CN107377994A - 一种纳米银浆的规模化生产装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米银浆的规模化生产装置与方法，其中的装置包括原料容器、撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置、超声搅拌生长装置、脱盐装置、浓缩装置、银溶胶存储容器、银浆助剂混合容器和搅拌混合装置，原料容器包括醇原料容器和多个银盐混合液原料容器，醇原料容器、一个银盐混合液原料容器分别与撞击流混合器的进料口连接，撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置、超声搅拌生长装置、脱盐装置、浓缩装置、银溶胶存储容器依次相互连接，所述银溶胶存储容器、银浆助剂混合容器分别与搅拌混合装置连接。采用本发明的技术方案一步从银盐制备出纳米银浆，得到的纳米银浆具有成分均匀、尺寸可调、分散性好、杂质少的特点。

Description

一种纳米银浆的规模化生产装置与方法

技术领域

本发明属于导电浆料的制备技术领域，尤其涉及一种纳米银浆的规模化生产装置与方法。

背景技术

银材料因其良好的导电能力和化学稳定性而被大量应用于导电浆料中。根据相关资料，2016年工业制造领域消耗了561.9百万盎司银（约1.6万吨），其中电子电气领域消耗了233.6百万盎司，焊接领域消耗了55.4百万盎司，光伏领域消耗了76.6百万盎司，其中多数要用到导电银浆。可知，银导电浆料的市场规模十分巨大。但目前的银浆主要还是以微米级的球状或片状银颗粒作为导电成分。为了降低成本，研究人员将注意力集中到了纳米银材料的开发上。以纳米级的银颗粒为主要成分的导电浆料可以制造出更细、更薄的电路，从而降低成本，提高电子产品的集成度、降低电子装置的质量。而且随着打印电子技术的发展，电子、电气装置都在向着柔性化、可穿戴化方向发展，只有纳米级的银导电浆料才能满足各类打印技术的要求。因此，未来对纳米银浆的需求会越来越大。

现有技术中，银浆的制备一般是以微米级尺寸的银粉、玻璃粉和有机粘合剂为原料，外加一定量的溶剂混合，再经三辊研磨机反复多次轧制而成，其中的银导电相通常是以银粉的状态加入。至于纳米银浆的制备，如果纳米银也是以干粉的状态加入，由于纳米银的小尺寸效应和表面效应，纳米银颗粒极易团聚以致颗粒间熔融、和表面氧化严重，导致在调浆过程中纳米银颗粒不能重新分散到纳米尺寸，以及所调制的银浆氧含量较高，会严重影响纳米银浆的各种性能。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种纳米银浆的规模化生产装置与方法，实现一步法从纳米银制备到纳米银浆调制，在整个制备过程中，避免了纳米银干粉状态的出现，从而很好的解决了纳米银颗粒的团聚和氧化问题。同时，本发明的装置和方法还具有可控性强、稳定性好、节能环保、适合规模化工业生产等优势。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种纳米银浆的规模化生产装置，其包括原料容器、撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置、超声搅拌生长装置、脱盐装置、浓缩装置、银溶胶存储容器、银浆助剂混合容器和搅拌混合装置，所述原料容器包括醇原料容器和多个银盐混合液原料容器，所述醇原料容器、一个银盐混合液原料容器分别与撞击流混合器的进料口连接，所述撞击流混合器的出料口与微波反应器连接，所述微波反应器的出口与超声生长组合装置的入口连接，所述超声生长组合装置的出口与超声搅拌生长装置的入口连接，所述超声搅拌生长装置的出口与脱盐装置的入口连接，所述脱盐装置的出口与浓缩装置的入口连接，所述浓缩装置的出口与银溶胶存储容器连接，所述银溶胶存储容器的出口、银浆助剂混合容器的出口分别与搅拌混合装置的入口连接；其中，所述银盐混合液为银盐、表面活性剂和水的混合溶液；所述超声生长组合装置包括至少两个以上的超声生长单元串联而成，每个超声生长单元包括一个超声波反应器和一个银盐混合液原料容器，每个超声生长单元中，银盐混合液原料容器的出口与超声波反应器的入口连接，相邻的两个超声生长单元的超声波反应器相互连接；

