一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉及其制备方法

技术领域

本发明属于低温固化银浆所使用的高振实密度的片银粉技术领域，具体涉及一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉及其制备方法。

背景技术

随着国内低温固化银浆应用行业的发展，很多低温固化银浆都开启了国产化之路，例如低温键盘浆料、低温触摸屏浆料、低温LED导电银浆、低温晶振导电胶、低温烧结封装浆料，都在逐步完成国外低温银浆到国产低温银浆的替代，而且国产低温银浆还在不停地提升相关技术水平。

国内也涌现了很多致力于开发和生产低温银浆的浆料公司，而国内低温银浆技术的发展，也随之带动了相关低温国产银粉行业的发展和进步，例如在低温键盘银浆领域中，各种具有较好性能的导电低温银粉相继开发出来，替代了国外银粉的使用，也提升了国产低温键盘银浆的整体综合实力。

发明内容

针对现在国内生产的高振实密度的片粉普遍存在振实密度不高(国内现有片粉的振实密度普遍小于5.3)，导致吸油量比较大，后期制作的高固含量低温固化银浆粘度偏大、浆料发干、导致各种性能不佳等问题，本发明提供了一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉及其制备方法，得到的一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉，可以用于制备低温高导热LED导电银浆、高固含量的低温HJT银浆等需要高固含量的低温银浆中，替代其他国外银粉的使用；本发明得到的一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉，高振实密度片粉粒度分布集中，振实密度达到5.5以上，满足市场上需求，填补了国内高固含量低温固化银浆所需求的高振实密度的片银粉的空白。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的制备方法，包括如下步骤：

1)在反应釜A中将硝酸银和去离子水按照1:(5-10)的质量比混合搅拌溶解，温度控制在25-30℃，时间维持5-10min；

2)在反应釜B中加入去离子水、维生素C、分散剂，其中维生素C的加入质量和硝酸银的质量比为1:(1-1.5)，分散剂的加入量为硝酸银质量的3-10‰，硝酸银和去离子水的质量比为1:5，在该反应釜中搅拌溶解，温度控制在25-30℃，时间5-10min；

所述的分散剂选自羟基丙烯酸改性聚醚，分子量为2万-5万；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在15-20min，全部加入后再继续搅拌10-15min进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20，之后加入质量浓度99％以上的酒精进行除水清洗，直至酒精混合湿银粉的电导率达到10以下，得到的湿银粉的粒度分布为D10是0.3-0.6，D50是0.8-1.2，D90是1.5-1.9；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为2mm的锆球，硝酸银和锆球的质量比为1:4；接着加入质量浓度99％以上的酒精，硝酸银和酒精的质量比为1:(0.5-0.8)，然后加入相当于硝酸银质量1-2％的油酸，按照40-60r/min，球磨处理5-10h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60℃恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉，该银粉粒度分布为D10是1.5-3.0，D50是3.5-5.5，D90是6.0-6.5，松状密度是2.5-3.5，振实密度是5.5-5.7。

本发明中：

步骤2)所述的分散剂是羟基丙烯酸改性聚醚，该分散剂的作用：①使生成的银粉粒度集中，银粉在溶液中颗粒与颗粒之间分开不产生硬团聚；②同时使用高分子量的分散剂也能使水溶液的粘度增高，增加银粉颗粒的悬浮性能，加强银粉颗粒的分散性能，控制2万-5万的分子量使得反应生产的银粉颗粒在目标范围内，到达实验预期结果；③同时该分散剂极易溶于水，容易被清洗掉，使得后续的洗粉过程简单迅速。

步骤3)所述的快速分离，是将银粉用抽滤的方式实现和去离子水的快速分离，并且最后两次清洗使用质量浓度为10-30％的酒精进行清洗，由于酒精具有脱水作用和快速挥发作用，后续可以实现银粉的快速烘干。

步骤3)中的所述的直至酒精混合湿银粉的电导率达到10以下，其中酒精混合湿银粉中残留的水分可以忽略不计。

本发明还涉及一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉，采用上述一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的制备方法得到，该银粉粒度分布为D10是1.5-3.0，D50是3.5-5.5，D90是6.0-6.5，松状密度是2.5-3.5，振实密度是5.5-5.7；该银粉适用于制备低温高导热LED导电银浆、高固含量的低温HJT银浆等需要高固含量的低温银浆中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明所述的一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的制备方法，制作过程简单，在合成的阶段没有加入难以清洗的分散剂种类(例如PVP、明胶、阿拉伯树脂等等)，而且在球磨处理工艺中也是常规方式，成本低，易实现，所以得到的片状银粉在大规模生产中品质稳定，应用于后端的高固含量低温固化浆料中性能表现优秀。

