JP3680916B2 - Method for producing metal-coated powder - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気特性、触媒能、耐熱性等の優れた特性を発揮し得る金属被膜で密着性良く被覆され、導電性や触媒能を持つ充填剤、抗菌剤等として好適な金属被覆粉体を安価で簡便な工程により得ることができる金属被覆粉体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
粉体、特に非導電性の粉体を種々の金属でコートして製造した金属被覆粉体は、べースフィラーとなる素材の選択の自由度が大きく、導電性フィラーや抗菌剤として、塗料、充填剤、コーティング剤等の広い分野に応用が期待できるため、様々な製造手法が検討され、中でも無電解メッキ法を利用した方法などにより実用化されていた。
【0003】
しかしながら、無電解メッキ法は、メッキ金属と粉体との間の密着性に問題があり、より密着性のよい金属被膜を持つ粉体を製造するため、シランカップリング剤(例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン)のようなシランモノマーを用いる方法(特開昭61−257479号公報、特開昭62−297471号公報)、NaBH4のような還元剤を使用したパラジウムコロイドゾルを使用する方法(特開昭63−79975号公報)、粉体表面をエッチング処理する方法などが提案されている。しかし、これら方法では必ずしも良好な金属被覆粉体が得られていないのが現状であった。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、電気特性、触媒能、耐熱性等の優れた特性を発揮し得る金属被膜で密着性良く被覆され、導電性や触媒能を持つ充填剤、抗菌剤等として好適な金属被覆粉体を安価で簡便な工程により得ることができる金属被覆粉体の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、粉体を有機溶剤に溶解した分子中にSi−Si結合有するケイ素系高分子化合物で処理し、粉体表面をケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆する工程を行った後、この第一工程でケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆された粉体を界面活性剤の存在下又は非存在下で金属塩を含む溶液で処理し、該ケイ素系高分子化合物からなる被膜表面に金属を担持させて金属被膜を形成させた後、界面活性剤の存在下で無電解メッキ液で処理し、この無電解メッキ液からの被膜を形成させる第二工程を行うことにより、安価で簡便な工程で、粉体表面が分子中にSi−Si結合有するケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆され、かつ該被膜表面に金属が担持されて金属被膜が形成された金属被覆粉体が得られ、この金属被膜は強固に密着したもので、導電性や触媒能を持つ充填剤、抗菌剤等として幅広く利用可能であることを見出した。
【0006】
この場合、ケイ素系高分子化合物は、炭素に比べてケイ素の持つ金属性、電子非局在性、高い耐熱性と柔軟性、良好な薄膜形成特性から、非常に興味深いポリマーであり、中でもポリシラン又はケイ素原子に直接結合した水素原子を有するポリシロキサンは、還元性を持つ高分子化合物として知られ、各種用途に利用されている。更に、ポリシランは炭化ケイ素セラミック材料の前駆体として、ポリシロキサンは酸化ケイ素セラミック材料の前駆体として、熱処理等の後処理により非常に耐熱性に優れる絶縁材料になることも良く知られている。
【0007】
本出願人は、このような還元作用を持つケイ素系高分子化合物を用いて表面を処理した粉体を金属イオンを含む溶液と接触させると、粉体表面で金属コロイドが生成・保持されることを見出し、これを利用した密着性のよい金属被覆粉体の製造方法を特願平10−121836号(特開平11−306855号公報)に提案したが、この方法は、ケイ素系高分子化合物で表面処理した粉体が製造時に疎水性になるため、金属イオンを含む溶液と十分接触させることができないと、粉体の一部に金属で被覆されない部分が生じることがあった。
【0008】
そこで、本発明者は、ケイ素系高分子化合物を用いた金属被覆粉体の製造技術について更に研究を重ね、ケイ素系高分子化合物被覆粉体を用いて金属被覆粉体を製造する時に、界面活性剤の存在下又は非存在下で金属塩を含む溶液中にケイ素系高分子化合物被覆粉体を分散させてコロイド触媒を形成後、界面活性剤の存在下で無電解メッキを行うことにより、被覆ムラがなく良好に金属で被覆された金属被覆粉体を簡単かつ安価に効率良く製造できることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【0009】
従って、本発明は、
(1)粉体を有機溶剤に溶解した下記一般式(1)で表される分子中にSi−Si結合有するケイ素系高分子化合物で処理し、粉体表面を該ケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆する工程、
(R1 m2 npSi)q (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ水素原子、置換もしくは非置換の一価炭化水素基、XはR1と同様の基、アルコキシ基、ハロゲン原子、酸素原子又は窒素原子である。mは0.1≦m≦1、nは0.1≦n≦1、pは0≦p≦0.5であり、かつ1≦m+n+p≦2.5を満足する数、qは10≦q≦100,000の整数である。)
(2)前記第一工程でケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆された粉体を、界面活性剤の存在下又は非存在下で金属塩を含む溶液で処理し、該ケイ素系高分子化合物からなる被膜表面に金属を担持させて金属被膜を形成させた後、界面活性剤の存在下で無電解メッキ液で処理し、この無電解メッキ液からの被膜を形成させる工程
を含むことを特徴とする金属被覆粉体の製造方法
を提供する。
【0010】
以下、本発明につき更に詳細に説明すると、本発明の金属被覆粉体の製造方法の第一工程は、粉体を、有機溶剤に溶解した分子中にSi−Si結合有するケイ素系高分子化合物で処理し、粉体表面をケイ素系ポリマーからなる被膜で被覆するものである。
【0011】
本発明で使用される粉体としては、例えばシリカ、アルミナ、ケイ酸アルミナ等の絶縁性粉体、酸化チタン、酸化亜鉛等の半導電性粉体、カーボン、アルミ等の導電性粉体などが挙げられる。なお、形状は特に制限はなく、粉末状、繊維状、フレーク状等の種々の形状のものを用いることができる。
【0012】
本発明では、還元作用を持つケイ素系高分子化合物として、分子中にSi−Si結合有するケイ素系高分子化合物を用いる。
【0013】
ここで、分子中にSi−Si結合を有するケイ素系高分子化合物としては、ポリシランが好ましく用いられ、下記一般式(1)で表されるポリシランが好適である。
【0014】
(R1 m2 npSi)q (1)
上記式(1)中、R1、R2はそれぞれ水素原子、置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、R1とR2とは互いに同一であっても異なっていてもよいが、上記一価炭化水素基としては、脂肪族、脂環式又は芳香族一価炭化水素基が用いられる。脂肪族又は脂環式一価炭化水素基としては、炭素数1〜12、特に1〜6のものが好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基などが挙げられる。また、芳香族一価炭化水素基としては、炭素数6〜14、特に6〜10のものが好適であり、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ベンジル基等が挙げられる。なお、置換一価炭化水素基としては、上記に例示した非置換の一価炭化水素基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基、アミノアルキル基などで置換したもの、例えばモノフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、m−ジメチルアミノフェニル基等が挙げられる。
【0015】
