银粉的振实密度对汽车后视镜专用银浆性能的影响

刘佳禄 王德龙 江海涵

（核工业第八研究所，上海 201899）

随着汽车行业的不断发展，人们对汽车安全性、舒适性和功能性的要求不断提高。汽车后视镜作为驾驶员视野的重要来源之一，在汽车行驶安全中具有举足轻重的作用。汽车后视镜加热线可以减轻雨雾对后视镜视野的影响，避免因后视镜模糊而发生交通事故。后视镜加热就是在后视镜的内侧安装1个加热装置，当打开后视镜加热功能时，这个装置就会迅速发热，从而使后视镜温度上升，把镜片上的水珠蒸发掉。该加热装置为印有银浆的PET膜片（柔性线路和薄膜开关用聚酯薄膜片），对银层进行通电，从而起到加热的效果。

该文研究了不同振实密度的银粉选择对汽车后视镜用快干银浆性能的影响，通过调整其振实密度来提高银浆的快干性能。该款银浆目前银含量为60%，希望通过此项试验来降低银浆中的银含量，并保持其他性能不下降或略有提升。通过分析测试结果来研究不同振实密度银粉对汽车后视镜用快干银浆性能的影响。

1 实验部分

1.1 原材料

该实验的主要原材料如表1所示。

表1 实验用原材料

1.2 实验仪器

该实验中主要运用到的仪器如表2所示。

表2 实验仪器

1.3 有机载体的制备

按照一定的配比，在实验罐中称量各组分的有机溶剂，再称量氯醋树脂，混合其中搅拌均匀，密封后放入200℃烘箱，每小时搅拌一次，直至载体中无细小颗粒，冷却后密封以供保存。

1.4 导电银浆的制备

导电银浆的制备流程如图1所示，按照配方称取有机载体，再按照比例加入一定量的银粉、溶剂，搅拌均匀后将混合物放入三辊机中轧制3次，轧制完成后即可得到汽车后视镜用快干银浆。

图1 汽车后视镜用快干银浆制备流程

1.5 汽车后视镜加热PET膜片的制备与测试

丝网印刷就是让刮胶将运动中的导电银浆与网版挤压，使丝网版与载体形成压印线。由于丝网的张力和胶刮上的推力，因此产生的回弹力使网版除压印线外，不与承载物接触。导电银浆在刮胶的挤压力下通过网孔从移动的压印线漏印到基材，产品的黏度对印刷性能起重要的作用。

银浆制作完成后，需要将其印刷在专用的PET膜片上，然后进行高温烘烤，最后测试性能。对银浆进行搅拌后，倒入网版中，在PET膜片上印刷导电图案，随后将印刷好浆料的PET膜片进行150℃高温烘烤1min，烘烤完毕后冷却至室温，再对其进行性能测试。

1.6 实验银粉数据及配方

银粉是导电银浆性能的关键所在，银粉的形貌直接可以影响银浆的各方面性能。在该文中，重点研究银粉振实密度对快干银浆性能的影响，选用了5种不同振实密度且松装密度、粒径接近的银粉，其数据如表3所示。

表3 银粉性能数据

保证浆料中的配方不变，如表4所示，检测其银浆的黏度，以及印刷后的电阻、涂层致密性和附着力。

表4 后视镜用快干银浆的配方

1.7 银浆的导电机理

对银浆导电机理的探讨有很多种，主要可分为导电通道学说和隧道效应学说：1）导电通道学说。导电性通道机制是引导电填料颗粒相互接触，形成类似导电性通道的链，使电子流动导电。当添加更多的导电填料时，导电通道起主要作用。在固化和干燥之前，导电性填料独立存在于黏结剂中，没有接触和不连续性，因此它们没有导电性。随着浆料的干燥、固化和成膜，导电填料以链连接的方式相互接触，因此具有导电性。2）隧道效应学说。黏结剂、导电填料粒子之间的联系造成的电子传导电子迁移的差距，导电填料粒子分散在树脂矩阵，或目前的排放是由高强度电场之间的导电填料粒子导致的。根据隧道理论，在材料的传导过程中仍然存在导电网络形成的问题，但这并不是由导电粒子的直接接触而引起的，而是由粒子之间电子的过渡而引起的。

导电浆料的导电性能与导电填料和黏结剂都有关。要提高浆料的导电性能必须使导电填料能被黏结剂均匀地包覆，有效的导电填料在树脂机体中的数目必须足够多，通过更改银粉振实密度可以在银含量不变的情况下，改变树脂包裹的银粉比表面积，寻找树脂和银粉比表面积的比例对快干银浆的导电性等性能有很大的帮助，该文采用固定树脂的方式来对银粉比表面积进行调整，寻求找到最佳比例。

