CN104148656A - 一种片状铜粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种片状铜粉的制备方法。该法使用水溶性树脂作为过渡膜，先在PET膜（又名耐高温聚酯薄膜）上涂布一层水溶性树脂，然后在该涂布了水溶性树脂的PET膜上真空蒸发沉积铜膜，接着用纯净水浸泡使铜膜剥离，通过超声波粉碎剥落的铜膜，经离心分离机分离，并用纯净水洗涤，即得到片状铜粉。所得片状铜粉具有表面光滑平整、厚度均匀可控、无杂质无缺陷等特点，且厚度可达纳米级。另外本发明基于物理气相沉积法（PVD）和水溶性树脂制备片状铜粉的方法，解决了机械球磨法制备的片状铜粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，且制备过程中含有水溶性树脂的溶液可以通过浓缩循环利用，生产过程无废弃物、污染物等的排放，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于金属材料及电子浆料技术领域。更具体地，涉及一种片状铜粉的制备方法。
背景技术
导电浆料按照所使用的导电填料来分主要有：导电金浆、导电银浆以及导电铜浆等。导电金浆性能优良，但填料价格昂贵，只能在特定场合下使用；导电银浆综合性能较好，价格适中，但是相对来说，如果大规模应用时，价格也是稍高，最主要是在湿热条件下银粉容易发生银迁移，并引起短路，给电子产品小型化带来困难。近年来贵金属原料价格不断上涨，降低浆料的含银量或寻找其它原材料替代银粉以降低导电浆料生产成本，成为近年国内外研究的热点。
铜粉相比于其他金属同样具有较好的导电性，且来源广、价格低。铜粉主要有球形铜粉和片状铜粉两种，其中以片状铜粉的导电性能更好、电阻低，这是因为片状金属粉由于具有尺寸小、比表面积大等特点，由其制备的导电浆料，颗粒间多以面-面接触，具有较大的接触面积，从而降低接触电阻。
目前，制备超细铜粉的方法很多，如还原法、电解法、雾化法等，但制备的铜粉均是球形铜粉。通常片状铜粉是通过机械球磨法加工制得，该法成本较低，设备简单，但是机械球磨法能耗高，且铜粉在球磨过程中容易带入杂质，特别是制得的铜粉外形不规则、表面凹凸不平，导电性能欠佳。另外，有研究以CuSO4 .5H2O为反应前驱体、氨水为络合物、抗坏血酸为还原剂制备了粒径为10～100
µm的片状铜粉，但含有很大比例的类球形颗粒，片状颗粒含量低。还有研究在适量氨基乙酸和分散剂、十六烷基三甲基溴化氨（CTAB）存在情况下，用柠檬酸−水合肼溶液还原氧化亚铜，制备了粒径为1.0～6.3 µm的片状铜粉，但该方法还原剂为水合肼，有高毒性，对环境容易造成污染。
因此，研究探索一种绿色环保、制备表面平整、光滑、无缺陷的片状铜粉的方法，对于铜粉在提高导电铜浆的导电性方面的应用具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有片状铜粉制备方法的缺陷和技术不足，提供一种基于物理气相沉积法制备厚度均匀、表面光滑平整的片状铜粉的制备方法。
本发明的目的是提供一种片状铜粉的制备方法。
本发明另一目的是所述片状铜粉的制备方法的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种片状铜粉的制备方法，步骤如下：
S1.在PET基底上均匀涂布一层10～500nm水溶性树脂作为过渡基底，并80～140℃烘烤10～20min；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述水溶性树脂上沉积一层铜膜，形成铜/聚合物复合膜；所述铜膜的厚度不做严格限制，可根据所需片状铜粉的厚度进行调整；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，待水溶性树脂溶解后，铜膜即从PET基底上剥离下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液进行超声粉碎，用离心分离机进行分离，即可得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品用纯净水洗涤，经离心分离机进行分离，即得到粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S4所述分离之后剩余的含有水溶性树脂的溶液通过浓缩，可循环用于PET基底的涂布；所述浓缩的方法可以是加热蒸发等。
另外，S5所述的用纯净水洗涤铜粉是为了除去残留在铜粉表面的水溶性树脂。
优选地，S1所述涂布的方法为丝网印刷法；所述水溶性树脂为水溶性丙烯酸树脂、水溶性聚氨脂树脂、环氧脂或聚乙烯醇。
所述水溶性树脂是用纯净水将其溶解成固含量为6%的溶液。
优选地，S1所述烘烤是放入烘箱中100℃烘烤10min。
优选地，S2所述物理气相沉积法为真空蒸发镀膜法；利用真空蒸发镀膜法在水溶性树脂上沉积铜膜的方法为：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约20～100nm的铜膜。
优选地，S3所述浸入纯净水中的时间不少于10min。
S4所述超声粉碎是利用超声波粉碎机，5～20W/m2超声处理15～120 min。更优选地，超声处理30min。
S5所述纯净水洗涤是溶入大量的纯净水中，不小于2000 r/min搅拌洗涤不少于20
min。更优选地，是在2000 r/min搅拌洗涤20
min。
另外，将S5得到的片状铜粉继续用稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用离心分离机进行分离，即得到表面没有铜氧化物的片状铜粉；所述稀硫酸是体积分数为10%的硫酸溶液。酸洗处理是为了除去铜粉表面的铜氧化物。
同时，再将上述得到的表面没有铜氧化物的片状铜粉进行表面抗氧化处理，并用离心分离机进行分离，即得到抗氧化的片状铜粉。
所述表面抗氧化处理是用质量分数为5～10%的抗氧化剂水溶液处理10～24h。更优选地，所述表面抗氧化处理是用质量分数为10%的抗氧化剂水溶液处理10h。所述抗氧化剂是苯并三氮唑或抗坏血酸。
另外，上述所有步骤中所述的离心分离机为高速离心分离机，是在不小于4000 r/min离心不少于60 min。更优选地，是在4000 r/min离心60 min。
根据上述制备方法制备得到的片状铜粉产品也在本发明的保护范围之内。
本发明通过大量研究和探索，得出了上述片状铜粉的制备方法，不仅克服了机械球磨法制备的片状铜粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，所采用的工艺可精确控制片状铜粉的厚度，所得片状铜粉具有表面光滑平整、粉片厚度均匀可控等优点，且粉片厚度可达纳米级，片状铜粉基本无杂质、无缺陷，导电性能更好、电阻低。
本发明制备工艺在PVD时，无需充入氩气等惰性气体，只需抽高真空即可达到保护目的，一方面不仅可以节约生产成本，另一方面还可精简生产工艺，提升生产效率。