Xは、R1と同様の基、アルコキシ基、ハロゲン原子、酸素原子又は窒素原子であり、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の好ましくは炭素数1〜4のもの、ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。Xとしては、これらの中でも通常メトキシ基、エトキシ基が好適に用いられる。
【0016】
mは0.1≦m≦1、好ましくは0.5≦m≦1、nは0.1≦n≦1、好ましくは0.5≦n≦1、pは0≦p≦0.5、好ましくは0≦p≦0.2であり、かつ1≦m+n+p≦2.5、好ましくは1.5≦m+n+p≦2を満足する数であり、qは10≦q≦100,000、好ましくは10≦q≦10,000の範囲の整数である。
【0020】
この工程において、ケイ素系高分子化合物を溶解させる有機溶剤としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素溶剤、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテルなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル等のエステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶媒や、ニトロメタン、アセトニトリル等が好適に用いられる。
【0021】
ケイ素系高分子化合物含有溶液の濃度は、0.01〜50%(重量%、以下同様)、特に1〜20%が好適であり、濃度が0.01%未満ではメッキ反応を起こすために十分な金属コロイドを粉体表面に形成できない場合があり、50%を超えるとコストの上昇を招く場合があり、望ましくない。
【0022】
粉体を有機溶剤に溶解したケイ素系高分子化合物で処理する工程としては、ポリマーを溶剤に溶解させて希釈した状態で粉体と混合し、このスラリーを容器内で撹拌羽根を回転させ分散接触させる撹拌式、気流中にこのスラリーを分散させ瞬時に乾燥させる噴霧式などが好適に採用できる。
【0023】
上記処理工程では、温度を上げたり減圧にすることにより、有機溶媒を留去するが、通常は溶媒の沸点以上の温度、具体的には1〜100mmHgという減圧下で40〜200℃程度の温度で撹拌しながら乾燥することが効果的である。
【0024】
処理後は、しばらく乾燥雰囲気下、あるいは減圧下で40〜200℃程度の温度で静置することで、溶剤が効果的に留去して処理粉体が乾燥し、ケイ素系高分子化合物処理粉体を製造できる。
【0025】
次に、本発明では、第二工程として、まずこの第一工程で形成されたケイ素系高分子化合物処理粉体を金属塩処理する。これは、ケイ素系高分子化合物処理粉体の表面を金属塩を含む溶液と接触させるもので、この処理では、ケイ素系高分子化合物の還元作用により、金属コロイドがケイ素系高分子化合物の被膜表面に形成され、金属被膜が形成されるものである。
【0026】
ここで、金属塩としては、標準酸化還元電位0.54V以上の金属の塩が好適である。より具体的には、金(標準酸化還元電位1.50V)、パラジウム(標準酸化還元電位0.99V)、銀(標準酸化還元電位0.80V)等の塩が好適に用いられる。なお、標準酸化還元電位が0.54Vより低い銅(標準酸化還元電位0.34V)、ニッケル(標準酸化還元電位0.25V)等の塩では、ケイ素系高分子化合物で還元し難い。
【0027】
金塩としては、Au+又はAu3+を含んでなるもので、具体的には、NaAuCl4、NaAu(CN)2、NaAu(CN)4等が例示される。パラジウム塩としては、Pd2+を含んでなるもので、通常Pd−Z2の形で表すことができる。Zは、Cl、Br、I等のハロゲン、アセテート、トリフルオロアセテート、アセチルアセトネート、カーボネート、パークロレート、ナイトレート、スルフェート、オキサイド等の塩である。具体的には、PdCl2、PdBr2、PdI2、Pd(OCOCH32、Pd(OCOCF32、PdSO4、Pd(NO32、PdO等が例示される。銀塩としては、溶剤に溶解し、Ag+を生成させ得るもので、通常Ag−Z(Zはパークロレート、ボレート、ホスフェート、スルフォネート等の塩とすることができる)の形で表すことができる。具体的には、AgBF4、AgClO4、AgPF6、AgBPh4、Ag(CF3SO3)、AgNO3等が例示される。
【0028】
粉体を金属塩を含む溶液で処理する接触方法としては、ケイ素系ポリマーを溶解せず、かつ金属塩を溶解又は分散させることができる溶剤を用いて金属塩を含む溶液を調製し、この溶液にケイ素系ポリマー被膜で被覆された粉体を投入して金属塩と接触させる方法が好適である。このように処理することにより、ケイ素系ポリマーで被覆された粉体のケイ素系ポリマー被膜表面に金属塩が吸着されると共に還元され、金属被覆粉体が形成される。
【0029】
ここで、ケイ素系ポリマーを溶解せず、かつ金属塩を溶解又は分散させることができる溶媒としては、水や、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール等のアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられ、中でも水が好適に用いられる。
【0030】
金属塩の濃度は、塩を溶解させる溶媒によって異なるが、0.01%〜塩の飽和溶液までが好ましい。濃度が0.01%未満では、メッキ触媒の効果が十分でない場合があり、飽和溶液を超えると、固体塩の析出がある場合があり、好ましくない。なお、溶媒が水の場合は、金属塩の濃度が0.01〜20%、特に0.1〜5%の範囲であることが好ましい。上記ケイ素系高分子化合物処理粉体を室温〜70℃の温度で0.1〜120分、より好ましくは1〜15分程度、金属塩溶液に浸漬すればよい。これにより、金属コロイド処理粉体が製造できる。
【0031】
本発明では、上記金属塩を含む溶液の処理を界面活性剤の存在下又は非存在下で行うものであるが、特に界面活性剤の存在下で行うことが望ましい。界面活性剤の存在下で行うと、粉体表面が第一工程のケイ素系高分子化合物処理により疎水性となることで金属塩を溶解させる溶媒との親和性が低下し、液中に分散し難くなって金属塩還元反応の効率が低下するのを防止することができ、ケイ素系高分子化合物処理粉体を金属塩を含む溶液に短時間で簡単に分散させることができる。
【0032】
ここで、界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤を用いることができる。
【0033】
陰イオン界面活性剤としては、スルホン酸塩系、硫酸エステル塩系、カルボン酸塩系、リン酸エステル塩系を用いることができる。また、陽イオン界面活性剤としては、アンモニウム塩系、アルキルアミン塩系、ピリジニウム塩系を用いることができる。両イオン界面活性剤としては、ベタイン系、アミノカルボン酸系、アミンオキシド系、非イオン界面活性剤としては、エーテル系、エステル系、シリコーン系を用いることができる。
【0034】
より具体的に陰イオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルフォコハク酸エステル、ポリオキシエチレン硫酸アルキル塩、アルキルリン酸エステル、長鎖脂肪酸セッケン等を用いることができる。また、陽イオン界面活性剤としては、塩化アルキルトリメチルアンモニウム塩、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム塩、塩化アルキルピリジニウム塩等を用いることができる。両イオン界面活性剤としては、ベタイン系スルホン酸塩、ベタイン系アミノカルボン酸アミン塩を用いることができる。非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン変性ポリシロキサン等を用いることができる。また、市販されているこのような界面活性剤を混合した水溶液、例えば商品名ママレモン(ライオン(株)製)などを利用することもできる。
【0035】
界面活性剤を添加する場合、界面活性剤の添加量は、界面活性剤溶液又は界面活性剤を含む金属塩溶液に上記ケイ素系ポリマー被覆粉体が均一に分散する量であることがよく、金属塩溶液100重量部に対して0.0001〜10重量部、特に0.001〜1重量部、とりわけ0.01〜0.5重量部の範囲で使用するのが望ましい。添加量が少なすぎると効果が乏しい場合があり、多すぎるとメッキの付きまわり性に悪影響を与えたり、メッキ後の金属の変色等の原因となることがある。
【0036】
