一種片狀銅粉的製備方法
2023-10-08 18:04:49 1
一種片狀銅粉的製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種片狀銅粉的製備方法。該法使用水溶性樹脂作為過渡膜，先在PET膜（又名耐高溫聚酯薄膜）上塗布一層水溶性樹脂，然後在該塗布了水溶性樹脂的PET膜上真空蒸發沉積銅膜，接著用純淨水浸泡使銅膜剝離，通過超聲波粉碎剝落的銅膜，經離心分離機分離，並用純淨水洗滌，即得到片狀銅粉。所得片狀銅粉具有表面光滑平整、厚度均勻可控、無雜質無缺陷等特點，且厚度可達納米級。另外本發明基於物理氣相沉積法（PVD）和水溶性樹脂製備片狀銅粉的方法，解決了機械球磨法製備的片狀銅粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，且製備過程中含有水溶性樹脂的溶液可以通過濃縮循環利用，生產過程無廢棄物、汙染物等的排放，綠色環保。
【專利說明】一種片狀銅粉的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬材料及電子漿料【技術領域】。更具體地，涉及一種片狀銅粉的製備方法。
【背景技術】
[0002]導電漿料按照所使用的導電填料來分主要有:導電金漿、導電銀漿以及導電銅漿等。導電金漿性能優良，但填料價格昂貴，只能在特定場合下使用；導電銀漿綜合性能較好，價格適中，但是相對來說，如果大規模應用時，價格也是稍高，最主要是在溼熱條件下銀粉容易發生銀遷移，並引起短路，給電子產品小型化帶來困難。近年來貴金屬原料價格不斷上漲，降低漿料的含銀量或尋找其它原材料替代銀粉以降低導電漿料生產成本，成為近年國內外研究的熱點。
[0003]銅粉相比於其他金屬同樣具有較好的導電性，且來源廣、價格低。銅粉主要有球形銅粉和片狀銅粉兩種，其中以片狀銅粉的導電性能更好、電阻低，這是因為片狀金屬粉由於具有尺寸小、比表面積大等特點，由其製備的導電漿料，顆粒間多以面-面接觸，具有較大的接觸面積，從而降低接觸電阻。
[0004]目前，製備超細銅粉的方法很多，如還原法、電解法、霧化法等，但製備的銅粉均是球形銅粉。通常片狀銅粉是通過機械球磨法加工製得，該法成本較低，設備簡單，但是機械球磨法能耗高，且銅粉在球磨過程中容易帶入雜質，特別是製得的銅粉外形不規則、表面凹凸不平，導電性能欠佳。另外，有研究以CuSO4 5H20為反應前驅體、氨水為絡合物、抗壞血酸為還原劑製備了粒徑為10?100 Mffl的片狀銅粉，但含有很大比例的類球形顆粒，片狀顆粒含量低。還有研究在適量氨基乙酸和分散劑、十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)存在情況下，用檸檬酸-水合肼溶液還原氧化亞銅，製備了粒徑為1.0?6.3 Mffl的片狀銅粉，但該方法還原劑為水合肼，有高毒性，對環境容易造成汙染。
[0005]因此，研究探索一種綠色環保、製備表面平整、光滑、無缺陷的片狀銅粉的方法，對於銅粉在提高導電銅漿的導電性方面的應用具有重要意義。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是克服現有片狀銅粉製備方法的缺陷和技術不足，提供一種基於物理氣相沉積法製備厚度均勻、表面光滑平整的片狀銅粉的製備方法。
[0007]本發明的目的是提供一種片狀銅粉的製備方法。
[0008]本發明另一目的是所述片狀銅粉的製備方法的應用。
[0009]本發明上述目的通過以下技術方案實現:
本發明提供了一種片狀銅粉的製備方法，步驟如下:
51.在PET基底上均勻塗布一層10?500nm水溶性樹脂作為過渡基底，並80?140°C烘烤10?20min ;所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述水溶性樹脂上沉積一層銅膜，形成銅/聚合物複合膜；所述銅膜的厚度不做嚴格限制，可根據所需片狀銅粉的厚度進行調整；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，待水溶性樹脂溶解後，銅膜即從PET基底上剝離下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料)；
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液進行超聲粉碎，用離心分離機進行分離，即可得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品用純淨水洗滌，經離心分離機進行分離，即得到粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0010]其中，S4所述分離之後剩餘的含有水溶性樹脂的溶液通過濃縮，可循環用於PET基底的塗布；所述濃縮的方法可以是加熱蒸發等。
[0011]另外，S5所述的用純淨水洗滌銅粉是為了除去殘留在銅粉表面的水溶性樹脂。
[0012]優選地，SI所述塗布的方法為絲網印刷法；所述水溶性樹脂為水溶性丙烯酸樹脂、水溶性聚氨脂樹脂、環氧脂或聚乙烯醇。
[0013]所述水溶性樹脂是用純淨水將其溶解成固含量為6%的溶液。
[0014]優選地，SI所述烘烤是放入烘箱中100°C烘烤lOmin。
[0015]優選地，S2所述物理氣相沉積法為真空蒸發鍍膜法；利用真空蒸發鍍膜法在水溶性樹脂上沉積銅膜的方法為:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約20?10nm的銅膜。
[0016]優選地，S3所述浸入純淨水中的時間不少於lOmin。
[0017]S4所述超聲粉碎是利用超聲波粉碎機，5?20W/m2超聲處理15?120 min。更優選地，超聲處理30min。
[0018]S5所述純淨水洗漆是溶入大量的純淨水中，不小於2000 r/min攪拌洗漆不少於20 min。更優選地,是在2000 r/min攪拌洗漆20 min。
