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一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法.pdf

  • 上传人:Y94****206
  • 文档编号:4217450
  • 上传时间:2018-09-07
  • 格式:PDF
  • 页数:11
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201210281074.8

    申请日:

    2012.08.09

    公开号:

    CN102764897A

    公开日:

    2012.11.07

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B22F 9/24申请日:20120809|||公开

    IPC分类号:

    B22F9/24

    主分类号:

    B22F9/24

    申请人:

    深圳市圣龙特电子有限公司

    发明人:

    叶志龙; 刘宗义

    地址:

    518116 广东省深圳市龙岗区龙岗宝龙工业城锦龙二路北鸿源工业园E栋

    优先权:

    专利代理机构:

    深圳市千纳专利代理有限公司 44218

    代理人:

    黄良宝

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    内容摘要

    本发明涉及导电浆料领域,尤指一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法。本发明的目的是提供一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法,包括在银盐水溶液中添加分散剂和还原剂将银单质还原出来,其特征在于:在添加分散剂和还原剂之前先向银盐水溶液中加入纳米银粒子,所述纳米银粒子的粒径为5~10nm,所述纳米银粒子的加入量为银盐水溶液中的银盐溶质质量的0.3‰~6‰。本发明提供的制备方法工艺简单、对设备要求低、原料较环保、污染小、利用该方法制备的银粉粒度均匀、分布范围窄。

    权利要求书

    1: 一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法, 包括在银盐水溶液中添加分散剂和 还原剂将银单质还原出来, 其特征在于 : 在添加分散剂和还原剂之前先向银盐水溶液中加 入纳米银粒子, 所述纳米银粒子的粒径为 5~10nm, 所述纳米银粒子的加入量为银盐水溶液 中的银盐溶质质量的 0.3‰ ~6‰。
    2: 根据权利要求 1 所述的制备方法, 其特征在于 : 所述银盐水溶液中的 Ag+ 浓度为 5×10-3 mol/L~5×10-1mol/L, 溶液的反应温度为 10~60℃。
    3: 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法, 其特征在于 : 所述分散剂为十二烷基磺酸钠、 甘油、 丙二醇和聚乙二醇 10000 中的一种或几种的水溶液, 所述分散剂与银盐水溶液中的 银盐溶质的质量比为 1:50~1:200, 所述分散剂的水溶液浓度为 0.5g/L~5g/L。
    4: 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法, 其特征在于 : 所述还原剂为抗坏血酸、 抗坏血 酸钠、 七水硫酸亚铁、 葡萄糖、 甲醛或次磷酸钠的水溶液, 所述还原剂与银盐水溶液中的 Ag+ 的摩尔比为 1:1~2:1, 所述还原剂的水溶液浓度为 100g/L~500g/L。
    5: 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法, 其特征在于, 所述制备方法还包括 : 待反应完 全后, 先将所得溶液过滤, 再分别用去离子水和无水乙醇对过滤所得到的银粉进行清洗。
    6: 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法, 其特征在于, 所述纳米银粒子采用以下方法制 + -4 -2 备: 在 Ag 浓度为 1×10 mol/L~1×10 mol/L 的银盐水溶液中添加分散剂, 保持体系温度 在 5~10℃, 边搅拌边加入还原剂 ; 所述制备纳米银粒子的分散剂与制备纳米银粒子的银盐 水溶液中的银盐溶质的质量比为 0.5:1~2:1, 所述制备纳米银粒子的分散剂的水溶液浓度 为 0.1g/L~0.5g/L ; 所述制备纳米银粒子的还原剂与制备纳米银粒子的银盐水溶液中的 Ag+ 的摩尔比为 0.1:1~1:1。
    7: 根据权利要求 6 所述的制备方法, 其特征在于 : 所述制备纳米银粒子的分散剂为聚 丙烯酸、 聚丙烯酸钠、 明胶和阿拉伯树胶中的一种或几种。
    8: 根据权利要求 6 所述的制备方法, 其特征在于 : 所述制备纳米银粒子的还原剂为硼 氢化钠、 硼氢化钾或水合肼的水溶液, 所述制备纳米银粒子的还原剂的水溶液浓度为 1g/ L~10g/L。