将所述醇原料容器、银盐混合液原料容器中的原料进入到撞击流混合器中进行混合，然后进入到微波反应器中进行微波加热反应得到银种子溶胶，经过微波加热的银种子溶胶进入到超声生长组合装置的超声波反应器中，同时超声生长单元的银盐混合液原料容器的银盐混合液也进入到超声波反应器中使银种子进一步长大，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长装置中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，消耗银盐原料，得到的产物流进脱盐装置中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置中进行浓缩得到银溶胶；浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储容器中，并与银浆助剂混合容器中的银浆助剂混合物一起流入到搅拌混合装置中搅拌混合均匀，得到纳米银浆。其中，所述银浆助剂混合物为玻璃粉、有机粘合剂和溶剂的混合物。

上述技术方案中，原料容器用于存储和溶解纳米银反应原料。所述撞击流混合器综合了撞击流和静态混合器的优势，能把两种体积流量相差不大的液体，采用相向高速撞击实现快速混合，撞击混合后的液体进一步通过静态混合器实现更加均匀的传质混合。不同液态物料的传质要求，如混合效果、混合时间、混合流量等，可以简单的通过提高液流流速、增大管径尺寸、延长管道长度等手段来实现，因此撞击流混合器具有传质混合速度快、混合效率高、流量大、放大容易、连续、稳定、可控性强等多种优点。特别是，在整个混合器内没有任何动力元件，具有突出的节能效果。

所述超声生长组合装置为超声生长单元组成的超声生长组合装置，可根据需要串联多个超声生长单元，使银颗粒种子经过多级生长得到需要尺寸的纳米银颗粒。所述超声波反应器能够将流经其槽内的液体进行超声处理，利用声空化现象产生的高温高压加速反应的进行，使种子进一步的反应生成尺寸更大的纳米颗粒。所述超声波反应器优选为探头式超声波反应器。

所述超声搅拌生长装置可以为超声搅拌生长槽，也就是超声搅拌容器或超声搅拌槽，用于纳米银颗粒的生长；该装置一方面可以在超声和搅拌的双重作用下使流入此处的原料充分反应，另一方面也对纳米银颗粒有很好的分散作用。

进一步的，所述微波反应器内设有刚玉玻璃螺旋管。在微波反应器中，液流从螺旋管内流过，被微波快速加热，通过调整微波功率、螺旋管的管径和长度、以及液流流速能够方便的控制液流的加热温度和保温时间，实现对液流的快速、高效、均匀加热。银盐在此装置中在微波的作用下与醇类发生反应，在表面活性剂的保护下生成均匀、稳定的小尺寸银溶胶作为下一步生长的种子。

纳米颗粒的制备通常有形核和生长两个阶段，如果在同一反应体系中进行，形核和生长相互竞争、互相影响，在一个反应容器中制备纳米颗粒，形核和生长过程混合在一起，同时存在着化学反应的进行、新晶核的生成、已有晶核的生长、小颗粒的团聚等复杂过程，导致最终产物颗粒尺寸分布宽、形貌不均匀、性能稳定性和一致性差等问题。如现有技术的还原法、多元醇法、水热合成法、光化学法等纳米银制备方法，都是在一个单独的反应容器中，按一定比例将银盐、还原剂、溶剂、表面活性剂混合均匀，然后经加热、光照、回流处理使银盐还原得到纳米银颗粒。可见，这些方法采用的都是间歇式的生产方式，在同一反应容器中无法分割制备纳米银的形核和生长过程，这样制备的纳米银颗粒尺寸分布宽、批次间的一致性和稳定性差。更主要的是，为了使最终的产物具有均匀的形貌和尺寸，所用银盐的浓度都很低，不超过0.1M。这样制备的纳米银溶胶，必然存在着固含量很低、产物颗粒尺寸分布宽、形貌不均匀、性能稳定性和一致性差等问题。

