[发明专利]一种片状铜粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种片状铜粉及其制备方法，具体涉及一种具备大径厚比的片状铜粉及其制备方法，所述片状铜粉具有良好的导电性，可用作导电填料，广泛应用于导电胶、聚合物浆料、导电涂料、电磁屏蔽等领域中。

背景技术

铜及铜合金粉具有诸多优良的性能，如价格低廉、导电导热性能良好、易于铸造、耐蚀性能良好等，因此被广泛应用于电气电子工业和能源石化工业等。铜粉作为导电填料时，其形貌和粒度对导电材料的导电性能影响较大：由于球形填料间多形成点接触，二维的片状填料间的面接触有利于增加接触面积，易于实现电荷的传导，提高材料的导电性能。因此，制备片状、表面光滑的铜粉成为电学领域的研究热点。

片状铜粉呈鱼鳞片状或扁平状，可采用液相还原或者机械力球磨的方法进行制备。

桂林工学院在CN1315604C中公开了一种片状铜粉的化学制备方法，采用乙二胺四乙酸为螯合剂，以抗坏血酸为还原剂，通过液相还原的方法制得表面光滑的片状超细铜粉；该方法中产品收率较低，规模化生产较为困难。

昆明理工大学在CN102151835A中公开了一种卧式搅拌研磨法制备了超细的片状铜锌合金粉，在惰性气体的保护性气氛中，采用棕榈酸、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂为分散剂，经过机械力研磨制备了片状合金粉。

金川集团在CN101524760A中公开了以1～2微米的球形铜粉为原料，采用硬脂酸为分散剂制备片径小于20微米的片状铜粉的方法。由于铜粉自身的延-延特性，机械力球磨法中往往需要添加2～5%的表面活性剂材料作为分散剂和冷焊剂；所涉及的表面活性剂材料多为不导电材料，所制备的片状铜粉在进一步的加工过程中往往需要经过溶剂回流等预处理，除去这些影响导电性能的表面活性剂，操作复杂，成本高，而且容易发生表面龟裂，铜粉粒度分布形成宽化。

由于铜粉很活泼，制备片状铜粉过程中容易发生严重的聚集、氧化现象，不能直接应用。如何防止片状铜粉材料在制备过程中被氧化，是制备片状铜粉的一个难题。

本领域需要开发一种操作简单，导电性能良好，径厚比大，且能够有效防止铜粉被氧化的片状铜粉的制备方法。

发明内容

本发明针对现有片状铜粉去除分散剂的操作复杂，且残留的分散剂影响片状铜粉导电性，制备过程铜粉容易氧化等技术问题，提出一种操作简单的片状铜粉的制备方法，该方法制备得到的片状铜粉的径厚比大，导电性良好。

本发明提供一种片状铜粉，所述片状铜粉中掺杂有导电碳材料。

本发明所述的片状铜粉中添加导电碳材料作为分散剂，取代传统制备方法中不导电的表面活性剂类的分散剂，提高了片状铜粉的导电性能，同时保证了铜粉原料与分散剂的充分混合。本发明所述的片状铜粉具有良好的导电性，其制成的涂料体积电阻率能达到0.20×10^-3Ω·cm。可用作导电填料，广泛应用于导电胶、聚合物浆料、导电涂料、电磁屏蔽等领域中。

本发明提供的片状铜粉中，导电碳材料为炭黑、碳纤维、石墨烯或碳纳米管中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如炭黑/碳纤维、石墨烯/碳纳米管、碳纤维/石墨烯/碳纳米管等。

本发明提供的片状铜粉的片径≤100微米，例如3微米、13微米、25微米、34微米、46微米、57微米、73微米、88微米、94微米等，厚度为约0.02微米至约1微米，径厚比平均约20至约100，例如25、29、32、40、48、55、68、79、88、92等。

本发明还提供了前述片状铜粉的制备方法，所述方法为：以铜粉为原料，加入导电碳材料作为分散剂，进行球磨，制得片状铜粉。

所述方法在原料铜粉中添加了导电碳材料作为分散剂，经过球磨后得到了前述掺杂有导电碳材料的片状铜粉。导电碳材料在片状铜粉中同时起到导电和分散的作用，提高了片状铜粉的导电性能，并保证了铜粉中各组分的分散均匀性。

其中，所述原料铜粉中铜元素的含量≥99%；优选所述铜粉为电解铜粉或雾化铜粉。

将粗铜（含铜99％）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸（H₂SO₄）和硫酸铜（CuSO₄）的混和液作为电解液。通电后，铜从阳极溶解成铜离子（Cu）向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出的纯铜称电解铜。电解铜的粉末状即为电解铜粉。雾化铜粉，由电解铜进一步加工而成，呈浅瑰红树枝状粉末，在潮湿空所中易氧化，能溶于热硫酸或硝酸。

本发明所述的电解铜粉和雾化铜粉均可通过商购获得。