[發明專利]一種低成本銅摻雜導電銀漿及其制備方法

有效

• 申請號: 201510031075.0
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104575686B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 袁文輝;肖強強;李莉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥,梁濤

技術領域

本發明涉及導電銀膠，特別是涉及一種銅摻雜導電銀漿及其制備方法；屬于電子材料領域。

背景技術

導電銀漿已廣泛應用于太陽能電池、薄膜開關、觸摸屏印刷電路、RFID和電磁屏蔽等領域以適應電子產品向輕、薄、多功能、低成本方向發展的要求。

通常導電銀漿是由金屬銀粉、高分子樹脂、有機溶劑以及添加劑組成，機械混合后形成粘稠液體，經加熱或者紫外光固化后形成導電的固體材料。導電性能是影響導電漿料應用的關鍵因素，金屬銀的體積電阻率為1.65×10^-8Ω·cm,其具有優異的導電性和穩定性被廣泛用于導電漿料的導電相。但是用于電子產品的導電銀漿的銀含量通常到達80％，銀粉價格昂貴限制了導電銀漿的使用。目前國內市場上導電銀漿的價格約為5000～6000元/kg,作為導電漿料中導電相銀粉的替代物，銅粉具有相近的體積電阻率1.75×10^-8Ω·cm，用銅粉替代銀粉制備導電漿料有巨大的經濟價值。然而，微米或納米級別的銅粉因為其比表面積大、表面能大和表面活性高，在空氣中極易被氧化成不導電的氧化銅和氧化亞銅，影響了銅粉的色澤、導電性和分散性能等。如果將銅粉直接應用到導電漿料中，因為銅粉的氧化問題會引起導電漿料電阻增大，甚至出現完全不導電的情況，影響電子產品的使用，因此未經處理的銅粉不能用于導電漿料的制備。聚苯胺是一種導電聚合物，通過化學方法形成聚苯胺包覆的銅粉后，可以提高銅粉抗氧化能力及分散性能，而不影響其導電性能。

發明內容

本發明的目的是克服銅粉易氧化的問題，提供一種銅摻雜導電銀漿及其制備方法，在保證導電銀漿的導電性、穩定性和流平性的基礎上，降低導電銀漿的價格。

一種低成本銅摻雜導電銀漿的制備方法，包括如下步驟：

1)銅粉的表面處理：將銅粉投加到稀鹽酸稀溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮，充分攪拌，再加入苯胺單體，在室溫下攪拌使苯胺和銅粉混合均勻，然后邊攪拌邊滴加過氧化氫溶液，滴加完畢，常溫反應48～72h后，過濾出銅粉，洗滌，干燥，得到聚苯胺包覆的銅粉；

2)高分子樹脂的溶解：將高分子樹脂加入到有機混合溶劑中，在70～80℃的恒溫水浴中攪拌，使高分子樹脂充分溶解，維持70～80℃的恒溫水浴；所述的高分子樹脂為聚氨酯、丙烯酸樹脂、羥甲基纖維素、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、甲基纖維素和乙基纖維素中的一種或兩種；

3)銀漿的制備：將步驟1)所述聚苯胺包覆的銅粉、銀粉和添加劑加入到步驟2)得到的高分子樹脂中，用高速剪切機分散均勻，研磨；在60℃以下真空脫泡處理，得到低成本銅摻雜導電銀漿；

所述的添加劑包括偶聯劑、流平劑和增塑劑，偶聯劑、流平劑和增塑劑分別占添加劑總質量的10～20％、5～55％和20～70％；所述的偶聯劑選自KR-38S，KR-138S，KH-560，KH-572中的一種或幾種；所述的流平劑選自磷酸三甲酯、軟磷酸中的一種或兩種；所述的增塑劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛脂中的一種或兩種；

以重量百分比計，原料配方組成為：

銀粉占20～30％

聚苯胺包覆的銅粉占35～55％

高分子樹脂占3～15％

有機溶劑占10～25％

添加劑占1～5％。

進一步地，所述的銀粉為片狀銀粉和球狀銀粉的混合物，其中片狀銀粉與球狀銀粉質量比3:1～1:2，片狀銀粉的粒徑為4～6μm，球狀銀粉的粒徑為1～3μm。

所述的銅粉粒徑為3～8μm。

所述的有機溶劑為乙酸乙酯、環己酮、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、甲基異丁基甲酮、甲基硅油、松節油、松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯和聚醋酸乙烯酯中的一種或多種。

所述的稀鹽酸溶液的摩爾濃度為0.2～2mol/L，與銅粉質量比為2～8:1。

所述的聚乙烯吡咯烷酮與銅粉的質量比為0.4～0.6:1；所述的苯胺與銅粉的質量比為2～3:1；所述的過氧化氫溶液質量分數為12～30％，與銅粉的質量比為6～18:1。

所述的洗滌為用蒸餾水和乙醇分別沖洗銅粉至濾液為無色；所述干燥為在40～60℃真空干燥24～48h。

所述的研磨為在三輥研磨機上研磨；所述真空脫泡處理的時間為15～60min，真空度控制在0.04～0.06MPa；