采用本发明的技术方案，综合利用了微波加热升温快、超声波的声空化效应、反渗透膜的选择性脱盐的优势，应用高浓度的银盐前驱体，通过分割形核和生长过程，实现了高固含量纳米银的连续稳定制备。采用本发明的制备装置，可在微波反应器中借助微波加热速度快、加热均匀的特点制备出大量稳定的银纳米种子，在随后的探头式超声波反应器中在超声波的声空化作用下使银种子生长长大，并通过串联多个超声生长单元得到要求尺寸的银纳米颗粒，一步从银盐制备出纳米银浆产品，在整个制备过程中，避免了纳米银干粉状态的出现，从而很好的解决了纳米银颗粒的易团聚和氧化问题。

作为本发明的进一步改进，所述超声生长组合装置包括2~10个超声生长单元。

作为本发明的进一步改进，所述超声生长单元中，银盐混合液原料容器通过蠕动泵与超声波反应器的入口连接。

作为本发明的进一步改进，所述脱盐装置为反渗透膜脱盐装置，所述纳米银浆的规模化生产装置还包括废液槽。所述反渗透膜脱盐装置的出口与浓缩装置的入口、废液槽连接。其中，所述反渗透膜脱盐装置为反渗透膜组成的脱盐装置，可以选择性的脱除纳米银溶胶中的无机盐，实现产物纯化。采用此技术方案，得到的银纳米颗粒的溶液经反渗透膜脱盐装置去除杂质，经过纯化的纳米银溶胶再经过浓缩装置去掉多余的溶剂，可以制备出银的质量分数为30%-80%的高固含量的纳米银溶胶，存储在银溶胶存储容器中，废液以及杂质收集在废料槽中；银溶胶再与银浆助剂混合容器中的银浆助剂混合，调制成需要的纳米银浆。

作为本发明的进一步改进，所述浓缩装置为减压蒸馏装置、过滤装置或其他浓缩装置。

作为本发明的进一步改进，所述醇原料容器、银盐混合液原料容器分别通过蠕动泵与撞击流混合器的进料口连接。其中，蠕动泵用来实现物料的连续输送。

作为本发明的进一步改进，所述原料容器内设有搅拌装置。

作为本发明的进一步改进，所述银溶胶存储容器内设有搅拌装置。

上述技术方案组成了一套适合于工业化生产的连续快速制备纳米银浆的反应系统。该装置具有传质混合快、加热升温速度快、连续稳定、可控性强、节能效果好等突出的优点，特别是采用该装置可以一步从银盐制备出纳米银浆，避免了重新分散纳米银粉的难题。另外，本装置采用的连续生产方式放大容易，特别适合于工业化规模生产纳米银浆。更突出的是该装置具有很强的普适性，能够适用于多种纳米导电浆料的工业化生产。

本发明还公开了一种纳米银浆的规模化生产方法，其采用如上所述的纳米银浆的规模化生产装置进行制备，其包括以下步骤：

步骤S1，将银盐、表面活性剂和水的混合溶液倒入到银盐混合液原料容器中，进行搅拌；

步骤S2，将醇原料容器、其中一个银盐混合液原料容器中的原料引入到撞击流混合器中进行混合；优选的，所述醇原料容器、其中一个银盐混合液原料容器中的原料等流速的流入到撞击流混合器中进行混合。

步骤S3，当有液体从微波反应器中流出时，开启微波进行加热，加热时间为0.5-30min，加热温度为50-100℃；

步骤S4，当微波反应器中的银种子溶胶流到超声生长组合装置的超声波反应器中时，开启超声波，并将各个超声生长单元的银盐混合液原料容器中的银盐混合液原料引入到对应的超声波反应器中反应，使银种子长大；

步骤S5，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长容器中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；

步骤S6，步骤S5生成的产物流进反渗透膜脱盐装置中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置中，经过浓缩之后，银溶胶的固含量达到30%-80%，浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储容器中；

步骤S7，银溶胶存储容器中的银溶胶与银浆助剂混合容器中的银浆助剂混合物进入搅拌混合装置中进行混合，得到银浆，存储在银浆存储容器中。

其中，所述银浆助剂混合容器中装有按一定比例混合的玻璃粉、有机粘合剂和溶剂的银浆助剂混合物。所述银浆助剂混合物中玻璃粉质量分数为8%-22%；所述溶剂是一个碳原子至多碳原子的脂肪醇类、或具有2个至8个碳原子的烷基醚类多元醇中的一种或多种的混合，如丁基卡必醇、二甘醇一乙醚、薄荷醇等；所述的粘合剂是聚氨酯基、丙烯基、环氧基粘合剂中的一种或多种，质量分数为2%-13%。

