CN104190946A - 高振实密度表面改性银粉的制备方法 - Google Patents

高振实密度表面改性银粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高振实密度表面改性银粉的制备方法。一种高振实密度表面改性银粉的制备方法，包括以下步骤：将锆球和表面处理剂进行球磨，使所述锆球表面均匀的附着一层所述表面处理剂得到改性锆球，所述表面处理剂选自硬酯酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种；及将所述改性锆球与银粉一起进行球磨20分钟～120分钟后得到所述高振实密度表面改性银粉。上述高振实密度表面改性银粉的制备方法制备得到的银粉的振实密度较高。

Description

高振实密度表面改性银粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高振实密度表面改性银粉的制备方法。
背景技术
银粉是电子工业中应用最为广泛的贵金属粉末之一，用于制作导电胶、导电涂料以及各种电子浆料。银粉的形貌、粒径大小，均匀性、分散性及振实密度等对银粉制成的银浆的成膜性能都有影响。
目前银粉的制备方法包括气相法、固相法和液相法。气相法的投资大、能耗高、产率低；固相法制备的银粉粒径偏大；液相法工艺相对较为简单，是目前低成本制备银粉的常用方法。然而，现有的方法制备的银粉的粉体颗粒之间一般有些软团聚，使得其振实密度较低。
发明内容
基于此，有必要提供一种高振实密度表面改性银粉的制备方法。
一种高振实密度表面改性银粉的制备方法，包括以下步骤：
将锆球和表面处理剂进行球磨，使所述锆球表面均匀的附着一层所述表面处理剂得到改性锆球，所述表面处理剂选自硬酯酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种；及
将所述改性锆球与银粉一起进行球磨20分钟～120分钟后得到所述高振实密度表面改性银粉。
在其中一个实施例中，所述锆球与所述表面处理剂进行球磨的时间为25～35分钟，球磨的转速为250～350rpm。
在其中一个实施例中，所述银粉与所述表面处理剂的质量比为1000:1～1000:2。
在其中一个实施例中，将所述改性锆球与银粉进行球磨处理的转速为150rpm～350rpm。
在其中一个实施例中，所述锆球与所述银粉的质量比为1:1～5:1。
在其中一个实施例中，所述锆球的直径为1mm～4mm。
在其中一个实施例中，所述银粉由以下步骤制备：
将硝酸银及表面活性剂溶解于水中配制成银溶液，所述银溶液中银离子的浓度为50g/L～250g/L；
将抗坏血酸、pH调节剂及表面活性剂溶解于水中配制成第一还原液，所述第一还原液中抗坏血酸的浓度为100g/L～500g/L；
将碱性pH调节剂溶解于水中配制成碱性水溶液；及
在预定时间内将所述银溶液及所述碱性水溶液滴加到第一还原液中使银粉均匀长大，其中，控制反应在pH值为2～8，温度为20℃～50℃下进行。
在其中一个实施例中，所述银粉由以下步骤制备：
将硝酸银及表面活性剂溶解于水中配制成银溶液，所述银溶液中银离子的浓度为50g/L～250g/L；
将抗坏血酸及表面活性剂溶解于水中配制成第二还原液，所述第二还原液中抗坏血酸的浓度为100g/L～500g/L；
将碱性pH调节剂溶解于水中配制成碱性水溶液；
将pH调节剂溶于水配制成pH值为2～8的反应底液；及
在预定时间内将所述银溶液、所述第二还原液及所述碱性水溶液滴加至所述反应底液中使银粉均匀长大，其中，控制反应在pH值为2～8，温度为20℃～50℃下进行。
在其中一个实施例中，所述表面活性剂为明胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、果胶及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述pH调节剂选自醋酸、硝酸及碱性pH调节剂中的至少一种，所述碱性pH调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
上述高振实密度表面改性银粉的制备方法，通过球磨的方法将表面处理剂涂敷在锆球的表面，使表面处理剂在锆球表面均匀分散，然后再通过干磨的方式，将改性后的锆球对银粉进行撞击，不会引起银粉形变，且可以提高银粉的分散性及振实密度。
附图说明
图1为实施例1制备的高振实密度表面改性银粉的SEM图；
图2为实施例2制备的高振实密度表面改性银粉的SEM图；
图3为实施例3制备的高振实密度表面改性银粉的SEM图；
图4为实施例4制备的高振实密度表面改性银粉的SEM图；
图5为实施例5制备的高振实密度表面改性银粉的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一实施方式的高振实密度表面改性银粉的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、制备银粉。
