[发明专利]硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料的方法、氧化石墨烯/铜箔复合材料与应用有效

专利信息
申请号: 202010863604.4 申请日: 2020-08-25
公开(公告)号: CN111996530B 公开(公告)日: 2021-06-04
发明(设计)人: 唐云志;师慧娟;谭育慧;樊小伟;杜鹏康;张钰松 申请(专利权)人: 江西理工大学
主分类号: C23C26/00 分类号: C23C26/00;H01M4/66;H05K3/28
代理公司: 北京润平知识产权代理有限公司 11283 代理人: 赵泽丽;刘依云
地址: 341000 江*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 硅烷偶联剂 修饰 氧化 石墨 铜箔 复合材料 方法 应用
【说明书】:

发明涉及电解铜箔表面处理技术领域,公开了一种硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料的方法、由该方法制得的氧化石墨烯/铜箔复合材料与应用。所述方法包括以下步骤:在pH为4‑13的条件下,将氧化石墨烯/铜箔复合材料置于硅烷偶联剂溶液中,进行硅烷偶联剂修饰反应,得到所述硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料。该方法在特定的pH条件下,实现了硅烷偶联剂对氧化石墨烯/铜箔复合材料的修饰反应,由此获得的氧化石墨烯/铜箔复合材料具有优异的抗腐蚀性,显著延长了氧化石墨烯/铜箔复合材料的使用寿命,改善了因腐蚀导致的电解铜箔性能的降低。

技术领域

本发明涉及电解铜箔表面处理技术领域,尤其是一种硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料的方法、由该方法制得的氧化石墨烯/铜箔复合材料与应用。

背景技术

铜及其合金由于具有优良的导电性、可塑性和导热性被广泛应用在印制电路板和锂离子电池,然而在潮湿空气中铜箔表面会生成一层疏松多孔的铜绿,空气中的氧气和腐蚀性介质容易穿过铜绿层与铜箔基底发生反应,导致铜箔抗腐蚀性能显著下降。目前我国由于腐蚀导致的经济损失约达5%,因此减少经济损失,延长使用寿命提高铜箔材料的耐腐蚀性对工业具有重要的意义。

硅烷偶联剂作为工业涂料具有附着力强、耐化学腐蚀、加工性能好、成本低等优点在腐蚀性环境中得到了广泛的应用,但是硅烷偶联剂水解后产生的硅醇羟基与铜箔表面的羟基结合力较弱,同时硅烷偶联剂中含有亲水性基团,在潮湿的空气中容易水解,导致涂层出现裂纹或脱落等现象。因此学者们对提高硅烷偶联剂的防腐蚀性能进行了广泛研究,有研究表明氧化石墨烯作为一种碳sp2杂化的二维结构材料,边缘有含氧基团可增加氧化石墨烯的亲水性(如羟基、羧基、羰基和环氧基等),使之更容易分散在水中,同时氧化石墨烯中碳sp2杂化的电子可跃迁到Cu的4s轨道上增加氧化石墨烯和铜之间的范德华力,可显著提高涂层的粘合力,与此同时氧化石墨烯表面的含氧基团为硅烷偶联剂的进一步涂覆提供了活性位点,通过降低涂层的孔隙率,提高铜箔的抗腐蚀性。

然而,现有技术采用直接浸泡硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯涂层,该方法虽然在一定程度上可以提高铜箔的抗腐蚀性,但一方面所得涂层裂纹较多,在恶劣环境中腐蚀性介质易渗透膜层侵蚀铜箔基底;另一方面,现有技术中硅烷偶联剂结构式中Si-O-Si键没有充分交联,无法满足微电子线路板对涂层粘合力提出的更高要求。因此,研究一种提高铜箔抗腐蚀性和涂层粘附力的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的氧化石墨烯/铜箔复合材料的抗腐蚀性仍较低、涂层粘附力仍不强的问题,提供一种硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料的方法、氧化石墨烯/铜箔复合材料与应用,该方法在特定的pH条件下,实现了硅烷偶联剂对氧化石墨烯/铜箔复合材料的修饰反应,由此获得的氧化石墨烯/铜箔复合材料具有优异的抗腐蚀性,显著延长了氧化石墨烯/铜箔复合材料的使用寿命,改善了因腐蚀导致的电解铜箔性能的降低。

为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

在pH为4-13的条件下,将氧化石墨烯/铜箔复合材料置于硅烷偶联剂溶液中,进行硅烷偶联剂修饰反应,得到所述硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料。

本发明第二方面提供由上述方法制得的氧化石墨烯/铜箔复合材料。

本发明第三方面提供上述氧化石墨烯/铜箔复合材料在印制线路板或锂离子电池中的应用。

通过上述技术方案,硅烷偶联剂修饰氧化石墨烯/铜箔复合材料的方法、氧化石墨烯/铜箔复合材料与应用获得以下有益地效果:

本发明中,在特定的pH条件下,实现了硅烷偶联剂对氧化石墨烯/铜箔复合材料的修饰反应,由此获得的氧化石墨烯/铜箔复合材料具有优异的抗腐蚀性,显著延长了氧化石墨烯/铜箔复合材料的使用寿命,改善了因腐蚀导致的电解铜箔性能的降低。

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