作为本发明的进一步改进，所述银盐为硝酸银、醋酸银中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述银盐混合液中的银盐的浓度为0.1mol/L-5mol/L。

作为本发明的进一步改进，所述醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或多种的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂是脂肪酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸、纤维素、柠檬酸、柠檬酸钠、油胺、羟乙基纤维素、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种的混合物；

作为本发明的进一步改进，所述水是蒸馏水或超纯水。

作为本发明的进一步改进，所述银浆助剂混合物为玻璃粉、有机粘合剂和溶剂的混合物，所述玻璃粉的质量分数为8%-22%，所述粘合剂的质量分数为2%-13%。

作为本发明的进一步改进，所述粘合剂是聚氨酯基、丙烯基、环氧基粘合剂中的一种或多种的混合物。

作为本发明的进一步改进，所述溶剂为一个碳原子至多碳原子的脂肪醇类、或具有2个至8个碳原子的烷基醚类多元醇中的一种或多种的混合物。进一步的，所述溶剂为丁基卡必醇、二甘醇一乙醚、薄荷醇中的一种或多种的混合物。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述醇原料容器、银盐混合液原料容器的原料流入撞击流混合器中的流速为0.1-50L/min。

作为本发明的进一步改进，步骤S5中，所述超声生长组合装置中，每个超声生长单元中的盐混合液原料容器的原料流入超声波反应器的流速为0.1-30L/min。

采用本发明的技术方案，可在微波反应器中借助微波加热速度快、加热均匀的特点制备出大量稳定的银纳米种子；在随后的探头式超声波反应器中，在超声波的声空化作用下使银种子生长长大，并通过串联多个超声生长单元得到要求尺寸的银纳米颗粒；然后经反渗透膜脱盐装置去除杂质，经浓缩装置得到要求固含量的纳米银溶胶；最后与玻璃粉、粘结剂和溶剂直接混合制备出要求固含量的纳米银浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，采用本发明的技术方案，综合利用了微波加热升温快、超声波的声空化效应、反渗透膜的选择性脱盐的优势，采用高浓度的银盐前驱体，通过分割形核和生长过程，实现了高固含量纳米银的连续稳定制备，并一步实现了纳米银浆的连续稳定制备。纳米银溶胶的制备具有连续、可分割形核和生长过程、前驱体浓度高、生产效率高、稳定性好、可控性强、放大容易等优势，可以得到高固含量的纳米银；利用制备得到的纳米银溶胶，与玻璃粉、粘结剂和溶剂直接混合，一步从银盐制备出纳米银浆产品，在整个制备过程中，避免了纳米银干粉状态的出现，从而很好的解决了纳米银颗粒的团聚和氧化问题。

第二，本发明的技术方案具有工艺简单、操作控制性强、产物性能稳定、易量产、能耗低等多种优势，具有很强的产业化条件和前景。

第三，本发明的技术方案还具有很强的普适性，也适用于其它类似的能采用湿法化学反应制备的纳米导电浆料的制备，包括但不限于纳米金属金、镍、铜等导电浆料的制备。应用本发明的装置与方法制备出的纳米银浆具有成分均匀、导电材料尺寸可调、分散性好、杂质少的特点。