银粉可以由业内常用的方法制备，如气相法、固相法和液相法。优选的，采用液相法制备。
优选的，银粉为球银。更优选的，球银的比表面积为0.3～0.8m2/g。
在其中一个实施方式中，银粉由以下步骤制备：
步骤111、将硝酸银及表面活性剂溶解于水中配制成银溶液，银溶液中银离子的浓度为50g/L～250g/L。
优选的，表面活性剂为明胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、果胶及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，硝酸银和表面活性剂的质量比为157:15～157:6。
步骤112、将抗坏血酸、pH调节剂及表面活性剂溶解于水中配制成第一还原液，第一还原液中抗坏血酸的浓度为100g/L～500g/L。
优选的，pH调节剂选自醋酸、硝酸及碱性pH调节剂中的至少一种。碱性pH调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
优选的，抗坏血酸、pH调节剂及表面活性剂的质量比为100～500g：1～1000g：6～15g。
优选的，表面活性剂为明胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、果胶及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
步骤113、将碱性pH调节剂溶解于水中配制成碱性水溶液。
优选的，碱性pH调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
优选的，碱性水溶液中，碱性pH调节剂的质量浓度为5～30％。
步骤114、在预定时间内将银溶液及碱性水溶液滴加到第一还原液中使银粉均匀长大，其中，控制反应在pH值为2～8，温度为20℃～50℃下进行。
优选的，在10分钟～120分钟内，将银溶液及碱性水溶液滴加到第一还原液中使银粉均匀长大。
优选的，制备的银粉过滤、烘干后过筛。具体在本实施方式中，过滤、烘干后过筛的具体操作为，将步骤S114得到的反应液静置沉淀后，过滤沉淀并用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。
在其中一个实施方式中，银粉由以下步骤制备：
步骤S121、将硝酸银及表面活性剂溶解于水中配制成银溶液，银溶液中银离子的浓度为50g/L～250g/L。
优选的，表面活性剂为明胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、果胶及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，硝酸银和表面活性剂的质量比为157:15～157:6。
步骤S122、将抗坏血酸及表面活性剂溶解于水中配制成第二还原液，所述第二还原液中抗坏血酸的浓度为100g/L～500g/L。
优选的，抗坏血酸及表面活性剂的质量比为100～500：6～15。
步骤S123、将碱性pH调节剂溶解于水中配制成碱性水溶液。
优选的，碱性pH调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
优选的，碱性水溶液的pH值为8～14。
步骤S124、将pH调节剂溶于水配制成pH值为2～8的反应底液。
优选的，pH调节剂选自醋酸、硝酸及碱性pH调节剂中的至少一种。碱性pH调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
步骤S125、在预定时间内将银溶液、第二还原液及碱性水溶液滴加至反应底液中使银粉均匀长大，其中，控制反应在pH值为2～8，温度为20℃～50℃下进行。
优选的，在10分钟～120分钟内，将银溶液及碱性水溶液滴加到第一还原液中使银粉均匀长大。
优选的，制备的银粉过滤、烘干后过筛。具体在本实施方式中，过滤、烘干后过筛的具体操作为，将步骤S125得到的反应液静置沉淀后，过滤沉淀并用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。
需要说明的是，银粉不限于采用上述两种方式制备，也可以采用其他方式制备。
步骤S2、将锆球和表面处理剂进行球磨，使锆球表面均匀的附着一层表面处理剂得到改性锆球，表面处理剂选自硬酯酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种。
优选的，锆球的直径为1mm～4mm。
优选的，锆球与所述表面处理剂进行球磨的时间为25～35分钟，球磨的转速为250～350rpm。
优选的，银粉与表面处理剂的质量比为1000:1～2000:1，锆球与银粉的质量比为1:1～5:1。该步骤中，通过后续待处理的银粉的量来确定锆球及表面处理剂的用量。
优选的，锆球和表面处理剂置于球磨罐中进行球磨。
步骤S3、将改性锆球与银粉一起进行球磨20分钟～120分钟后得到高振实密度表面改性银粉。