処理方法としては、界面活性剤を使用する場合は、まずケイ素系高分子化合物処理粉体を界面活性剤又は水により希釈した界面活性剤と接触させ、撹拌して分散させ、次いで金属塩を含む溶液と接触させることが好ましく、これによりケイ素系高分子化合物の還元作用により金属をこの被膜表面に形成させる反応を速やかに進めることができる。
【0037】
界面活性剤を使用しない場合は、ケイ素系高分子化合物処理粉体を溶剤と接触させ、十分に撹拌して分散させることが好ましい。
【0038】
上記処理後は、金属塩を含まない上記と同様の溶剤で処理し、粉体に担持されなかった不要な金属塩を除き、最後にこの粉体から不要な溶媒を乾燥除去することが好ましく、これにより金属被覆粉体を得ることができる。乾燥は、通常0〜150℃で常圧又は減圧下で行うのが好ましい。
【0039】
更に、本発明方法では、上記工程を行った後、金属被覆粉体を無電解メッキ処理する。上記工程で生成した金属コロイドを触媒として無電解メッキ処理を行うことにより、より完全に多彩な金属で被覆された粉体を得ることができる。
【0040】
この場合、無電解メッキ液としては、銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、金、白金、ロジウム等の金属を含むものが好適に用いられるが、特に金、銅、ニッケルを含むものが好適である。なお、無電解メッキ液は、通常金属塩に次亜リン酸ナトリウム、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤、酢酸ナトリウム、フェニレンジアミンや酒石酸ナトリウムカリウム等の錯化剤を含む。通常、銅、ニッケル、銀、金等の金属を含むものは、無電解メッキ液として市販されており、安価に入手することができる。
【0041】
本発明では、上記無電解メッキ液による処理を界面活性剤の存在下で行う。この場合、無電解メッキ処理液に投入する金属被覆粉体をもう一度界面活性剤で前処理したり、無電解メッキ処理液に界面活性剤を投入してメッキ処理することが好ましく、これにより無電解メッキ反応時に副生する水素等の泡のためにメッキが良好に進まず、粉体表面への金属の付きまわり性が悪化することを防止でき、ケイ素系高分子化合物で被覆された粉体表面を金属被膜でムラなく良好に被覆することができる。
【0042】
この場合、無電解メッキ処理時に使用する界面活性剤は、最初の金属塩処理(金属塩を含む溶液での処理)時に用いたものと同様のものを使用しても異なるものを使用してもよいが、異なる種類の界面活性剤を用いるのがより好ましい。例えば、金属塩水溶液との接触改良にアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の陰イオン界面活性剤を用い、無電解メッキ処理の前にポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン変性ポリシロキサン等の非イオン界面活性剤を用いると好適である。
【0043】
界面活性剤の添加量は、同様に、上記金属被覆粉体が無電解メッキ液中に均一に分散し得ると共に、無電解メッキの進行により生じる水素ガス等の泡が粉体に付着してメッキを妨げることのない量とすることがよく、無電解メッキ液100重量部に対して0.0001〜10重量部、特に0.001〜1重量部、とりわけ0.01〜0.5重量部の範囲で使用するのが望ましい。添加量が少なすぎると効果が乏しい場合があり、多すぎるとメッキの付きまわり性に悪影響を与えたり、メッキ後の金属の変色等の原因となることがあるため好ましくない。
【0044】
メッキ温度は15〜120℃、特に25〜85℃、接触時間は1分〜16時間、特に10〜60分が好適である。なお、無電解メッキ処理後は、最後に不要な界面活性剤を除くため水洗を行うことが望ましい。
【0045】
また必要に応じて、この金属被覆粉体を高温処理することによりセラミック層からなる絶縁層を形成させることができる。高温処理は、通常200〜1200℃、特に300〜900℃で1分〜24時間、特に30分〜4時間が好適である。この高温処理により、粉体と金属間にあるケイ素系ポリマーがセラミックに変化し、より高い耐熱性と絶縁性と密着性を持つことになる。特にポリシランを高温処理すると、Si−Si結合が切断され、様々な元素が入り安定化するため、このときの雰囲気を空気中のような酸化系で行うと酸化ケイ素のセラミック、アンモニアガスのような還元性雰囲気下で行うと窒化ケイ素のセラミック、アルゴンのような不活性雰囲気下や真空系で行うと炭化ケイ素のセラミックを得ることができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明の金属被覆粉体の製造方法によれば、安価で簡便な工程により効率良く、良好に金属で被覆された粉体を得ることができ、この粉体は、導電性や触媒能を持つ充填剤や抗菌剤等に有用である。なお、この金属被覆粉体は、熱処理等後処理の条件を変えることにより、酸化ケイ素、炭化ケイ素といった優れた耐熱性を持つ膜を形成した金属被覆粉体にすることができ、広い応用をもっている。
【0047】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0048】
〔合成例〕
フェニルポリシラン(以下、PPHSと略記する)の製造:
アルゴン置換したフラスコ内に、ビス(シクロペンタジエニル)ジクロロジルコノセンにメチルリチウムのジエチルエーテル溶液を添加することで、系内で触媒であるビス(シクロペンタジエニル)ジメチルジルコノセンを調製した。これにフェニルシランを触媒の50倍モル添加し、150℃で24時間加熱撹拌を行った。この後、モレキュラーシーブスを添加濾過することにより、触媒を除去したところ、ほぼ定量的に重量平均分子量2,600のPPHSの固体を得た。
【0049】
PPHS処理球状シリカの製造:
粉体として、球状シリカUS−10(三菱レーヨン(株)製;平均粒径10μm)を用いた。PPHS5gをトルエン65gに溶解させ、この溶液をUS−10 100gに加え、1時間撹拌し、スラリーにした。ロータリーエバポレーターにて、80℃の温度,45mmHgの圧力でトルエンを65g留去させ、乾燥させたところ、PPHS処理球状シリカが得られた。このPPHS処理球状シリカは、最後にローラー等により解砕された。
【0050】
〔実施例1〕
1−1:パラジウムコロイド析出シリカの製造
PPHS処理球状シリカは疎水化され、水に投入すると水表面に浮くようになる。界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの0.5%水溶液50gに合成例で得られたPPHS処理球状シリカ100gを投入し、撹拌したところ、5分程度の短時間で分散した。パラジウム処理は、上記シリカ−水分散体150gに対し、1%PdCl2水溶液を70g(塩化パラジウムとして0.7g、パラジウムとして0.4g)添加して、30分撹拌後、濾過し、水洗した。これらの処理により、シリカ表面はパラジウムコロイドが付着した黒灰色に着色したパラジウムコロイド析出シリカが得られた。このシリカは濾過により単離し、水洗後直ちにメッキ化を行った。
【0051】
1−2:銅メッキシリカの製造
銅メッキ液として高純度化学研究所製無電解銅メッキ液C−200LTA/LTBを同容積のイオン交換水で希釈したもの100gを用いた。上記パラジウムコロイド析出シリカを界面活性剤KS−538(信越化学工業(株)製消泡剤)0.5gと共に銅メッキ液中に分散させた。激しく撹拌しながら液温を室温から35℃に上げると、細かい発泡と共にシリカが赤褐色となり、シリカ表面に金属銅が析出した。
【0052】
メッキ水底に沈殿したシリカは、濾過、水洗、乾燥(50℃で30分)の後、窒素で置換された電気炉で300℃で1時間焼成した。実体顕微鏡観察により、シリカ全表面が銅で覆われた銅メッキシリカが得られていることがわかった。
【0053】
〔比較例1〕
界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用せず、水150gに上記合成例で得られたPPHS処理球状シリカ100gを投入し、30分以上激しく撹拌して分散させ、実施例1と同様にしてパラジウム処理した。更に、得られたパラジウムコロイド析出シリカを界面活性剤KS−538を一切使用せずにメッキ処理したところ、メッキ時に発生する水素の泡により一部金属被覆の起こっていないシリカが混在していた。
【0054】
〔実施例2〕
界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用せず、水150gに上記合成例で得られたPPHS処理球状シリカ100gを投入し、30分以上激しく撹拌して分散させた。次に、パラジウム処理は、上記シリカ−水分散体250gに対し1%PdCl2水溶液を70g(塩化パラジウムとして0.7g、パラジウムとして0.4g)添加して、30分撹拌後、濾過し、水洗した。これらの処理により、シリカ表面はパラジウムコロイドが付着した黒灰色に着色したパラジウムコロイド析出シリカが得られた。
