一种纳米银粉及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米银粉的制备方法与应用，包括如下步骤：将银盐和分散剂溶液按一定比例混合，经水浴处理，搅拌均匀得到混合溶液；将混合溶液注入反应釜中，低速搅拌同时先向混合溶液中匀速滴加醇类还原剂，然后缓慢匀速滴加pH调节剂，得到纳米银粉混合溶液；将纳米银粉混合溶液通过膜分离设备，去除可溶性杂质，得到纳米银粉分散液；对纳米银粉分散液采用高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到纳米银粉；本发明专利技术的制备方法操作简单方便，生产成本低，效率高，且所得纳米银粉的粒径大小均匀，粒径分布范围窄，分散性好且具有优异的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银粉及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米银制备工艺的
，尤其涉及一种纳米银粉及其制备方法与应用。
技术介绍
化学还原法是纳米银粉制备的常用方法，该法是在溶剂体系或水溶液中，将金属离子在表面活性剂的包裹下用还原剂还原成纳米金属单质，该法具有操作简单、设备成本低、粒径相对分布比较集中等诸多优点，但是大规模生产时要想制备颗粒大小均匀和形状规则的纳米银粉，必须对反应条件要进行准确控制，而影响银粉粒径的主要因素除了反应物的性质、反应温度、添加方式、搅拌形式和程度、界面活性剂的使用等条件外，还由于银粉颗粒之间容易发生较为严重的聚集；由于纳米材料尤其是纳米粉体的大比表面积使它们具有高活性能，通常是几个或多个晶粒团聚在一起，对纳米银粉的表面处理常使用有机保护剂，但是有机保护剂后期需要经多次洗涤和加热处理除去。专利号为CN105855562B的专利，提出了将无水乙醇和马来酸酐作为分散剂对纳米银粉表面进行改性处理，可使纳米银颗粒保持一次粒子状态，不会硬团聚或结块，但是马来酸酐作为分散剂只能处理已有的纳米银粉，不能参与纳米银粉的制备，反应后纳米金属和溶剂、未反应的原料、表面活性剂、反应副产物等混杂在一起，如何将纳米金属与杂质分离仍然是一个难题，所以选择一种物质既能参与纳米银粉的制备，又能改性纳米银粉表面，起到还原剂和分散剂的双重作用显得尤为必要，不仅能简化生产流程，还能提高试剂的利用率，降低成本。同时，与工业银浆中微米级的银颗粒相比，纳米银粉的表面烧结温度较低，经纳米银粉制作得到的导电银浆具有更高的导电性能和更低的比接触电阻率，但是由于纳米银粉的粒径较小、表面活化能较高、难分散，容易发生团聚现象，严重影响导电银浆的导电性能，如专利号为CN102262914B的专利，通过采用纳米银粉与微细银粉的混合物，制备导电银浆并应用在太阳能电池上，得到的太阳能电池的导电性能并不优异，考虑主要还是因为纳米银粉仍然存在团聚、分散性差的问题，从而导致导电性不好，因此，如何提高纳米银粉在银浆中的分散稳定性一直是研究的热点。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种纳米银粉的制备方法，该工艺方法操作简单方便，生产成本低，效率高，且所得纳米银粉的粒径大小均匀，粒径分布范围窄，分散性好且具有优异的导电性能。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种纳米银粉的制备方法，所述纳米银粉的制备方法包括如下步骤：S1、将银盐和分散剂溶液按一定比例混合，经30℃～50℃水浴处理0.5～1h，搅拌均匀得到混合溶液；S2、将步骤S1得到的混合溶液注入反应釜中，以150～200r/min低速搅拌，同时先向混合溶液中匀速滴加浓度为0.1mol/L～5mol/L的醇类还原剂，滴加速度为10～30mL/min，然后缓慢匀速滴加pH调节剂，滴加速度为1～10mL/min，直至pH为8～10，加热到100～120℃反应2～4h，即得到纳米银粉混合溶液；S3、将步骤S2中的纳米银粉混合溶液通过膜分离设备，去除可溶性杂质，得到纳米银粉分散液；S4、对步骤S3得到的纳米银粉分散液采用高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，转速为3000～4000r/min，进风温度为120～140℃，得到纳米银粉。本专利技术将分散剂和银盐先混合，再分次匀速加入醇类还原剂和pH调节剂，先加入醇类还原剂有助于延缓硅烷偶联剂的水解速度，同时还原出少量的纳米银粉晶种，之后加入pH调节剂，不仅促进纳米银粉的产生，而且加速硅烷偶联剂的水解，水解产生的硅醇基能与纳米银粉表面发生脱水反应，形成氢键，硅烷偶联剂包覆在纳米银粉表面，避免纳米银粉团聚。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤S1中分散剂溶液中的分散剂与所述银盐的质量百分比为0.5％～2.5％。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤S1中的分散剂溶液的制备方法，包括如下步骤：S1、将含长链丙烯酸酯与含双键硅烷偶联剂加入到有机溶剂中，配成质量浓度为25～40％的溶液，通氮气，升温至80～120℃，搅拌均匀得到反应体系；S2、向步骤S1的反应体系中滴加引发剂，滴加完毕继续反应1～3h，得到粗产物，将粗产物进行减压蒸馏除去低沸点馏分，获得无色透明液体产物即含长链硅烷偶联剂；S3、在温度为20℃～50℃及搅拌条件下，将0.01份～1份步骤S2得到的含长链硅烷偶联剂溶于1200份～2000份的醇水溶液中，搅拌5min～30min，即得到分散剂溶液。作为本专利技术的进一步限定，所述含长链丙烯酸酯为聚乙二醇丙烯酸酯，聚乙二醇甲基丙烯酸酯，聚丙二醇甲基丙烯酸酯，2-乙基己基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种；含长链丙烯酸酯的长链端基选择具有还原性的官能团，能参与还原纳米银粉。