高剪切强度热固性压敏胶，以重量份数计，包括以下组成成分：微纳米双尺度sic填料80~120份，改性丙烯酸酯150~240份，丁苯橡胶40~80份，环氧树脂30~60份，引发剂3~8份，溶剂120~260份，粘接剂10~30份，交联剂20~36份，十二烷基硫醇12~24份。

6、进一步，所述微纳米双尺度sic填料由微米尺度的sic晶须和纳米尺度的掺杂sic纳米线组成。

7、进一步，所述微米尺度的sic晶须直径为0.5~5μm，所述纳米尺度的掺杂sic纳米线的直径为25~95nm。

8、进一步，所述sic晶须为直线型形貌，所述掺杂sic纳米线为连珠型形貌，所述掺杂元素为氮元素。

9、进一步，所述微纳米双尺度sic填料的制备方法如下：以重量份数计，将20~30份聚碳硅烷、2~6份聚硅氮烷、0.2~1份二茂铁和50~80份二甲苯混合均匀后制备成前驱体溶液，然后将30~70份多孔sic晶须块体浸渍在前驱体溶液中，然后取出在真空干燥箱中进行干燥，干燥完后在85%ar+15%h2的混合气氛下，然后在900~1100℃下热处理2~4h，从而在sic晶须上原位生长掺杂sic纳米线，获得微纳米双尺度sic填料。

10、进一步，所述聚碳硅烷：聚硅氮烷的质量比为(5~10)：1。

11、进一步，所述多孔sic晶须块体的制备方法为，以重量份数计，将30~70份sic晶须、20~45份丙烯酰胺单体、60~90份去离子水和2~4份n,n'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂混合均匀后，加入0.2~0.5份过硫酸铵引发剂得到素坯体，然后再放入热处理炉，在空气环境氛围中在300~500℃下热处理2~4h去除有机物，获得多孔sic晶须块体。

12、进一步，所述改性丙烯酸酯的制备方法如下：以重量份数计，将30~60份丙烯酸、5~10份丁烯-苯乙烯共聚物、2~5份丙烯酰胺混合均匀获得乳化液，然后加入1~3份过氧化二苯甲酰即可。

13、进一步，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯。

14、进一步，所述溶剂为甲醇或丁酮。

15、进一步，所述粘接剂为松香。

16、进一步，所述交联剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰。

17、本发明还提供高剪切强度热固性压敏胶的制备方法，包括以下步骤：

18、s1.填料的分散：按照配比，将微纳米双尺度sic填料、十二烷基硫醇和溶剂投料到混料容器中，控制转速500～1200r/min，高速搅拌30～45min混合均匀，得到分散均匀的填料溶液。

19、s2.胶体溶液的制备：将改性丙烯酸酯、丁苯橡胶、环氧树脂、粘接剂和交联剂继续加入混料容器中，控制转速600～1000r/min，高速搅拌15～30min混合均匀，得到胶体溶液。

20、s3.制备涂料：向胶体溶液中继续加入引发剂充分搅拌均匀即可。

21、本发明采用微米尺度的sic晶须和纳米尺度的掺杂sic纳米线来增强压敏胶的目的在于；首先，微米尺度的sic晶须和纳米尺度的掺杂sic纳米线之间的是原位生长关系，因此两者的结合是强化学键结合，sic/压敏胶界面相互作用能够增强胶粘剂与基体之间的粘接，提高力的传递效率，从而增加剪切强度。其次，微米尺度和纳米尺度的增强体可以形成多级多尺度界面，可以有效阻止裂纹扩展，使裂纹在不同尺度上被阻挡，进一步提高胶粘剂的剪切强度。最后，微米和纳米尺度的结构可以形成多个约束区域，阻碍裂纹扩展，增加剪切强度。综上所述，通过引入微米尺度的sic晶须和纳米尺度的掺杂sic纳米线，能够形成多尺度的结构，从而增加压敏胶的剪切强度，这种多尺度优势使得胶粘剂在剪切加载下表现出更好的性能，适用于需要高剪切强度的应用。

