JP2022161370A - Silver micro-particle and method of producing the same - Google Patents

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Abstract

To provide silver micro-particles that are less varied in particle size, have a sharp particle-size distribution and are capable of preferably maintaining the dispersibility in a lipophilic solvent.SOLUTION: Silver micro-particles comprise aliphatic amine, e.g. octyl amine, having 6 or more C on a particle surface, with an average particle size in terms of equivalent circle diameter of 70 nm or greater and 150 nm or smaller and a variation coefficient in particle size of 20% or smaller. The silver micro-particles are to be synthesized by a reduction process including the steps of: first reduction to add silver at an addition rate of 0.4 mmol/s per 1 kg of solution or lower into a solution having a reducer concentration of 0.8 molar equivalent/kg or lower and second reduction to add silver at an addition rate of 0.4 mmol/s per 1 kg of solution or lower after a reducer is newly added to a reaction liquid thereof.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、接合用銀ペーストや導電ペーストなどの素材として有用な銀微粒子、およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to fine silver particles that are useful as a raw material for joining silver pastes, conductive pastes, and the like, and a method for producing the same.

本明細書において、円相当径での平均粒子径が粒子径が200nm程度以下の銀粒子(silver partilce(s))を、特に銀微粒子(silver fine partilce(s))と呼ぶ。 In this specification, silver particles (silver particle(s)) having an average particle diameter of about 200 nm or less in equivalent circle diameter are particularly referred to as silver fine particle(s).

従来、電子部品の微細な電極や回路などを形成するために、銀微粒子を分散媒中に分散させた導電性インクや、銀微粒子をバインダー樹脂および溶剤と混合してペースト状にした導電性ペーストを、基板上に塗布した後、100~200℃程度の低温で加熱して焼成することによって、銀微粒子同士を焼結させて銀導電膜を形成することが知られている。
このような導電性インクや導電性ペーストに使用する銀微粒子は、非常に活性が高く、低温でも焼結が進み易く、そのままでは粒子として不安定である。そのため、銀微粒子同士の焼結や凝集を防止して、銀微粒子の独立性や保存安定性を確保するために、銀微粒子の表面を有機化合物からなる有機保護剤で被覆して溶媒中に分散させた銀微粒子分散液として保存する手法が知られている。
導電性インクや導電性ペーストを基板上に塗布し、その上に半導体素子を載置したり、あるいは回路パターン形状に印刷したりした後に焼成すると、融着接合現象により素子が基板に接着され、また金属粒子が焼結したり、バインダーが硬化収縮して金属粒子同士が接触したりすることにより、回路が形成される。
電子部品の微細な電極や回路等の形成のためにスクリーン印刷を利用する場合、銀ペーストには高沸点で親油性の溶媒を用いるのが一般的である。
In order to form fine electrodes and circuits of electronic parts, there have been conventional conductive inks in which silver fine particles are dispersed in a dispersion medium, and conductive pastes in which silver fine particles are mixed with a binder resin and a solvent to form a paste. is coated on a substrate and then heated and baked at a low temperature of about 100 to 200° C. to sinter silver fine particles to form a silver conductive film.
The fine silver particles used in such conductive inks and conductive pastes have very high activity, are easily sintered even at low temperatures, and are unstable as particles as they are. Therefore, in order to prevent sintering and agglomeration of silver fine particles and to ensure the independence and storage stability of silver fine particles, the surface of silver fine particles is coated with an organic protective agent composed of an organic compound and dispersed in a solvent. There is known a method of storing as a fine silver particle dispersion liquid.
When a conductive ink or paste is applied to a substrate, a semiconductor element is placed on it, or a circuit pattern is printed, and then fired, the element is adhered to the substrate by a fusion bonding phenomenon. A circuit is formed by sintering the metal particles or contacting the metal particles due to curing shrinkage of the binder.
When screen printing is used to form fine electrodes, circuits, etc. of electronic parts, it is common to use a high-boiling lipophilic solvent for the silver paste.

特許文献1には、このような導電性インクや導電性ペーストに用いる銀微粒子の製造方法として、溶媒としての水に有機保護剤として炭素数6以上の脂肪族アミンを添加するとともに、還元剤および銀化合物を添加する銀微粒子の製造方法(請求項1)、および有機保護剤としての脂肪族アミンと還元剤とを混合した水溶液中に銀化合物を添加する、銀微粒子の製造方法(請求項7)が開示されている。このような製造方法により、平均一次粒子径が10~500nmの銀粒子を得ることができるという(請求項6)。また、実施例においては有機保護剤としてのオクチルアミンと還元剤としてのヒドラジン水和物とを溶解させた水溶液に銀化合物としての硝酸銀水溶液を一挙添加する製造方法が開示されている(段落0022)。 In Patent Document 1, as a method for producing silver fine particles used in such conductive inks and conductive pastes, an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is added as an organic protective agent to water as a solvent, and a reducing agent and A method for producing fine silver particles by adding a silver compound (claim 1), and a method for producing fine silver particles by adding a silver compound to an aqueous solution in which an aliphatic amine as an organic protective agent and a reducing agent are mixed (claim 7) ) is disclosed. It is said that silver particles having an average primary particle diameter of 10 to 500 nm can be obtained by such a production method (claim 6). Further, in Examples, a manufacturing method is disclosed in which an aqueous solution of silver nitrate as a silver compound is added at once to an aqueous solution in which octylamine as an organic protective agent and hydrazine hydrate as a reducing agent are dissolved (paragraph 0022). .

特許文献2には、分散剤である水溶性カルボキシメチルセルロースとしてエーテル化度が所定の範囲であるものを用いることで、平均粒子径が10~100nmであり、粒子径の粒度分布として、平均粒子径×(1±0.1)の粒子が70個数%以上である銀ナノ粒子を得る製造方法が開示されている。 In Patent Document 2, by using water-soluble carboxymethyl cellulose as a dispersant having a degree of etherification in a predetermined range, the average particle size is 10 to 100 nm, and the particle size distribution of the average particle size is A production method for obtaining silver nanoparticles in which the number of x(1±0.1) particles is 70% or more is disclosed.

特開2014-070264号公報JP 2014-070264 A 特開2016-020532号公報JP 2016-020532 A

特許文献1および2に開示されるような銀微粒子を用いて接合用銀ペーストを製造する場合、銀微粒子を想定した温度で焼結させるために、銀微粒子の溶融温度はバラツキがなく一定の温度であることが望ましい。ここで、銀微粒子の溶融温度を一定にするには、銀微粒子の粒子径を一定にして粒度分布をできるだけ狭くすることが好ましい。しかしながら、特許文献1の製造方法で得られる銀微粒子はその粒度分布が広いという問題点がある。 When producing a bonding silver paste using silver fine particles as disclosed in Patent Documents 1 and 2, since the silver fine particles are sintered at an assumed temperature, the melting temperature of the silver fine particles is a constant temperature without variation. is desirable. Here, in order to keep the melting temperature of the fine silver particles constant, it is preferable to keep the particle size of the fine silver particles constant and narrow the particle size distribution as much as possible. However, there is a problem that the fine silver particles obtained by the production method of Patent Document 1 have a wide particle size distribution.

この問題点について、特許文献2の水溶性カルボキシメチルセルロースを分散剤として用いる製法により得られる銀微粒子は粒度分布が狭いことから、銀微粒子の溶融温度のバラツキについては改善効果があると考えられる。しかしながら、得られた銀微粒子は分散剤として水溶性カルボキシメチルセルロースを用いているため、スクリーン印刷用銀ペーストの溶剤として用いられるメトキシエチルアセテート等のアセテート系溶媒やエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒等の親油性溶媒中での分散性が悪く、銀微粒子が凝集してしまうという問題点がある。ここで、親油性溶媒中での分散性は、銀微粒子の表面に存在する有機保護剤として、親油性の化合物を用いることにより向上させることが可能であると考えられる。特許文献2の技術では親油性の有機保護剤を適用することは難しい。 Regarding this problem, since the fine silver particles obtained by the production method using water-soluble carboxymethyl cellulose as a dispersant of Patent Document 2 have a narrow particle size distribution, it is considered that there is an effect of improving the dispersion of the melting temperature of the fine silver particles. However, since water-soluble carboxymethyl cellulose is used as a dispersing agent for the fine silver particles obtained, acetate solvents such as methoxyethyl acetate and ether solvents such as ethylene glycol dimethyl ether, which are used as solvents for silver paste for screen printing, cannot be used. There is a problem that the dispersibility in a lipophilic solvent is poor and the fine silver particles aggregate. Here, it is thought that the dispersibility in a lipophilic solvent can be improved by using a lipophilic compound as an organic protective agent present on the surface of the fine silver particles. With the technique of Patent Document 2, it is difficult to apply a lipophilic organic protective agent.

本発明は、粒子径のバラツキが少なくシャープな粒度分布を有し、かつ親油性溶媒中での分散性を良好に維持することが可能な銀微粒子の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide fine silver particles which have a sharp particle size distribution with little variation in particle size and can maintain good dispersibility in a lipophilic solvent.

上述の特許文献1に代表される水溶媒を用いた銀粒子の還元析出手法では、短時間で還元反応を終了させるために、銀化合物の全量を還元剤と一挙に混合する操作が行われていた。発明者らは、一挙に混合するのではなく、銀化合物と還元剤の混合速度を制御すること、および銀の結晶核形成を伴う還元過程では液中に存在させておく還元剤の濃度を低く抑えることにより、得られる銀微粒子の粒子径バラツキを顕著に低減することが可能になり、かつ得られる銀微粒子の平均粒子径の制御もしやすくなることを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。 In the method of reductively depositing silver particles using an aqueous solvent, as typified by the above-mentioned Patent Document 1, an operation is performed in which the entire amount of the silver compound is mixed with a reducing agent at once in order to complete the reduction reaction in a short period of time. rice field. The inventors controlled the mixing speed of the silver compound and the reducing agent instead of mixing them all at once, and reduced the concentration of the reducing agent that was present in the liquid during the reduction process involving the formation of silver crystal nuclei. It has been found that by suppressing it, it is possible to remarkably reduce the variation in the particle size of the fine silver particles obtained, and it becomes easier to control the average particle size of the fine silver particles to be obtained. The present invention is based on such findings.

上記目的を達成するための手段として、本明細書では以下の発明を開示する。
[1]炭素数6以上の脂肪族アミンを粒子表面に有し、SEM(走査型電子顕微鏡)観察により測定される円相当径での平均粒子径が70nm以上150nm以下であり、粒子径の変動係数が20%以下である銀微粒子。
[2]前記脂肪族アミンがオクチルアミンである、上記[1]に記載の銀微粒子。
[3]前記粒子径の変動係数が15%以下である、上記[1]または[2]に記載の銀微粒子。
[4]水系溶媒中に炭素数6以上の脂肪族アミンおよび還元剤が混合されており、前記還元剤の濃度が0.8モル当量/kg以下である溶液A(1)に、銀化合物が溶解している溶液B(1)を、下記X(1)に示す条件で添加することにより、銀を液中に還元析出させて銀の結晶核形成を伴いながら銀微粒子を生成させる第1還元工程と、
水系溶媒中に前記第1還元工程で得られた銀微粒子が懸濁しており、炭素数6以上の脂肪族アミンが混合されており、かつ第1還元工程終了後に新たに混合された還元剤を含む溶液A(2)に、銀化合物が溶解している溶液B(2)を、下記X(2)に示す条件で添加することにより、銀を液中の銀微粒子の表面に還元析出させて銀微粒子を成長させる第2還元工程と、
を含む銀微粒子の製造方法。
ここで、Nモル当量(Nは数値。)は、1価の銀イオンNモルを金属銀に還元する反応に必要である還元剤の化学量論的なモル数を意味する。
X(1):溶液A(1)中への溶液B(1)による銀の平均添加速度を、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下とする。
X(2):溶液A(2)中への溶液B(2)による銀の平均添加速度を、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下とする。
[5]前記第1還元工程において溶液B(1)により添加する銀量を、第1還元工程および第2還元工程で溶液B(1)および溶液B(2)により添加する銀の総量に対して2%以上50%以下とする、上記[4]に記載の銀微粒子の製造方法。
[6]前記炭素数6以上の脂肪族アミンがオクチルアミンである、上記[4]または[5]に記載の銀微粒子の製造方法。
[7]前記第1還元工程および第2還元工程で使用する還元剤がいずれもヒドラジンである、上記[4]~[6]のいずれかに記載の銀微粒子の製造方法。
[8]前記溶液A(1)として、炭素数6以上の脂肪族アミンおよび還元剤の他に、更にアルカリ金属水酸化物が混合されているものを使用する、上記[4]~[7]のいずれかに記載の銀微粒子の製造方法。
[9]前記溶液A(2)として、炭素数6以上の脂肪族アミンおよび第1還元工程終了後に新たに混合された還元剤の他に、更に第1還元工程終了後に新たに混合された塩基性物質を含むものを使用する、上記[4]~[8]のいずれかに記載の銀微粒子の製造方法。
[10]前記塩基性物質がアンモニアおよびアミンから選ばれる1種以上である、上記[9]に記載の銀微粒子の製造方法。
The following inventions are disclosed in this specification as means for achieving the above object.
[1] Having an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms on the particle surface, having an average particle diameter of 70 nm or more and 150 nm or less in circle equivalent diameter measured by SEM (scanning electron microscope) observation, and variation in particle diameter Silver fine particles having a modulus of 20% or less.
[2] The fine silver particles according to [1] above, wherein the aliphatic amine is octylamine.
[3] The fine silver particles according to [1] or [2] above, wherein the coefficient of variation of the particle size is 15% or less.
[4] A silver compound is added to a solution A(1) in which an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms and a reducing agent are mixed in an aqueous solvent, and the concentration of the reducing agent is 0.8 molar equivalent/kg or less. By adding the dissolved solution B(1) under the conditions shown in X(1) below, silver is reduced and precipitated in the solution to form silver fine particles while accompanying the formation of silver crystal nuclei. process and
Silver fine particles obtained in the first reduction step are suspended in an aqueous solvent, an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is mixed, and a reducing agent newly mixed after the first reduction step is added. Silver is reduced and precipitated on the surface of the fine silver particles in the liquid by adding the solution B (2) in which the silver compound is dissolved to the solution A (2) containing silver under the conditions shown in X (2) below. a second reduction step of growing fine silver particles;
A method for producing fine silver particles containing
Here, N molar equivalents (N is a numerical value) means the stoichiometric number of moles of reducing agent required for the reaction to reduce N moles of monovalent silver ions to metallic silver.
X(1): The average rate of addition of silver by solution B(1) into solution A(1) was 0.4 mmol/s per 1 kg of solution A(1) immediately before the addition of solution B(1). Below.
X(2): The average rate of addition of silver by solution B(2) into solution A(2) was 0.4 mmol/s per 1 kg of solution A(2) immediately before the addition of solution B(2). Below.
[5] The amount of silver added by solution B(1) in the first reduction step, relative to the total amount of silver added by solution B(1) and solution B(2) in the first reduction step and the second reduction step The method for producing fine silver particles according to the above [4], wherein the content is 2% or more and 50% or less.
[6] The method for producing fine silver particles according to [4] or [5] above, wherein the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is octylamine.
[7] The method for producing fine silver particles according to any one of [4] to [6] above, wherein the reducing agent used in the first reduction step and the second reduction step is both hydrazine.
[8] As the solution A (1), in addition to an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms and a reducing agent, an alkali metal hydroxide is further mixed, above [4] to [7] A method for producing silver fine particles according to any one of the above.
[9] As the solution A (2), in addition to an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms and a reducing agent newly mixed after the completion of the first reduction step, a base newly mixed after the completion of the first reduction step The method for producing fine silver particles according to any one of the above [4] to [8], which uses a material containing a chemical substance.
[10] The method for producing fine silver particles according to [9] above, wherein the basic substance is one or more selected from ammonia and amines.

