一种改性铜粉及其制备方法和电子浆料技术

本发明专利技术提供了一种改性铜粉及其制备方法和电子浆料，所述改性铜粉包括铜粉以及所述铜粉表面包覆的改性剂，所述改性剂包括组分A和组分B，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯吡咯烷酮衍生物，组分B为苯并三氮唑和/或咪唑啉类缓蚀剂。本发明专利技术提供的改性铜粉的氧化率低，用本发明专利技术的铜粉制备的电子浆料的电阻及电阻率都低于实施例的电子浆料的电阻及电阻率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子材料领域，尤其涉及一种改性铜粉及其制备方法和电子浆料。
技术介绍
随着人类快步迈入信息化社会，各种电子元件的小型化、片式化、多层化等进程日益加快，对以银、金、镍、铜等金属粉末为主要功能相的电子浆料的需求也越来越多。电子浆料作为电阻、电容、电感等的电极，以及在防电磁干扰的屏蔽涂层等方面都有广泛的应用。电子陶瓷元件的电极多以金、银、钯等贵金属为原料，金钯价格太过昂贵，相对便宜的银又因银离子迁移而影响元器件性能。同时随着国际银价的增长，银浆的成本也在不断增加，因此目前常用非贵金属制备电子浆料。在非贵金属中，铜是一种比较理想的制作电子浆料的原料，具有电子浆料要求的各项特性，且价格比银低的多，是一种性价比较高的原料。然而金属铜属于过渡族金属，其化学性质非常活泼，在常温状态下与空气接触就容易发生氧化形成一层绝缘的氧化膜，而这层氧化膜几乎不导电，使铜粉实用度大大降低；此外，如果将铜粉长期存放或防止在温度较高、湿度较大的环境中，则氧化问题更为严重。因此，铜粉的氧化问题大大限制了铜粉在电子浆料领域内的应用。目前，为了防止铜粉氧化采用的方法有：1、在铜粉表面镀上一层银或者镍，以保护金属粉不被氧化，此方法可以很好额保护金属粉不被氧化；2、以水合肼作为抗氧化剂，水合肼为强还原剂，可保护铜粉不被氧化；3、大量的粘接相保证成型后的形态，提高成型后线路的强度；4、金属粉和环氧树脂体系，环氧树脂能很好的包覆铜粉，防止氧化。上述方法虽然能够防止铜粉被氧化，但是存在以下问题：1、在金属粉表面镀上一层银或者镍，以保护金属粉不被氧化，此方法虽可以很好地保护金属粉不被氧化，但是工艺复杂，成本高；2、以水合肼作为抗氧化剂，但是水合肼属于剧毒物质，不安全，防护困难；3、大量的粘接相保证成型后的形态，但是由于粘接相增多，金属粉的桥接效果减弱，影响了成型后的电导率；4、金属粉和环氧树脂体系，放置时间不长，需现用现配，工艺水平无法保证。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的铜粉容易被氧化技术问题，提供一种不易被氧化的改性铜粉及其制备方法和电子浆料。本专利技术提供了一种改性铜粉，所述改性铜粉包括铜粉以及所述铜粉表面包覆的改性剂，所述改性剂包括组分A和组分B，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯吡咯烷酮衍生物，组分B为苯并三氮唑和/或咪唑啉类缓蚀剂。本专利技术还提供了一种改性铜粉的制备方法，将改性剂溶于无水乙醇中形成溶液，然后将铜粉和溶液在无氧环境中混合、搅拌分散后干燥得到改性铜粉。本专利技术中，使用双组份改性剂对铜粉进行改性，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或者其衍生物，其为大分子结构，能够在很大范围内包裹铜粉，而组分B为小分子结构，其可以对铜粉表面大分子组分A未包裹部位进行进一步填充包裹，通过组分A与组分B的协同作用，从而对铜粉表面包裹完全，形成一层完整的保护膜，对铜粉进行保护，达到阻止铜粉被氧化的作用。本专利技术还提供了一种电子浆料，所述电子浆料包括导电剂、粘结剂和有机载体；所述导电剂为本专利技术所述的改性铜粉。本专利技术的电子浆料的抗氧化性好。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种改性铜粉，所述改性铜粉包括铜粉以及所述铜粉表面包覆的改性剂，所述改性剂包括组分A和组分B，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯吡咯烷酮衍生物，组分B为苯并三氮唑和/或咪唑啉类缓蚀剂。本专利技术中，使用双组份改性剂对铜粉进行改性，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或者其衍生物，其为大分子结构，能够在很大范围内包裹铜粉，而组分B为小分子结构，其可以对铜粉表面大分子组分A未包裹部位进行进一步填充包裹，通过组分A与组分B的协同作用，从而对铜粉表面包裹完全，形成一层完整的保护膜，对铜粉进行保护，达到阻止铜粉被氧化的作用。本专利技术中，所述聚乙烯吡咯烷酮衍生物可以为常见的各种PVP改性物，例如可以为水合肼改性聚乙烯吡咯烷酮或者其它官能团改性聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。专利技术人通过进一步地实验发现，所述酰腙结构-CH=NNHCO-具有很强的还原性和配位能力，能够进一步的达到抗氧化的效果。因此，本专利技术中，所述聚乙烯吡咯烷酮衍生物优选采用含有酰腙结构单元的改性聚乙烯吡咯烷酮。