附图说明

图1是本发明实施例1一种纳米银浆的规模化生产装置的结构示意图。

图2是本发明实施例1中超声生长单元的结构示意图。

附图标记包括：

1-醇原料溶解槽，2-第一蠕动泵，3-撞击流混合器，4-第二蠕动泵，5-微波反应器，6-第一银盐混合液原料溶解槽，7-探头式超声波反应器，8-第三蠕动泵，9-第二银盐混合液原料溶解槽，10-超声生长组合装置， 11-超声搅拌生长槽，12-反渗透膜脱盐装置，13-浓缩装置，14-废料槽，15-银溶胶搅拌存储槽，16-银浆助剂混合槽，17-搅拌混合装置，18-银浆存储槽。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种纳米银浆的规模化生产装置，其包括原料容器、撞击流混合器3、微波反应器5、超声生长组合装置10、超声搅拌生长槽11、反渗透膜脱盐装置12、浓缩装置13、废液槽14、银溶胶搅拌存储槽15、银浆助剂混合槽16、搅拌混合装置17和银浆存储槽18，所述原料容器包括醇原料溶解槽1和多个银盐混合液原料容器，所述银盐混合液原料容器至少包括第一银盐混合液原料溶解槽6和第二银盐混合液原料溶解槽9；所述醇原料溶解槽1通过第一蠕动泵2与撞击流混合器3的进料口连接，所述第一银盐混合液原料槽通过第二蠕动泵4与撞击流混合器3的另一进料口连接，所述撞击流混合器3的出料口与微波反应器5连接，所述微波反应器5的出口与超声生长组合装置10的入口连接，所述超声生长组合装置10的出口与超声搅拌生长槽11连接。所述超声搅拌生长槽11的出口与反渗透膜脱盐装置12的入口连接，所述反渗透膜脱盐装置12的出口与浓缩装置13的入口、废液槽14连接，所述浓缩装置13的出口与银溶胶搅拌存储槽15连接；所述银溶胶搅拌存储槽15的出口、银浆助剂混合槽16的出口分别与搅拌混合装置17的入口连接；所述搅拌混合装置17的出口与银浆存储槽18连接。

如图1和图2所示，所述超声生长组合装置10包括至少两个以上的超声生长单元串联而成，每个超声生长单元由一个探头式超声波反应器7和一个银盐混合液原料容器即第二银盐混合液原料溶解槽9组成，每个超声生长单元中，第二银盐混合液原料溶解槽9的出口通过第三蠕动泵8与探头式超声波反应器7的入口连接，相邻的两个超声生长单元的探头式超声波反应器7相互连接。所述原料容器内、银溶胶搅拌存储槽15设有搅拌装置，所述微波反应器5内设有刚玉玻璃螺旋管；所述浓缩装置13为减压蒸馏装置、过滤装置或其他浓缩装置。

优选的，所述超声生长组合装置10包括2~10个超声生长单元。所述超声生长单元中，每个第二银盐混合液原料溶解槽9通过蠕动泵与探头式超声波反应器7的入口连接。

将以上各器件按图1所示连接在一起，就组成了一套适合于工业化生产的连续快速制备纳米银的反应系统。

本发明还公开了一种纳米银浆的规模化生产方法，其采用如上所述的纳米银浆的规模化生产装置进行制备，其包括以下步骤：

步骤S1，将银盐、表面活性剂和水的混合溶液倒入到第一银盐混合液原料溶解槽6和第二银盐混合液原料溶解槽9中，开动搅拌器充分搅拌混合。所述的银盐是硝酸银、醋酸银中的一种，其浓度范围在0.1mol/L-5mol/L之间。所述的醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油、聚乙二醇等中的一种或多种混合物，表面活性剂是脂肪酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸、纤维素、柠檬酸、柠檬酸钠、油胺、羟乙基纤维素、十六烷基三甲基氯化铵等中的一种或多种混合物，所述的水是蒸馏水或超纯水；

步骤S2，开启第一蠕动泵2、第二蠕动泵4将醇原料溶解槽1、第一银盐混合液原料溶解槽6中的原料引入到撞击流混合器3中进行混合，实现物料的快速均匀混合。醇原料溶解槽1、第一银盐混合液原料溶解槽6中的液体流量控制范围在0.1-50L/min；

步骤S3，当有液体从微波反应器5中流出时，开启微波进行加热，加热时间为0.5-30min，加热温度为50-100℃；

步骤S4，当微波反应器5中的银种子溶胶流到超声生长组合装置10的探头式超声波反应器7中时，开启超声波，并开启第三蠕动泵8将该超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的银盐混合液原料（银盐的浓度为0.1mol/L-5mol/L）引入到探头式超声波反应器7中反应，使银种子长大；

步骤S5，在超声生长组合装置10中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽11中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；

步骤S6，步骤S5生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中，经过浓缩之后，银溶胶的固含量达到30%-80%，浓缩之后的银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，得到高固含量纳米银溶胶；