ここで粒子径は、SEM(走査型電子顕微鏡)により観察される画像に基づく円相当径を採用することができる。以下、この平均粒子径を「SEM平均粒子径」と言うことがある。
粒子径の変動係数(%)は次式で表される。
変動係数(%)=100×[粒子径(nm)の分布の標準偏差σ]/[平均粒子径(nm)]
還元剤の液中濃度を表す「モル当量/kg」における「モル当量」は、1価の銀イオン1モルを金属銀に還元するのに必要である還元剤の化学量論的なモル数である。例えばヒドラジンの場合、1モル当量はヒドラジン0.25モルに相当する。
銀微粒子の粒度分布は以下のようにして測定することができる。
Here, as the particle diameter, an equivalent circle diameter based on an image observed with a SEM (scanning electron microscope) can be adopted. Hereinafter, this average particle size may be referred to as "SEM average particle size".
The coefficient of variation (%) of particle size is expressed by the following equation.
Variation coefficient (%) = 100 × [standard deviation σ of distribution of particle diameter (nm)] / [average particle diameter (nm)]
The "molar equivalent" in "molar equivalent/kg" representing the concentration of the reducing agent in the liquid is the stoichiometric number of moles of the reducing agent required to reduce 1 mole of monovalent silver ion to metallic silver. be. For hydrazine, for example, 1 molar equivalent corresponds to 0.25 moles of hydrazine.
The particle size distribution of fine silver particles can be measured as follows.

(銀微粒子の粒度分布の測定方法)
銀微粒子のサンプルをSEM(走査型電子顕微鏡)により観察し、無作為に選択した視野についてのSEM画像において、粒子の輪郭の全体が把握できる全ての粒子を測定対象粒子とし、各測定対象粒子について画像上での粒子の輪郭線によって囲まれる領域の面積を測定し、その面積に等しい円の直径を当該粒子の円相当径とする。この円相当径の測定を、測定対象粒子の総数が100個以上となるように、無作為に選んだ1つまたは複数の視野についてのSEM画像で行い、全測定対象粒子の円相当径のデータについての粒度分布(ヒストグラム)を求める。平均粒子径は、全測定対象粒子の円相当径の相加平均値を採用する。
(Method for measuring particle size distribution of fine silver particles)
A sample of the silver fine particles is observed with a SEM (scanning electron microscope), and in the SEM image of a randomly selected field of view, all particles that can grasp the entire contour of the particles are defined as particles to be measured. The area of the region surrounded by the outline of the particle on the image is measured, and the diameter of a circle equal to the area is taken as the equivalent circle diameter of the particle. This equivalent circle diameter measurement is performed using SEM images of one or more randomly selected fields of view so that the total number of particles to be measured is 100 or more, and the equivalent circle diameter data of all the particles to be measured Determine the particle size distribution (histogram) for For the average particle size, the arithmetic mean value of the circle-equivalent diameters of all particles to be measured is adopted.

本発明によれば、粒子径のバラツキが少なくシャープな粒度分布を有し、かつ親油性を有する有機保護剤が付着している銀微粒子を提供することが可能となった。特許文献1に代表される従来の技術で採用されていた、銀化合物を還元剤溶液に短時間で一挙に添加する手法と比べ、本明細書に開示する製造方法では銀化合物の添加所要時間は長くなる。しかし、反応容器の規模が同容量である場合、本発明の手法によれば1バッチの処理で投入可能な銀化合物の量を大幅に増やすことも可能となるので、結果的に生産性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to provide the silver fine particle which has sharp particle size distribution with little dispersion|variation in a particle size, and to which the organic protective agent which has lipophilicity adheres. Compared to the method of adding the silver compound to the reducing agent solution all at once in a short time, which is employed in the conventional technique represented by Patent Document 1, the production method disclosed in the present specification requires less time to add the silver compound. become longer. However, when the scale of the reaction vessel is the same, according to the method of the present invention, it is possible to greatly increase the amount of silver compound that can be put in one batch of treatment, resulting in improved productivity. can be made

実施例1で得られた銀微粒子のSEM写真。1 is a SEM photograph of fine silver particles obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られた銀微粒子のSEM写真。2 is a SEM photograph of fine silver particles obtained in Example 2. FIG. 実施例10で得られた銀微粒子のSEM写真。SEM photograph of fine silver particles obtained in Example 10. FIG. 比較例2で得られた銀微粒子のSEM写真。4 is a SEM photograph of fine silver particles obtained in Comparative Example 2. FIG. 比較例3で得られた銀微粒子のSEM写真。SEM photograph of silver fine particles obtained in Comparative Example 3. FIG. 実施例2で得られた銀微粒子について粒子径のヒストグラム。A histogram of particle diameters of fine silver particles obtained in Example 2. FIG. 比較例3で得られた銀微粒子について粒子径のヒストグラム。A histogram of particle diameters of fine silver particles obtained in Comparative Example 3. FIG.

[銀微粒子]
本発明の銀微粒子は、その金属銀の粒子の表面に、有機保護剤として炭素数6以上の脂肪族アミンを有し、円相当径での平均粒子径が70nm以上150nm以下であり、粒子径の変動係数が20%以下と小さい。
[Silver Fine Particles]
The silver fine particles of the present invention have an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms as an organic protective agent on the surface of the metallic silver particles, and have an average particle diameter of 70 nm or more and 150 nm or less in equivalent circle diameter. coefficient of variation is as small as 20% or less.

[脂肪族アミン]
脂肪族アミンは、アミノ基の存在によって銀粒子に吸着しやすいため、銀微粒子を合成する際の有機保護剤として好適である。また、有機保護剤は合成された銀微粒子の表面に付着し、銀微粒子の懸濁液中や銀ペーストの基材中での凝集を防いで分散性を担う。ここで、脂肪族アミン中のアミノ基は銀微粒子表面に存在すると考えられる親水性の官能基と結合し、銀微粒子の分散安定性に寄与しているものと考えられる。
[Aliphatic amine]
Aliphatic amines are suitable as an organic protective agent when synthesizing fine silver particles because they are easily adsorbed to silver particles due to the presence of amino groups. Also, the organic protective agent adheres to the surface of the synthesized silver fine particles and prevents aggregation in the suspension of the fine silver particles or in the base material of the silver paste to ensure dispersibility. Here, it is believed that the amino group in the aliphatic amine binds to the hydrophilic functional group presumed to exist on the surface of the fine silver particles and contributes to the dispersion stability of the fine silver particles.

1分子中の炭素数が6以上の脂肪族アミンは適度な親油性を有することから、親油性の溶剤を用いた銀ペーストにおける銀粒子の分散性を確保するためにも有効である。より具体的には、メトキシエチルアセテート等のアセテート系溶媒およびエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒等の親油性有機溶媒を用いて、スクリーン印刷用銀ペーストを製造した際にも、銀微粒子の分散性が良好となり、銀微粒子が凝集する問題を回避できる。本発明の銀微粒子において脂肪族アミンの炭素数の上限は特に限定されないが、炭素数が過大になると脂肪族アミンの沸点が上昇するので、銀微粒子を銀ペーストに用いた際に銀微粒子を焼結させるための加熱温度を高める必要が生じうる。銀微粒子は本来、低温焼結性を呈するメリットを有している。そのメリットを重視する場合は、脂肪族アミンの炭素数は18以下とすることが好ましい。 Since aliphatic amines having 6 or more carbon atoms in one molecule have moderate lipophilicity, they are also effective for ensuring the dispersibility of silver particles in a silver paste using a lipophilic solvent. More specifically, even when a lipophilic organic solvent such as an acetate-based solvent such as methoxyethyl acetate and an ether-based solvent such as ethylene glycol dimethyl ether is used to produce a silver paste for screen printing, the dispersibility of silver fine particles is improved. becomes good, and the problem of aggregation of fine silver particles can be avoided. The upper limit of the number of carbon atoms in the aliphatic amine in the fine silver particles of the present invention is not particularly limited. It may be necessary to increase the heating temperature for bonding. Silver fine particles originally have the merit of exhibiting low-temperature sinterability. When emphasizing the merit, it is preferable that the number of carbon atoms of the aliphatic amine is 18 or less.

脂肪族アミンとしては、親油性溶媒中での分散性を十分に確保する観点から、第1級アミンかつ1つのアミノ基を有する脂肪族アミンであることが好ましく、オクチルアミン、ヘキシルアミンおよびオレイルアミンから選ばれる1種以上を用いることがさらに好ましい。オクチルアミン(CH(CH)NH)を用いることが特に好ましい。このような分子量の小さい脂肪族アミンは、例えば特許文献2において分散剤として用いられる水溶性カルボキシメチルセルロースよりも沸点が低い。沸点が低い有機保護剤(分散剤)は、銀微粒子を焼結させるための加熱工程で揮発しやすいため、より低温焼結に適するという長所を有する。 From the viewpoint of ensuring sufficient dispersibility in a lipophilic solvent, the aliphatic amine is preferably a primary amine and an aliphatic amine having one amino group. Octylamine, hexylamine and oleylamine It is more preferable to use one or more selected types. Particular preference is given to using octylamine ( CH3 ( CH2 ) 7NH2 ). Such low-molecular-weight aliphatic amines have a boiling point lower than that of water-soluble carboxymethylcellulose used as a dispersant in Patent Document 2, for example. An organic protective agent (dispersant) with a low boiling point has the advantage of being more suitable for low-temperature sintering because it is easily volatilized during the heating process for sintering silver fine particles.

[平均粒子径]
本発明の銀微粒子は、銀ペースト中での分散安定性を十分に確保する観点からSEM平均粒子径を70nm以上とし、低温焼結性を十分に確保する観点からSEM平均粒子径を150nm以下とする。
[Average particle size]
The fine silver particles of the present invention have an SEM average particle diameter of 70 nm or more from the viewpoint of sufficiently ensuring dispersion stability in the silver paste, and an SEM average particle diameter of 150 nm or less from the viewpoint of sufficiently ensuring low-temperature sinterability. do.

[粒子径の変動係数]
本発明の銀微粒子は、SEM観察により測定される円相当径での粒子径の変動係数(以下、単に「粒子径の変動係数」と言うことがある。)が20%以下であることを特徴とする。そのようなシャープな粒度分布を有する銀微粒子を接合用銀ペーストに用いることで、銀粒子の焼結を利用した金属接合層や導電体におけるボイドの形成をより一層安定して抑制することができる。また銀微粒子の銀微粒子の溶融温度のバラツキを低減することができる。銀微粒子の溶融温度バラツキを低減することにより、ペースト中の銀微粒子を所定の温度で場所的に均等に焼結させることができ、焼結むらを抑止する効果が大きくなる。粒子径の変動係数は15%以下であることがより好ましい。粒子径の変動係数は小さいほど好ましく、下限については制限する必要はないが、銀微粒子の製造性等を考慮して例えば5%以上の範囲に管理してもよい。
[Coefficient of variation of particle size]
The fine silver particles of the present invention are characterized by having a coefficient of variation in particle size in terms of equivalent circle diameter measured by SEM observation (hereinafter sometimes simply referred to as "variation coefficient in particle size") of 20% or less. and By using silver fine particles having such a sharp particle size distribution in a silver paste for bonding, it is possible to more stably suppress the formation of voids in metal bonding layers and conductors utilizing sintering of silver particles. . Moreover, the dispersion of the melting temperature of the fine silver particles can be reduced. By reducing the variation in the melting temperature of the fine silver particles, the fine silver particles in the paste can be locally and uniformly sintered at a predetermined temperature, increasing the effect of suppressing uneven sintering. More preferably, the coefficient of variation of particle size is 15% or less. It is preferable that the coefficient of variation of the particle size is as small as possible, and although there is no need to limit the lower limit, it may be controlled within a range of, for example, 5% or more in consideration of the manufacturability of the fine silver particles.

[銀微粒子の製造方法]
粒子径の変動係数が小さい銀微粒子を製造する手法として、ここでは、水系溶媒中で銀を還元析出させる製造プロセスにおいて、銀の結晶核形成を伴う第1還元工程と、既に生成している銀微粒子の表面に銀を還元析出させることによる銀微粒子の成長をメインとする第2還元工程とを有する、製造技術を開示する。
[Method for producing fine silver particles]
As a method for producing fine silver particles with a small coefficient of variation in particle size, here, in the production process of reducing and depositing silver in an aqueous solvent, a first reduction step involving the formation of silver crystal nuclei, and and a second reduction step mainly for growing fine silver particles by reducing and depositing silver on the surface of the fine particles.

[第1還元工程]
[溶液A(1)]
まず、水系溶媒中に脂肪族アミンおよび還元剤を混合させた混合液を用意する。この液に後述の溶液B(1)を添加することにより、液中で銀の還元析出反応を進行させる。本明細書では、第1還元工程において溶液B(1)の添加を受け入れる側の、脂肪族アミンと還元剤が混合されている液を「溶液A(1)」と呼ぶ。溶液B(1)の添加を開始する直前の溶液A(1)を「初期の溶液A(1)」と言うことがある。溶液B(1)の添加を開始した後の溶液A(1)は、反応液(中で還元反応を進行させる液)を指すことになる。
[First reduction step]
[Solution A (1)]
First, a mixed solution is prepared by mixing an aliphatic amine and a reducing agent in an aqueous solvent. By adding a solution B(1) described later to this liquid, the reduction deposition reaction of silver proceeds in the liquid. In this specification, the liquid in which the aliphatic amine and the reducing agent are mixed and which receives the addition of the solution B(1) in the first reduction step is referred to as "solution A(1)". Solution A(1) immediately before starting addition of solution B(1) is sometimes referred to as "initial solution A(1)". The solution A(1) after starting the addition of the solution B(1) refers to the reaction solution (the solution in which the reduction reaction proceeds).

水系溶媒とは、水を主成分とする液状媒体である。初期の溶液A(1)において、水系溶媒を純水のみで構成することができるが、本発明の効果(得られる銀粒子の粒度分布のシャープ化)を妨げない範囲で、水と、例えばアルコールやその他の液状有機媒体との、混合溶媒とすることもできる。混合溶媒の場合、液状媒体に占める水の質量割合を70%以上とすることが好ましい。溶液A(1)の水系溶媒中には脂肪族アミンと還元剤の他、更にアルカリ金属水酸化物を含有させることができる。 An aqueous solvent is a liquid medium containing water as a main component. In the initial solution A(1), the aqueous solvent can be composed of only pure water, but water and, for example, alcohol or a mixed solvent with other liquid organic medium. In the case of a mixed solvent, it is preferable that the mass ratio of water in the liquid medium is 70% or more. The aqueous solvent of solution A(1) may contain an alkali metal hydroxide in addition to the aliphatic amine and the reducing agent.

本発明では、有機保護剤として1分子中の炭素数が6以上の脂肪族アミンを使用する。有機保護剤は、液中で還元析出した微細な銀粒子の周囲に付着して、水系溶媒中での銀微粒子の凝集を防ぎ、分散性を確保する役割を有する。上述したように、炭素数が6以上の脂肪族アミンは適度な親油性を有することから、親油性の基材を用いた銀ペーストにおける銀粒子の分散性を確保するためにも有効である。銀微粒子に特有の低温焼結性のメリットを十分に発揮させる観点から、脂肪族アミンの炭素数は18以下とすることがより好ましい。具体的には、上述のようにオクチルアミン、ヘキシルアミンおよびオレイルアミンから選ばれる1種以上を用いることが好ましい。オクチルアミン(CH(CH)NH)を用いることが特に好ましい。 In the present invention, an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms in one molecule is used as an organic protective agent. The organic protective agent adheres to the periphery of the fine silver particles that have been reduced and deposited in the liquid, prevents aggregation of the fine silver particles in the aqueous solvent, and has a role of ensuring dispersibility. As described above, since aliphatic amines having 6 or more carbon atoms have moderate lipophilicity, they are also effective for ensuring the dispersibility of silver particles in a silver paste using a lipophilic base material. From the viewpoint of fully exhibiting the advantage of low-temperature sinterability peculiar to silver fine particles, the number of carbon atoms in the aliphatic amine is more preferably 18 or less. Specifically, it is preferable to use one or more selected from octylamine, hexylamine and oleylamine as described above. Particular preference is given to using octylamine ( CH3 ( CH2 ) 7NH2 ).