[0019]另外，將S5得到的片狀銅粉繼續用稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用離心分離機進行分離，即得到表面沒有銅氧化物的片狀銅粉；所述稀硫酸是體積分數為10%的硫酸溶液。酸洗處理是為了除去銅粉表面的銅氧化物。
[0020]同時，再將上述得到的表面沒有銅氧化物的片狀銅粉進行表面抗氧化處理，並用離心分離機進行分離，即得到抗氧化的片狀銅粉。
[0021]所述表面抗氧化處理是用質量分數為5?10%的抗氧化劑水溶液處理10?24h。更優選地，所述表面抗氧化處理是用質量分數為10%的抗氧化劑水溶液處理10h。所述抗氧化劑是苯並三氮唑或抗壞血酸。
[0022]另外，上述所有步驟中所述的離心分離機為高速離心分離機，是在不小於4000 r/min離心不少於60 min。更優選地，是在4000 r/min離心60 min。
[0023]根據上述製備方法製備得到的片狀銅粉產品也在本發明的保護範圍之內。
[0024]本發明通過大量研究和探索，得出了上述片狀銅粉的製備方法，不僅克服了機械球磨法製備的片狀銅粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，所採用的工藝可精確控制片狀銅粉的厚度，所得片狀銅粉具有表面光滑平整、粉片厚度均勻可控等優點，且粉片厚度可達納米級，片狀銅粉基本無雜質、無缺陷，導電性能更好、電阻低。
[0025]本發明製備工藝在PVD時，無需充入氬氣等惰性氣體，只需抽高真空即可達到保護目的，一方面不僅可以節約生產成本，另一方面還可精簡生產工藝，提升生產效率。
[0026]製備過程中引入了超聲粉碎得到片狀銅粉，而非機械攪拌，這樣能更精確的控制粒徑範圍，提升產品的成品率。且粉碎並離心後，採用純淨水進行洗滌，去除表面多餘樹脂，綠色環保無危害。
[0027]另外，該方法在製備過程中採用水溶性樹脂膜作為過渡膜，後續脫膜直接在純水中進行，不僅對操作人員的身體健康沒有任何傷害，成本低廉，並且對環境無汙染，這種水溶性樹脂及純水脫膜的方式綠色環保，可實現可持續發展。
[0028]同時，該方法在製備過程中剩餘的含有水溶性樹脂的溶液可以通過濃縮循環利用，生產過程無廢棄物、汙染物等的排放，綠色環保，進一步降低了成本。
[0029]另外，本發明經過大量的實驗摸索和驗證，對製備方法中的各工藝條件進行了優化，結果顯示，各工藝條件對製備得到的片狀銅粉的性能都是至關重要的，且效果與各條件之間並不是直接單純的規律性比例關係，各個工藝條件會相互影響、相互協調。
[0030]本發明具有以下有益效果:
本發明提供一種基於物理氣相沉積法和水溶性樹脂製備片狀銅粉的方法，克服了機械球磨法製備的片狀銅粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，製備過程中引入了超聲粉碎得到片狀銅粉，能非常精確的控制片狀銅粉的厚度和粒徑範圍，提升產品的成品率，所得片狀銅粉具有表面光滑平整、粉片厚度均勻可控等優點，且粉片厚度可達納米級。
[0031]本發明製備工藝在PVD時，無需充入氬氣等惰性氣體，只需抽高真空即可達到保護目的，一方面不僅可以節約生產成本，另一方面還可精簡生產工藝，提升生產效率，製備的片狀銅粉基本無雜質、無缺陷，導電性能更好、電阻低，具有推廣應用價值。
[0032]另外，該方法採用水溶性樹脂膜作為過渡膜，後續脫膜直接在純水中進行，不僅對操作人員的身體健康沒有任何傷害，成本低廉，並且對環境無汙染；同時超聲粉碎並離心後，採用純淨水進行洗滌，去除表面多餘樹脂；在製備過程中剩餘的含有水溶性樹脂的溶液可以通過濃縮循環利用，進一步降低成本，生產過程無廢棄物、汙染物等的排放，綠色環保，可實現可持續發展，適合大規模應用於工業生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明製備的D5tl為15.65 μ m的片狀銅粉的SEM圖。
[0034]圖2為本發明製備的片狀銅粉的表面形貌圖。
[0035]圖3為本發明製備的厚度為10nm的片狀銅粉的側邊截面圖。
【具體實施方式】
[0036]以下結合說明書附圖和具體實施例來進一步說明本發明，但實施例並不對本發明做任何形式的限定。除非特別說明，本發明採用的試劑、方法和設備為本【技術領域】常規試齊U、方法和設備。
[0037]除非特別說明，本發明所用試劑和材料均為市購。
[0038]實施例1
1、以PET為基底，水溶性丙烯酸樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為lOOnm，並放入100°C烘箱中烘烤lOmin，得到一層均勻的丙烯酸樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層10nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，丙烯酸樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，5W/m2進行粉碎30min，得到粒徑(D5tl)為15.65 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0039]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層10nm厚的銅膜的方法具體如下:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約10nm的銅膜。
[0040]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10 % (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用10wt%抗壞血酸溶液進行表面抗氧化處理10 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0041]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為100 nm，表面光滑平整，D50為15.6μπι。該片狀銅粉的SEM圖、表面形貌圖、側邊截面圖分別如附圖1、2、3所示。
