毕业设计（论文）改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体的合成与性能研究

1、本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 题题 目目 改性丙烯酸树脂型 电子浆料有机载体的合成与性能研究 作作 者者： 学科专业学科专业： 高分子材料与工程 指导教师指导教师： 完成日期完成日期： 2010 年 5 月 15 日 本论文经答辩委员会全体委员审查,确 认符合南通大学本科毕业设计（论文）质 量要求。 答辩委员会主任签名： 委员签名： 指导教师： 答辩日期： 原原 创创 性性 声声 明明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明

2、确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本论文使用授权说明 本人完全了解 xx 大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容。 （保密的论文在解密后应遵守此规定保密的论文在解密后应遵守此规定） 学生签名： 指导教师签名： 日期： xx 大学毕业设计（论文）立题卡 课题名称改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体的合成与性能研究出题人 课题表述 （简述课 题的背景、 目的、意 义、主要 内容、完 成课题的 条件、成 果形式等） 电子浆料是集化工、电子、冶金等多学科为一体的功能材料,已广泛应用于电容

3、 器、电位器、厚膜混合集成电路、敏感元件等电子行业的各个领域。有机载体是电子 浆料首要关键材料,它决定了电子浆料的涂复性能(如丝网印刷等),同时对浆料的其它性 能也产生重大影响。 本课题将通过控制各组分含量及实验条件制得改性丙烯酸树脂，并且通过控制载 体各组分比例及温度等条件以此为基础制得改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体，确 定其合成工艺条件，并通过控制单一变量的方法对影响制品性能的各因素进行研究， 最终得出结论并以论文表现出来。 课题来源科研课题类别毕业论文 该课题对 学生的要 求 高分子材料专业本科生，掌握一定的化学以及高分子专业的基础理论知识，具备 一定的动手能力。 教研室意 见 教研室

4、主任签名： _ _年_月_日 学院意见 同意立题（） 不同意立题（） 教学院长签名：_ _年_月_日 注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.社会生产实际，3. 其他。 3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。 4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及 是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。 5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 毕业论文任务书毕业论文任务书 题目：改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体的合成与性能研 究 学 生 姓 名 学 院 化学化工 专 业 高分子材料与工程 班

5、 级 高 062 学 号 起 讫 日 期 2009 年 11 月2010 年 5 月 指导教师 职称 发任务书日期 2009 年 11 月 26 日 课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题） 研究内容: 合成改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体 研究目标: 了解改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体的合成条件及性能 解决的关键问题: 改性丙烯酸树脂的合成 课题的研究方法和技术路线 研究方法: 按照实验预定方案，将原料、引发剂加入进行反应，得到改性丙 烯酸树脂，再以此为基制得电子浆料有机载体，再用各种仪器和方法对此产品的 性能进行分析。 技术路线: （1）仪器烘干 搭合成改性丙烯酸树脂装置

6、加料开始 实验 严格控制反应条件及反应时间 冷却 （2）仪器烘干 搭合成有机载体装置 加粘合剂和增塑剂 水 浴锅加热至完全溶解 添加其他组分 加热搅拌均匀 冷却 测试 基础条件 1.高分子提供实验仪器和药品 2.高分子教研室提供电脑供查阅文献(中文 20 篇，英文 5 篇) 参考文献 1何娟,常俊标,等.中国胶粘剂, 1999,8(2):1012. 2李同泉.电子元件与材料,1997, 16(2):4749. 3李言荣,恽正中.电子材料导论m.北京:清华大学出版社,2001. 4谭富彬,谭浩巍.电子元器件的发展及其对电子浆料的需求j. 贵金属,2006,03(27):65. 5邹新禧，超强吸水

7、剂，北京：化学工业出版社，2002,12 本课题必须完成的任务 1 合成得到改性丙烯酸型树脂乳液 2 合成得到有机载体 3 对有机载体进行检测 成果形式 论文进度计划 起讫日期工作内容备 注 10.12.1510.12.30 写开题报告:文献综述与调研报告（阐述课 题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意 义和价值、参考文献） 10.01.0110.01.15查阅文献寻找最佳反应条件 10.03.0110.03.15合成改性丙烯酸树脂乳液 03.1603.20合成改性聚丙烯酸树脂型电子浆料有机载体 10.03.2110.04.15检测产品 10.04.1610.05.10撰写论文 10.05.2

8、0论文完成 10.05.28论文答辩 教研室审核意见 教研室主任签名： _ _年_月_日 学院意见 教学院长签名： _ _年_月_日 注：此表为参考表格，学院可根据专业特点，对该表格进行适当的修改。 xx 大学本科生毕业论文开题报告 学生姓名学 号专业 高分子材料与 工程 课题名称改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体的合成与性能研究 国内文献 20 篇开题日期2009 年 12 月 15 日 阅读文献 情 况 国外文献 5 篇开题地点南通大学文峰校区 一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和 价值、参考文献） 电子浆料产品是集材料、冶金、化工、电子技术于一体的电子

