一種碳納米管包覆聚合物微球的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及異方性導電膠領域，具體為一種碳納米管包覆聚合物微球的方法，利用碳納米管分散液將碳納米管包裹在聚合物微球的外表面上，適用于異方性導電膠中導電微粒的制備。
【背景技術】
[0002]異方性導電膠被廣泛應用于顯示屏等各種電子元件和組件的封裝及粘結等工藝。與傳統的錫鉛焊料相比，異方性導電膠具有諸多優點，如:無鉛、粘接溫度低、較高的抗疲勞性和靈活性、可以連接某些不可焊接基體、設備簡單、成本低。
[0003]異方性導電膠主要由導電微粒及膠體組成，而其中的導電微粒通常是由高聚物核外鍍一層薄的金屬層(鎳和/或金)而形成的，即常用的導電微粒從內而外由有機聚合物微球、鍍鎳層和/或鍍金層構成。但是，此種金屬鍍層類導電微粒存在著工藝復雜、制備周期長、鍍層金屬較貴而增加了導電膠成本等諸多問題。
[0004]碳納米管導電性能優異、長徑比大、原料豐富，以其作為導電材料包裹聚合物微球具有設備簡單、成本低、環境友好、制備周期短等優勢，適用于異方性導電膠的制備，在微電子封裝的領域具有廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種碳納米管包覆聚合物微球的方法，該方法制備過程和設備簡單、效率高、成本低廉，所得的碳納米管包覆聚合物微球具有較好的導電性，解決現有金屬鎳(Ni)、金(Au)及鎳上鍍金等材料制備導電微球方法中存在的資源短缺、價格昂貴和設備復雜等難題。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]—種碳納米管包覆聚合物微球的方法，利用碳納米管分散液包覆聚合物微球，包括如下步驟:
[0008]I)利用表面活性劑制備碳納米管分散液；
[0009]2)將聚合物微球放入所得到的碳納米管分散液中進行混合，形成混合溶液；
[0010]3)離心分離去掉多余的碳納米管分散液；
[0011]4)利用水洗或溶劑清洗的方法去除殘留的表面活性劑；
[0012]5)干燥，得到被碳納米管均勻包覆的聚合物微球粉末樣品。
[0013]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，聚合物微球為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之一種或兩種以上的復合微球，大小均勻、直徑為0.5?100 μπι。
[0014]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管以及直徑小于10nm的多壁碳納米管之一。
[0015]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，碳納米管分散液的制備過程為:在超聲波的作用下，利用表面活性劑將碳納米管分散到水溶液中，再經離心分離取上清液，獲得濃度為0.025?lmg/ml碳納米管分散液。
[0016]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，表面活性劑為易溶于水的:十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸銨或十四烷基硫酸鈉。
[0017]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，混合溶液中，聚合物微球與碳納米管的質量比為10:1?1000:1。
[0018]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，離心分離去掉多余的碳納米管分散液時，離心速度為2000?15000r/min，時間為10?30分鐘。
[0019]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，清洗的溶劑為水、乙醇、異丙醇之一或兩種以上的混合溶劑。
[0020]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，干燥的條件包括:自然干燥、30?70V條件下烘干或經液氮速凍后在O?_40°C條件下進行冷凍干燥。
[0021]所述的碳納米管包覆聚合物微球的方法，冷凍干燥前，將被碳納米管均勻包覆的聚合物微球用相關溶劑進行再分散處理，溶劑為水、乙醇、異丙醇之一或兩種以上的混合溶劑。
[0022]本發明的優點及有益效果是:
[0023]1、本發明的工藝流程主要包括:利用表面活性劑制備碳納米管分散液一將聚合物微球與分散液進行充分混合一離心去除上層碳納米管分散液一清洗去除表面活性劑一干燥，獲得碳納米管包覆的聚合物微球。從而，將碳納米管包裹在聚合物微球外表面上，這種方法得到的導電微球可作為異方性導電膠中的導電填料。