作为本专利技术的进一步限定，所述含双键硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷中一种或几种；所述含长链丙烯酸酯与含双键硅烷偶联剂的质量比为0.8～1.2：1；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、正丁醇、乙酸正丁酯、三缩-1，2-丙二醇单甲醚中的一种或几种。作为本专利技术的进一步限定，所述引发剂为偶氮二异丁腈，过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，过氧化苯甲酰中的一种或几种；所述引发剂与单体总量的质量比为0.01～0.04：1；所述醇水溶液为质量百分数为60％～80％的乙醇溶液、质量百分数为60％～80％的甲醇溶液和质量百分数为60％～80％的异丙醇溶液中的一种或其中几种的混合物。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤S1中的银盐为硝酸银、硫酸银、碳酸银以及银络合物中的至少一种。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤S2中的pH调节剂为氨水、醋酸、醋酸钠、氢氧化钠、盐酸中的至少一种；所述醇类还原剂为乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇中的一种或几种。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤S3中的膜分离设备包括超滤膜或纳滤膜、料罐以及循环泵，所述超滤膜或纳滤膜的材料为纤维素及其衍生物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物中的至少一种；所述超滤膜或纳滤膜膜孔径范围为10～60nm。本专利技术又提供了一种导电银浆，所述导电银浆可应用于印制精细电路领域，尤其是线宽较小的电路；例如用于制作FPC板或者光电转化组件用基板。本专利技术还提供了一种太阳能电池片，所述太阳能电池片包括硅基板和位于硅基板上的导电栅线，其中，所述导电栅线通过在硅基板上丝网印刷导电银浆，烘干、烧结得到。本专利技术有益的技术效果在于：1、本专利技术的制备方法具有操作简单方便，生产成本低，效率高的特点，适用于工业生产。2、本专利技术的分散剂选择端基具有还原性的硅烷偶联剂，该硅烷偶联剂不仅能参与还原制备纳米银粉，而且在硅烷偶联剂经醇水溶剂和碱性环境下水解产生硅羟基，与材料纳米银粉表面的羟基发生水解缩聚反应，从而对纳米银粉起到分散作用，分散剂在反应中起到还原剂和分散剂的双重作用，不仅能简化生产流程，提高试剂的利用率，还能降低生产成本，同时保证纳米银粉产品的纯度。3、本专利技术采用低速搅拌混合溶液，同时先低速匀速滴加多元醇还原剂，使得多元醇还原剂、分散剂与银盐充分接触，形成少量纳米银粉晶种，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米银粉的制备方法，其特征在于，所述纳米银粉的制备方法包括如下步骤：S1、将银盐和分散剂溶液按一定比例混合，经30℃～50℃水浴处理0.5～1h，搅拌均匀得到混合溶液；S2、将步骤S1得到的混合溶液注入反应釜中，以150～200r/min低速搅拌，同时先向混合溶液中匀速滴加浓度为0.1mol/L～5mol/L的醇类还原剂，滴加速度为10～30mL/min，然后缓慢匀速滴加pH调节剂，滴加速度为1～10mL/min，直至pH为8～10，加热到100～120℃反应2～4h，即得到纳米银粉混合溶液；S3、将步骤S2中的纳米银粉混合溶液通过膜分离设备，去除可溶性杂质，得到纳米银粉分散液；S4、对步骤S3得到的纳米银粉分散液采用高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，转速为3000～4000r/min，进风温度为120～140℃，得到纳米银粉。

【技术特征摘要】
1.一种纳米银粉的制备方法，其特征在于，所述纳米银粉的制备方法包括如下步骤：S1、将银盐和分散剂溶液按一定比例混合，经30℃～50℃水浴处理0.5～1h，搅拌均匀得到混合溶液；S2、将步骤S1得到的混合溶液注入反应釜中，以150～200r/min低速搅拌，同时先向混合溶液中匀速滴加浓度为0.1mol/L～5mol/L的醇类还原剂，滴加速度为10～30mL/min，然后缓慢匀速滴加pH调节剂，滴加速度为1～10mL/min，直至pH为8～10，加热到100～120℃反应2～4h，即得到纳米银粉混合溶液；S3、将步骤S2中的纳米银粉混合溶液通过膜分离设备，去除可溶性杂质，得到纳米银粉分散液；S4、对步骤S3得到的纳米银粉分散液采用高速离心式喷雾干燥机进行喷雾干燥，转速为3000～4000r/min，进风温度为120～140℃，得到纳米银粉。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤S1中分散剂溶液中的分散剂与所述银盐的质量百分比为0.5％～2.5％。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的分散剂溶液的制备方法，包括如下步骤：S1、将含长链丙烯酸酯与含双键硅烷偶联剂加入到有机溶剂中，配成质量浓度为25～40％的溶液，通氮气，升温至80～120℃，搅拌均匀得到反应体系；S2、向步骤S1的反应体系中滴加引发剂，滴加完毕继续反应1～3h，得到粗产物，将粗产物进行减压蒸馏除去低沸点馏分，获得无色透明液体产物即含长链硅烷偶联剂；S3、在温度为20℃～50℃及搅拌条件下，将0.01份～1份步骤S2得到的含长链硅烷偶联剂溶于1200份～2000份的醇水溶液中，搅拌5min～30min，即得到分散剂溶液。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述含长链丙烯酸酯为聚乙二醇丙烯酸酯，聚乙二醇甲基丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪旺，崔欢欢，史卫利，
申请(专利权)人：无锡帝科电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32