專利名稱：一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池正極絲網(wǎng)印刷用銀漿技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法。
背景技術(shù)：
微電子產(chǎn)品正趨向微型化、集成化、智能化。為了適應(yīng)這種趨勢，印刷電路技術(shù)正需要更密細和更精確的電路。為符合這些需要，導(dǎo)線已變得更窄和線間距離更近。從而，對電子工業(yè)中使用的導(dǎo)電銀漿的要求越來越高。銀漿是電子工業(yè)中一種重要材料，它由銀粉、 樹脂、有機溶劑以一定的配比調(diào)制而成。影響其性能的因素很多，但銀粉是組成導(dǎo)電銀漿最關(guān)鍵的材料。銀粉必須是盡可能接近單一的尺寸、團聚程度盡可能小、同時具有高振實密度。如果使用如日本專利公開公報No. 10-88206所述通過添加脂肪酸、表面活性劑等作為分散劑來形成的銀粉制備的銀漿印刷在基材上，會導(dǎo)致銀漿不容易從網(wǎng)板上剝落，從而使得銀漿中產(chǎn)生氣泡。結(jié)果，會發(fā)生一些情況，即燒結(jié)的膜不均勻，從而使得所述膜的電阻發(fā)生改變。因此，這樣的板不適用于印刷電路。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2000年9月20日公開的發(fā)明專利申請《納米級銀粉的制備方法》公開號CN1266761A，該發(fā)明是將硝酸銀加水溶解，再加氨水制成銀氨溶液，然后緩慢加入由還原劑和保護劑配成的還原溶液，還原劑是抗抗壞血酸、水合胼或氫硼化鈉，保護劑是聚乙烯吡咯烷酮(PCP)、烷基硫醇(RSH)、油酸或棕櫚酸，銀氨溶液中的銀被還原成納米級的銀粉，過濾出銀粉后，將其浸泡在作為鈍化劑的油酸中，過濾除去油酸，真空干燥后，即得到納米級銀粉。該發(fā)明方法制得的納米級銀粉穩(wěn)定性、分散性好，但工藝較復(fù)雜，工業(yè)化生產(chǎn)有一定難度。特別地，對于太陽能電池正極絲網(wǎng)印刷用銀粉，以及LED顯示面板的基材電極和電路的電子漿料用的銀粉，具體要求就是單分散性好，粉體團聚少，振實密度高和比表面積小。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種振實密度高、單分散性好、表面光滑，比表面積小并且易于大規(guī)模生產(chǎn)的單分散高振實低團聚銀粉的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，將酸性銀鹽溶液和含有還原劑、保護劑和表面活性劑的混合還原液均勻混合反應(yīng)，所得沉淀經(jīng)清洗干燥后即為單分散高振實低團聚銀粉。所述的酸性銀鹽溶液可以是任何一種可溶性銀鹽，比如硝酸銀。銀鹽量為 0.25-0. 45mol/L。所述的混合還原液的組分及含量為還原劑可以是L-抗壞血酸、D-抗壞血酸、以及其鹽類，所用摩爾量為銀離子 摩爾量的0. 5-0. 7倍；保護劑可以是任何一種可溶性鉀鹽， 例如碳酸鉀、硝酸鉀、硫酸鉀等，所用摩爾量為銀離子摩爾量的KT2-IO-4倍摩爾；表面活性劑可以是明膠、聚乙二醇(600-8000)、硬酯酸銨、或其他硬脂酸鹽中的一種，所用質(zhì)量為銀離子質(zhì)量0. 001-0. 8倍，最后，將混合還原液pH調(diào)至小于等于2。所述的混合反應(yīng)是指在低速攪拌的環(huán)境下混合，并控制反應(yīng)溫度在20-50°C，反應(yīng)時間3-10分鐘，待反正后沉降2-4小時后將上清反應(yīng)液倒去取其沉淀。所述的混合反應(yīng)中涉及的容器均在70-90 V下，Na3PO4 80_100g/L、 Na2C03100-150g/L、Na0H 100_150g/L、H202 20_50ml/L 的溶液中清洗 15_25min，然后用去離子水洗凈。所述的清洗干燥是指將混合反應(yīng)的沉淀用去離子水清洗至電導(dǎo)率< lOOus/cm， 再用丙酮或無水酒精清洗2-3次，最后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)30-40°C，干燥24-36小時。最后將干燥后的銀粉進行打粉，過篩網(wǎng)即可成粉。配制酸性銀鹽溶液和混合還原液所用的水都為去離子的純凈水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了振實密度為5. 0-5. 5g/ml，平均中粒徑為0. 2-5um 的銀粉。在激光粒度儀測試下，其跨度在0. 7-1. 3，比表面積0. 4-1. lm2/g，本發(fā)明所制得銀粉振實密度高、粒徑分散范圍窄、其顆粒球形度高，表面光滑，比表面積小并且易于大規(guī)模生產(chǎn)。
