CN104152882B - 一种复合型导电填料化学镀银活性炭的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型导电填料化学镀银活性炭的制备方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤：a、活性炭粉末预处理，将活性炭粉末先用NaOH溶液碱洗除去活性炭粉末的部分灰质，水洗至中性，烘干；再用HNO3溶液氧化处理，水洗至中性，烘干待用；b、将改性后的活性炭粉末直接加入到配置好的化学镀银溶液中，加热到一定温度，反应一段时间后抽滤水洗干燥；c、将反应干燥后的活性炭再经氯化亚锡溶液敏化，硝酸银溶液活化后，加入到化学镀银溶液中，常温下反应一段时间后抽滤水洗干燥。本发明制备的化学镀银活性炭质量轻，导电性好，多孔结构有利于与树脂的接枝混合，孔道内有银沉积弥补其因孔道导致的导电性的不足。
Description
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域，更具体的是涉及一种复合型导电填料的制备方法。
背景技术
导电浆料(导电胶，导电油墨)是全印制电子的关键材料，是印刷线路板(PCB-printed circuit)行业升级转型的关键技术，导电浆料技术的成熟将带动电子制造业向着更加便宜的印刷方向发展。而导电填料是导电浆料的核心成分，对导电浆料的性能起至关重要的作用，可以说导电填料的性能直接决定着导电浆料的优劣。目前用于导电浆料的填料可以分为碳系填料，金属系填料和复合系填料。不同的填料决定了不同的导电浆料的用途。碳系填料主要有石墨，炭黑，碳纤维等，其价格便宜，质量轻，可以较好的分散在连接料中，但导电性不好，这就决定了它只能用于一些对导电性要求不是很高的情况。金属系导电填料有金，银，铜等金属和一些金属氧化物，金导电性优良，但价格过于昂贵，银的导电性较好，价格也较高，因此它们多用于一些特殊要求的场合，银还因为银迁徙现象导致其导电性下降。铜的导电性好，价格也适中，但铜易于氧化成其氧化物，导电性不稳定；此外金属系导电填料的质量普遍较重，如果在连接料中没有经过很好的分散形成稳定的分散体系，容易由于重力作用而沉积在连接料底部，所以现在金属系填料越来越朝着小粒径的方向发展，出现了很多纳米级别的银浆和铜浆，虽然效果较好，但成本也更高。复合系导电填料是以价廉，质轻的材料(玻璃微珠，石墨，炭纤维等)作为基础，在其表 面包覆一层稳定性好，电导率高的导电物质(如银)而得到的复合材料，使其兼具有两种材料的优点(质轻，导电性好)，基于对材料质量和导电性两方面的考虑，非金属材料表面金属化后作为导电填料而制备的导电材料具有更加广阔的应用前景，也得到了更加广泛的关注。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种能用于制备导电胶和导电油墨的复合型导电填料化学镀银活性炭的制备方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种复合型导电填料化学镀银活性炭的制备方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤：
a、活性炭粉末预处理，将活性炭粉末先用NaOH溶液碱洗除去活性炭粉末的部分灰质，水洗至中性，烘干；再用HNO3溶液氧化处理，提高其吸附金属离子的性能，水洗至中性，烘干待用；
b、将改性后的活性炭粉末直接加入到配置好的化学镀银溶液中，加热到一定温度，反应一段时间后抽滤水洗干燥；
c、将反应干燥后的活性炭再经氯化亚锡溶液敏化，硝酸银溶液活化后，加入到化学镀银溶液中，常温下反应一段时间后抽滤水洗干燥即可。
进一步地，步骤a所述的NaOH浓度为10％-20％，HNO3浓度为30％-50％。
进一步地，步骤b和c所述的化学镀银液为银氨溶液与还原剂混合而成的溶液。
所述银氨溶液中AgNO3浓度为：10g/L-20g/L，氨水浓度为：100mL/L-200mL/L，氢氧化钠浓度为：10g/L-15g/L，乙醇浓度为：50mL/L-100mL/L。
所述还原剂为葡萄糖或甲醛中的一种。
进一步地，步骤b所述的反应温度为40℃-60℃。最佳温度应达到如下要求：将配置好的化学镀银液加热到一定温度后，在没有加入活性炭粉末的时候，由于化学镀银液的不稳定，会立即在烧杯壁上沉积银镜，再在同样条件下加入活性炭粉末反应，新生的银微晶颗粒被大部分的吸附于活性炭孔道内，烧杯壁上无银镜生成。
进一步地，步骤c所述的氯化亚锡浓度为：5g/L-15g/L，硝酸银浓度为：1g/L-3g/L。
所述步骤b的反应时间为20-60min。
