一種片狀銅粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種片狀銅粉的制備方法。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）上涂布一層水溶性樹脂，然后在該涂布了水溶性樹脂的PET膜上真空蒸發(fā)沉積銅膜，接著用純凈水浸泡使銅膜剝離，通過超聲波粉碎剝落的銅膜，經(jīng)離心分離機分離，并用純凈水洗滌，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(zhì)無缺陷等特點，且厚度可達納米級。另外本發(fā)明基于物理氣相沉積法（PVD）和水溶性樹脂制備片狀銅粉的方法，解決了機械球磨法制備的片狀銅粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，且制備過程中含有水溶性樹脂的溶液可以通過濃縮循環(huán)利用，生產(chǎn)過程無廢棄物、污染物等的排放，綠色環(huán)保。
【專利說明】一種片狀銅粉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料及電子漿料【技術(shù)領(lǐng)域】。更具體地，涉及一種片狀銅粉的制備方法。

【背景技術(shù)】
[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(yōu)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(guī)模應用時，價格也是稍高，最主要是在濕熱條件下銀粉容易發(fā)生銀遷移，并引起短路，給電子產(chǎn)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?qū)ふ移渌牧咸娲y粉以降低導電漿料生產(chǎn)成本，成為近年國內(nèi)外研究的熱點。
[0003]銅粉相比于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于具有尺寸小、比表面積大等特點，由其制備的導電漿料，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，制備超細銅粉的方法很多，如還原法、電解法、霧化法等，但制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制得，該法成本較低，設(shè)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(zhì)，特別是制得的銅粉外形不規(guī)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(qū)體、氨水為絡(luò)合物、抗壞血酸為還原劑制備了粒徑為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，制備了粒徑為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(huán)境容易造成污染。
[0005]因此，研究探索一種綠色環(huán)保、制備表面平整、光滑、無缺陷的片狀銅粉的方法，對于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(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有片狀銅粉制備方法的缺陷和技術(shù)不足，提供一種基于物理氣相沉積法制備厚度均勻、表面光滑平整的片狀銅粉的制備方法。
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種片狀銅粉的制備方法。
[0008]本發(fā)明另一目的是所述片狀銅粉的制備方法的應用。
[0009]本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
本發(fā)明提供了一種片狀銅粉的制備方法，步驟如下:
51.在PET基底上均勻涂布一層10?500nm水溶性樹脂作為過渡基底，并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/聚合物復合膜；所述銅膜的厚度不做嚴格限制，可根據(jù)所需片狀銅粉的厚度進行調(diào)整；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，待水溶性樹脂溶解后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品用純凈水洗滌，經(jīng)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所述分離之后剩余的含有水溶性樹脂的溶液通過濃縮，可循環(huán)用于PET基底的涂布；所述濃縮的方法可以是加熱蒸發(fā)等。
[0011]另外，S5所述的用純凈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(yōu)選地，SI所述涂布的方法為絲網(wǎng)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(huán)氧脂或聚乙烯醇。
[0013]所述水溶性樹脂是用純凈水將其溶解成固含量為6%的溶液。
[0014]優(yōu)選地，SI所述烘烤是放入烘箱中100°C烘烤lOmin。
[0015]優(yōu)選地，S2所述物理氣相沉積法為真空蒸發(fā)鍍膜法；利用真空蒸發(fā)鍍膜法在水溶性樹脂上沉積銅膜的方法為:
521.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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(yōu)選地，S3所述浸入純凈水中的時間不少于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(yōu)選地，超聲處理30min。
[0018]S5所述純凈水洗漆是溶入大量的純凈水中，不小于2000 r/min攪拌洗漆不少于20 min。更優(yōu)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(xù)用稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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(shù)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，并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(zhì)量分數(shù)為5?10%的抗氧化劑水溶液處理10?24h。更優(yōu)選地，所述表面抗氧化處理是用質(zhì)量分數(shù)為10%的抗氧化劑水溶液處理10h。所述抗氧化劑是苯并三氮唑或抗壞血酸。
[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，是在不小于4000 r/min離心不少于60 min。更優(yōu)選地，是在4000 r/min離心60 min。
[0023]根據(jù)上述制備方法制備得到的片狀銅粉產(chǎn)品也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0024]本發(fā)明通過大量研究和探索，得出了上述片狀銅粉的制備方法，不僅克服了機械球磨法制備的片狀銅粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，所采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(yōu)點，且粉片厚度可達納米級，片狀銅粉基本無雜質(zhì)、無缺陷，導電性能更好、電阻低。
[0025]本發(fā)明制備工藝在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(jié)約生產(chǎn)成本，另一方面還可精簡生產(chǎn)工藝，提升生產(chǎn)效率。
[0026]制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范圍，提升產(chǎn)品的成品率。且粉碎并離心后，采用純凈水進行洗滌，去除表面多余樹脂，綠色環(huán)保無危害。
[0027]另外，該方法在制備過程中采用水溶性樹脂膜作為過渡膜，后續(xù)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，并且對環(huán)境無污染，這種水溶性樹脂及純水脫膜的方式綠色環(huán)保，可實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
[0028]同時，該方法在制備過程中剩余的含有水溶性樹脂的溶液可以通過濃縮循環(huán)利用，生產(chǎn)過程無廢棄物、污染物等的排放，綠色環(huán)保，進一步降低了成本。
[0029]另外，本發(fā)明經(jīng)過大量的實驗摸索和驗證，對制備方法中的各工藝條件進行了優(yōu)化，結(jié)果顯示，各工藝條件對制備得到的片狀銅粉的性能都是至關(guān)重要的，且效果與各條件之間并不是直接單純的規(guī)律性比例關(guān)系，各個工藝條件會相互影響、相互協(xié)調(diào)。
[0030]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明提供一種基于物理氣相沉積法和水溶性樹脂制備片狀銅粉的方法，克服了機械球磨法制備的片狀銅粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，制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范圍，提升產(chǎn)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(yōu)點，且粉片厚度可達納米級。
[0031]本發(fā)明制備工藝在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(jié)約生產(chǎn)成本，另一方面還可精簡生產(chǎn)工藝，提升生產(chǎn)效率，制備的片狀銅粉基本無雜質(zhì)、無缺陷，導電性能更好、電阻低，具有推廣應用價值。
[0032]另外，該方法采用水溶性樹脂膜作為過渡膜，后續(xù)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，并且對環(huán)境無污染；同時超聲粉碎并離心后，采用純凈水進行洗滌，去除表面多余樹脂；在制備過程中剩余的含有水溶性樹脂的溶液可以通過濃縮循環(huán)利用，進一步降低成本，生產(chǎn)過程無廢棄物、污染物等的排放，綠色環(huán)保，可實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，適合大規(guī)模應用于工業(yè)生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明制備的D5tl為15.65 μ m的片狀銅粉的SEM圖。
[0034]圖2為本發(fā)明制備的片狀銅粉的表面形貌圖。
[0035]圖3為本發(fā)明制備的厚度為10nm的片狀銅粉的側(cè)邊截面圖。

【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例來進一步說明本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本【技術(shù)領(lǐng)域】常規(guī)試齊U、方法和設(shè)備。