圖1為本發(fā)明所得微米級銀粉的SEMX 5000形貌；圖2為本發(fā)明所得微米級銀粉的SEMX 12000形貌；圖3為本發(fā)明所得微米級銀粉的激光粒度分析結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1對所用反應(yīng)用容器、攪拌槳等，85°C 下，Na3PO4 80g/L、Na2CO3 120g/L、NaOH 120g/ L、H202 30ml/L的溶液中清洗15min，然后用去離子水洗凈。配制酸性銀鹽溶液，其中硝酸銀0.25mol/L。配制混合還原液。L-抗壞血酸 0. 13mol/L、聚乙二醇(2000)2. 5X 10_4mol/L、硝酸鉀0. 03g/L用去離子水配制成混合還原液。最后，將混合還原液PH調(diào)至1。在低速攪拌混合還原液的同時，快速將酸性銀鹽溶液和混合還原液均勻混合進行反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在20°C，反應(yīng)時間5min。對反應(yīng)后的銀粉進行后處理。待反正后沉降3小時后將上清反應(yīng)液倒去，然后把沉淀的銀粉用去離子水清洗至電導(dǎo)率20 μ s/cm，再用無水酒精清洗2次。將洗凈的銀粉在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)35°C，干燥26 小時。最后將干燥后的銀粉進行打粉，過篩網(wǎng)即可成粉。實施例1所制出銀粉，振實密度5. 3g/ml比表面積0. 64m2/g D50 1. 8um和很窄的粒度分布，制備得到的微米級銀粉的SEM照片如圖1-2所示，粒度分析如圖3所示。實施例2對所用反應(yīng)用容器、攪拌槳等，90°C下，Na3PO490g/L、Na2CO3 100g/L、NaOH 130g/L、H202 40ml/L的溶液中清洗20min，然后用去離子水洗凈。配制酸性銀鹽溶液，其中硝酸銀0.30mol/L。配制混合還原液。L-抗壞血酸 0. 18mol/L、明膠3. OX 10_3mol/L、碳酸鉀0. 05g/L用去離子水配制成混合還原液。最后， 將混合還原液PH調(diào)至0. 5。在低 速攪拌混合還原液的同時，快速將酸性銀鹽溶液和混合還原液均勻混合進行反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在25°C，反應(yīng)時間6min。對反應(yīng)后的銀粉進行后處理。待反正后沉降4小時后將上清反應(yīng)液倒去，然后把沉淀的銀粉用去離子水清洗至電導(dǎo)率35μ s/cm，再用無水酒精清洗1次。將洗凈的銀粉在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)40°C，干燥30小時。 最后將干燥后的銀粉進行打粉，過篩網(wǎng)即可成粉。實施例2所制出銀粉，振實密度5. 2g/ml比表面積0. 73m2/g D50 1. 5um和很窄的粒度分布。實施例3對所用反應(yīng)用容器、攪拌槳等，80°C下，Na3PO4 100g/L, Na2CO3 130g/L、Na0H 150g/ L> H2O2 35ml/L的溶液中清洗25min，然后用去離子水洗凈。配制酸性銀鹽溶液，其中硝酸銀0.40mol/L。配制混合還原液。L-抗壞血酸 0. 22mol/L、硬酯酸銨0. 052mol/L、硫酸鉀0. 7g/L用去離子水配制成混合還原液。最后，將混合還原液PH調(diào)至0. 3。在低速攪拌混合還原液的同時，快速將酸性銀鹽溶液和混合還原液均勻混合進行反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在30°C，反應(yīng)時間8min。對反應(yīng)后的銀粉進行后處理。待反正后沉降4小時后將上清反應(yīng)液倒去，然后把沉淀的銀粉用去離子水清洗至電導(dǎo)率50 μ s/cm，再用無水酒精清洗2次。將洗凈的銀粉在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)38°C，干燥32小時。 最后將干燥后的銀粉進行打粉，過篩網(wǎng)即可成粉。實施例3所制出銀粉，振實密度5. 4g/ml比表面積0. 80m2/g D50 1. 9um和很窄的粒度分布。實施例4單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，該方法將濃度為0. 25mol/L硝酸銀溶液和含有還原劑L-抗壞血酸、保護劑碳酸鉀和表面活性劑硬酯酸銨的混合還原液均勻混合反應(yīng)，還原劑L-抗壞血酸所用摩爾量為銀離子摩爾量的0. 5倍，保護劑碳酸鉀所用摩爾量為銀離子摩爾量的10_2，表面活性劑硬酯酸銨所用質(zhì)量為銀離子質(zhì)量0. 001，混合還原液pH值為2，在低速攪拌的環(huán)境下混合，并控制反應(yīng)溫度在20°C，反應(yīng)時間10分鐘，待反正后沉降2 小時后將上清反應(yīng)液倒去取其沉淀，用去離子水清洗至電導(dǎo)率< lOOus/cm，再用丙酮或無水酒精清洗2次，最后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)30°C，干燥36小時。最后將干燥后的銀粉進行打粉， 過篩網(wǎng)即可成粉即為單分散高振實低團聚銀粉。混合反應(yīng)中涉及的容器均在70°C下，利用濃度為80g/L的Na3P04、100g/L的 Na2CO3^ 100g/L的Na0H、20ml/L H2O2的溶液中清洗25min，然后用去離子水洗凈，配制酸性銀鹽溶液和混合還原液所用的水都為去離子的純凈水。實施例5單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，將濃度為0. 