刘 玲，王 军，刘 芳

（宁夏中色新材料有限公司 粉体分厂，宁夏 石嘴山 753000）

低温导电银浆是指200℃以下可固化形成导电膜层的一类银浆，通过丝网印刷将其附着在不同的基材上，广泛应用于键盘、薄膜开关、柔性印刷电路板等方面，主要由银粉、树脂、溶剂及功能助剂组成。为了使银浆具有适于印刷的黏度和触变性，保证涂膜丰满度，调制银浆通常会加入少量的增稠剂。增稠剂在配方中起到了增稠、稳定黏度的作用，有利于粉末的分散以及体系结构的稳定，同时也会对银浆的其他性能有所影响。本文在聚氨酯树脂体系中，对比了有机膨润土DK2、聚酰胺蜡229、气相二氧化硅R974、羟丙基甲基纤维素四种增稠剂对低温导电银浆粘度、触变性、导电性、成膜状态及储存稳定性的影响[1]。

1 实验部分

1.1 实验主要原料

聚氨酯树脂，氯醋树脂混合成的载体；乙二醇乙醚醋酸酯、异氟尔酮；有机膨润土DK2、聚酰胺蜡229、气相二氧化硅R974；片状银粉。

实验主要设备：三辊研磨机、粘度计、流变仪、电阻仪、高度计、烘箱、冰箱。

1.2 银浆制备

调制样品100g ：称取载体46g，银粉50g，增稠剂1g,其他助剂3g。搅拌均匀后用三辊研磨机轧制至细度小于5μm。

1.3 性能测试

（1）粘度测试：布氏粘度计，7 号转子，50rpm，25℃。

（2）触变测试：BROOKFIELD 流变仪。

（3）电性能测试：用自动印刷机将各银浆样品按长1000mm、宽0.8mm 的图形印刷于PET 膜片上。将膜片按下述条件进行烘烤, 待干燥后测试其性能。

表干电阻：130℃/5min 烘烤后测量银线的电阻值。

烘干电阻：150℃/50min 烘烤后测量银线的电阻值。

（4）印刷性对比：将烘干后的银线用高度计测试银层厚度，用BROOKER 台阶仪观测银层表面平整度。

（5）储存稳定性测试：制得的银浆样品先测定初始粘度，然后分别取样密封储存于50℃烘箱和-18℃冰箱、25℃条件下一定时间进行粘度监测。

2 结果与讨论

2.1 不同增稠剂对银浆粘度及触变的影响

将添加不同增稠剂的样品与不添加增稠剂的样品分别用粘度计测试粘度，流变仪测试触变。

表1 增稠剂对银浆粘度及触变的影响

结果表明，相比不添加任何增稠剂的配方，添加以上四种增稠剂均能使银浆粘度不同程度地增长，其中羟丙基甲基纤维素的增稠效果最明显，粘度、触变都最大。这是因为它们的的增稠机理有所不同。有机膨润土是膨润土层间阳离子被有机阳离子交换得到的无机矿物和有机阳离子的复合物，它的增稠机理是溶剂进入有机膨润土的层状结构间隙中，使膨润土成为溶胶状态，从而使体系粘度增加。气相二氧化硅是表面的羟基通过氢键交联形成的空间网状结构。HPMC 是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。聚酰胺蜡充分分散成分布均匀的分子个体，没有外界剪切力时，均匀分散于体系中的聚酰胺分子在原位形成分子间氢键，使黏度增大[2]。

2.2 不同增稠剂对银浆导电性的影响

表2 增稠剂的对银浆电性的影响

结果表明，添加不同的增稠剂，银浆的烘干电阻相对于表干电阻的降幅有所不同，其中添加DK2 的电阻降幅绝对值最小，最终烘干电阻也最低。在烘干初期，有机膨润土有利于催干，且经过烘烤固化，有机膨润土实现的搭接效果最好，表现为电阻最低。HPMC 的表干电阻适中，而烘干电阻反而大幅增长，这是由于随着烘烤时间的延长，用以溶解它的溶解部分挥发，导致其本身悬浮于银颗粒之间，对银颗粒的导通形成了阻碍。

2.3 不同增稠剂对成膜状态的影响

将银层烘干后比表干膜厚的变化率视为竖直方向上的银层收缩率，数据表明不添加增稠剂的样品收缩率最大，添加HPMC的收缩率最小，厚度几乎不变，添加DK2 呈轻微膨胀。这是各增稠剂在烘烤过程中束缚溶剂释放的能力有所不同所致。

表3 增稠剂对银层厚度的影响

将各样片烘干后用台阶仪观测膜层，3D 图直观地体现其表面状态。可以看出，不添加增稠剂银层表面较平整，添加R974、DK2、HPMC 都会使银层表面有不同程度的收缩而呈凹陷状，添加229 银层表面有轻微凸起。这是由于各增稠剂经烘烤后，一方面自身因溶剂挥发而体积收缩，另一方面因表面张力不同带动与基片表面产生形变所致。

图1 增稠剂的对膜层状态的影响

2.4 不同增稠剂对储存稳定性的影响

将添加不同增稠剂的样品与不添加增稠剂的样品进行对比，分别测试5 款样品的初始粘度和按常温（25℃）3 天、低温（-18℃）1 天、高温（50℃）1 天储存之后的粘度值。

图2 增稠剂对银浆储存稳定性的影响

以上四种增稠剂所制得银浆常温及低温放置后粘度相对初始粘度均较稳定，高温条件放置后不加增稠剂的粘度略有下降，添加有机膨润土、229、HPMC 的银浆粘度在高温条件下大幅下降，添加R974的银浆经不同条件的储存放置试验粘度最为稳定。这是由于气相二氧化硅的表面有大量的硅羟基，不仅使二氧化硅之间形成氢键作用连在一起形成二氧化硅网络，而且硅羟基也可以与基体之间形成氢键作用，最终形成二氧化硅和基体之间的互穿网络，提供良好的增稠性，50℃的高温不足以对这种互穿网络形成破坏[3]。

3 结论

（1）有机膨润土在导电银浆中除了增稠还有催干作用。

（2）部分增稠剂对浆料的增稠和稳定作用会受温度影响，使银浆高温储存后粘度降低，本体系中R974 的高温稳定性最好。需选择与体系匹配的增稠剂保证银浆的储存稳定性。

（3）添加增稠剂会对银浆的膜层厚度及表面状态产生影响。

本文所涉及的几种增稠剂，除了使银浆的粘度和触变增大，还不同程度地影响着银浆的导电性、印刷性以及储存稳定性。可以根据对配方性能的需求进行选择或搭配。