CN204639140U - 一种制备pcb高导电纳米银的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制备PCB高导电纳米银的设备,其包括溶解釜Ⅰ、溶解釜Ⅱ、银盐化合物净化塔、还原剂净化塔、银盐化合物溶解釜、还原剂溶解釜、银盐化合物储液槽、还原剂储液槽、温控耐蚀反应釜、高效投料装置、离心分离机、银回收装置、温控鼓风干燥箱、尾气收集处理装置、废液处理装置、水离子交换设备;溶解釜Ⅰ(1)通过泵Ⅰ(17)与银盐化合物净化塔(3)连接,银盐化合物净化塔(3)通过泵Ⅲ(19)与银盐化合物溶解釜(5)连接,银盐化合物溶解釜(5)通过泵Ⅴ(21)与银盐化合物储液槽(7)连接;本装置结构简单,对规模化生产性设备要求降低,易于实现产业化。
Description
技术领域
本实用新型属于纳米材料合成技术领域,具体涉及一种制备高导电纳米银的设备。
背景技术
印刷电子技术是基于传统印刷方法制造电子器件的一项新技术,可广泛运用于大面积、柔性化与低成本的各种电子或光电产品。2014年8月国家科技部颁布的“十三五”科技发展预测中,印刷电子材料与技术首次列入预测领域之一。2002年我国取代美国成为世界第三大线路板生产国,2003年我国生产及出口额均达60亿美金,2007-2011年增长率达到9.6%,大于世界的2.5%,2012年产值达到220亿美金,2013年我国在技术、管理等方面进一步提高,预计2015年产值达到279亿美金,其后增长率稳定在5%。全国现有3000多家企业进行印刷线路板(PCB)制作,规模较大企业多集中在沿海地区,深圳较多,最大规模的企业是深南电路有限公司,其利润达26亿元。传统的蚀刻工艺,设备投入高,生产工序多达26步,废液排放大,酸性蚀刻废液排放量约为256万吨/年,对环境造成污染严重,产品生产成本高,设备占地面积大,生产效率低,且得到的印刷线路板在电子设备中仅起到支撑和连接电子元器件的作用,即导电线路板。电子印刷线路板是现代企业采用先进的印刷制备技术,它的基材上含有电子元件(如多层板内埋置电阻、电容,以及埋置IC器件等)和连接线路,能直接形成功能性的电子电路,为电子设备的微型化实施成为可能,目前,国内外电子印刷线路板研发关键技术,是先进印刷电子技术和纳米材料生产技术相结合而产生,但由于关键技术不能为现有企业所掌握,因此印刷电子技术未能得到广泛运用。
目前,制备纳米银粉的方法有很多,总的来说可分为物理法,如粉碎法、机械球磨、真空蒸发冷凝等方法;生物法,如微生物、植物组织还原等方法;化学法,如有液相化学还原、声化学法、微乳液等方法;物理法周期长,设备要求高,投资大;生物法对条件要求高;液相化学还原法周期短,成本低,工业化较为容易。
目前,关于纳米银粉的制备方法的专利有很多,但是现有专利只是简单的涉及制备方法,没有涉及完整的工艺流程、设备及对废液、废气的处理。本申请涉及纳米银粉的制备方法、工艺流程、设备及对废液、废气的处理。现有的与纳米银粉的制备方法密切相关的专利有:岳红琴等人公开了《纳米银粉的制备方法》(201110095156.9),该专利以亚硝酸银为前驱体制备纳米银粉,硝酸银、PVA、亚硝酸钠等为起始原料,制备出亚硝酸银前驱体,再将其于180℃~250℃下热分解制备出高纯度纳米银粉,同时对制备过程所产生的废水中的银进行回收,实现了银的循环利用。该实用新型方法原材料易得、银的转化率高、制备工艺较简单、投资少,生产成本较低,银粉纯度高;该方法制备的纳米银粉可广泛应用于医疗卫生、电子工业、高效催化剂等领域;高玲凡等人公开了《纳米银粉的制备方法》(200810230927.9),该方法为:AgNO3、聚乙烯醇、乳化剂的混合,加入适量甘油后反应30分钟,加去离子水,用真空泵抽滤洗涤,然后进行脱水,最后进行干燥可得到50~100nm的纳米银粉。