制备过程中引入了超声粉碎得到片状铜粉，而非机械搅拌，这样能更精确的控制粒径范围，提升产品的成品率。且粉碎并离心后，采用纯净水进行洗涤，去除表面多余树脂，绿色环保无危害。
另外，该方法在制备过程中采用水溶性树脂膜作为过渡膜，后续脱膜直接在纯水中进行，不仅对操作人员的身体健康没有任何伤害，成本低廉，并且对环境无污染，这种水溶性树脂及纯水脱膜的方式绿色环保，可实现可持续发展。
同时，该方法在制备过程中剩余的含有水溶性树脂的溶液可以通过浓缩循环利用，生产过程无废弃物、污染物等的排放，绿色环保，进一步降低了成本。
另外，本发明经过大量的实验摸索和验证，对制备方法中的各工艺条件进行了优化，结果显示，各工艺条件对制备得到的片状铜粉的性能都是至关重要的，且效果与各条件之间并不是直接单纯的规律性比例关系，各个工艺条件会相互影响、相互协调。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种基于物理气相沉积法和水溶性树脂制备片状铜粉的方法，克服了机械球磨法制备的片状铜粉表面粗糙、厚度不均等缺陷，制备过程中引入了超声粉碎得到片状铜粉，能非常精确的控制片状铜粉的厚度和粒径范围，提升产品的成品率，所得片状铜粉具有表面光滑平整、粉片厚度均匀可控等优点，且粉片厚度可达纳米级。
本发明制备工艺在PVD时，无需充入氩气等惰性气体，只需抽高真空即可达到保护目的，一方面不仅可以节约生产成本，另一方面还可精简生产工艺，提升生产效率，制备的片状铜粉基本无杂质、无缺陷，导电性能更好、电阻低，具有推广应用价值。
另外，该方法采用水溶性树脂膜作为过渡膜，后续脱膜直接在纯水中进行，不仅对操作人员的身体健康没有任何伤害，成本低廉，并且对环境无污染；同时超声粉碎并离心后，采用纯净水进行洗涤，去除表面多余树脂；在制备过程中剩余的含有水溶性树脂的溶液可以通过浓缩循环利用，进一步降低成本，生产过程无废弃物、污染物等的排放，绿色环保，可实现可持续发展，适合大规模应用于工业生产。
附图说明
图1为本发明制备的D50为15.65μm的片状铜粉的SEM图。
图2为本发明制备的片状铜粉的表面形貌图。
图3为本发明制备的厚度为100nm的片状铜粉的侧边截面图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例
1
1、以PET为基底，水溶性丙烯酸树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性丙烯酸树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为100nm，并放入100℃烘箱中烘烤10min，得到一层均匀的丙烯酸树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层100nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，丙烯酸树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，5 W/m2进行粉碎30min，得到粒径（D50）为15.65μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离 60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的丙烯酸树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层100nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约100nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10 %（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用10wt%抗坏血酸溶液进行表面抗氧化处理10 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为100 nm，表面光滑平整，D50为15.6μm。该片状铜粉的SEM图、表面形貌图、侧边截面图分别如附图1、2、3所示。
实施例
2
1、以PET为基底，水溶性聚氨酯树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性聚氨酯树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的聚氨酯树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为100
nm，并放入100℃烘箱中烘烤10min，得到一层均匀的聚氨酯树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层20nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，聚氨酯树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，5 W/m2进行粉碎30min，得到粒径（D50）为15.65μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的聚氨酯树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层20nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约20nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用10wt%苯并三氮唑溶液进行表面抗氧化处理10 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为20 nm，表面光滑平整，D50为15.65μm。
实施例
3
1、以PET为基底，水溶性丙烯酸树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性丙烯酸树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为50nm，并放入80℃烘箱中烘烤10min，得到一层均匀的丙烯酸树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层80nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，丙烯酸树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，10 W/m2进行粉碎20min，得到粒径（D50）为18.28μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离 60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的丙烯酸树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层80nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约80nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用5wt%抗坏血酸溶液进行表面抗氧化处理24 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为80 nm，表面光滑平整，D50为18.28μm。
