偶联剂对铜-环氧电磁屏蔽导电涂料的影响

　　图1 KH550对铜-环氧体系导电性的影响

由图1可以看出，偶联剂KH550的添加量在0.5%～3.0%的一个相对比较大的范围内，涂层的表面电阻率较低(0.05～0.08)?·cm-2，初始导电性普遍较好。说明KH550的加入，对提高涂层导电性是非常有效的，并且在实际配方中的应用是可行的。

配位型钛酸酯偶联剂NTC-401用于铜-环氧体系中，涂层的初始导电性较好，NTC-401的用量为1.5%～10%时，涂层的初始表面电阻率为 (0.05～0.08)Ω·cm-2。但是由图5可以看出，NTC-401偶联剂用量不同，涂层的表面电阻增长率差别较大，即NTC-401的用量对铜粉在环氧树脂中的常温防氧化的作用影响较大。当NTC-401的用量为1.5%～2.5%时，涂层的表面电阻增长率较低，铜粉的抗氧化能力强，表面电阻增长率最低为45%。

复合单烷氧型偶联剂CT-136用于铜-环氧体系中，涂层初始导电性较好，CT-136的用量为0.5%～3.0%时，涂层的初始表面电阻率为(0.045～0.06)Ω·cm-2。但是由图6可以看出，CT-136偶联剂用量不同，涂层的表面电阻增长率差别也比较大，即CT- 136的用量对铜粉在环氧树脂中的常温防氧化的作用影响较大，当CT-136的用量在2%～3%时，涂层的表面电阻增长率较低，并呈现下降趋势，CT- 136含量为3%时，涂层的表面电阻增长率最低为16%，此时铜粉的抵抗常温氧化能力最强。

　　综合偶联剂对涂层导电稳定的研究结果，三种偶联剂的使用均对提高铜粉在环氧体系中抗氧化性有贡献，但是作用有大小。其中加入CT- 136偶联剂的铜-环氧导电涂料的表面电阻增长率最小，这说明复合单烷氧型偶联剂CT-136对提高铜粉在环氧体系中的防氧化能力的贡献最大。

　　图7 不同偶联剂对铜-环氧体系样品截面SEM

3.3偶联剂作用的微观分析

偶联剂的亲水基团通过化学作用与无机填料表面羟基或质子形成氢键或化学键，改变无机填料的界面性能，使其在有机聚合物中的分散性能得到改善。由于偶联剂的种类不同，其作用机理也不同，即偶联剂在不同体系中的效果不一样。这可以从涂层中各相的微观分布结构上分析，试验中通过涂层样品的截面微观扫描电镜照片见图7，分析发现KH550、CT-136、NTC-401对铜-环氧体系微观结构影响的差异，为配方研究提供了科学依据。

三种样品中铜粉添加量均为铜-环氧体系的导电阈值，环氧树脂和固化剂的用量亦相同，偶联剂取其初始导电性较好的用量。但是由图7的扫描电镜照片看到的却是这样的现象：CT-136铜-环氧体系中的铜粉分布均匀，看来铜粉含量多;NTC-401铜-环氧体系中铜粉比较均匀，看来铜粉含量少一些;KH550铜-环氧体系中的铜粉堆积在涂层的底部，看起来铜粉含量很少。涂层微观分析照片显示的现象与事实之间的偏差正说明了不同偶联剂对铜- 环氧体系的作用效果不同。这是由于不同偶联剂与体系中的环氧树脂、T-31固化剂及铜粉的作用机理不同造成的，深层的作用模式还有待于进一步研究，从涂层微观分析结果证明了这样一个结论：加入少量的钛酸酯类偶联剂CT-136，大大地改善了铜粉在环氧树脂中的分散性，可以制备出各相分布均匀的导电涂层，使得铜-环氧体系具有良好的初始导电性和常温储存条件下的导电稳定性。

4·结论

实验研究表明：偶联剂的加入，对铜-环氧导电涂料初始导电性和常温储存条件下的导电稳定性都有影响。每种偶联剂对涂层初始导电性能的提高均有一个最佳用量范围，NTC-401的用量范围最宽，CT-136次之，硅烷偶联剂KH550再次。三种偶联剂的使用均对提高铜粉在环氧体系中抗氧化性都有贡献，其中加入CT-136的铜-环氧导电涂料的常温储存条件下导电稳定性最好。结合涂层微观分析结果，进一步从偶联剂影响体系中各相分布均匀性角度解释其对涂层宏观导电性能的影响。综合各项实验结果，即在铜-环氧体系中，加入2%～3%复合单烷氧型钛酸酯偶联剂CT-136，不仅可以制备出各相分散均匀的初始导电性好的导电涂料，而且还可以提高其在常温条件下的导电稳定性，一定程度上解决了导电涂料在使用过程中铜粉的防氧化问题。