[0042]實施例2
1、以PET為基底，水溶性聚氨酯樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的聚氨酯樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為100 nm，並放入100°C烘箱中烘烤lOmin，得到一層均勻的聚氨酯樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層20nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，聚氨酯樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，5W/m2進行粉碎30min，得到粒徑(D5tl)為15.65 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0043]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層20nm厚的銅膜的方法具體如下:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約20nm的銅膜。
[0044]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用10被％苯並三氮唑溶液進行表面抗氧化處理10 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0045]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為20 nm,表面光滑平整，D50為15.65 μ m。
[0046]實施例3
1、以PET為基底，水溶性丙烯酸樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為50nm，並放入80°C烘箱中烘烤lOmin，得到一層均勻的丙烯酸樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層SOnm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，丙烯酸樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，10W/m2進行粉碎20min，得到粒徑(D5tl)為18.28 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0047]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層SOnm厚的銅膜的方法具體如下:
S21.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約SOnm的銅膜。
[0048]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用5wt%抗壞血酸溶液進行表面抗氧化處理24 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0049]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為80 nm,表面光滑平整，D50為18.28 μ m。
[0050]實施例4
1、以PET為基底，水溶性聚氨酯樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的聚氨酯樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為200 nm，並放入120°C烘箱中烘烤15min，得到一層均勻的聚氨酯樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層60nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，聚氨酯樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，15W/m2進行粉碎lOmin，得到粒徑(D5tl)為22.66 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0051]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層60nm厚的銅膜的方法具體如下:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約60nm的銅膜。
[0052]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用8被％苯並三氮唑溶液進行表面抗氧化處理15 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0053]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為60 nm,表面光滑平整，D50為22.66 μ m。
[0054]實施例5