2、本发明所述的一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉，振实密度比较高，达到5.5以上，比国内现有的片状银粉的振实密度都高，使用本发明得到的的片状银粉，配制的高固含量低温固化浆料在印刷性能，流动性能，施工性能上都比国内现有技术生产低温片粉要好。

附图说明

图1是本发明实施例1中制备得到的一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的SEM图。

具体实施方式

以下通过实施例进一步详细描述本发明，但这些实施例不应认为是对本发明的限制。如无特别说明，本申请的实施例中的原料和设备均通过商业途径购买，实施例中的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的制备方法，包括如下步骤：

1)在A反应釜中将12公斤硝酸银和80升去离子水混合搅拌溶解，控制水温为27-29℃，时间5min；

2)在B反应釜中将10公斤维生素C加入到60L去离子水中，同时加入90克3W分子量的羟基丙烯酸改性聚醚(浙江威伐新材料科技有限公司)，搅拌溶液，控制水温为27-29℃，时间5min；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在15min，全部加入后再继续搅拌10min后进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20，之后加入质量浓度99％以上的酒精进行除水清洗，酒精混合湿银粉的电导率达到10，湿银粉中残留的水分可以忽略不计，得到的湿银粉的粒度分布为D10是0.35，D50是1.0，D90是1.8；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为2mm的48公斤重的锆球，接着加入质量浓度99％以上的酒精6公斤，然后加入相当于硝酸银质量120g的油酸，按照50r/min，球磨处理8h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60度恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉A，该银粉粒度分布为D10是1.5，D50是4.0，D90是6.0，松状密度是3.5，振实密度是5.5。

图1是实施例1中制备得到的一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的SEM图。

实施例2：

一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的制备方法，包括如下步骤：

1)在A反应釜中将12公斤硝酸银和60升去离子水混合搅拌溶解，控制水温为28-30℃，时间8min；

2)在B反应釜中将12公斤维生素C加入到60L去离子水中，同时加入硝酸银质量的5‰的5W分子量的羟基丙烯酸改性聚醚(浙江威伐新材料科技有限公司)，搅拌溶液，控制水温为28-30℃，时间8min；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在20min，全部加入后再继续搅拌12min后进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20，之后加入质量浓度99％以上的酒精进行除水清洗，酒精混合湿银粉的电导率达到9.9，湿银粉中残留的水分可以忽略不计，得到的湿银粉的粒度分布为D10是0.30，D50是0.8，D90是1.5；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为2mm的48公斤重的锆球，接着加入质量浓度99％以上的酒精7.2公斤，然后加入相当于硝酸银质量240g的油酸，按照40r/min，球磨处理10h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60度恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉A，该银粉粒度分布为D10是2.0，D50是3.0，D90是6.2，松状密度是2.5，振实密度是5.6。

实施例3：

一种用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片银粉的制备方法，包括如下步骤：

1)在A反应釜中将12公斤硝酸银和120升去离子水混合搅拌溶解，控制水温为25-27℃，时间10min；

2)在B反应釜中将18公斤维生素C加入到60L去离子水中，同时加入硝酸银质量的10‰的2W分子量的羟基丙烯酸改性聚醚(浙江威伐新材料科技有限公司)，搅拌溶液，控制水温为25-27℃，时间10min；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在18min，全部加入后再继续搅拌15min后进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20，之后加入质量浓度99％以上的酒精进行除水清洗，酒精混合湿银粉的电导率达到9.8，湿银粉中残留的水分可以忽略不计，得到的湿银粉的粒度分布为D10是0.60，D50是1.2，D90是1.9；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为2mm的48公斤重的锆球，接着加入质量浓度99％以上的酒精9.6公斤，然后加入相当于硝酸银质量180g的油酸，按照60r/min，球磨处理5h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60度恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉A，该银粉粒度分布为D10是3.0，D50是5.5，D90是6.5，松状密度是3.0，振实密度是5.7。