    说明书


    一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法

        【技术领域】
         本发明涉及导电浆料领域, 尤指一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法。背景技术 导电浆料已广泛应用于圆片电容器、 电位器、 厚膜混合集成电路、 敏感元件、 表面 组装技术等电子行业的各个领域。目前应用最广泛的是以银作为导电相的银导电浆料。其 中, 银以银粉的形式存在于导电浆料中, 银粉的形状、 大小、 松装比和流动性等粉体特性对 导电浆料的综合性能有着决定性的影响, 而银粉不同的制备方法则赋予银粉不同的形状、 大小、 松装比和流动性等粉体特性。
         目前最常见的制备银粉的方法是湿化学还原法, 是指在银盐的水溶液中或者在银 的氧化物、 碳酸银及其他不溶化合物的悬浊液中, 添加一定的分散剂及其他形貌控制剂, 利 用还原剂将银单质还原出来, 同时赋予银粉特定的形状、 大小等特性, 烘干后即得到可用于 制备导电浆料的银粉。此方法虽然具有工艺简单、 操作容易、 能耗低等优点, 但是却存在着 银粉的粒径分布范围宽、 形貌不一致、 粒径不均匀、 粒径较大等缺点, 导致采用该银粉的导 电浆料的导电性等性能不够优秀。
         发明内容 本发明的目的是克服上述现有技术的不足, 提供一种用于导电浆料的亚微米级银 粉的制备方法, 利用该方法制备的银粉粒度均匀、 分布范围窄。
         为实现上述目的, 本发明提供了一种用于导电浆料的亚微米级银粉的制备方法, 包括在银盐水溶液中添加分散剂和还原剂将银单质还原出来, 其特征在于 : 在添加分散剂 和还原剂之前先向银盐水溶液中加入纳米银粒子, 所述纳米银粒子的粒径为 5~10nm, 所述 纳米银粒子的加入量为银盐水溶液中的银盐溶质质量的 0.3‰ ~6‰。
         优选地, 所述银盐水溶液中的 Ag+ 浓度为 5×10-3 mol/L~5×10-1mol/L, 溶液的反应 温度为 10~60℃。
         优选地, 所述分散剂为十二烷基磺酸钠、 甘油、 丙二醇和聚乙二醇 10000 中的一种 或几种的水溶液, 所述分散剂与银盐水溶液中的银盐溶质的质量比为 1:50~1:200, 所述分 散剂的水溶液浓度为 0.5g/L~5g/L。
         优选地, 所述还原剂为抗坏血酸、 抗坏血酸钠、 七水硫酸亚铁、 葡萄糖、 甲醛或次磷 + 酸钠的水溶液, 所述还原剂与银盐水溶液中的 Ag 的摩尔比为 1:1~2:1, 所述还原剂的水溶 液浓度为 100g/L~500g/L。
         优选地, 所述制备方法还包括 : 待反应完全后, 先将所得溶液过滤, 再分别用去离 子水和无水乙醇对过滤所得到的银粉进行清洗。
         优 选 地, 所述纳米银粒子采用以下方法制备 : 在 Ag+ 浓 度 为 1×10-4 mol/ L~1×10-2mol/L 的银盐水溶液中添加分散剂, 保持体系温度在 5~10℃, 边搅拌边加入还原 剂; 所述制备纳米银粒子的分散剂与制备纳米银粒子的银盐水溶液中的银盐溶质的质量比
         为 0.5:1~2:1, 所述制备纳米银粒子的分散剂的水溶液浓度为 0.1g/L~0.5g/L ; 所述制备纳 + 米银粒子的还原剂与制备纳米银粒子的银盐水溶液中的 Ag 的摩尔比为 0.1:1~1:1。
         优选地, 所述制备纳米银粒子的分散剂为聚丙烯酸、 聚丙烯酸钠、 明胶和阿拉伯树 胶中的一种或几种。
         优选地, 所述制备纳米银粒子的还原剂为硼氢化钠、 硼氢化钾或水合肼的水溶液, 所述制备纳米银粒子的还原剂的水溶液浓度为 1g/L~10g/L。
         有益效果 : 与现有技术相比, 本发明具有以下优点 : 1、 本发明对现有的制备银粉的方法进行了改进, 通过在反应前添加一定量的纳米银晶 种, 使得在反应时析出的银粒子沉积在纳米银晶种上, 并且慢慢长成特定的形貌和大小的 银颗粒, 此种改进方法制备的银粉, 粒径可达亚微米级, 粒度均匀、 分布范围窄, 而且通过控 制晶种的数量及浓度可以很好地控制所制得银粉的形貌和大小 ; 2、 本发明提供的制备方法工艺简单、 对设备要求低、 原料较环保、 污染小。 附图说明
