高分散性片状银粉的制备方法

专利名称：高分散性片状银粉的制备方法
高分散性片状银粉的制备方法技术领域高分散性片状银粉的制备方法，涉及一种电子工业用片状银粉的制备方法， 特别是导电涂料、电磁屏蔽涂料用高分散性片状银粉的制备方法。
背景技术：
片状银粉由于具有相对较大的比表面积、化学性质稳定、颗粒间是面接触 或线接触，所以导电性较好，可代替球形超细银粉制备银浆料、低温聚合物导 体浆料、导电胶、防静电制品等，是电子元件的重要功能材料。同时，对高分 散性片状银粉，因具有低松装密度、大比表面积，可节省贵金属用料，是配制 流动性好、抗沉降、喷涂面积大的导电涂料和电磁屏蔽涂料的理想原料，因此 片状银粉具有重要的应用前景。目前，片状银粉的制备工艺主要有化学还原法和机械球磨法两大类。化学还 原法获得的银粉不会因机械加工而进一步污染，产品纯度高，粒子结构均匀， 但是由于这种方法的过程控制难度大、稳定性差、片银性能不能很好满足后期 产品需求等因素，所以目前只限于实验室研究。而利用机械球磨法制备的片状 银粉分散性好，扁平度高，而且利于产业化，是目前生产片状银粉的最主要的 方法。机械球磨法生产片状银粉的关键问题有两点 一是尽可能精确地控制球磨各 工艺参数，保证生产工艺稳定，以利于制备不同规格的、性能指标稳定的片状 银粉；二是尽量提高片状银粉的分散性，降低其松装密度，以防止片状银粉在 深加工产品中沉淀、结块，同时尽可能节约片状银粉的使用量。发明内容本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种工艺流程简单、 分散性能优良、性能指标易控制、产率高、工艺条件稳定且易于工业化生产的 导电涂料、电磁屏蔽涂料用微米级片状银粉的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于将粒径D5o在l 3Pm、银含量>99.95%的球形原料银粉，釆用研磨机研磨成片状银粉，然后通过超声分散、气 流分散后处理提高其分散性，制得片径Ds。在3 25Pm、松装密度为0.5 1.8 g/cm3的高分散性的片状银粉。本发明的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述粒径D5Q在1 3 u m、银含量>99.95%的球形原料银粉是液相还原法制备的。本发明的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述的研磨的过程是 采用立式搅拌型球磨机研磨的；研磨过程是在立式搅拌球磨罐中加入为1/3 2/3 球磨罐容积的氧化锆磨介球，磨介球直径4)0.5 3mm，溶剂为无水乙醇，按磨 介球与银粉重量比10 20: 1的比例加入原料银粉，加入为原料银粉重量0.3% 1%的油酸作为分散剂；在175 400rpm转速下球磨2 6小时；球磨过程中， 磨罐冷却水温度控制在6 1(TC，球磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉与 磨介球分离，得到银粉的乙醇浆液。本发明的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述的研磨的过程是 采用行星式球磨机研磨的；研磨过程是在球磨罐中加入为1/3 2/3球磨罐容积 的氧化锆磨介球，磨介球直径小0.5 3mm，按磨介球与银粉重量比10 20: 1 的比例加入原料银粉，加入为原料银粉重量0.3% 1.5%的油酸或硬脂酸作为分 散剂，加入无水乙醇作为研磨介质；在175-300rpm转速下球磨10-26小时；球 磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉与磨介球分离，得到银粉的乙醇浆液。本发明的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述的将球磨后的片 状银粉浆液进行超声分散处理，并在超声分散时在片状银粉浆液加入油酸或聚 乙烯吡咯垸酮作为分散剂，加入量为0.5 1.5g/L;超声分散后，将银粉浆过滤、 将过滤分离出的片状银粉干燥。