【0055】
得られたシリカを濾過により単離し、水洗後直ちに実施例1と同様に界面活性剤KS−538の存在下でメッキ化を行った。このようにして得られた銅メッキシリカは、金属被覆の良好なものであった。
【0056】
〔比較例2〕
実施例1と同様に界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用してパラジウムコロイド析出シリカを製造した後、界面活性剤KS−538を一切使用せず、実施例1と同様にして銅メッキ処理したところ、メッキ時に発生する水素の泡により、一部金属被覆の起こっていないシリカが混在していた。
【0057】
〔実施例3〕
3−1:パラジウムコロイド析出シリカの製造
界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの0.5%水溶液50gに上記合成例で得られたPPHS処理球状シリカ100gを投入し、撹拌したところ、5分程度の短時間で分散した。パラジウム処理は、上記シリカ−水分散体150gに対し1%PdC12溶液を70g(塩化パラジウムとして0.7g、パラジウムとして0.4g)添加して、30分撹拌後、濾過し、水洗した。これらの処理により、シリカ表面はパラジウムコロイドが付着した黒灰色に着色したシリカが得られた。このパラジウムコロイド析出シリカは濾過により単離し、水洗後直ちにメッキ化を行った。
【0058】
3−2:ニッケルメッキシリカ
ニッケルメッキ液として高純度化学研究所製無電解ニッケルメッキ液Ni−901を5倍容積のイオン交換水で希釈したもの100gを用いた。パラジウムコロイド析出シリカを、界面活性剤KS−538(信越化学工業(株)製消泡剤)0.5gと共にニッケルメッキ液中に分散させた。激しく撹拌しながら液温を室温から65℃に上げると、細かい発泡と共にシリカが黒色となり、シリカ表面に金属ニッケルが析出した。
【0059】
3−3:金メッキシリカ(1)
金メッキ液として高純度化学研究所製無電解金メッキ液K−24N100gを希釈せず用いた。上記3−2で得られた全面に金属ニッケルが析出したシリカを金メッキ液中に分散させた。激しく撹拌しながら液温を室温から95℃に上げると、細かい発泡と共にシリカが金色となり、シリカ表面に金が析出した。
【0060】
メッキ水底に沈殿したシリカは濾過、水洗、乾燥(50℃で30分)の後、窒素で置換された電気炉で500℃で1時間焼成した。実体顕微鏡観察により、シリカ全表面が金により覆われたシリカが得られていることがわかった。このシリカは、IPC分析によりパラジウム、ニッケル、金が検出された。
【0061】
〔実施例4〕
4−1:金コロイド析出シリカの製造
界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用い、この0.5%水溶液50gにこのポリシラン処理シリカ100gを投入し、撹拌したところ、5分程度の短時間で分散した。金処理は、上記シリカ−水分散体150gに対し3%NaAuCl4水溶液を70g(塩化金酸ナトリウムとして2.1g)添加して、30分撹拌後、濾過し、水洗した。これらの処理により、シリカ表面は金コロイドが付着した藤色に着色したシリカが得られた。この金コロイド析出シリカは濾過により単離し、水洗後直ちにメッキ化を行った。
【0062】
4−2:金メッキシリカ(2)
金コロイド析出シリカを界面活性剤KS−538(信越化学工業(株)製消泡剤)0.5gと共に上記無電解金メッキ液中に分散させた。激しく撹拌しながら液温を室温から85℃に上げると、細かい発泡と共にシリカが金色となり、シリカ表面に金が析出した。
【0063】
メッキ水底に沈殿したシリカは濾過、水洗、乾燥(50℃で30分)の後、窒素で置換された電気炉で500℃で1時間焼成した。実体顕微鏡観察により、シリカ全表面が金により覆われたシリカが得られていることがわかった。このシリカは、IPC分析により金のみが検出され、パラジウム、ニッケル、銅といった金属種は検出されなかった。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a metal-coated powder suitable for use as a filler, antibacterial agent, etc. having good electrical conductivity, catalytic ability, heat resistance, etc. The present invention relates to a method for producing a metal-coated powder that can be obtained by an inexpensive and simple process.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Metal-coated powders produced by coating powders, especially non-conductive powders with various metals, have a high degree of freedom in selecting materials to be used as base fillers. Since various applications such as a coating agent and a coating agent can be expected, various manufacturing methods have been studied, and in particular, a method using an electroless plating method has been put into practical use.
[0003]
However, the electroless plating method has a problem in the adhesion between the plating metal and the powder, and a silane coupling agent (for example, γ-aminopropyl) is used to produce a powder having a metal film with better adhesion. A method using a silane monomer such as triethoxysilane (JP 61-257479 A, JP 62-297471 A), a method using a palladium colloid sol using a reducing agent such as NaBH 4 ( Japanese Patent Laid-Open No. 63-79975), a method of etching the powder surface, and the like have been proposed. However, these methods have not always obtained good metal-coated powders.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is provided with a metal coating capable of exhibiting excellent characteristics such as electrical characteristics, catalytic performance, and heat resistance with good adhesion, and has a conductive and catalytic ability filler, antibacterial An object of the present invention is to provide a method for producing a metal-coated powder, which can obtain a metal-coated powder suitable as an agent or the like by an inexpensive and simple process.