李中春公开了《片状纳米银粉的制备方法》(201210500911.1),一种片状纳米银粉的制备方法,它由含表面活性剂(聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠等)的银盐水溶液与亚铁盐溶液在0~100℃的温度下反应得到。采用此方法得到的片状纳米银粉形貌单一,纯度高。反应时间短、效率高、反应条件温和、工艺及设备简单、生产成本低、操作简便、绿色无污染等优点,适合工业化大规模生产;刘福生公开了《一种改性纳米银粉的制备方法》(201410058076.X ),该方法以硫醇、含巯基的硅烷偶联剂、阳离子表面活性剂、缓蚀剂和有机溶剂为原料,对纳米银粉进行表面改性,制备得到改性纳米银粉,解决了纳米银粉易团聚、与其他材料复合时相溶性差的问题。这种制备方法具有生产工艺简单易行,设备投资小,能耗低,无环境污染,改性纳米银粉应用范围广,有利于推广应用,具有广阔的应用前景;《一种球形纳米银粉的制备方法》(200810046690.9),史晓亮等公开了一种球形纳米银粉的制备方法。这种球形纳米银粉的制备步骤为1)喷雾热解,2)球形纳米银粉的制备,该制备方法简单、易控制、无污染、成本低,适合于工业化规模生产,所制备的球形纳米银粉为纳米级别,粉末粒径分布均匀、形貌规则、收率高;《一种纳米银粉及其制造方法及其应用》(200910241459.X ),陈峤等公开了一种用于DC电极浆料和低温粘结纳米银浆的纳米银粉及其制造方法,该纳米银粉采用化学还原法,采用水合肼、丙三醇或三乙醇胺在90~92℃下还原银化合物加工工艺制备;采用这种方法制造出的纳米银粉应用于在800℃的温度下进行烧结的DC电极浆料;应用于260℃~270℃下粘结SiC或GaN等芯片的纳米银浆,电极具有可焊性好、导电性高、电性能稳定与粘结强度大、可靠高等优点;刘福生公开了《一种粘稠介质中制备纳米银粉的方法》(201110278418.5),该方法以表面活性剂、增稠剂、银盐、还原剂等为原料,用表面活性剂、增稠剂、络合剂、消泡剂、防氧化剂和去离子水配制得到粘稠介质,加入银盐搅拌均匀,降低其黏度,经压滤、洗涤和真空干燥得到纳米银粉;该方法具有原料易得、生产工艺简短、生产效率高、生产成本低、能耗低、粉体不易团聚、粉体分散性好、适合于规模化生产,解决了纳米银粉现有化学制备方法存在的易氧化和易团聚的问题。
银粉等物质对环境造成污染,甚至导致人体中毒,因此对废液的处理尤为重要。化学传统的污染治理方法有化学沉淀法、絮凝沉淀法、电解法等;化学沉淀法处理废液是利用银离子与某些化学试剂发生化学反应生成难溶的固体物质,然后分离去除银离子的一种方法;实际操作中常采用氯化钠去除银离子,效果理想,适用范围广,成本低,但是过量的氯化钠可使处理废水增加,如值降低时又有气体放出,废液处理银环境保护需要严格控制添加量,絮凝沉淀法经过一定预处理后添加硫酸亚铁、烧碱,利用絮凝和沉淀作用形成较大颗粒的矾花,分离后去除银离子,此工艺需要大量的化学试剂,增加了废液处理成本,可利用石灰节省烧碱的用量,但是所产生的污泥量较大而且难以利用,容易产生二次污染,需要进一步处理,电解法可以回收废液中的银离子,基本上可以实现银的回收利用,但是在电解过程中会产生大量氯气,导致蚀刻液氯的损失并且污染环境,利用溶液吸收氯气可以避免环境污染。