所述步骤c的反应时间为20-60min。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明与现有的复合型导电填料相比，首次提供一种多孔性的复合型导电填料镀银活性炭，并且利用活性炭的吸附性和化学镀银液的不稳定性在其孔道内沉积上银，弥补导电性的不足，这也是现有的复合型导电填料难以替代的；所制备的镀银活性炭具有复合型导电填料的优点-质量轻，导电性好，能减少填料在连接料中的使用量，节约成本，多孔结构使的导电填料能很好的与树脂接枝混合，形成稳定分散和高效的导电网络，具有优良的性能，可以用于导电胶和导电油墨的制备。
附图说明
图1是化学镀银活性炭导电填料扫描电子显微镜(SEM)图。
图2是化学镀银活性炭导电填料元素能谱分析(EDX)图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的具体实施方案作进一步的详述。
本发明一种复合型导电填料化学镀银活性炭的制备方法，它包括如下 工艺步骤：
a、活性炭粉末预处理，将活性炭粉末先用NaOH溶液碱洗除去活性炭粉末的部分灰质，水洗至中性，烘干；再用HNO3溶液氧化处理，提高其吸附金属离子的性能，水洗至中性，烘干待用；
b、将改性后的活性炭粉末直接加入到配置好的化学镀银溶液中，加热到一定温度，反应一段时间后抽滤水洗干燥；
c、将反应干燥后的活性炭再经氯化亚锡溶液敏化，硝酸银溶液活化后，加入到化学镀银溶液中，常温下反应一段时间后抽滤水洗干燥即可。
所述技术方案中：
活性炭是具有孔隙结构发达、比表面积大、选择性吸附能力强的炭材料。它较大的比表面积和多孔结构有利于其在树脂中接枝分散，形成稳定的分散体系。但缺点是导电性较弱，而镀银能很好的增强其导电性，弥补其不足。银的氧化还原标准电极电位比较高(EθAg+＝+0.7990V，Eθ[(Ag(NH3)2]+＝+0.373V),因此在化学镀银溶液中很不稳定，尤其当温度升高的时候，容易自分解，在烧杯壁上沉积出一层光亮的银镜，如我们常见的银镜反应，这也是现有技术中采用玻璃微珠，石墨，炭纤维等质轻的材料作为基础进行表面化学镀银时难以解决的问题。而当在同样的情况下加入活性炭粉末的时候烧杯壁上并没有银镜的沉积，由于活性炭的强吸附性，新生的银微晶颗粒大部分的被吸附于活性炭孔道内沉积。这样能有效的在活性炭的多孔结构中沉积上银，然后再用普通的化学镀银的方法在活性炭表面镀银，这样就能是活性炭的孔道和表面都有银的沉积，制备出一种化学镀银活性炭导电填料。
实施例1
在200mL浓度为10％的NaOH溶液中加入10g活性炭粉末，在电磁搅拌器上搅拌30min，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性，再放入200mL浓度为30％的HNO3溶液中用电磁搅拌器搅拌4h，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性。
配置化学镀银溶液：往200mLAgNO3浓度为10g/L的溶液中慢慢加入氨水，有沉淀产生，继续添加至沉淀消失，再加入2.5gNaOH产生黑色沉淀，添加剩余氨水黑色沉淀又消失，添加氨水至所用氨水总量为25mL，配置成A液；往200mL葡萄糖浓度为25g/L的溶液中加入10mL乙醇混合均匀，配置成还原剂B液。当使用之前将A,B溶液混合配置成化学镀银溶液。各取一半的A,B液混合后在电磁搅拌器上边搅拌边加入预处理的活性炭粉末，活性炭粉末加入完全后升高温度至50℃，反应30min后，过滤干燥。将干燥的活性炭粉末先于200mL浓度为10g/L的氯化亚锡溶液(氯化亚锡溶液配制前先将氯化亚锡溶于少量盐酸，再稀释至一定体积)中敏化10min，200mL浓度为1g/L的硝酸银溶液中活化10min。将另外一半的A,B液混合于电磁搅拌器上搅拌，加入活化后的活性炭粉末，常温下反应30min，过滤干燥后收集镀银活性炭粉末。
实施例2
在200mL浓度为10％的NaOH溶液中加入10g活性炭粉末，在电磁搅拌器上搅拌30min，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性，再放入200mL浓度为30％的HNO3溶液中用电磁搅拌器搅拌4h，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性。配置化学镀银溶液：往200mLAgNO3浓度为20g/L的溶液中慢慢加入氨水，有沉淀产生，继续添加至沉淀消失，再加入3.75gNaOH产 生黑色沉淀，添加剩余氨水黑色沉淀又消失，添加氨水至所用氨水总量为50mL，配置成A液；往200mL葡萄糖浓度为25g/L的溶液中加入10mL乙醇混合均匀，配置成还原剂B液。当使用之前将A,B溶液混合配置成化学镀银溶液。各取一半的A,B液混合后在电磁搅拌器上边搅拌边加入预处理的活性炭粉末，活性炭粉末加入完全后升高温度至40℃，反应30min后，过滤干燥。将干燥的活性炭粉末先于200mL浓度为10g/L的氯化亚锡溶液中敏化10min，200mL浓度为1g/L的硝酸银溶液中活化10min；其中，氯化亚锡溶液配制前先将氯化亚锡溶于少量盐酸，再稀释至一定体积。将另外一半的A,B液混合于电磁搅拌器上搅拌，加入活化后的活性炭粉末，常温下反应30min，过滤干燥后收集镀银活性炭粉末。
