碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法與碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法與流程

本發(fā)明涉及平面顯示器領(lǐng)域，尤其涉及一種碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法與碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法。

背景技術(shù)：

導(dǎo)電金球(Au ball)作為電子產(chǎn)業(yè)中的重要材料，被普遍應(yīng)用膠體材料中，目前，在液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)產(chǎn)業(yè)中常用摻有導(dǎo)電金球的框膠來導(dǎo)通上下基板，形成導(dǎo)電通路。當(dāng)基板貼合后，導(dǎo)電金球外層的金/鎳包裹層能夠傳輸電子(電導(dǎo)率要求達(dá)到2.4×105S/cm)，導(dǎo)電金球內(nèi)核具有彈性的樹脂球能夠緩沖貼合后的壓力。實(shí)際應(yīng)用時，金球與框膠混合調(diào)制成金膠使用，該金膠主要由導(dǎo)電金球、樹脂基體、分散劑、固化劑、促進(jìn)劑等組成。傳統(tǒng)導(dǎo)電金球的生產(chǎn)是使用化學(xué)鍍法在直徑為5～8μm的樹脂球表面進(jìn)行金/鎳的包裹，此法耗能大，工藝復(fù)雜，鍍金過程中使用的金鹽大多是氰化物，毒性非常大，過程中易產(chǎn)生重金屬污染，而且金的價格昂貴，增加了成本。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，電鍍制作導(dǎo)電金球的工藝，正在逐漸被新材料新工藝所替代。

碳納米管(Carbon Nanotube，CNT)是常見的一維碳納米材料，具有優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能，在強(qiáng)力超聲的作用下可以溶解在不同的溶劑中，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。另外，隨著CNT產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，CNT成本逐漸降低，價格成本已經(jīng)不再能夠阻礙CNT的工業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用。目前，已經(jīng)有人提出采用導(dǎo)電性優(yōu)良的CNT取代Au ball表面Ni/Au導(dǎo)電層的技術(shù)方案，CNT可以吸附在樹脂球表面，很好的包裹住樹脂球，在其表面形成一層導(dǎo)電層，從而制備得到導(dǎo)電性優(yōu)異的可以取代現(xiàn)行Au ball的CNT導(dǎo)電球(ball)。然而，當(dāng)CNT ball與有機(jī)膠材，如環(huán)氧樹脂膠、亞克力樹脂膠或者其他類膠材，或它們的混合膠混合時，由于包覆的碳納米管之間的范德華力，以及靜電吸附作用，在將CNT ball與有機(jī)膠材進(jìn)行混合時，CNT ball容易發(fā)生團(tuán)聚，在有機(jī)膠材中較難分散均勻；另外，CNT ball的無機(jī)界面與有機(jī)膠樹脂的有機(jī)界面的較難融合也使導(dǎo)電球較難在膠材里分散開。正是這些問題的存在，限制了CNT ball膠的正常應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，采用活性劑處理碳納米管導(dǎo)電球，使碳納米管導(dǎo)電球能夠均勻的分散在框膠等有機(jī)膠材中。

本發(fā)明的目的還在于提供一種碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法，通過將修飾后的碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，包括以下步驟：

步驟1、提供活性劑，所述活性劑為表面活性劑、或偶聯(lián)劑，將所述活性劑配制成溶液，得到表面修飾液；

步驟2、提供碳納米管導(dǎo)電球，稱取碳納米管導(dǎo)電球于燒杯中，然后按照表面修飾液中活性劑與碳納米管導(dǎo)電球的一定質(zhì)量比，將表面修飾液加入燒杯中，超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到修飾后的碳納米管導(dǎo)電球。

可選地，所述步驟1中提供的活性劑為表面活性劑，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基硫酸鈉、或十六烷基三甲基溴化銨。

所述表面修飾液為表面活性劑溶液，其溶液百分比為0.1％～20％。

所述步驟1中，將表面活性劑溶解在去離子水中，配制成表面活性劑溶液，得到表面修飾液。

可選地，所述步驟1中提供的活性劑為偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為含-NH₂的硅烷偶聯(lián)劑。

所述表面修飾液為偶聯(lián)劑溶液，其溶液百分比為0.1％～20％。

所述步驟1中，將乙醇和去離子水配制成醇水溶液，使醇水溶液pH為3-5，在弱酸環(huán)境下向醇水溶液中加入偶聯(lián)劑，配制成偶聯(lián)劑溶液，得到表面修飾液。

所述步驟2中，按照表面修飾液中活性劑與碳納米管導(dǎo)電球的質(zhì)量比為0.1％～20％，將表面修飾液加入燒杯中。

所述步驟2中提供的碳納米管導(dǎo)電球包括核心球、及包覆所述核心球表面的碳納米管層，所述核心球?yàn)榫酆衔镂⑶?、或SiO₂微球。

本發(fā)明還提供一種碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法，采用上述的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，得到修飾后的碳納米管導(dǎo)電球，將所述修飾后的碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材混合，得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