该方法操作简单,技术可行,但产生大量氨气,恶化环境,且废液处理后仍存在二次污染问题。传统上的治理方法过程中产生大量的污泥、废液、废渣不仅污染环境而且造成资源浪费,同时所得产品纯度低,再利用价值与经济价值不高,难以解决废液所带来的环境污染问题不能实现标本兼治。
一种用于PCB高导电的纳米银制备方法及设备,所涉及到的生产工艺简单、生产成本低,设备投资少、过程容易控制、产率高,所制备的纳米银纯度高,可以取得很高的经济价值,同时避免废液排入环境造成污染,达到了经济、社会与环保效益的统一。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种制备PCB高导电纳米银的设备,该装置包括溶解釜Ⅰ1、溶解釜Ⅱ2、银盐化合物净化塔3、还原剂净化塔4、银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6、银盐化合物储液槽7、还原剂储液槽8、温控耐蚀反应釜9、高效投料装置10、离心分离机11、银回收装置12、温控鼓风干燥箱13、尾气收集处理装置14、废液处理装置15、水离子交换设备16,溶解釜Ⅰ1通过泵Ⅰ17与银盐化合物净化塔3连接,银盐化合物净化塔3通过泵Ⅲ19与银盐化合物溶解釜5连接,银盐化合物溶解釜5通过泵Ⅴ21与银盐化合物储液槽7连接,银盐化合物储液槽7通过泵Ⅶ23与温控耐蚀反应釜9连通,溶解釜Ⅱ2通过泵Ⅱ18与还原剂净化塔4连接,还原剂净化塔4通过泵Ⅳ20与还原剂溶解釜6连接,还原剂溶解釜6通过泵Ⅵ22与还原剂储液槽8连通,还原剂储液槽8通过高效投料装置10与温控耐蚀反应釜9连通,温控耐蚀反应釜9与离心分离机11连接,离心分离机11一路与温控鼓风干燥箱13连接,温控鼓风干燥箱13通过银回收装置12与溶解釜Ⅰ1连接,离心分离机11另一路依次与尾气收集处理装置14、废液处理装置15、水离子交换设备16连接,水离子交换设备16分别与溶解釜Ⅰ1、溶解釜Ⅱ2连接。
本装置可完成如下方法,具体内容为:
(1)将银盐化合物和还原剂分别溶解于去离子水中,然后分别加入银盐化合物质量0.1~2%的氨水络合银离子,达到控制反应速度效果,同时能够使二价铜及三价铁离子沉淀除去;
(2)在净化后的银盐化合物溶液和还原剂溶液中分别加入分散剂,在常压、15℃~50℃条件下搅拌制得氧化液分散体系和还原液分散体系,其中分散剂的添加量为银盐化合物质量的0.5~10%;
(3)在还原液分散体系中添加辅助剂,在常压、15℃~50℃条件下处理还原液分散体系,其中辅助剂的添加量为银盐化合物质量的1~6%;
(4)调节氧化液分散体系pH为1~7后,将处理后的还原液分散体系倾倒入其中,在常压、10℃~80℃条件下反应30~45min制得纳米银胶体,银盐化合物与还原剂的摩尔比为1:0.5~4;
(5)调节纳米银胶体温度为15℃~60℃、pH为1~5,富集纳米银胶体,富集的纳米银胶体经高速离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤后获得湿纳米银粉;
(6)用油酸、脂肪酸等有机物与无水乙醇配制成改性剂,将改性剂直接倾倒入湿纳米银粉进行表面改性,油酸或脂肪酸的用量为湿纳米银粉质量的1%~3%,改性后离心分离、40℃~100℃干燥4~8h即得到纳米银产品。