9、功能材料,是混合 集成电路、敏感元件、表面组装技术、电阻网络显示器,以及各种电子分立元件等的 基础材料。经过丝网印刷、流平、烘干、烧结等工艺,电子浆料可以在陶瓷等基片上 固化形成导电膜,可制成厚膜集成电路、电阻器、电阻网络、电容器、多层陶瓷电容 器(mlcc)、导体油墨、太阳能电池电极、led 冷光源、有机发光显示器(oled)、印刷 及高分辨率导电体、薄膜开关/柔性电路、导电胶、敏感元器件及其它电子元器件。 电子浆料以高质量、高效益、技术先进、适用广等特点在信息、电子领域占有重要地 位,广泛应用于航空、航天、电子计算机、测量与控制系统、通信设备、医用设备、 汽车工业、传感器、高温集成电路、民

10、用电子产品等诸多领域。电子浆料有多种分类 方法,按用途可分为导体浆料、电阻浆料、介质浆料、磁性浆料;按主要材料与性能可 分为贵金属浆料、贱金属浆料;按热处理条件可分为高温(1000)、中温 (1000300)及低温(300100)烧结浆料,低温浆料又可称为导电胶。 1电子浆料的组成及制备 电子浆料主要由导电相(功能相)、粘结相(玻璃相)和有机载体三部分组成。 1.1导电相(功能相) 导电相(功能相)通常以球形、片状或纤维状分散于基体中,构成导电通路。导电相决 定了浆料的电性能,并影响着固化膜的物理和机械性能。电子浆料用的导电相有碳、 金属、金属氧化物三大类。碳类材料中石墨的导电性与产地有关,并

11、且很难粉碎和分 散,给应用带来很大困难;炭黑的导电性虽然很好,但加工困难;tio2、pdo 等金属氧化 物导电性较差,难以制作高质量的电极。常用的金属导电相多为电阻率较低的 au、ag、cu、ni 等金属粉末,性能最好的是 au 粉末,但价格昂贵;ag 粉末的价格相对 较低,但在电场作用下 ag 会产生电迁移 现象,使导电性降低,影响使用寿命;cu、ni 粉末价格较便宜,在电场下不会产生迁移, 但当温度升高时,会发生氧化,导致电阻率增大,因此只能在低温下使用。为降低颗粒 之间的接触电阻,改善导电性能,某些低熔点合金应用在低温浆料中。在电子浆料的固 化过程中,随温度的升高,低熔点合金可在金属颗粒

12、之间形成连接通道,达到降低电阻 的目的。 1.2粘结相(玻璃相) 粘结相通常由玻璃、氧化物晶体或二者的混合物组合而成,其主要作用是使固化 膜层与基体牢固结合起来,粘结相的选择对成膜的机械性能和电性能有一定的影响,粘 结相有玻璃型、无玻璃型、混合物型三类。玻璃指的是某些金属或非金属氧化物,其 主要作用是在厚膜元件的烧结过程中连接、拉紧、固定导电相相粒子3,并使整个膜 层与基片牢固地粘结在一起。根据在玻璃中的主要作用,氧化物大致可分为三类:第一 类为构成玻璃基本骨架的氧化物,如 sio2、b2o3 等,它们能单独形成机械性能和电性 能优良的玻璃;第二类是调节玻璃的物理、化学性能的氧化物,如 al2

13、o3、pbo、bao、zno,它们可改善玻璃的膨胀系数、机械强度、热和化学稳定性等; 第三类用于改进玻璃性能的氧化物,如 pbo、bao、b2o3、caf2,它们能降低玻璃的熔 化温度,同时还保证了玻璃的电性能和化学性能。无玻璃粘结相主要是通过氧化物与 基片起化学反应形成而结合,这种粘结相一般为铜的氧化物,常用的是 cuo 或 cu2o,有 时加入一些 cd,形成 cu-cd 铝酸盐,使反应温度降低。混合物粘结相就是将上述两种 玻璃型与无玻璃型相混合,发挥其各自的优点。 1.3有机载体 有机载体是溶解于有机溶剂的聚合物溶液,它是功能相和粘结相微粒的运载体,起 着控制浆料的流变特性,调节浆料的粘

14、稠度,使固体形态的导电相、粘结相和其他作用 的固体微粒混合物分散成具有流体特性的浆料,以便于转印到基板上,形成所需图形。 有机载体主要由有机溶剂和增稠剂组成,为了改善其流动性,可加入表面活性剂;为了 控制烧成时容易出现的二次流动现象,应加入流延性控制剂;为了提高浆料的触变性, 要加入触变剂、胶凝剂等;为了减少介质浆料在印刷后产生的气孔,保证绝缘性能,还 需要加入消泡剂。 有机溶剂主要有松油醇、萜品醇(分子量:1543)、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必 醇、异丙醇或甲苯等,含量要求为 91%95%。增稠剂也称有机粘结剂,其作用是提高浆 料的粘度,覆盖固体微粒以阻止微粒的凝聚、结块和沉淀,并赋予浆料合适

15、的流变特性, 在浆料印刷、干燥后,使固体微粒粘结在一起,具有一定的强度。常用的增稠剂有乙基 纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂、丁醛树脂、聚异乙烯、聚己烯乙醇、聚 -甲基 苯乙烯、聚己烯醋酸酯和苯乙烯等,以调节有机溶剂的粘度。在有机溶剂中还可以加 入硅酸甲脂、硅酸四乙脂或苯甲基硅油等作为消泡剂。另外,加入聚甲基丙烯酸脂或 邻苯二酸二 丁脂可以改善介质浆料的成型和流平性。 1.4电子浆料的制备方法 将金属粉末、玻璃粉末、有机载体分别准备完毕后,就可对其进行混合与分散。 为了使金属粉末和玻璃与有机载体组成均匀而细腻的浆料,混合粉料必须先与载体混 合,然后进行研磨,使其均匀地分散在载体中。浆料要反复地研

