CN103786415B - 等离子体喷涂复合溶液制备巨幅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复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：聚酰亚胺树脂的单体溶解后制得聚酰亚胺树脂溶液，将PTC粉体加入聚酰亚胺树脂溶液，混匀；（2）通过加热装置将铜箔加热至200‑400℃，利用等离子体涂布机在铜箔上涂敷步骤（1）制得的复合溶液，在铜箔上形成聚酰亚胺树脂复合PTC液体的涂层；（3）烘烤步骤（2）涂敷过聚酰亚胺树脂复合PTC液体涂层的铜箔，经交联反应到巨幅双面挠性铜箔；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，制得的巨幅双面挠性铜箔品质可靠性高，热敏反应速度快、准确和容量调整方便。

Description

等离子体喷涂复合溶液制备巨幅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复合溶液制备巨幅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，本发明提供一种聚酰亚胺树脂复合PTC液体制备巨幅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：

一种等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：聚酰亚胺树脂的单体溶解后制得聚酰亚胺树脂溶液，将PTC粉体加入聚酰亚胺树脂溶液，混匀；（2）通过加热装置将铜箔加热至200-400℃，利用喷涂设备在铜箔上涂敷步骤（1）制得的复合溶液，在铜箔上形成聚酰亚胺树脂复合PTC液体的涂层；（3）烘烤步骤（2）涂敷过聚酰亚胺树脂复合PTC液体涂层的铜箔，经交联反应到巨幅双面挠性铜箔。

所述铜箔为电解铜箔或热压铜箔。

所述步骤（1）PTC材料为炭黑、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1.0-1.5%的钛酸钡微粉或含锶质量百分数为1.8-2.2%的钛酸钡微粉。

所述步骤（1）中聚酰亚胺树脂的单体为氨基丙烷或联苯酸酐，所述单体溶解后与PTC粉体混合时采用超声波进行共混复合。

所述步骤（2）中铜箔的厚度为3-70μm。

所述步骤（2）中铜箔上形成的聚酰亚胺树脂复合PTC液体涂层的厚度为1-10μm。

所述步骤（3）中交联反应为：紫外光交联反应、微波交联反应、红外交联反应、电子束辐射交联反应、辐射交联反应或热交联反应。

所述步骤（3）中烘烤在龙窑中进行，分别经历160℃， 200℃， 250℃，300℃，350℃温度区，各温度区烘烤时间为1-30分钟。

所述步骤（3）制得的巨幅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，制得的巨幅双面挠性铜箔品质可靠性高，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，利用喷涂技术，在铜箔两面分别加工出一层PTC材料，形成巨幅双面挠性铜箔功能性材料，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。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：取氨基丙烷93g，溶于1000g甲基酰胺中制备溶液，该溶液用水浴冷却，氮气保护下依次加入联苯酸酐73.7g，将混合液恢复到室温，持续搅拌3小时，进行聚合反应，得到粘稠的热塑性聚酰亚胺树脂前驱体溶液，将140g碳纤维添加到以上溶液中在超声波中超声并搅拌两小时，制得复合溶液，（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16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置的流量控制阀4控制涂布液体的流量，使固化的涂布层厚度为2.5μm，经冷却装置5冷却，然后进入收卷装置6，完成聚酰亚胺树脂复合PTC的溶液在电解铜箔上的双面喷涂；（3）将收卷装置中的电解铜箔卷取出装在50米长的龙窑中，依次经历160℃，200℃，250℃，300℃， 350℃进行加热，每个温度区各10分钟，完成亚酰胺化，经紫外光交联反应制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为10μm的巨幅双面挠性电解铜箔。

实施例2

本实施例等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：取氨基丙烷93g，溶于1000g甲基酰胺中制备溶液，该溶液用水浴冷却，氮气保护下依次加入联苯酸酐73.7g，将混合液恢复到室温，持续搅拌3小时，进行聚合反应，得到粘稠的热塑性聚酰亚胺树脂前驱体溶液，将140g炭黑添加到以上溶液中在超声波中超声并搅拌两小时，制得复合涂布液，（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16米的等离子涂布机上，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置的流量控制阀控制涂布液体的流量，使固化的涂布层厚度为1μm，经冷却装置冷却，然后进入收卷装置，完成聚酰亚胺树脂复合PTC液体在电解铜箔上的双面喷涂；（3）将收卷装置中的电解铜箔卷取出装在50米长的龙窑中，依次经历160℃, 200℃, 250℃, 300℃, 350℃进行加热，每个温度区各1分钟，完成亚酰胺化，经紫外光交联反应制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为5μm的巨幅双面挠性电解铜箔。