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯树胶、丁二酸、聚丙烯酸或聚乙二醇。
所述银盐化合物为硝酸银或高氯酸银。
所述还原剂为次磷酸盐如次磷酸钠与次磷酸钾、硼氢化钠或水合肼。
所述辅助剂为羧甲基纤维素。
该装置使用时,(1)称取银盐化合物与去离子水加入含有搅拌的溶解釜Ⅰ1中,在常压下温控搅拌制成银盐化合物溶液;称取还原剂与去离子水加入含有搅拌的溶解釜Ⅱ2中,在常压下温控搅拌制备还原剂溶液;(2)用泵Ⅰ17将银盐化合物溶液打入银盐化合物净化塔3中进行净化处理;用泵Ⅱ18将还原剂溶液打入还原剂净化塔4中进行净化处理;(3)用泵Ⅲ19、泵Ⅳ20分别将处理过的银盐化合物溶液和还原剂溶液打入银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6;(4)称取分散剂分别加入银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6中,在常压、15℃~50℃条件下搅拌制得氧化液分散体系和还原液分散体系;(5)称取辅助剂加入到还原剂溶解釜6中,在常压、15℃~50℃条件下进一步处理还原液分散体系;(6)用泵Ⅴ21、泵Ⅵ22将氧化液分散体系与处理过的还原液分散体系分别打入到银盐化合物储液槽7、还原剂储液槽8;(7)用泵Ⅶ23将银盐化合物储液槽7中的氧化液分散体系打入温控耐蚀反应釜9中,在常压温控下调节pH为1~7、搅拌;将还原液储液槽8中的还原液分散体系通过高效投料装置10加入温控耐蚀反应釜9中进行反应制备纳米银胶体;反应完成后,调节纳米银胶体为15℃~60℃、pH为1~5,使纳米银粉陈化富集,将富集的纳米银胶体经离心分离机11进行离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤后获得湿纳米银粉;(8)将湿纳米银粉在温控耐蚀反应釜9中进行表面改性;将已改性的纳米银粉离心分离后放入温控鼓风干燥箱13干燥;(9)
对制备的纳米银粉进行检测,若合格即为纳米银成品,对其进行包装,若不合格将纳米银投入银回收装置12中制备硝酸银,将制备的硝酸银返回到溶解釜Ⅰ1用于再次制备纳米银粉;
(10)对纳米银粉制备过程中产生的废液与废气经过尾气收集处理装置14、废液处理装置15进行处理;(11)将处理后废液通过水离子交换设备16处理,获得的水进行循环利用。
本实用新型制备得到的纳米银粉的粒径为10nm~100nm,导电率为2×10-3Ω·cm~6.5×10-3Ω·cm。
由于电子工业的迅速发展,印刷电子技术对银粉的粒径、形貌及振实密度等性质要求越来越高,微米级银粉制备的电子浆料已经不能满足印刷电子技术的需求。纳米银粉作为主体功能制备浆料,它替代传统微米银粉的优点有:(1)粒径小、烧结温低;(2)电子印刷线路板的基材选择范围广,不仅可用于金属基材还可用于非金属基材,同时降低了对基材耐高温的要求,成本低;(3)印刷得到的产品更加细腻、用量少、成本降低5%;(4)操作工序简单,从传统的26步工序,减少到上述工序;(5)对规模化生产性设备要求降低,易于实现产业化。
