[发明专利]石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的快速发展和广泛应用，业界对电路的集成化要求也在不断提高，小型化和精密化的需求也使得电子元器件对尺寸和引线间距提出更高的要求。导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，其具有环保性、能提供细间距印刷，低温固化，简化封装工序等优点，被广泛的用于微电子封装中，已逐渐的替代传统的锡铅焊料。不过，有限的耐冲击性、在多变的气候环境中电阻易增加和机械强度降低等缺陷是目前阻碍导电胶发展的主要因素。

目前市场上导电胶大多是银粉导电胶，因为银粉的导电性很好，其体积电阻率为 1.59×10^-6Ω·cm，而且不易氧化。但银粉在胶黏剂中存在电子迁移现象，而且银的价格昂贵，所以限制了其应用。而铜粉导电率与银接近，其体积电阻率为 1.72×10^-6Ω·cm，但价格仅为银的 1/20，因此铜粉导电胶应用前景十分广泛。铜粉导电胶最早见于美国的163-4，我国于1980年至1981年先后研制成BC铜合金粉导电胶和254-2常温固化铜粉导电胶。经过几十年的发展，已取得了长足的进步。

铜粉导电胶作为一种新颖的复合材料，其应用越来越受到人们的关注，因此有着广阔的应用前景和巨大的经济效益。其最大的缺陷就是铜粉易氧化：由于铜粉是微米级粒子，其比表面积大，比表面能高，属于热力学不稳定体系，在使用过程中易发生粒子的凝并及团聚现象，影响导电胶的力学性能及导电性能。铜粉的化学性质活泼，导电胶在高温固化过程中铜粉易被氧化以及导电胶在长期的使用过程中，尤其是在潮湿的环境中，铜粉慢慢的被氧化成氧化铜和氧化亚铜薄膜，使电阻率升高，导电胶的导电性能下降，降低了其使用寿命。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体及其制备方法，旨在解决现有技术中导电胶导电填料铜粉极易被氧化问题使其导致的电阻率偏高问题。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，包括步骤：

A、将LPAN溶液在80~300℃下搅拌8~72小时，形成微环化的LPAN溶液；

B、将微环化的LPAN溶液在200~300℃下热处理1~10小时，形成具有梯形结构的热氧化的聚丙烯腈低聚物；

C、将热氧化的聚丙烯腈低聚物和铜化合物，加入到溶剂中，混合均匀，得到LPAN包覆铜化合物；

D、将混合均匀后的LPAN包覆铜化合物在180℃~250℃干燥1~10h，直至溶剂蒸发完全，得到低温碳化前躯体包覆铜化合物；

E、把低温碳化前躯体包覆铜化合物在惰性气氛保护下，在气体流量为10~500ml/min，300~1800 ℃的条件下煅烧6~24小时，从而获得石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，所述步骤B之前还包括：先在微环化的LPAN溶液中加入掺杂物并混合均匀，对LPAN溶液进行掺杂改性。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，所述掺杂物为金属掺杂物或非金属掺杂物；所述金属掺杂物为锡、铜、银、铝、铬、铁、钛、锰、镍、钴金属的金属本身、金属氧化物、金属氮化物、金属硼化物、金属氟化物、金属溴化物、金属硫化物或者金属有机化合物中的一种或者多种混合；所述非金属掺杂物为硅、磷、硼、氮、碳、硫单质及其化合物中的一种或者多种。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，所述LPAN溶液的溶质为液态丙烯腈低聚物，其相对分子量为106~100000，溶剂为水、甲醇或乙醇中的一种或两种组合，LPAN的质量浓度为0.01~0.8:1。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，所述液态丙烯腈低聚物是丙烯腈的均聚物。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，所述液态丙烯腈低聚物是丙烯腈与其它烯类单体的共聚物，其它烯类单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸或亚甲基丁二酸。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，所述铜化合物为氧化铜或铜盐。

所述的石墨烯结构的碳层包覆的铜复合导电粉体的制备方法，其中，按质量比计，LPAN溶液与铜化合物的添加比例为0.05~2:1。