优选的，将述改性锆球与银粉进行球磨处理的转速为150rpm～350rpm。
优选的，球磨后过筛将高振实密度表面改性银粉与改性锆球分离。
上述高振实密度表面改性银粉的制备方法，通过化学液相沉淀法制备银粉，生产周期短，银粉的粒径大小可控；通过球磨的方法将表面处理剂涂敷在锆球的表面，使表面处理剂在锆球表面均匀分散得到改性锆球，然后再通过干磨的方式，将改性锆球对银粉进行撞击，不会引起银粉形变，且可以提高银粉的分散性及振实密度；通过使用研磨的方法，可进一步提高振实密度和分散性，而且银粉颗粒的表面将由亲水变为亲油，在配成浆料的时候能够更好的被有机溶剂浸润和分散；最终得到的高振实密度表面改性银粉振实密度大于5.0g/cm3，比表面积为0.3～0.75m2/g，采用高振实密度表面改性银粉配成的浆料具有稳定良好的银-硅欧姆接触、高导电率、较低成本、良好的焊接性、附着力，而且穿透力强、印刷性能好，能使电池表面的栅线达到更好的高宽比，减少电池表面的遮光面积，还可以降低电池内部串联电阻，减少光生电流的内部功率损耗，有效提高光伏电池的光电转换效率，适用于太阳能电池正面导电浆料。
需要说明的是，上述高振实密度表面改性银粉的制备方法中，步骤S1与步骤S2的执行次序可以更换，也可以同步执行。
以下通过具体实施例进一步阐述。
说明：高振实密度表面改性银粉的SEM图片用扫描电镜检测，比表面积用全自动比表面积分析仪检测，粒度分布用激光粒度分析仪检测，振实密度用振实密度仪检测。
实施例1
将157g硝酸银和15g明胶溶于1L去离子水中(以下简称水)，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和15g明胶溶于1L水中，加5wt％的硝酸溶液调整pH值至2，得还原液，控制反应温度在(30～35℃)，用5wt％碳酸钠溶液控制还原液的PH值在2～3之间，在10min内将银溶液滴加到还原液中，加完后再搅拌15min，静置沉淀，用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将直径为1.5mm的锆球200g和0.2g油酸置于球磨罐中球磨30min，转速300RPM。球磨后再将100g上述银粉也放入球磨罐中，继续球磨20min，转速300RPM。筛分后得高振实密度表面改性银粉。
检测结果：高振实密度表面改性银粉的SEM图片见图1，振实密度6.0g/cm3，比表面积0.326m2/g，D50为2.774μm。
实施例2
将157g硝酸银和10g聚乙烯醇溶于2L水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和10g聚乙烯醇溶于0.4L水中，加5wt％的氨水溶液调整pH值至4，得还原液，控制反应温度在(30～35℃)，用5wt％的氨水溶液控制还原液的pH值在4～5之间，在120min内将银溶液滴加到还原液中，加完后再搅拌15min，静置沉淀，用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将直径为1mm的锆球200g和0.1g硬脂酸铵置于球磨罐中球磨30min，转速300RPM。球磨后再将100g银粉也放入球磨罐中，继续球磨120min，转速150RPM。筛分后得高振实密度表面改性银粉。
粉体检测结果：高振实密度表面改性银粉的SEM图片见图2，振实密度5.6g/cm3，比表面积0.450m2/g，D50为1.986μm。
实施例3
将157g硝酸银和6g羟乙基纤维素溶于0.75L水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和10g羟乙基纤维素溶于1L水中，加5wt％的氢氧化钠溶液调整pH值至6，得还原液，控制反应温度在(30～35℃)，用5wt％氢氧化钠溶液控制还原液的pH值在6～7之间，在30min内将银溶液滴加到还原液中，加完后再搅拌15min，静置沉淀，用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将直径为1mm的锆球200g和0.1g棕榈酸置于球磨罐中球磨30min，转速300RPM。球磨后再将100g银粉也放入球磨罐中，继续球磨60min，转速250RPM。筛分后得高振实密度表面改性银粉。
粉体检测结果：高振实密度表面改性银粉的SEM图片见图3，振实密度5.3g/cm3，比表面积0.609m2/g，D50为1.363μm。
实施例4
将157g硝酸银和10g聚乙烯吡咯烷酮溶于0.4L水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和10g聚乙烯吡咯烷酮溶于0.22L水中得还原液，用30wt％的硝酸溶液将1L水的pH值调整至3配成底液，控制反应温度在(45～50℃)，在120min内将还原液滴和银溶液滴加到底液中，整个过程用5wt％碳酸钠溶液控制底液的pH值在3～4之间，加完后再搅拌15min，静置沉淀，用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将直径为4mm的锆球100g和0.1g硬脂酸铵置于球磨罐中球磨25min，转速350RPM。球磨后再将100g银粉也放入球磨罐中，继续球磨20min，转速350RPM。筛分后得高振实密度表面改性银粉。
