CN110280757B - 一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉及其制备方法，该混合金属粉主要由片状银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，所述硫酸锌填充在所述金属氢化物表面未完全沉积包覆片状银粉的间隙处；所述片状银粉含量为4.95～89.94％；所述混合金属粉的平均粒径为0.1～20μm；该制备方法包括按比例称取片状银粉、金属氢化物和硫酸锌原料并混合，加入松油醇、包覆剂和研磨珠，进行砂磨，过滤、烘干，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。本发明提供的制备方法工艺简单，采用砂磨可缩短生产周期，从而降低生产成本，且可实现大批量生产；本发明提供的混合金属粉银含量降低，从而降低成本同时还能克服现有采用纯银粉导致的银迁移现象；此外，还克服了现有银包铜叠瓦导电胶易氧化的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末加工技术领域，尤其是一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉及其制备方法。
背景技术
随着光伏行业组件的技术发展，以叠瓦技术为代表的新型光伏组件越来越得到市场的认可。同时用于光伏叠瓦组件的关键材料叠瓦导电胶技术也得到迅猛的发展。传统的叠瓦导电胶用导电粉一般为银粉或者银包铜粉，使用银粉的叠瓦导电胶价格昂贵，而且纯银粉容易产生银迁移的效果，导致整体性能在耐候性上略有不足。而使用银包铜的叠瓦导电胶成本虽然相比纯银叠瓦导电胶有优势，但是容易产生氧化的问题，导致性能下降。
发明内容
本发明提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉及其制备方法，用于克服现有技术中纯银叠瓦导电胶价格昂贵、银包铜叠瓦导电胶易产生氧化等缺陷，实现使用本发明提供的混合金属粉得到的叠瓦导电胶的制备和使用成本低、不易产生氧化。
为实现上述目的，本发明提出一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉，所述混合金属粉主要由片状银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，所述硫酸锌填充在所述金属氢化物表面未完全沉积包覆片状银粉的间隙处；所述片状银粉含量为4.95~89.94%；所述混合金属粉的平均粒径为0.1~20mm。
为实现上述目的，本发明还提出一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量百分比称取（6~85）%的片状银粉、（10~90）%的金属氢化物和（0.1~10）%的硫酸锌，混合均匀，得到金属混合物；
S2：向金属混合物中加入松油醇，再加入包覆剂和研磨珠，进行砂磨，得到混合料液；
S3：将混合料液进行过滤、烘干，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明提供的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉主要由片状银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，所述硫酸锌填充在所述金属氢化物表面未完全沉积包覆片状银粉的间隙处；所述片状银粉含量为4.95~89.94%；所述混合金属粉的平均粒径为0.1~20mm。本发明提供的混合金属粉中，银含量降低，从而降低成本，同时还克服了现有采用纯银粉导致的银迁移现象，且该混合金属粉既具备纯银粉所具有的良好导电性；此外，还克服了现有银包铜叠瓦导电胶易氧化的缺陷，传统的银包铜由于金属铜接触氧原子容易氧化，而本发明中的金属氢化物是非常稳定的，因此不易氧化。
2、本发明提供的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法包括按重量百分比称取（6~85）%的片状银粉、（10~90）%的金属氢化物和（0.1~10）%的硫酸锌原料并混合，加入松油醇、包覆剂和氧化锆珠，进行砂磨，过滤、烘干，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。砂磨过程中大量小尺寸的银粉会在金属氢化物表面进行沉积包覆，少量的硫酸锌会填充在金属氢化物表面未完全沉积包覆片状银粉的间隙处，从而增大粉体之间的导电通路；同时由于表面吸附作用和包覆剂的促进作用而促进上述沉积包覆的进行，缩短制备时间，从而降低生产成本；该制备方法采用的原料银粉在自然界中有单质存在，大部分以化合态的形式存在于银矿石中，银的来源丰富，且银的理化性质均较为稳定，导热、导电性能很好；原料硫酸锌来源广，价格便宜，热稳定性好。本发明的混合金属粉中还加入了硫酸锌，使得整体导电金属粉之间呈现出类似量子隧道效应，也就是粉体之间的自由电子可以在界面不接触的情况下快速地穿越，从而形成良好的导电效应。此外，该制备方法从制备工艺到原料选择，既降低成本、缩短周期，还能提供一种性能优异的用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为实施例1提供的用于叠瓦导电胶的混合金属粉SEM图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