炭素数が6以上である脂肪族アミンは一般に水に難溶性である。そのような脂肪族アミンを使用する場合は、初期の溶液A(1)の調製に際して十分に撹拌を行うことにより、脂肪族アミン分子の一部を水系溶媒中に溶解させるとともに、溶解しきれない大部分の脂肪族アミン分子を液中に均一に懸濁させる。初期の溶液A(1)中に混合しておく前記脂肪族アミンのモル数を、溶液B(1)および後工程で溶液B(2)により添加される銀の総モル数に対し0.05~6倍のモル比とすることが好ましく、0.05~2倍のモル比とすることがより好ましい。初期の溶液A(1)中における脂肪族アミンの含有量は、例えば溶液A(1)1kg当たり脂肪族アミン0.4~43gの範囲で調整すればよい。 Aliphatic amines having 6 or more carbon atoms are generally sparingly soluble in water. When such an aliphatic amine is used, a part of the aliphatic amine molecule is dissolved in the aqueous solvent by sufficiently stirring during the preparation of the initial solution A(1), and it is not completely dissolved. Most of the aliphatic amine molecules are evenly suspended in the liquid. The number of moles of the aliphatic amine mixed in the initial solution A (1) is 0.05 with respect to the total number of moles of silver added by solution B (1) and solution B (2) in the subsequent step. A molar ratio of up to 6 times is preferable, and a molar ratio of 0.05 to 2 times is more preferable. The content of the aliphatic amine in the initial solution A(1) may be adjusted, for example, in the range of 0.4 to 43 g of aliphatic amine per 1 kg of solution A(1).

発明者らの研究によれば、粒子径のバラツキが小さい銀微粒子を生成させるためには、予め有機保護剤と還元剤が共存する溶液を用意しておき、銀化合物のゆっくりとした添加を待ち受けることが極めて有効である。したがって、本発明では初期の溶液A(1)として、有機保護剤である脂肪族アミンと還元剤とが水系溶媒中で混合されている液を用意する。 According to the research of the inventors, in order to generate fine silver particles with a small variation in particle size, a solution in which an organic protective agent and a reducing agent coexist is prepared in advance, and the silver compound is slowly added. is extremely effective. Therefore, in the present invention, as the initial solution A(1), a liquid in which an aliphatic amine as an organic protective agent and a reducing agent are mixed in an aqueous solvent is prepared.

還元剤としては、銀化合物によって供給される銀イオンを金属銀に還元することができる種々のものが適用対象となるが、塩基性の還元剤を適用することがより好ましい。例えばヒドラジン(N)や、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)が好適であり、ヒドラジンが特に好適である。還元剤は溶液A(1)の調製において水系溶媒中に完全に溶解させておくことが望ましい。 As the reducing agent, various substances capable of reducing silver ions supplied by a silver compound to metallic silver are applicable, but it is more preferable to use a basic reducing agent. For example, hydrazine (N 2 H 4 ) and sodium borohydride (NaBH 4 ) are suitable, and hydrazine is particularly suitable. It is desirable that the reducing agent is completely dissolved in the aqueous solvent in the preparation of solution A(1).

銀の結晶核の形成を伴う第1還元工程では、初期の溶液A(1)に混合しておく還元剤の濃度を、初期の溶液A(1)1kg当たり0.8モル当量以下とすることが極めて効果的である。ここで、1モル当量は、銀イオン1モルを金属銀に還元するのに必要な還元剤量を意味する。例えば、銀化合物が硝酸銀(I)であり、還元剤がヒドラジンである場合には、銀イオン1モルを金属銀に還元するのに必要なヒドラジンの量は0.25モルであるため、銀に対して1モル当量のヒドラジンとは、銀に対するモル比で0.25倍量のヒドラジンを指す。したがって、ヒドラジンを使用する場合、初期の溶液A(1)に混合しておくヒドラジンの濃度を初期の溶液A(1)1kg当たり0.8モル当量以下とするためには、初期の溶液A(1)中のヒドラジン濃度を0.2mol/kg以下とすればよい。初期の溶液A(1)に混合しておく還元剤の濃度を上記のように少なく制限することによって、後述のゆっくりとした銀添加速度に制御することとの相乗作用により、単位時間当たりに発生する結晶核の数が抑制される効果が得られるものと推察され、第1還元工程で生成する銀微粒子の粒子径のバラツキを小さくすることができる。それによって、第2還元工程で最終的に得られる銀微粒子の粒子径のバラツキを小さくすることができる。初期の溶液A(1)に混合しておく還元剤の濃度を、初期の溶液A(1)1kg当たり0.2モル当量以下とすることが、より好ましい。なお、生産性を考慮すると、初期の溶液A(1)に混合しておく還元剤の濃度を、初期の溶液A(1)1kg当たり0.001モル当量以上とすることが好ましく、0.02モル当量以上とすることがより好ましい。ヒドラジンを使用する場合であれば、初期の溶液A(1)に混合しておくヒドラジンの濃度を、初期の溶液A(1)1kg当たり0.004mol以上とすることが好ましく、0.08mol以上とすることがより好ましい。 In the first reduction step involving the formation of silver crystal nuclei, the concentration of the reducing agent mixed in the initial solution A(1) should be 0.8 molar equivalents or less per 1 kg of the initial solution A(1). is very effective. Here, 1 molar equivalent means the amount of reducing agent required to reduce 1 mol of silver ion to metallic silver. For example, when the silver compound is silver(I) nitrate and the reducing agent is hydrazine, the amount of hydrazine required to reduce 1 mol of silver ions to metallic silver is 0.25 mol. In contrast, 1 molar equivalent of hydrazine refers to 0.25 times the molar ratio of hydrazine to silver. Therefore, when hydrazine is used, the initial solution A ( 1) should have a hydrazine concentration of 0.2 mol/kg or less. By limiting the concentration of the reducing agent mixed in the initial solution A(1) to a low value as described above, the synergistic effect of controlling the silver addition rate to be slow, which will be described later, generates It is presumed that the effect of suppressing the number of crystal nuclei generated in the first reduction step can be obtained, and the variation in the particle size of the silver fine particles generated in the first reduction step can be reduced. As a result, variation in the particle size of the fine silver particles finally obtained in the second reduction step can be reduced. More preferably, the concentration of the reducing agent mixed in the initial solution A(1) is 0.2 molar equivalents or less per 1 kg of the initial solution A(1). In consideration of productivity, the concentration of the reducing agent mixed in the initial solution A(1) is preferably 0.001 molar equivalent or more per 1 kg of the initial solution A(1), 0.02 It is more preferable to use the molar equivalent or more. When hydrazine is used, the concentration of hydrazine mixed in the initial solution A(1) is preferably 0.004 mol or more per 1 kg of the initial solution A(1), preferably 0.08 mol or more. is more preferable.

初期の溶液A(1)に含有させる還元剤の総量は、溶液B(1)により添加される銀の総量に対し、1~4倍当量の範囲とすることが好ましい。ここで、還元剤n倍当量(nは数値。)は、次式、n×[還元対象である1価の銀イオンの総量(mol)を金属銀に還元するために必要な還元剤の化学量論的な量(mol)]、により算出される還元剤の量を意味する。 The total amount of the reducing agent contained in the initial solution A(1) is preferably in the range of 1 to 4 times the total amount of silver added by the solution B(1). Here, the n-fold equivalent of the reducing agent (n is a numerical value) is expressed by the following formula: stoichiometric amount (mol)].

粒子径のバラツキが小さい銀微粒子を生成させるためには、溶液A(1)にアルカリ金属水酸化物を含有させておくことが有利となる。アルカリ金属水酸化物としては、コストおよび入手容易性の観点から水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選ばれる1種以上を採用することが好ましい。種々検討の結果、初期の溶液A(1)のpHを11.5以上とするために必要な量のアルカリ金属水酸化物を含有させておくことが効果的である。そのメカニズムについては未解明であるが、アルカリ金属水酸化物を用いてpHを上記以上に高めた場合には、銀の結晶核の発生が抑制されることによる効果が得られやすくなるのではないかと推察される。特に反応液の温度が45℃以下の場合には、溶液A(1)にアルカリ金属水酸化物を含有させて初期の溶液AのpHを11.5以上としておくことによる効果が大きい。アルカリ金属水酸化物の含有量は、例えば溶液A(1)中の還元剤含有量に対するモル比が0.10以上1.0以下となる範囲で調整すればよい。銀化合物の添加に伴って、アルカリ金属水酸化物の補給を適時行ってもよいが、発明者らのこれまでの知見では、初期の溶液A(1)のpHを上記の範囲に調整しておくだけでも、高い効果が得られる。なお、第1還元工程ではpH調整剤としてアンモニアを使用することは好ましくない。アンモニアは銀と錯体を形成するので、銀の結晶核形成を阻害する場合がある。 In order to generate fine silver particles having a small variation in particle size, it is advantageous to allow the solution A(1) to contain an alkali metal hydroxide. As the alkali metal hydroxide, it is preferable to employ one or more selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide from the viewpoint of cost and availability. As a result of various investigations, it was found that it is effective to contain the necessary amount of alkali metal hydroxide to adjust the pH of the initial solution A(1) to 11.5 or higher. Although the mechanism has not been elucidated, when the pH is increased above the above using an alkali metal hydroxide, the effect of suppressing the generation of silver crystal nuclei is likely to be obtained. It is speculated that In particular, when the temperature of the reaction solution is 45° C. or lower, the effect of adding an alkali metal hydroxide to the solution A(1) so that the initial pH of the solution A is 11.5 or higher is significant. The content of the alkali metal hydroxide may be adjusted, for example, within a range in which the molar ratio to the content of the reducing agent in the solution A(1) is 0.10 or more and 1.0 or less. Along with the addition of the silver compound, the alkali metal hydroxide may be replenished in a timely manner. You can get great results just by putting it on. In addition, it is not preferable to use ammonia as a pH adjuster in the first reduction step. Since ammonia forms a complex with silver, it may inhibit silver crystal nucleation.

ここで、本明細書に記載のpHの値は、JIS Z8802に基づき、ガラス電極を用いて測定されており、pH標準液として測定するpH領域に応じた適切な緩衝液を用いて校正したpH計により測定されたものである。また、本明細書に記載のpHは、温度補償電極により補償されたpH計の示す測定値を、測定対象液の液温の条件下で直接読み取った値である。難水溶性のアミンを使用した懸濁液では、液の温度が例えば50℃以上であるような場合には、その温度でpHを測定すると測定値が安定しないことがあるので、その場合には溶液A(1)から分取したサンプル液について40℃以下に冷却した後に測定したpH値で、溶液A(1)のpHを評価してもよい。 Here, the pH value described in this specification is measured using a glass electrode based on JIS Z8802, and is calibrated using an appropriate buffer solution according to the pH range to be measured as a pH standard solution. measured by a meter. In addition, the pH described in this specification is a value obtained by directly reading the measured value indicated by the pH meter compensated by the temperature compensating electrode under the condition of the liquid temperature of the liquid to be measured. In suspensions using poorly water-soluble amines, if the temperature of the liquid is, for example, 50°C or higher, the measured value may not be stable if the pH is measured at that temperature. The pH value of the solution A(1) may be evaluated from the pH value measured after cooling the sample liquid separated from the solution A(1) to 40° C. or lower.

[溶液B(1)]
銀イオンを上記の溶液A(1)へ導入するための液として、水系溶媒中に銀化合物が溶解している水溶液を用意する。この液を本明細書では「溶液B(1)」と呼んでいる。銀化合物は水系溶媒中に溶解して銀イオン供給源として機能するものであれば特に限定されないが、コストおよび取扱い容易性の観点から硝酸銀(AgNO)が好適である。溶液B(1)の水系溶媒は純水のみで構成してもよいし、本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて、水と、例えばアルコールやその他の液状有機媒体との混合溶媒としてもよい。溶液B(1)中における銀化合物の濃度は、例えば銀のモル数換算で0.3~3mol/kgの範囲とすればよい。
[Solution B (1)]
As a liquid for introducing silver ions into the above solution A(1), an aqueous solution in which a silver compound is dissolved in an aqueous solvent is prepared. This liquid is referred to herein as "solution B(1)". The silver compound is not particularly limited as long as it dissolves in an aqueous solvent and functions as a source of silver ions, but silver nitrate (AgNO 3 ) is preferable from the viewpoint of cost and ease of handling. The aqueous solvent of the solution B(1) may consist of only pure water, or as a mixed solvent of water and, for example, alcohol or other liquid organic medium, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired. good too. The concentration of the silver compound in solution B(1) may be, for example, in the range of 0.3 to 3 mol/kg in terms of the number of moles of silver.

[溶液A(1)への銀の添加]
反応容器中で撹拌している上記溶液A(1)(有機保護剤と還元剤の混合溶液)の中に、上記溶液B(1)(銀化合物溶液)をゆっくりと少しずつ添加することにより、溶液A(1)中で銀の還元析出反応を進行させる。発明者らの研究によれば、溶液B(1)による銀の平均添加速度を、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下とすることが、第1還元工程で得られる銀微粒子の粒度分布をシャープにするために極めて効果的である。ここで「溶液A(1)1kg当たり」の換算は、初期の溶液A(1)の質量(溶媒と溶質の総質量)を基準に行う。上記の平均添加速度は、溶液A(1)1kg当たりの換算で0.01~0.4mmol/sの範囲で設定することがより好ましい。
[Addition of silver to solution A(1)]
By slowly adding the above solution B(1) (silver compound solution) little by little to the above solution A(1) (mixed solution of organic protective agent and reducing agent) being stirred in a reaction vessel, A reduction deposition reaction of silver is allowed to proceed in the solution A(1). According to the research of the inventors, the average addition rate of silver by solution B (1) should be 0.4 mmol/s or less per 1 kg of solution A (1) immediately before the addition of solution B (1). is extremely effective for sharpening the particle size distribution of the fine silver particles obtained in the first reduction step. Here, "per 1 kg of solution A(1)" is converted based on the initial mass of solution A(1) (total mass of solvent and solute). More preferably, the above average addition rate is set in the range of 0.01 to 0.4 mmol/s in terms of 1 kg of solution A(1).

溶液B(1)の溶液A(1)中への添加方法は、連続的であってもよいし、断続的(例えば一定のインターバルでの注入など)であってもよい。溶液B(1)の添加は、ポンプ等の機器で行ってもよいし、手動で行ってもよい。ポンプとしては、液の送給速度を制御できるものであれば特に制限はなく、例えばインバーターにより回転数制御を行う工業用の各種ポンプ、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプ等を使用することができる。いずれの添加方法であっても、例えば1分間隔で計測した添加量の各1分間平均(添加終了直前の1分に満たない時間区分においてはその時間での平均)が、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下となるように、できるだけ一定の供給速度とすることがより好ましい。 The method of adding solution B(1) into solution A(1) may be continuous or intermittent (for example, injection at regular intervals). Addition of the solution B(1) may be performed with a device such as a pump, or may be performed manually. The pump is not particularly limited as long as it can control the liquid feeding speed, and for example, various industrial pumps, tube pumps, diaphragm pumps, etc., which control the number of revolutions by an inverter can be used. In any addition method, for example, the average of the added amount measured at 1-minute intervals (average at that time in the time segment of less than 1 minute immediately before the end of addition) is the solution B (1) It is more preferable to keep the supply rate as constant as possible so that the amount of the solution A(1) immediately before the addition is 0.4 mmol/s or less per 1 kg of solution A(1).

