等離子體噴涂高分子復(fù)合ptc粉體制備雙面撓性銅箔的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟：（1）制備高分子復(fù)合PTC粉體；（2）通過加熱裝置將銅箔加熱至200-300℃，利用等離子體噴涂設(shè)備在銅箔上涂敷步驟（1）制得的高分子復(fù)合PTC粉體，在銅箔上形成高分子復(fù)合PTC粉體涂層；（3）烘烤步驟（2）涂敷過高分子復(fù)合PTC粉體涂層的銅箔，經(jīng)過再結(jié)晶工藝得到雙面撓性銅箔；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的加工過程簡便，可提高生產(chǎn)效率及優(yōu)良品率，產(chǎn)品厚度一致性強(qiáng)，制得的雙面撓性PTC銅箔的品質(zhì)可靠性高，熱敏反應(yīng)速度快、準(zhǔn)確和容量調(diào)整方便。
【專利說明】等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙面撓性銅箔的制備方法，尤其涉及一種等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)各行業(yè)特別是復(fù)合材料、電子材料，裝飾性材料等對功能性銅箔的需求量日益增加。功能性銅箔目前已經(jīng)成為在功能性能源及電子整機(jī)產(chǎn)品中起到支撐、互連元器件作用的PCB的關(guān)鍵材料，它被喻為電子產(chǎn)品信號(hào)與電力傳輸、溝通的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。銅箔作為電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料，其發(fā)展一直追隨著PCB技術(shù)的發(fā)展，而PCB技術(shù)則隨著電子產(chǎn)品的日新月異不斷提高。IT產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了 PCB朝著多層化、薄型化、高密度化、高速化、高可靠化、功能化方向發(fā)展，因此開發(fā)更加具有高性能、高質(zhì)量、高可靠性、功能化的銅箔市場前景非常廣闊。
[0003]自1950年荷蘭菲力浦公司的海曼等人發(fā)現(xiàn)BaTi03系陶瓷半導(dǎo)化后可獲得正溫度系數(shù)(PTC )特性以來，人們對它的了解越來越深刻。與此同時(shí)，在其應(yīng)用方面也正日益廣泛，滲透到日常生活、工農(nóng)業(yè)技術(shù)、軍事科學(xué)、通訊、宇航等各個(gè)領(lǐng)域。PTC熱敏電阻發(fā)熱元件是現(xiàn)代以至將來高科技尖端之產(chǎn)品。它被廣泛應(yīng)用于輕工、住宅、交通、航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、采礦、民用器械等，它與鎳、鉻絲或遠(yuǎn)紅外等發(fā)熱元件相比，具有卓越的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)在PTC元件施加交流或直流電壓升溫時(shí)，在居里點(diǎn)溫度以下，電阻率很低；當(dāng)一旦超越居里點(diǎn)溫度，電阻率突然增大，使其電流下降至穩(wěn)定值，達(dá)到自動(dòng)控制溫度、恒溫目的。PTC元件發(fā)熱時(shí)不發(fā)紅，無明火(電阻絲發(fā)紅且有明火)，不易燃燒。PTC元件周圍溫度超越限值時(shí)，其功率自動(dòng)下降至平衡值，不會(huì)產(chǎn)生燃燒危險(xiǎn)。PTC元件的能量輸入采用比例式，有限流作用，比鎳鉻絲等發(fā)熱元件的開關(guān)式能量輸入還節(jié)省電力。PTC材料有高分子材料類與陶瓷類兩種，陶瓷類PTC元件本身為氧化物，無鎳鉻絲之高溫氧化弊端，也沒有紅外線管易碎現(xiàn)象，壽命長。并且多孔型比無孔型壽命更長。PTC元件本身自動(dòng)控溫，不需另加自動(dòng)控制溫度線路裝置。多孔型PTC更不需要其他散熱裝置，也不需用導(dǎo)電膠。PTC元件在低壓(6-36伏)和高壓(110-240伏)下都能正常使用。低壓PTC元件適用于各類低電壓加熱器，儀器低溫補(bǔ)償，汽車上和電腦周邊設(shè)備上的加熱器。高壓PTC元件適用于下列電氣設(shè)備的加熱:電熱保溫碟、烘鞋器、熱熔膠槍、電飯煲、電熱靴、電熱驅(qū)蚊器、靜脈注射加熱、輕便塑料封口機(jī)、蒸氣發(fā)梳、蒸氣發(fā)生器、加濕器、卷發(fā)器、錄象機(jī)、復(fù)印機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)、熱風(fēng)簾、暖手器、茶葉烘干機(jī)、水管加熱器、旅行干衣機(jī)、汽車烤漆房、液化氣瓶加熱器、沐浴器、美容器、電熱餐桌、奶瓶恒溫器、電熱炙療器、電熱水瓶、電熱毯等。