对比例1：

对比例1和实施例的步骤或者配料区别在于：步骤2)中分散剂羟基丙烯酸改性聚醚的加入量减少，其他同实施例1；

具体包括如下步骤：

1)在A反应釜中将12公斤硝酸银和80升去离子水混合搅拌溶解，控制水温为27-29℃，时间5min；

2)在B反应釜中将10公斤维生素C加入到60L去离子水中，同时加入1克3W分子量的羟基丙烯酸改性聚醚(浙江威伐新材料科技有限公司)，搅拌溶液，控制水温为27-29℃，时间5min；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在15min，全部加入后再继续搅拌10min后进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20左右，之后加入99％浓度以上的酒精进行除水清洗，酒精混合湿银粉的电导率达到10以下，湿银粉中残留的水分可以忽略不计，得到的湿银粉的粒度分布为D10是1.5，D50是2.5，D90是4.9；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为2mm的48公斤重的锆球，接着加入99％浓度以上的酒精6公斤，然后加入相当于硝酸银质量120g的油酸，按照每分钟50转，球磨处理8h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60度恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉B，该银粉粒度分布为D10是2.0，D50是3.2，D90是6.3，松状密度是2.1，振实密度是3.7。

对比例2：

对比例2和实施例的步骤或者配料区别在于：步骤2)中分散剂换成其他种类(PVP-K30)，其他同实施例1；

具体包括如下步骤：

1)在A反应釜中将12公斤硝酸银和80升去离子水混合搅拌溶解，控制水温为27-29℃，时间5min；

2)在B反应釜中将10公斤维生素C加入到60L去离子水中，同时加入90克分散剂PVP-K30(上海维酮)，搅拌溶液，控制水温为27-29℃，时间5min；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在15min，全部加入后再继续搅拌10min后进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20左右，之后加入99％浓度以上的酒精进行除水清洗，酒精混合湿银粉的电导率达到10以下，湿银粉中残留的水分可以忽略不计，得到的湿银粉的粒度分布为D10是0.12，D50是0.9，D90是3.5；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为2mm的48公斤重的锆球，接着加入99％浓度以上的酒精6公斤，然后加入相当于硝酸银质量120g的油酸，按照每分钟50转，球磨处理8h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60度恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉C，该银粉粒度分布为D10是0.8，D50是3.5，D90是7.5，松状密度是1.8，振实密度是4.3。

对比例3：

对比例3和实施例的步骤或者配料区别在于：步骤4)球磨工艺发生改变，其他同实施例1；

具体包括如下步骤：

1)在A反应釜中将12公斤硝酸银和80升去离子水混合搅拌溶解，控制水温为27-29℃，时间5min；

2)在B反应釜中将10公斤维生素C加入到60L去离子水中，同时加入90克3W分子量的羟基丙烯酸改性聚醚(浙江威伐新材料科技有限公司)，搅拌溶液，控制水温为27-29℃，时间5min；

3)将反应釜A中的溶液均速缓慢地加入到反应釜B中，并不断搅拌，加入过程控制在15min，全部加入后再继续搅拌10min后进行银粉和溶液的快速分离，并用去离子水水洗湿银粉的电导率达到20左右，之后加入99％浓度以上的酒精进行除水清洗，酒精混合湿银粉的电导率达到10以下，湿银粉中残留的水分可以忽略不计，得到的湿银粉的粒度分布为D10是0.35，D50是1.0，D90是1.8；

4)将上步骤分离得到的湿银粉加入到球磨罐中，再在球磨罐中加入直径为5mm的60公斤重的锆球，接着加入99％浓度以上的酒精6公斤，然后加入相当于硝酸银质量120g的油酸，按照每分钟80转，球磨处理24h；

5)然后用100目筛网将银粉、酒精溶液和锆球分离，继续将银粉用抽滤的方式实现和酒精溶液的分离，经过60度恒温烘干12h，最终得到用于高固含量低温固化银浆的高振实密度片粉D，该银粉粒度分布为D10是2.5，D50是6.0，D90是10.0，松状密度是1.2，振实密度是2.5。

结果与讨论：

1、从以上结果可以看出，实施例的综合效果非常好，银粉粒度分布非常集中，而且振实密度达到5.5以上(5.5-5.7)，能满足高固含量低温固化银浆的需求。

2、从实施例和对比例1中的对比可以看出，如果分散剂羟基丙烯酸改性聚醚的加入量不足，则会对后续反应生产的银粉颗粒产生不良的影响，导致最终得到的片粉产品在粒度和振实上不能达到理想状态。

3、从实施例和对比例2中的对比可以看出，如果分散剂换成其他种类，例如对比例2中的PVP-K30，也会对后续反应生产的银粉颗粒产生不良的影响，导致最终得到的片粉产品在粒度和振实上不能达到理想状态。

4、从实施例和对比例3中的对比可以看出，如果球磨工艺发生改变，那么最终得到的产品也不能达到理想的效果。

本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。