偶联剂对铜-环氧电磁屏蔽导电涂料的影响

随着电子、电气、通讯及信息产业的飞速发展，以集成电路(IC)和大规模集成电路为核心所组成的电子仪器和电子设备，在广泛地应用到现代社会各个领域的同时，也给人们带来了一系列新的问题。主要表现在电磁波辐射带来的危害：如电磁波干扰、电磁波信息泄密及电磁环境污染的危害等，它已经成为一个越来越严重而且愈来愈被人们所关注的问题[1]。电磁屏蔽导电涂料作为一种解决电磁环境污染，防护电磁波辐射的新型功能材料受到世界各国的重视。

电磁屏蔽导电涂料是以普通的绝缘聚合物为主要成膜物,加入一定量的导电填料、溶剂、助剂配制而成[2]。本文以铜粉为导电填料，E-44环氧树脂为基料制备的导电涂料。重点研究了几种硅烷类和钛酸酯类偶联剂对涂料导电性能的影响，并探讨了不同种类偶联剂对铜粉在环氧树脂中分散性和对铜粉抗氧化所起到的作用。

2·实验部分

2.1原材料

实验用主要原材料及生产单位如表1所示。

　　表1 实验用主要原材料及生产单位

2.2试样制备方法

用自配混合溶剂将环氧树脂按比例稀释后,加入铜粉、偶联剂,研磨，然后加入固化剂,搅拌均匀制成涂料。采用75mm×25mm玻璃板作为底材,将玻璃板用清水、丙酮洗净,烘干后置于干燥器中待用。按照GB1727-79刷涂法,将涂料均匀涂刷在处理好的玻璃片上,涂层在室温下表干，然后在50℃下恒温至完全固化。每个样品做3块平行试样。

       2.3性能测试

依据军用电磁屏蔽涂料通用规范要求，采用端面为1cm×1cm方块的棒状电极，为使电极端面与被测样品有良好的接触，对测量端面施加2kg/cm2的压力，用BY型1943数字多用表测定涂层的表面电阻率。

3·结果与讨论

3.1偶联剂对铜-环氧电磁屏蔽涂料导电性的影响偶联剂是一种两性化合物,其分子的一部分与无机物有较好的亲和性，另一部分则与有机物具有较大的亲和力[3]。在涂料中加入少量的偶联剂，通过改变无机填料与聚合物之间的界面性能，提高无机填料在聚合物中的分散性，它在高填料量涂料中起着很重要的作用。试验在确定环氧树脂和固化剂的比例以及铜粉添加量的前提下，改变偶联剂的种类和用量，按照上述试样制备方法制备试样，研究硅烷类 KH550、钛酸酯类CT-136、NTC-401三种偶联剂对涂层初始导电性的影响。其结果分别见图1、图2、图3。

　　图2 CT-136对铜环氧体系导电性的影响

　由图2可以看出，在铜-环氧体系中，CT-136的添加量从大于1%～3.5%，涂层的表面电阻率低，且平稳，数值在(0.045～0.06)Ω·cm-2，初始导电性都比较好，说明复合单烷氧型钛酸酯偶联剂CT-136对提高涂层的导电性能是有效的。

　　图3 NTC-401对铜环氧体系导电性影响

由图3可见，在铜-环氧体系中，NTC-401的添加量在1.5%～10%的一个大的范围内，涂层的初始导电性都比较好，表面电阻率数值为 (0.05～0.08)Ω·cm-2，并且NTC-401对降低铜-环氧体系导电涂料粘度的作用较大，制备的涂料适于涂刷，涂层的表面状态也比较好。

偶联剂对铜-环氧导电涂料导电性影响的试验研究结果表明，添加KH550、CT-136、NTC-401三种偶联剂，涂层的初始导电性能都得以提高，涂层的初始表面电阻率在(0.045～0.08)Ω·cm-2。从添加量的变化范围来看，钛酸酯类偶联剂NTC-401的适用范围最宽，CT-136次之，硅烷偶联剂KH550再次。

3.2偶联剂对铜粉在环氧树脂中抗氧化性的影响

按照上述试样的制备方法制得每种试样各3片，在常温下于实验室存放一年，每两个月测量一次样品的表面电阻率。用储存一年后样品的表面电阻率值与样品初始表面电阻率值之差除以样品初始表面电阻率值，得出表面电阻增长率数据。样品经过长期储存后其表面电阻增长率与偶联剂含量之间的影响关系分别见图4、图5和图6。

　　图4 KH550对铜-环氧体系导电性稳定性影响

　　图5 NTC-401对铜环氧体系导电稳定性影响

　　图6 CT-136对铜-环氧体系导电稳定性影响

硅烷偶联剂KH550用于铜-环氧体系中，涂层初始导电性较好，KH550用量为0.5%时，涂层的表面电阻率为0.055Ω·cm-2。但是由图4可以看出，硅烷KH550对铜粉在环氧体系中的防氧化作用很差，偶联剂不同用量的涂层经过常温储存实验后，年电阻增长率都很高，最低为 187%。