步骤S7，银溶胶搅拌存储槽15中的银溶胶与银浆助剂混合槽16中的银浆助剂混合物进入搅拌混合装置17中进行混合，得到银浆，存储在银浆存储槽18中。

实施例2

采用实施例1提供的装置和方法制备纳米银浆，包括以下步骤：

将一定量乙二醇放置在醇原料溶解槽1中，一定量的硝酸银、超纯水以及PVP按照一定的比例加入到第一银盐混合液原料溶解槽6、超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中，搅拌30min使其充分溶解混合。其中，第一银盐混合液原料溶解槽6的硝酸银的浓度为0.5mol/L。超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银的浓度为0.1mol/L。

开启第一蠕动泵2和第二蠕动泵4，设定流量为1L/min，使醇原料溶解槽1和第一银盐混合液原料溶解槽6中的混合液体等体积流入到撞击流混合器3中，使物料快速均匀混合。

当有液体从微波反应器5中流出时，马上开启微波加热，物料在微波反应器5中的加热时间设定为10min，温度控制在60℃。

当微波反应器5中的银种子溶胶流到探头式超声波反应器7中时，开启超声波和第三蠕动泵8，以0.5L/min将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液引入、使银种子长大。在探头式超声波反应器7中长大的银溶胶进入下一个超声生长单元的探头式超声波反应器7中，开启超声波和蠕动泵，以同样0.5L/min的流速将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液引入、使银种子进一步长大。

如此，在超声生长组合装置10中，银种子经3级生长即通过三个超声生长单元到所需的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽11中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应消耗完硝酸银。

最终生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中。经过浓缩之后，银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，得到了固含量达到50%的银溶胶。浓缩之后的银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，与银浆助剂混合槽16中的按一定比例混合均匀的玻璃粉、丁基卡必醇和环氧树脂的银浆助剂混合物按一定比例一齐流入到搅拌混合装置17中，搅拌混合均匀后流入到银浆存储槽18中，得到质量分数为40%的银浆。银浆助剂混合物中，玻璃粉的质量分数为8%，环氧树脂的质量分数为5%，其余为丁基卡必醇。

经测试，所制备的纳米银浆稳定性好、银纳米颗粒分散均匀，采用该银浆印刷后的导电线路方阻为25±3 mΩ/sq。

实施例3

采用实施例1提供的连续反应系统和方法制备纳米银浆，

将一定量乙二醇和乙醇的混合物放置在醇原料溶解槽1中，一定量的醋酸银、超纯水以及羟乙基纤维素按照一定的比例加入到第一银盐混合液原料溶解槽6、超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中，搅拌30min使其充分溶解混合。其中，第一银盐混合液原料溶解槽6的醋酸银的浓度为2mol/L。超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的醋酸银的浓度为1mol/L。

开启第一蠕动泵2和第二蠕动泵4，设定流量为2L/min，使醇原料溶解槽1和第一银盐混合液原料溶解槽6中的混合液体等体积流入到撞击流混合器3中，使物料快速均匀混合。

当有液体从微波反应器5中流出时，马上开启微波加热，物料在微波反应器中的加热时间设定为10min；

当微波反应器5中的银种子溶胶流到探头式超声波反应器7中时，开启超声波和第三蠕动泵8，以1L/min将第二银盐混合液原料溶解槽9中的醋酸银溶液引入、使银种子长大。在探头式超声波反应器7中长大的银溶胶进入下一个超声生长单元的探头式超声波反应器7中，开启超声波和蠕动泵，以同样1L/min的流速将第二银盐混合液原料溶解槽9中的醋酸银溶液引入、使银种子进一步长大。

如此，在超声生长组合装置10中，银种子经5级生长到所需的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽11中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应消耗完醋酸银。

最终生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中。经过浓缩之后，银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，得到了固含量达到70%的银溶胶。浓缩之后的银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，与银浆助剂混合槽16中的按一定比例混合均匀的玻璃粉、松油醇和丙烯酸树脂混合物按一定比例一齐流入到搅拌混合装置17中，搅拌混合均匀后流入到银浆存储槽18中，得到质量分数为60%的银浆。银浆助剂混合物中，玻璃粉的质量分数为22%，丙烯酸树脂的质量分数为13%，其余为松油醇。