16、磨,直至获得符合要求 的分散体。 改性后的乳液在性能上都得到了很大的提高，但同时也存在一些不足之处。 例如，有些改性方法提高了聚 丙烯酸树脂溶 液的某一方面的性能，但同时也可能 降低了其它方面的性能，使其使用受到很大的限制 ;有一些改性过后由于成本太 高，难以为市场所接受。如何充分发挥上述一些改性方法的优点，同时尽可能克 服其缺点，综合考虑所开发产品的性能、应用条件、生产成本，是目前进一步研 究和开发改性 丙烯酸溶液胶粘剂的关键之所在。此外，不能期望一种改性产品能 适应于聚丙烯酸溶液胶粘剂所有的应用领域，可以从具体的某一应用领域着手， 选择适当的改性方法和手段，使所开发出来的产品能在该领域具有

17、高的应用价值。 参考文献 l何娟,常俊标,等.中国胶粘剂, 1999,8(2):1012. 2李同泉.电子元件与材料,1997, 16(2):4749. 3李言荣,恽正中.电子材料导论m.北京:清华大学出版社,2001. 4谭富彬,谭浩巍.电子元器件的发展及其对电子浆料的需求j.贵金属,2006,03(27):65. 5邹新禧，超强吸水剂，北京：化学工业出版社，2002,12 6朱相荣非晶态ni-p化学镀的发展及应用前景表面技术，1990；20(1)：34-39 7孟淑媛,吴海斌,吴松平,等.超细 ag 粉的制备及其导电性研究j.电子元件与材料,2004,23(7): 3537. 8 高瑞昶，

18、李凭力，颗粒单分散聚丙烯酰胺凝胶微球的制备，化工学报，2000,51(4):527530 9柳明珠，曹丽音，丙烯酸与海藻酸钠共聚制备耐盐性高吸水树脂，应用化学，2002,19（5）： 455458 l0程时远，陈艳军，王康丽.含氟丙烯酸酯三元共聚物乳液的研究j.高分子学报,2002,10(5): 560-565 l1ameduri b,bongiovanni r al.new fluorinated acrylic monomersfor the surface modification of uv- curable systemsj.:parta:polymer chemistry,1999

19、,37:77-87. l2 morris j e. forward:electrically conductive adhesivesj.ieee trans compon, packg manuf technol part b, 1995, 18(2):282. l3schoch k f. conductive adhesives for electronics packagingj.ieee electrical insulation magazine,2003, 19(2):46.14.benrashidr;nelsongl:linnjh;ct.al523 一 537. l4stephe

20、n m dershem, santee, calif, u.s. patent 4,968, 738,1990. 二 本课题的基本内容，预计解决的难题 研究探索改性丙烯酸树脂的聚合方法及聚合条件，设计有机载体的合成方法（包 括组分、配比和条件） ，并制定出聚合方案。将丙烯酸,一定量甲基丙烯酸丁脂溶于松 油醇中，加入三口烧瓶内, 水浴加热使之反应一段时间，停止加热，冷却，即得到一 定量的聚甲基丙烯酸丁脂的松油醇溶液备用。然后将增塑剂和制得的改性丙烯酸树脂 粘合剂以一定比例混和并在水浴锅中加热，待完全溶解后，将预先溶解好的松油醇、 正丁醇、柠檬酸三丁脂等各组分以设计好的配比加入，加热搅拌均匀即得有

21、机载体。 本课题研究的内容主要包括： （1）探索出改性丙烯酸树脂的最佳聚合方法及聚合条件 丙烯酸脂聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合几种。采用 何种聚合取决于聚合产物的何种用途，本课题拟采用溶液聚合方法制取改性丙烯酸树 脂。通过图书馆、网络等途径查阅文献，制定出实验的温度范围及反应时间。 （2）研究有机载体的配方 有机载体由溶剂、增稠剂、流动性控制剂、表面活性剂等成分组成，每种成分可 以是一种或数种材料组成。有机载体必须是化学惰性物质，且能能形成悬浮体，具有 适度的流变性和适度的挥发性、粘结性能好且无固定沸点。通过对多种溶剂、增稠剂、 流动性控制剂、表面活性剂等的性能进行对比

22、分析后，确定各功能成分的种类及组分 含量。 （3）有机载体性能的测试 试验完成后，对制得的有机载体的挥发性能、成膜形态等进行研究 预计解决的难题： （1）为得到较高转化率，改性丙烯酸树脂聚合温度及时间的控制 （2）测试有机载体性能时，测试点的选择及控制 三 课题的研究方法、技术路线 研究方法: 按照实验预定方案，将原料、引发剂加入进行反应，得到改性丙烯酸 树脂，再以此为基制得电子浆料有机载体，再用各种仪器和方法对此产品的性能进行 分析。 技术路线: （1）仪器烘干 搭合成改性丙烯酸树脂装置 加料开始实验 严格控制反应条件及反应时间 冷却 （2）仪器烘干 搭合成有机载体装置 加粘合剂和增塑剂 水