本实用新型具有以下特点:(1)工艺简单、设备要求低;(2)分散剂用量较少,容易清洗,节约成本;(3)废液循环利用,无污染,节约成本;(4)制备的纳米银粉粒径小、烧结温度低解决了微米银粉粒径大、烧结温度高的问题;(5)应用本实用新型制备的纳米银粉,在印刷电路板中用量少、更加细腻,解决了微米银粉丝网印刷节距宽,成本高的问题;(6)本实用新型制备的纳米银粉,在浆料制备过程中烧结温度低,解决了微米银粉在浆料应用中烧结温度高,基材选择范围窄的问题。采用本实用新型制备的纳米银纯度高,导电性好,可以取得很高的经济价值,同时避免废液排入环境造成污染,达到了经济、社会与环保效益的统一。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图;
图中:1-溶解釜Ⅰ;2-溶解釜Ⅱ;3-银盐化合物净化塔;4-还原剂净化塔;5-银盐化合物溶解釜;6-还原剂溶解釜;7-银盐化合物储液槽;8-还原剂储液槽;9-温控耐蚀反应釜;10-高效投料装置;11-离心分离机;12-银回收装置;13-温控鼓风干燥箱;14-尾气收集处理装置;15-废液处理装置;16-水离子交换设备;17-泵Ⅰ;18-泵Ⅱ;19-泵Ⅲ;20-泵Ⅳ;21-泵Ⅴ;22-泵Ⅵ;23-泵Ⅶ。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明,但本实用新型保护范围不局限于所述内容。
实施例1:如图1所示,本制备PCB高导电纳米银的设备包括溶解釜Ⅰ1、溶解釜Ⅱ2、银盐化合物净化塔3、还原剂净化塔4、银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6、银盐化合物储液槽7、还原剂储液槽8、温控耐蚀反应釜9、高效投料装置10、离心分离机11、银回收装置12、温控鼓风干燥箱13、尾气收集处理装置14、废液处理装置15、水离子交换设备16,溶解釜Ⅰ1通过泵Ⅰ17与银盐化合物净化塔3连接,银盐化合物净化塔3通过泵Ⅲ19与银盐化合物溶解釜5连接,银盐化合物溶解釜5通过泵Ⅴ21与银盐化合物储液槽7连接,银盐化合物储液槽7通过泵Ⅶ23与温控耐蚀反应釜9连通,溶解釜Ⅱ2通过泵Ⅱ18与还原剂净化塔4连接,还原剂净化塔4通过泵Ⅳ20与还原剂溶解釜6连接,还原剂溶解釜6通过泵Ⅵ22与还原剂储液槽8连通,还原剂储液槽8通过高效投料装置10与温控耐蚀反应釜9连通,温控耐蚀反应釜9与离心分离机11连接,离心分离机11一路与温控鼓风干燥箱13连接,温控鼓风干燥箱13通过银回收装置12与溶解釜Ⅰ1连接,离心分离机11另一路依次与尾气收集处理装置14、废液处理装置15、水离子交换设备16连接,水离子交换设备16分别与溶解釜Ⅰ1、溶解釜Ⅱ2连接。
其完成PCB高导电纳米银的制备方法,具体步骤如下:
(1)将170g工业硝酸银和176g次磷酸钠分别溶解于1L的去离子水中,加入氨水(硝酸银质量的0.1%)络合银离子,达到控制反应速度效果,同时能够使二价铜及三价铁离子沉淀除去;
(2)在净化后的硝酸银溶液和次磷酸钠溶液中分别加入4.25g分散剂丁二酸,在常压、20℃件下搅拌制得硝酸银分散体系和次磷酸钠分散体系;
(3)在次磷酸钠分散体系中添加辅助剂羧甲基纤维素,在常压、20℃条件下处理次磷酸钠分散体系,其中辅助剂的添加量为硝酸银质量的3%;
(4)调节硝酸银分散体系pH为3后,将处理后的次磷酸钠分散体系倾倒入其中,在常压、20℃条件下反应35min制得纳米银胶体;
(5)调节纳米银胶体温度为20℃、pH为3,富集纳米银胶体,富集的纳米银胶体经高速离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤后获得湿纳米银粉;
