CN103805935A - 等离子体喷涂高分子复合ptc粉体制备双面挠性铜箔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备高分子复合PTC粉体；（2）通过加热装置将铜箔加热至200-300℃，利用等离子体喷涂设备在铜箔上涂敷步骤（1）制得的高分子复合PTC粉体，在铜箔上形成高分子复合PTC粉体涂层；（3）烘烤步骤（2）涂敷过高分子复合PTC粉体涂层的铜箔，经过再结晶工艺得到双面挠性铜箔；与现有技术相比，本发明的加工过程简便，可提高生产效率及优良品率，产品厚度一致性强，制得的双面挠性PTC铜箔的品质可靠性高，热敏反应速度快、准确和容量调整方便。

Description

等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法

技术领域

本发明涉及双面挠性铜箔的制备方法，尤其涉及一种等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，社会各行业特别是复合材料、电子材料，装饰性材料等对功能性铜箔的需求量日益增加。功能性铜箔目前已经成为在功能性能源及电子整机产品中起到支撑、互连元器件作用的PCB的关键材料，它被喻为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”。铜箔作为电子工业的基础材料，其发展一直追随着PCB技术的发展，而PCB技术则随着电子产品的日新月异不断提高。IT产品技术的发展促进了PCB朝着多层化、薄型化、高密度化、高速化、高可靠化、功能化方向发展，因此开发更加具有高性能、高质量、高可靠性、功能化的铜箔市场前景非常广阔。

    自1950年荷兰菲力浦公司的海曼等人发现BaTiO3系陶瓷半导化后可获得正温度系数（PTC）特性以来，人们对它的了解越来越深刻。与此同时，在其应用方面也正日益广泛，渗透到日常生活、工农业技术、军事科学、通讯、宇航等各个领域。PTC热敏电阻发热元件是现代以至将来高科技尖端之产品。它被广泛应用于轻工、住宅、交通、航天、农业、医疗、环保、采矿、民用器械等，它与镍、铬丝或远红外等发热元件相比，具有卓越的优点。当在PTC元件施加交流或直流电压升温时，在居里点温度以下，电阻率很低；当一旦超越居里点温度，电阻率突然增大，使其电流下降至稳定值，达到自动控制温度、恒温目的。PTC元件发热时不发红，无明火（电阻丝发红且有明火），不易燃烧。PTC元件周围温度超越限值时，其功率自动下降至平衡值，不会产生燃烧危险。PTC元件的能量输入采用比例式，有限流作用，比镍铬丝等发热元件的开关式能量输入还节省电力。PTC材料有高分子材料类与陶瓷类两种，陶瓷类PTC元件本身为氧化物，无镍铬丝之高温氧化弊端，也没有红外线管易碎现象，寿命长。并且多孔型比无孔型寿命更长。PTC元件本身自动控温，不需另加自动控制温度线路装置。多孔型PTC更不需要其他散热装置，也不需用导电胶。PTC元件在低压（6-36伏）和高压（110-240伏）下都能正常使用。低压PTC元件适用于各类低电压加热器，仪器低温补偿，汽车上和电脑周边设备上的加热器。 高压PTC元件适用于下列电气设备的加热：电热保温碟、烘鞋器、热熔胶枪、电饭煲、电热靴、电热驱蚊器、静脉注射加热、轻便塑料封口机、蒸气发梳、蒸气发生器、加湿器、卷发器、录象机、复印机、自动售货机、热风帘、暖手器、茶叶烘干机、水管加热器、旅行干衣机、汽车烤漆房、液化气瓶加热器、沐浴器、美容器、电热餐桌、奶瓶恒温器、电热炙疗器、电热水瓶、电热毯等。

    PTC材料的出现，可以解决传统开关的速度不够快和容量不够大这两方面的问题。随着科学技术的发展和工艺的不断改进，PTC元件的特性将越来越完善，其常态可通电流将得到进一步的提高，在交、直流领域可能导致传统开关的一场技术革命，对于二次控制设备也有着广泛的应用前景，它将大大降低电子设备的制造成本，提高电子系统运行的经济性、可靠性。