[0004]PTC材料的出現(xiàn)，可以解決傳統(tǒng)開關(guān)的速度不夠快和容量不夠大這兩方面的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工藝的不斷改進(jìn)，PTC元件的特性將越來越完善，其常態(tài)可通電流將得到進(jìn)一步的提高，在交、直流領(lǐng)域可能導(dǎo)致傳統(tǒng)開關(guān)的一場技術(shù)革命，對于二次控制設(shè)備也有著廣泛的應(yīng)用前景，它將大大降低電子設(shè)備的制造成本，提高電子系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。
[0005]PTC材料加工由于鈦酸鋇陶瓷材料的特點(diǎn)，傳統(tǒng)加工均一性控制較難，限制了 PTC材料的應(yīng)用。
[0006]傳統(tǒng)制備PTC元器件由于工藝的限制，PTC元器件與電極分別加工，然后與極板焊接或膠結(jié)成器件，以小型元器件為主，未見有巨幅超薄功能銅箔加工的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，該方法加工過程簡便，可提高生產(chǎn)效率及優(yōu)良品率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟:(I)制備高分子復(fù)合PTC粉體；(2)通過加熱裝置將銅箔加熱至200-30(TC，利用等離子體噴涂設(shè)備在銅箔上涂敷步驟(1)制得的高分子復(fù)合PTC粉體，在銅箔上形成高分子復(fù)合PTC粉體涂層；(3)烘烤步驟(2)涂敷過高分子復(fù)合PTC粉體涂層的銅箔，經(jīng)過再結(jié)晶工藝得到雙面撓性銅箔。
[0009]所述步驟(1)高分子為聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚醚或丙烯酸酯。
[0010]所述步驟(1) PTC粉體為炭黑、碳纖維、石墨片、銀、銅片、銀包銅納米顆粒、鈦酸鋇微粉、含鉛質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.3-1.5%的鈦酸鋇微粉或含鍶質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5-2.2%的鈦酸鋇微粉。
[0011]所述步驟(1)中高`分子與PTC粉體以1:10-10:1的比例進(jìn)行復(fù)合，采用螺桿機(jī)或球磨機(jī)進(jìn)行共混復(fù)合。
[0012]所述步驟(2)中銅箔為電解銅箔或熱壓銅箔，銅箔的厚度為3-70μπι。
[0013]所述步驟(2)中銅箔上形成的高分子復(fù)合PTC粉體涂層的厚度為1-10 μ m。
[0014]所述步驟(3)中再結(jié)晶工藝過程為將步驟(2)制得的銅箔在龍窯中依據(jù)不同的高分子材料的結(jié)晶溫度進(jìn)行再結(jié)晶，各溫度區(qū)加熱時(shí)間為10-20分鐘。
[0015]如聚乙烯類依次經(jīng)80°C，130°C , 90°C, 30°C溫度區(qū)進(jìn)行加熱；聚丙烯類依次經(jīng)歷80°C，150°C，90°C，30°C溫度區(qū)進(jìn)行加熱；聚酰亞胺類依次經(jīng)歷180°C，290°C, 190°C,130°C進(jìn)行加熱；聚酯類依次經(jīng)歷180°C，250°C, 190°C, 130°C進(jìn)行加熱，完成再結(jié)晶過程。
[0016]所述步驟(3)制得的雙面撓性銅箔的厚度為5-90 μ m。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的加工過程簡便，可提高生產(chǎn)效率及優(yōu)良品率，產(chǎn)品厚度一致性強(qiáng)，制得的雙面撓性PTC銅箔的品質(zhì)可靠性高，熱敏反應(yīng)速度快、準(zhǔn)確和容量調(diào)整方便；本發(fā)明以超薄銅箔為基材，利用等離子體噴涂技術(shù)，在銅箔兩面分別加工出一層PTC材料，形成雙面撓性PTC銅箔功能性材料，滿足日常生活、工農(nóng)業(yè)技術(shù)、軍事科學(xué)、通訊、宇航等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明噴涂工藝流程圖。[0019]圖2為本發(fā)明再結(jié)晶工藝流程圖。
