一種高抗氧化性類球形銅粉的製備方法
2023-10-04 18:18:39 1
專利名稱：：一種高抗氧化性類球形銅粉的製備方法
技術領域：
：本發明涉及銅粉的製備方法，尤其涉及一種高抗氧化性類球形銅粉的液相化學沉澱製備法。
背景技術：
：在電子電氣工業中，對於導電金屬材料而言，主要選擇具有良好分散性，抗氧化性高，粒度適中的球形或近球形的粉體，能夠使漿料有良好的流變性能，有效控制電極層厚薄，提高電極表面平整度，乾燥後電極有優良的緻密性，燒結收縮率小，具有良好的導電性。銅粉是應用最廣泛的一種賤金屬導電材料。目前在電子工業中應用最為廣泛的是以霧化法生產的球形銅粉，用該方法製作的缺點是設備投資龐大，製造成本大，對設備要求高，能耗高，產品粒度分布範圍廣，對操作者經驗依賴程度高，批與批之間的重現性差等。CN200810097400.3種製備球形超細銅粉的方法，涉及一種在同一體系中用兩步還原獲得球形超細銅粉方法。其特徵是採用液相還原法，在同一體系中兩步還原，以葡萄糖為預還原劑、水合肼為還原劑，通過調整銅鹽濃度、分散劑的種類和用量、加液速度等條件製得15um的球形銅粉。該方法工藝流程簡單，適合用於工業上大規模生產。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種適宜用於電子槳料製造中，分散性好、不團聚、比表面積小、振實密度高、粒度大小可控制、粒度分布範圍窄、抗氧化性能強的類球形銅粉的製備方法。本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的一種高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，包括還原反應、洗滌、表面化學處理和乾燥處理步驟，所述還原反應是將還原劑和含銅起始物材料溶於溶劑中，在助劑的作用下，進行還原反應，反應溫度是4010(TC，還原反應時間是25小時。所述的還原劑是維生素C(C6H806，Vc，)。所述的含銅起始物材料是在水溶液中可電離成Cu2+的物質，包括水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調節PH值用無機鹽或鹼性物質和表面活性劑用水溶性高分子材料。進一步在上述的製備方法中，所述的無機鹽或鹼性物質是碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。所述的表面活性劑用水溶性高分子材料是聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、阿拉伯膠粉GumArabic、可溶性接枝澱粉中的一種或幾種。所述還原反應原理是formulaseeoriginaldocumentpage5再進一步在上述製備方法中，所述洗滌處理是用508(TC去離子水將粉體洗滌3土2次，所述粉體與離子水的重量比是0.81.2:5。所述的表面化學處理是混合乳液在255(TC條件下浸潤銅粉2-3分鐘後，吸走取水分。所述的混合乳液是由聚合液體樹脂與去離子水按照重量比為0.81.2:IOO混合配製，所用聚合液體樹脂是一種本領域技術人員常用的烯烴類多聚體混合物液體樹脂。所述的乾燥處理是鼓風乾燥，乾燥溫度不高於65°C。與現有技術相比，所述的還原劑是維生素C，維生素C可以把銅離子從離子狀態還原出來，生成銅單質和酸，當酸累積到一定程度後，反應進入一種動態平衡中，要打破這種平衡需要加入一定的鹼性物質進行中和，加鹼後銅離子和氫氧根在維生素C存在的情況下，會同步發生反應，生成氫氧化亞銅和水，維生素C則會再進一步把氫氧化亞銅中的銅從溶液中還原出來。維生素C是一種強弱適中的還原劑，它可比較溫和地把銅離子還原出來，反應過程容易控制。在銅粉製作過程中，在晶核形成期由於表面能過高容易形成團聚，加進一定量的表面活性劑，對晶核表面進行保護，則可以達到有效控制生成的銅粉顆粒大小的目的。所選用的含銅起始物原料、還原劑維生素c、助劑、溶劑等均是無毒、常規的化工原料，無汙染，易採購。選用強弱適中的維生素c作還原劑，能有效控制反應速度，保證所得銅粉粒徑大小可控、均勻且粒度分布範圍窄，使用時可有效控制電極層厚薄。本發明所得的銅粉不團聚，具有良好單顆粒分散性，能夠使漿料有良好的流變性能，乾燥後電極有優良的緻密性，燒結收縮率小，具有良好的導電性。粉體振實密度高，能有效提高漿料電極表面平整度，特別適合於配製電子漿料。採用有機樹脂對粉體進行表面化學控制，大大提高了粉體的抗氧化性能，乾燥可在大氣中進行，不需要真空條件或者氮氣氛保護，常溫空氣中保存。粉體使用與銅漿中的有機載體相近的有機聚合液體樹脂進行表面化學處理，故在配漿時極易分散於有機載體中。設備投資少，產品成本低，工藝簡單、易行，易於工業化生產。圖1為本發明製備的類球形銅粉的SEM圖圖2為本發明製備的類球形銅粉的VPSD圖圖3為本發明製備的類球形銅粉的XRD圖圖4為本發明製備的類球形銅粉的STA圖具體實施例方式本發明的主旨是選用強弱適中的維生素C作還原劑，能有效控制反應速度，保證所得銅粉粒徑大小可控、均勻且粒度分布範圍窄，使用時可有效控制電極層厚薄。選用聚合液體樹脂有對粉體進行表面化學控制，大大提高了粉體的抗氧化性能，乾燥可在大氣中進行，不需要真空條件或者氮氣氛保護，常溫空氣中保存。所得的銅粉不團聚、分散性好、粉體振實密度高、能有效提高漿料電極表面平整度，特別適合於配製電子漿料。使用該方法，設備投資少，產品成本低，工藝簡單、易行，易於工業化生產。下面結合實施例對本發明的內容作進一步詳述，實施例中所提及的內容並非對本發明的限定，製備方法中溫度、時間及材料的選擇可因地制宜而對結果並無實質性影響。首先簡述本發明製備方法的基本方案一種高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，包括還原反應、洗滌、表面化學處理和乾燥處理步驟，所述還原反應是將還原劑和含銅起始物材料溶於溶劑中，在助劑的作用下，進行還原反應，反應溫度是4010(TC，還原反應時間是25小時；所述的還原劑是維生素C;所述的含銅起始物材料是在水溶液中可電離成Cu2+的物質，包括水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調節PH值用無機鹽或鹼性物質和表面活性劑用水溶性高分子材料。