導電膠帶及其制造方法

專利名稱：導電膠帶及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種導電膠帶及其制造方法，尤其涉及一種使用碳納米管薄 膜的導電膠帶及其制造方法。
背景技術：
在進行掃描電鏡(SEM)和X-射線能譜(EDS)分析時，人們常常需 要用一種導電且具有粘性的物體來固定所要觀測的樣品。目前，使用非常廣 泛的是碳導電膠帶(Carbon Conductive Tape, CCT)，其中的碳為無定形碳。但是上述碳導電膠帶存在二方面的弱點 一是電阻非常大， 一般都在約 700KQ/cm的級別；二是成本比較高(通常， 一巻8mmx20m的碳導電膠帶 的售價約為300人民幣)。發明內容有鑒于此，有必要提供一種電阻低及成本低的導電膠帶及其制造方法。一種導電膠帶，包括基層、膠粘層及碳納米管薄膜結構層。該膠粘層 形成在該基層至少一側上。該碳納米管薄膜結構層形成在該膠粘層上，且該 膠粘層位于該基層與該碳納米管薄膜結構層之間。一種導電膠帶的制造方法，包括以下步驟(1)制備碳納米管薄膜結構 層及膠粘劑；(2)將膠粘劑均勻涂覆在基層上并干燥基層上的膠粘劑以形成 膠粘層；及(3)將碳納米管薄膜結構層壓在固定好的膠粘層上使該膠粘層位 于該碳納米管薄膜結構層與該基層之間。所述的導電膠帶，其碳納米管薄膜結構層形成于膠粘層之上，且沿碳納 米管薄膜結構層的定向排列方向的導電性佳，從而可制成任意導電方向的導 電膠帶，該導電膠帶的導電性要優于使用無定形碳的導電膠帶，故含碳納米 管薄膜結構層的導電膠帶的電阻低；制備導電膠帶時，如要達到同樣的導電 性，那么碳納米管薄膜結構層的用量會更少，因此導電膠帶的成本低。所述的導電膠帶的制造方法，通過使用碳納米管薄膜結構層，可使導電 膠帶的電阻低及成本低。


圖1為本發明實施例提供的一種導電膠帶的截面示意圖。
圖2為本發明實施例提供的另一種導電膠帶的截面示意圖。 圖3為本發明實施例提供的一種導電膠帶的制造流程圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細說明。
請參閱圖l,本發明實施例提供一種導電膠帶IO，其包括基層102、膠粘 層104及碳納米管薄膜結構層106。
該膠粘層104為壓敏膠粘層，其形成在該基層102至少一側上，該碳納米 管薄膜結構層106形成在該膠粘層104上，該膠粘層104位于該基層102與該碳 納米管薄膜結構層106之間。該基層102可選用柔韌性較好的聚合物薄膜，如 一般透明膠帶的不粘層或紙質雙面膠帶用的不粘層。
本實施例中，該碳納米管薄膜結構層106為單層結構，其是從超順排碳納 米管陣列拉取所形成的碳納米管薄膜。該碳納米管薄膜包括多束定向排列且 連續的碳納米管束，而該多束碳納米管束為具有相等的長度且通過范德華力 首尾相連而形成的連續的碳納米管束。該多束碳納米管束的定向排列方向是 沿著碳納米管薄膜拉伸的方向排列。需要指出的是，視實際情況碳納米管薄 膜的拉伸方向，即碳納米管薄膜中的碳納米管定向排列方向和導電膠帶的縱 向方向可以是一致的，也可以是不一致的，本實施例中碳納米管薄膜中的碳 納米管定向排列方向和導電膠帶的縱向方向是大致一致的，即碳納米管薄膜 中碳納米管沿導電膠帶的縱向方向定向排列。通過實驗測量，測得本實施例 的導電膠帶沿著碳納米管薄膜拉伸方向的電阻為3.2KQ/cm，垂直于上述拉伸 方向的電阻為12.8KQ/cm。
可以理解的是，在基層102的另一側上也可形成上述膠粘層104及碳納米 管薄膜結構層106，而使導電膠帶10成為雙面導電膠帶。
請參閱圖2,本發明實施例提供的另一種導電膠帶20,該導電月i帶20與第一實施例的導電膠帶10不同之處在于，本實施例中，導電膠帶20的碳納米管 薄膜結構層206為雙層結構，在該雙層碳納米管薄膜結構層206中，兩層碳納 米管薄膜208、 210的定向排列方向為相互垂直。通過實驗測量，測得本實施 例的相互垂直的雙層碳納米管薄膜導電膠帶20沿著較靠近膠粘層204的第一 層碳納米管薄膜208拉伸方向的電阻為1.7 KQ/cm，沿著較遠離膠粘層204的第 二層碳納米管薄膜210拉伸方向的電阻為1.3 KQ/cm。由此可見，雙層碳納米 管薄膜結構層206相比于單層碳納米管薄膜，不但電阻降低，而且不同方向的 導電性也更加趨于一致。當然，該兩層碳納米管薄膜206、 208的定向排列的方向可以相交為任意 角度。碳納米管薄膜的層數也可為兩層以上，各層間的碳納米管薄膜的定向 排列方向也可相交為任意角度。