CN102248176B - 一种低烧损片状银粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低烧损片状银粉的制备方法，属导电金属粉体制备技术领域。该方法首先采用化学法将硝酸银制成D₅₀在0.5～2μm之间的还原银粉，经表面改性处理后与研磨介质、水、乳化剂按一定比例配料投入六方球磨机中湿法球磨，乳化剂的使用保证了水为溶剂的湿法球磨工艺的实现。球磨结束后清洗除乳化剂和多余助磨剂，之后60°C真空干燥，干燥完全后再120°C保温2～5小时以进一步脱除多余助磨剂。按本方法制备片状银粉烧损低于0.2％，为国标的约十分之一，该银粉在使用过程中能使助磨剂的不利影响降到最低。

Description

一种低烧损片状银粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种低烧损片状银粉的制备方法，属导电金属粉体制备领域。

背景技术

片状银粉是一种优良的导电填料，随着电子工业的迅猛发展，其在导电涂料、导电油墨、聚合物导电银浆中的用量巨大。

片状银粉的制备方法有化学法和机械法两种。化学法直接制备片状银粉工艺流程虽然更短，但是这种方法制备片状银粉的性能可调性较差，没有太高的实用价值。相对而言，机械法虽然流程较长，但片状银粉的性能可以通过调整银粉的还原工艺、球磨工艺等工艺参数进行人为控制，因此，目前国内外制备片状银粉多采用这种方法。然而，机械法存在冷焊现象，在没有阻焊剂存在的条件下，球磨不但不能起到成片和分散作用，反而会使干法球磨时的银粉硬团聚成银球甚至完全在研磨介质表面形成包裹层，或者导致湿法球磨形成的片状银粉粒度超过预期失去使用价值。因此，机械法制备片状银粉过程中必须使用一定量的助磨剂起到阻焊作用已形成共识，而助磨剂的使用会对性能造成影响，选用何种助磨剂、助磨剂的用量、用法，以及如何降低其不利影响是机械法制备片状银粉真正的技术难点之一。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单、生产成本低、可实现工业化生产的制备低烧损片状银粉的方法。

本发明所述低烧损片状银粉可按如下技术方案实现：

1）采用液相还原法制备还原银粉：用氢氧化钠或无水碳酸钠与硝酸银反应生成氧化银或碳酸银沉淀并调节pH值在12～14之间，氢氧化钠与硝酸银的质量比为1：3.7～4.5，无水碳酸钠与硝酸银的质量比为1：2.5～3；还原剂是甲醛、水合肼、抗坏血酸、葡萄糖、丙三醇中的一种，所制备还原银粉D₅₀在0.5～2μm之间，是一次粒子尺寸为数百纳米的团聚颗粒。

2）还原银粉用助磨剂进行表面改性：按银粉、助磨剂、无水乙醇重量比100：1.5～3：10配制助磨剂的乙醇溶液，加入银粉中充分搅拌均匀后装盘干燥。所述助磨剂是油酸、硬脂酸、十二醇、十六醇、钛酸脂中的一种，该试剂在干燥过程中起分散作用，在接下来的球磨过程中起到阻焊作用。       

3）湿法球磨制备片状银粉：按银粉、研磨介质、水、乳化剂重量比例1：10：2：0.01～0.03配料，之后投入六方球磨机进行球磨。如上所述研磨介质是直径3毫米的不锈钢球，乳化剂为OP、烷基聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚中的一种，该乳化剂的特点是无泡或低泡。乳化剂的使用可以改善水对经表面改性处理的银粉的润湿性能，避免由于银粉疏水亲油而在湿磨过程中大量漂浮于水中或粘附于球磨筒壁上而得不到充分的研磨；球磨过程中球磨筒装填率为筒体体积的40～60％，球磨机转速为30～40转/分钟，球磨时间20～40小时。

4）清洗：球磨结束后，用振动筛将球与银粉分离，分离出来的银粉放入真空抽滤设备中加去离子水反复清洗数遍后脱水，将脱水的银粉初步分散后装入托盘等待干燥。目的在于通过清洗除去乳化剂，另外，由于乳化剂具有除油除脂的作用，清洗的同时还可以除去多余的助磨剂。

5）真空干燥处理：将上述银粉置于真空干燥箱中脱水干燥，真空度为-0.1MPa，干燥脱水温度60°C，水份完全脱除后将温度升高至120°C，继续保温2～5小时。真空干燥过程可以减弱片状银粉的团聚，另外，根据常识可知，真空条件下有机物更容易挥发，而随着温度的升高这种趋势得到加强，片状银粉120°C处理数小时可以进一步脱除部分助磨剂，烧蚀指标降低。

6）经分散、过筛处理便得到本发明所述低烧损片状银粉。该片状银粉烧损低于0.2％，片粉厚度300～500nm，片粉D₅₀在3.5～12.5μm之间可根据需要调整。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、湿法球磨溶剂完全用水，与用乙醇、丙酮等有机溶剂相比具有较大成本优势。

2、乳化剂的使用一方面可解决疏水亲油的银粉在湿磨过程中漂浮于水中或粘附于球磨筒壁上而得不到充分研磨的问题，另一方面可以在清洗过程中起除油除脂的作用，从而降低片状银粉表面吸附助磨剂的量。

