公开一种改进的制备可高度分散的球形银颗粒的方法。具体地，本发明专利技术涉及制备高固体含量和高度有序的银颗粒的方法。该方法制备的银颗粒特别适合用于电子应用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备可高度分散的球形银粉颗粒的方法和由此形成的银颗粒 专利
本专利技术涉及制备可高度分散的球形银颗粒的改进的方法。具体地，本专利技术涉及制备高固体含量(solid)和高度有序(ordered)的银颗粒的方法。该方法制 备的银颗粒特别适合用于电子应用。
技术介绍
银粉可用于电子工业制造导体厚膜糊料。将厚膜糊料丝网印刷在基板上形 成导电线路的图案。然后，将这些线路干燥并焙烧挥发除去液体有机载剂，然 后对银颗粒进行烧结。印刷线路技术要求更密集和更精确的电子线路。为满足这些要求，导线的 宽度已变得更窄，并且导线之间的间距也更小。形成密集的紧密堆积的细线 路需要的银粉必须是尽可能接近单一尺寸的致密堆积的球体。目前用来制造金属粉料的许多方法可应用于制造银粉。例如，可以采用热 分解法，电化学法，物理方法如雾化或研磨，和化学还原方法。热分解法很可 能产生海绵质的、团聚的多孔粉末，而电化学法产生为晶形的较大的粉末。一 般采用物理方法制备薄片材料或很大的球形颗粒。化学沉淀方法产生一定尺寸 范围和形状的银粉。用于电子应用的银粉一般采用化学沉淀方法制备。银粉可采用化学还原 方法制备，该方法中，使银的可溶性盐的水溶液与适当的还原剂在能够沉淀银 粉的条件下反应。无机还原剂包括肼、亚硫酸盐和甲酸盐，无机还原剂可能产 生粒度很粗、形状不规则的粉末，该粉末因为团聚而有大的粒度分布。有机还原剂例如有醇类、糖或醛类，有机还原剂可以与碱金属氢氧化物一 起用于还原硝酸银。还原反应速率很快；因此很难控制，产生的粉末被残余碱 金属离子污染。虽然这些粉末的粒度很小(〈1微米)，但是这些粉末的形状不规 则，粒度分布较宽，不能良好堆积。这些类型的银粉显示难以控制烧结，厚膜 导体线路中导线的分辨率不足。因此，本专利技术人希望开发一种改进的形成球形银颗粒的方法，所述球形银颗粒是可高度分散的，高固体含量和高度有序的。本专利技术的方法提供这种改进。匈牙利专利(1988) 194758(Nemeth等)描述一种在阿拉伯树胶存在下制 备银粉的方法。德国专利(1988) DD(11) 259， 000 (Penzvero等)描述一种制备银粉的方法， 该方法是在一种胶体和形成复合物的材料存在下还原硝酸银从而制备银粉。使 用胶体和阿拉伯树胶与抗坏血酸。专利技术概述本专利技术涉及形成可高度分散的球形银粉颗粒的方法，所述球形银粉颗粒是 高固体含量和高度有序的，所述方法按顺序包括以下步骤-制备银盐的硝酸水溶液，其中，所述硝酸水溶液包含银盐；制备还原溶液；该溶液包含(i)还原剂抗坏血酸；(ii)一种或多种表面 改性剂；和(iii)粒度改进剂；和将银盐的硝酸水溶液和所述还原溶液混合在一起，在最终水溶液中形成银 粉颗粒，其中，所述最终水溶液的pH值小于或等于6。本专利技术还涉及上述方法，进一步包括以下步骤将所述银粉颗粒与所述最终水溶液分离；提供去离子水；用所述去离子水清洗银粉颗粒； 对所述银粉颗粒进行干燥。专利技术详述本专利技术的方法是一种还原方法，该方法中，通过将银盐水溶液和含抗坏血 酸、硝酸、表面改性剂和粒度改进剂的混合物的酸水溶液加在一起，沉淀出高 固体含量、高度有序、细分(divided)和受控形态的银颗粒。高固体含量的颗 粒的固含量大于或等于99.7重量％。通过失重方法，测定在85(TC加热10分 钟后的固体含量。本文中"高度有序"定义为采用x-射线衍射测定的最大银峰 的一半处的全宽〈0.3微米。本文中将"细分"定义为非团聚体的ds。除以由扫 描电子显微镜(6000X)测定的平均粒度的值为1.0-1.6。采用扫描电子显微镜测 定受控形态，可以将受控形态控制在球形颗粒与带小平面的两维薄片形之间， 以及球形颗粒和两维薄片的混合物。通过向去离子水中加入水溶性银盐，形成含水的酸银混合物，制备银盐的 酸水溶液。加入硝酸，使含水的酸银混合物为酸性，所述酸性使颗粒高度有序。 没有另外的表面改性剂时，颗粒是带小平面形态的多面体。