有益效果：本發(fā)明提供一種碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法與一種碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法。本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，采用表面活性劑、或偶聯(lián)劑對碳納米管導(dǎo)電球的表面進(jìn)行處理，其中，表面活性劑、偶聯(lián)劑能夠起到使碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材的界面融合的交聯(lián)作用，從而能夠有效地提高碳納米管導(dǎo)電球在有機(jī)膠材中的均勻分散性，并且該方法簡單有效，適合大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法，采用上述的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法得到修飾后的碳納米管導(dǎo)電球，然后將所述修飾后的碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

附圖說明

下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見。

附圖中，

圖1為本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法的實(shí)施例1所得到的修飾后的碳納米管導(dǎo)電球的掃描電鏡照片；

圖3為本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法的實(shí)施例1中所采用的碳納米管導(dǎo)電球在未經(jīng)過表面處理前不能在環(huán)氧樹脂膠中分散均勻的照片；

圖4為本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法的實(shí)施例1中所采用的碳納米管導(dǎo)電球在經(jīng)過表面處理后能在環(huán)氧樹脂膠中分散均勻的照片。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。

請參閱圖1，本發(fā)明首先提供一種碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，包括以下步驟：

步驟1、提供活性劑，將所述活性劑配制成溶液，得到表面修飾液。

具體地，所述活性劑可采用表面活性劑，所述表面活性劑包含所有的陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、和非離子表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基硫酸鈉(SDBS)、或十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)；所述表面修飾液為表面活性劑溶液，其溶液百分比為0.1％～20％，優(yōu)選為1％；所述步驟1中將所述活性劑配制成溶液的過程具體為，將表面活性劑溶解在去離子水中，配制成表面活性劑溶液，得到表面修飾液?；蛘?，

所述活性劑也可采用偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選為含-NH₂的硅烷偶聯(lián)劑，其與環(huán)氧樹脂相容性良好，后續(xù)可以使碳納米管導(dǎo)電球穩(wěn)定的存在于環(huán)氧樹脂中，并可用作環(huán)氧樹脂固化劑，如KH602(N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)；所述表面修飾液為偶聯(lián)劑溶液，其溶液百分比為0.1％～20％，優(yōu)選為1％；所述步驟1中將所述活性劑配制成溶液的過程具體為，將乙醇和去離子水配制成醇水溶液，使用酸溶液進(jìn)行調(diào)解使醇水溶液pH為3-5，在弱酸環(huán)境下向醇水溶液中加入偶聯(lián)劑，配制成偶聯(lián)劑溶液，得到表面修飾液。

步驟2、提供碳納米管導(dǎo)電球(CNT ball)，稱取碳納米管導(dǎo)電球于燒杯中，然后按照表面修飾液中活性劑與碳納米管導(dǎo)電球的一定質(zhì)量比，將表面修飾液加入燒杯中，超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到修飾后的碳納米管導(dǎo)電球。

具體地，所述步驟2中，按照表面修飾液中活性劑與碳納米管導(dǎo)電球的質(zhì)量比為0.1％～20％，優(yōu)選為1％，將表面修飾液加入燒杯中。

具體地，所述步驟2中提供的碳納米管導(dǎo)電球包括核心球、及包覆所述核心球表面的碳納米管層，所述核心球?yàn)榫酆衔镂⑶?、或SiO₂微球。

具體地，所述步驟2中提供的碳納米管導(dǎo)電球可以通過將一定濃度的碳納米管溶液按照比例與樹脂球混合，然后經(jīng)過超聲分散和冷凍抽干后制得；進(jìn)一步地，該碳納米管導(dǎo)電球的制備方法具體包括：

步驟10、提供碳納米管粉末及溶劑，將所述碳納米管粉末加入所述溶劑中，為幫助碳納米管分散均勻，可選擇性地加入表面活性劑，通過超聲、攪拌處理，離心，取上清液，獲得濃度范圍為0.01mg/mL～10mg/mL的碳納米管分散液。

具體地，所述溶劑包括水、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙酮、氯仿、N-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、甲苯中的一種或多種；所述表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十四烷基硫酸鈉中的一種或多種。

步驟20、提供聚合物微球、或SiO₂微球，將所述聚合物微球、或SiO₂微球加入所述碳納米管分散液中，進(jìn)行超聲處理，得到分散均勻的碳納米管/聚合物微球混合液、或碳納米管/SiO₂微球混合液。

具體地，所述聚合物微球包括聚苯乙烯、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚丙烯酸樹脂微球中的一種或多種，所述聚合物微球尺寸均一，所述聚合物微球的粒徑范圍為1μm～30μm。

步驟30、將所述碳納米管/聚合物微球混合液、或碳納米管/SiO₂微球混合液進(jìn)行離心、過濾、干燥處理，去除混合液中的溶劑和雜質(zhì)，得到碳納米管導(dǎo)電球。