また、溶液B(1)の添加開始から添加終了までのすべての時点での前1秒間における銀の1秒間平均添加速度を、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で2.0ミリモル/秒以下に維持することがより効果的である。ここで、ある時点での「前1秒間における銀の1秒間平均添加速度」は、例えば添加開始12.3秒経過時点であれば、添加開始11.3秒から12.3秒までの1秒間に添加された銀の量(ミリモル)が「前1秒間における銀の1秒間平均添加速度(ミリモル/秒)」に相当する。添加開始からの経過時間が1秒以内である時点については、その時点までに添加された銀の量(ミリモル)を「前1秒間における銀の1秒間平均添加速度(ミリモル/秒)」とみなす。 In addition, the 1-second average addition rate of silver in the previous 1 second at all points from the start of addition of solution B (1) to the end of addition was calculated as It is more effective to maintain the conversion at 2.0 millimoles/second or less. Here, the "1 second average addition rate of silver in the previous 1 second" at a certain point is, for example, if 12.3 seconds have passed since the addition start, 1 second from 11.3 seconds to 12.3 seconds from the start of addition The amount of silver added (in millimoles) corresponds to the "1-second average addition rate of silver in the previous 1 second (in millimoles/second)". When the elapsed time from the start of addition is within 1 second, the amount of silver added (mmol) up to that point is regarded as "1 second average addition rate of silver in the previous 1 second (mmol/sec)". .

溶液B(1)による銀の添加を上記のようにゆっくりと少しずつ行うことによって粒子径のバラツキが少ない銀微粒子が生成するのは、単位時間当たりに発生する結晶核の数が抑制されることに起因する効果であると推測される。溶液B(1)による銀の平均添加速度を、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下に維持したときに、銀の結晶核の単位時間当たりの発生数をコントロールする作用が有効に発揮されるものと考えられる。溶液B(1)による銀の平均添加速度を、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で0.2mmol/s以下とすることがより好ましく、0.1mmol/s以下とすることが更に好ましい。また、溶液B(1)による銀の添加開始から添加終了までの時間は1分以上を確保することが望ましく、通常、60分以下の範囲で設定すればよい。 The reason why fine silver particles with little variation in particle size are produced by adding silver from solution B(1) slowly and little by little as described above is that the number of crystal nuclei generated per unit time is suppressed. It is presumed to be an effect caused by The unit of silver crystal nuclei when the average silver addition rate of solution B (1) is maintained at 0.4 mmol/s or less per 1 kg of solution A (1) immediately before the addition of solution B (1) It is considered that the effect of controlling the number of occurrences per time is effectively exhibited. It is more preferable that the average rate of addition of silver by solution B(1) be 0.2 mmol/s or less per 1 kg of solution A(1) immediately before the addition of solution B(1), and more preferably 0.1 mmol/s. It is more preferable to: In addition, it is desirable to secure a time of 1 minute or more from the start of the addition of silver by the solution B(1) to the end of the addition, and it is usually set within a range of 60 minutes or less.

溶液A(1)に溶液B(1)を添加する際には、溶液A(1)を撹拌状態にしておく。溶液B(1)の添加を終了した後も撹拌を例えば1分以上継続することが好ましい。銀の還元析出反応を進行させる際の溶液A(1)(すなわち反応液)の温度は、その液の融点以上沸点以下の範囲で設定する必要があるが、通常、30~80℃の範囲で好適条件を見出すことができる。得られる銀粒子の粒子径をできるだけ均一化させる観点から、反応開始から終了まで一定の液温に維持することがより効果的である。 When adding the solution B(1) to the solution A(1), the solution A(1) is stirred. It is preferable to continue stirring for, for example, 1 minute or longer even after the addition of solution B(1) is completed. The temperature of the solution A (1) (that is, the reaction solution) when proceeding with the reduction deposition reaction of silver must be set within the range of the melting point or more and the boiling point or less of the solution, but usually within the range of 30 to 80°C. Favorable conditions can be found. From the viewpoint of making the particle size of the resulting silver particles as uniform as possible, it is more effective to maintain a constant liquid temperature from the start to the end of the reaction.

この第1還元工程は新たな銀の結晶核を液中に逐次形成させることを主たる役割とする。銀の結晶核が形成すると、その結晶核の近くに存在する銀イオンが結晶核の周囲に析出して、固体である微細な銀粒子が生成する。第1還元工程では、円相当径による平均粒子径が10~70nm程度の銀微粒子が合成されるように銀の添加量を設定することが好ましい。その銀微粒子を所望のサイズに成長させる還元過程は第2還元工程となる。したがって、第1還元工程で還元析出させる銀の量は、第2還元工程終了までに還元析出させる銀の総量に対して、僅かな割合であって構わない。発明者らの検討によると、第1還元工程において溶液B(1)により添加する銀量を、第1還元工程および第2還元工程で溶液B(1)および溶液B(2)により添加する銀の総量に対して2%以上50%以下とすることが好ましい。 The main role of this first reduction step is to sequentially form new silver crystal nuclei in the liquid. When a silver crystal nucleus is formed, silver ions present near the crystal nucleus are precipitated around the crystal nucleus to form fine solid silver particles. In the first reduction step, the amount of silver to be added is preferably set so as to synthesize fine silver particles having an average particle diameter of about 10 to 70 nm in terms of equivalent circle diameter. A reduction process for growing the fine silver particles to a desired size is the second reduction process. Therefore, the amount of silver to be reduced and deposited in the first reduction step may be a small proportion of the total amount of silver to be reduced and deposited by the end of the second reduction step. According to the study of the inventors, the amount of silver added by the solution B(1) in the first reduction step is equal to the amount of silver added by the solution B(1) and the solution B(2) in the first reduction step and the second reduction step. is preferably 2% or more and 50% or less with respect to the total amount of

[第2還元工程]
[溶液A(2)]
水系溶媒中に前記第1還元工程で得られた銀微粒子が懸濁しており、炭素数6以上の脂肪族アミンが混合されている液を用意する。通常、第1還元工程を終えた状態の反応液を、その反応容器中で、そのまま第2還元工程に供することが効率的である。第2還元工程では、第1還元工程終了後に新たに混合された還元剤を含む溶液A(2)に、銀化合物が溶解している溶液B(2)を添加することにより、液中で銀の還元析出反応を進行させる。ここで、第2還元工程において溶液B(2)の添加を受け入れる側の、前記第1還元工程で得られた銀微粒子と第1還元工程終了後に新たに混合された還元剤を含む液を「溶液A(2)」と呼ぶ。溶液B(2)の添加を開始する直前の溶液A(2)を「初期の溶液A(2)」と言うことがある。溶液B(2)の添加を開始した後の溶液A(2)は、第2還元工程における反応液(中で還元反応を進行させる液)を指すことになる。「第1還元工程終了後」とは、「溶液B(1)により溶液A(1)中に導入された銀イオンが、溶液A(1)中の還元剤によって金属銀に還元される反応」が終了した後であることを意味する。
[Second reduction step]
[Solution A (2)]
A solution is prepared in which silver fine particles obtained in the first reduction step are suspended in an aqueous solvent and an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is mixed. Usually, it is efficient to subject the reaction solution after the first reduction step to the second reduction step as it is in the reaction vessel. In the second reduction step, the solution B (2) in which the silver compound is dissolved is added to the solution A (2) containing the reducing agent, which is newly mixed after the completion of the first reduction step. advances the reduction deposition reaction of Here, the liquid containing the fine silver particles obtained in the first reduction step and the reducing agent newly mixed after the first reduction step on the side receiving the addition of the solution B(2) in the second reduction step is defined as " Solution A (2)”. Solution A(2) immediately before starting addition of solution B(2) is sometimes referred to as "initial solution A(2)". The solution A(2) after starting the addition of the solution B(2) refers to the reaction solution in the second reduction step (the solution in which the reduction reaction proceeds). “After completion of the first reduction step” means “a reaction in which silver ions introduced into solution A(1) by solution B(1) are reduced to metallic silver by a reducing agent in solution A(1)”. means that it is after the

第1還元工程を終えた状態の反応液を引き続き第2還元工程に使用する場合は、液の撹拌を継続しながら、その反応液に還元剤を混合し、液中に還元剤を溶解させ、溶液A(2)を得る。第1還元工程で得られた銀微粒子を一旦回収した後に第2還元工程を行う場合には、水系溶媒中に第1還元工程で得られた銀微粒子を懸濁させるとともに、炭素数6以上の脂肪族アミンおよび還元剤を混合して、溶液A(2)を得る。その場合、溶液A(2)の量は懸濁させる銀微粒子の含有量が例えば0.04~4.0質量%程度の範囲となるように設定すればよい。その水系溶媒としては、本発明の効果(得られる銀粒子の粒度分布のシャープ化)を妨げない範囲で、水と、例えばアルコールやその他の液状有機媒体との、混合溶媒とすることもできる。混合溶媒の場合、液状媒体に占める水の質量割合を70%以上とすることが好ましい。溶液A(2)の水系溶媒中には、更に第1還元工程終了後に新たに混合された塩基性物質を含有させることができる。塩基性物質は、純水(pH=7)に溶解させたときに塩基性を呈する物質である。 When the reaction solution after the first reduction step is used in the second reduction step, the reducing agent is mixed with the reaction solution while stirring the solution to dissolve the reducing agent in the solution, A solution A (2) is obtained. When the second reduction step is performed after once collecting the silver fine particles obtained in the first reduction step, the silver fine particles obtained in the first reduction step are suspended in an aqueous solvent, and An aliphatic amine and a reducing agent are mixed to obtain solution A(2). In that case, the amount of the solution A(2) may be set so that the content of the silver fine particles to be suspended is in the range of, for example, 0.04 to 4.0 mass %. As the aqueous solvent, a mixed solvent of water and, for example, alcohol or other liquid organic medium can be used as long as the effect of the present invention (sharpening of the particle size distribution of the silver particles obtained) is not impaired. In the case of a mixed solvent, it is preferable that the mass ratio of water in the liquid medium is 70% or more. The aqueous solvent of solution A(2) may further contain a basic substance newly mixed after the completion of the first reduction step. A basic substance is a substance that exhibits basicity when dissolved in pure water (pH=7).

初期の溶液A(2)中には、上述の初期の溶液A(1)と同様、炭素数6以上の脂肪族アミンを含有させておく。炭素数6以上の脂肪族アミンは成長過程にある銀粒子の液中分散性を確保するための有機保護剤として機能する他、pHの変動を抑制する緩衝剤としても機能する。第1還元工程を終えた反応液を初期の溶液A(2)として使用する場合には、その反応液中に炭素数6以上の脂肪族アミンが既に混合されているので、初期の溶液A(2)を調製する段階で炭素数6以上の脂肪族アミンを新たに追加で投入する必要はない。ただし、後述するように、pH調整のために新たに混合する塩基性物質として炭素数6以上の脂肪族アミンを選択することは可能である。初期の溶液A(2)中に含有させる炭素数6以上の脂肪族アミンの含有量は、初期の溶液A(2)1kg当たり例えば0.03~1.0molの範囲とすることが好ましい。第1還元工程を終えた反応液を初期の溶液A(2)として使用する場合、通常、その反応液中に存在する炭素数6以上の脂肪族アミンによって上記好ましい範囲の含有量を賄うことができる。ここで、初期の溶液A(2)1kg当たりの炭素数6以上の脂肪族アミン含有量には、液中に懸濁している銀微粒子の表面に付着して存在している炭素数6以上の脂肪族アミンも含まれる。 The initial solution A(2) contains an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms in the same manner as the initial solution A(1). The aliphatic amine having 6 or more carbon atoms functions as an organic protective agent for ensuring the dispersibility of silver particles in the process of growth in liquid, and also functions as a buffering agent for suppressing pH fluctuations. When the reaction solution after the first reduction step is used as the initial solution A (2), since the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is already mixed in the reaction solution, the initial solution A ( It is not necessary to newly add an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms at the stage of preparing 2). However, as will be described later, it is possible to select an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms as a basic substance to be newly mixed for pH adjustment. The content of the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms contained in the initial solution A(2) is preferably in the range of, for example, 0.03 to 1.0 mol per 1 kg of the initial solution A(2). When the reaction solution after the first reduction step is used as the initial solution A(2), the content in the above preferable range can usually be covered by the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms present in the reaction solution. can. Here, the content of the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms per 1 kg of the initial solution A (2) includes the content of 6 or more carbon atoms adhering to the surface of the silver fine particles suspended in the liquid. Also included are aliphatic amines.

還元剤としては、第1還元工程と同じ物質または異なる物質を使用することができる。第1還元工程と同様に、塩基性の還元剤を適用することがより好ましい。例えばヒドラジン(N)や、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)が好適であり、ヒドラジンが特に好適である。第1還元工程では、銀結晶核の形成を抑制する観点から、還元剤の液中濃度を初期の溶液A(1)1kg当たり0.8モル当量以下に制限した。しかし、そのような低濃度での還元剤含有量では、銀微粒子をSEM平均粒子径70nm以上のサイズにまで生産性良く成長させることが難しい。そこで、第2還元工程では、新たに還元剤を追加した溶液A(2)中で銀微粒子の成長(サイズアップ)を目的とする還元反応を進行させる。 As a reducing agent, the same substance as in the first reduction step or a different substance can be used. As in the first reduction step, it is more preferred to apply a basic reducing agent. For example, hydrazine (N 2 H 4 ) and sodium borohydride (NaBH 4 ) are suitable, and hydrazine is particularly suitable. In the first reduction step, from the viewpoint of suppressing the formation of silver crystal nuclei, the concentration of the reducing agent in the liquid was limited to 0.8 molar equivalents or less per 1 kg of the initial solution A(1). However, with such a low concentration of reducing agent content, it is difficult to grow the fine silver particles to a size of 70 nm or more in SEM average particle size with good productivity. Therefore, in the second reduction step, a reduction reaction is allowed to proceed for the purpose of growing (increasing the size of) the fine silver particles in solution A(2) to which a reducing agent is newly added.

第1還元工程を終えた状態の反応液中には、通常、未反応の還元剤が残存していると考えられる。その残存還元剤の量は、溶液A(1)に混合された還元剤の量と溶液B(1)により溶液A(1)へ導入された銀イオンの量に依存する。第1還元工程を終えた状態の反応液を引き続き第2還元工程に使用する場合は、上記の残存還元剤も第2還元工程での還元反応に利用することができる。この場合、第2還元工程の溶液A(2)中に新たに追加して含有させる還元剤の量r(2)は、下記[1]式を満たすように設定すればよい。
s(1)+s(2) ≦ n(1)×r(1) + n(2)×r(2) …[1]
ここで、
s(1)は、溶液B(1)によって溶液A(1)中へ添加した銀のモル数、
s(2)は、溶液B(2)によって溶液A(2)中へ添加する銀のモル数、
r(1)は、溶液A(1)中に含有させた還元剤のモル数、
r(2)は、溶液A(2)中に新たに追加する還元剤のモル数、
n(1)は、溶液A(1)に含有させた還元剤1モルにより金属銀に還元することが化学量論的に可能な1価の銀イオンのモル数、
n(2)は、溶液A(2)に新たに追加する還元剤1モルにより金属銀に還元することが化学量論的に可能な1価の銀イオンのモル数、
である。
なお、溶液A(1)中に含有させた還元剤と溶液A(2)中に新たに追加する還元剤がいずれもヒドラジンである場合、n(1)=n(2)=4である。
It is considered that unreacted reducing agent usually remains in the reaction solution after the first reduction step. The amount of residual reducing agent depends on the amount of reducing agent mixed in solution A(1) and the amount of silver ions introduced into solution A(1) by solution B(1). When the reaction solution after the first reduction step is used in the second reduction step, the remaining reducing agent can also be used for the reduction reaction in the second reduction step. In this case, the amount r(2) of the reducing agent newly added to the solution A(2) in the second reduction step may be set so as to satisfy the following formula [1].
s(1)+s(2)≦n(1)×r(1)+n(2)×r(2) …[1]
here,
s(1) is the number of moles of silver added into solution A(1) by solution B(1);
s(2) is the number of moles of silver added by solution B(2) into solution A(2);
r (1) is the number of moles of reducing agent contained in solution A (1);
r (2) is the number of moles of the reducing agent newly added in solution A (2);
n(1) is the number of moles of monovalent silver ions that can be stoichiometrically reduced to metallic silver by 1 mole of the reducing agent contained in solution A(1);
n(2) is the number of moles of monovalent silver ions that can be stoichiometrically reduced to metallic silver by 1 mole of the reducing agent newly added to solution A(2);
is.
When both the reducing agent contained in solution A(1) and the reducing agent newly added to solution A(2) are hydrazine, n(1)=n(2)=4.