23、浴 锅加热至完全溶解 添加其他组分 加热搅拌均匀 冷却 测试 四 研究工作条件和基础 本课题将主要依靠校高分子实验室仪器来进行制备和测试，以自主合成的改性丙 烯酸树脂溶液为原料合成改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体，并采用高分子实验室 仪器对制品的各项性能进行检测。 五 进度计划 起讫日期工作内容 12.1512.31 写开题报告:文献综述与调研报告（阐述课题研究的现状及发展趋势， 本课题研究的意义和价值、参考文献） 01.0101.15查阅文献寻找最佳反应条件 03.0103.15合成改性丙烯酸树脂乳液 03.1603.20合成改性丙烯酸树脂酯型电子浆料有机载体 03.2104.15产品性能检

24、测 04.1605.10撰写论文 05.20论文完成 05.28论文答辩 文献调研完成日 期 09.12.15论文实验完成日期10.05.10论文阶段完成 日期 撰写论文完成日 期 10.05.20评议答辩完成日期10.05.28 指 导 教 师 评 语 导师签名： 年 月 日 教 研 室 意 见 教研室主任签名： 年 月 日 学院 意见 通过开题（） 开题不通过（） 教学院长签名： 年 月 日 注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 。 2010 年 5 月 毕 业 论 文 题目：改性丙烯酸树脂型电子浆料有机载体的合 成与性能研究 姓 名： 学科专业：高分子材料与工程 摘要摘

25、要 本文利用丙烯酸脂作为单体，松油醇和异丙醇作为溶剂，采用溶液聚合的 方法制成改性丙烯酸树脂聚合液。并以改性丙烯酸树脂作为成膜剂，卵磷脂为 表面活性剂，聚乙烯蜡为触变剂，以及其他多种溶剂混合作为电子浆料有机载 体。研究表明本实验有机载体聚合液用量取20-30之间，成膜助剂用量应高于 3%，触变剂的用量应控制在0.4以上，所制得的有机载体性能最佳。 关键词：关键词：丙烯酸树脂；电子浆料；有机载体；溶液聚合 abstractabstract in this paper acrylic resin polymer solution was prepared by crylic resin, terp

26、ineol alcohol and isopropyl alcohol as solvent in the method of solution polymerization. the organic carrier was mixed by acrylic resin lecithin polyethylene wax and mang other solvents presence. it can be known from the experiment that in order to get the qualified electronic paste polymer liquid d

27、osage should be taken between 20-30 , coalescent dosage should be higher than 3%,and the amount of thixotropic agent should be controlled in more than 0.4 as well. keywords: acrylic resin; electronic paste; organic carrier; solution 目录目录 摘要.i abstract .ii 第一章 前 言.1 1.1 电子浆料介绍.1 1.1.1 电子浆料的定义及应用.1 1.

28、1.2 电子浆料的组成.1 1.1.3 目前电子浆料的发展状况.3 12 有机载体介绍.3 1.2.1 有机载体的组成及作用.3 第二章 实验部分.7 2.1实验药品及仪器.7 2.1.1 实验药品.7 2.1.2 实验仪器.7 2.2 实验原理.8 2.3 实验方案.8 2.3.1 改性丙烯酸树脂的合成.8 2.3.2 改性聚丙烯酸树脂型电子浆料有机载体配置方案.8 第三章 结果与讨论.10 3.1 改性丙烯酸树脂聚合液用量对粘结剂黏度的影响.10 3.2 改性丙烯酸树脂酯聚合液用量对成膜形态的影响.10 3.3 成膜助剂用量对成膜形态的影响.11 3.4 各溶剂在 200时的挥发性.11

29、3.5 触变剂用量对浆料过网性的影响.13 3.6 粘结剂 0-500的热重分析.13 第四章 结论.15 参考文献.16 致 谢.17 第一章第一章 前前 言言 1.11.1 电子浆料介绍电子浆料介绍 1.1.1 电子浆料的定义及应用 电子浆料产品是集材料、冶金、化工、电子技术于一体的电子功能材料, 是混合集成电路、敏感元件、表面组装技术、电阻网络显示器,以及各种电子分 立元件等的基础材料。经过丝网印刷、流平、烘干、烧结等工艺,电子浆料可以 在陶瓷等基片上固化形成导电膜,可制成厚膜集成电路、电阻器、电阻网络、电 容器、多层陶瓷电容器(mlcc)、导体油墨、太阳能电池电极、led 冷光源、 有

30、机发光显示器(oled)、印刷及高分辨率导电体、薄膜开关/柔性电路、导电 胶、敏感元器件及其它电子元器件。电子浆料以高质量、高效益、技术先进、 适用广等特点在信息、电子领域占有重要地位,广泛应用于航空、航天、电子计 算机、测量与控制系统、通信设备、医用设备、汽车工业、传感器、高温集成 电路、民用电子产品等诸多领域。电子浆料有多种分类方法,按用途可分为导体 浆料、电阻浆料、介质浆料、磁性浆料;按主要材料与性能可分为贵金属浆料、 贱金属浆料;按热处理条件可分为高温(1000)、中温(1000300)及低温 (300100)烧结浆料,低温浆料又可称为导电胶。 1.1.2 电子浆料的组成 电子浆料主要

