[发明专利]一种镀铜聚合物薄膜的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种镀铜聚合物薄膜的制备方法及其产品，该镀铜聚合物薄膜的制备方法包括将聚合物原料熔融过滤、模头挤出，纳米铜粉经喷嘴喷出后附着于经模头挤出的聚合物熔体的外表面，经铸片得到镀有纳米铜层的聚合物片材，再经双向拉伸、热定型后得到镀铜聚合物薄膜；所述喷嘴为至少一个。本发明公开的制备方法，将薄膜制造工艺与镀膜工艺合二为一，大大降低了生产周期，提高了生产效率；制备得到的镀铜聚合物薄膜的翘曲低、平面性更好，良率大大增加。

技术领域

本发明涉及薄膜表面金属化领域，尤其涉及一种镀铜聚合物薄膜的制备方法及其产品。

背景技术

目前，储能设备的负极集流体材料多采用的为铜箔，但铜的密度高，重量大，轻量化替代铜可以降低储能设备的重量，提高其能量密度，实现续航上的进步。以薄膜镀铜替代铜箔作为储能设备的负极集流体材料是目前的一种解决方案。

聚苯硫醚(PPS)是分子中含有对亚苯基硫醚重复结构单元的聚合物，是一种新型功能性工程塑料，具有优异的热稳定性能、电绝缘性、耐腐蚀性、阻燃性及较好的力学性能等特点，在电子、汽车、机械、化工领域均有广泛应用。聚苯硫醚薄膜是一种高性能薄膜，尤其是以线性、高分子量的聚苯硫醚树脂原料制备的聚苯硫醚薄膜具有质量更轻、力学性能更佳的优势，尤其适合作为薄膜镀铜的基材用于制备负极集流体材料。

现有技术中，薄膜镀铜加工工艺分为三个工序，先制备薄膜基材，在薄膜基材上先磁控溅射沉积一层纳米级厚度的铜，以此来提高薄膜基材的表面附着力，以提升后续化学镀的界面结合力，最后通过化学或者电镀将铜层镀在薄膜基材上形成最终的成品。磁控溅射镀膜可以将溅射的铜膜厚度控制在纳米级，且厚度均匀，但磁控溅射镀膜工艺仍存在如下问题：

1、磁控溅射装备成本高昂，工艺过程控制困难；

2、磁控溅射工序是离线工序，即制作完成薄膜后再去加工，生产周期长，单位时间产出低，生产效率低；

3、磁控溅射工艺需要在薄膜基材的玻璃化转变温度以上进行，反复加热使薄膜产生形变，平面性变差影响产品质量。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明公开了一种镀铜聚合物薄膜的制备方法，将薄膜制造工艺与镀膜工艺合二为一，大大降低了生产周期，提高了生产效率；制备得到的镀铜聚合物薄膜的翘曲低、平面性更好，良率大大增加。

具体技术方案如下：

一种镀铜聚合物薄膜的制备方法，包括将热塑性聚合物原料熔融过滤、模头挤出，纳米铜粉经喷嘴喷出后附着于经模头挤出的聚合物熔体的外表面，经铸片得到镀有纳米铜层的聚合物片材，再经双向拉伸、热定型后得到所述的镀铜聚合物薄膜；

所述喷嘴为至少一个。

本发明公开的制备方法，通过在制作薄膜基材的过程中同时完成表面纳米级铜的附着这一在线工艺，使得现有技术中的制作薄膜基材+磁控溅射镀纳米铜的两个工序压缩为一个工序，提升了时间利用率。更为重要的是，该工艺避免了磁控溅射工艺中对于聚合物薄膜的多次加热，由此大大降低了镀铜聚合物薄膜的翘曲，平面性更佳。

本发明中，若制备单面镀铜聚合物薄膜，可以采用一个喷嘴进行制备。若制备双面镀铜聚合物薄膜，则采用的喷嘴为至少一组，每组喷组分为上下两个，分别置于所述聚合物熔体的上方与下方。

本发明中制备镀铜层的原料为纳米铜粉，采用该原料可以在聚合物熔体表面涂覆均匀，附着力强，增强与化学镀铜的粘附力。

经试验发现，所述纳米铜粉的粒径不宜过大，若粒径过大，镀层变厚，且均匀性变差。优选的，所述纳米铜粉的中值粒径D50为40～80nm。

本发明中，所述纳米铜粉通过送粉气体输送至喷嘴处，再通过控制该送粉气体的压力来控制铜粉附着的速率。

对所述送粉气体的种类没有特殊要求，优选价格低廉的压缩空气或压缩氮气。