[0037]除非特別說明，本發(fā)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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為lOOnm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10 % (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后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，并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(jié)果顯示，本實施例制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(cè)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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的聚氨酯樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為100 nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后將表面無氧化銅的片狀銅粉用10被％苯并三氮唑溶液進行表面抗氧化處理10 h，并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(jié)果顯示，本實施例制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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為50nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后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，并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(jié)果顯示，本實施例制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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的聚氨酯樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為200 nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后將表面無氧化銅的片狀銅粉用8被％苯并三氮唑溶液進行表面抗氧化處理15 h，并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(jié)果顯示，本實施例制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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為500nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后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，并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(jié)果顯示，本實施例制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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的聚氨酯樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為300 nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后將表面無氧化銅的片狀銅粉用6wt%苯并三氮唑溶液進行表面抗氧化處理20 h，并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(jié)果顯示，本實施例制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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性丙烯酸樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為10nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的丙烯酸樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上； 522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后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，并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(jié)果顯示，本實施例制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，制備片狀銅粉，步驟如下:
51.將水溶性聚氨酯樹脂，溶解于純凈水中，稀釋至固含量為6%，然后將稀釋后的聚氨酯樹脂通過絲網(wǎng)印刷的方式均勻涂布于PET基底上，涂布厚度為100 nm，并放入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/聚合物復合膜；
53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，20min后，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(chǎn)品；
55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品溶入大量的純凈水中，用攪拌機2000r/min攪拌20min，對初級產(chǎn)品進行凈化處理，以除去殘留在銅粉表面的聚氨酯樹脂。隨后，經(jīng)高速離心分離機進行固液分離，即得到純凈的粒徑均一、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.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上；
522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa;
523.慢慢調(diào)節(jié)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，將上述制備得到的片狀銅粉用10% (v/v)稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌(三次以上)，并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。最后將表面無氧化銅的片狀銅粉用10被％苯并三氮唑溶液進行表面抗氧化處理10 h，并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(jié)果顯示，本實施例制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(fā)明對制備工藝中的各條件對片狀銅粉性能的影響進行了評價，其中采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(zhì)有著至關(guān)重要的影響，如果不采用這三種工藝，片狀銅粉表面會產(chǎn)生過多有機物殘余，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，最后生產(chǎn)成本會大大攀升。同時，本發(fā)明所述范圍內(nèi)的制備工藝，達到了最節(jié)能和效果最好的平衡。
【權(quán)利要求】
1.一種片狀銅粉的制備方法，其特征在于，步驟如下: 51.在PET基底上均勻涂布一層10?500nm水溶性樹脂，并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/聚合物復合膜； 53.將上述銅/聚合物復合膜浸入純凈水中，待水溶性樹脂溶解后，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后，用離心分離機進行分離，得到片狀銅粉初級產(chǎn)品； 55.將S4的片狀銅粉初級產(chǎn)品用純凈水洗滌，經(jīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，SI所述涂布的方法為絲網(wǎng)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(huán)氧脂或聚乙烯醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，SI所述水溶性樹脂是用純凈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(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，S2所述物理氣相沉積法為真空蒸發(fā)鍍膜法，步驟為: 521.將銅絲表面打磨干凈后置于真空鍍膜機真空室的鎢舟中，將涂布好水溶性樹脂層的PET基底裝在轉(zhuǎn)盤上； 522.先粗抽低真空至5Pa，后精抽高真空至2 X 10_2 Pa; 523.慢慢調(diào)節(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，S3所述浸入純凈水中的時間為不少于1min ；S4所述超聲粉碎處理30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，S5所述純凈水洗滌是浸入大量的純凈水中，不小于2000 r/min攪拌洗漆不少于20 min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將S5得到的片狀銅粉用稀硫酸洗滌，再用純凈水反復洗滌，并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(shù)為10%的硫酸溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，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，并用離心分離機進行分離，得到抗氧化的片狀銅粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述表面抗氧化處理是用質(zhì)量分數(shù)為5?10%的抗氧化劑水溶液處理10?24h ;所述抗氧化劑為苯并三氮唑或抗壞血酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、7或8所述的制備方法，其特征在于，所述離心分離機進行分離是在不小于4000 r/min離心不少于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(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)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