31、由导电相(功能相)、粘结相(玻璃相)和有机载体三部分组成。 导电相(功能相) 导电相(功能相)通常以球形、片状或纤维状分散于基体中,构成导电通路。 导电相决定了浆料的电性能,并影响着固化膜的物理和机械性能。电子浆料用的 导电相有碳、金属、金属氧化物三大类。碳类材料中石墨的导电性与产地有关, 并且很难粉碎和分散,给应用带来很大困难;炭黑的导电性虽然很好,但加工困难; tio2、pdo 等金属氧化物导电性较差,难以制作高质量的电极。常用的金属导电 相多为电阻率较低的 au、ag、cu、ni 等金属粉末,性能最好的是 au 粉末,但价 格昂贵;ag 粉末的价格相对较低,但在电场作用下 ag 会产生电

32、迁移现象,使导电 性降低,影响使用寿命;cu、ni 粉末价格较便宜,在电场下不会产生迁移,但当温度 升高时,会发生氧化,导致电阻率增大,因此只能在低温下使用。为降低颗粒之间 的接触电阻,改善导电性能,某些低熔点合金应用在低温浆料中。在电子浆料的固 化过程中,随温度的升高,低熔点合金可在金属颗粒之间形成连接通道,达到降低 电阻的目的。 粘结相(玻璃相) 粘结相通常由玻璃、氧化物晶体或二者的混合物组合而成,其主要作用是使 固化膜层与基体牢固结合起来,粘结相的选择对成膜的机械性能和电性能有一定 的影响,粘结相有玻璃型、无玻璃型、混合物型三类。玻璃指的是某些金属或非 金属氧化物,其主要作用是在厚膜元件

33、的烧结过程中连接、拉紧、固定导电相相 粒子3,并使整个膜层与基片牢固地粘结在一起。根据在玻璃中的主要作用,氧 化物大致可分为三类:第一类为构成玻璃基本骨架的氧化物,如 sio2、b2o3 等, 它们能单独形成机械性能和电性能优良的玻璃;第二类是调节玻璃的物理、化学 性能的氧化物,如 al2o3、pbo、bao、zno,它们可改善玻璃的膨胀系数、机械 强度、热和化学稳定性等;第三类用于改进玻璃性能的氧化物,如 pbo、bao、b2o3、caf2,它们能降低玻璃的熔化温度,同时还保证了玻璃的电 性能和化学性能。无玻璃粘结相主要是通过氧化物与基片起化学反应形成而结 合,这种粘结相一般为铜的氧化物,常

34、用的是 cuo 或 cu2o,有时加入一些 cd,形成 cu-cd 铝酸盐,使反应温度降低。混合物粘结相就是将上述两种玻璃型与无玻璃 型相混合,发挥其各自的优点。 有机载体是溶解于有机溶剂的聚合物溶液,它是功能相和粘结相微粒的运载 体,起着控制浆料的流变特性,调节浆料的粘稠度,使固体形态的导电相、粘结相 和其他作用的固体微粒混合物分散成具有流体特性的浆料,以便于转印到基板上, 形成所需图形。有机载体主要由有机溶剂和增稠剂组成,为了改善其流动性,可加 入表面活性剂;为了控制烧成时容易出现的二次流动现象,应加入流延性控制剂; 为了提高浆料的触变性,要加入触变剂、胶凝剂等;为了减少介质浆料在印刷后产

35、 生的气孔,保证绝缘性能,还需要加入消泡剂。 有机溶剂主要有松油醇、萜品醇(分子量:1543)、丁基卡必醇、丁酸丁基卡必 醇、异丙醇或甲苯等,含量要求为 91%95%。增稠剂也称有机粘结剂,其作用是 提高浆料的粘度,覆盖固体微粒以阻止微粒的凝聚、结块和沉淀,并赋予浆料合适 的流变特性,在浆料印刷、干燥后,使固体微粒粘结在一起,具有一定的强度。常 用的增稠剂有乙基纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂、丁醛树脂、聚异乙烯、 聚己烯乙醇、聚 -甲基苯乙烯、聚己烯醋酸酯和苯乙烯等,以调节有机溶剂的 粘度。在有机溶剂中还可以加入硅酸甲脂、硅酸四乙脂或苯甲基硅油等作为消 泡剂。另外,加入聚甲基丙烯酸脂或邻苯二酸

36、二丁脂可以改善介质浆料的成型和 流平性。 1.1.3 目前电子浆料的发展状况 电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经 过三辊轧制混合均匀的膏状物（可联想成牙膏、油漆等样子）。 按用途不同，分为介质浆料、电阻浆料和导体浆料：按基片种类分为陶 瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和金属绝缘基片电子浆料等；按烧结温度不 同，可分为高温、中温和低温烘干电子浆料；按用途不同，可分为通用电子 浆料（制作一般性的厚膜电路）和专用电子浆料（不锈钢基板电子浆料、热 敏电阻浆料）；按导电相的价格分为贵金属电子浆料（银钯、钌系和金浆等） 和贱金属电子浆料（钼锰浆料）。 电子浆料在国外应用比较成熟：

