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负银石墨烯增强不饱和聚酯树脂导电胶黏剂的制备与性能调控研究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着现代电子工业的迅猛发展，电子设备正朝着小型化、轻量化、高性能化的方向迈进。在这一进程中，导电胶黏剂作为一种能够实现电子元件电气连接与机械固定的关键材料，其重要性日益凸显。传统的金属焊料在面对电子设备的微型化趋势时，暴露出诸多局限性，如焊接温度高，可能会对热敏元件造成损害；焊接过程复杂，难以满足高精度的连接需求等。相比之下，导电胶黏剂具有一系列显著优势，如固化温度低，能有效保护对温度敏感的电子元件；可实现精细线路的印刷，满足电子设备小型化对线路精度的要求；能够连接不同材质的材料，拓展了电子元件的组合选择。这些优势使得导电胶黏剂在集成电路、液晶显示屏组装、印刷电路板等众多电子领域中得到了广泛应用，成为电子工业不可或缺的重要材料。

在众多导电胶黏剂的研究中，负银石墨烯不饱和聚酯树脂导电胶黏剂展现出独特的研究价值与应用潜力。石墨烯，作为一种由碳原子组成的二维材料，具有优异的电学性能、力学性能和热学性能。其超高的电导率、良好的机械强度和出色的热稳定性，为制备高性能导电胶黏剂提供了理想的基础材料。通过在石墨烯表面负载银纳米粒子，形成负银石墨烯（Ag-G），不仅能够充分发挥石墨烯的固有优势，还能借助银的高导电性进一步提升材料的导电性能。同时，不饱和聚酯树脂作为一种常用的热固性树脂，具有成本低、加工工艺简单、固化后性能稳定等优点，是制备胶黏剂的优质基体材料。将负银石墨烯与不饱和聚酯树脂相结合，制备出的导电胶黏剂有望综合二者的优势，在保证良好导电性能的同时，具备优异的力学性能和粘接性能，满足电子工业对高性能导电胶黏剂的迫切需求。深入研究负银石墨烯不饱和聚酯树脂导电胶黏剂的制备及其性能，对于推动电子工业的发展具有重要的现实意义。

1.2国内外研究现状

导电胶黏剂的研究历史悠久，国内外学者在该领域取得了丰硕的成果。在导电胶的分类及组成方面，根据固化工艺可分为热固化型、光固化型、室温固化型等；按导电粒子种类可分为银系、金系、铜系、碳系等。其主要组成包括基体树脂、导电填料、溶剂和其他添加剂。基体树脂如环氧树脂、丙烯酸树脂等，提供粘接和力学性能；导电填料如金粉、银粉、铜粉、石墨等，是决定导电性能的核心成分；溶剂用于调节胶体的流动性和粘性；其他添加剂如交联剂、偶联剂、增韧剂等，可进一步改善导电胶的物理和化学性能。

关于导电胶黏剂的导电机理，目前主要有渗流理论、量子力学隧道效应理论、场致发射理论等。渗流理论认为，当导电填料达到一定浓度时，导电粒子在聚合物基体中形成导电通路，使材料的电阻率发生突变，出现渗流效应；量子力学隧道效应理论则指出，在导电粒子间距足够小时，电子可以通过隧道效应穿越粒子间的势垒，实现导电；场致发射理论认为，在强电场作用下，电子会从导电粒子表面发射出来，形成电流。

在应用与发展方面，导电胶黏剂已广泛应用于微电子封装、印刷电路板、导电线路粘接等电子领域，并且随着电子技术的不断进步，对导电胶黏剂的性能要求也越来越高，如更高的导电性、更好的粘接强度、更优异的耐环境性能等。

石墨烯自被发现以来，因其独特的结构和优异的性能，成为材料科学领域的研究热点。在制备方法上，主要有机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。机械剥离法可获得高质量的石墨烯，但产量较低；化学气相沉积法能够制备大面积的石墨烯薄膜，但工艺复杂、成本高；氧化还原法可大规模制备石墨烯，但产品质量相对较低。在应用方面，石墨烯在电子学、能源、复合材料等领域展现出巨大的应用潜力。在电子学领域，可用于制备高性能的电子器件；在能源领域，可用于电池电极材料、超级电容器等；在复合材料领域，可增强材料的力学性能、电学性能和热学性能。石墨烯复合物，如石墨烯与聚合物、金属、陶瓷等材料复合形成的复合材料，也受到了广泛关注，通过复合可以实现各组分性能的优势互补，拓展石墨烯的应用范围。

不饱和聚酯树脂胶黏剂是一种常用的热固性胶黏剂，具有价格低廉、固化速度快、工艺性好等优点。不饱和聚酯树脂一般由不饱和二元酸（或酸酐）、饱和二元酸（或酸酐）与二元醇（或多元醇）在一定条件下缩聚反应合成，再溶解于交联单体中形成液体树脂。其配方组成包括不饱和聚酯、交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、填料和偶联剂等。在研究进展方面，为了改善不饱和聚酯树脂胶黏剂的性能，如提高粘接强度、耐热性、耐腐蚀性等，研究者们采用了多种方法，如添加纳米粒子、进行化学改性、优化配方等。

然而，目前对于负银石墨烯不饱和聚酯树脂导电胶黏剂的研究仍相对较少。已有的研究在制备工艺上还不够成熟，导致负银石墨烯的负载量和分散性难以精确控制，影响了导电胶黏剂的性能稳定性；在性能研究方面，对导电性能、力学性能、热稳定性等之间的相互关系缺乏深入系统的分析，无法全面揭示材料的性能