本发明的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于将超声分散后的干燥 后的银粉再进行气流分散，气流分散的压縮空气压力为0.1 0.3MPa。本发明针对这些实际生产过程中技术难题作了系统的研究，通过改变不同的 生产工艺条件可制得不同规格的片状银粉，分散性高，符合导电涂料、电磁屏 蔽材料等深加工产品的的不同性能要求，具有工艺易控制、加工成本低、易产 业化生产的特点。本发明的高分散性片状银粉的制备方法，选用液相还原法制备的粒径D50在l 3pm、银含量>99.95%的球形银粉，通过机械球磨工艺研磨成所需规格的 片状粉，然后通过超声分散、气流分散等后处理提高其分散性，制得高分散性 的片状银粉。其中在机械球磨阶段，采用立式搅拌球磨机和行星式球磨机两种 球磨方式均可达到预期效果。本发明方法，采用立式球磨机在相对较低的转速下仅球磨2 6小时，生产 效率为普通机械球磨法的4倍以上，同时所制备的片状银粉成片效果良好，片 径小(磨制后片径即可达10pm以下，后期分散后会进一步降低)，扁平度高， 均匀性和分散性都较市场现有产品优良。行星式球磨机方面，由于采取了比球 磨机推荐型号更小的磨球、复合分散剂等球磨工艺，也可得到上述效果的片状 银粉。发明的方法，采取了超声分散、气流分散等后处理工艺，超声分散30分钟 以上可将微观团聚颗粒尽可能分散开来，而后期的气流分散就是在气流破碎设 备上绕过破碎步骤，只用压縮空气将银粉吹散的作用，避免了银粉颗粒变形， 将银粉完全分散。分散之后的粉激光粒度分析可见片径尺寸有一定程度的降低， 松装密度也有较大程度的降低(与不经后期分散的片状银粉相比可降低1/5 1/2)，分散效果明显。本发明的方法，整个工艺流程简单可行，生产成本低、设备投资少，工艺 条件稳定可靠，产率高。产品片状银粉片径小、分布范围窄、分散性好，易实 现工业化大规模生产。


图1为本发明的方法采用立式搅拌所得片径D5。为lO)am左右片状银粉的 SEM图。图2为本发明的方法采用行星球磨所得片径Ds。为lOjum左右片状银粉的 SEM图。图3为本发明的行星球磨后加后期分散处理所得片径D5。为7pm左右片状 银粉的SEM图。
具体实施方式
高分散性片状银粉的制备方法，选用液相还原法制备的粒径D5。在1 3ym、银含量>99.95%的球形原料银粉，通过立式搅拌型球磨工艺或行星式球磨工 艺研磨成所需规格的片状粉，然后通过超声分散、气流分散等后处理提高其分 散性，制得片径D5o在3 25um、松装密度在0.5 1.8 g/cm3之间高分散性的片 状银粉。两种球磨工艺如下1) 立式搅拌型球磨机在立式搅拌球磨罐中加入1/3 2/3球磨罐容积的氧化 锆磨介球，磨介球直径小0.5 3mm，采用单一粒径的球或一定比例的大小球配 合使用，溶剂为无水乙醇，用量为刚好湮没磨球，按磨介球与银粉重量比10 20: 1的比例加入原料银粉，加入为原料银粉重量0.3% 1%的油酸作为分散剂。 启动球磨机，低转速下将物料完全搅拌均匀后，设定转速为175 400rpm球磨 2 6小时。球磨过程中，磨罐冷却水温度控制在6 10°C，球磨后采用筛分、 无水乙醇冲洗方法将银粉与磨介球分离，得到银粉的乙醇浆液。2) 行星式球磨机在球磨罐中加入1/3 2/3球磨罐容积的氧化锆磨介球，磨 介球直径4)0.5 3mm，根据片状银粉的片径选择球径及大小球的级配，按磨介 球与银粉重量比10 20: l的比例加入原料银粉，加入为原料银粉重量0.3% 1.5%的油酸或硬脂酸作为分散剂，加入无水乙醇作为研磨介质。启动球磨机， 低转速下将物料完全搅拌均匀后，设定转速为175 300rpm球磨10 26小时。 球磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉与磨介球分离，得到银粉的乙醇浆 液。3) 将球磨后的片状银粉进行分散处理。将银粉的乙醇浆液进行超声分散， 时间不少于半小时。同时，可加入0.5 1.5g/L的油酸或聚乙烯吡咯烷酮作为分 散剂，以加强其分散效果。超声分散后，将银粉过滤、千燥。