CN102212801B - 一种ps微球化学镀银的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PS微球化学镀银的方法，先对PS微球表面进行粗化处理，然后将粗化后的PS微球进行敏化和活化处理，在搅拌的条件下将处理后的PS微球加入到银氨溶液中，加入定量的还原剂完成PS微球表面的化学镀银；过滤、分离、洗涤，真空干燥后得到Ag/PS复合粒子。本发明所述的PS镀银方法，制备工艺、原料组成简单，易于大规模生产；所制备的PS/Ag复合粒子密度小于1.2×10-3kg·cm-3，电阻率小于4.2×10-4Ω·cm，具备优异的轻质高导电性能。

Description

一种PS微球化学镀银的方法
技术领域
本发明涉及一种化学镀银方法，特别是一种PS微球表面化学镀银的方法。
背景技术
导电橡胶具有良好的弹性、可延展性、环境密封性、耐介质腐蚀性、电磁屏蔽性，可用于航天航空、船舶、计算机以及手机等领域，实现电子电器设备与环境调和、共存的电磁兼容环境，同时避免重要信息的泄漏。传统的导电橡胶用导电填料一般为实心的高导电或高磁导率的金属，如铜粉、银粉等。铜粉存在导电率低、易氧化等问题，银粉存在成本高、密度大等问题。
制备导电橡胶的镀银复合粒子，一般为镀银铜粉、镀银玻璃微珠等。发明专利CN 1876282A公布了一种铜粉表面化学镀银的方法，所制备的镀银铜粉体积电阻率达到了2×10-4Ω·cm；专利CN 1792928A公布了一种空心玻璃化学镀银的方法，该方法首先对空心玻璃微珠表面进行敏化和活化处理，让该表面包覆一层作为催化核的活化层，然后用原位沉积的方法镀银。但该方法中并未透露所制备的镀银空心玻璃微珠的具体的体积电阻率。通常的铜镀银复合粒子尽管拥有优异的导电性能，但由于是以金属或无机粒子为核，密度仍显过高，这就限制了其在一些对制件密度要求苛刻的领域的应用。
发明内容
本发明针对目前存在的导电填料密度过大的问题，提供一种PS微球化学镀银的方法，该方法工艺安全、简单有效、符合环保要求，所制备的导电粒子具有优异的轻质高导电性能。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种PS微球化学镀银的方法，其特征在于：所述方法依次按如下步骤进行：
（1）对PS微球表面进行粗化处理
把PS微球加入到已经配好的粗化液中，恒温30℃，匀速搅拌15min（转速350r·min-1）；所述粗化液中，溶质为：2～10 %（质量分数）重铬酸钾、1～10 %（质量分数）十二烷基苯磺酸钠和5～10 %（质量分数）的浓硫酸（98%），溶剂为水；
（2）对PS微球进行表面糙化处理
把步骤1所得到的PS微球依次加入1～10%（质量分数）的SnCl2敏化液和0.01～0.05%（质量分数）的PdCl2活化液中； 在敏化液和活化液中分别恒温30℃，匀速搅拌15min（转速350r·min-1）； 
（3）将步骤2所得到的PS微球加入到由硝酸银和氨水配成的银氨溶液中，滴入还原剂甲醛后继续反应20分钟，过滤、洗涤，并于80℃真空干燥后，得银包PS复合填料; 
PS /硝酸银质量比为：2～4：1；
每克硝酸银所需28%（体积分数）氨水量为4～8ml；
每克硝酸银所需37%（质量分数）甲醛量为1～5ml。
在上述方法中，以聚苯乙烯（PS）微球为核，制备导电复合粒子，首先考虑到的是导电粒子的密度问题，选用聚苯乙烯为核可降低复合粒子的密度，从而制备出轻质高导电性能的导电粒子。
在步骤1中，一方面利用酸性水溶液的强氧化作用粗化PS微球表面，使PS微球的比表面积增大，以利于敏化过程中Sn2+离子的附着，提高敏化效率。另外，在粗化过程中，本发明所配制的复合氧化液会在PS微球的表面植入磺酸基团(SO3 2-)。该基团带负电且是亲水基团，因此，可以提高PS微球表面的电负性和亲水性，从而进一步提高敏化过程中Sn2+离子在PS微球表面的附着能力。活化步骤中，Pd2+被Sn2+还原到PS微球表面。镀银过程中，Ag+将以金属Pd为活性中心进行还原，还原出的Ag单质附着在PS微球的表面逐渐形成一层致密的银层。PS微球化学镀银的原理示意图如图(1)所示。
与现有技术相比，本方法所述的PS微球化学镀银方法获得的PS/Ag复合粒子具有较低的密度和较高的导电性能，可用于制备导电涂料以及聚合物基导电复合材料中的导电填料。以低密度聚苯乙烯为核的包银复合粒子作为填料不但可以降低成本，提高银的利用率，而且与目前应用广泛的低密度镀Ag空心玻璃微珠相比，还具有抗剪切的优点。其体积电阻率达到10-4Ω·cm，可以满足电子工业的需要。
附图说明
    图1——本发明的PS/Ag复合粒子的原理示意图；
    图2——本发明所制备的PS/Ag复合粒子的扫描电镜谱图;
    图3——本发明所制备的PS/Ag复合粒子的XRD谱图; 
    图4——本发明所制备的PS/Ag复合粒子导电性测试结果; 
图2和图3中，(a)纯PS微球; (b)Ag/PS复合粒子。
具体实施方式
以下实施例中使用的PS微球的平均粒度为2μm。
实施例1