37、60 年代以来，美国先后有 esl、englehard、cermalley、ferro、emca、heraeus、ibm、蕾切斯、通 用电气等 20 多个公司开发，制造，销售各类电子浆料。欧洲生产销售浆料 及原材料的公司，著名的有德固萨、菲利浦等。 80 年代后，日本逐渐发展成世界上主要的浆料生产国，是唯一能与美国 抗衡的浆料大国。著名的浆料公司有住友金属矿山、昭荣化学、田中贵金属 所、村田制作所、太阳诱电、日立化学、东芝化学、福田金属粉、三菱金属、 nec、tdk 等5。 我国涉足电子浆料比较晚，主要在80 年代后期，以昆明贵金属和 4310 厂为代表。 2001 年左右，我国电子浆料发展迅

38、速，其中尤以国防科技 大学开发湖南利德生产的浆料表现突出。我国电子浆料的应用上主要以导体 浆料（银浆、铝银浆）为主，其他浆料应用上还不到位，这主要是我国追求 低成本的原因。当前，我国国内对新的高性能的电子浆料的需求越来越大， 因此，在借鉴国际上电子浆料发展的经验，钨浆料和钼锰浆料等新的电子浆 料也已经进入到国内市场，并且国内也有部分厂家能够生产这两种高性能的 电子浆料。 1 12 2 有机载体介绍有机载体介绍 1.2.1 有机载体的组成及作用 有机载体由溶剂(挥发成分)、增稠剂(非挥发成分又叫凝聚剂)、流动性控 制剂、表面活性剂等组成，每种成分可以是一种或数种材料组成。 (一)溶剂 溶剂用量占

39、载体重量的 80以上，是比较粘稠的有机液体，能够提 供极性基团，其特点是能溶解纤维素之类的增稠剂。溶剂的沸点应高，常温下 不易挥发。一般采用松油醇、醋酸丁基卡必醇、乙二醇乙醚醋酸酯、柠檬酸三 丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、卵磷脂、熏衣草油、大茴香油等。 (二)增稠剂 增稠剂的作用是提高浆料的粘稠性和塑性。采用高分子量的有机聚合物作为 增稠剂，通常为网状、链状结构，有极性较强的基团，常温下是固体粉粒状或 凝聚状液体，能溶解于某些溶剂，在一定温度下溶剂挥发后能成坚膜。高温下 (300以上)能够热分解逸出而无残留灰分。常用增塑剂有乙基纤维素、硝化纤 维素、聚异乙烯、聚乙烯乙醇、聚甲基苯增稠剂大多属于亲水性

40、高分子化合物， 按来源分为动物类、植物类、矿物类、合成类或半合成类。简单分可分为天 然和合成两大类。天然品大多数是从含多糖类粘性物质的植物及海藻类制 取，如淀粉、 果胶、琼脂、明胶、海藻脂、角叉胶、 糊精、黄耆胶、多糖 素衍生物等；合成品有甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素 等纤 维素衍生物、淀粉衍生物、干酪素、 聚丙烯酸钠 、聚氧化乙烯、 聚乙烯吡 咯烷酮、聚乙烯醇、低分子聚乙烯蜡、聚丙烯酰胺等。 增稠剂分为：水性增稠剂、油性增稠剂、酸性增稠剂、碱性增稠剂。这 是根据用途来划分的。 增稠剂种类很多，选择时除要考虑产品的流动性、透明度、稠度、凝胶性 及悬浮颗粒能力外，还应注意选用用量少而

41、增稠效果好，与主体成分相容性好 而不产生相分离，储存市不引起霉变和离析的水溶性化合物。 我国允许使用的增稠剂有琼脂、明胶 、羧甲基纤维素钠等 25 种。 增稠剂一般都采用物理吸水膨胀化学反应两种原理起到增稠增粘的效果。 (三)流动性控制剂 浆料在烧结前膜层呈凝结状态，烧结初期膜层中载体受热软化、熔融，易 产生二次流动，造成烧结后膜层出现裂缝，为此在浆料中加人流动性控制剂以 控制二次流动；即加入一些添加剂使载体在熔融前不断升华而增加粘稠性，在 电子浆料中流性控制剂的应用并不广泛，只有在要求比较高的细线厚膜导体浆 料中才应用。常用流性控制剂为糠酸、对苯二酸、硫酸铵等。 1硫酸铵 硫酸铵俗称硫铵，纯

42、品是无色斜方晶体。分子式为(nh4)2s04，比重 1769(20/4)。在封闭管中，熔点 5132，在敞口管中，加热至 100时开 始分解成酸式硫酸铵(nh4hs04)。溶于水，不溶于醇。工业品是白色或带徽黄 色的小晶粒，含氮量约为 2021o 在浆料中的用量一般为 5(重量)。 2糠酸 糠酸又称 -呋喃羧酸，是无色晶体。熔点为 133134，沸点为 230232。微溶于冷水，溶于热水、乙醇和乙醚，在浆料中的用量一般为 5(重量)。 3对苯二(甲)酸 对苯二酸为白色晶体，比重为 1510。约在 300升华。能溶于碱溶液， 稍溶于热乙醇，微溶于水，不溶于乙醚、冰醋酸和氯仿。可用于制造合成树脂、