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟:(1)取100g聚乙烯與100g炭黑,在氮?dú)獗Ｗo(hù)下放入球磨機(jī)中，球磨混合5小時(shí)，制得高分子復(fù)合PTC粉體；(2)將厚度為5 μ m的電解銅箔經(jīng)放卷裝置I放出，通過加熱裝置2將放出的電解銅箔加熱至200° C，在幅寬1.3米，長5米的等離子體涂布機(jī)3上，以50米/分鐘的速度連續(xù)涂敷600米，通過等離子體涂布機(jī)上設(shè)有的流量控制閥4控制高分子復(fù)合PTC粉體涂布厚度為2.5 μ m，經(jīng)冷卻裝置5冷卻結(jié)晶，然后進(jìn)入收卷裝置6，完成高分子復(fù)合PTC粉體在電解銅箔上的雙面等離子體噴涂；(3)將收卷裝置中的電解銅箔卷取出裝在10米長的龍窯中，依次經(jīng)歷80°C，130°C，90°C，30°C進(jìn)行加熱，每個(gè)溫度區(qū)各烘烤10分鐘，冷卻，完成再結(jié)晶加工，制得卷裝600米長，幅寬1.3米，厚度為10 μ m的雙面撓性電解銅箔。
[0022]實(shí)施例2 本實(shí)施例等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟:(I)取IOg聚丙烯與100g鈦酸鋇微粉，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下放入三螺桿共混反應(yīng)器中，混合4小時(shí)，制得高分子復(fù)合PTC粉體；(2)將厚度為3 μ m的電解銅箔經(jīng)放卷裝置放出，通過加熱裝置將放出的電解銅箔加熱至220° C，在幅寬1.3米，長5米的等離子體涂布機(jī)上，以50米/分鐘的速度連續(xù)涂敷600米，通過等離子體涂布機(jī)上設(shè)有的流量控制閥控制高分子復(fù)合PTC粉體涂布厚度為I μ m，經(jīng)冷卻裝置冷卻結(jié)晶，然后進(jìn)入收卷裝置，完成高分子復(fù)合PTC粉體在電解銅箔上的雙面等離子體噴涂；(3)將收卷裝置中的電解銅箔卷取出裝在10米長的龍窯中，依次經(jīng)歷80°C，150°C，90°C，30°C進(jìn)行加熱，每個(gè)溫度區(qū)各烘烤15分鐘，冷卻，完成再結(jié)晶加工，制得卷裝600米長，幅寬1.3米，厚度為5 μ m的雙面撓性電解銅箔。
[0023]實(shí)施例3
本實(shí)施例等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟:(1)取50g聚酰亞胺與100g含鉛質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.3%的鈦酸鋇微粉，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下放入三螺桿共混反應(yīng)器中，混合5小時(shí)，制得高分子復(fù)合PTC粉體；(2)將厚度為15 μ m的電解銅箔經(jīng)放卷裝置放出，通過加熱裝置將放出的電解銅箔加熱至250° C，在幅寬1.3米，長5米的等離子體涂布機(jī)上，以50米/分鐘的速度連續(xù)涂敷600米，通過等離子體涂布機(jī)上設(shè)有的流量控制閥控制高分子復(fù)合PTC粉體涂布厚度為2.5 μ m，經(jīng)冷卻裝置冷卻結(jié)晶，然后進(jìn)入收卷裝置，完成高分子復(fù)合PTC粉體在電解銅箔上的雙面等離子體噴涂；(3)將收卷裝置中的電解銅箔卷取出裝在10米長的龍窯中，依次經(jīng)歷180°C，290°C, 190°C, 130°C進(jìn)行加熱，每個(gè)溫度區(qū)各烘烤12分鐘，冷卻，完成再結(jié)晶加工，制得卷裝600米長，幅寬1.3米，厚度為20 μ m的雙面撓性電解銅箔。
[0024]實(shí)施例4
本實(shí)施例等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟:(1)取100g聚酰亞胺與IOg含鉛質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.0%的鈦酸鋇微粉，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下放入三螺桿共混反應(yīng)器中，混合5小時(shí)，制得高分子復(fù)合PTC粉體；(2)將厚度為70 μ m的熱壓銅箔經(jīng)放卷裝置放出，通過加熱裝置將放出的熱壓銅箔加熱至270° C，在幅寬1.3米，長5米的等離子體涂布機(jī)上，以50米/分鐘的速度連續(xù)涂敷600米，通過等離子體涂布機(jī)上設(shè)有的流量控制閥控制高分子復(fù)合PTC粉體涂布厚度為10 μ m,經(jīng)冷卻裝置冷卻結(jié)晶，然后進(jìn)入收卷裝置，完成高分子復(fù)合PTC粉體在熱壓銅箔上的雙面等離子體噴涂；(3)將收卷裝置中的熱壓銅箔卷取出裝在10米長的龍窯中，依次經(jīng)歷180°C，290°C，19(rC，130°C進(jìn)行加熱，每個(gè)溫度區(qū)各烘烤18分鐘，冷卻，完成再結(jié)晶加工，制得卷裝600米長，幅寬1.3米，厚度為90 μ m的雙面撓性熱壓銅箔。