    PTC材料加工由于钛酸钡陶瓷材料的特点，传统加工均一性控制较难，限制了PTC材料的应用。

    传统制备PTC元器件由于工艺的限制，PTC元器件与电极分别加工，然后与极板焊接或胶结成器件，以小型元器件为主，未见有巨幅超薄功能铜箔加工的报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，该方法加工过程简便，可提高生产效率及优良品率。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备高分子复合PTC粉体；（2）通过加热装置将铜箔加热至200-300℃，利用等离子体喷涂设备在铜箔上涂敷步骤（1）制得的高分子复合PTC粉体，在铜箔上形成高分子复合PTC粉体涂层；（3）烘烤步骤（2）涂敷过高分子复合PTC粉体涂层的铜箔，经过再结晶工艺得到双面挠性铜箔。

所述步骤（1）高分子为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、聚醚或丙烯酸酯。

所述步骤（1）PTC粉体为炭黑、碳纤维、石墨片、银、铜片、银包铜纳米颗粒、钛酸钡微粉、含铅质量百分数为0.3-1.5%的钛酸钡微粉或含锶质量百分数为0.5-2.2%的钛酸钡微粉。

所述步骤（1）中高分子与PTC粉体以1:10-10:1的比例进行复合，采用螺杆机或球磨机进行共混复合。

所述步骤（2）中铜箔为电解铜箔或热压铜箔，铜箔的厚度为3-70μm。

所述步骤（2）中铜箔上形成的高分子复合PTC粉体涂层的厚度为1-10μm。

所述步骤（3）中再结晶工艺过程为将步骤（2）制得的铜箔在龙窑中依据不同的高分子材料的结晶温度进行再结晶，各温度区加热时间为10-20分钟。

如聚乙烯类依次经80℃, 130℃, 90℃, 30℃温度区进行加热；聚丙烯类依次经历80℃， 150℃，90℃， 30℃温度区进行加热；聚酰亚胺类依次经历180℃， 290℃，190℃， 130℃进行加热；聚酯类依次经历180℃， 250℃，190℃， 130℃进行加热，完成再结晶过程。

所述步骤（3）制得的双面挠性铜箔的厚度为5-90μm。

与现有技术相比，本发明的加工过程简便，可提高生产效率及优良品率，产品厚度一致性强，制得的双面挠性PTC铜箔的品质可靠性高，热敏反应速度快、准确和容量调整方便；本发明以超薄铜箔为基材，利用等离子体喷涂技术，在铜箔两面分别加工出一层PTC材料，形成双面挠性PTC铜箔功能性材料，满足日常生活、工农业技术、军事科学、通讯、宇航等各个领域的应用需求。

附图说明

图1为本发明喷涂工艺流程图。

图2为本发明再结晶工艺流程图。

图3为本发明实施例1的电镜照片。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2和图3所示，本实施例等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）取100g聚乙烯与100g炭黑，在氮气保护下放入球磨机中，球磨混合5小时，制得高分子复合PTC粉体；（2）将厚度为5μm的电解铜箔经放卷装置1放出，通过加热装置2将放出的电解铜箔加热至200°C，在幅宽1.3米，长5米的等离子体涂布机3上，以50米/分钟的速度连续涂敷600米，通过等离子体涂布机上设有的流量控制阀4控制高分子复合PTC粉体涂布厚度为2.5μm，经冷却装置5冷却结晶，然后进入收卷装置6，完成高分子复合PTC粉体在电解铜箔上的双面等离子体喷涂；（3）将收卷装置中的电解铜箔卷取出装在10米长的龙窑中，依次经历80℃， 130℃，90℃， 30℃进行加热，每个温度区各烘烤10分钟，冷却，完成再结晶加工，制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为10μm的双面挠性电解铜箔。

实施例2

本实施例等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）取10g聚丙烯与100g钛酸钡微粉，在氮气保护下放入三螺杆共混反应器中，混合4小时，制得高分子复合PTC粉体；（2）将厚度为3μm的电解铜箔经放卷装置放出，通过加热装置将放出的电解铜箔加热至220°C，在幅宽1.3米，长5米的等离子体涂布机上，以50米/分钟的速度连续涂敷600米，通过等离子体涂布机上设有的流量控制阀控制高分子复合PTC粉体涂布厚度为1μm，经冷却装置冷却结晶，然后进入收卷装置，完成高分子复合PTC粉体在电解铜箔上的双面等离子体喷涂；（3）将收卷装置中的电解铜箔卷取出装在10米长的龙窑中，依次经历80℃， 150℃，90℃， 30℃进行加热，每个温度区各烘烤15分钟，冷却，完成再结晶加工，制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为5μm的双面挠性电解铜箔。

