CN115673334A - 一种微纳米银分散体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微纳米银分散体及其制备方法，属于微纳米粉体分散技术领域，解决了现有制备方法使得银粉颗粒之间容易发生硬团聚的技术问题。本发明公开的方法利用包覆剂对银粉颗粒表面进行包覆，通过简单的反应实现银粉颗粒可长期稳定的分散在溶剂中，得到微纳米银分散体，整个过程不需要干燥，不存在干燥环境使银粉表面携带的液体挥发，从而造成银粉颗粒之间发生硬团聚问题的出现，整个制备过程简单易操作，具有广阔的应用前景。

Description

一种微纳米银分散体及其制备方法

技术领域

本发明属于微纳米粉体分散技术领域，具体涉及一种微纳米银分散体及其制备方法。

背景技术

粉体达到微纳米级别时会表现出一些特殊性质，如：量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等，这些效应改变了微纳米粒子表面的电子和原子分布情况，增加了表面活性，大大扩展了其应用领域。银本身具有优异的电学、磁学和光学性能，微纳米级别的银在光伏发电、电气电子设备、催化剂、医药卫生等领域有着广泛的应用。然而，一般情况下，银粉颗粒粒径越小，比表面积就越大，颗粒的活性也越大，粒子间相互聚集的倾向越大，即越容易发生团聚。传统银粉制备工艺流程中通常包含干燥过程，即在100℃以上环境下使银粉表面携带的液体挥发，这一过程容易使银粉颗粒之间产生硬团聚，进而对其应用性能产生影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微纳米银分散体及其制备方法，用以解决现有制备方法使得银粉颗粒之间容易发生硬团聚的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

S1：将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液；将还原剂溶液滴入混合溶液中进行反应，反应结束后，得到反应溶液；将包覆剂溶液加入反应溶液中进行反应，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；

S2：将反应产物银粉放入分散溶剂中，得到微纳米银分散体。

进一步地，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，随后调节混合溶液的温度至25-50℃，再将还原剂溶液滴入混合溶液中进行反应。

进一步地，所述反应时间为15-30min。

进一步地，所述硝酸银溶液、分散剂溶液、还原剂溶液、包覆剂溶液的质量浓度分别为0.2-0.4kg/L、0.1-0.3kg/L、0.1-0.3kg/L、0.1-0.2kg/L。

进一步地，所述还原剂溶液和包覆剂溶液的温度均为25-50℃。

进一步地，所述分散剂溶液为甲基纤维素溶液、羧甲基纤维素溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、阿拉伯树胶溶液、吐温80溶液和CTAB溶液中的一种或多种。

进一步地，所述还原剂溶液为甲醛溶液、抗坏血酸溶液、水合肼溶液、双氧水溶液、甲基磺酸钠溶液和甲酸铵溶液中的一种或多种。

进一步地，所述包覆剂溶液为油酸溶液、丙烯酸树脂溶液、正硅酸乙酯溶液、硅烷偶联剂KH560溶液和硅烷偶联剂KH570溶液中的一种或多种。

进一步地，将反应产物银粉放入分散溶剂中之前，采用洗涤剂将反应产物银粉洗涤若干次；所述洗涤剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种；所述分散溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇中的一种。

进一步地，S1中，硝酸银溶液、分散剂溶液、还原剂溶液、和包覆剂溶液的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.2-0.8)：(0.03-0.1)。

进一步地，所述硝酸银溶液、分散剂溶液、还原剂溶液、和包覆剂溶液是采用反应溶剂分别和硝酸银、分散剂、还原剂、包覆剂混合后得到；所述反应溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的一种微纳米银分散体的制备方法，利用包覆剂对银粉颗粒表面进行包覆，通过简单的反应实现银粉颗粒可长期稳定的分散在溶剂中，得到微纳米银分散体，整个过程不需要干燥，不存在干燥环境使银粉表面携带的液体挥发，从而造成银粉颗粒之间发生硬团聚问题的出现，整个制备过程简单易操作，制备流程无需干燥过程，缩短了制备流程且更加节能，分散在溶剂中的银粉颗粒分散性好且能够长期稳定保存，可直接用于配制银浆料，进而用于不同领域，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的微纳米银分散体的实物图；