本发明提出一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉，所述混合金属粉由片状银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，所述硫酸锌填充在所述片状银粉与金属氢化物的间隙内；所述片状银粉含量为4.95~89.94%；所述混合金属粉的平均粒径为0.1~20mm。该混合金属粉的平均粒径太大，会导致由该混合金属粉制备得到的叠瓦导电胶附着力差；粒径太小，会导致由该混合金属粉制备得到的叠瓦导电胶导电率不稳定；该粒径的大小主要通过选择合适尺寸的氧化锆珠来控制。
本发明还提出一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，包括以下步骤：
S1：按重量百分比称取（6~85）%的片状银粉、（10~90）%的金属氢化物和（0.1~10）%的硫酸锌，混合均匀，得到金属混合物；按该比例关系制备得到的混合金属粉制备成本低且导电性能优异，能更好克服现有采用纯银粉导致的银迁移现象和氧化问题。
优选地，所述片状银粉、金属氢化物和硫酸锌的纯度均≥99%，纯度高的原料能够保证最终产品的杂质含量低，从而性能更优异。
优选地，所述片状银粉的平均粒径为0.3~10mm，银粉粒径太大，会导致难以在金属氢化物和硫酸锌表面化学沉积或包覆；银粉粒径太小，可能会导致采用该混合金属粉制备得到的叠瓦导电胶导电性能不稳定。
优选地，所述金属氢化物中的金属元素为钛、镍、铋或镉中的至少一种，选择合适的金属元素替代银，从而使制备的混合金属粉银含量降低且具备纯银粉的优异导电性能。
S2：向金属混合物中加入松油醇，再加入包覆剂和研磨珠，进行砂磨，得到混合料液；松油醇为油状液体，加入该油状液体既可以使混合料均匀分散，还能起到润滑作用避免在砂磨过程对混合料造成机械损伤；包覆剂的加入能够促进银粉在金属氢化物和硫酸锌表面的沉积包覆；氧化锆珠的加入是为了促进对金属混合物的打磨；砂磨是为了控制最终产品的尺寸。
所述研磨珠可以为氧化锆珠、玻璃珠或硅酸锆珠等。
优选地，所述松油醇的加入量为金属混合物重量的0.5~10倍，加入合适量的松油醇能够使得混合料均匀分散，便于后续的砂磨；；所述包覆剂的加入量为金属混合物重量的0.1~5%，加入合适量的包覆剂能够使得银粉很好的沉积在金属氢化物和硫酸锌表面，且包覆均匀；所述研磨珠的加入量为金属混合物重量的0.5~10倍，加入合适量的氧化锆珠可加速对金属混合物的打磨，提高生产效率。
优选地，所述包覆剂为乙酸乙酯，乙酸丁酯，丁酸丁酯，树脂L中的至少一种，优选这几种包覆剂使得银粉在金属氢化物和硫酸锌表面的沉积效果最佳。
优选地，所述氧化锆珠的粒度为0.6~2mm，根据最终产品所需尺寸选择合适尺寸的氧化锆珠，便于更好控制最终产品的尺寸。
优选地，所述砂磨的时间为5~60min，转速为10~60r/min，保证最终产品的尺寸大小均匀。
S3：将混合料液进行过滤、烘干，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
优选地，所述烘干的温度60~80℃，时间为15~30min，温度太高、时间太短，则可能破环产品的性能；温度太低、时间太长，则烘干效率低。
实施例1
本实施例提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉，所述混合金属粉由银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，银粉含量为74.89%；所述混合金属粉的平均粒径为5mm。
本实施例还提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，包括以下步骤：
S1：称取12公斤银粉、3公斤氢化铋和1公斤硫酸锌，混合均匀，得到金属混合物；
S2：向金属混合物中加入8公斤松油醇，再加入0.5公斤树脂L（湖南优尼可化工科技有限公司）和16公斤氧化锆珠（粒径为1mm），进行砂磨30min，得到混合料液；
S3：将混合料液进行过滤、在60℃下烘干30min，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
实施例2
本实施例提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉，所述混合金属粉由银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，银粉含量为83.81%；所述混合金属粉的平均粒径为6mm。