[0005]
Means for Solving the Problem and Embodiment of the Invention
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor treated the powder with a silicon-based polymer compound having a Si—Si bond in a molecule dissolved in an organic solvent, and the surface of the powder was silicon-based. After the step of coating with a film made of a polymer compound, the powder coated with the film made of a silicon-based polymer compound in this first step contains a metal salt in the presence or absence of a surfactant. After processing with a solution and forming a metal film by supporting a metal on the surface of the film made of the silicon-based polymer compound, the metal film is treated with an electroless plating solution in the presence of a surfactant. By performing the second step of forming the coating film, the powder surface is coated with a coating film made of a silicon-based polymer compound having a Si-Si bond in the molecule, and the coating surface is coated with an inexpensive and simple process. Metal is supported and metal coating Made metal-coated powder obtained was found that this metal coating which was firmly adhered to the conductive or filler having catalytic ability, it is widely available as an antimicrobial agent.
[0006]
In this case, the silicon-based polymer compound is a very interesting polymer because of its metallic properties, electron delocalization, high heat resistance and flexibility, and good thin film formation characteristics compared to carbon. A polysiloxane having a hydrogen atom directly bonded to a silicon atom is known as a polymer compound having reducibility and is used in various applications. Furthermore, it is well known that polysilane is used as a precursor of silicon carbide ceramic material, and polysiloxane is used as a precursor of silicon oxide ceramic material.
[0007]
When the present applicant contacts a powder whose surface is treated with a silicon-based polymer compound having such a reducing action with a solution containing metal ions, a metal colloid is generated and retained on the powder surface. Has been proposed in Japanese Patent Application No. 10-121836 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-306855) , and this method is a silicon-based polymer compound. Since the surface-treated powder becomes hydrophobic at the time of manufacture, if the powder cannot be sufficiently brought into contact with a solution containing metal ions, a part of the powder may not be covered with metal.
[0008]
Therefore, the present inventor conducted further research on the production technology of the metal-coated powder using the silicon-based polymer compound, and in producing the metal-coated powder using the silicon-based polymer compound-coated powder, Coating is performed by electroless plating in the presence of a surfactant after forming a colloidal catalyst by dispersing silicon-based polymer compound-coated powder in a solution containing a metal salt in the presence or absence of an agent. The present inventors have found that a metal-coated powder that is well coated with metal without unevenness can be easily and efficiently produced at low cost, and has led to the present invention.
[0009]
Therefore, the present invention
(1) A powder is treated with a silicon-based polymer compound having a Si—Si bond in a molecule represented by the following general formula (1) in which the powder is dissolved in an organic solvent, and the powder surface is treated with the silicon-based polymer compound. A step of coating with a coating,
(R 1 m R 2 n X p Si) q (1)
Wherein R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, X is the same group as R 1 , an alkoxy group, a halogen atom, an oxygen atom or a nitrogen atom. 0.1 ≦ m ≦ 1, n is 0.1 ≦ n ≦ 1, p is 0 ≦ p ≦ 0.5, and 1 ≦ m + n + p ≦ 2.5, q is 10 ≦ q ≦ 100 , An integer of 1,000.)
(2) The powder coated with the coating made of the silicon-based polymer compound in the first step is treated with a solution containing a metal salt in the presence or absence of a surfactant, and the silicon-based polymer compound Forming a metal film by supporting a metal on the surface of the film, and then treating with an electroless plating solution in the presence of a surfactant to form a film from the electroless plating solution. A method for producing a metal-coated powder is provided.
[0010]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The first step of the method for producing a metal-coated powder according to the present invention is a silicon-based polymer compound having a Si—Si bond in a molecule obtained by dissolving the powder in an organic solvent. And the powder surface is coated with a film made of a silicon-based polymer.
[0011]
Examples of the powder used in the present invention include insulating powders such as silica, alumina, and alumina silicate, semiconductive powders such as titanium oxide and zinc oxide, and conductive powders such as carbon and aluminum. Can be mentioned. The shape is not particularly limited, and various shapes such as a powder shape, a fiber shape, and a flake shape can be used.
[0012]
In the present invention, a silicon polymer compound having a Si—Si bond in the molecule is used as the silicon polymer compound having a reducing action.
[0013]
Here, as the silicon-based polymer compound having a Si—Si bond in the molecule, polysilane is preferably used, and polysilane represented by the following general formula (1) is preferable.
[0014]
(R 1 m R 2 n X p Si) q (1)
In the above formula (1), R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other, As the monovalent hydrocarbon group, an aliphatic, alicyclic or aromatic monovalent hydrocarbon group is used. As the aliphatic or alicyclic monovalent hydrocarbon group, those having 1 to 12 carbon atoms, particularly 1 to 6 carbon atoms are preferable. For example, alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. And cycloalkyl groups such as a group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. As the aromatic monovalent hydrocarbon group, those having 6 to 14 carbon atoms, particularly 6 to 10 carbon atoms are suitable, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and a benzyl group. In addition, as the substituted monovalent hydrocarbon group, one or all of the hydrogen atoms of the unsubstituted monovalent hydrocarbon group exemplified above are substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an amino group, an aminoalkyl group, etc. For example, a monofluoromethyl group, a trifluoromethyl group, an m-dimethylaminophenyl group and the like can be mentioned.
[0015]
X is the same group as R 1 , an alkoxy group, a halogen atom, an oxygen atom or a nitrogen atom, and the alkoxy group preferably has 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, etc. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom. Of these, a methoxy group and an ethoxy group are preferably used as X.
[0016]
m is 0.1 ≦ m ≦ 1, preferably 0.5 ≦ m ≦ 1, n is 0.1 ≦ n ≦ 1, preferably 0.5 ≦ n ≦ 1, p is 0 ≦ p ≦ 0.5, Preferably, 0 ≦ p ≦ 0.2 and 1 ≦ m + n + p ≦ 2.5, preferably 1.5 ≦ m + n + p ≦ 2, and q is 10 ≦ q ≦ 100,000, preferably 10 It is an integer in the range of ≦ q ≦ 10,000.
[0020]
In this step, examples of the organic solvent for dissolving the silicon polymer compound include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, and xylene, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, octane, and cyclohexane, tetrahydrofuran, and dibutyl ether. An aprotic polar solvent such as ether solvents such as ethyl acetate, esters such as ethyl acetate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and hexamethylphosphoric triamide, nitromethane, acetonitrile and the like are preferably used.
[0021]
The concentration of the silicon-based polymer compound-containing solution is preferably 0.01 to 50% (% by weight, the same applies hereinafter), particularly 1 to 20%. A concentration of less than 0.01% is sufficient to cause a plating reaction. In some cases, a metal colloid cannot be formed on the powder surface. If it exceeds 50%, the cost may increase, which is not desirable.
[0022]
In the process of treating the powder with a silicon-based polymer compound dissolved in an organic solvent, the polymer is dissolved in a solvent and mixed with the powder in a diluted state, and this slurry is dispersed and contacted by rotating a stirring blade in a container. An agitation method in which the slurry is dispersed in an air stream and a spray method in which the slurry is instantaneously dried can be suitably employed.