第2還元工程においては、初期の溶液A(2)(すなわち溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2))の中に、第1還元工程終了後に追加で添加する還元剤の量の一部が混合されていれば、その初期の混合量が溶液B(2)添加初期に溶液A(2)中へ導入される銀イオンを還元するに足る量である限り、第2還元工程での還元反応進行中に残りの必要分の還元剤を断続的あるいは分割して添加することもできる。しかし、操業の安定性を考慮すると、第1還元工程終了後に追加で添加する還元剤の全量、すなわち上記r(2)に相当する量の還元剤を、予め初期の溶液A(2)中に混合して十分に溶解させておくことが好ましい。第1還元工程終了後に追加で添加する還元剤の全量を予め初期の溶液A(2)中に混合しておく場合、懸濁している銀微粒子の質量を含む初期の溶液A(2)1kg当たりの還元剤の含有量は0.4モル当量/kg以上とすることが好ましく、0.6~2.0モル当量/kgの範囲とすることがより好ましい。 In the second reduction step, the amount of the reducing agent additionally added after the first reduction step is If a part is mixed, as long as the initial mixed amount is sufficient to reduce the silver ions introduced into the solution A (2) at the beginning of the addition of the solution B (2), in the second reduction step During the progress of the reduction reaction, the remaining necessary amount of the reducing agent can be added intermittently or dividedly. However, considering the stability of the operation, the total amount of the reducing agent to be additionally added after the first reduction step, that is, the amount of the reducing agent corresponding to the above r(2) is preliminarily added to the initial solution A(2). It is preferable to mix and dissolve them sufficiently. When the total amount of the reducing agent to be additionally added after the first reduction step is premixed in the initial solution A (2), per 1 kg of the initial solution A (2) containing the mass of the suspended silver fine particles The content of the reducing agent is preferably 0.4 molar equivalents/kg or more, more preferably in the range of 0.6 to 2.0 molar equivalents/kg.

銀の還元反応が進行すると、液のpHは酸性側に傾く。銀の還元速度は液のpHに依存し、塩基性領域で高い還元速度が得られる。銀微粒子の成長を担う第2還元工程では、還元反応の速さが生産性に及ぼす影響が大きくなるので、還元反応進行中の溶液A(2)のpHを塩基性に保つよう、塩基性物質を添加することが望ましい。第2還元工程では、塩基性物質として、アンモニアおよびアミンから選ばれる1種以上を使用することが好ましい。これらの物質は緩衝作用を有するので、pH調整剤としての添加量の許容範囲が広がり、反応槽内のpH分布が均等化された安定した操業に寄与できる。塩基性物質として使用するアミンとしては、オクチルアミン、ヘキシルアミン、オレイルアミン、メチルアミン等の脂肪族アミンが好適である。溶液A(2)に添加する塩基性物質の量は、還元反応中の液のpHが8.0~12.0の範囲に保持される量とすることが好ましい。還元反応中に適時添加することもできるが、安定した還元反応を進行させて粒子径のバラツキが小さい銀微粒子を得る観点から、初期の溶液A(2)中に予め塩基性物質の全量を混合しておくことが好ましい。例えば、第2還元工程の還元剤がヒドラジンである場合の塩基性物質の量は、還元される1価の銀イオン1モルに対し、アンモニアの場合1.5~8モルの範囲で使用することが好ましく、オクチルアミンの場合0.5~2モルの範囲で使用することが好ましい。なお、初期の溶液A(2)中には上述の通り、炭素数6以上の脂肪族アミンが混合されている。その炭素数6以上の脂肪族アミンと同種の物質を、上記の塩基性物質として使用しても構わない。ただし、ここでいう塩基性物質は、第1還元工程終了後に溶液A(2)中へ新たに混合されるものを指す。 As the reduction reaction of silver progresses, the pH of the liquid tends toward the acidic side. The reduction rate of silver depends on the pH of the liquid, and a high reduction rate is obtained in the basic region. In the second reduction step responsible for the growth of fine silver particles, the speed of the reduction reaction has a greater effect on productivity. It is desirable to add In the second reduction step, one or more selected from ammonia and amines are preferably used as the basic substance. Since these substances have a buffering action, the allowable range of the addition amount of the pH adjuster is widened, and can contribute to stable operation with a uniform pH distribution in the reaction tank. Aliphatic amines such as octylamine, hexylamine, oleylamine and methylamine are suitable as the amine used as the basic substance. The amount of the basic substance added to the solution A(2) is preferably such that the pH of the solution during the reduction reaction is maintained within the range of 8.0 to 12.0. Although it can be added at any time during the reduction reaction, from the viewpoint of obtaining fine silver particles with a small variation in particle size by promoting a stable reduction reaction, the entire amount of the basic substance is mixed in advance in the initial solution A (2). It is preferable to keep For example, when the reducing agent in the second reduction step is hydrazine, the amount of the basic substance is in the range of 1.5 to 8 mol in the case of ammonia per 1 mol of monovalent silver ions to be reduced. is preferred, and octylamine is preferably used in the range of 0.5 to 2 mol. As described above, the initial solution A(2) contains an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms. A substance similar to the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms may be used as the basic substance. However, the basic substance referred to here refers to a substance newly mixed into the solution A(2) after the completion of the first reduction step.

[溶液B(2)]
銀イオンを上記の溶液A(2)へ導入するための液として、水系溶媒中に銀化合物が溶解している水溶液を用意する。この液を本明細書では「溶液B(2)」と呼んでいる。溶液B(2)に使用する銀化合物、溶媒、および銀濃度についての説明は、上述した溶液B(1)の場合と同様であるので省略する。所定のタンクに予め収容してある銀化合物溶液を、第1還元工程では溶液B(1)として使用し、第2還元工程では溶液B(2)として使用することができる。
[Solution B (2)]
As a liquid for introducing silver ions into the above solution A(2), an aqueous solution in which a silver compound is dissolved in an aqueous solvent is prepared. This liquid is referred to herein as "solution B(2)". Descriptions of the silver compound, solvent, and silver concentration used in solution B(2) are the same as those for solution B(1) described above, and are therefore omitted. A silver compound solution stored in advance in a predetermined tank can be used as solution B(1) in the first reduction step and used as solution B(2) in the second reduction step.

[溶液A(2)への銀の添加]
反応容器中で撹拌している上記溶液A(2)(新たに追加で混合された還元剤を含有する銀微粒子の懸濁液)の中に、上記溶液B(2)(銀化合物溶液)をゆっくりと少しずつ添加することにより、溶液A(2)中で銀の還元析出反応を進行させる。その添加速度は、第1還元工程の場合と同様、溶液B(2)による銀の平均添加速度を、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下とすることが、第2還元工程で得られる銀微粒子の粒度分布をシャープにするために極めて効果的である。ここで「溶液A(2)1kg当たり」の換算は、初期の溶液A(2)の質量(溶媒と溶質、および液中に懸濁している銀微粒子の総質量)を基準に行う。前記平均添加速度は、溶液A(2)1kg当たりの換算で0.01~0.4mmol/sの範囲で設定することがより好ましい。
[Addition of silver to solution A(2)]
The solution B (2) (silver compound solution) is added to the solution A (2) (suspension of silver fine particles containing a newly added reducing agent) that is being stirred in a reaction vessel. By slowly adding little by little, the reduction deposition reaction of silver is allowed to proceed in the solution A(2). As in the first reduction step, the average addition rate of silver from solution B(2) is 0.4 mmol/kg of solution A(2) immediately before the addition of solution B(2). s or less is extremely effective in sharpening the particle size distribution of the fine silver particles obtained in the second reduction step. Here, "per 1 kg of solution A(2)" is converted based on the initial mass of solution A(2) (solvent, solute, and total mass of silver fine particles suspended in the liquid). More preferably, the average addition rate is set in the range of 0.01 to 0.4 mmol/s in terms of 1 kg of solution A(2).

溶液B(2)の溶液A(2)中への添加方法は、第1還元工程と同様に、連続的であってもよいし、断続的(例えば一定のインターバルでの注入など)であってもよい。溶液B(2)の添加は、ポンプ等の機器で行ってもよいし、手動で行ってもよい。いずれの添加方法であっても、例えば1分間隔で計測した添加量の各1分間平均(添加終了直前の1分に満たない時間区分においてはその時間での平均)が、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下となるように、できるだけ一定の供給速度とすることがより好ましい。 The method of adding solution B(2) into solution A(2) may be continuous or intermittent (for example, injection at regular intervals), as in the first reduction step. good too. Addition of the solution B(2) may be performed with a device such as a pump, or may be performed manually. In any addition method, for example, the average of the added amount measured at 1-minute intervals (average at that time in the time segment of less than 1 minute immediately before the end of addition) is the solution B (2) It is more preferable to keep the supply rate as constant as possible so that the amount is 0.4 mmol/s or less per 1 kg of solution A (2) just before the start of addition.

また、溶液B(2)の添加開始から添加終了までのすべての時点での前1秒間における銀の1秒間平均添加速度を、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で2.0ミリモル/秒以下に維持することがより効果的である。この点についても第1還元工程と同様であるので、説明は省略する。 In addition, the 1-second average addition rate of silver in the previous 1 second at all points from the start of addition of solution B (2) to the end of addition was calculated as It is more effective to maintain the conversion at 2.0 millimoles/second or less. Since this point is also the same as the first reduction step, the explanation is omitted.

溶液B(2)による銀の添加を上記のようにゆっくりと少しずつ行うことによって、不均一な核形成を生じずに、既に生成している粒子径のバラツキが少ない銀微粒子の表面で銀の還元析出が起こり、結果的に粒子径のバラツキが少ない状態を維持しながら銀微粒子を成長させることが可能になるものと推察される。溶液B(2)による銀の平均添加速度を、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下に維持したときに、上記作用が有効に発揮されるものと考えられる。溶液B(2)による銀の平均添加速度を、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で0.2mmol/s以下とすることがより好ましい。また、溶液B(2)による銀の添加開始から添加終了までの時間は1分以上を確保することが望ましく、通常、400分以下の範囲で設定すればよい。 By slowly and little by little adding silver from the solution B(2) as described above, silver can be added on the surface of already formed silver fine particles with little variation in particle size without causing non-uniform nucleation. It is presumed that reduction precipitation occurs, and as a result, it becomes possible to grow silver fine particles while maintaining a state in which there is little variation in particle size. When the average silver addition rate of solution B(2) is maintained at 0.4 mmol/s or less per 1 kg of solution A(2) immediately before the addition of solution B(2), the above action is effectively exhibited. It is considered that More preferably, the average rate of silver addition by solution B(2) is 0.2 mmol/s or less per 1 kg of solution A(2) just before the start of addition of solution B(2). In addition, it is desirable to ensure a time of 1 minute or more from the start of the addition of silver by the solution B(2) to the end of the addition, and it is usually set within the range of 400 minutes or less.

溶液A(2)に溶液B(2)を添加する際には、溶液A(2)を撹拌状態にしておく。溶液B(2)の添加を終了した後も撹拌を例えば1分以上継続することが好ましい。それにより溶液A(2)に導入された未還元の銀イオンをほぼ完全に還元析出させることができ、銀の歩留り向上にも有利となる。銀の還元析出反応を進行させる際の溶液A(2)(すなわち反応液)の温度は、第1還元工程と同様に、通常、30~80℃の範囲で好適条件を見出すことができる。得られる銀粒子の粒子径をできるだけ均一化させる観点から、反応開始から終了まで一定の液温に維持することがより効果的である。 When adding solution B(2) to solution A(2), solution A(2) is kept under stirring. It is preferable to continue stirring for, for example, one minute or longer even after the addition of solution B(2) is completed. As a result, the unreduced silver ions introduced into the solution A(2) can be almost completely reduced and precipitated, which is advantageous for improving the yield of silver. The temperature of the solution A(2) (that is, the reaction solution) when proceeding with the reduction deposition reaction of silver can usually be found to be in the range of 30 to 80° C., as in the first reduction step. From the viewpoint of making the particle size of the resulting silver particles as uniform as possible, it is more effective to maintain a constant liquid temperature from the start to the end of the reaction.

この第2還元工程は、第1還元工程で合成された粒子径の小さい銀微粒子(例えば平均粒子径が10~70nm)をベースとして、銀微粒子のサイズを70~150nmの範囲内の所望の平均粒子径にまで成長させる工程である。第2還元工程によって得られる銀微粒子の平均粒子径は、第2還元工程で添加する銀の総量によってコントロールすることができる。 In this second reduction step, based on the silver fine particles having a small particle size (for example, an average particle size of 10 to 70 nm) synthesized in the first reduction step, the size of the silver fine particles is reduced to a desired average size within the range of 70 to 150 nm. This is a step of growing to a particle size. The average particle size of the fine silver particles obtained in the second reduction step can be controlled by the total amount of silver added in the second reduction step.

[反応液1kg当たりの生産量]
特許文献1に開示される銀を一挙添加する銀微粒子の製造方法では、反応液1kg当たりから得られる銀微粒子の量は5g程度である。これに対し、本発明に従う銀微粒子の製造方法では第2還元工程終了時の反応液1kg当たりから30g以上の銀微粒子を得ることが可能である。すなわち、本発明により1バッチあたりの銀微粒子の生産量を大幅に増やすことができる。
[Production volume per 1 kg of reaction solution]
In the method for producing fine silver particles in which silver is added all at once disclosed in Patent Document 1, the amount of fine silver particles obtained from 1 kg of the reaction solution is about 5 g. In contrast, in the method for producing fine silver particles according to the present invention, 30 g or more of fine silver particles can be obtained from 1 kg of the reaction solution at the end of the second reduction step. That is, according to the present invention, the production amount of fine silver particles per batch can be greatly increased.

[実施例1]
(第1還元工程)
(初期の溶液A(1)の調製)
5Lの反応槽に溶媒としての純水1343.3gを入れて40℃に調温した後、炭素数6以上の脂肪族アミンとしてのオクチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24)115.3gと、還元剤としての80質量%ヒドラジン一水和物水溶液(大塚化学株式会社製)2.4gと、アルカリ金属水酸化物としての50%水酸化ナトリウム水溶液0.6gとを添加し、窒素ガスを1L/minの流量で吹き込みながら、羽根を備えた撹拌棒を外部モーターにより345rpmで回転させて液を撹拌した。この撹拌により有機保護剤の分子を溶媒中に十分に均一に懸濁させるとともに、還元剤およびアルカリ金属水酸化物を溶媒中に十分に溶解させ、初期の溶液A(1)(すなわち後述の溶液B(1)を添加する前の段階にある有機保護剤・還元剤含有溶液)を得た。
[Example 1]
(First reduction step)
(Preparation of initial solution A (1))
After putting 1343.3 g of pure water as a solvent in a 5 L reaction tank and adjusting the temperature to 40 ° C., octylamine as an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms (special grade manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight 129 .24) 115.3 g, 2.4 g of an 80% by mass hydrazine monohydrate aqueous solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) as a reducing agent, and 0.6 g of a 50% sodium hydroxide aqueous solution as an alkali metal hydroxide. was added, and while blowing nitrogen gas at a flow rate of 1 L/min, the liquid was stirred by rotating a stirring rod equipped with blades at 345 rpm by an external motor. By this stirring, the molecules of the organic protective agent are sufficiently and uniformly suspended in the solvent, and the reducing agent and the alkali metal hydroxide are sufficiently dissolved in the solvent, resulting in the initial solution A (1) (that is, the solution described later). An organic protective agent/reducing agent-containing solution at a stage before addition of B(1)) was obtained.