实施例3
在200mL浓度为20％的NaOH溶液中加入10g活性炭粉末，在电磁搅拌器上搅拌30min，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性，再放入200mL浓度为40％的HNO3溶液中用电磁搅拌器搅拌4h，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性。配置化学镀银溶液：往200mLAgNO3浓度为10g/L的溶液中慢慢加入氨水，有沉淀产生，继续添加至沉淀消失，再加入2.5gNaOH产生黑色沉淀，添加剩余氨水黑色沉淀又消失，添加氨水至所用氨水总量为25mL，配置成A液；往10mL乙醇中加入3mL甲醛混合均匀，配置成还原剂B液。当使用之前将A,B溶液混合配置成化学镀银溶液。各取一半的A,B液混合后在电磁搅拌器上边搅拌边加入预处理的活性炭粉末，活性炭粉末加入完全后升高温度至50℃，反应30min后，过滤干燥。将干燥的活性炭粉末先于200mL浓度为15g/L的氯化亚锡溶液(氯化亚锡溶液配制前先将氯化亚锡溶于少量盐酸，再稀释至一定体积)中敏化10min，200mL 浓度为2g/L的硝酸银溶液中活化10min。将另外一半的A,B液混合于电磁搅拌器上搅拌，加入活化后的活性炭粉末，常温下反应30min，过滤干燥后收集镀银活性炭粉末。
实施例4
在200mL浓度为20％的NaOH溶液中加入10g活性炭粉末，在电磁搅拌器上搅拌30min，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性，再放入200mL浓度为40％的HNO3溶液中用电磁搅拌器搅拌4h，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性。配置化学镀银溶液：往200mLAgNO3浓度为20g/L的溶液中慢慢加入氨水，有沉淀产生，继续添加至沉淀消失，再加入3.75gNaOH产生黑色沉淀，添加剩余氨水黑色沉淀又消失，添加氨水至所用氨水总量为50mL，配置成A液；往10mL乙醇中加入3mL甲醛混合均匀，配置成还原剂B液。当使用之前将A,B溶液混合配置成化学镀银溶液。各取一半的A,B液混合后在电磁搅拌器上边搅拌边加入预处理的活性炭粉末，活性炭粉末加入完全后升高温度至40℃，反应30min后，过滤干燥。将干燥的活性炭粉末先于200mL浓度为10g/L的氯化亚锡溶液(氯化亚锡溶液配制前先将氯化亚锡溶于少量盐酸，再稀释至一定体积)中敏化10min，200mL浓度为1g/L的硝酸银溶液中活化10min。将另外一半的A,B液混合于电磁搅拌器上搅拌，加入活化后的活性炭粉末，常温下反应30min，过滤干燥后收集镀银活性炭粉末。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种复合型导电填料化学镀银活性炭的制备方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤：
在200mL浓度为20%的NaOH溶液中加入10g活性炭粉末，在电磁搅拌器上搅拌30min，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性，再放入200mL浓度为40%的HNO3溶液中用电磁搅拌器搅拌4h，过滤用去离子水冲洗多次至pH为中性；配置化学镀银溶液：往200mLAgNO3浓度为20g/L的溶液中慢慢加入氨水，有沉淀产生，继续添加至沉淀消失，再加入3.75gNaOH产生黑色沉淀，添加剩余氨水黑色沉淀又消失，添加氨水至所用氨水总量为50mL，配置成A液；往10mL乙醇中加入3mL甲醛混合均匀，配置成还原剂B液；当使用之前将A,B溶液混合配置成化学镀银溶液；各取一半的A,B液混合后在电磁搅拌器上边搅拌边加入预处理的活性炭粉末，活性炭粉末加入完全后升高温度至40℃，反应30min后，过滤干燥；将干燥的活性炭粉末先于200mL浓度为10g/L的氯化亚锡溶液中敏化10min，200mL浓度为1g/L的硝酸银溶液中活化10min；将另外一半的A,B液混合于电磁搅拌器上搅拌，加入活化后的活性炭粉末，常温下反应30min，过滤干燥后收集镀银活性炭粉末。
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