CN104475750A - 一种超细铜粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超细铜粉的制备工艺，包括以下步骤：取铜盐与乙二醇混合，加入碱液，配制成铜浓度为10～100g/L的混合溶液;将混合溶液加热至150～250℃，挥发的乙二醇蒸汽经过100-150℃冷凝回流，剩余的乙二醛蒸汽经过20-30℃冷凝回收，反应1-10小时;反应物经过固液分离，洗涤，在50-100℃温度下真空干燥，制得超细铜粉。本发明工艺成本低，流程简单，得到的超细铜粉粒度细，粒径在0.3-1.5um，且粒度分布窄，分散性好。

Description

一种超细铜粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种粉体材料的制备方法，特别是涉及一种超细铜粉的制备方法。

技术背景

 超细铜粉由于具有较高的表面活性和良好的导电、导热性能，因此是重要工业原料，主要应用在粉末冶金、催化剂、润滑剂、导电涂料和电磁屏蔽材料等领域。

如超细铜粉具有电阻率小、电迁移速度小、价格优廉等优点，是银钯内电极的理想替代品之一，可用于MLCC内电极上。

超细铜粉在导电涂料中的应用。目前导电涂料的填料主要有碳系、银系、铜系和镍系及复合系等。作为电磁波屏蔽用涂料中的导电填料，铜粉以电导率高，价格相对便宜，材料易得，不存在银粉在涂层中发生“银迁移”而影响涂层性能等优点倍受青睐。

铜粉在润滑剂上的应用。超细铜粉以适宜的方式分散于各种润滑油中形成一种稳定的悬浮液，可成为一种性能优良的润滑剂，可大幅度降低磨损和摩擦，尤其在重载、低速和高温振动情况下作用更加显著，对材料与设备起到保护的作用。

铜粉在催化剂上的应用。超细铜粉的颗粒细而均匀，比表面活性很大，可以利用这一特性制造高效催化剂。如在汽车尾气净化处理过程中，超细铜粉可作为催化剂用来部分地代替贵金属铂和钌，使毒性的一氧化碳转变为二氧化碳，使一氧化氮转变为二氧化氮；还可以用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂，具有较高的催化活性。纳米铜粒子催化乙炔聚合也取得了满意的效果。

纳米铜粉可用于制备纳米铜材料，所得的铜材料具有较好的延展性，强度和塑性也有明显的改善，这对材料的加工、微型机械制造有着重要的价值。此外，由于铜的熔点低，还可用于航天领域，用作火箭喷嘴等。其次，超细铜粉甚至可以用于治疗骨质疏松、骨折等。

超细铜粉的制备方法有气相蒸气法、γ射线法、等离子法、机械化学法、液相还原法等，总的来说可归结为物理法和化学法，气相蒸汽法设备复杂、成本高；γ-射线法产品难以收集；等离子法能量利用率低；水雾化法制备的产品粒度大，且成形性差。就化学法来说，机械化学法制备的铜粉不均匀，粒径分布宽，易引入杂质；电解法能耗大，成本高；铵盐歧化法产率过低；液相化学还原法虽然设备简单，易工业化生产，但目前所使用的还原剂要么有剧毒，要么成本过高。正因为以上缺点，使得这些制备方法的应用推广受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细铜粉的制备方法，本发明中还原剂乙二醇价格低廉，且生成的副产品乙二醛可完全回收并出售，从而使得生产成本大大降低，工艺流程简单，且制备的铜粉粒度为0.3-1.5um，粒度分布窄，易于实现规模生产。