[0024]2、本發明提出碳納米管包覆聚合物微球以代替金屬(鎳和/或金)包覆的聚合物微球用于異方性導電膠的導電微粒，不僅原料豐富、成本低、環境友好，而且制備工藝也相對簡單同時保證較高的導電性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明利用碳納米管分散液制備碳納米管包覆聚合物微球的流程圖。
[0026]圖2為實施例1中制備的單壁碳納米管包覆的聚合物微球的粉末樣品照片。
[0027]圖3為實施例1中制備的單壁碳納米管包覆的聚合物微球掃描照片。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，在具體實施過程中，本發明方法首先利用表面活性劑制備碳納米管分散液；隨后，將聚合物微球與所得的分散液進行混合，通過控制微球與分散液中碳納米管含量的比例得到碳納米管包覆程度不同的復合微球，隨后對混合液進行離心分離去掉上層碳納米管分散液，取下層已包覆好的微球，再利用溶劑多次清洗去除制備過程中引進的表面活性劑等多余雜質，最后干燥即可得到碳納米管均勻包覆的聚合物復合微球粉末樣品。
[0029]為了使本發明的技術方案和優點更加清楚，下面將結合具體實施例和附圖進行詳細描述。
[0030]實施例1
[0031]本實施例中，碳納米管包覆聚合物微球的方法如下:
[0032]I)使用十二烷基硫酸鈉在超聲波作用下將單壁碳納米管分散在去離子水中，再經離心處理取上清液，獲得濃度為0.lmg/ml的單壁碳納米管分散液。
[0033]2)將直徑為5 μπι的聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯復合微球加入到單壁碳納米管分散液中均勻混合，復合微球與碳納米管的質量比為500:3，復合微球中聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯的質量比為1:1。
[0034]3)將混合溶液進行離心處理，轉速為10000r/min，時間為30min，除去上層分散液，獲得單壁碳納米管包覆后的聚合物微球。
[0035]4)依次用去離子水、乙醇對得到的微球進行清洗去除多余的表面活性劑。
[0036]5)將微球進一步分散到水與乙醇體積比例為2:1的混合溶劑中，然后利用液氮迅速將其冷凍，在_40°C條件下通過冷凍干燥去除溶劑，即得到碳納米管包覆的聚合物微球的粉末樣品(圖2)，可見其呈細粉狀，無明顯團聚，有利于其在聚合物基體中均勻分散。其掃描照片如圖3所示，可見碳納米管均勻的包裹在聚合物微球表面，無明顯支出，包裹后的微球呈單分散狀態。
[0037]實施例2
[0038]與實施例1不同之處在于，本實施例碳納米管包覆聚合物微球的方法如下:
[0039]I)使用十二烷基硫酸鈉在超聲波作用下將雙壁碳納米管分散在去離子水中，再經離心處理取上清液，獲得濃度為0.025mg/ml的雙壁碳納米管分散液。
[0040]2)將直徑為0.5 μπι的聚乙烯微球加入到雙壁碳納米管分散液中均勻混合，聚乙烯微球與碳納米管的質量比為500:3。
[0041]3)將混合溶液進行離心處理，轉速為2000r/min，時間為lOmin，除去上層分散液，
獲得碳納米管包覆后的聚乙烯微球。
[0042]4)依次用去離子水、異丙醇、水與異丙醇體積比例為2:1的混合溶劑對得到的微球進行清洗去除多余的表面活性劑。
[0043]5)放置在空氣中自然干燥24h，得到碳納米管包覆的聚合物微球粉末樣品。
[0044]實施例3
[0045]與實施例1不同之處在于，本實施例碳納米管包覆聚合物微球的方法如下:
[0046]I)使用十二烷基磺酸鈉在超聲波作用下將直徑為20nm的多壁碳納米管分散在去離子水中，再經離心處理取上清液，獲得濃度為0.lmg/ml的多壁碳納米管分散液。
[0047]2)將直徑為5 μπι的聚丙烯微球加入到多壁碳納米管分散液中均勻混合，聚丙烯微球與碳納米管的質量比為500:3。
[0048]3)將混合溶液進行離心處理，轉速為5000r/min，時間為20min，除去上層分散液，
獲得多壁碳納米管包覆后的聚合物微球。
[0049]4)依次用乙醇和去離子水對得到的微球進行清洗去除多余的表面活性劑。
[0050]5)將微球進一步分散到水與異丙醇體積比例為2:1的混合溶劑中，然后利用液氮迅速將其冷凍，在0°c條件下通過冷凍干燥去除溶劑，即得到碳納米管包覆的微球粉末。
[0051]實施例4
[0052]與實施例1不同之處在于，本實施例碳納米管包覆聚合物微球的方法如下:
[0053]I)使用十二烷基硫酸銨在超聲波作用下將單壁碳納米管分散在去離子水中，再經離心處理取上清液，獲得濃度為0.5mg/ml的單壁碳納米管分散液。
[0054]2)將直徑為10 μ m的聚苯乙烯微球加入到單壁碳納米管分散液中均勻混合，聚合物微球與碳納米管的質量比為30:1。
[0055]3)將混合溶液進行離心處