初期の溶液A(1)中のヒドラジン濃度は0.026mol/kgであり、これは還元剤濃度として0.104モル当量/kgに相当する。初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの、第1還元工程での銀の総添加量に対するモル比(対Agモル比)は1.15である。初期の溶液A(1)中に添加したアルカリ金属水酸化物の濃度は0.005mol/kgである。この初期の溶液A(1)(40℃)のpHを測定したところ、11.6であった。 The hydrazine concentration in the initial solution A(1) was 0.026 mol/kg, which corresponds to a reducing agent concentration of 0.104 molar equivalents/kg. The molar ratio of octylamine contained in the initial solution A(1) to the total amount of silver added in the first reduction step (molar ratio to Ag) is 1.15. The concentration of alkali metal hydroxide added to the initial solution A(1) is 0.005 mol/kg. The pH of this initial solution A(1) (40° C.) was measured and found to be 11.6.

(銀化合物水溶液の調製)
銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学工業株式会社製)131.9gを純水287.1gに溶解させ、銀濃度が1.85mol/kgである硝酸銀水溶液419gを得た。この液の一部を第1還元工程で溶液B(1)として使用し、その残りを第2還元工程で溶液B(2)として使用する。
(Preparation of silver compound aqueous solution)
As a silver compound, 131.9 g of silver nitrate crystals (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were dissolved in 287.1 g of pure water to obtain 419 g of an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 1.85 mol/kg. A portion of this liquid is used as solution B(1) in the first reduction step, and the remainder is used as solution B(2) in the second reduction step.

(溶液A(1)への溶液B(1)の添加)
反応槽中の溶液A(1)の液温を40℃に維持し、撹拌を継続しながら、この溶液A(1)に、溶液B(1)41.9gを10分かけて添加した。溶液A(1)中への溶液B(1)の導入は、チューブポンプにより一定の流量にコントロールした溶液B(1)を、溶液A(1)に連続的に注入する方法で行った。溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.089mmol/sとなる。この場合、1分間隔で計測した添加量の各1分間平均(以下「1分間平均添加速度」という。)は上記の平均添加速度と同じであり、また、チューブポンプの脈動を考慮しても、溶液B(1)の添加開始から添加終了までのすべての時点での前1秒間における銀の1秒間平均添加速度の最大値は、初期の溶液A(1)1kg当たり2.0mmol/s以下となる(以下の実施例2~13の第1還元工程、比較例3の全還元工程において同様。)。第1還元工程で添加した銀の総量に対する初期の溶液A(1)中の還元剤量は、1.98倍当量であった。
溶液B(1)の添加を終了した後、反応液の液温を上記の温度に維持したまま撹拌を更に2分間継続し、第1還元工程を終了した。このようにして、微細な銀微粒子が懸濁している反応液を得た。第1還元工程での初期の溶液A(1)、溶液B(1)、反応条件を表1に示す(以下の各例において同じ。)。
(Addition of solution B (1) to solution A (1))
While the liquid temperature of solution A(1) in the reactor was maintained at 40° C. and stirring was continued, 41.9 g of solution B(1) was added to solution A(1) over 10 minutes. The solution B(1) was introduced into the solution A(1) by continuously injecting the solution B(1) into the solution A(1) with a constant flow rate controlled by a tube pump. The average addition rate of silver added into solution A(1) by solution B(1) is 0.089 mmol/s per kg of initial solution A(1). In this case, the 1-minute average of the addition amount measured at 1-minute intervals (hereinafter referred to as "1-minute average addition rate") is the same as the above average addition rate, and even if the pulsation of the tube pump is taken into account, , The maximum value of the 1-second average addition rate of silver in the previous 1 second at all points from the start of addition of solution B (1) to the end of addition is 2.0 mmol / s or less per 1 kg of initial solution A (1) (The same applies to the first reduction step of Examples 2 to 13 and all the reduction steps of Comparative Example 3 below.). The initial amount of reducing agent in solution A(1) was 1.98 times the total amount of silver added in the first reduction step.
After the addition of solution B(1) was completed, stirring was continued for an additional 2 minutes while the liquid temperature of the reaction liquid was maintained at the above temperature to complete the first reduction step. Thus, a reaction liquid in which fine silver particles were suspended was obtained. Table 1 shows the initial solution A(1), solution B(1), and reaction conditions in the first reduction step (the same applies to the following examples).

(第2還元工程)
(初期の溶液A(2)の調製)
銀微粒子が懸濁している第1還元工程で得られた反応液を撹拌しながら、その反応液中へ、追加の還元剤として80質量%ヒドラジン一水和物水溶液(大塚化学株式会社製)21.9gと、塩基性化合物として26.1質量%アンモニア水溶液202.2gとを添加して混合し、初期の溶液A(2)を得た。初期の溶液A(2)1kgに占める、初期の溶液A(2)中の新たに追加した還元剤の量(初期の溶液A(1)に添加した還元剤を含まない。以下「追加還元剤濃度」という。)は0.81モル当量/kgに相当する。初期の溶液A(2)中に新たに混合させた塩基性物質の濃度は1.80mol/kgである。なお、表2中には初期の溶液A(2)中に新たに混合させた塩基性物質を「追加の塩基性物質」と記載してある。この初期の溶液A(2)(40℃)のpHを測定したところ、11.2であった。
(Second reduction step)
(Preparation of initial solution A (2))
While stirring the reaction solution obtained in the first reduction step in which the silver fine particles are suspended, 80 mass % hydrazine monohydrate aqueous solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) 21 is added as an additional reducing agent into the reaction solution. 0.9 g and 202.2 g of 26.1 mass % aqueous ammonia solution as a basic compound were added and mixed to obtain an initial solution A (2). The amount of the newly added reducing agent in the initial solution A (2) occupied by 1 kg of the initial solution A (2) (not including the reducing agent added to the initial solution A (1). Hereinafter referred to as "additional reducing agent concentration") corresponds to 0.81 molar equivalents/kg. The concentration of the basic substance newly mixed in the initial solution A(2) is 1.80 mol/kg. In addition, in Table 2, the basic substance newly mixed in the initial solution A(2) is described as "additional basic substance". The pH of this initial solution A(2) (40° C.) was measured to be 11.2.

(溶液A(2)への溶液B(2)の添加)
反応槽中の溶液A(2)の液温を40℃に維持し、撹拌を継続しながら、この溶液A(2)に、溶液B(2)として上記の銀化合物水溶液の残り全量377.1gを90分かけて添加した。溶液A(2)中への溶液B(2)の導入は、チューブポンプにより一定の流量にコントロールした溶液B(2)を、溶液A(2)に連続的に注入する方法で行った。溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.075mmol/sとなる。この場合、1分間平均添加速度は上記の平均添加速度と同じであり、また、チューブポンプの脈動を考慮しても、溶液B(2)の添加開始から添加終了までのすべての時点での前1秒間における銀の1秒間平均添加速度の最大値は、初期の溶液A(2)1kg当たり2.0mmol/s以下となる(以下の実施例2~13の第2還元工程において同様。)。第2還元工程で添加した銀の総量に対する初期の溶液A(2)中の還元剤量は、2.00倍当量であった。
溶液B(2)の添加を終了した後、反応液の液温を上記の温度に維持したまま撹拌を更に2分間継続した。このようにして、銀微粒子が懸濁している反応液を得た。第2還元工程での初期の溶液A(2)、溶液B(2)、反応条件を表2に示す(以下の各例において同じ。)。
(Addition of solution B (2) to solution A (2))
While maintaining the liquid temperature of solution A(2) in the reaction tank at 40° C. and continuing to stir, 377.1 g of the above silver compound aqueous solution was added as solution B(2) to solution A(2). was added over 90 minutes. The solution B(2) was introduced into the solution A(2) by continuously injecting the solution B(2) into the solution A(2) with a constant flow rate controlled by a tube pump. The average addition rate of silver added into solution A(2) by solution B(2) is 0.075 mmol/s/kg of initial solution A(2). In this case, the 1-minute average addition rate is the same as the above average addition rate, and even if the pulsation of the tube pump is taken into account, the previous addition rate at all points from the start of addition of solution B (2) to the end of addition is The maximum value of the 1-second average addition rate of silver in 1 second is 2.0 mmol/s or less per 1 kg of the initial solution A(2) (the same applies to the second reduction step of Examples 2 to 13 below). The initial amount of reducing agent in solution A(2) was 2.00 equivalents relative to the total amount of silver added in the second reduction step.
After the addition of solution B(2) was completed, stirring was continued for an additional 2 minutes while maintaining the liquid temperature of the reaction liquid at the above temperature. Thus, a reaction liquid in which fine silver particles were suspended was obtained. Table 2 shows the initial solution A (2), solution B (2), and reaction conditions in the second reduction step (the same applies to the following examples).

(得られた銀微粒子の評価)
(銀微粒子の粒度分布)
第2還元工程で得られた反応液をカーボンテープ上に塗布してSEM観察用のサンプルを作製した。そのサンプルをSEM(走査型電子顕微鏡、日本電子株式会社製、SM-7200)により倍率80,000倍で観察し、上掲の「銀微粒子の粒度分布の測定方法」に従い粒子径の分布(粒度分布)を求めた。粒子径の測定には、画像解析ソフトウェア(旭化成エンジニアリング株式会社製、A像くん(登録商標))を用いた(後述する各例においても同様。)。その結果、本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は97.1nm、変動係数は12.5%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は161個であった。図1に、本例で得られた銀微粒子のSEM写真を例示する。写真下部の中央付近少し右寄りに示される白のスケールバーの長さが100nmに相当する。
(Evaluation of obtained fine silver particles)
(Particle size distribution of fine silver particles)
A sample for SEM observation was prepared by applying the reaction liquid obtained in the second reduction step onto a carbon tape. The sample was observed with a SEM (scanning electron microscope, SM-7200, manufactured by JEOL Ltd.) at a magnification of 80,000 times, and the particle size distribution (particle size distribution). Image analysis software (manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., Azo-kun (registered trademark)) was used to measure the particle size (the same applies to each example described later). As a result, the silver fine particles obtained in this example had an average particle diameter of 97.1 nm and a coefficient of variation of 12.5%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 161. FIG. 1 illustrates an SEM photograph of the fine silver particles obtained in this example. The length of the white scale bar shown slightly rightward near the center of the lower part of the photograph corresponds to 100 nm.

(反応液1kg当たりの生産量)
第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は39.8gと算出された。ここで、添加された銀イオンの還元反応は終了しているため、添加された銀イオンがすべて銀微粒子になっているものとして生産量を算出した(以下の各例において同様。)。
これらの結果を表3に示す(以下の各例において同じ。)。
(Production amount per 1 kg of reaction liquid)
The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 39.8 g. Here, since the reduction reaction of the added silver ions has been completed, the amount of production was calculated assuming that all the added silver ions were fine silver particles (the same applies to the following examples).
These results are shown in Table 3 (same for each example below).

[実施例2]
銀化合物水溶液の調製において、硝酸銀結晶237.5gを純水1272.2gに溶解させ、銀濃度が0.93mol/kgである硝酸銀水溶液を作製し、これを溶液B(1)および溶液B(2)として使用したこと、第1還元工程で溶液A(1)へ溶液B(1)83.9gを添加したこと、および第2還元工程で溶液A(2)へ溶液B(2)1425.8gを170分かけて添加したことを除き、実施例1と同様の条件で実験を行った。
[Example 2]
In the preparation of the silver compound aqueous solution, 237.5 g of silver nitrate crystals were dissolved in 1272.2 g of pure water to prepare an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 0.93 mol/kg. ), adding 83.9 g of solution B(1) to solution A(1) in the first reduction step, and adding 1425.8 g of solution B(2) to solution A(2) in the second reduction step. was added over 170 minutes.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.089mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.073mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.089 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.073 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は124.0nm、変動係数は12.6%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は245個であった。図2に、本例で得られた銀微粒子のSEM写真を例示する。写真下部の中央付近少し右寄りに示される白のスケールバーの長さが100nmに相当する。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は47.2gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle size of 124.0 nm and a coefficient of variation of 12.6%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 245. FIG. 2 shows an SEM photograph of the fine silver particles obtained in this example. The length of the white scale bar shown slightly rightward near the center of the lower part of the photograph corresponds to 100 nm. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 47.2 g.

[実施例3]
第2還元工程において、初期の溶液A(2)に含有させた80質量%ヒドラジン一水和物水溶液の量を41.3gとしたことを除き、実施例2と同様の条件で実験を行った。
[Example 3]
In the second reduction step, an experiment was conducted under the same conditions as in Example 2, except that the amount of the 80% by mass hydrazine monohydrate aqueous solution contained in the initial solution A(2) was 41.3 g. .

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.089mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.073mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.089 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.073 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は128.4nm、変動係数は13.9%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は234個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は46.9gと算出された。 The silver fine particles obtained in this example had an average particle diameter of 128.4 nm and a coefficient of variation of 13.9%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 234. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 46.9 g.

[実施例4]
第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させた50%水酸化ナトリウム水溶液の量を1.9gとしたこと、および第2還元工程において、初期の溶液A(2)に含有させた80質量%ヒドラジン一水和物水溶液の量を41.3gとしたことを除き、実施例2と同様の条件で実験を行った。
[Example 4]
In the first reduction step, the amount of 50% sodium hydroxide aqueous solution contained in the initial solution A (1) was 1.9 g, and in the second reduction step, the initial solution A (2) was contained. An experiment was conducted under the same conditions as in Example 2, except that the amount of the 80% by mass hydrazine monohydrate aqueous solution was 41.3 g.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.089mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.073mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.089 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.073 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は90.3nm、変動係数は11.4%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は385個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は46.9gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle diameter of 90.3 nm and a coefficient of variation of 11.4%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 385. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 46.9 g.

[実施例5]
(第1還元工程)
(初期の溶液A(1)の調製)
5Lの反応槽に溶媒としての純水2149.2gを入れて40℃に調温した後、炭素数6以上の脂肪族アミンとしてのオクチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24)40.1gと、還元剤としての80質量%ヒドラジン一水和物水溶液(大塚化学株式会社製)3.9gと、アルカリ金属水酸化物としての50%水酸化ナトリウム水溶液1.0gとを添加し、窒素ガスを1L/minの流量で吹き込みながら、羽根を備えた撹拌棒を外部モーターにより345rpmで回転させて液を撹拌した。この撹拌により有機保護剤の分子を溶媒中に十分に均一に懸濁させるとともに、還元剤およびアルカリ金属水酸化物を溶媒中に十分に溶解させ、初期の溶液A(1)を得た。
[Example 5]
(First reduction step)
(Preparation of initial solution A (1))
After putting 2149.2 g of pure water as a solvent in a 5 L reaction tank and adjusting the temperature to 40 ° C., octylamine as an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms (special grade manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight 129 .24) 40.1 g, 3.9 g of an 80% by mass hydrazine monohydrate aqueous solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) as a reducing agent, and 1.0 g of a 50% sodium hydroxide aqueous solution as an alkali metal hydroxide. was added, and while blowing nitrogen gas at a flow rate of 1 L/min, the liquid was stirred by rotating a stirring rod equipped with blades at 345 rpm by an external motor. By this stirring, the molecules of the organic protective agent were sufficiently and uniformly suspended in the solvent, and the reducing agent and the alkali metal hydroxide were sufficiently dissolved in the solvent to obtain an initial solution A(1).