在本专利技术的方法中 可以使用任何水溶性的银盐，如硝酸银、磷酸银和硫酸银。使用银盐的酸水溶 液的优点是没有不溶性银盐沉淀，而该不溶性银盐会在碱性溶液中发生沉淀。 另外，没有使用络合剂，络合剂可能发生副反应而影响还原以及产生的颗粒的 类型。通过首先将还原剂溶解在去离子水中，制备还原和颗粒改性剂溶液。适合用于本专利技术方法的还原剂有L-抗坏血酸、D-抗坏血酸，以及它们的盐和相关化 合物，如抗坏血酸钠、D-异抗坏血酸等。然后在该混合物中加入表面改性剂和粒度改进剂。加入表面改性剂以控制 各颗粒的形态并产生细分的颗粒。适合用于控制本专利技术方法的颗粒形态的表面 改性剂有硫酸钾、硫酸钠、磷酸钾、磷酸钠、碳酸钾和碳酸钠。硫酸钾是优选 用于控制形态的改性剂。用于球形形态的改性剂量为10—5摩尔/克银至10—2摩尔 /克银，优选范围为6X10—5至9X10—3摩尔/克银。当用于控制颗粒形态的表面 改性剂量不足时，形成的银颗粒为具有带小平面形态的多面体。当用于控制颗 粒形态的表面改性剂的用量过大时，形成高度团聚和烧结在一起的银颗粒。适合用于本专利技术方法制备细分的银颗粒的表面改性剂有阿拉伯树胶、硬 脂酸铵和其他硬脂酸盐、聚萘磺酸甲醛縮合物的盐如Daxad 19、分子量为 200-8000的聚乙二醇，以及这些表面活性剂的混合物。表面改性剂量为 0.001-0.2克/克银。制备细分的颗粒的优选范围为0.04-0. 20克/克银。当用 于控制分散的表面改性剂的用量太少时，形成高度团聚的银颗粒，其ds。除以由 扫描电子显微镜(6000X)测定的平均粒度的值大于1.6。适合用于本专利技术方法的粒度改进剂是金属胶体，例如金胶体或银胶体。其 他合适的粒度改进剂可以通过添加少量的另一种还原剂如硼氢化钠原位制备。 当该过程中没有添加胶体时，形成很大的颗粒。在该过程中加入另外的胶体时， 颗粒变得较小。 一旦在该还原和颗粒改性剂溶液中加入胶体后，该溶液必须在 5小时内使用，以避免目标粒度的变化。进行该过程使完成还原后的溶液(最终水溶液)的pH值小于或等于6。但 是，在一个实施方式中，优选进行本专利技术的方法，使完成还原后的溶液的pH 值小于或等于2。可以通过在形成银颗粒之前将硝酸加入还原和颗粒改性剂溶液中或者加入含水的酸银混合物中实现pH值的调节。在pH值大于2的条件下 制备银粉产生的银颗粒不能达到高度有序也不能实现细分。该过程可以在最高0. 45摩尔银/升还原后的最终溶液的浓度下进行。优选 进行该过程时的浓度小于或等于0. 25摩尔银/升还原后的最终溶液。该过程可以在10-35。C的温度下进行。温度高于45'C时，形成两维银薄片。 随温度升高，形成更多的银薄片，而不是均匀形状的颗粒。浓度大于0.45摩 尔Ag/升还原后的最终溶液且温度高于7(TC时，形成的大多数颗粒是两维银薄 片。制备银盐的酸水溶液和还原与颗粒改性剂溶液的顺序并不重要。银盐的酸 水溶液可以在还原和颗粒改性剂溶液之前、之后制备或者同时制备。将其中一 个溶液加入到另一个溶液中，形成高固体含量、高度有序、细分和均匀形状的 银颗粒。在最小搅拌下快速混合两种溶液，以避免银颗粒的团聚。然后，通过过滤或其他合适的液体-固体分离操作除去水，固体用去离子 水清洗，直到清洗水的电导率小于或等于IOO微本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成高固体含量、高度有序、细分的、受控形态的银粉颗粒的方法，按顺序包括以下步骤： （ａ）制备银盐的硝酸水溶液，其中，所述硝酸水溶液包含银盐； （ｂ）制备还原溶液；该溶液包含：（ｉ）还原剂抗坏血酸；（ｉｉ）一种或多种表面改性剂 ；和（ｉｉｉ）粒度改进剂；和 （ｃ）将银盐的硝酸水溶液和所述还原溶液混合在一起，在最终水溶液中形成银粉颗粒，其中，所述最终水溶液的ｐＨ值小于或等于６。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R伊瑞扎瑞维拉，HD格利克斯曼，VMR欧法拉度，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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