CN103192074A - 一种高分散型银粉和薄膜电池用导电银浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分散型银粉和薄膜电池用导电银浆。该高分散型银粉，由高分子微球和包覆于高分子微球表面的纳米银层组成，所述的高分子微球由甲基丙烯酸树脂、光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷、聚乙烯醇经紫外光照射聚合而成；而将所述的高分散型银粉与玻璃粘结剂、有机溶剂混合搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆。本发明的显著优点在于：通过增加或减少紫外光UV的照射时间，使得高分子微球形貌可预测、可控、粒径分布合理，而原位合成的纳米银粉可均匀致密地包覆于高分子微球表面上，不仅可以减少贵金属银粉的用量，降低生产成本，同时也大大提高了纳米银粉的分散性和稳定性，进一步提高银浆的导电性能。
Description
技术领域
本发明属于导电银浆制备技术领域，特别涉及一种高分散型银粉和薄膜电池用导电银浆。
背景技术
银粉及其电子浆料是电子工业中应用最为广泛和用量最大的一种贵金属粉末，是生产各种电子元器件产品的关键功能材料。银粉在导电银浆中的分散是十分重要的。由于纳米银粉的粒径较小、表面活化能较高、难分散，容易发生团聚现象。
因此，如何提高纳米银粉在银浆中的分散稳定性一直是研究的热点。中国专利（CN 101003907 B）公开了一种纳米银包覆二氧化硅的金属介电复合颗粒的制备方法，其采用超声电化学方法一步将银纳米粒子沉积到二氧化硅球的表面，且其表面分布非常均匀，具有较好的工业应用前景。
高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其他几何体的高分子材料。作为一种新型的载体材料，因其特殊的形貌和耐热性质，近年来在电子制造以及信息存储等领域有着广泛的应用价值。本发明通过原位合成纳米银层包覆于高分子微球的表面，可提高纳米银粉在银浆中的分散性。
发明内容
本发明针对现有技术中纳米银粉在银浆中存在易团聚、分散性差的问题而提供一种高分散型银粉。
本发明的另一个目的在于提供上述高分散型银粉所制备得到的薄膜电池用导电银浆。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高分散型银粉，由高分子微球和包覆于高分子微球表面的纳米银层组成，其特征在于：所述的高分子微球由甲基丙烯酸树脂、光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷、聚乙烯醇经紫外光照射聚合而成，其具体制备步骤如下：
步骤1、将单体丙烯酸树脂溶于甲苯和丁酮的混合溶剂中，搅拌均匀；
步骤2、加入光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷，继续搅拌均匀；
步骤3、加入质量分数为0.6%的分散剂聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，制得稳定的悬浮液；
步骤4、将步骤3所得的悬浮液置于紫外灯照射下进行光聚合，制得高分子微球分散液，过滤，制备出高分子微球；
其中，步骤1中所述的单体丙烯酸树脂与混合溶剂的质量比为1：3～6，其中甲苯和丁酮的质量比为2：1；
步骤2中所述的光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷与单体丙烯酸树脂的质量比为0.005～0.05：1；
步骤3中所述的聚乙烯醇溶液与单体丙烯酸树脂的质量比为0.05～0.1：1；
步骤4中所述的紫外灯照射时间为3～5分钟，紫外灯照射强度为120W/cm2；
所述的包覆于高分子微球表面的纳米银层由硝酸银溶液、分散剂聚乙烯吡咯烷酮经还原剂水合肼溶液原位合成制得，其具体制备步骤为：将所得的高分子微球配制成40%～60%的高分子微球分散液，加入2mol/L的硝酸银溶液和分散剂聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，升温至40℃～60℃，然后加入0.5mol/L的还原剂水合肼溶液，在搅拌条件下，反应30～50min，用质量分数为2%～5%的氨水溶液调节体系pH值为5～6，反应完毕后，产物经离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤3～5次，烘干，制备出包覆于高分子微球表面的纳米银层，其中硝酸银溶液与高分子微球分散液的质量比为1～3：1，聚乙烯吡咯烷酮与高分子微球分散液的质量比为0.05～0.2：1，水合肼溶液与硝酸银溶液的质量比为0.1～0.5：1；
一种薄膜电池用导电银浆，由所制得的高分散型银粉与玻璃粘结剂、有机溶剂混合搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆，其中高分散型银粉与玻璃粘结剂的质量之比为5～8：1，有机溶剂与玻璃粘结剂的质量之比为0.5～0.8：1。