[0023]
In the above treatment step, the organic solvent is distilled off by raising the temperature or reducing the pressure. Usually, the temperature is higher than the boiling point of the solvent, specifically, a temperature of about 40 to 200 ° C. under a reduced pressure of 1 to 100 mmHg. It is effective to dry with stirring.
[0024]
After the treatment, it is allowed to stand at a temperature of about 40 to 200 ° C. in a dry atmosphere or under reduced pressure for a while, so that the solvent is effectively distilled off and the treated powder is dried. The body can be manufactured.
[0025]
Next, in the present invention, as a second step, the silicon polymer compound-treated powder formed in the first step is first subjected to metal salt treatment. This is a method in which the surface of the silicon polymer compound-treated powder is brought into contact with a solution containing a metal salt. In this treatment, the metal colloid is formed on the surface of the coating film of the silicon polymer compound by the reducing action of the silicon polymer compound. And a metal film is formed.
[0026]
Here, as the metal salt, a metal salt having a standard oxidation-reduction potential of 0.54 V or more is suitable. More specifically, a salt such as gold (standard oxidation-reduction potential 1.50 V), palladium (standard oxidation-reduction potential 0.99 V), silver (standard oxidation-reduction potential 0.80 V), or the like is preferably used. It should be noted that a salt such as copper (standard oxidation-reduction potential 0.34 V) or nickel (standard oxidation-reduction potential 0.25 V) having a standard oxidation-reduction potential lower than 0.54 V is difficult to reduce with a silicon-based polymer compound.
[0027]
Examples of the gold salt include Au + or Au 3+ , and specific examples include NaAuCl 4 , NaAu (CN) 2 , NaAu (CN) 4 and the like. The palladium salt contains Pd 2+ and can usually be expressed in the form of Pd—Z 2 . Z is a salt of halogen such as Cl, Br, and I, acetate, trifluoroacetate, acetylacetonate, carbonate, perchlorate, nitrate, sulfate, oxide, and the like. Specifically, PdCl 2 , PdBr 2 , PdI 2 , Pd (OCOCH 3 ) 2 , Pd (OCOCF 3 ) 2 , PdSO 4 , Pd (NO 3 ) 2 , PdO and the like are exemplified. The silver salt can be dissolved in a solvent to produce Ag + , and can usually be expressed in the form of Ag-Z (Z can be a salt of perchlorate, borate, phosphate, sulfonate, etc.). . Specifically, AgBF 4 , AgClO 4 , AgPF 6 , AgBPh 4 , Ag (CF 3 SO 3 ), AgNO 3 and the like are exemplified.
[0028]
As a contact method for treating powder with a solution containing a metal salt, a solution containing a metal salt is prepared using a solvent that does not dissolve the silicon-based polymer and can dissolve or disperse the metal salt. A method in which a powder coated with a silicon-based polymer film is put into and contacted with a metal salt is suitable. By performing the treatment in this manner, the metal salt is adsorbed and reduced on the surface of the silicon-based polymer film of the powder coated with the silicon-based polymer to form a metal-coated powder.
[0029]
Here, the solvent that does not dissolve the silicon-based polymer and can dissolve or disperse the metal salt includes water, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, alcohols such as methanol and ethanol, dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide. And aprotic polar solvents such as hexamethylphosphoric triamide, among which water is preferably used.
[0030]
The concentration of the metal salt varies depending on the solvent in which the salt is dissolved, but is preferably from 0.01% to a saturated salt solution. If the concentration is less than 0.01%, the effect of the plating catalyst may not be sufficient. If the concentration exceeds the saturated solution, solid salt may be precipitated, which is not preferable. In addition, when the solvent is water, the concentration of the metal salt is preferably 0.01 to 20%, particularly preferably 0.1 to 5%. The silicon-based polymer compound-treated powder may be immersed in the metal salt solution at a temperature of room temperature to 70 ° C. for 0.1 to 120 minutes, more preferably about 1 to 15 minutes. Thereby, the metal colloid processing powder can be manufactured.
[0031]
In the present invention, the solution containing the metal salt is treated in the presence or absence of a surfactant, and it is particularly desirable to carry out the treatment in the presence of a surfactant. When carried out in the presence of a surfactant, the powder surface becomes hydrophobic due to the treatment with the silicon polymer compound in the first step, so that the affinity with the solvent for dissolving the metal salt is reduced and the powder surface is dispersed in the liquid. It can be prevented that the efficiency of the metal salt reduction reaction is reduced, and the silicon-based polymer compound-treated powder can be easily dispersed in a solution containing the metal salt in a short time.
[0032]
Here, as the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant can be used.
[0033]
As the anionic surfactant, a sulfonate, sulfate, carboxylate, or phosphate ester salt can be used. Moreover, as a cationic surfactant, an ammonium salt type, an alkylamine salt type, and a pyridinium salt type can be used. As amphoteric surfactants, betaines, aminocarboxylic acids, amine oxides, and nonionic surfactants can be used ethers, esters, and silicones.
[0034]
More specifically, as an anionic surfactant, alkylbenzene sulfonate, sulfosuccinate, polyoxyethylene sulfate alkyl salt, alkyl phosphate, long chain fatty acid soap and the like can be used. Further, as the cationic surfactant, alkyltrimethylammonium chloride salt, dialkyldimethylammonium chloride salt, alkylpyridinium chloride salt and the like can be used. As the amphoteric surfactant, betaine sulfonate and betaine aminocarboxylic acid amine salt can be used. As the nonionic surfactant, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyalkylene-modified polysiloxane and the like can be used. In addition, a commercially available aqueous solution containing such a surfactant, for example, the trade name Mama Lemon (manufactured by Lion Corporation), etc. can also be used.
[0035]
In the case of adding a surfactant, the amount of the surfactant added is preferably such an amount that the silicon-based polymer-coated powder is uniformly dispersed in the surfactant solution or the metal salt solution containing the surfactant. It is desirable to use in the range of 0.0001 to 10 parts by weight, particularly 0.001 to 1 part by weight, especially 0.01 to 0.5 part by weight, based on 100 parts by weight of the salt solution. If the amount added is too small, the effect may be poor. If the amount is too large, it may adversely affect the throwing power of the plating or cause discoloration of the metal after plating.
[0036]
As a treatment method, when a surfactant is used, the silicon polymer compound-treated powder is first brought into contact with a surfactant or a surfactant diluted with water, and stirred to disperse, and then contains a metal salt. It is preferable to make it contact with a solution, and the reaction which forms a metal on this coating film surface by the reduction | restoration effect | action of a silicon type polymer compound can be advanced rapidly by this.
[0037]
When the surfactant is not used, it is preferable that the silicon-based polymer compound-treated powder is brought into contact with a solvent and sufficiently stirred and dispersed.
[0038]
After the treatment, treatment with a solvent similar to the above not containing a metal salt, except for unnecessary metal salt not supported on the powder, it is preferable to dry and remove the unnecessary solvent from the powder at the end, Thereby, metal-coated powder can be obtained. Drying is usually preferably performed at 0 to 150 ° C. under normal pressure or reduced pressure.
[0039]
Furthermore, in the method of the present invention, after performing the above steps, the metal-coated powder is subjected to electroless plating. By performing the electroless plating process using the metal colloid generated in the above process as a catalyst, it is possible to obtain a powder that is more completely coated with various metals.