另外，可将超声 分散后的银粉再进行气流分散，进一步增强其分散性。压縮空气压力控制在0.1 0.3MPa，得到高分散性片状银粉。本发明的方法，应用超声分散工艺将提高片状银粉的分散性；气流分散工 艺，就是在气流破碎设备上跳过破碎步骤，只用小压力的压縮空气将片状银粉 吹散， 一方面避免大压力下引起片状银粉变形，另一方面提高银粉的分散性。下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 实施例l在立式搅拌球磨机上1) 称取90克液相还原法制备的银含量>99.95%、粒径Dso在2iLim左右、分 散性好的球形银粉；2) 称取1350g直径4)1.5mm氧化锆磨球装入球磨罐，加入无水乙醇湿磨介 质至刚好湮没磨球，加入上述原料银粉以及0.35g作为分散剂的油酸，开动球磨 机，以150rpm低转速下将物料完全搅拌均匀后，设定转速为250rpm球磨4小 时，球磨过程中磨罐水浴温度控制在『C，球磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法 将银粉与磨球分离，得银粉与乙醇的混合液；3) 取出银粉与乙醇的混合液，根据液量加入1: 1的油酸和聚乙烯吡咯烷 酮使混合液的分散剂浓度达到lg/L，将混合液进行超声分散半小时，之后进行 银粉过滤、干燥；4) 超声分散后的银粉在气流破碎设备上绕过破碎阶段进行气流分散，压缩 空气气压控制在0.2MPa，进料量控制在10g/min，得到片径D5Q为10 u m左右， 松装密度为1.3g/cn^左右的高分散性片状银粉。实施例2在立式搅拌型球磨机上1) 称取90克液相还原法制备的纯度>99.95%、粒径Dw在2 ti m左右、分 散性好的球形银粉；2) 称取1350g直径4)3mm氧化锆磨球装入球磨罐，加入无水乙醇湿磨介质 至刚好湮没磨球，加入上述原料银粉以及0.35g作为分散剂的油酸，开动球磨机， 150rpm低转速下将物料完全搅拌均匀后，设定转速为350rpm球磨4小时，球 磨过程中磨罐水浴温度控制在8"C，球磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉 与磨球分离，得银粉与乙醇的混合液；3) 取出银粉与乙醇的混合液，根据液量加入1: 1的油酸和聚乙烯吡咯烷 酮使混合液的分散剂浓度达到lg/L，将混合液进行超声分散半小时，之后进行 银粉过滤、干燥；4) 超声分散后的银粉在气流破碎设备上绕过破碎阶段进行气流分散，压縮 空气气压控制在0.2MPa，进料量控制在10g/min，得到片径D5Q为15 P m左右，松装密度为0.8g/cn^左右的高分散性片状银粉。 实施例3在行星式球磨机上1) 称取45克液相还原法制备的纯度>99.95%、粒径Dso在2um左右、分 散性好的球形银粉；2) 称取670g直径(J) 1.5mm氧化锆磨球装入球磨罐，加入无水乙醇湿磨介质 36g，加入上述原料银粉以及0.17g作为分散剂的油酸，幵动球磨机，150rpm低 转速下将物料完全搅拌均匀后，设定转速为250rpm球磨20小时，球磨后采用 筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉与磨球分离，得银粉与乙醇的混合液；3) 取出银粉与乙醇的混合液，根据液量加入1: 1的油酸和聚乙烯吡咯烷 酮使混合液的分散剂浓度达到lg/L，将混合液进行超声分散半小时，之后进行 银粉过滤、干燥；4) 超声分散后的银粉在气流破碎设备上绕过破碎阶段进行气流分散，压縮 空气气压控制在0.2MPa，进料量控制在10g/min，得到片径D5。为10 P m左右， 松装密度为1.2g/cn^左右的高分散性片状银粉。