(6)将油酸与无水乙醇配制成改性剂,将改性剂倾倒入湿纳米银粉中进行表面改性,油酸的用量为湿纳米银粉质量的1%,改性后离心分离、干燥即得到纳米银产品,纳米银粉为球形、分散性好、粒径为40nm、导电率为4×10-3Ω·cm。
该装置使用时,将170g工业硝酸银、1L去离子水加入溶解釜Ⅰ1中配制成硝酸银溶液,将176g次磷酸钠、1L去离子水加入溶解釜Ⅱ2中配制成还原剂溶液;分别用泵Ⅰ17、泵Ⅱ18将硝酸银溶液与还原剂溶液打入银盐化合物净化塔3和还还原剂净化塔4中,添加氨水净化除杂,为避免杂质离子影响;用泵Ⅲ19、泵Ⅳ20分别将处理过的硝酸银溶液与还原剂溶液打入到银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6中;将分散剂丁二酸分别加入银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6中,在常压、20℃条件下搅拌制得氧化液分散体系和还原液分散体系;称取辅助剂加入到还原剂溶解釜6中,在常压、20℃条件下进一步处理还原液分散体系;用泵Ⅴ21、泵Ⅵ22将氧化液分散体系与处理过的还原液分散体系分别打入到银盐化合物储液槽7、还原剂储液槽8;用泵Ⅶ23将银盐化合物储液槽7中的氧化液分散体系打入温控耐蚀反应釜9中,在常压、20℃、pH为3条件下搅拌;将还原液储液槽8中的还原液分散体系通过高效投料装置10加入温控耐蚀反应釜9中进行反应35min制备纳米银胶体;反应完成后,调节纳米银胶体为20℃、pH为3,使纳米银粉陈化富集,将富集的纳米银胶体经离心分离机11进行离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤3次后获得湿纳米银粉;将湿纳米银粉在温控耐蚀反应釜9中进行表面改性;将已改性的纳米银粉离心分离后放入温控鼓风干燥箱13中70℃下干燥6h即可获得纳米银粉;经检测后,对合格的纳米银粉包装,不合格的利用银回收装置12进行回收制备硝酸银,将制备的硝酸银返回到溶解釜Ⅰ1用于再次制备纳米银粉;对制备过程中产生的废气与废液利用尾气收集处理装置14、废液处理装置15进行处理;处理后的废液经水离子交换机16处理后循环利用。
实施例2:本制备PCB高导电纳米银的设备结构同实施例1;
其完成PCB高导电纳米银的制备方法,具体步骤如下:
(1)将100kg工业硝酸银和22.3kg硼氢化钠分别溶解于58.2L和22.3L的去离子水中,加入氨水(硝酸银质量的1%)络合银离子,达到控制反应速度效果,同时能够使二价铜及三价铁离子沉淀除去;
(2)在净化后的硝酸银溶液中加入1kg分散剂阿拉伯树胶,硼氢化钠溶液中加入1kg阿拉伯树胶,在常压、30℃条件下搅拌制得硝酸银分散体系和硼氢化钠分散体系;
(3)在硼氢化钠分散体系中添加1kg辅助剂羧甲基纤维素,在常压、30℃条件下处理次磷酸钠分散体系;
(4)调节硝酸银分散体系pH为2后,将处理后的次磷酸钠分散体系倾倒入其中,在常压、30℃条件下反应45min制得纳米银胶体;
(5)调节纳米银胶体温度为30℃、pH为2,富集纳米银胶体,富集的纳米银胶体经高速离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤后获得湿纳米银粉;