1、以PET為基底，水溶性丙烯酸樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為500nm，並放入140°C烘箱中烘烤20min，得到一層均勻的丙烯酸樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層90nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，丙烯酸樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，20W/m2進行粉碎15min，得到粒徑(D5tl)為20.56 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0055]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層90nm厚的銅膜的方法具體如下:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約90nm的銅膜。
[0056]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用6wt%抗壞血酸溶液進行表面抗氧化處理20 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0057]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為90 nm,表面光滑平整，D50為20.56 μ m。
[0058]實施例6
1、以PET為基底，水溶性聚氨酯樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的聚氨酯樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為300 nm，並放入130°C烘箱中烘烤lOmin，得到一層均勻的聚氨酯樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層30nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，聚氨酯樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料); 54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，5W/m2進行粉碎30min，得到粒徑(D5tl)為14.88 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0059]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層30nm厚的銅膜的方法具體如下:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約30nm的銅膜。
[0060]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用6wt%苯並三氮唑溶液進行表面抗氧化處理20 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0061]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為30 nm,表面光滑平整，D50為14.88 μ m。
[0062]實施例7
1、以PET為基底，水溶性丙烯酸樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為10nm，並放入80°C烘箱中烘烤lOmin，得到一層均勻的丙烯酸樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層20nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，丙烯酸樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，5W/m2進行粉碎60min，得到粒徑(D5tl)為6.86 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0063]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述丙烯酸樹脂上沉積一層20nm厚的銅膜的方法具體如下:
S21.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上； 522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約20nm的銅膜。
[0064]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用10wt%抗壞血酸溶液進行表面抗氧化處理12 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0065]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為20 nm,表面光滑平整，D50為6.86 μ m。
[0066]實施例8
1、以PET為基底，水溶性聚氨酯樹脂為過渡基底層，製備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解於純淨水中，稀釋至固含量為6%，然後將稀釋後的聚氨酯樹脂通過絲網印刷的方式均勻塗布於PET基底上，塗布厚度為100 nm，並放入90°C烘箱中烘烤lOmin，得到一層均勻的聚氨酯樹脂；所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜；
52.利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層20nm厚的銅膜，形成銅/聚合物複合膜；