[0040]
In this case, as the electroless plating solution, those containing metals such as copper, nickel, cobalt, palladium, gold, platinum, rhodium, etc. are preferably used, but those containing gold, copper, nickel are particularly preferred. The electroless plating solution usually contains a metal salt and a reducing agent such as sodium hypophosphite, hydrazine and sodium borohydride, and a complexing agent such as sodium acetate, phenylenediamine and sodium potassium tartrate. Usually, those containing metals such as copper, nickel, silver, and gold are commercially available as electroless plating solutions and can be obtained at low cost.
[0041]
In the present invention, the treatment with the electroless plating solution is performed in the presence of a surfactant. In this case, it is preferable to pre-treat the metal-coated powder to be added to the electroless plating solution with a surfactant once more, or to add a surfactant to the electroless plating solution to perform plating. The surface of the powder coated with a silicon-based polymer compound can prevent the plating from proceeding well due to bubbles such as hydrogen produced as a by-product during the plating reaction, and prevent the metal throwing power from deteriorating. Can be satisfactorily coated with a metal coating without unevenness.
[0042]
In this case, the surfactant used in the electroless plating process may be the same as or different from that used in the initial metal salt treatment (treatment with a solution containing a metal salt). Although good, it is more preferable to use different types of surfactants. For example, an anionic surfactant such as sodium alkylbenzene sulfonate is used to improve contact with an aqueous metal salt solution, and a nonionic surfactant such as polyoxyethylene fatty acid ester or polyoxyalkylene-modified polysiloxane is used before the electroless plating treatment. Is preferably used.
[0043]
Similarly, the addition amount of the surfactant is such that the metal-coated powder can be uniformly dispersed in the electroless plating solution, and bubbles such as hydrogen gas generated by the progress of electroless plating adhere to the powder. In an amount that does not hinder the contact, and is 0.0001 to 10 parts by weight, particularly 0.001 to 1 part by weight, especially 0.01 to 0.5 part by weight, based on 100 parts by weight of the electroless plating solution. It is desirable to use in a range. If the amount added is too small, the effect may be poor, and if it is too large, it may adversely affect the throwing power of the plating or cause discoloration of the metal after plating.
[0044]
The plating temperature is preferably 15 to 120 ° C., particularly 25 to 85 ° C., and the contact time is 1 minute to 16 hours, particularly 10 to 60 minutes. In addition, after the electroless plating treatment, it is desirable to finally wash with water in order to remove unnecessary surfactant.
[0045]
If necessary, an insulating layer made of a ceramic layer can be formed by subjecting the metal-coated powder to a high temperature treatment. The high temperature treatment is usually performed at 200 to 1200 ° C., particularly 300 to 900 ° C. for 1 minute to 24 hours, particularly 30 minutes to 4 hours. By this high-temperature treatment, the silicon-based polymer between the powder and the metal changes to ceramic, and has higher heat resistance, insulation, and adhesion. In particular, when polysilane is treated at high temperature, the Si-Si bond is broken and various elements enter and stabilize, so if the atmosphere at this time is performed in an oxidizing system such as in the air, such as ceramics of silicon oxide, ammonia gas, etc. When performed in a reducing atmosphere, a silicon nitride ceramic can be obtained, and when performed in an inert atmosphere such as argon or in a vacuum system, a silicon carbide ceramic can be obtained.
[0046]
【The invention's effect】
According to the method for producing a metal-coated powder of the present invention, a powder coated with a metal can be obtained efficiently and efficiently by an inexpensive and simple process, and this powder has conductivity and catalytic ability. Useful for fillers and antibacterial agents. This metal-coated powder can be made into a metal-coated powder in which a film having excellent heat resistance such as silicon oxide and silicon carbide is formed by changing the conditions of post-treatment such as heat treatment, and has wide application. .
[0047]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
[0048]
(Synthesis example)
Production of phenyl polysilane (hereinafter abbreviated as PPHS):
Bis (cyclopentadienyl) dimethylzirconocene as a catalyst in the system was prepared by adding a diethyl ether solution of methyllithium to bis (cyclopentadienyl) dichlorozirconocene in an argon-substituted flask. Phenylsilane was added to this at 50 times mole of the catalyst, and the mixture was heated and stirred at 150 ° C. for 24 hours. Thereafter, molecular sieves were added and filtered to remove the catalyst. As a result, a PPHS solid having a weight average molecular weight of 2,600 was obtained almost quantitatively.
[0049]
Production of PPHS treated spherical silica:
As the powder, spherical silica US-10 (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd .; average particle size 10 μm) was used. 5 g of PPHS was dissolved in 65 g of toluene, and this solution was added to 100 g of US-10 and stirred for 1 hour to make a slurry. In a rotary evaporator, 65 g of toluene was distilled off at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 45 mmHg, followed by drying. As a result, PPHS-treated spherical silica was obtained. This PPHS-treated spherical silica was finally crushed by a roller or the like.
[0050]
[Example 1]
1-1: Production of palladium colloid-precipitated silica PPHS-treated spherical silica is hydrophobized and floats on the surface of water when charged into water. As a surfactant, 100 g of the PPHS-treated spherical silica obtained in the synthesis example was added to 50 g of a 0.5% aqueous solution of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant, and the mixture was stirred and dispersed in a short time of about 5 minutes. In the palladium treatment, 70 g of 1% PdCl 2 aqueous solution (0.7 g as palladium chloride, 0.4 g as palladium) was added to 150 g of the silica-water dispersion, stirred for 30 minutes, filtered, and washed with water. By these treatments, palladium colloid-deposited silica colored in black-gray with a palladium colloid attached to the silica surface was obtained. This silica was isolated by filtration and plated immediately after washing with water.
[0051]
1-2: Production of copper-plated silica 100 g of an electroless copper plating solution C-200LTA / LTB manufactured by High Purity Chemical Laboratory, diluted with the same volume of ion-exchanged water was used as the copper plating solution. The palladium colloid deposited silica was dispersed in a copper plating solution together with 0.5 g of a surfactant KS-538 (an antifoaming agent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). When the liquid temperature was raised from room temperature to 35 ° C. with vigorous stirring, the silica became reddish brown with fine foaming, and metallic copper was deposited on the silica surface.
[0052]
The silica precipitated on the bottom of the plating water was filtered, washed with water, and dried (30 minutes at 50 ° C.) and then baked at 300 ° C. for 1 hour in an electric furnace substituted with nitrogen. By observation with a stereomicroscope, it was found that copper-plated silica whose entire surface was covered with copper was obtained.
[0053]
[Comparative Example 1]
Without using the surfactant sodium dodecylbenzenesulfonate, 100 g of PPHS-treated spherical silica obtained in the above synthesis example was added to 150 g of water, and the mixture was vigorously stirred and dispersed for 30 minutes or more. Processed. Further, when the obtained palladium colloid-deposited silica was plated without using any surfactant KS-538, silica with no metal coating was mixed due to hydrogen bubbles generated during plating.