     本发明具体的技术方案如下：

    一种超细铜粉的制备方法，包括以下步骤：

    1）取铜盐与乙二醇混合，加入碱液，配制成铜浓度为10～100g/L的混合溶液。

    2）将混合溶液加热至150～250℃，挥发的乙二醇蒸汽经过100-150℃冷凝回流，剩余的乙二醛蒸汽经过20-30℃冷凝回收，反应1-10小时。

    3）反应物经过固液分离，洗涤，在50-100℃温度下真空干燥，制得超细铜粉。

    所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜中的一种或几种。

    所述乙二醇在混合溶液中的浓度为8 ～80g/L。

    所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种。

    所述碱液中的n(OH^-)与n(Cu²⁺)的比值为3～6∶1。

所述真空干燥时间为1-6小时。

    其化学反应方程式如下：

C₂H₆O₂+Cu(OH)₂=C₂H₄O₂+Cu+2H₂O

    C₂H₆O₂（乙二醇）的沸点为197℃，而C₂H₄O₂（乙二醛）的沸点为45℃，在反应过程中，由于反应温度远高于乙二醛的沸点，则生成的乙二醛完全挥发出来，经过20-30℃冷凝回收得到乙二醛产品。可作为产品出售。同时由于乙二醇能吸附在铜粉的表面形成了一层带负电的薄膜防止了铜粉颗粒的团聚同时阻止新的晶核生成，从而使得铜粉的颗粒更细，粒度分布更窄。在真空环境下干燥，避免了铜粉的氧化，大大降低铜粉的氧含量。

    本发明提供的一种制备超细铜粉的制备工艺，具有以下有益效果：

    (1)直接用铜盐和乙二醇还原反应制备超细铜粉，流程短，工艺简单；

    (2)由于乙二醇还原得到的副产物乙二醛可回收做为产品出售，减少三废产生，且成本大大降低；

(3)由于乙二醇的分散作用，最终此工艺制备的铜粉粒度较细，一般为0.3-1.5um，且粒度分布窄。

具体实施方式

    以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

    实施例1

    取硫酸铜与乙二醇混合，加入氢氧化钠溶液，配制成铜浓度为65g/L的混合溶液，乙二醇的浓度为75g/l，体系中n(OH^-)与n(Cu²⁺)的比值为4∶1。

    将混合溶液加热至185℃，挥发的乙二醇蒸汽经过110℃冷凝回流，剩余的乙二醛蒸汽经过25℃冷凝回收，反应5小时。

   反应物经过固液分离，洗涤，在75℃温度下真空干燥3小时，制得超细铜粉粒度为0.8um，（D90-D10）/D50=0.75。

    实施例2

    取硫酸铜与乙二醇混合，加入氢氧化钠溶液，配制成铜浓度为65g/L的混合溶液，乙二醇的浓度为75g/l，体系中n(OH^-)与n(Cu²⁺)的比值为5∶1。

    将混合溶液加热至200℃，挥发的乙二醇蒸汽经过110℃冷凝回流，剩余的乙二醛蒸汽经过25℃冷凝回收，反应6小时。

    反应物经过固液分离，洗涤，在75℃温度下真空干燥3小时，制得超细铜粉粒度为1.0um，（D90-D10）/D50=0.70。

    实施例3

    取硫酸铜与乙二醇混合，加入氢氧化钠溶液，配制成铜浓度为40g/L的混合溶液，乙二醇的浓度为50g/l，体系中n(OH^-)与n(Cu²⁺)的比值为5∶1。

    将混合溶液加热至200℃，挥发的乙二醇蒸汽经过110℃冷凝回流，剩余的乙二醛蒸汽经过25℃冷凝回收，反应6小时。

    反应物经过固液分离，洗涤，在50℃温度下真空干燥6小时，制得超细铜粉粒度为0.65um，（D90-D10）/D50=0.80。

Claims (6)

1. 一种超细铜粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取铜盐与乙二醇混合，加入碱液，配制成铜浓度为10～100g/L的混合溶液;

将混合溶液加热至150～250℃，挥发的乙二醇蒸汽经过100-150℃冷凝回流，剩余的乙二醛蒸汽经过20-30℃冷凝回收，反应1-10小时;

反应物经过固液分离，洗涤，在50-100℃温度下真空干燥，制得超细铜粉。

2.如权利要求1所述的超细铜粉的制备方法，其特征在于：所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、醋酸铜中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的超细铜粉的制备方法，其特征在于：所述乙二醇在混合溶液中的浓度为8 ～80g/L。

4.如权利要求1所述的超细铜粉的制备方法，其特征在于：所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的超细铜粉的制备方法，其特征在于：所述碱液中的n(OH^-)与n(Cu²⁺)的比值为3～6∶1。

6.如权利要求1所述的超细铜粉的制备方法，其特征在于：所述真空干燥时间为1-6小时。