53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，20min後，聚氨酯樹脂溶解，銅膜以粗銅粉的形式從PET基底上脫落下來，得到含有粗銅粉的混合溶液(也就是含有粗銅粉的混合漿料);
54.將上述含有粗銅粉的混合溶液加入到超聲波粉碎機中，5W/m2進行粉碎120min，得到粒徑(D5tl)為2.98 μ m的細銅粉混合液,再用高速離心分離機4000 r/min分離60 min,即得到片狀銅粉初級產品；
55.將S4的片狀銅粉初級產品溶入大量的純淨水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產品進行淨化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨後，經高速離心分離機進行固液分離，即得到純淨的粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
[0067]其中，S2所述利用物理氣相沉積法在上述聚氨酯樹脂上沉積一層20nm厚的銅膜的方法具體如下:
521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約20nm的銅膜。
[0068]另外，將上述製備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌(三次以上)，並用高速離心分離機進行分離，得到表面無氧化銅的片狀銅粉。最後將表面無氧化銅的片狀銅粉用10被％苯並三氮唑溶液進行表面抗氧化處理10 h，並用高速離心分離機進行分離，得到抗氧化片狀銅粉。
[0069]2、測定結果顯示，本實施例製備得到的片狀銅粉的特性為:銅粉厚度均勻，平均厚度為20 nm,表面光滑平整，D5tl為2.98 μ m。
[0070]另外，本發明對製備工藝中的各條件對片狀銅粉性能的影響進行了評價，其中採用水溶性樹脂膜作為過渡膜和PVD，以及超聲粉碎的工藝對片狀銅粉的性質有著至關重要的影響，如果不採用這三種工藝，片狀銅粉表面會產生過多有機物殘餘，此外片狀銅粉厚度及粒徑無法精確控制，從而導電性能大打折扣，最後生產成本會大大攀升。同時，本發明所述範圍內的製備工藝，達到了最節能和效果最好的平衡。
【權利要求】
1.一種片狀銅粉的製備方法，其特徵在於，步驟如下: 51.在PET基底上均勻塗布一層10?500nm水溶性樹脂，並80?140°C烘烤10?20min ;所述PET基底為PET耐高溫聚酯薄膜； 52.利用物理氣相沉積法在上述水溶性樹脂上沉積一層銅膜，形成銅/聚合物複合膜； 53.將上述銅/聚合物複合膜浸入純淨水中，待水溶性樹脂溶解後，銅膜即從PET基底上剝離下來，得到含有粗銅粉的混合溶液； 54.將上述含有粗銅粉的混合溶液5?20W/m2超聲粉碎處理15?120min後，用離心分離機進行分離，得到片狀銅粉初級產品； 55.將S4的片狀銅粉初級產品用純淨水洗滌，經離心分離機進行分離，即得到粒徑均一、表面光滑平整的片狀銅粉。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，SI所述塗布的方法為絲網印刷法；所述水溶性樹脂為水溶性丙烯酸樹脂、水溶性聚氨脂樹脂、環氧脂或聚乙烯醇。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，SI所述水溶性樹脂是用純淨水將其溶解成固含量為6%的溶液；所述烘烤是放入烘箱中100°C烘烤lOmin。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，S2所述物理氣相沉積法為真空蒸發鍍膜法，步驟為: 521.將銅絲表面打磨乾淨後置於真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將塗布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉盤上； 522.先粗抽低真空至5Pa，後精抽高真空至2 X 10_2 Pa; 523.慢慢調節電壓使銅絲受熱汽化，銅蒸汽沉積在水溶性樹脂層上，得到厚度約20?10nm的銅膜。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，S3所述浸入純淨水中的時間為不少於1min ；S4所述超聲粉碎處理30min。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，S5所述純淨水洗滌是浸入大量的純淨水中，不小於2000 r/min攪拌洗漆不少於20 min。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，將S5得到的片狀銅粉用稀硫酸洗滌，再用純淨水反覆洗滌，並用離心分離機進行分離，得到表面沒有銅氧化物的片狀銅粉；所述稀硫酸是體積分數為10%的硫酸溶液。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，將得到的表面沒有銅氧化物的片狀銅粉進行表面抗氧化處理，並用離心分離機進行分離，得到抗氧化的片狀銅粉。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述表面抗氧化處理是用質量分數為5?10%的抗氧化劑水溶液處理10?24h ;所述抗氧化劑為苯並三氮唑或抗壞血酸。
10.根據權利要求1、7或8所述的製備方法，其特徵在於，所述離心分離機進行分離是在不小於4000 r/min離心不少於60min。
【文檔編號】C23C14/20GK104148656SQ201410331593
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】陳振興, 鄭炎峰, 申玉求, 周庭婷, 林樹宏, 馮志鈺 申請人:中山大學