其中，所述的玻璃粘结剂为Bi2O3、ZnO、Al2O3、SiO2和TiO2的混合物；所述的有机溶剂为丁酮或石油醚。
进一步地，所述的薄膜电池用导电银浆其具体制备为：将45%~54%Bi2O3、6.5%~9.5%ZnO、15%~20%Al2O3、6%~9%SiO2和7.5%~12.0%TiO2均匀混合，加热至1000℃，保温1小时，然后倒入冷水中淬火，把淬火的物料球磨2小时，出料烘干，加入所制得的高分散型银粉，加入丁酮或石油醚搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆。
本发明的显著优点在于：
1、通过增加或减少紫外光UV的照射时间，使得高分子微球形貌可预测、可控、粒径分布合理，而原位合成的纳米银粉可均匀致密地包覆于高分子微球表面上，不仅可以减少贵金属银粉的用量，降低生产成本，同时也大大提高了纳米银粉的分散性和稳定性，进一步提高银浆的导电性能。
2、紫外光UV引发的聚合反应反应时间少，能耗低、对环境无污染，适合大规模流水线生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
1. 将100克丙烯酸树脂溶于300克甲苯和丁酮的混合溶剂中，其中甲苯200克，丁酮100克，搅拌均匀；然后加入5克2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷，继续搅拌均匀；加入5克质量分数为6%的分散剂聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，制得稳定的悬浮液，最后将该悬浮液置于紫外灯照射下进行光聚合，紫外灯光照强度为120 W/cm2，光照时间为3分钟，制得高分子微球分散液，过滤，制备出高分子微球；
2. 将步骤1所制得的滤饼中加入蒸馏水，搅拌，配制成40%的高分子微球分散液，取50克该高分子微球分散液，加入50克2mol/L的硝酸银溶液和2.5克分散剂聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，升温至40℃，然后加入5克0.5mol/L的水合肼溶液，在搅拌条件下，反应30分钟，用质量分数为2%的氨水溶液调节体系pH值为5，反应完毕后，产物经离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤3次，烘干，制备出包覆于高分子微球表面的纳米银层；
3. 称取6克45%~54%Bi2O3、6.5%~9.5%ZnO、15%~20%Al2O3、6%~9%SiO2和7.5%~12.0%TiO2均匀混合物，加热至1000℃，保温1小时，然后倒入冷水中淬火，把淬火的物料球磨2小时，出料烘干，加入步骤2所制得的纳米银粉30克，加入3克丁酮混合搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆。
实施例2
1. 将100克丙烯酸树脂溶于600克甲苯和丁酮的混合溶剂中，其中甲苯400克，丁酮200克，搅拌均匀；然后加入0.5克2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷，继续搅拌均匀；加入10克质量分数为6%的分散剂聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，制得稳定的悬浮液，最后将该悬浮液置于紫外灯照射下进行光聚合，紫外灯光照强度为120 W/cm2，光照时间为5分钟，制得高分子微球分散液，过滤，制备出高分子微球；
2. 将步骤1所制得的滤饼中加入蒸馏水，搅拌，配制成60%的高分子微球分散液，取50克该高分子微球分散液，加入150克2mol/L的硝酸银溶液和10克分散剂聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，升温至60℃，然后加入7.5克0.5mol/L的水合肼溶液，在搅拌条件下，反应50分钟，用质量分数为5%的氨水溶液调节体系pH值为6，反应完毕后，产物经离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤3次，烘干，制备出包覆于高分子微球表面的纳米银层；
3. 称取5克45%~54%Bi2O3、6.5%~9.5%ZnO、15%~20%Al2O3、6%~9%SiO2和7.5%~12.0%TiO2均匀混合物，加热至1000℃，保温1小时，然后倒入冷水中淬火，把淬火的物料球磨2小时，出料烘干，加入步骤2所制得的纳米银粉40克，加入4克石油醚混合搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆。
实施例3