取PS微球1g，加入到已经配制好的100ml粗化液中粗化15min（30℃），取出后，用蒸馏水洗涤2～3次。随后放入100ml敏化液中敏化15min（30℃），取出，用蒸馏水洗涤2～3次。放入100ml活化液中活化15min（30℃）。取出，用蒸馏水洗涤2～3次后待用。取0.25gAgNO3加入到100ml蒸馏水中，加入氨水（28%）1.5ml，获得透明的银氨溶液。将处理过的PS微球加入到银氨溶液中，搅拌后逐滴加入0.5ml甲醛（37%），持续搅拌20min，过滤后用蒸馏水洗涤3次，过滤，80℃真空干燥，得到Ag/PS复合粒子。在该实施例中，各步骤配方及测试结果如下：
Figure 992306DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
取PS微球2g，加入到已经配制好的30ml粗化液中粗化15min（30℃），取出后，用蒸馏水洗涤2～3次。随后放入30ml敏化液中敏化15min（30℃），取出，用蒸馏水洗涤2～3次。放入30ml活化液中活化15min（30℃）。取出，用蒸馏水洗涤2～3次后待用。取0.7gAgNO3加入到100ml蒸馏水中，加入氨水（28%）3.8ml，获得透明的银氨溶液。将处理过的PS微球加入到银氨溶液中，搅拌后逐滴加入1.8ml甲醛（37%），持续搅拌20min，过滤后用蒸馏水洗涤3次，过滤，80℃真空干燥，得到Ag/PS复合粒子。在该实施例中，各步骤配方及测试结果如下：
Figure 909446DEST_PATH_IMAGE002
实施例3
取PS微球2g，加入到已经配制好的100ml粗化液中粗化15min（30℃），取出后，用蒸馏水洗涤2～3次。随后放入60ml敏化液中敏化15min（30℃），取出，用蒸馏水洗涤2～3次。放入35ml活化液中活化15min（30℃）。取出，用蒸馏水洗涤2～3次后待用。取1gAgNO3，加入到200ml蒸馏水中，加入氨水（28%）4.5ml，得到透明的银氨溶液。将处理过的PS微球加入到银氨溶液中，搅拌后逐滴加入2ml甲醛（37%），持续搅拌20min，过滤后用蒸馏水洗涤3次，过滤，80℃真空干燥，得到Ag/PS复合粒子。在该实施例中，各步骤配方及测试结果如下：
Figure 502233DEST_PATH_IMAGE003
实施例4：
取PS微球6g，加入到已经配制好的100ml粗化液中粗化15min（30℃），取出后，用蒸馏水洗涤2～3次。随后放入100ml敏化液中敏化15min（30℃），取出，用蒸馏水洗涤2～3次。放入100ml活化液中活化15min（30℃）。取出，用蒸馏水洗涤2～3次后待用。取2gAgNO3加入到200ml蒸馏水中，加入氨水（28%）8ml，获得透明的银氨溶液。将处理过的PS微球加入到银氨溶液中，搅拌后逐滴加入4ml甲醛（37%），持续搅拌20min，过滤后用蒸馏水洗涤3次，过滤，80℃真空干燥，得到Ag/PS复合粒子。在该实施例中，各步骤配方及测试结果如下：
实施例5：
取PS微球6g，加入到已经配制好的100ml粗化液中粗化15min（30℃），取出后，用蒸馏水洗涤2～3次。随后放入100ml敏化液中敏化15min（30℃），取出，用蒸馏水洗涤2～3次。放入100ml活化液中活化15min（30℃）。取出，用蒸馏水洗涤2～3次后待用。取3gAgNO3加入到200ml蒸馏水中，加入氨水（28%）24ml，得到透明的银氨溶液。将处理过的PS微球加入到银氨溶液中，搅拌后逐滴加入15ml甲醛（37%），持续搅拌20min，过滤后用蒸馏水洗涤3次，过滤，60℃真空干燥，得到Ag/PS复合粒子。在该实施例中，各步骤配方及测试结果如下：
Figure 774131DEST_PATH_IMAGE005

Claims (1)

1.一种PS微球化学镀银的方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行：
（1）对PS微球表面进行粗化处理
把PS微球加入到已经配制好的粗化液中，于30℃下粗化15min；所述粗化液，溶质为：2～10 %（质量分数）重铬酸钾、1～10 %（质量分数）十二烷基苯磺酸钠和5～10 %（质量分数）的98%的浓硫酸，溶剂为水；
每克PS微球所需粗化液的量为15～50ml；
（2）对PS微球进行表面糙化处理
把步骤1所得到的PS微球依次加入到1～10%（质量分数）的SnCl2敏化液和0.01～0.05%（质量分数）的PdCl2活化液中，在敏化液和活化液中分别恒温30℃，匀速搅拌15min；
每克PS微球所需敏化液的量为15～50ml； 
每克PS微球所需活化液的量为15～50ml； 
（3）将步骤2所得到的PS微球加入到由硝酸银和氨水配成的银氨溶液中，滴加还原剂甲醛后继续反应20 min，过滤、洗涤，并于80℃真空干燥，得银包PS复合填料; 
PS /硝酸银质量比为2～4：1；
每克硝酸银所需28%（体积分数）氨水量为4～8ml；
每克硝酸银所需37%（质量分数）甲醛量为1～5ml。
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