实施例4在行星式球磨机上1) 称取45克液相还原法制备的纯度>99.95%、粒径Dso在2um左右、分 散性好的球形银粉；2) 称取134g直径小3mm、 536g直径4) 1.5mm氧化锆磨球装入球磨罐，加 入无水乙醇湿磨介质36g，加入上述原料银粉以及0.17g油酸、0.5g硬脂酸作为 混合分散剂，开动球磨机，150rpm低转速下将物料完全搅拌均匀后，设定转速 为250rpm球磨18小时，球磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉与磨球分 离，得银粉与乙醇的混合液；3) 取出银粉与乙醇的混合液，根据液量加入1: 1的油酸和聚乙烯吡咯垸 酮使混合液的分散剂浓度达到lg/L，将混合液进行超声分散半小时，之后进行 银粉过滤、干燥；4) 超声分散后的银粉在气流破碎设备上绕过破碎阶段进行气流分散，压縮 空气气压控制在0.2MPa，进料量控制在10g/min，得到片径D5Q为7 y m左 右，松装密度为1.5g/cmS左右的高分散性片状银粉。
权利要求
1. 高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于将粒径D50在1～3μm、银含量＞99.95％的球形原料银粉，采用研磨机研磨成片状银粉，然后通过超声分散、气流分散后处理提高其分散性，制得片径D50在3～25μm、松装密度为0.5～1.8g/cm3的高分散性的片状银粉。
2. 根据权利要求1所述的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述 1 3 u m、银含量>99.95%的球形原料银粉是液相还原法制备的。
3. 根据权利要求1所述的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述 的研磨的过程是采用立式搅拌型球磨机研磨的；研磨过程是在立式搅拌球磨罐 中加入为1/3 2/3球磨罐容积的氧化锆磨介球，磨介球直径小0.5 3mm，溶剂 为无水乙醇，按磨介球与银粉重量比10 20: 1的比例加入原料银粉，加入为 原料银粉重量0.3% 1%的油酸作为分散剂；在175 400rpm转速下球磨2 6 小时；球磨过程中，磨罐冷却水温度控制在6 1(TC，球磨后采用筛分、无水乙 醇冲洗方法将银粉与磨介球分离，得到银粉的乙醇桨液。
4. 根据权利要求1所述的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述 的研磨的过程是采用行星式球磨机研磨的；研磨过程是在球磨罐中加入为1/3 2/3球磨罐容积的氧化锆磨介球，磨介球直径4)0.5 3mm，按磨介球与银粉重量 比10 20: l的比例加入原料银粉，加入为原料银粉重量0.3% 1.5%的油酸或 硬脂酸作为分散剂，加入无水乙醇作为研磨介质；在175 300rpm转速下球磨 10 26小时；球磨后采用筛分、无水乙醇冲洗方法将银粉与磨介球分离，得到 银粉的乙醇浆液。
5. 根据权利要求1所述的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于所述 的将球磨后的片状银粉桨液进行超声分散，并且在超声分散处理时在片状银粉 浆液中加入油酸或聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，加入量为0.5 1.5g/L;超声分 散后，将银粉浆过滤、将过滤分离出的片状银粉干燥。
6. 根据权利要求1和4所述的高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于 将超声分散后的干燥后的银粉再进行气流分散，气流分散的压縮空气压力为 0.1 0.3MPa。
全文摘要
本发明公开了一种高分散性片状银粉的制备方法，其特征在于将粒径D₅₀在1～3μm、银含量＞99.95％的球形原料银粉，采用研磨机研磨成片状银粉，然后通过超声分散、气流分散后处理提高其分散性，制得片径D₅₀在3～25μm、松装密度为0.5～1.8g/cm³的高分散性的片状银粉。该制备方法工艺流程简单，适合用于工业上大规模生产片状银粉。
文档编号B22F9/04GK101279369SQ20081009780
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者刘会基, 吴川眉, 涛 孟, 军 李, 李永军, 杨克勇, 浚 武, 路维华, 骞 马 申请人:金川集团有限公司