[0025]實(shí)施例5
本實(shí)施例等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，包括以下步驟:(1)取100g聚酯與100g碳纖維，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下放入三螺桿共混反應(yīng)器中，混合5小時(shí)，制得高分子復(fù)合PTC粉體；(2)將厚度為30 μ m的熱壓銅箔經(jīng)放卷裝置放出，通過加熱裝置將放出的熱壓銅箔加熱至300° C，在幅寬1.3米，長5米的等離子體涂布機(jī)上，以50米/分鐘的速度連續(xù)涂敷600米，通過等離子體涂布機(jī)上設(shè)有的流量控制閥控制高分子復(fù)合PTC粉體涂布厚度為5 μ m，經(jīng)冷卻裝置冷卻結(jié)晶，然后進(jìn)入收卷裝置，完成高分子復(fù)合PTC粉體在熱壓銅箔上的雙面等離子體噴涂；(3)將收卷裝置中的熱壓銅箔卷取出裝在10米長的龍窯中，依次經(jīng)歷180°C，250 °C, 190 °C, 130°C進(jìn)行加熱，每個(gè)溫度區(qū)各烘烤20分鐘，冷卻，完成再結(jié)晶加工，制得卷裝600`米長，幅寬1.3米，厚度為40 μ m的雙面撓性熱壓銅箔。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于包括以下步驟:(I)制備高分子復(fù)合PTC粉體；(2)通過加熱裝置將銅箔加熱至200-300°C，利用等離子體噴涂設(shè)備在銅箔上涂敷步驟(1)制得的高分子復(fù)合PTC粉體，在銅箔上形成高分子復(fù)合PTC粉體涂層；(3)烘烤步驟(2)涂敷過高分子復(fù)合PTC粉體涂層的銅箔，經(jīng)過再結(jié)晶工藝得到雙面撓性銅箔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(1)高分子為聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚醚或丙烯酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(1) PTC粉體為炭黑、碳纖維、石墨片、銀、銅片、銀包銅納米顆粒、鈦酸鋇微粉、含鉛質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.3-1.5%的鈦酸鋇微粉或含鍶質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5-2.2%的鈦酸鋇微粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(1)中高分子與PTC粉體以1:10-10:1的比例進(jìn)行復(fù)合，采用螺桿機(jī)或球磨機(jī)進(jìn)行共混復(fù)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(2)中銅箔為電解銅箔或熱壓銅箔，銅箔的厚度為3-70μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(2)中銅箔上形成的高分子復(fù)合PTC粉體涂層的厚度為1-10μπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(3)中再結(jié)晶工藝過程為將步驟(2)制得的銅箔在龍窯中依據(jù)不同的高分子材料的結(jié)晶溫度進(jìn)行再結(jié)晶，各溫度區(qū)加熱時(shí)間為10-20分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的等離子體噴涂高分子復(fù)合PTC粉體制備雙面撓性銅箔的方法，其特征在于:所述步驟(3)制得的雙面撓性銅箔的厚度為5-90μπι。
【文檔編號(hào)】C23C4/12GK103805935SQ201410038864
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】張迎晨, 吳紅艷 申請人:中原工學(xué)院