3、按本发明所述真空干燥工艺处理后的片状银粉烧损可降到0.2％以下，而片状银粉的国家标准GB/T 1773-2008该指标是≤2～3％。

具体实施方式

实施例1：

（1）还原银粉制备：准确称取硝酸银8kg、氢氧化钠2kg，将硝酸银和50升去离子水一起加入反应釜中搅拌溶解，氢氧化钠溶解于5升水中，然后缓缓加入反应釜中进行化学反应，反应完全后溶液pH值在12～14之间。碱液滴加完成10分钟后，称水合肼0.65kg加水2升稀释，然后滴加至反应釜中进行还原反应。反应完成后出料清洗，检测洗液电导率小于20μs/cm之后脱水至含水率小于50％，得5kg还原银粉。

（2）表面改性：取助磨剂油酸75g，加无水乙醇500g溶解后加入还原银粉中搅拌均匀，等量分装于4只不锈钢托盘中60°C干燥。

（3）湿法球磨：按银粉、研磨介质、水、乳化剂重量比例1：10：2：0.01配料，之后投入六方球磨机进行球磨，乳化剂选用烷基聚氧乙烯醚，球磨机转速30～40转/分钟，球磨时间20～40小时。

（4）球磨结束后用振动筛分机分离银粉和研磨介质，之后用去离子水清洗片状银粉以除去乳化剂。

（5）真空干燥：把清洗干净的片状银粉脱水，经初步分散后装盘进行真空干燥，干燥温度60°C，水份完全脱除后升温至120°C保温3小时。

（6）以上过程结束后室温冷却，片状银粉经分散、过筛便制成D₅₀在7.5～12.5μm，松装密度在0.5～1.6g/cm³可调，片厚300～500nm，烧损低于0.2％的低烧损片状银粉。

实施例2：

（1）还原银粉制备：准确称取硝酸银8kg、无水碳酸钠2.8kg，将硝酸银和50升去离子水一起加入反应釜中搅拌溶解，碳酸钠溶解于5升水中，然后缓缓加入反应釜中进行化学反应，反应完全后溶液pH值在12～14之间。碳酸钠滴加完成30分钟后，称质量浓度38％甲醛1.1kg加水2升稀释，然后滴加至反应釜中进行还原反应。反应完成后出料清洗，检测洗液电导率小于20μs/cm之后脱水至含水率小于50％，得5 kg还原银粉。

（2）表面改性：取助磨剂十二醇100g，加无水乙醇500g溶解后加入还原银粉中搅拌均匀，等量分装于4只不锈钢托盘中60°C干燥。

（3）湿法球磨：按银粉、研磨介质、水、乳化剂重量比例1：10：2：0.03配料，之后投入六方球磨机进行球磨，乳化剂选用烷基聚氧乙烯醚，球磨机转速30～40转/分钟，球磨时间20～40小时。

（4）球磨结束后用振动筛分机分离银粉和研磨介质，之后用去离子水清洗片状银粉以除去乳化剂。

（5）真空干燥：把清洗干净的片状银粉脱水，经初步分散后装盘进行真空干燥，干燥温度60°C，水份完全脱除后升温至120°C保温4小时。

（6）以上过程结束后室温冷却，片状银粉分散、过筛便制成D₅₀为3.5～4.5μm，松装密度为1.4～1.8g/cm³，片厚300～500nm，烧损低于0.2％的低烧损片状银粉。

Claims (6)

1.一种低烧损片状银粉的制备方法，其特征在于：

1）采用液相还原法制备还原银粉：用氢氧化钠或无水碳酸钠与硝酸银反应生成氧化银或碳酸银沉淀并调节pH值在12～14之间，氢氧化钠与硝酸银的质量比为1：3.7～4.5，无水碳酸钠与硝酸银的质量比为1：2.5～3；还原剂是甲醛、水合肼、抗坏血酸、葡萄糖、丙三醇中的一种；

2）还原银粉用助磨剂进行表面改性：按银粉、助磨剂、无水乙醇重量比100：1.5～3：10配制助磨剂的乙醇溶液，加入银粉中充分搅拌均匀后装盘干燥； 

3）湿法球磨制备片状银粉：按银粉、研磨介质、水、乳化剂重量比例1：10：2：0.01～0.03配料，之后投入六方球磨机进行球磨；

4）清洗：球磨结束后，用振动筛将球与银粉分离，分离出来的银粉放入真空抽滤设备中加去离子水反复清洗数遍后脱水，待干燥；

5）真空干燥处理：将上述银粉置于真空干燥箱中脱水干燥，真空度为-0.1MPa，干燥脱水温度60°C，水份完全脱除后将温度升高至120°C，继续保温2～5小时；

6）经分散、过筛处理便得到低烧损片状银粉。

2.根据权利要求1所述的低烧损片状银粉的制备方法，其特征在于1）步骤中所制备还原银粉D₅₀在0.5～2μm之间，是一次粒子尺寸为数百纳米的团聚颗粒。

3.根据权利要求1所述的低烧损片状银粉的制备方法，其特征在于2）步骤中所述助磨剂是油酸、硬脂酸、十二醇、十六醇、钛酸脂中的一种。

4.根据权利要求1所述的低烧损片状银粉的制备方法，其特征在于3）步骤中所述研磨介质是直径3毫米的不锈钢球。

5.根据权利要求1所述的低烧损片状银粉的制备方法，其特征在于3）步骤中所述乳化剂为OP、烷基聚氧乙烯醚、丙二醇嵌段聚醚中的一种。

6.根据权利要求1所述的低烧损片状银粉的制备方法，其特征在于3）步骤中所述球磨过程中球磨筒装填率为筒体体积的40～60％，球磨机转速为30～40转/分钟，球磨时间20～40小时。