所述含有酰腙结构单元的改性聚乙烯吡咯烷酮选自水杨酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮、氨基脲改性聚乙烯吡咯烷酮、苯甲酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮、对甲苯磺酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮和对三氟甲氧基苯胺基甲酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种，但不局限于此。其中，PVP的结构式为。水合肼改性PVP的结构式为。水杨酰肼改性PVP的结构式为。氨基脲改性PVP的结构式为。苯甲酰肼改性PVP的结构式为。对甲苯磺酰肼改性PVP的结构式为。对三氟甲氧基苯胺基甲酰肼改性PVP的结构式为。本专利技术所用的聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯吡咯烷酮衍生物可以商购也可以自己制备。本专利技术所用的聚乙烯吡咯烷酮购买于（阿拉丁试剂公司）；本专利技术所用的聚乙烯吡咯烷酮衍生物采用上述的聚乙烯吡咯烷酮制备得到。其中，聚乙烯吡咯烷酮衍生物的制备方法可以为：取适量PVP溶于1000ml的甲苯溶液，超声波处理30min，得到分散均匀的PVP溶液；取适量PVP改性剂溶于PVP溶液中，超声分散15min，得到混合溶液；将所得混合溶液用水浴加热方式处理2h，水温90℃；然后蒸出甲苯，冷却搅拌产生沉淀，抽滤干燥得到PVP改性衍生物。其中，所述PVP改性剂可以为水合肼、水杨酰、氨基脲、苯甲酰肼、对甲苯磺酰肼或对三氟甲氧基苯胺基甲酰肼中的至少一种，但不局限于此。所述组分B为苯并三氮唑（BTA）和/或咪唑啉类缓蚀剂，其中，BTA具有氮氮双键结构，咪唑啉具有碳氮双键结构，都具有很强的极性，能与铜原形成共价键配位键，从而在铜粉表面形成多层保护膜，且其均为小分子结构，因此可以用作小分子保护剂，能对组分A包裹后的铜粉进行进一步的包裹，从而实现铜粉的彻底保护。根据本专利技术所提供的改性铜粉，为了尽可能的包覆铜粉，防止铜粉被氧化，同时节约改性剂的用量，优选地，所述铜粉与组分A、组分B的质量比100：2~8：0.1~5，最优选为100：5：2。本专利技术的专利技术人经过大量实验发现，铜粉与组分A、组分B的质量比达到100：5：2时铜粉氧化率已达到最低，再提高改性剂的含量并不能进一步的减少铜粉的氧化。本专利技术还提供了上述改性铜粉的制备方法，该方法为将改性剂溶于无水乙醇中形成溶液，然后将铜粉和溶液在无氧环境中混合、搅拌分散后干燥得到改性铜粉。本专利技术提供的改性铜粉的制备方法，所述搅拌是指用超声波处理，处理的时间为尽量让改性剂与铜粉充分接触，一般为15-30min。本专利技术还提供了一种电子浆料，所述电子浆料包括导电剂、粘结剂和有机载体；所述导电剂为本专利技术所述的改性铜粉。根据本专利技术所提供的电子浆料，为了进一步提高电子浆料的性能，优选地，所述导电剂、所述粘结剂和所述有机载体的质量比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性铜粉，其特征在于，所述改性铜粉包括铜粉以及所述铜粉表面包覆的改性剂，所述改性剂包括组分A和组分B，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯吡咯烷酮衍生物，组分B为苯并三氮唑和/或咪唑啉类缓蚀剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性铜粉，其特征在于，所述改性铜粉包括铜粉以及所述铜粉表面包覆的改性剂，所述改性剂包括组分A和组分B，其中组分A为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯吡咯烷酮衍生物，组分B为苯并三氮唑和/或咪唑啉类缓蚀剂。
2.根据权利要求1所述的改性铜粉，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮衍生物为含有酰腙结构单元的改性聚乙烯吡咯烷酮。
3.根据权利要求2所述的改性铜粉，所述含有酰腙结构单元的改性聚乙烯吡咯烷酮选自水杨酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮、氨基脲改性聚乙烯吡咯烷酮、苯甲酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮、对甲苯磺酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮和对三氟甲氧基苯胺基甲酰肼改性聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的改性铜粉，其特征在于，所述铜粉与组分A、组分B的质量比100：2~8：0.1~5。
5.权利要求1所述改性铜粉的制备方法，其特征在于，该方法为将改性剂溶于无水乙醇中形成溶液，然后将铜粉和溶液在无氧环境中混合、搅拌分散后干燥得到改性铜粉。
6.一种电子浆料，其特征在于，所述电子浆料包括导电剂、粘结剂和有机载体；所述导电剂为权利要求1所述的改性铜粉。
7.根据权利要求6所述的电子浆料，其特征在于，所述导电剂、所述粘结剂和所述有机载体的质量比为100：1~5：50~80，其中导电剂的含量以铜粉计。
8.根据权利要求6所述的电子浆料，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大军，孔宪君，王绍隆，刘梦辉，张豫华，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44