2 结果讨论

2.1 不同振实密度的银粉对银浆黏度的影响

银浆中黏度的主要影响因素在于树脂含量，树脂起到了整体粘结银粉的作用，但是银粉的振实密度改变可以调整银粉的比表面积，从而对黏度进行改变。黏度测试试验采用旋转式黏度计，在25℃温度下进行测定。将轧制好的浆料置于黏度计中，且低于溢出边缘约1mm。运行设备5min，读取数据，测试结果见图2。

图2 银粉不同振实密度对黏度的影响

由图2可见，随着银粉振实密度的不断增加，银浆黏度呈现下降趋势，1号银浆黏度超出工艺要求范围，2号~5号银浆符合要求，振实密度相差越多，黏度下降越快。银粉在粒径相同的情况下提高振实密度，相当于每片银粉的平均厚度增加。银粉振实密度提高，比表面积减少，银粉的吸油量也随之减少，银浆的黏度下降，印刷性有所改善。

2.2 不同振实密度的银粉对银浆电阻的影响

电性能是大部分银浆的产品的主要功能，在汽车后视镜中银线主要起到通电加热的作用，根据客户的PET膜片通过烘烤隧道炉的时间为1min，因此必须选择一款银粉，能使银浆在150°C1min的烘烤条件下尽可能降低电阻，从而提升经济效益。将银浆使用300目的网板进行丝网印刷，烘烤后使用U3402A万用表对其进行电阻测量（5种银浆印刷后厚度均为3μm~4μm，且印刷图形相同，因此该实验中无须考虑方阻，按电阻进行实验现象观察）。测试结果见图3。

图3 银粉不同振实密度与电阻的关系

由图3可见，随银粉振实密度的增加，产品快干电阻不断降低。其中1、2号银浆电阻大于6Ω，超出工艺电阻要求，3号~5号银浆电阻符合要求。将PET膜片150℃再烘10min后，电阻呈现相反的趋势，随银粉振实密度的增加，产品慢干电阻不断增加。银在相同的质量下，振实密度越高，银粉之间的搭接点也随之减少，孔洞增加。在快干工艺条件下，烘烤的时间短，高振实密度的银粉溶剂挥发的空间更大，产品的快干电阻较小。在慢干工艺条件下，给予了溶剂更多挥发时间，银粉的搭接点多的银浆形成的导电通路更多，低振实银粉产品电阻小。

2.3 不同振实密度的银粉对银浆遮蔽性的影响

银浆的遮蔽性代表着键盘印刷后的厚度均匀性，键盘键位上的银浆如果印刷不均匀，容易发生断线、击穿等现象，造成键盘损坏。将五款银浆印刷后，使用西光VM1510影像测量仪，关闭上光源，打开下光源，观察其透光情况。如图3所示，从左至右依次为1号~5号银浆。

由图4可见，5号银浆透光过多，且有3个孔洞，无法使用，1号~4号银浆透光性符合客户要求。随着银粉振实密度的增加，片状银粉单片厚度增加，总体片数减少，银浆的遮蔽性能下降，随着振实密度的增加，遮蔽性也在不断降低。

图4 银粉透光情况图

2.4 不同振实密度的银粉对银浆附着力的影响

由于三元氯醋树脂中含有极性基团（羟基），可以形成氢键使表面静电引力和分子间作用力增大，因此对有PET基材表现出较高的黏结性。

将五款银浆印刷后，使用Scotch600#胶带覆盖在银线表面，并使用橡胶轮滚压三遍，将胶带与银线中的空气赶出，然后计时1min后用垂直向上的力快速剥离，观察银线是否会被剥离，从而判断银浆的附着力性能。

氯醋树脂相较于其他树脂含有的极性基团最少，附着力略差于其他树脂，使用增加氯醋树脂的方法可以提高附着力，但会使电阻快速增加。该实验在保持树脂含量不变的情况下，通过对银粉振实密度的更改，可以使树脂包裹的银粉比例改变，从而变相地提高银浆中的羟基的比例，起到附着力增加的作用。

3 结语

该文通过调整银粉振实密度研究了银粉振实密度对汽车后视镜用银浆快干性能的影响，并通过实验证明了不同振实密度银粉制成银浆后的性能差异，采用SEM观察、黏度测试、电阻测试、附着力测试、表征观察等手段对银浆进行分析，对银粉导电机理进行了研究，实验结果如下：1）随着银粉振实密度的提高，比表面积缩小，银粉的吸油量也随之减少，银浆的黏度下降；2）随着银粉振实密度的提高，银粉之间的搭接点也随之减少，溶剂挥发空间增多，银浆的电阻快干性能提高，慢干性能降低；3）随着银粉振实密度的提高，片状银粉单片厚度增加，总体片数减少，银浆的遮蔽性能下降，印刷层变透明，孔洞增加；4）随着银粉振实密度的提高，树脂包裹的银粉比例增加，从而变相地提高银浆中的羟基的比例，起到增加银浆与PET的附着力增加的作用。