实施例
4
1、以PET为基底，水溶性聚氨酯树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性聚氨酯树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的聚氨酯树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为200
nm，并放入120℃烘箱中烘烤15min，得到一层均匀的聚氨酯树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层60nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，聚氨酯树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，15 W/m2进行粉碎10min，得到粒径（D50）为22.66μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的聚氨酯树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层60nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约60nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用8wt%苯并三氮唑溶液进行表面抗氧化处理15 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为60 nm，表面光滑平整，D50为22.66μm。
实施例
5
1、以PET为基底，水溶性丙烯酸树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性丙烯酸树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为500nm，并放入140℃烘箱中烘烤20min，得到一层均匀的丙烯酸树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层90nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，丙烯酸树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，20 W/m2进行粉碎15min，得到粒径（D50）为20.56μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离 60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的丙烯酸树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层90nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约90nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用6wt%抗坏血酸溶液进行表面抗氧化处理20 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为90 nm，表面光滑平整，D50为20.56μm。
实施例
6
1、以PET为基底，水溶性聚氨酯树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性聚氨酯树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的聚氨酯树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为300
nm，并放入130℃烘箱中烘烤10min，得到一层均匀的聚氨酯树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层30nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，聚氨酯树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，5 W/m2进行粉碎30min，得到粒径（D50）为14.88μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的聚氨酯树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层30nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约30nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用6wt%苯并三氮唑溶液进行表面抗氧化处理20 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为30 nm，表面光滑平整，D50为14.88μm。
实施例
7