[0054]
[Example 2]
Without using the surfactant sodium dodecylbenzenesulfonate, 100 g of PPHS-treated spherical silica obtained in the above synthesis example was added to 150 g of water, and the mixture was vigorously stirred and dispersed for 30 minutes or more. Next, in the palladium treatment, 70 g of 1% PdCl 2 aqueous solution (0.7 g as palladium chloride, 0.4 g as palladium) was added to 250 g of the silica-water dispersion, stirred for 30 minutes, filtered, washed with water. did. By these treatments, palladium colloid-deposited silica colored in black-gray with a palladium colloid attached to the silica surface was obtained.
[0055]
The obtained silica was isolated by filtration, and immediately after washing with water, plating was performed in the presence of the surfactant KS-538 in the same manner as in Example 1. The copper-plated silica thus obtained had a good metal coating.
[0056]
[Comparative Example 2]
After producing palladium colloid-precipitated silica using sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant as in Example 1, copper plating treatment was performed in the same manner as in Example 1 without using any surfactant KS-538. As a result, due to hydrogen bubbles generated at the time of plating, silica with no metal coating was mixed.
[0057]
Example 3
3-1: Production of palladium colloidal precipitated silica 100 g of PPHS-treated spherical silica obtained in the above synthesis example was added to 50 g of a 0.5% aqueous solution of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant and stirred for about 5 minutes. Dispersed in a short time. Palladium treatment, the silica - the 1% PDC1 2 solution in water dispersion 150 g (0.7 g as palladium chloride, 0.4 g as palladium) 70 g was added, after stirring for 30 minutes, filtered and washed with water. By these treatments, a black-gray colored silica with palladium colloid adhered to the silica surface was obtained. This palladium colloidal precipitated silica was isolated by filtration and plated immediately after washing with water.
[0058]
3-2: Nickel plating 100 g of electroless nickel plating solution Ni-901 manufactured by High-Purity Chemical Laboratory, diluted with 5 times the volume of ion-exchanged water was used as the nickel-plating solution. Palladium colloidal precipitated silica was dispersed in a nickel plating solution together with 0.5 g of a surfactant KS-538 (an antifoaming agent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). When the liquid temperature was raised from room temperature to 65 ° C. with vigorous stirring, the silica became black with fine foaming, and metallic nickel precipitated on the silica surface.
[0059]
3-3: Gold-plated silica (1)
As a gold plating solution, 100 g of electroless gold plating solution K-24N manufactured by High Purity Chemical Laboratory was used without dilution. Silica with metallic nickel deposited on the entire surface obtained in 3-2 above was dispersed in a gold plating solution. When the liquid temperature was raised from room temperature to 95 ° C. with vigorous stirring, the silica became golden with fine foaming, and gold was deposited on the silica surface.
[0060]
The silica precipitated on the bottom of the plating water was filtered, washed with water and dried (30 minutes at 50 ° C.) and then baked at 500 ° C. for 1 hour in an electric furnace substituted with nitrogen. By observation with a stereomicroscope, it was found that silica whose entire surface was covered with gold was obtained. As for this silica, palladium, nickel, and gold were detected by IPC analysis.
[0061]
Example 4
4-1: Production of gold colloid-precipitated silica Using sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant, 100 g of this polysilane-treated silica was added to 50 g of this 0.5% aqueous solution and stirred for a short time of about 5 minutes. Distributed. In the gold treatment, 70 g (2.1 g as sodium chloroaurate) of a 3% NaAuCl 4 aqueous solution was added to 150 g of the silica-water dispersion, stirred for 30 minutes, filtered, and washed with water. By these treatments, mauve colored silica with colloidal gold adhered to the silica surface was obtained. This gold colloidal precipitated silica was isolated by filtration and plated immediately after washing with water.
[0062]
4-2: Gold-plated silica (2)
Gold colloidal precipitated silica was dispersed in the electroless gold plating solution together with 0.5 g of a surfactant KS-538 (an antifoaming agent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). When the liquid temperature was raised from room temperature to 85 ° C. with vigorous stirring, the silica became golden with fine foaming, and gold was deposited on the silica surface.
[0063]
Silica precipitated on the bottom of the plating water was filtered, washed with water, and dried (30 minutes at 50 ° C.) and then baked at 500 ° C. for 1 hour in an electric furnace substituted with nitrogen. By observation with a stereomicroscope, it was found that silica whose entire surface was covered with gold was obtained. In this silica, only gold was detected by IPC analysis, and metal species such as palladium, nickel and copper were not detected.

Claims (3)

(1)粉体を有機溶剤に溶解した下記一般式(1)で表される分子中にSi−Si結合有するケイ素系高分子化合物で処理し、粉体表面を該ケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆する工程、
(R1 m2 npSi)q (1)
(式中、R1、R2はそれぞれ水素原子、置換もしくは非置換の一価炭化水素基、XはR1と同様の基、アルコキシ基、ハロゲン原子、酸素原子又は窒素原子である。mは0.1≦m≦1、nは0.1≦n≦1、pは0≦p≦0.5であり、かつ1≦m+n+p≦2.5を満足する数、qは10≦q≦100,000の整数である。)
(2)前記第一工程でケイ素系高分子化合物からなる被膜で被覆された粉体を、界面活性剤の存在下又は非存在下で金属塩を含む溶液で処理し、該ケイ素系高分子化合物からなる被膜表面に金属を担持させて金属被膜を形成させた後、界面活性剤の存在下で無電解メッキ液で処理し、この無電解メッキ液からの被膜を形成させる工程
を含むことを特徴とする金属被覆粉体の製造方法。
(1) A powder is treated with a silicon-based polymer compound having a Si—Si bond in a molecule represented by the following general formula (1) in which the powder is dissolved in an organic solvent, and the powder surface is treated with the silicon-based polymer compound. A step of coating with a coating,
(R 1 m R 2 n X p Si) q (1)
Wherein R 1 and R 2 are each a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, X is the same group as R 1 , an alkoxy group, a halogen atom, an oxygen atom or a nitrogen atom. 0.1 ≦ m ≦ 1, n is 0.1 ≦ n ≦ 1, p is 0 ≦ p ≦ 0.5, and 1 ≦ m + n + p ≦ 2.5, q is 10 ≦ q ≦ 100 , An integer of 1,000.)
(2) The powder coated with the coating made of the silicon-based polymer compound in the first step is treated with a solution containing a metal salt in the presence or absence of a surfactant, and the silicon-based polymer compound Forming a metal film by supporting a metal on the surface of the film, and then treating with an electroless plating solution in the presence of a surfactant to form a film from the electroless plating solution. A method for producing a metal-coated powder.
金属塩を含む溶液が、標準酸化還元電位0.54V以上の金属を含む溶液である請求項1記載の金属被覆粉体の製造方法。  The method for producing a metal-coated powder according to claim 1, wherein the solution containing a metal salt is a solution containing a metal having a standard oxidation-reduction potential of 0.54 V or more. 無電解メッキ液が金、銅及びニッケルから選ばれる金属イオンを含有するものである請求項1又は2記載の金属被覆粉体の製造方法。The method for producing a metal-coated powder according to claim 1 or 2 , wherein the electroless plating solution contains a metal ion selected from gold, copper and nickel.
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