由于碳納米管沿徑向方向的導電性最佳，因 此，多層碳納米管薄膜的定向排列方向相交為任意角度，可使該導電膠帶的 導電性趨向于各向同性，可以有效減少導電膠帶縱向電阻和橫向電阻的差距。 另外，還可通過控制碳納米管薄膜層的層數，在一定范圍內調節導電膠帶的 電阻。需要指出的是，在實際使用中，人們不但要求導電膠帶在其平面內具有 良好導電性，同時還需要在導電膠帶的厚度方向上也導通。因此，可以通過 折疊膠帶的方法來實現。將圖2所示導電膠帶20的背面對折粘結之后，不但使 得導電膠帶雙面導電，而且在厚度方向也具有良好的導電性。請參閱圖3，本發明實施提供一種導電膠帶的制造方法，該制造方法包括 以下步驟(100a)制備碳納米管薄膜結構層及膠粘劑；(200a)將膠粘劑均勻涂覆在基層上并干燥基層上的膠粘劑以形成膠粘 層；及(300a)將碳納米管薄膜結構層壓在固定好的膠粘層上使該膠粘層位于 該碳納米管薄膜結構層與該基層之間。在步驟(100a)中，制備碳納米管薄膜結構層的方法包括以下步驟(la) 提供碳納米管陣列；及(2a)采用拉伸工具從碳納米管陣列中拉取獲得至少一 層碳納米管薄膜。在步驟(la)中，優選地，該陣列為超順排碳納米管陣列。本實施例中，超順排碳納米管陣列的制備方法采用化學氣相沉積法，其具體步驟包括 (lb)提供一平整基底，本實施例優選為采用4英寸的硅基底；(2b)在基 底表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳 (Ni)或其任意組合的合金之一；(3b)將上述形成有催化劑層的基底在 700 900。C的空氣中退火約30分鐘 90分鐘；(4b)將處理過的基底置于反 應爐中，在保護氣體環境下加熱到500~740°C,然后通入-友源氣體反應約 5~30分鐘，生長得到超順排碳納米管陣列，其高度為200~400微米。
該超順排碳納米管陣列為多個彼此平行且垂直于基底生長的碳納米管 形成的純碳納米管陣列。通過上述控制生長條件，該超順排碳納米管陣列中 基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。該碳納米管陣列 中的碳納米管彼此通過范德華力緊密接觸形成陣列。上述的碳源氣可選用乙 炔等化學性質較活潑的碳氫化合物，保護氣體可選用氮氣、氨氣或惰性氣體。
在步驟(2a)中，拉取碳納米管薄膜的方法具體包括以下步驟(lc) 從上述碳納米管陣列中選定一定寬度的多個碳納米管片斷，本實施例優選為 采用具有一定寬度的膠帶接觸碳納米管陣列以選定一定寬度的多個碳納米 管片斷；(2c)以一定速度沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向拉伸該多個 碳納米管片斷，以形成一連續的一層碳納米管薄膜。
在上述拉伸過程中，該多個碳納米管片斷在拉力作用下沿拉伸方向逐漸 脫離基底的同時，由于范德華力作用，該選定的多個碳納米管片斷分別與其 他碳納米管片斷首尾相連地連續地被拉出，從而形成一層碳納米管薄膜。該 碳納米管薄膜為定向排列的多個碳納米管束首尾相連形成的具有一定寬度 的碳納米管薄膜。該碳納米管薄膜中碳納米管的排列方向基本平行于碳納米 管薄膜的拉伸方向。
本實施例中采用4英寸的基底生長超順排碳納米管陣列，該層碳納米管 薄膜的寬度可為lcm 10cm，厚度為0.01微米 100微米。當然，可根據實際 情況對碳納米管薄膜的寬度和厚度進行選擇。
通過重復上述拉取方法，可得到多層碳納米管薄膜，也可將拉取一層較 長的碳納米管薄膜進行剪裁而得到多層較短的碳納米管薄膜。
另外，制備膠粘劑的方法包括將丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基已酯、醋 酸乙烯、曱基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸、過氧化苯曱酰、甲苯及醋酸乙酯混合均勻分散后得到該膠粘劑。上述各種物質的質量份數分別為112.5份 的丙烯酸丁酯、116.5份的丙烯酸-2-乙基已酯、12.5份的醋酸乙烯、1.25份 的曱基丙烯酸縮水甘油酯、7.5份的丙烯酸、0.5份的過氧化苯曱酰、87.5份 的曱苯及162.5份的醋酸乙酯。該膠粘劑具有較高的內聚力和膠接強度，適 用于制備膠粘帶、自粘標簽及雙面膠帶等。當該膠粘劑用于雙面膠帶時，其 膠接強度可達5.6N/cm。當然，上述各種物質的質量份數可依實際需要而作 相應變更，不必以本實施例為限。在步驟(200a)中，將制作好的膠粘劑均勻涂覆在基層上并千燥基層上 的膠粘劑以形成膠粘層。