22、本发明采用聚硅氮烷制备掺杂sic纳米线的目的在于通过氮元素的掺杂形成串珠状的sic纳米线。具体的机理如下：在聚硅氮烷的高温热解过程中，氮元素被掺杂进入sic纳米线的晶格中，氮元素的掺杂会引起sic晶格结构的畸变，形成串珠状的纳米线结构，这种结构的形成主要是由于氮元素与碳和硅原子之间的化学键形成，导致晶格结构的扭曲和畸变，串珠状的sic纳米线具有更好的锚定作用，对于增强压敏胶非常有利。其次，串珠状结构的球形形态可以增加纳米线与基体之间的接触面积，提高纳米线与基体之间的结合强度，这种增加的接触面积可以有效地传递力量，增强压敏胶的剪切强度。最后，串珠状结构能够提高纳米线在基体中的锚定效果，串珠状的球形形态可以增加纳米线与基体之间的摩擦力和阻力，防止纳米线的滑移和脱落，从而增加压敏胶的稳定性和可靠性。综上所述，通过使用聚硅氮烷制备掺杂sic纳米线，可以通过氮元素的掺杂形成串珠状的纳米线结构，这种串珠状结构具有更好的锚定作用，能够增强压敏胶的剪切强度和稳定性，提高其在实际应用中的性能和可靠性。

23、采用丁烯-苯乙烯共聚物对丙烯酸酯进行改性的主要目的：从粘性和力学性能两个方面实现协同提升，这一策略通过引入丙烯酰胺和丁烯-苯乙烯共聚物中的特定结构和性能，有效地增强了丙烯酸酯体系的内聚力，形成了更为紧密的分子网络，从而显著提高了其粘性。同时，丁烯-苯乙烯共聚物中的丁烯和苯乙烯单元分别为改性丙烯酸酯提供了刚性和柔韧性，使其在保持柔性的基础上，显著增强了力学强度、抗冲击性和耐磨性。这种综合性的改性方法可以实现丙烯酸酯强韧性协同提高，实现较好的综合性能。

24、(3)有益的技术效果

25、本发明提供的压敏胶具有以下有益效果：首先，通过引入微米尺度的sic晶须和纳米尺度的掺杂sic纳米线，形成多尺度的结构，有效增加了胶粘剂的剪切强度，微米尺度的sic晶须能够增强胶粘剂与基体之间的粘接，提高力的传递效率；而纳米尺度的掺杂sic纳米线形成多级阻力层，阻止裂纹扩展，从而进一步提高了胶粘剂的剪切强度。其次，掺杂sic纳米线采用聚硅氮烷制备，形成串珠状的纳米线结构，具有更好的锚定作用。串珠状结构增加了纳米线与基体之间的接触面积，提高了结合强度；同时增加了摩擦力和阻力，防止纳米线的滑移和脱落，提高了胶粘剂的稳定性和可靠性。此外，通过丁烯-苯乙烯共聚物对丙烯酸酯进行改性，全面提升了胶粘剂的粘性和力学性能。丁烯-苯乙烯共聚物中的丁烯和苯乙烯单元分别为胶粘剂提供了刚性和柔韧性，使其在保持柔性的基础上，显著增强了力学强度、抗冲击性和耐磨性。改性后的丙烯酸酯具有更紧密的分子网络，增强了内聚力，使胶粘剂表现出更高的粘性。综上所述，本发明的压敏胶在微米尺度的sic晶须和纳米尺度的掺杂sic纳米线的增强作用下，形成多尺度的结构，增加了剪切强度。同时，通过掺杂sic纳米线形成的串珠状结构，增强了胶粘剂的粘接强度和稳定性。此外，丁烯-苯乙烯共聚物的引入，全面提升了胶粘剂的粘性和力学性能。这些协同效果使得本发明的压敏胶具有更高的剪切强度、粘接强度和稳定性，适用于需要高剪切强度的应用领域。