实施例3

本实施例等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）取50g聚酰亚胺与100g含铅质量百分数为0.3%的钛酸钡微粉，在氮气保护下放入三螺杆共混反应器中，混合5小时，制得高分子复合PTC粉体；（2）将厚度为15μm的电解铜箔经放卷装置放出，通过加热装置将放出的电解铜箔加热至250°C，在幅宽1.3米，长5米的等离子体涂布机上，以50米/分钟的速度连续涂敷600米，通过等离子体涂布机上设有的流量控制阀控制高分子复合PTC粉体涂布厚度为2.5μm，经冷却装置冷却结晶，然后进入收卷装置，完成高分子复合PTC粉体在电解铜箔上的双面等离子体喷涂；（3）将收卷装置中的电解铜箔卷取出装在10米长的龙窑中，依次经历180℃， 290℃，190℃， 130℃进行加热，每个温度区各烘烤12分钟，冷却，完成再结晶加工，制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为20μm的双面挠性电解铜箔。

实施例4

本实施例等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）取100g聚酰亚胺与10g含铅质量百分数为1.0%的钛酸钡微粉，在氮气保护下放入三螺杆共混反应器中，混合5小时，制得高分子复合PTC粉体；（2）将厚度为70μm的热压铜箔经放卷装置放出，通过加热装置将放出的热压铜箔加热至270°C，在幅宽1.3米，长5米的等离子体涂布机上，以50米/分钟的速度连续涂敷600米，通过等离子体涂布机上设有的流量控制阀控制高分子复合PTC粉体涂布厚度为10μm，经冷却装置冷却结晶，然后进入收卷装置，完成高分子复合PTC粉体在热压铜箔上的双面等离子体喷涂；（3）将收卷装置中的热压铜箔卷取出装在10米长的龙窑中，依次经历180℃，290℃，190℃， 130℃进行加热，每个温度区各烘烤18分钟，冷却，完成再结晶加工，制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为90μm的双面挠性热压铜箔。

实施例5

本实施例等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）取100g聚酯与100g碳纤维，在氮气保护下放入三螺杆共混反应器中，混合5小时，制得高分子复合PTC粉体；（2）将厚度为30μm的热压铜箔经放卷装置放出，通过加热装置将放出的热压铜箔加热至300°C，在幅宽1.3米，长5米的等离子体涂布机上，以50米/分钟的速度连续涂敷600米，通过等离子体涂布机上设有的流量控制阀控制高分子复合PTC粉体涂布厚度为5μm，经冷却装置冷却结晶，然后进入收卷装置，完成高分子复合PTC粉体在热压铜箔上的双面等离子体喷涂；（3）将收卷装置中的热压铜箔卷取出装在10米长的龙窑中，依次经历180℃， 250℃，190℃， 130℃进行加热，每个温度区各烘烤20分钟，冷却，完成再结晶加工，制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为40μm的双面挠性热压铜箔。

Claims (8)

1.一种等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备高分子复合PTC粉体；（2）通过加热装置将铜箔加热至200-300℃，利用等离子体喷涂设备在铜箔上涂敷步骤（1）制得的高分子复合PTC粉体，在铜箔上形成高分子复合PTC粉体涂层；（3）烘烤步骤（2）涂敷过高分子复合PTC粉体涂层的铜箔，经过再结晶工艺得到双面挠性铜箔。

2.根据权利要求1所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（1）高分子为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、聚醚或丙烯酸酯。

3.根据权利要求1所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（1）PTC粉体为炭黑、碳纤维、石墨片、银、铜片、银包铜纳米颗粒、钛酸钡微粉、含铅质量百分数为0.3-1.5%的钛酸钡微粉或含锶质量百分数为0.5-2.2%的钛酸钡微粉。

4.根据权利要求1所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（1）中高分子与PTC粉体以1:10-10:1的比例进行复合，采用螺杆机或球磨机进行共混复合。

5.根据权利要求1所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（2）中铜箔为电解铜箔或热压铜箔，铜箔的厚度为3-70μm。

6.根据权利要求1所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（2）中铜箔上形成的高分子复合PTC粉体涂层的厚度为1-10μm。

7.根据权利要求1所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（3）中再结晶工艺过程为将步骤（2）制得的铜箔在龙窑中依据不同的高分子材料的结晶温度进行再结晶，各温度区加热时间为10-20分钟。

8.根据权利要求1-7任一所述的等离子体喷涂高分子复合PTC粉体制备双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（3）制得的双面挠性铜箔的厚度为5-90μm。

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