图2为本发明实施例1制备得到的微纳米银分散体中银颗粒的扫描电镜图；

图3为本发明实施例2制备得到的微纳米银分散体的实物图；

图4为本发明实施例2制备得到的微纳米银分散体中银颗粒的扫描电镜图；

图5为银粉表面由包覆剂包裹的示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。

本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。

本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。

本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。

本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。

实施例1

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于4L的去离子水中，得到硝酸银溶液，将0.2kg阿拉伯树胶，溶解于1L的去离子水中，得到阿拉伯树胶溶液，将硝酸银溶液和阿拉伯树胶溶液混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至40℃待用；

将0.6kg抗坏血酸，溶解于5L的去离子水中，调节温度至40℃，得到抗坏血酸溶液，将抗坏血酸溶液加入上述的混合溶液中进行反应30min，反应过程控制温度为40℃，反应结束后，得到反应溶液；

将0.06kg油酸，溶解于0.5L去离子水中，调节温度至40℃，得到油酸溶液，将油酸溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应30min，反应过程(包覆过程)控制制温度为40℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用去离子水和无水乙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.12kg的松油醇中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

实施例2

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于4.5L的去离子水中，得到硝酸银溶液，将0.3kg聚乙烯吡咯烷酮，溶解于1.5L的去离子水中，得到聚乙烯吡咯烷酮，将硝酸银溶液和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至25℃待用；

将0.5kg双氧水，溶解于5L的去离子水中，调节温度至25℃，得到双氧水溶液，将双氧水加入上述的混合溶液中进行反应20min，反应过程控制温度为25℃，反应结束后，得到反应溶液；

将0.05kg正硅酸乙酯，溶解于0.5L去离子水中，调节温度至25℃，得到正硅酸乙酯溶液，将正硅酸乙酯溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应20min，反应过程(包覆过程)控制制温度为25℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用去离子水和异丙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.1kg丁基卡必醇中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

实施例3

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于5L的去离子水中，得到硝酸银溶液，称取0.15kg甲基纤维素和0.15kg羧甲基纤维素，溶解于1L的去离子水中，得到分散剂溶液，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至50℃待用；

将0.6kg水合肼，溶解于3L的去离子水中，调节温度至50℃，得到水合肼溶液，将水合肼溶液加入上述的混合溶液中进行反应15min，反应过程控制温度为50℃，反应结束后，得到反应溶液；

称取0.06kg丙烯酸树脂，溶解于0.6L去离子水中，调节温度至50℃，得到丙烯酸树脂溶液，将丙烯酸树脂溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应15min，反应过程(包覆过程)控制制温度为50℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用甲醇和无水乙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.12kg的松油醇中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

实施例4

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于2.5L的去离子水中，得到硝酸银溶液，称取0.1kg吐温80，溶解于1L的去离子水中，得到分散剂溶液，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至45℃待用；

将0.6kg甲醛，溶解于2L的去离子水中，调节温度至45℃，得到水合肼溶液，将水合肼溶液加入上述的混合溶液中进行反应20min，反应过程控制温度为50℃，反应结束后，得到反应溶液；

称取0.05kg硅烷偶联剂KH560和0.05kg硅烷偶联剂KH570，溶解于0.5L去离子水中，调节温度至45℃，得到包覆剂溶液，将包覆剂溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应20min，反应过程(包覆过程)控制制温度为45℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用去离子水和无水乙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.15kg的乙二醇中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

实施例5

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于5L的去离子水中，得到硝酸银溶液，称取0.15kgCTAB，溶解于1L的去离子水中，得到分散剂溶液，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至35℃待用；

将0.5kg甲基磺酸钠，溶解于2L的去离子水中，调节温度至35℃，得到甲基磺酸钠溶液，将甲基磺酸钠溶液加入上述的混合溶液中进行反应20min，反应过程控制温度为35℃，反应结束后，得到反应溶液；

将0.06kg油酸，溶解于0.3L去离子水中，调节温度至35℃，得到包覆剂溶液，将包覆剂溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应20min，反应过程(包覆过程)控制制温度为35℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用无水乙醇和异丙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.15kg的丁基卡必醇醋酸酯中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