经测试，所制备的纳米银浆稳定性好、银纳米颗粒分散均匀，印刷后的导电线路方阻为10±2mΩ/sq。

实施例4

将一定量丙三醇放置在醇原料溶解槽1中，一定量的硝酸银、超纯水以及脂肪酸按照一定的比例加入到第一银盐混合液原料溶解槽6、超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中，搅拌30min使其充分溶解混合。其中，第一银盐混合液原料溶解槽6的硝酸银的浓度为3mol/L。超声生长组合装置10中的每个超声生长单元的第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银的浓度为1.5mol/L。

开启第一蠕动泵2和第二蠕动泵4，设定流量为5L/min，使醇原料溶解槽1和第一银盐混合液原料溶解槽6中的混合液体等体积流入到撞击流混合器3中，使物料快速均匀混合。

当有液体从微波反应器5中流出时，马上开启微波加热，物料在微波反应器5中的加热时间设定为20min，温度控制在80℃；

当微波反应器5中的银种子溶胶流到探头式超声波反应器7中时，开启超声波和第三蠕动泵8，以1.5L/min将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液引入、使银种子长大。在探头式超声波反应器7中长大的银溶胶进入下一个超声生长单元的探头式超声波反应器7中，开启超声波和蠕动泵，以同样1.5L/min的流速将第二银盐混合液原料溶解槽9中的硝酸银溶液引入、使银种子进一步长大。

如此，在超声生长组合装置10中，银种子经7级生长到所需的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长槽11中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应消耗完醋酸银。

最终生成的产物流进反渗透膜脱盐装置12中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置13中。经过浓缩之后，银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，得到了固含量达到80%的银溶胶。浓缩之后的银溶胶流入银溶胶搅拌存储槽15中，与银浆助剂混合槽16中的按一定比例混合均匀玻璃粉、薄荷醇和聚氨酯树脂的银浆助剂混合物按一定比例一齐流入到搅拌混合装置17中，搅拌混合均匀后流入到银浆存储槽18中，得到质量分数为70%的银浆。银浆助剂混合物中，玻璃粉的质量分数为15%，聚氨酯树脂的质量分数为8%，其余为薄荷醇。

经测试，所制备的纳米银浆稳定性好、银纳米颗粒分散均匀，印刷后的导电线路方阻为6±1mΩ/sq。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纳米银浆的规模化生产装置，其特征在于：其包括原料容器、撞击流混合器、微波反应器、超声生长组合装置、超声搅拌生长装置、脱盐装置、浓缩装置、银溶胶存储容器、银浆助剂混合容器和搅拌混合装置，所述原料容器包括醇原料容器和多个银盐混合液原料容器，所述醇原料容器、一个银盐混合液原料容器分别与撞击流混合器的进料口连接，所述撞击流混合器的出料口与微波反应器连接，所述微波反应器的出口与超声生长组合装置的入口连接，所述超声生长组合装置的出口与超声搅拌生长装置的入口连接，所述超声搅拌生长装置的出口与脱盐装置的入口连接，所述脱盐装置的出口与浓缩装置的入口连接，所述浓缩装置的出口与银溶胶存储容器连接，所述银溶胶存储容器的出口、银浆助剂混合容器的出口分别与搅拌混合装置的入口连接；其中，所述银盐混合液为银盐、表面活性剂和水的混合溶液；所述超声生长组合装置包括至少两个以上的超声生长单元串联而成，每个超声生长单元包括一个超声波反应器和一个银盐混合液原料容器，每个超声生长单元中，银盐混合液原料容器的出口与超声波反应器的入口连接，相邻的两个超声生长单元的超声波反应器相互连接；

将所述醇原料容器、银盐混合液原料容器中的原料进入到撞击流混合器中进行混合，然后进入到微波反应器中进行微波加热反应得到银种子溶胶，经过微波加热的银种子溶胶进入到超声生长组合装置的超声波反应器中，同时超声生长单元的银盐混合液原料容器的银盐混合液也进入到超声波反应器中使银种子进一步长大，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长装置中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，消耗银盐原料，得到的产物流进脱盐装置中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置中进行浓缩得到银溶胶；浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储容器中，并与银浆助剂混合容器中的银浆助剂混合物一起流入到搅拌混合装置中搅拌混合均匀，得到纳米银浆。