(6)将油酸与无水乙醇配制成改性剂,将改性剂倾倒入湿纳米银粉中进行表面改性,油酸的用量为湿纳米银粉质量的2%,改性后离心分离、干燥即得到纳米银产品,纳米银粉为球形、分散性好、粒径为20nm、2×10-3Ω·cm。
使用时,将100kg工业硝酸银、58.2L去离子水在溶解釜Ⅰ1中配制成硝酸银溶液,22.3kg硼氢化钠(NaBH4)、22.3L去离子水在溶解釜Ⅱ2中配制成还原剂溶液;分别用泵Ⅰ17、泵Ⅱ18将硝酸银溶液与还原剂溶液打入银盐化合物净化塔3和还还原剂净化塔4中,添加氨水净化除杂,为避免杂质离子影响;用泵Ⅲ19、泵Ⅳ20分别将处理过的硝酸银溶液与还原剂溶液打入到银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6中;称取1kg阿拉伯树胶加入还原剂溶液,称取1kg丁二酸加入硝酸银溶液,在常压、30℃条件下搅拌制得氧化液分散体系和还原液分散体系;称取辅助剂加入到还原剂溶解釜6中,在常压、30℃条件下进一步处理还原液分散体系;用泵Ⅴ21、泵Ⅵ22将氧化液分散体系与处理过的还原液分散体系分别打入到银盐化合物储液槽7、还原剂储液槽8;用泵Ⅶ23将银盐化合物储液槽7中的氧化液分散体系打入温控耐蚀反应釜9中,在常压30,下调节pH为2、搅拌;将还原液储液槽8中的还原液分散体系通过高效投料装置10加入温控耐蚀反应釜9中进行反应45min制备纳米银胶体;反应完成后,调节纳米银胶体为30℃、pH为2使纳米银粉陈化富集,将富集的纳米银胶体经离心分离机11进行离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤3次后获得湿纳米银粉;将湿纳米银粉在温控耐蚀反应釜9中用油酸进行表面改性;将已改性的纳米银粉离心分离后放入温控鼓风干燥箱13中80℃下干燥6h即可获得纳米银粉;经检测后,对合格的纳米银粉包装,不合格的利用银回收装置12进行回收制备硝酸银,将制备的硝酸银返回到溶解釜Ⅰ1用于再次制备纳米银粉;对制备过程中产生的废气与废液利用尾气收集处理装置14、废液处理装置15进行处理;处理后的废液经水离子交换机16处理后循环利用。
实施例3:本制备PCB高导电纳米银的设备结构同实施例1;
其完成PCB高导电纳米银的制备方法,具体步骤如下:
(1)将250kg工业高氯酸银和60.2L水合肼(质量百分比浓度为50%)分别溶解603L和60.2L的去离子水中,加入氨水(高氯酸银质量的2%)络合银离子,达到控制反应速度效果,同时能够使二价铜及三价铁离子沉淀除去;
(2)在净化后的高氯酸银溶液中加入1.25kg分散剂聚乙二醇,水合肼溶液中加入1.25kg聚乙二醇,在常压、40℃条件下搅拌制得高氯酸银分散体系和水合肼分散体系;
(3)在水合肼分散体系中添加辅助剂羧甲基纤维素,在常压、40℃条件下处理水合肼分散体系,其中辅助剂的添加量为高氯酸银质量的4%;
(4)调节高氯酸银分散体系pH为3后,将处理后的次磷酸钠分散体系倾倒入其中,在常压、70℃条件下反应30min制得纳米银胶体;
(5)调节纳米银胶体温度为40℃、pH为3,富集纳米银胶体,富集的纳米银胶体经高速离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤后获得湿纳米银粉;
(6)将脂肪酸与无水乙醇配制成改性剂,将改性剂倾倒入湿纳米银粉中进行表面改性,脂肪酸的用量为湿纳米银粉质量的3%,改性后离心分离、干燥即得到纳米银产品,纳米银粉为球形、分散性好、粒径为25nm、导电率为3.×10-3Ω·cm。