本实施例还提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，包括以下步骤：
S1：称取13公斤银粉、2公斤氢化钛和0.5公斤硫酸锌，混合均匀，得到金属混合物；
S2：向金属混合物中加入15公斤松油醇，再加入0.2公斤树脂L（湖南优尼可化工科技有限公司）、0.55公斤丁酸丁酯和50公斤氧化锆珠（0.6mm），进行砂磨5min，得到混合料液；
S3：将混合料液进行过滤、在70℃下烘干20min，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
实施例3
本实施例提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉，所述混合金属粉由银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，银粉含量为16.26%；所述混合金属粉的平均粒径为8mm。
本实施例还提供一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，包括以下步骤：
S1：称取10公斤银粉、50公斤氢化镉和1.5公斤硫酸锌，混合均匀，得到金属混合物；
S2：向金属混合物中加入31公斤松油醇，再加入0.01公斤树脂L（湖南优尼可化工科技有限公司）、0.06公斤乙酸丁酯和31公斤氧化锆珠（2mm），进行砂磨60min，得到混合料液；
S3：将混合料液进行过滤、在80℃下烘干15min，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
将实施例1~实施例3中提供的用于叠瓦导电胶的混合金属粉分别制备成叠瓦导电胶，记为A-1、A-2、A-3，并与与现有叠瓦导电胶性能进行对比，结果如表1所示，可知，本发明提供的混合金属粉制备而成的叠瓦导电胶导电性能和附着力能够满足使用需求，且成本有明显的降低。
表1 对比例和实验例得到的导电银浆的性能对比表
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉，其特征在于，所述混合金属粉由片状银粉、金属氢化物和硫酸锌组成，所述硫酸锌填充在所述金属氢化物表面未完全沉积包覆片状银粉的间隙处；所述片状银粉含量为4.95~89.94%；所述混合金属粉的平均粒径为0.1~20mm。
2.一种如权利要求1所述的用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按重量百分比称取（6~85）%的片状银粉、（10~90）%的金属氢化物和（0.1~10）%的硫酸锌，混合均匀，得到金属混合物；
S2：向金属混合物中加入松油醇，再加入包覆剂和研磨珠，进行砂磨，得到混合料液；
S3：将混合料液进行过滤、烘干，得到用于叠瓦导电胶的混合金属粉。
3.如权利要求2所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述片状银粉、金属氢化物和硫酸锌的纯度均≥99%。
4.如权利要求3所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述片状银粉的平均粒径为0.3~10mm。
5.如权利要求3所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述金属氢化物中的金属元素为钛、镍、铋或镉中的至少一种。
6.如权利要求2所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述松油醇的加入量为金属混合物重量的0.5~10倍；所述包覆剂的加入量为金属混合物重量的0.1~5%；所述研磨珠的加入量为金属混合物重量的0.5~10倍。
7.如权利要求6所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述包覆剂为乙酸乙酯，乙酸丁酯，丁酸丁酯，树脂L中的至少一种。
8.如权利要求6所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述研磨珠为氧化锆珠，所述氧化锆珠的粒度为0.6~2mm。
9.如权利要求2所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述砂磨的时间为5~60min，转速为10~60r/min。
10.如权利要求2所述的一种用于叠瓦导电胶的混合金属粉制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述烘干的温度60~80℃，时间为15~30min。
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