实施例3

本实施例等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：取氨基丙烷93g，溶于1000g甲基酰胺中制备溶液，该溶液用水浴冷却，氮气保护下依次加入联苯酸酐73.7g，将混合液恢复到室温，持续搅拌3小时，进行聚合反应，得到粘稠的热塑性聚酰亚胺树脂前驱体溶液，将100g石墨片添加到以上溶液中在超声波中超声并搅拌两小时，制得复合溶液，（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250°C，在幅宽1.3米，长16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置的流量控制阀控制涂布液体的流量，使固化的涂布层厚度为10μm，经冷却装置冷却，然后进入收卷装置，完成聚酰亚胺树脂复合PTC液体在热压铜箔上的双面喷涂；（3）将收卷装置中的热压铜箔卷取出装在50米长的龙窑中，依次经历160℃, 200℃, 250℃, 300℃, 350℃进行加热，每个温度区各20分钟，完成亚酰胺化，经红外交联反应制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为90μm的巨幅双面挠性热压铜箔。

实施例4

本实施例等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：取氨基丙烷93g，溶于1000g甲基酰胺中制备溶液，该溶液用水浴冷却，氮气保护下依次加入联苯酸酐73.7g，将混合液恢复到室温，持续搅拌3小时，进行聚合反应，得到粘稠的热塑性聚酰亚胺树脂前驱体溶液，将150g石墨片添加到以上溶液中在超声波中超声并搅拌两小时，制得复合溶液，（2）将厚度为30μm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300°C，在幅宽1.3米，长16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置的流量控制阀控制涂布液体的流量，使固化的涂布层厚度为5μm，经冷却装置冷却，然后进入收卷装置，完成聚酰亚胺树脂复合PTC液体在电解铜箔上的双面喷涂；（3）将收卷装置中的电解铜箔卷取出装在50米长的龙窑中，依次经历160℃, 200℃, 250℃, 300℃, 350℃进行加热，每个温度区各25分钟，完成亚酰胺化，经热交联反应制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为40μm的巨幅双面挠性电解铜箔。

实施例5

本实施例等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，包括以下步骤：（1）制备复合溶液：取氨基丙烷93g，溶于1000g甲基酰胺中制备溶液，该溶液用水浴冷却，氮气保护下依次加入联苯酸酐73.7g，将混合液恢复到室温，持续搅拌3小时，进行聚合反应，得到粘稠的热塑性聚酰亚胺树脂前驱体溶液，将50g石墨片添加到以上溶液中在超声波中超声并搅拌两小时，制得复合溶液，（2）将厚度为50μm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400°C，在幅宽1.3米，长16米的等离子涂布机上，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置的流量控制阀控制涂布液体的流量，使固化的涂布层厚度为5μm，经冷却装置冷却，然后进入收卷装置，完成聚酰亚胺树脂复合PTC液体在热压铜箔上的双面喷涂；（3）将收卷装置中的热压铜箔卷取出装在50米长的龙窑中，依次经历160℃，200℃，250℃，300℃，350℃进行加热，每个温度区各30分钟，完成亚酰胺化，经热交联反应制得卷装600米长，幅宽1.3米，厚度为60μm的巨幅双面挠性热压铜箔。

Claims (5)

1.一种等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备复合溶液：聚酰亚胺树脂的单体溶解后制得混合液，将混合液进行聚合反应，得到聚酰亚胺树脂前驱体溶液，将PTC粉体加入聚酰亚胺树脂前驱体溶液，混匀制得复合溶液；（2）通过加热装置将铜箔加热至200-400℃，利用等离子体涂布机在铜箔上涂敷步骤（1）制得的复合溶液，在铜箔上形成复合溶液的涂层；（3）烘烤步骤（2）涂敷过复合溶液涂层的铜箔，经交联反应到巨幅双面挠性铜箔；所述步骤（1）中聚酰亚胺树脂的单体为氨基丙烷和联苯酸酐，所述PTC粉体与聚酰亚胺树脂前驱体溶液混合时采用超声波进行；所述步骤（2）中铜箔的厚度为3-70μm，所述步骤（2）中铜箔上形成复合溶液涂层的厚度为1-10μm；所述步骤（3）中烘烤在龙窑中进行，分别经历160℃， 200℃， 250℃，300℃，350℃温度区，各温度区烘烤时间为1-30分钟。

2.根据权利要求1所述的等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述铜箔为电解铜箔或热压铜箔。

3.根据权利要求1所述的等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（1）PTC材料为炭黑、碳纤维、石墨片、银、铜片、银包铜纳米颗粒、含铅质量百分数为1.0-1.5%的钛酸钡微粉或含锶质量百分数为1.8-2.2%的钛酸钡微粉。

4.根据权利要求1所述的等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（3）中交联反应为辐射交联反应。

5.根据权利要求1-4任一所述的等离子体喷涂复合溶液制备巨幅双面挠性铜箔的方法，其特征在于：所述步骤（3）制得的巨幅双面挠性铜箔的厚度为5-90μm。