一种表面化学改性银粉的制备方法与流程

本发明涉及银粉的改性，具体涉及一种表面化学改性银粉的制备方法。

背景技术：

1、银粉广泛应用于太阳能浆料、电子浆料、导电胶、电子元器件等领域，是相关领域至关重要的一种金属粉末材料，具有良好的导电、导热性能。银粉一般被制作成浆料进行使用，为保证浆料的印刷性和稳定性，因此对银粉的分散性和有机浸润性有较高的要求。通常使用化学还原法制备的银粉，表面常表现亲水性，无法满足浆料的需求，并且分散性差，粉体沾连。因此需要对银粉进行表面有机改性，改变银粉的表面桩体，增强银粉分散性以及确保制备浆料具有良好的印刷性。

2、专利公开号为cn116967461a的发明专利公开了一种高分散、低烧损的超细银粉及其制备方法，利用油酸、硬脂酸或酰胺类物质通过乳化的方法制备了改性超细银粉，但改性过程需要乳化，并且所使用的有机酸及酰胺类改性剂对银粉的改性属于物理作用，改性后银粉在有机相中的稳定性存在一定隐患。

3、公开号为cn103817321b 的发明专利公开了一种改性纳米银粉的制备方法，依次将硫醇、含巯基的硅烷偶联剂、阳离子表面活性剂和缓蚀剂加入有机溶剂中，在超声波分散作用下搅拌后，再加入纳米银粉，进一步在超声波分散作用下，搅拌反应，然后依次经过离心分离、无水乙醇洗涤、离心分离、去离子水洗涤、离心分离、真空干燥、研磨和过筛工艺过程，制备得到改性纳米银粉；硫醇的巯基与纳米银粉反应，纳米银粉表面形成相应的硫醇银。

4、然而该专利中的改性方法流程复杂，需要使用表面活性剂与缓蚀剂辅助硫醇对银粉进行改性，并且改性过程在有机体系下完成，涉及大量有机溶剂的使用及对环境的危害，同时有机溶剂对硫醇的溶解作用会加大硫醇的使用量以及对水体的危害。

技术实现思路

1、本发明旨在解决银粉改性中改性剂与银粉颗粒之间连接不强，易脱落，在有机相中稳定性存在隐患的问题，提供一种表面化学改性银粉的制备方法。本发明通过工艺优化，利用阶梯式加入改性剂的方式，调控改性速率，实现在水体系中硫醇对银粉的改性，减小了改性过程有机试剂的排放和对环境的污染；通过改性剂与银粉之间通过化学键合的方式连接到银粉表面，使改性剂与银粉之间形成牢固的化学键，从而获得银粉与改性剂的强连接，保证改性银粉在有机相中的长期稳定性；并且不需要额外使用表面活性剂和缓蚀剂，进一步简化了改性过程和改性成本。

2、为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

3、一种表面化学改性银粉的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）分别配制硝酸银水溶液、还原剂水溶液、分散剂水溶液、稳定剂水溶液和改性剂乙醇溶液；

5、所述还原剂与硝酸银的摩尔比为0.5-3：1；稳定剂与硝酸银摩尔比为0.05-0.8：1；分散剂质量为硝酸银质量的0.1-8wt %；所述改性剂质量为硝酸银质量的0.06-3.2wt%；

6、（2）氧化剂溶液的制备：将步骤（1）中的稳定剂溶液和硝酸银溶液预热后，在搅拌下将稳定剂溶液加入到硝酸银溶液中，保温搅拌5-30min，得到氧化剂溶液；

7、（3）还原反应：将步骤（1）和步骤（2）中的氧化剂溶液、还原剂溶液和分散剂溶液预热后，在搅拌的情况下，通过蠕动泵以一定速率将还原剂溶液和氧化剂溶液同时加入到分散剂溶液中，还原剂和氧化剂溶液加完后，搅拌陈化10-30min；