1、以PET为基底，水溶性丙烯酸树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性丙烯酸树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为10nm，并放入80℃烘箱中烘烤10min，得到一层均匀的丙烯酸树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层20nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，丙烯酸树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，5 W/m2进行粉碎60min，得到粒径（D50）为6.86μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离 60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的丙烯酸树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述丙烯酸树脂上沉积一层20nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约20nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用10wt%抗坏血酸溶液进行表面抗氧化处理12 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为20 nm，表面光滑平整，D50为6.86μm。
实施例
8
1、以PET为基底，水溶性聚氨酯树脂为过渡基底层，制备片状铜粉，步骤如下：
S1.将水溶性聚氨酯树脂，溶解于纯净水中，稀释至固含量为6%，然后将稀释后的聚氨酯树脂通过丝网印刷的方式均匀涂布于PET基底上，涂布厚度为100
nm，并放入90℃烘箱中烘烤10min，得到一层均匀的聚氨酯树脂；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层20nm厚的铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，20min后，聚氨酯树脂溶解，铜膜以粗铜粉的形式从PET基底上脱落下来，得到含有粗铜粉的混合溶液（也就是含有粗铜粉的混合浆料）；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液加入到超声波粉碎机中，5 W/m2进行粉碎120min，得到粒径（D50）为2.98μm的细铜粉混合液，再用高速离心分离机4000 r/min分离60
min，即得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品溶入大量的纯净水中，用搅拌机2000
r/min搅拌20 min，对初级产品进行净化处理，以除去残留在铜粉表面的聚氨酯树脂。随后，经高速离心分离机进行固液分离，即得到纯净的粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
其中，S2所述利用物理气相沉积法在上述聚氨酯树脂上沉积一层20nm厚的铜膜的方法具体如下：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约20nm的铜膜。
另外，将上述制备得到的片状铜粉用10%（v/v）稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤（三次以上），并用高速离心分离机进行分离，得到表面无氧化铜的片状铜粉。最后将表面无氧化铜的片状铜粉用10wt%苯并三氮唑溶液进行表面抗氧化处理10 h，并用高速离心分离机进行分离，得到抗氧化片状铜粉。
2、测定结果显示，本实施例制备得到的片状铜粉的特性为：铜粉厚度均匀，平均厚度为20 nm，表面光滑平整，D50为2.98μm。
另外，本发明对制备工艺中的各条件对片状铜粉性能的影响进行了评价，其中采用水溶性树脂膜作为过渡膜和PVD，以及超声粉碎的工艺对片状铜粉的性质有着至关重要的影响，如果不采用这三种工艺，片状铜粉表面会产生过多有机物残余，此外片状铜粉厚度及粒径无法精确控制，从而导电性能大打折扣，最后生产成本会大大攀升。同时，本发明所述范围内的制备工艺，达到了最节能和效果最好的平衡。
Claims (10)
1.一种片状铜粉的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1.在PET基底上均匀涂布一层10～500nm水溶性树脂，并80～140℃烘烤10～20min；所述PET基底为PET耐高温聚酯薄膜；
S2.利用物理气相沉积法在上述水溶性树脂上沉积一层铜膜，形成铜/聚合物复合膜；
S3.将上述铜/聚合物复合膜浸入纯净水中，待水溶性树脂溶解后，铜膜即从PET基底上剥离下来，得到含有粗铜粉的混合溶液；
S4.将上述含有粗铜粉的混合溶液5～20W/m2超声粉碎处理15～120min后，用离心分离机进行分离，得到片状铜粉初级产品；
S5.将S4的片状铜粉初级产品用纯净水洗涤，经离心分离机进行分离，即得到粒径均一、表面光滑平整的片状铜粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1所述涂布的方法为丝网印刷法；所述水溶性树脂为水溶性丙烯酸树脂、水溶性聚氨脂树脂、环氧脂或聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1所述水溶性树脂是用纯净水将其溶解成固含量为6%的溶液；所述烘烤是放入烘箱中100℃烘烤10min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2所述物理气相沉积法为真空蒸发镀膜法，步骤为：
S21.将铜丝表面打磨干净后置于真空镀膜机真空室的钨舟中，将涂布好水溶性树脂层的PET基底装在转盘上；
S22.先粗抽低真空至5 Pa，后精抽高真空至2×10-2 Pa；
S23.慢慢调节电压使铜丝受热汽化，铜蒸汽沉积在水溶性树脂层上，得到厚度约20～100nm的铜膜。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3所述浸入纯净水中的时间为不少于10min；S4所述超声粉碎处理30min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S5所述纯净水洗涤是浸入大量的纯净水中，不小于2000 r/min搅拌洗涤不少于20 min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将S5得到的片状铜粉用稀硫酸洗涤，再用纯净水反复洗涤，并用离心分离机进行分离，得到表面没有铜氧化物的片状铜粉；所述稀硫酸是体积分数为10%的硫酸溶液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将得到的表面没有铜氧化物的片状铜粉进行表面抗氧化处理，并用离心分离机进行分离，得到抗氧化的片状铜粉。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述表面抗氧化处理是用质量分数为5～10%的抗氧化剂水溶液处理10～24h；所述抗氧化剂为苯并三氮唑或抗坏血酸。
10.根据权利要求1、7或8所述的制备方法，其特征在于，所述离心分离机进行分离是在不小于4000 r/min离心不少于60min。
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