45mol/L的硝酸銀溶液和含有還原劑D-抗壞血酸、保護劑硫酸鉀和表面活性劑聚乙二醇的混合還原液均勻混合反應(yīng)，還原劑D-抗壞血酸所用摩爾量為銀離子摩爾量的0. 7倍，保護劑硫酸鉀所用摩爾量為銀離子摩爾量的10_4，表面活性劑聚乙二醇所用質(zhì)量為銀離子質(zhì)量0.8，混合還原液pH值為1，在低速攪拌的環(huán)境下混合，并控制反應(yīng)溫度在50°C，反應(yīng)時間3分鐘，待反正后沉降4小時后將上清反應(yīng)液倒去取其沉淀，用去離子水清洗至電導(dǎo)率< lOOus/cm，再用丙酮或無水酒精清洗3次，最后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)40°C，干燥24小時。最后將干燥后的銀粉進行打粉，過篩網(wǎng)即可成粉即為單分散高振實低團聚銀粉?；旌戏磻?yīng)中涉及的容器均在90°C下，利用濃度為100g/L的Na3P04、150g/L的 Na2CO3^ 150g/L的Na0H、50ml/L H2O2的溶液中清洗15min，然后用去離子水洗凈，配制酸性銀鹽溶液和混合還原液所用的水都為去離子的純凈水。上 述實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
權(quán)利要求
1.一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，該方法是將酸性銀鹽溶液與含有還原劑、保護劑及表面活性劑的混合還原液均勻混合反應(yīng)，所得沉淀物經(jīng)清洗干燥后即為單分散高振實低團聚銀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，所述的酸性銀鹽溶液中采用的是可溶性銀鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，所述的可溶性銀鹽包括硝酸銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3中所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，所述的酸性銀鹽溶液的濃度為0. 25-0. 45mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，所述的混合還原液中的還原劑為L-抗壞血酸、D-抗壞血酸或其鹽類，還原劑摩爾量為酸性銀鹽溶液中銀離子摩爾量的0. 5-0. 7倍；所述的保護劑為可溶性鉀鹽，包括碳酸鉀、硝酸鉀或硫酸鉀，保護劑的摩爾量為酸性銀鹽溶液中銀離子摩爾量的10-2-10-4倍；所述的表面活性劑包括明膠、聚乙二醇、硬酯酸銨或硬脂酸鹽，表面活性劑的質(zhì)量為酸性銀鹽溶液中銀離子質(zhì)量0. 001-0. 8倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，所述的混合還原液的PH小于等于2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，混合反應(yīng)是指在低速攪拌的環(huán)境下混合，控制反應(yīng)溫度在20-50°C，反應(yīng)時間3-10分鐘，然后沉降2-4小時后將上清反應(yīng)液倒去取其沉淀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，混合反應(yīng)采用的容器均在70-90°C下，利用濃度為80-100g/L的Na3P04、100_150g/L的Na2C03、 100-150g/L的Na0H、20-50ml/L的H2R溶液清洗15_25min，然后用去離子水洗凈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，清洗干燥是將混合反應(yīng)的沉淀物用去離子水清洗至電導(dǎo)率< lOOus/cm，再用丙酮或無水酒精清洗2-3次，然后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)30-40°C，干燥M-36小時，最后將干燥后的銀粉進行打粉，過篩網(wǎng)成粉即可。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，其特征在于，配制酸性銀鹽溶液和混合還原液所用的水都為去離子的純凈水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單分散高振實低團聚銀粉的制備方法，將酸性銀鹽液和含有L-抗壞血酸、保護劑和表面活性劑的混合還原液均勻混合攪拌反應(yīng)，所得沉淀經(jīng)清洗干燥后即為高振實密度球形銀粉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所制得銀粉振實密度高、粒徑分散范圍窄、其顆粒球形度高，表面光滑，比表面積小并且易于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號B22F9/24GK102343441SQ20111028466
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者宗志杰, 李浩然, 胡曉斌, 趙斌元 申請人:上海交通大學(xué)