43、 合成纤维和增塑剂等，在浆料中的用量一般为 5% (重量)。 4硫酸铵 硫酸铵俗称硫铵，纯品是无色斜方晶体。分子式为(nh4)2s04，比重 1769(20/4)。在封闭管中，熔点 5132，在敞口管中，加热至 100时开 始分解成酸式硫酸铵(nh4hs04)。溶于水，不溶于醇。工业品是白色或带徽黄 色的小晶粒，含氮量约为 2021o 在浆料中的用量一般为 5(重量)。 (四)表面活性剂 传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表 （界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，目前一般认为只要在较 低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都 可以

44、划归表面活性剂范畴。 无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲 油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也 称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团 分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构， 因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。 表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”，表面活性剂分子因而也常 被称作“双亲分子”。 根据所需要的性质和具体应用场合不同，有时要求表面活性剂具有不同 的亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所占份额及在 分子

45、结构中的位置，可以达到所需亲水亲油平衡的目的。经过多年研究和生 产，已派生出许多表面活性剂种类，每一种类又包含众多品种，给识别和挑 选某个具体品种带来困难。因此，必须对成千上万种表面活性剂作一科学分 类，才有利于进一步研究和生产新品种，并为筛选、应用表面活性剂提供便 利。 表面活性剂用来降低载体与固体粉粒界面的表面张力，使有机载体能充分 润湿固体粉粒的表面。一般表面活性剂为甲苯、乙醇、环己酮等材料。 第二章第二章 实验部分实验部分 2.12.1实验药品及仪器实验药品及仪器 2.1.1 实验药品 丙烯酸 市售 甲基丙烯酸丁脂 市售 松油醇（溶剂） 市售 正丁醇 市售 苯甲醇 市售 二甘醇单甲醚

46、市售 松油醇 市售 丁基卡必醇醋酸酯 市售 丙烯酸聚合液 市售 柠檬酸三丁酯 市售 十六醇 市售 （1-苯氧基-2-丙醇） 市售 硅烷偶联剂 kh570 市售 蒸馏水 市售 2.1.2 实验仪器 旋转粘度计 1 台 型号：ndj-1，上海精科仪器厂 搅拌器 1 台 型号：xsj-2 型，成都晨光科技实业公 司 电子天平 1 台 上海天平厂 热重分析仪 1 台 型号：tg209f3 耐驰科学仪器商贸(上 海)有限公司 直三口瓶 500ml 1 个 玻璃支管 1 个 恒压漏斗 100ml 1 个 冷凝管 1 个 电炉 1 台 水浴锅 1 个 分液漏斗 1 个 烧杯 若干个 温度计 一只 2.22.

47、2 实验原理实验原理 丙烯酸树脂聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合几 种。采用何种聚合取决于聚合产物的何种用途，本论文重点介绍溶液聚合。 将增塑剂与本实验制得溶剂混和并在水浴锅中加热，使增塑剂完全溶解， 然后将预先溶解好的表面活性剂、触变剂、成膜剂和成膜助剂等加热搅拌均匀 即得有机载体。 本次实验利用丙烯酸树脂作为单体，松油醇和异丙醇作为溶剂，采用溶液 聚合的方法制成改性丙烯酸树脂聚合液。并以改性丙烯酸树脂作为成膜剂，卵 磷脂为表面活性剂，聚乙烯蜡为触变剂，以及其他多种溶剂存在的情况通过水 浴加热方式合成有机载体粘结剂。 2.32.3 实验方案实验方案 2.3.1 改性丙烯酸

48、树脂的合成 在装有搅拌器、冷凝器和温度计的25oml三口烧瓶中加入90g甲基丙烯酸丁 脂, 然后将10g丙烯酸一定量的bpo 松油醇加入三口烧瓶内, 用水浴加热至恒定 温度，反应一段时间后，停止加热，冷却，即得到丙烯酸树脂溶液。实验步骤 如下： （1）按实验要求搭建好聚合装置； （2）取 90g 甲基丙烯酸丁酯，10g 丙烯酸加入三口烧瓶中 （3）分别量取约 100g 松油醇和 20g 异丙醇，将其混合均匀。 （4）将乳液升温到 95（2）, 反应 3 小时, 合成固含量为 50的溶 液备用。 2.3.2 改性聚丙烯酸树脂型电子浆料有机载体配置方案 各组分的比例如下表所示（以体积分数表示）：

49、表 2-1 合成有机载体各组分及其配比 组分体积分数沸点 正丁醇 2-4117.7 苯甲醇 2-4205 二甘醇单甲醚 4-6193 松油醇 50-60214-224 丁基卡必醇醋酸酯 6-8247 柠檬酸三丁酯 3-8343 十六醇 2-4- 改性丙烯酸树脂聚合液 15-30- 4-8- 聚乙烯蜡 1.5-3- （1）确定各组分的比例后，按实验要求搭建好装置； （2）将增塑剂和制得的改性丙烯酸树脂粘合剂以一定比例混和并在水浴锅 中加热； （3）待完全溶解后，将预先溶解好的各组分加入，加热搅拌均匀即得有机 载体。 第三章第三章 结果与讨论结果与讨论 3.13.1 改性丙烯酸树脂聚合液用量对粘结