实施例6

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于4L的去离子水中，得到硝酸银溶液，称取0.15kg聚乙烯吡咯烷酮，溶解于1L的去离子水中，得到分散剂溶液，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至40℃待用；

将0.5kg甲酸铵，溶解于2L的去离子水中，调节温度至40℃，得到甲酸铵溶液，将甲酸铵溶液加入上述的混合溶液中进行反应30min，反应过程控制温度为40℃，反应结束后，得到反应溶液；

将0.06kg油酸，溶解于0.3L去离子水中，调节温度至40℃，得到包覆剂溶液，将包覆剂溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应30min，反应过程(包覆过程)控制制温度为40℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用去离子水和异丙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.12kg的松油醇中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

实施例7

一种微纳米银分散体的制备方法，包括以下步骤：

将1kg硝酸银，溶解于3.5L的去离子水中，得到硝酸银溶液，称取0.2kg聚乙烯吡咯烷酮，溶解于1L的去离子水中，得到分散剂溶液，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，调节得到混合溶液的温度至45℃待用；

将0.5kg抗坏血酸，溶解于2L的去离子水中，调节温度至45℃，得到抗坏血酸溶液，将抗坏血酸溶液加入上述的混合溶液中进行反应15min，反应过程控制温度为45℃，反应结束后，得到反应溶液；

将0.03kg丙烯酸树脂和0.03kg正硅酸乙酯，溶解于0.5L去离子水中，调节温度至45℃，得到包覆剂溶液，将包覆剂溶液加入到上述反应溶液中，继续搅拌反应20min，反应过程(包覆过程)控制制温度为45℃，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；将得到的反应产物银粉用去离子水和乙醇分别洗涤反应产物银粉3次，后将得到的银粉转移至0.12kg的丁基卡必醇中，搅拌得到灰色的微纳米银分散体。

图1和图3分别是实施例1和实施例2制备得到的微纳米银分散体的实物图，从图中可以看到所制备的微纳米银分散体呈灰黑色，能够稳定保存、无沉降。

图2和图4分别是实施例1和实施例2制备得到的微纳米银分散体中银颗粒的扫描电镜图，从图中可以看到微纳米银分散体中的银颗粒得到较好包覆，分散性好。

图5所示为微纳米银分散体示意图，银粉表面由包覆剂包裹，可以较好地分散在分散溶剂中。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液；将还原剂溶液滴入混合溶液中进行反应，反应结束后，得到反应溶液；将包覆剂溶液加入反应溶液中进行反应，去除反应后的上清液，得到反应产物银粉；

S2：将反应产物银粉放入分散溶剂中，得到微纳米银分散体。

2.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，将硝酸银溶液和分散剂溶液混合，得到混合溶液，随后调节混合溶液的温度至25-50℃，再将还原剂溶液滴入混合溶液中进行反应。

3.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，所述反应时间为15-30min。

4.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，所述硝酸银溶液、分散剂溶液、还原剂溶液、包覆剂溶液的质量浓度分别为0.2-0.4kg/L、0.1-0.3kg/L、0.1-0.3kg/L、0.1-0.2kg/L。

5.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，所述还原剂溶液和包覆剂溶液的温度均为25-50℃。

6.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，所述分散剂溶液为甲基纤维素溶液、羧甲基纤维素溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、阿拉伯树胶溶液、吐温80溶液和CTAB溶液中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，所述还原剂溶液为甲醛溶液、抗坏血酸溶液、水合肼溶液、双氧水溶液、甲基磺酸钠溶液和甲酸铵溶液中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，所述包覆剂溶液为油酸溶液、丙烯酸树脂溶液、正硅酸乙酯溶液、硅烷偶联剂KH560溶液和硅烷偶联剂KH570溶液中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，将反应产物银粉放入分散溶剂中之前，采用洗涤剂将反应产物银粉洗涤若干次；所述洗涤剂为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种；所述分散溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙二醇中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种微纳米银分散体的制备方法，其特征在于，S1中，硝酸银溶液、分散剂溶液、还原剂溶液和包覆剂溶液的质量比为1：(0.2-0.5)：(0.2-0.8)：(0.03-0.1)。

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