8、（4）离心洗涤：将步骤（3）中陈化后的反应液转移至离心机中，使用乙醇和去离子水交替清洗至电导率＜20μs/cm，收集备用；

9、（5）银粉改性：将（4）中清洗获得的银粉分散在乙醇和水的混合溶液中，所述乙醇与水的质量比为1-20:100，

10、将改性剂溶液在搅拌下分批次加入至银粉分散液中，所述改性剂溶液分3批次加入至银粉分散液中，所述第1次至第3次加入的改性剂溶液的质量比为1:3:6；每次加入改性剂后搅拌10min，搅拌总时长30min，改性结束后使用乙醇和去离子水清洗至电导率＜20μs/cm，并在80℃鼓风烘箱中干燥12-24h，获得表面化学改性的银粉。

11、所述步骤（2）-（3）中预热温度为30-80℃。

12、所述步骤（1）中，硝酸银溶液的浓度为0.1-3 mol/。

13、所述步骤（1）中，还原剂为抗坏血酸、甲醛和葡萄糖中的一种或几种，还原剂溶液的浓度为0.06-1.8mol/l。

14、所述步骤（1）中，稳定剂为氯化钾、氯化钠、碳酸钾、碳酸钠和柠檬酸钠中的一种或两种。

15、所述步骤（1）中，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、阿拉伯胶、吐温、羟甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或两种。

16、所述步骤（1）中，改性剂溶液的制备：将改性剂溶解在乙醇溶液中，所述改性剂为叔丁基硫醇、正丁基硫醇、己硫醇、十二硫醇、叔十二硫醇、十四硫醇、十六硫醇和十八硫醇中的一种或多种。

17、所述步骤（3）中蠕动泵的移液速度为10 ml/min-1000 ml/min。

18、本发明的有益效果：

19、1. 本发明中，通过阶梯式加入改性剂，通过控制硫醇加入量，调控改性速率，控制分散与改性过程，实现硫醇对银粉的直接改性，无需额外分散剂辅助，进一步简化了硫醇改性银粉的改性过程及成本。

20、2. 本发明中，通过阶梯式加入改性剂，改性剂以缓释的方式对银粉进行分散和改性，实现银粉分步分散与改性，避免大量改性剂一次加入导致改性剂直接改性至部分银粉表面，从而出现银粉粒度分布宽、分散性差等问题。

21、3. 本发明提供的一种表面化学改性银粉的制备方法，通过巯基与银之间的化学键合的方式将改性剂接枝到银粉颗粒表面，保证了改性剂牢固的连接在银粉表面，所制备的银粉具有良好的表面改性效果。

22、4. 本发明提供的一种表面化学改性银粉的制备方法，利用化学键合形成的ag-s键，提升了改性银粉对有机溶剂的耐受性，保证了制备浆料的稳定性。

技术特征：

1.一种表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）-（3）中预热温度为30-80℃。

3.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，硝酸银溶液的浓度为0.1-3 mol/l。

4.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述还原剂为抗坏血酸、甲醛和葡萄糖中的一种或几种，所述还原剂溶液的浓度为0.06-1.8mol/l。

5.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述稳定剂为氯化钾、氯化钠、碳酸钾、碳酸钠和柠檬酸钠中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、阿拉伯胶、吐温、羟甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，改性剂溶液的制备：将改性剂溶解在乙醇溶液中，所述改性剂为叔丁基硫醇、正丁基硫醇、己硫醇、十二硫醇、叔十二硫醇、十四硫醇、十六硫醇和十八硫醇中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述表面化学改性银粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中蠕动泵的移液速度为10 ml/min-1000 ml/min。

技术总结本发明公开了一种表面化学改性银粉的制备方法，包括以下步骤：（1）分别配制硝酸银水溶液、还原剂水溶液、分散剂水溶液、稳定剂水溶液和改性剂乙醇溶液；（2）氧化剂溶液的制备；（3）还原反应；（4）离心洗涤；（5）银粉改性。本发明通过工艺优化，利用阶梯式加入改性剂的方式，调控改性速率，实现在水体系中硫醇对银粉的改性，减小了改性过程有机试剂的排放和对环境的污染；通过改性剂与银粉之间通过化学键合的方式连接到银粉表面，使改性剂与银粉之间形成牢固的化学键，从而获得银粉与改性剂的强连接，保证改性银粉在有机相中的长期稳定性；并且不需要额外使用表面活性剂和缓蚀剂，进一步简化了改性过程和改性成本。技术研发人员：丁锐,朱健,史年丰,廖亚琴,刘萍,邱清卿受保护的技术使用者：东方电气集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12