初期の溶液A(1)中のヒドラジン濃度は0.028mol/kgであり、これは還元剤濃度として0.112モル当量/kgに相当する。初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの、第1還元工程での銀の総添加量に対するモル比(対Agモル比)は1.15である。初期の溶液A(1)中に添加したアルカリ金属水酸化物の濃度は0.006mol/kgである。 The hydrazine concentration in the initial solution A(1) was 0.028 mol/kg, which corresponds to a reducing agent concentration of 0.112 molar equivalents/kg. The molar ratio of octylamine contained in the initial solution A(1) to the total amount of silver added in the first reduction step (molar ratio to Ag) is 1.15. The concentration of alkali metal hydroxide added to the initial solution A(1) is 0.006 mol/kg.

(銀化合物水溶液の調製)
銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学工業株式会社製)211.1gを純水459.2gに溶解させ、銀濃度が1.85mol/kgである硝酸銀水溶液670.3gを得た。この液の一部を第1還元工程で溶液B(1)として使用し、その残りを第2還元工程で溶液B(2)として使用する。
(Preparation of silver compound aqueous solution)
As a silver compound, 211.1 g of silver nitrate crystals (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 459.2 g of pure water to obtain 670.3 g of an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 1.85 mol/kg. A portion of this liquid is used as solution B(1) in the first reduction step, and the remainder is used as solution B(2) in the second reduction step.

(溶液A(1)への溶液B(1)の添加)
反応槽中の溶液A(1)の液温を40℃に維持し、撹拌を継続しながら、この溶液A(1)に、溶液B(1)67.0gを10分かけて添加した。溶液A(1)中への溶液B(1)の導入は、チューブポンプにより一定の流量にコントロールした溶液B(1)を、溶液A(1)に連続的に注入する方法で行った。溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.094mmol/sとなる。第1還元工程で添加した銀の総量に対する初期の溶液A(1)中の還元剤量は、2.01倍当量であった。
このようにして、微細な銀微粒子が懸濁している反応液を得た。
(Addition of solution B (1) to solution A (1))
While the liquid temperature of solution A(1) in the reactor was maintained at 40° C. and stirring was continued, 67.0 g of solution B(1) was added to solution A(1) over 10 minutes. The solution B(1) was introduced into the solution A(1) by continuously injecting the solution B(1) into the solution A(1) with a constant flow rate controlled by a tube pump. The average addition rate of silver added into solution A(1) by solution B(1) is 0.094 mmol/s per kg of initial solution A(1). The initial amount of reducing agent in solution A(1) was 2.01 times the total amount of silver added in the first reduction step.
Thus, a reaction liquid in which fine silver particles were suspended was obtained.

(第2還元工程)
(初期の溶液A(2)の調製)
銀微粒子が懸濁している第1還元工程で得られた反応液を撹拌しながら、その反応液中へ、追加の還元剤として80質量%ヒドラジン一水和物水溶液(大塚化学株式会社製)35.0gと、塩基性化合物として26.1質量%アンモニア水溶液323.5gとを添加して混合し、初期の溶液A(2)を得た。初期の溶液A(2)1kgあたりの追加還元剤濃度は0.85モル当量/kgに相当する。初期の溶液A(2)中に新たに混合させた塩基性物質の濃度は1.90mol/kgである。
(Second reduction step)
(Preparation of initial solution A (2))
While stirring the reaction solution obtained in the first reduction step in which the silver fine particles are suspended, 80 mass % hydrazine monohydrate aqueous solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) 35 is added as an additional reducing agent into the reaction solution. 0 g and 323.5 g of a 26.1 mass % ammonia aqueous solution as a basic compound were added and mixed to obtain an initial solution A (2). The additional reducing agent concentration per kg of initial solution A(2) corresponds to 0.85 molar equivalents/kg. The concentration of the basic substance newly mixed in the initial solution A(2) is 1.90 mol/kg.

(溶液A(2)への溶液B(2)の添加)
反応槽中の溶液A(2)の液温を40℃に維持し、撹拌を継続しながら、この溶液A(2)に、溶液B(2)として上記の銀化合物水溶液の残り全量603.3gを90分かけて添加した。溶液A(2)中への溶液B(2)の導入は、チューブポンプにより一定の流量にコントロールした溶液B(2)を、溶液A(2)に連続的に注入する方法で行った。溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.079mmol/sとなる。第2還元工程で添加した銀の総量に対する初期の溶液A(2)中の還元剤量は、2.00倍当量であった。
溶液B(2)の添加を終了した後、反応液の液温を上記の温度に維持したまま撹拌を更に2分間継続した。このようにして、銀微粒子が懸濁している反応液を得た。
(Addition of solution B (2) to solution A (2))
While maintaining the liquid temperature of solution A(2) in the reaction tank at 40° C. and continuing stirring, 603.3 g of the remaining silver compound aqueous solution was added as solution B(2) to solution A(2). was added over 90 minutes. The solution B(2) was introduced into the solution A(2) by continuously injecting the solution B(2) into the solution A(2) with a constant flow rate controlled by a tube pump. The average addition rate of silver added into solution A(2) by solution B(2) is 0.079 mmol/s/kg of initial solution A(2). The initial amount of reducing agent in solution A(2) was 2.00 equivalents relative to the total amount of silver added in the second reduction step.
After the addition of solution B(2) was completed, stirring was continued for an additional 2 minutes while maintaining the liquid temperature of the reaction liquid at the above temperature. Thus, a reaction liquid in which fine silver particles were suspended was obtained.

(銀微粒子の評価)
第2還元工程で得られた銀微粒子の粒度分布を実施例1に記載した手法で調べた。その結果、本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は104.5nm、変動係数は12.9%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は354個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は41.6gと算出された。
(Evaluation of fine silver particles)
The particle size distribution of the fine silver particles obtained in the second reduction step was examined by the method described in Example 1. As a result, the silver fine particles obtained in this example had an average particle diameter of 104.5 nm and a coefficient of variation of 12.9%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 354. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 41.6 g.

[実施例6]
第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの量を184.5gとしたこと、および第2還元工程において、初期の溶液A(2)に含有させた26.1質量%アンモニア水溶液の量を161.8gとしたことを除き、実施例5と同様の条件で実験を行った。
[Example 6]
In the first reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A(1) was 184.5 g, and in the second reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A(2) was 26.1 g. An experiment was conducted under the same conditions as in Example 5, except that the amount of the mass % aqueous ammonia solution was 161.8 g.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.088mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.079mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.088 mmol/s/kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.079 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は87.6nm、変動係数は19.4%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は358個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は40.8gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle diameter of 87.6 nm and a coefficient of variation of 19.4%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 358. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 40.8 g.

[実施例7]
第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの量を184.5gとしたこと、および第2還元工程において、初期の溶液A(2)に含有させた26.1質量%アンモニア水溶液の量を242.6gとしたことを除き、実施例5と同様の条件で実験を行った。
[Example 7]
In the first reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A(1) was 184.5 g, and in the second reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A(2) was 26.1 g. An experiment was conducted under the same conditions as in Example 5, except that the amount of the mass % aqueous ammonia solution was 242.6 g.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.088mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.077mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.088 mmol/s/kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.077 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は98.2nm、変動係数は13.6%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は349個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は41.8gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle size of 98.2 nm and a coefficient of variation of 13.6%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 349. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 41.8 g.

[実施例8]
銀化合物水溶液の調製において、硝酸銀結晶131.9gを純水706.8gに溶解させ、銀濃度が0.93mol/kgである硝酸銀水溶液を作製し、これを溶液B(1)および溶液B(2)として使用したこと、第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの量を25.6gとし、溶液B(1)の添加量を83.9gとしたこと、および第2還元工程において、初期の溶液A(2)にヒドラジン一水和物とアンモニア水溶液の他に、オクチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製の特級)90.2gを新たに追加で含有させ、溶液B(2)の添加量を754.8gとしたことを除き、実施例1と同様の条件で実験を行った。
[Example 8]
In the preparation of the silver compound aqueous solution, 131.9 g of silver nitrate crystals were dissolved in 706.8 g of pure water to prepare an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 0.93 mol/kg. ), in the first reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A (1) was 25.6 g, and the amount of solution B (1) added was 83.9 g; In the second reduction step, 90.2 g of octylamine (special grade manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was newly added to the initial solution A (2) in addition to hydrazine monohydrate and aqueous ammonia solution. The experiment was conducted under the same conditions as in Example 1, except that the amount of solution B(2) added was 754.8 g.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.095mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.073mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.095 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.073 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は101.1nm、変動係数は11.0%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は161個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は33.2gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle size of 101.1 nm and a coefficient of variation of 11.0%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 161. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 33.2 g.

[実施例9]
銀化合物水溶液の調製において、硝酸銀結晶105.5gを純水565.4gに溶解させ、銀濃度が0.93mol/kgである硝酸銀水溶液を作製し、これを溶液B(1)および溶液B(2)として使用したこと、第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの量を25.6gとし、溶液B(1)の添加量を83.9gとしたこと、および第2還元工程において、初期の溶液A(2)にアンモニア水溶液を含有させず、オクチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製の特級)70.2gを新たに追加で含有させ、溶液B(2)の添加量を587.0gとしたことを除き、実施例1と同様の条件で実験を行った。
[Example 9]
In the preparation of the aqueous silver compound solution, 105.5 g of silver nitrate crystals were dissolved in 565.4 g of pure water to prepare an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 0.93 mol/kg. ), in the first reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A (1) was 25.6 g, and the amount of solution B (1) added was 83.9 g; In the second reduction step, the initial solution A (2) does not contain an aqueous ammonia solution, and 70.2 g of octylamine (special grade manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is newly added to the solution B (2). ) was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the amount of added was 587.0 g.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.095mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.085mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.095 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.085 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は78.0nm、変動係数は17.0%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は263個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は31.6gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle size of 78.0 nm and a coefficient of variation of 17.0%. Here, the total number of particles to be measured in the particle size measurement was 263. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 31.6 g.

[実施例10]
第1還元工程および第2還元工程の反応温度を50℃としたことを除き、実施例5と同様の条件で実験を行った。
[Example 10]
An experiment was conducted under the same conditions as in Example 5, except that the reaction temperature in the first reduction step and the second reduction step was 50°C.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.094mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.079mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.094 mmol/s/kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.079 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は95.3nm、変動係数は9.3%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は438個であった。図3に、本例で得られた銀微粒子のSEM写真を例示する。写真下部の中央付近少し右寄りに示される白のスケールバーの長さが100nmに相当する。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は41.6gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle diameter of 95.3 nm and a coefficient of variation of 9.3%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 438. FIG. 3 shows an SEM photograph of the fine silver particles obtained in this example. The length of the white scale bar shown slightly rightward near the center of the lower part of the photograph corresponds to 100 nm. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 41.6 g.

[実施例11]
第1還元工程において、初期の溶液A(1)にアルカリ水酸化物を含有させなかったこと、および第1還元工程および第2還元工程の反応温度を50℃としたことを除き、実施例5と同様の条件で実験を行った。
[Example 11]
Example 5 except that in the first reduction step, the initial solution A (1) did not contain an alkali hydroxide, and the reaction temperature in the first reduction step and the second reduction step was 50 ° C. Experiments were conducted under the same conditions as

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.094mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.079mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.094 mmol/s/kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.079 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は131.4nm、変動係数は13.2%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は228個であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は41.6gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle size of 131.4 nm and a coefficient of variation of 13.2%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 228. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 41.6 g.

[実施例12]
第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの量を12.5gとしたことを除き、実施例1と同様の条件で実験を行った。
[Example 12]
An experiment was conducted under the same conditions as in Example 1, except that the amount of octylamine contained in the initial solution A(1) in the first reduction step was 12.5 g.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.095mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.080mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.095 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.080 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は102.3nm、変動係数は11.0%であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は41.8gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle diameter of 102.3 nm and a coefficient of variation of 11.0%. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 41.8 g.

[実施例13]
第2還元工程において、溶液B(2)を45分かけて溶液A(2)中に添加したことを除き、実施例1と同様の条件で実験を行った。
[Example 13]
An experiment was conducted under the same conditions as in Example 1, except that solution B(2) was added to solution A(2) over 45 minutes in the second reduction step.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.089mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.150mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.089 mmol/s per kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.150 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は92.5nm、変動係数は13.7%であった。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は39.8gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle size of 92.5 nm and a coefficient of variation of 13.7%. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 39.8 g.

[比較例1]
2段階の還元工程を採用せず、銀化合物水溶液を一挙添加する従来の手法で銀微粒子を合成した例である。以下、便宜上、その還元工程を第1還元工程として記述する。
(第1還元工程)
(初期の溶液A(1)の調製)
5Lの反応槽に溶媒としての純水3192.5gを入れて40℃に調温した後、オクチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24)60.8gと、80質量%ヒドラジン一水和物水溶液(大塚化学株式会社製)5.8gと、50%水酸化ナトリウム水溶液1.5gとを添加し、窒素ガスを1L/minの流量で吹き込みながら、羽根を備えた撹拌棒を外部モーターにより345rpmで回転させて液を撹拌した。この撹拌により有機保護剤の分子を溶媒中に十分に均一に懸濁させるとともに、還元剤およびアルカリ金属水酸化物を溶媒中に十分に溶解させ、初期の溶液A(1)を得た。
[Comparative Example 1]
This is an example of synthesizing fine silver particles by a conventional method of adding an aqueous silver compound solution at once without adopting a two-stage reduction process. For the sake of convenience, the reduction step is hereinafter referred to as the first reduction step.
(First reduction step)
(Preparation of initial solution A (1))
After putting 3192.5 g of pure water as a solvent in a 5 L reaction tank and adjusting the temperature to 40 ° C., octylamine (special grade manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight 129.24) 60.8 g and 80 mass % hydrazine monohydrate aqueous solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) 5.8 g and 50% sodium hydroxide aqueous solution 1.5 g are added, and stirred with a blade while blowing nitrogen gas at a flow rate of 1 L / min. The bar was rotated at 345 rpm by an external motor to agitate the liquid. By this stirring, the molecules of the organic protective agent were sufficiently and uniformly suspended in the solvent, and the reducing agent and the alkali metal hydroxide were sufficiently dissolved in the solvent to obtain an initial solution A(1).

初期の溶液A(1)中のヒドラジン濃度は0.028mol/kgであり、これは還元剤濃度として0.112モル当量/kgに相当する。初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの、還元工程での銀の総添加量に対するモル比(対Agモル比)は2.55である。初期の溶液A(1)中に添加したアルカリ金属水酸化物の濃度は0.006mol/kgである。 The hydrazine concentration in the initial solution A(1) was 0.028 mol/kg, which corresponds to a reducing agent concentration of 0.112 molar equivalents/kg. The molar ratio of octylamine contained in the initial solution A(1) to the total amount of silver added in the reduction step (molar ratio to Ag) is 2.55. The concentration of alkali metal hydroxide added to the initial solution A(1) is 0.006 mol/kg.

(銀化合物水溶液の調製)
銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学工業株式会社製)31.4gを純水167.9gに溶解させ、銀濃度が0.93mol/kgである硝酸銀水溶液199.3gを得た。この液の全量を溶液B(1)として使用する。
(Preparation of silver compound aqueous solution)
As a silver compound, 31.4 g of silver nitrate crystals (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were dissolved in 167.9 g of pure water to obtain 199.3 g of an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 0.93 mol/kg. The entire amount of this liquid is used as solution B(1).

(溶液A(1)への溶液B(1)の添加)
反応槽中の溶液A(1)の液温を40℃に維持し、撹拌を継続しながら、この溶液A(1)に、溶液B(1)199.3gを3秒かけて添加した。その後、反応液の液温を上記の温度に維持したまま撹拌を更に2分間継続した。このようにして、銀微粒子が懸濁している反応液を得た。この還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり18.95mmol/sとなる。
(Addition of solution B (1) to solution A (1))
While the temperature of solution A(1) in the reaction tank was maintained at 40° C. and stirring was continued, 199.3 g of solution B(1) was added to solution A(1) over 3 seconds. After that, stirring was continued for an additional 2 minutes while maintaining the liquid temperature of the reaction liquid at the above temperature. Thus, a reaction liquid in which fine silver particles were suspended was obtained. In this reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 18.95 mmol/s per kg of initial solution A(1).