1. 将100克丙烯酸树脂溶于450克甲苯和丁酮的混合溶剂中，其中甲苯300克，丁酮150克，搅拌均匀；然后加入0.25克2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷，继续搅拌均匀；加入8克质量分数为6%的分散剂聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，制得稳定的悬浮液，最后将该悬浮液置于紫外灯照射下进行光聚合，紫外灯光照强度为120 W/cm2，光照时间为4分钟，制得高分子微球分散液，过滤，制备出高分子微球；
2. 将步骤1所制得的滤饼中加入蒸馏水，搅拌，配制成60%的高分子微球分散液，取50克该高分子微球分散液，加入100克2mol/L的硝酸银溶液和5克分散剂聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，升温至60℃，然后加入25克0.5mol/L的水合肼溶液，在搅拌条件下，反应50分钟，用质量分数为3%的氨水溶液调节体系pH值为6，反应完毕后，产物经离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤4次，烘干，制备出包覆于高分子微球表面的纳米银层；
称取4克45%~54%Bi2O3、6.5%~9.5%ZnO、15%~20%Al2O3、6%~9%SiO2和7.5%~12.0%TiO2均匀混合物，加热至1000℃，保温1小时，然后倒入冷水中淬火，把淬火的物料球磨2小时，出料烘干，加入步骤2所制得的纳米银粉26克，加入2.6克丁酮混合搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆。
Claims (5)
1.一种高分散型银粉，由高分子微球和包覆于高分子微球表面的纳米银层组成，其特征在于：所述的高分子微球由甲基丙烯酸树脂、光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷、聚乙烯醇经紫外光照射聚合而成，其具体制备步骤如下：
步骤1、将单体丙烯酸树脂溶于甲苯和丁酮的混合溶剂中，搅拌均匀；
步骤2、加入光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷，继续搅拌均匀；
步骤3、加入质量分数为0.6%的分散剂聚乙烯醇溶液，搅拌均匀，制得稳定的悬浮液；
步骤4、将步骤3所得的悬浮液置于紫外灯照射下进行光聚合，制得高分子微球分散液，过滤，制备出高分子微球；
其中，步骤1中所述的单体丙烯酸树脂与混合溶剂的质量比为1：3～6，其中甲苯和丁酮的质量比为2：1；
步骤2中所述的光引发剂2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化磷与单体丙烯酸树脂的质量比为0.005～0.05：1；
步骤3中所述的聚乙烯醇溶液与单体丙烯酸树脂的质量比为0.05～0.1：1；
步骤4中所述的紫外灯照射时间为3～5分钟，紫外灯照射强度为120W/cm2；
所述的包覆于高分子微球表面的纳米银层由硝酸银溶液、分散剂聚乙烯吡咯烷酮经还原剂水合肼溶液原位合成制得，其具体制备步骤为：将所得的高分子微球配制成40%～60%的高分子微球分散液，加入2mol/L的硝酸银溶液和分散剂聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，升温至40℃～60℃，然后加入0.5mol/L的还原剂水合肼溶液，在搅拌条件下，反应30～50min，用质量分数为2%～5%的氨水溶液调节体系pH值为5～6，反应完毕后，产物经离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤3～5次，烘干，制备出包覆于高分子微球表面的纳米银层，其中硝酸银溶液与高分子微球分散液的质量比为1～3：1，聚乙烯吡咯烷酮与高分子微球分散液的质量比为0.05～0.2：1，水合肼溶液与硝酸银溶液的质量比为0.1～0.5：1。
2.一种薄膜电池用导电银浆，其特征在于：是由权利要求1所述的高分散型银粉制备得到。
3.根据权利要求2所述的一种薄膜电池用导电银浆，其特征在于：是由权利要求1所述的高分散型银粉与玻璃粘结剂、有机溶剂混合搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆，其中高分散型银粉与玻璃粘结剂的质量之比为5～8：1，有机溶剂与玻璃粘结剂的质量之比为0.5～0.8：1。
4.根据权利要求3所述的一种薄膜电池用导电银浆，其特征在于：所述的玻璃粘结剂为Bi2O3、ZnO、Al2O3、SiO2和TiO2的混合物；所述的有机溶剂为丁酮或石油醚。
5.根据权利要求3或4的一种薄膜电池用导电银浆，其特征在于：具体制备步骤为：将45%~54%Bi2O3、6.5%~9.5%ZnO、15%~20%Al2O3、6%~9%SiO2和7.5%~12.0%TiO2均匀混合，加热至1000℃，保温1小时，然后倒入冷水中淬火，把淬火的物料球磨2小时，出料烘干，加入权利要求1制得的高分散型银粉，加入丁酮或石油醚搅拌均匀，即得到薄膜电池用导电银浆。
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