操作时,将250kg工业高氯酸银与603L离子水在溶解釜Ⅰ1中配制成硝酸银溶液,60.2L水合肼、60.2L去离子水在溶解釜Ⅱ2中配制成还原剂溶液;分别用泵Ⅰ17、泵Ⅱ18将高氯酸银溶液与还原剂溶液打入银盐化合物净化塔3和还原剂净化塔4中,添加氨水净化除杂,为避免杂质离子影响;用泵Ⅲ19、泵Ⅳ20分别将处理过的高氯酸银溶液与还原剂溶液打入到银盐化合物溶解釜5、还原剂溶解釜6中;称取聚乙二醇加入还原剂溶液,称取聚乙二醇加入高氯酸银溶液,在常压、40℃条件下搅拌制得氧化液分散体系和还原液分散体系;称取辅助剂加入到还原剂溶解釜6中,在常压、40℃条件下进一步处理还原液分散体系;用泵Ⅴ21、泵Ⅵ22将氧化液分散体系与处理过的还原液分散体系分别打入到银盐化合物储液槽7、还原剂储液槽8;用泵Ⅶ23将银盐化合物储液槽7中的氧化液分散体系打入温控耐蚀反应釜9中,在常压40℃下调节pH为3、搅拌;将还原液储液槽8中的还原液分散体系通过高效投料装置10加入温控耐蚀反应釜9中进行反应30min制备纳米银胶体;反应完成后,调节纳米银胶体为40℃、pH为3,使纳米银粉陈化富集,将富集的纳米银胶体经离心分离机11进行离心分离并经过去离子水与乙醇反复洗涤3次后获得湿纳米银粉;将湿纳米银粉在温控耐蚀反应釜9中用脂肪酸与乙醇配制改性剂进行表面改性,脂肪酸质量为湿纳米银粉质量的2%;将已改性的纳米银粉离心分离后放入温控鼓风干燥箱13中100℃下干燥6h即可获得纳米银粉;经检测后,对合格的纳米银粉包装,不合格的利用银回收装置12进行回收制备硝酸银,将制备的硝酸银返回到溶解釜Ⅰ1用于再次制备纳米银粉;对制备过程中产生的废气与废液利用尾气收集处理装置14、废液处理装置15进行处理;处理后的废液经水离子交换机16处理后循环利用。
Claims (1)
1.一种制备PCB高导电纳米银的设备,其特征在于:包括溶解釜Ⅰ(1)、溶解釜Ⅱ(2)、银盐化合物净化塔(3)、还原剂净化塔(4)、银盐化合物溶解釜(5)、还原剂溶解釜(6)、银盐化合物储液槽(7)、还原剂储液槽(8)、温控耐蚀反应釜(9)、高效投料装置(10)、离心分离机(11)、银回收装置(12)、温控鼓风干燥箱(13)、尾气收集处理装置(14)、废液处理装置(15)、水离子交换设备(16),溶解釜Ⅰ(1)通过泵Ⅰ(17)与银盐化合物净化塔(3)连接,银盐化合物净化塔(3)通过泵Ⅲ(19)与银盐化合物溶解釜(5)连接,银盐化合物溶解釜(5)通过泵Ⅴ(21)与银盐化合物储液槽(7)连接,银盐化合物储液槽(7)通过泵Ⅶ(23)与温控耐蚀反应釜(9)连通,溶解釜Ⅱ(2)通过泵Ⅱ(18)与还原剂净化塔(4)连接,还原剂净化塔(4)通过泵Ⅳ(20)与还原剂溶解釜(6)连接,还原剂溶解釜(6)通过泵Ⅵ(22)与还原剂储液槽(8)连通,还原剂储液槽(8)通过高效投料装置(10)与温控耐蚀反应釜(9)连通,温控耐蚀反应釜(9)与离心分离机(11)连接,离心分离机(11)一路与温控鼓风干燥箱(13)连接,温控鼓风干燥箱(13)通过银回收装置(12)与溶解釜Ⅰ(1)连接,离心分离机(11)另一路依次与尾气收集处理装置(14)、废液处理装置(15)、水离子交换设备(16)连接,水离子交换设备(16)分别与溶解釜Ⅰ(1)、溶解釜Ⅱ(2)连接。
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