干燥的方法可采用風干、熱干或兩者相結合。在步驟(300a)中，先將帶有膠粘層的基層繃緊平放于平臺上并使膠粘 層朝上，然后使用滾子如塑料圓棒一邊滾動一邊將一層碳納米管薄膜結構層 壓在膠粘層上，優選地，該碳納米管薄膜結構層的定向排列方向與導電膠帶 的縱向方向一致。當然，若需要制作含有兩層或以上碳納米管薄膜結構層的導電膠帶，只 需將第二層碳納米管薄膜壓在第一層碳納米管薄膜之上便可，而第二層碳納 米管薄膜的定向排列方向與第一層碳納米管薄膜的定向排列方向相交叉的 角度可視實際需求而定。本發明實施例所提供的導電膠帶10、 20,其碳納米管薄膜結構層106、 206形成于膠粘層104、 204之上，且沿碳納米管薄膜結構層106、 206的定 向排列方向的導電性佳，從而可制成任意導電方向的導電膠帶10、 20，該導 電膠帶10、 20的導電性要優于使用無定形碳的導電膠帶，故含碳納米管薄 膜結構層的導電膠帶IO、 20的電阻低；制備導電膠帶IO、 20時，如要達到 同樣的導電性，那么碳納米管薄膜結構層106、 206的用量會更少，因此導 電膠帶10、 20的成本低。需要指出的是，本發明實施例提供的導電膠帶10、 20還可用于防靜電 包裝材料，如液晶面板包裝盒。另外，本領域技術人員還可以在本發明精神內做其它變化。當然，這些 依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1. 一種導電膠帶，其包括基層；形成在該基層至少一側上的膠粘層，其特征在于，該導電膠帶進一步包括形成在該膠粘層上的碳納米管薄膜結構層，該膠粘層位于該基層與該碳納米管薄膜結構層之間。
2. 如權利要求1所述的導電膠帶，其特征在于，所述的碳納米管薄膜結構層 至少含有一層碳納米管薄膜。
3. 如權利要求1所述的導電膠帶，其特征在于，所述的碳納米管薄膜結構層 為單壁碳納米管薄膜結構層或多壁碳納米管薄膜結構層。
4. 如權利要求2所述的導電膠帶，其特征在于，所述的碳納米管薄膜中碳納 米管沿導電膠帶的縱向方向定向排列。
5. —種導電膠帶的制造方法，其包括以下步驟(1) 制備碳納米管薄膜結構層及膠粘劑；(2) 將膠粘劑均勻涂覆在基層上并干燥基層上的膠粘劑以形成膠粘層；及(3) 將碳納米管薄膜結構層壓在固定好的膠粘層上使該膠粘層位于該碳納 米管薄膜結構層與該基層之間。
6. 如權利要求5所述的導電膠帶的制造方法，其特征在于，所述的碳納米管 薄膜結構層的制備方法包括以下步驟(la)提供碳納米管陣列；及(2a)采用拉伸工具從碳納米管陣列中拉取獲得至少一層碳納米管薄膜。
7. 如權利要求6所述的導電膠帶的制造方法，其特征在于，所述的碳納米管 薄膜包括多束定向排列且連續的碳納米管束。
8. 如權利要求7所述的導電膠帶的制造方法，其特征在于，所述的多束碳納 米管束為具有相等的長度且通過范德華力首尾相連而形成的連續的碳納米管 束。
9. 如權利要求5所述的導電膠帶的制造方法，其特征在于，所述的膠粘劑 的制備方法包括將丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基已酯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸 縮水甘油酯、丙烯酸、過氧化苯甲酰、曱苯及醋酸乙酯混合均勻分散后得到該 膠粘劑。
全文摘要
一種導電膠帶包括基層、形成在該基層至少一側上的膠粘層及形成在該膠粘層上的碳納米管薄膜結構層，該膠粘層位于該基層與該碳納米管薄膜結構層之間。一種導電膠帶的制造方法包括以下步驟制備碳納米管薄膜結構層及膠粘劑；將膠粘劑均勻涂覆在基層上并干燥基層上的膠粘劑以形成膠粘層；及將碳納米管薄膜結構層壓在固定好的膠粘層上使該膠粘層位于該碳納米管薄膜結構層與該基層之間。所述導電膠帶，包括碳納米管薄膜結構層，其定向排列方向的導電性佳，故該導電膠帶的電阻低；如要達到同樣的導電性，碳納米管薄膜結構層的用量會更少，故導電膠帶的成本低。所述導電膠帶制造方法，通過使用碳納米管薄膜結構層，使導電膠帶的電阻低及成本低。
文檔編號C09J7/02GK101280161SQ200710073979
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者付偉琦, 辰 馮, 亮 劉, 姜開利, 張曉波, 楊遠超, 鵬 柳, 范守善 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司