2.根据权利要求1所述的纳米银浆的规模化生产装置，其特征在于：所述超声生长组合装置包括2~10个超声生长单元。

3.根据权利要求1所述的纳米银浆的规模化生产装置，其特征在于：所述超声生长单元中，银盐混合液原料容器通过蠕动泵与超声波反应器的入口连接。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的纳米银浆的规模化生产装置，其特征在于：所述脱盐装置为反渗透膜脱盐装置，所述纳米银浆的规模化生产装置还包括废液槽，所述反渗透膜脱盐装置的出口与浓缩装置的入口、废液槽连接。

5.根据权利要求4所述的纳米银浆的规模化生产装置，其特征在于：所述醇原料容器、银盐混合液原料容器分别通过蠕动泵与撞击流混合器的进料口连接。

6.根据权利要求4所述的纳米银浆的规模化生产装置，其特征在于：所述原料容器内、银溶胶存储容器内均设有搅拌装置；所述微波反应器内设有刚玉玻璃螺旋管；所述浓缩装置为减压蒸馏装置、过滤装置或其他浓缩装置。

7.一种纳米银浆的规模化生产方法，其特征在于：采用如权利要求4所述的纳米银浆的规模化生产装置进行制备，其包括以下步骤：

步骤S1，将银盐、表面活性剂和水的混合溶液倒入到银盐混合液原料容器中，进行搅拌；

步骤S2，将醇原料容器、其中一个银盐混合液原料容器中的原料引入到撞击流混合器中进行混合；

步骤S3，当有液体从微波反应器中流出时，开启微波进行加热，加热时间为0.5-30min，加热温度为50-100℃；

步骤S4，当微波反应器中的银种子溶胶流到超声生长组合装置的超声波反应器中时，开启超声波，并将该超声生长单元的银盐混合液原料容器中的银盐混合液原料引入到超声波反应器中反应，使银种子长大；

步骤S5，在超声生长组合装置中，银种子经多级生长到要求的颗粒尺寸后，流入到超声搅拌生长容器中，在超声和搅拌的双重作用下进一步的反应，完全消耗银盐原料；

步骤S6，步骤S5生成的产物流进反渗透膜脱盐装置中，脱除反应杂质后流入到浓缩装置中，经过浓缩之后，银溶胶的固含量达到30%-80%，浓缩之后的银溶胶流入银溶胶存储容器中；

步骤S7，银溶胶存储容器中的银溶胶与银浆助剂混合容器中的银浆助剂混合物进入搅拌混合装置中进行混合，得到银浆，存储在银浆存储容器中。

8.根据权利要求7所述的一种纳米银浆的规模化生产方法，其特征在于：所述银盐为硝酸银、醋酸银中的至少一种，所述银盐混合液中的银盐的浓度为0.1mol/L-5mol/L；所述醇是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或多种的混合物；所述表面活性剂是脂肪酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、月桂酸、纤维素、柠檬酸、柠檬酸钠、油胺、羟乙基纤维素、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种的混合物，所述水是蒸馏水或超纯水。

9.根据权利要求7所述的一种纳米银浆的规模化生产方法，其特征在于：所述银浆助剂混合物为玻璃粉、有机粘合剂和溶剂的混合物，所述玻璃粉的质量分数为8%-22%，所述粘合剂的质量分数为2%-13%；所述粘合剂是聚氨酯基、丙烯基、环氧基粘合剂中的一种或多种的混合物，所述溶剂为一个碳原子至多碳原子的脂肪醇类、或具有2个至8个碳原子的烷基醚类多元醇中的一种或多种的混合物。

10.根据权利要求7所述的一种纳米银浆的规模化的方法，其特征在于：步骤S2中，所述醇原料容器、银盐混合液原料容器的原料流入撞击流混合器中的流速为0.1-50L/min；步骤S5中，所述超声生长组合装置中，每个超声生长单元中的盐混合液原料容器的原料流入超声波反应器的流速为0.1-30L/min。