50、剂黏度的影响改性丙烯酸树脂聚合液用量对粘结剂黏度的影响 控制改性丙烯酸树脂聚合液的用量，分别得到聚合液用量为6、15、 20、25、30、35和40七组不同粘结剂，使用mdj-1型粘度计分别测量 其黏度，所得数据列表如下： 表3-1 不同聚合液用量下的粘结剂黏度 聚合液用量 6152025303540 黏度（mpa.s） 58090010001120120012801350 有机载体溶解于有机溶剂制得聚合物溶液,它是功能相和粘结相微粒的运 载体,起着控制浆料的流变特性,调节浆料的粘稠度,使固体形态的导电相、粘结 相和其他作用的固体微粒混合物分散成具有流体特性的浆料,以便于转印到基板 上,形成所

51、需图形。本次实验利用丙烯酸树脂作为单体，松油醇和异丙醇作为溶 剂，采用溶液聚合的方法制成改性丙烯酸树脂聚合液。因此聚合液用量越高其 黏度也就越高从上表可以看出，粘结剂的黏度随改性丙烯酸树脂聚合液用量的 增加而增大，但在聚合液用量超过20之后，黏度的随聚合液用量增加而增大 的幅度减小，因此，本实验聚合液用量取20-30之间。 3.23.2 改性丙烯酸树脂酯聚合液用量对成膜形态的影响改性丙烯酸树脂酯聚合液用量对成膜形态的影响 改性丙烯酸树脂作为成膜剂，其用量对粘结剂成膜形态有很大的影响，本 课题组对聚合液用量为10、15、20、30、35和40条件下的粘结剂 成膜形态进行了研究，结果如下表所示：

52、表3-2 不同聚合液用量下的成膜形态 聚合液用量 101520303540 成膜形态掉粉良好良好良好有空洞烧结有空洞 通过上表可以看出，在聚合液用量为15以下时，有掉粉现象出现，说明 成膜剂用量过低；而在成膜剂用量为35时，烧结有空洞，说明成膜剂用量过 高；而在聚合液用量在15-30之间时，成膜形态良好。 3.33.3 成膜助剂用量对成膜形态的影响成膜助剂用量对成膜形态的影响 本课题对用量为1、2、3、5、8和10条件下的粘结 剂成膜形态进行了研究，结果如下表所示： 表3-3 不同成膜助剂用量下的成膜形态 成膜助剂用量 1235810 成膜形态粗糙粗糙光滑光滑光滑光滑 从上表可以看出，1-苯氧

53、基-2-丙醇的用量在2以下时，粘结剂成膜形态 粗糙，而在其用量为3以上时，粘结剂成膜形态光滑。 3.43.4 各溶剂在各溶剂在 200200时的挥发性时的挥发性 依次取适量正丁醇、苯甲醇、二甘醇单甲醚、松油醇、丁基卡必醇醋酸酯 和柠檬酸三丁酯，以薄层5mm厚液放入200鼓氏烘箱，测其在 30s、60s、2min、5min和10min时的挥发量，统计结果如下表： 表3-4 各溶剂在200时的挥发量 时间 组分 30s60s2min5min10min 正丁醇 6785100100100 苯甲醇 446590100100 二甘醇单甲醚 6682100100100 松油醇 1325476573 丁基卡

54、必醇醋酸酯 917243247 柠檬酸三丁酯 48132025 从上表各溶剂的挥发性可以看出，正丁醇，苯甲醇和二甘醇单甲醚的挥发 性随着时间的增加，在5min左右时都已全部挥发。而松油醇，丁基卡必醇醋酸 酯，柠檬酸三丁酯的挥发量比较少，当上述三种溶剂挥发完全时，它们一个都 没有全部挥发。测定结果符合沸点高的难挥发，沸点低的易于挥发规律。一般 混合溶剂的挥发符合亨利定律，因此可以改变溶剂的比例来调节有机载体的挥 发特性，使之在低温不易挥发，而在干燥温度下(一般150250)能迅速挥发。 若采用单一溶剂，其在浆料干燥过程中挥发性不能调节，或挥发量过大，浆料 的稳定性下降；或挥发量过小，导致浆料的干

55、燥时间过长，因此一般采用混合 溶剂的方法来调整有机载体的挥发特性。 各溶剂以一定配比混合后，分别在200,300,400,500的温度下保温 4min，观察挥发量, 各个温度下的挥发量见下表： 表3-5 不同触变剂用量下的粘结剂的过网性 t（） 200300400500 挥发量 7291100100 以温度为横坐标，挥发量为纵坐标作出温度-挥发量曲线，如图 图3-1 温度-挥发量曲线 由图可看出只有温度达到400附近时混合溶液的挥发量才能达到100 3.53.5 触变剂用量对浆料过网性的影响触变剂用量对浆料过网性的影响 分别控制粘结剂中硅烷偶联剂kh570的量为0.1、0.2、0.4、0.6、 0.8和1.0，研究其过网性，得出如下结果： 表3-6 不同触变剂用量下的粘结剂的过网性 触变剂用量 0.10.20.40.60.81.0 过网性差差一般良好良好良好 由过网性好坏可以看出，随着触变剂用量的增加，浆料的过