         图 1 为本发明实施例 1 制备的银粉的粒度分布图 ; 图 2 为本发明实施例 2 制备的银粉的粒度分布图 ; 图 3 为本发明实施例 3 制备的银粉的粒度分布图 ; 图 4 为本发明实施例 4 制备的银粉的粒度分布图 ; 图 5 为本发明实施例 5 制备的银粉的粒度分布图。具体实施方式
         下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明, 以下实施例是对本发明的解 释, 本发明并不局限于以下实施例。
         本发明提供的亚微米级银粉的制备方法分为两步 : 第一步是纳米银粒子的制备 : 在 Ag+ 浓度为 1×10-4 mol/L~1×10-2mol/L 的银盐水溶液 中, 按照分散剂与银盐水溶液中的银盐溶质的质量比 0.5:1~2:1 添加分散剂, 利用冷却装 置使体系温度保持在 5~10℃, 边搅拌边加入浓度为 1g/L~10g/L 的还原剂的水溶液, 还原剂 + 的加入量为与银盐水溶液中的 Ag 的摩尔比为 0.1:1~1:1, 制备出 5~10nm 的银粒子溶胶溶 液。
         第二步是银粉的制备 : 向 Ag+ 浓度为 5×10-3 mol/L~5×10-1mol/L 的银盐水溶液中 加入第一步制备的纳米银粒子溶胶溶液作为种子, 种子的加入量为银盐水溶液中的银盐质 量的 0.3‰ ~6‰, 保持反应温度为 10~60℃, 边搅拌边逐滴加入还原剂与分散剂的水溶液, 分散剂与银盐水溶液中的银盐溶质的质量比为 1:50~1:200, 分散剂的水溶液浓度为 0.5g/ + 还原剂的水溶液浓度为 100g/ L~5g/L, 还原剂与银盐水溶液中的 Ag 的摩尔比为 1:1~2:1, L~500g/L ; 待反应完全后过滤, 先用去离子水清洗, 再用无水乙醇清洗, 最后置于干燥箱中, 于 70℃下干燥 15~24 小时, 得到亚微米级银粉。
         粒度的测定 : 测定所用仪器为成都精新粉体测试设备有限公司制造的 JL-1166 型 激光粒度测试仪, 方法为取 2~5 克银粉样品, 置于测试仪样品室的水中在超声分散下测试,在仪器显示浓度达到 50~80 之间, 读出其 CF 模式下的样品的 D50 数值。
         实施例 1 银粉的制备 : 在反应釜中加入 50 升去离子水, 溶入 450 克硝酸银, 体系温度保持在 30℃, 称取 450 克抗坏血酸及 3 克甘油及 1.5 克聚乙二醇, 2 升去离子水溶解, 温度保持在 30℃, 缓慢的滴加到硝酸银溶液中, 约 30 分钟滴完, 再搅拌 10 分钟, 直至反应完全。停止搅 拌, 将悬浊液抽滤, 先用 2 升去离子水清洗 5 遍, 再用 500 毫升无水乙醇清洗 2 遍, 置于真空 干燥箱中, 于 70℃, 烘干 20 小时, 得到银粉, D50=0.37 微米。
         实施例 2 纳米银粒子的制备 : 在反应釜中加入 5 升去离子水, 溶入 1.8 克硝酸银, 加入 1.8 克明 胶, 溶解, 冷却装置使体系降温到 5℃ ; 称取 0.3 克硼氢化钠, 溶于 100 毫升水中, 也降温到 5℃, 然后快速加入到硝酸银溶液中, 搅拌直至反应完全, 得到纳米银粒子的溶胶溶液。
         银粉的制备 : 在另一反应釜中加入 50 升去离子水, 溶入 450 克硝酸银, 剧烈搅拌过 程中, 将上述纳米银粒子溶胶溶液加入其中作为种子, 体系温度保持在 30℃ ; 称取 450 克抗 坏血酸及 3 克甘油及 1.5 克聚乙二醇, 2 升去离子水溶解, 温度保持在 30℃, 缓慢的滴加到 硝酸银溶液中, 约 30 分钟滴完, 再搅拌 10 分钟, 直至反应完全。停止搅拌, 将悬浊液抽滤, 先用 2 升去离子水清洗 5 遍, 再用 500 毫升无水乙醇清洗 2 遍, 置于真空干燥箱中, 于 70℃, 烘干 20 小时, 得到银粉, D50=0.21 微米。 实施例 3 纳米银粒子的制备 : 在反应釜中加入 5 升去离子水, 溶入 1.8 克硝酸银, 加入 2.0 克聚 丙烯酸钠, 溶解, 冷却装置使体系降温到 5℃ ; 称取 0.25 克水合肼, 溶于 100 毫升水中, 也降 温到 5℃, 然后快速加入到硝酸银溶液中, 搅拌直至反应完全, 得到纳米银粒子的溶胶溶液。