(銀微粒子の評価)
上記の還元工程で得られた銀微粒子の粒度分布を実施例1に記載した手法で調べた。その結果、本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は44.4nm、変動係数は22.8%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は606個であった。得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は5.8gと算出された。
(Evaluation of fine silver particles)
The particle size distribution of the fine silver particles obtained in the reduction step was examined by the method described in Example 1. As a result, the silver fine particles obtained in this example had an average particle diameter of 44.4 nm and a coefficient of variation of 22.8%. Here, the total number of particles to be measured in the particle size measurement was 606. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the obtained reaction solution was calculated to be 5.8 g.

[比較例2]
2段階の還元工程を採用せず、銀化合物水溶液を一挙添加する従来の手法で、銀微粒子を、アルカリ水酸化物を添加せずに合成した例である。以下、便宜上、その還元工程を第1還元工程として記述する。
(第1還元工程)
(初期の溶液A(1)の調製)
5Lの反応槽に溶媒としての純水3422.0gを入れて40℃に調温した後、オクチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24)51.1gと、80質量%ヒドラジン一水和物水溶液(大塚化学株式会社製)15.0gと、50%水酸化ナトリウム水溶液1.5gとを添加し、窒素ガスを1L/minの流量で吹き込みながら、羽根を備えた撹拌棒を外部モーターにより345rpmで回転させて液を撹拌した。この撹拌により有機保護剤の分子を溶媒中に十分に均一に懸濁させるとともに、還元剤およびアルカリ金属水酸化物を溶媒中に十分に溶解させ、初期の溶液A(1)を得た。
[Comparative Example 2]
This is an example of synthesizing fine silver particles by a conventional method of adding an aqueous solution of a silver compound all at once without adopting a two-step reduction process, without adding an alkali hydroxide. For the sake of convenience, the reduction step is hereinafter referred to as the first reduction step.
(First reduction step)
(Preparation of initial solution A (1))
After putting 3422.0 g of pure water as a solvent in a 5 L reaction tank and adjusting the temperature to 40 ° C., octylamine (special grade manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight 129.24) 51.1 g and 80 mass % hydrazine monohydrate aqueous solution (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) 15.0 g and 50% sodium hydroxide aqueous solution 1.5 g are added, and stirred with a blade while blowing nitrogen gas at a flow rate of 1 L / min. The bar was rotated at 345 rpm by an external motor to agitate the liquid. By this stirring, the molecules of the organic protective agent were sufficiently and uniformly suspended in the solvent, and the reducing agent and the alkali metal hydroxide were sufficiently dissolved in the solvent to obtain an initial solution A(1).

初期の溶液A(1)中のヒドラジン濃度は0.069mol/kgであり、これは還元剤濃度として0.276モル当量/kgに相当する。初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの、還元工程での銀の総添加量に対するモル比(対Agモル比)は2.0である。 The hydrazine concentration in the initial solution A(1) was 0.069 mol/kg, which corresponds to a reducing agent concentration of 0.276 molar equivalents/kg. The molar ratio of octylamine contained in the initial solution A(1) to the total amount of silver added in the reduction step (molar ratio to Ag) is 2.0.

(銀化合物水溶液の調製)
銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学工業株式会社製)33.6gを純水180.0gに溶解させ、銀濃度が0.93mol/kgである硝酸銀水溶液213.6gを得た。この液の全量を溶液B(1)として使用する。
(Preparation of silver compound aqueous solution)
As a silver compound, 33.6 g of silver nitrate crystals (manufactured by Toyo Kagaku Kogyo Co., Ltd.) were dissolved in 180.0 g of pure water to obtain 213.6 g of an aqueous silver nitrate solution having a silver concentration of 0.93 mol/kg. The entire amount of this liquid is used as solution B(1).

(溶液A(1)への溶液B(1)の添加)
反応槽中の溶液A(1)の液温を40℃に維持し、撹拌を継続しながら、この溶液A(1)に、溶液B(1)213.6gを3秒かけて添加した。その後、反応液の液温を上記の温度に維持したまま撹拌を更に2分間継続した。このようにして、銀微粒子が懸濁している反応液を得た。この還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり18.98mmol/sとなる。
(Addition of solution B (1) to solution A (1))
While the liquid temperature of solution A(1) in the reactor was maintained at 40° C. and stirring was continued, 213.6 g of solution B(1) was added to solution A(1) over 3 seconds. After that, stirring was continued for an additional 2 minutes while maintaining the liquid temperature of the reaction liquid at the above temperature. Thus, a reaction liquid in which fine silver particles were suspended was obtained. In this reduction step, the average addition rate of silver added into solution A(1) by solution B(1) is 18.98 mmol/s per kg of initial solution A(1).

(銀微粒子の評価)
上記の還元工程で得られた銀微粒子の粒度分布を実施例1に記載した手法で調べた。その結果、本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は76.6nm、変動係数は34.5%であった。図4に、本例で得られた銀微粒子のSEM写真を例示する。写真右下に示されるスケールの1目盛が100nmに相当する。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は195個であった。得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は5.8gと算出された。
(Evaluation of fine silver particles)
The particle size distribution of the fine silver particles obtained in the reduction step was examined by the method described in Example 1. As a result, the fine silver particles obtained in this example had an average particle diameter of 76.6 nm and a coefficient of variation of 34.5%. FIG. 4 illustrates an SEM photograph of the fine silver particles obtained in this example. One graduation on the scale shown in the lower right of the photograph corresponds to 100 nm. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 195. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the obtained reaction solution was calculated to be 5.8 g.

[比較例3]
本例は、第1還元工程の初期の溶液A(1)に全工程での還元反応を賄う量の還元剤を含有させ、第2還元工程の初期の溶液A(2)中には追加の還元剤を含有させなかった実験例である。
[Comparative Example 3]
In this example, the initial solution A (1) of the first reduction step contains a reducing agent in an amount sufficient for the reduction reaction in all steps, and the initial solution A (2) of the second reduction step contains an additional This is an experimental example in which no reducing agent was contained.

第1還元工程において、初期の溶液A(1)に含有させたオクチルアミンの量を25.6gとし、80質量%ヒドラジン一水和物水溶液の量を24.3gとしたこと、および第2還元工程において、初期の溶液A(2)に追加のヒドラジンを含有させなかったことを除き、実施例1と同様の条件で実験を行った。ここで、初期の溶液A(1)中のヒドラジン濃度は0.279mol/kgであり、これは還元剤濃度として1.116モル当量/kgに相当する。 In the first reduction step, the amount of octylamine contained in the initial solution A (1) was 25.6 g, and the amount of 80% by mass hydrazine monohydrate aqueous solution was 24.3 g; The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the initial solution A (2) did not contain additional hydrazine in the process. Here, the hydrazine concentration in the initial solution A(1) was 0.279 mol/kg, which corresponds to a reducing agent concentration of 1.116 molar equivalents/kg.

第1還元工程において、溶液B(1)により溶液A(1)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(1)1kg当たり0.093mmol/sとなる。
第2還元工程において、溶液B(2)により溶液A(2)中に添加される銀の平均添加速度は、初期の溶液A(2)1kg当たり0.079mmol/sとなる。
In the first reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(1) into solution A(1) is 0.093 mmol/s/kg of initial solution A(1).
In the second reduction step, the average addition rate of silver added by solution B(2) into solution A(2) is 0.079 mmol/s/kg of initial solution A(2).

本例で得られた銀微粒子の平均粒子径は118.6nm、変動係数は23.2%であった。ここで、粒子径の測定における測定対象粒子の総数は288個であった。図5に、本例で得られた銀微粒子のSEM写真を例示する。写真下部の中央付近少し右寄りに示される白のスケールバーの長さが100nmに相当する。第2還元工程で得られた反応液1kg当たりの銀微粒子の生産量は41.6gと算出された。 The fine silver particles obtained in this example had an average particle diameter of 118.6 nm and a coefficient of variation of 23.2%. Here, the total number of particles to be measured in the particle diameter measurement was 288. FIG. 5 shows an SEM photograph of the fine silver particles obtained in this example. The length of the white scale bar shown slightly rightward near the center of the lower part of the photograph corresponds to 100 nm. The production amount of fine silver particles per 1 kg of the reaction solution obtained in the second reduction step was calculated to be 41.6 g.

Figure 2022161370000002
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Figure 2022161370000003
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Figure 2022161370000004
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還元反応を本発明に規定する2段階の工程で進行させ、かつそれぞれの還元工程において銀の添加を本発明に規定する条件でゆっくりと少しずつ行う手法によって、平均粒子径が70nm以上の銀微粒子を合成した各実施例では、粒子径の変動係数が例えば20%以下と小さい、粒子径のバラツキが少ない銀微粒子を安定して得ることができた。平均粒子径が70nm以上の銀微粒子において、粒子径の変動係数が15%以下であるものを合成することも十分に可能であることが判る。また、本発明の製造方法に従えば、銀を一挙添加する従来の手法(例えば比較例1、2)と比べ、1バッチ当たりの銀微粒子生産量を大幅に増加させることが可能であることも確認された。 Fine silver particles having an average particle size of 70 nm or more are prepared by a method in which the reduction reaction proceeds in the two-step process defined in the present invention, and silver is slowly added little by little under the conditions defined in the present invention in each reduction process. In each example in which the above was synthesized, fine silver particles having a small variation coefficient of particle size, for example, 20% or less, and little variation in particle size could be stably obtained. It can be seen that it is sufficiently possible to synthesize fine silver particles having an average particle size of 70 nm or more and having a variation coefficient of particle size of 15% or less. In addition, according to the production method of the present invention, it is possible to greatly increase the production amount of fine silver particles per batch compared to the conventional method of adding silver all at once (e.g., Comparative Examples 1 and 2). confirmed.

図6に、実施例2で得られた銀微粒子についての粒子径のヒストグラムを例示する。
図7に、比較例3で得られた銀微粒子についての粒子径のヒストグラムを例示する。
FIG. 6 exemplifies a particle size histogram of the fine silver particles obtained in Example 2. As shown in FIG.
FIG. 7 illustrates a histogram of particle diameters of the fine silver particles obtained in Comparative Example 3. As shown in FIG.

Claims (10)

炭素数6以上の脂肪族アミンを粒子表面に有し、円相当径での平均粒子径が70nm以上150nm以下であり、粒子径の変動係数が20%以下である銀微粒子。 Silver fine particles having an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms on the particle surface, an average particle diameter of 70 nm or more and 150 nm or less in equivalent circle diameter, and a variation coefficient of the particle diameter of 20% or less. 前記脂肪族アミンがオクチルアミンである、請求項1に記載の銀微粒子。 2. The fine silver particles according to claim 1, wherein said aliphatic amine is octylamine. 前記粒子径の変動係数が15%以下である、請求項1または2に記載の銀微粒子。 3. The fine silver particles according to claim 1, wherein the coefficient of variation of the particle size is 15% or less. 水系溶媒中に炭素数6以上の脂肪族アミンおよび還元剤が混合されており、前記還元剤の濃度が0.8モル当量/kg以下である溶液A(1)に、銀化合物が溶解している溶液B(1)を、下記X(1)に示す条件で添加することにより、銀を液中に還元析出させて銀の結晶核形成を伴いながら銀微粒子を生成させる第1還元工程と、
水系溶媒中に前記第1還元工程で得られた銀微粒子が懸濁しており、炭素数6以上の脂肪族アミンが混合されており、かつ第1還元工程終了後に新たに混合された還元剤を含む溶液A(2)に、銀化合物が溶解している溶液B(2)を、下記X(2)に示す条件で添加することにより、銀を液中の銀微粒子の表面に還元析出させて銀微粒子を成長させる第2還元工程と、
を含む銀微粒子の製造方法。
ここで、Nモル当量(Nは数値。)は、1価の銀イオンNモルを金属銀に還元する反応に必要である還元剤の化学量論的なモル数を意味する。
X(1):溶液A(1)中への溶液B(1)による銀の平均添加速度を、溶液B(1)添加開始直前の溶液A(1)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下とする。
X(2):溶液A(2)中への溶液B(2)による銀の平均添加速度を、溶液B(2)添加開始直前の溶液A(2)1kg当たりの換算で0.4mmol/s以下とする。
A silver compound is dissolved in a solution A (1) in which an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms and a reducing agent are mixed in an aqueous solvent, and the concentration of the reducing agent is 0.8 molar equivalent/kg or less. a first reduction step of reducing and precipitating silver in the solution by adding solution B(1) under the conditions shown in X(1) below to generate fine silver particles while accompanying the formation of silver crystal nuclei;
Silver fine particles obtained in the first reduction step are suspended in an aqueous solvent, an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is mixed, and a reducing agent newly mixed after the first reduction step is added. Silver is reduced and precipitated on the surface of the fine silver particles in the liquid by adding the solution B (2) in which the silver compound is dissolved to the solution A (2) containing silver under the conditions shown in X (2) below. a second reduction step of growing fine silver particles;
A method for producing fine silver particles containing
Here, N molar equivalents (N is a numerical value) means the stoichiometric number of moles of reducing agent required for the reaction to reduce N moles of monovalent silver ions to metallic silver.
X(1): The average rate of addition of silver by solution B(1) into solution A(1) was 0.4 mmol/s per 1 kg of solution A(1) immediately before the addition of solution B(1). Below.
X(2): The average rate of addition of silver by solution B(2) into solution A(2) was 0.4 mmol/s per 1 kg of solution A(2) immediately before the addition of solution B(2). Below.
前記第1還元工程において溶液B(1)により添加する銀量を、第1還元工程および第2還元工程で溶液B(1)および溶液B(2)により添加する銀の総量に対して2%以上50%以下とする、請求項4に記載の銀微粒子の製造方法。 The amount of silver added by solution B(1) in the first reduction step is 2% with respect to the total amount of silver added by solution B(1) and solution B(2) in the first reduction step and the second reduction step. 5. The method for producing fine silver particles according to claim 4, wherein the ratio is 50% or more. 前記炭素数6以上の脂肪族アミンがオクチルアミンである、請求項4または5に記載の銀微粒子の製造方法。 6. The method for producing fine silver particles according to claim 4, wherein the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms is octylamine. 前記第1還元工程および第2還元工程で使用する還元剤がいずれもヒドラジンである、請求項4~6のいずれか1項に記載の銀微粒子の製造方法。 7. The method for producing fine silver particles according to any one of claims 4 to 6, wherein the reducing agent used in the first reduction step and the second reduction step is both hydrazine. 前記溶液A(1)として、炭素数6以上の脂肪族アミンおよび還元剤の他に、更にアルカリ金属水酸化物が混合されているものを使用する、請求項4~7のいずれか1項に記載の銀微粒子の製造方法。 The solution A (1) according to any one of claims 4 to 7, wherein in addition to an aliphatic amine having 6 or more carbon atoms and a reducing agent, a mixture of an alkali metal hydroxide is used. A method for producing the described silver fine particles. 前記溶液A(2)として、炭素数6以上の脂肪族アミンおよび第1還元工程終了後に新たに混合された還元剤の他に、更に第1還元工程終了後に新たに混合された塩基性物質を含むものを使用する、請求項4~8のいずれか1項に記載の銀微粒子の製造方法。 As the solution A (2), in addition to the aliphatic amine having 6 or more carbon atoms and the reducing agent newly mixed after the completion of the first reduction step, the basic substance newly mixed after the completion of the first reduction step is added. 9. The method for producing fine silver particles according to any one of claims 4 to 8, wherein the silver particles are used. 前記塩基性物質がアンモニアおよびアミンから選ばれる1種以上である、請求項9に記載の銀微粒子の製造方法。 10. The method for producing fine silver particles according to claim 9, wherein the basic substance is one or more selected from ammonia and amines.
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