或者，所述步驟2中提供的碳納米管導(dǎo)電球也可以通過其他方法制備得到。

本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，采用表面活性劑、或偶聯(lián)劑對碳納米管導(dǎo)電球的表面進(jìn)行處理，其中，表面活性劑、偶聯(lián)劑能夠起到使碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材的界面融合的交聯(lián)作用，從而能夠有效地提高碳納米管導(dǎo)電球在框膠等有機(jī)膠材中的均勻分散性，進(jìn)而能夠得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z，并且該方法簡單有效，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

基于上述碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，本發(fā)明還提供一種碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法，采用上述的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，得到修飾后的碳納米管導(dǎo)電球，將所述修飾后的碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材混合，得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

具體地，所述有機(jī)膠材可以為環(huán)氧樹脂膠、亞克力樹脂膠、或者其他類膠材。

具體地，本發(fā)明所制備的碳納米管球?qū)щ娔z，由修飾后的碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材混合制得，碳納米管導(dǎo)電球能夠均勻分散于框膠等有機(jī)膠材中，進(jìn)而使得碳納米管球?qū)щ娔z具有優(yōu)良的導(dǎo)電性；所制備的碳納米管球?qū)щ娔z可應(yīng)用于TFT-LCD中，具體可作為框膠用于連接上下基板側(cè)的電極，此外，也在超細(xì)電路連接中也有著巨大的應(yīng)用前景。

以下為本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法與碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例1：

取CNT ball 1g于燒杯中，然后將10ml溶液質(zhì)量比為0.1％的SDBS溶液倒入燒杯中，SDBS與CNT ball的質(zhì)量比為1％；超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，如圖2所示的掃描電鏡照片，得到SDBS修飾后的CNT ball，將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，如圖4所示的照片，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z，另外如圖3所示的照片，所使用的CNT ball在未經(jīng)過表面處理前不能在環(huán)氧樹脂膠中分散均勻。

實(shí)施例2：

取CNT ball 0.1g于燒杯中，然后將2ml溶液百分比為0.5％的SDBS溶液倒入燒杯中，SDBS與CNT ball的質(zhì)量比為10％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到SDBS修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例3：

取CNT ball 10g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為0.1％的SDBS溶液倒入燒杯中，SDBS與CNT ball的質(zhì)量比為0.1％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到SDBS修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例4：

取CNT ball 10g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為20％的SDBS溶液倒入燒杯中，SDBS與CNT ball的質(zhì)量比為20％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到SDBS修飾后的CNT ball。將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例5：

取CNT ball 1g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為0.1％的CTAB溶液倒入燒杯中，CTAB與CNT ball的質(zhì)量比為1％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到CTAB修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例6：

取CNT ball 0.1g于燒杯中，然后將2ml溶液質(zhì)量百分比為0.5％的CTAB溶液倒入燒杯中，CTAB與CNT ball的質(zhì)量比為10％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到CTAB修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例7：

取CNT ball 10g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為0.1％的CTAB溶液倒入燒杯中，CTAB與CNT ball的質(zhì)量比為0.1％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到CTAB修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例8：

取CNT ball 10g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為20％的CTAB溶液倒入燒杯中，CTAB與CNT ball的質(zhì)量比為20％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到CTAB修飾后的CNT ball。將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例9：

取CNT ball 1g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為0.1％的KH602溶液倒入燒杯中，KH602與CNT ball的質(zhì)量比為1％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到KH602修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例10：

取CNT ball 0.1g于燒杯中，然后將2ml溶液百分比為0.5％的KH602溶液倒入燒杯中，KH602與CNT ball的質(zhì)量比為10％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到KH602修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例11：

取CNT ball 10g于燒杯中，然后將10ml溶液百分比為0.1％的KH602溶液倒入燒杯中，KH602與CNT ball的質(zhì)量比為0.1％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到KH602修飾后的CNT ball；將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

實(shí)施例12：

取CNT ball 10g于燒杯中，然后將10ml溶液質(zhì)量百分比為20％的KH602溶液倒入燒杯中，KH602與CNT ball的質(zhì)量百分比為20％。超聲處理后，轉(zhuǎn)移至離心管中離心，取下層粉末，冷凍干燥，得到KH602修飾后的CNT ball。將修飾后的CNT ball，與環(huán)氧樹脂膠混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

綜上所述，本發(fā)明的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法，采用表面活性劑、或偶聯(lián)劑對碳納米管導(dǎo)電球的表面進(jìn)行處理，其中，表面活性劑、偶聯(lián)劑能夠起到使碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材的界面融合的交聯(lián)作用，從而能夠有效地提高碳納米管導(dǎo)電球在有機(jī)膠材中的均勻分散性，并且該方法簡單有效，適合大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明的碳納米管球?qū)щ娔z的制備方法，采用上述的碳納米管導(dǎo)電球的表面處理方法得到修飾后的碳納米管導(dǎo)電球，然后將所述修飾后的碳納米管導(dǎo)電球與有機(jī)膠材混合，可以得到分散均勻的碳納米管球?qū)щ娔z。

以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。