粉体检测结果：高振实密度表面改性银粉的SEM图片见图4，振实密度5.8g/cm3，比表面积0.369m2/g，D50为2.244μm和很窄的粒度分布。
实施例5
将157g硝酸银和15g果胶溶于0.7L水中，搅拌溶解得银溶液；将110g抗坏血酸和15g果胶溶于0.75L水中，得还原液，用5wt％的氢氧化钠溶液将1L水的pH值调整至8配成底液，控制反应温度在(40～45℃)，在90min内将还原液滴和银溶液滴加到底液中，整个过程用5wt％氢氧化钠溶液控制底液的pH值在7～8之间，加完后再搅拌15min，静置沉淀，用水洗银粉至电导率小于50μs/cm，滤干后于60℃干燥，过筛后得银粉。将直径为1.5mm的锆球500g和0.2g油酸置于球磨罐中球磨35min，转速250RPM。球磨后再将100g银粉也放入球磨罐中，继续球磨80min，转速150RPM。筛分后得高振实密度表面改性银粉。
粉体检测结果：高振实密度表面改性银粉的SEM图片见图5，振实密度5.2g/cm3，比表面积0.721m2/g，D50为1.2μm。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将锆球和表面处理剂进行球磨，使所述锆球表面均匀的附着一层所述表面处理剂得到改性锆球，所述表面处理剂选自硬酯酸铵、油酸及棕榈酸中的至少一种；及
将所述改性锆球与银粉一起进行球磨20分钟～120分钟后得到所述高振实密度表面改性银粉。
2.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述锆球与所述表面处理剂进行球磨的时间为25～35分钟，球磨的转速为250～350rpm。
3.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述银粉与所述表面处理剂的质量比为1000:1～1000:2。
4.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，将所述改性锆球与银粉进行球磨处理的转速为150rpm～350rpm。
5.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述锆球与所述银粉的质量比为1:1～5:1。
6.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述锆球的直径为1mm～4mm。
7.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述银粉由以下步骤制备：
将硝酸银及表面活性剂溶解于水中配制成银溶液，所述银溶液中银离子的浓度为50g/L～250g/L；
将抗坏血酸、pH调节剂及表面活性剂溶解于水中配制成第一还原液，所述第一还原液中抗坏血酸的浓度为100g/L～500g/L；
将碱性pH调节剂溶解于水中配制成碱性水溶液；及
在预定时间内将所述银溶液及所述碱性水溶液滴加到第一还原液中使银粉均匀长大，其中，控制反应在pH值为2～8，温度为20℃～50℃下进行。
8.根据权利要求1所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述银粉由以下步骤制备：
将硝酸银及表面活性剂溶解于水中配制成银溶液，所述银溶液中银离子的浓度为50g/L～250g/L；
将抗坏血酸及表面活性剂溶解于水中配制成第二还原液，所述第二还原液中抗坏血酸的浓度为100g/L～500g/L；
将碱性pH调节剂溶解于水中配制成碱性水溶液；
将pH调节剂溶于水配制成pH值为2～8的反应底液；及
在预定时间内将所述银溶液、所述第二还原液及所述碱性水溶液滴加至所述反应底液中使银粉均匀长大，其中，控制反应在pH值为2～8，温度为20℃～50℃下进行。
9.根据权利要求7或8所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为明胶、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、果胶及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
10.根据权利要求7或8所述的高振实密度表面改性银粉的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂选自醋酸、硝酸及碱性pH调节剂中的至少一种，所述碱性pH调节剂选自碳酸钠、氢氧化钠及氨水中的至少一种。
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