實施例1稱取100g五水合硫酸銅，加入500ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作A溶液；稱取25g氫氧化鈉，加入200ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作B溶液；稱取40gVc，加入300ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作C溶液；稱取5gPVA，加入100ml去離子水，攪拌溶解待用，稱作D溶液稱取0.25g聚合液體樹脂，加入25ml去離子水，高速攪拌乳化至乳液狀待用，稱作E溶液。把A、B、C、D四種溶液分別加熱到50°C，在攪拌條件下把D、C、B溶液依次加入到A溶液中(每種溶液加入時間《5分鐘)，每次加完前一種溶液攪拌10分鐘後再加入後一種溶液，直到加完為止；攪拌保溫2小時，升溫到65t:，再保溫3小時。靜置，待銅粉沉澱後，棄去上層溶液，用布氏漏鬥過濾，用50-8CTC去離子水洗滌三次；用E溶液浸泡2-3分鐘，棄去溶液；用鼓風乾燥箱6(TC鼓風乾燥。所得銅粉性能如表l所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。實施例2如實施例1，將五水合硫酸銅改為三水合硝酸銅，用量為97g，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。實施例3如實施例1，將五水合硫酸銅改為二水合氯化銅，用量為68.5g，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。實施例4如實施例1，將氫氧化鈉改為氫氧化鉀，用量為35g，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。實施例5如實施例1，將氫氧化鈉改為含量為25-28%的氨水(不需要加去離子水，氨水原液即可)，用量為95ml，其他不變。所得銅粉性能如表l所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。實施例6如實施例l，將PVA改為阿拉伯膠粉，用量相同，其他不變。所得銅粉性能如表1所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。實施例7如實施例l，將工藝改為加完料後攪拌保溫2小時，升溫到8(TC，再保溫2小時，其他不變。所得銅粉性能如表l所示。類球形銅粉的電子顯微鏡分析SEM(2500倍)如圖1所示；類球形銅粉的雷射粒度分布VPSD圖如圖2所示；類球形銅粉的X衍射分析XRD如圖3所示；類球形銅粉的熱分析STA圖如圖4所示。這4種測試分析方法都是本領域技術人員常用粒子分析方法。表ltableseeoriginaldocumentpage9權利要求1、一種高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，包括還原反應、洗滌、表面化學處理和乾燥處理步驟，其特徵在於所述還原反應是將還原劑和含銅起始物材料溶於溶劑中，在助劑的作用下，進行還原反應，反應溫度是40～100℃，還原反應時間是2～5小時；所述的還原劑是維生素C；所述的含銅起始物材料是水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調節PH值用無機鹽或鹼性物質和表面活性劑用水溶性高分子材料。2、根據權利要求1所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於所述的無機鹽或鹼性物質是碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。3、根據權利要求2所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於所述的表面活性劑用水溶性高分子材料是聚乙烯醇PVA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、阿拉伯膠粉GumArabic、可溶性接枝澱粉中的一種或幾種。4、根據權利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於所述還原反應原理是Cu2++C6H806=〉Cu+C6H606+2H+H++0H—=>H20Cu2++OH_=>Cu(OH)zlCuOH2CuOH+C6H806=>2Cu+C6H606+2H20。5、根據權利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於所述洗滌處理是用508(TC去離子水將粉體洗漆3士2次，所述粉體與去離子水的重量比是0.81.2:5。6、根據權利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於所述的表面化學處理是混合乳液在255(TC條件下浸潤銅粉2-3分鐘後，吸走取水分。7、根據權利要求6所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於:所述的混合乳液是由聚合液體樹脂與去離子水按照重量比為0.81.2:100混合配製。8、根據權利要求1-3中任一項所述的高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，其特徵在於所述的乾燥處理是鼓風乾燥，乾燥溫度不高於65-C。全文摘要本發明公開了一種高抗氧化性類球形銅粉的製備方法，包括還原反應、洗滌、表面化學處理和乾燥處理步驟，所述還原反應是將還原劑和含銅起始物材料溶於溶劑中，在助劑的作用下，進行還原反應，反應溫度是40～100℃，還原反應時間是2～5小時。所述的還原劑是維生素C(C6H806，Vc，)。所述的含銅起始物材料是在水溶液中可電離成Cu2+的物質，包括；所述的含銅起始物材料是水合硫酸銅、水合硝酸銅、水合氯化銅中的一種或幾種；所述的溶劑是去離子水；所述的助劑是調節pH值用無機鹽或鹼性物質和表面活性劑用水溶性高分子材料。所得銅粉分散性好、不團聚、比表面積小、振實密度高、粒度大小可控制、粒度分布範圍窄、抗氧化性能強。文檔編號B22F9/24GK101590530SQ20091004073公開日2009年12月2日申請日期2009年6月30日優先權日2009年6月30日發明者餘龍華,吳海斌,唐元勳,孟淑媛,陸進輝申請人:廣東風華高新科技股份有限公司