         银粉的制备 : 在另一反应釜中加入 50 升去离子水, 溶入 450 克硝酸银, 剧烈搅拌过 程中, 将上述纳米银粒子溶胶溶液加入其中作为种子, 体系温度保持在 25℃。 称取 695 克七 水硫酸亚铁、 5 克丙二醇及 2 克聚乙二醇, 2 升去离子水溶解, 保持温度在 25℃, 缓慢的滴加 到硝酸银溶液中, 约 30 分钟滴完, 再搅拌 10 分钟, 直至反应完全。 停止搅拌, 将悬浊液抽滤, 先用 2 升去离子水清洗 5 遍, 再用 500 毫升无水乙醇清洗 2 遍, 置于真空干燥箱中, 70℃, 烘 干 20 小时, 得到银粉, D50=0.19 微米。
         实施例 4 纳米银粒子的制备 : 在反应釜中加入 5 升去离子水, 溶入 2.7 克硝酸银, 加入 0.5 克明 胶和 0.5 克聚丙烯酸钠、 0.5 克阿拉伯树胶, 溶解, 冷却装置使体系降温到 5℃ ; 称取 0.4 克 硼氢化钠, 溶于 100 毫升水中, 也降温到 5℃, 然后快速加入到硝酸银溶液中, 搅拌直至反应 完全, 得到纳米银粒子的溶胶溶液。
         银粉的制备 : 在另一反应釜中加入 50 升去离子水, 溶入 300 克硝酸银, 剧烈搅拌过 程中, 将上述纳米银粒子溶胶溶液加入其中作为种子, 体系温度保持在 40℃。 称取 500 克抗 坏血酸钠及 2 克十二烷基磺酸钠、 2 克甘油, 2 升去离子水溶解, 温度保持在 40℃, 缓慢的滴 加到硝酸银溶液中, 约 30 分钟滴完, 再搅拌 10 分钟, 直至反应完全。停止搅拌, 将悬浊液抽 滤, 先用 2 升去离子水清洗 5 遍, 再用 500 毫升无水乙醇清洗 2 遍, 置于真空干燥箱中, 70℃, 烘干 20 小时, 得到银粉, D50=0.17 微米。
         实施例 5
         纳米银粒子的制备 : 在反应釜中加入 5 升去离子水, 溶入 3.6 克硝酸银, 加入 1.0 克明 胶和 1.0 克聚丙烯酸钠, 溶解, 冷却装置使体系降温到 5℃; 称取 0.86 克硼氢化钾, 溶于 100 毫升水中, 也降温到 5℃, 然后快速加入到硝酸银溶液中, 搅拌直至反应完全, 得到纳米银粒 子的溶胶溶液。
         银粉的制备 : 在另一反应釜中加入 50 升去离子水, 溶入 450 克硝酸银, 剧烈搅拌 过程中, 将上述纳米银粒子溶胶溶液加入其中作为种子, 体系温度保持在 50℃。称取 450 克葡萄糖及 4.5 克十二烷基磺酸钠, 2 升去离子水溶解, 温度保持在 50℃, 缓慢的滴加到硝 酸银溶液中, 约 30 分钟滴完, 再搅拌 10 分钟, 直至反应完全。停止搅拌, 将悬浊液抽滤, 先 用 2 升去离子水清洗 5 遍, 再用 500 毫升无水乙醇清洗 2 遍, 70℃, 烘干 20 小时, 得到银粉, D50=0.16 微米。
         粒度分布检测 : 对实施例 1 至实施例 5 所制备的银粉进行粒度分布检测, 检测所用仪器为成都精新粉 体测试设备有限公司制造的 JL-1166 型激光粒度测试仪, , 方法为取 2~5 克银粉样品, 置于 测试仪样品室的水中在超声分散下测试, 在仪器显示浓度达到 50~80 之间, 测出粒度分布 曲线图。检测结果见附图 1 至附图 5 : 图 1 为实施例 1 所制备的银粉的粒度分布图, 即空白 对照试验, 从图中可以看出, 该方法制备的银粉的粒度分布峰低矮、 平缓, 说明银粉粒度的 分布范围较宽, 粒度大小不均匀, 另外, 银粉粒度有部分仅达到微米级, 并未达到导电浆料 所需的亚微米级 ; 图 2 至图 5 分别为实施例 2 至实施例 5 所制备的银粉的粒度分布图, 从图 中可以看出, 四个实施例所制备的银粉的粒度分布峰尖且高, 说明银粉的粒度分布窄, 均匀 性好, 且银粉的粒度均在亚微米级范围内。

    关 键  词:
    一种 用于 导电 浆料 微米 银粉 制备 方法
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