制备银微粒子胶体分散系的方法、银微粒子胶体分散系和导电银膜技术

一种制备银微粒子胶体分散系的方法，该分散系可通过丝网印刷或类似方法简便地形成导电银层和抗菌覆层，该方法的特征在于包括反应步骤：硝酸银水溶液与硫酸亚铁（Ⅱ）水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤：过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤：向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；以及浓缩和洗涤步骤：浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于通过印刷方法如丝网印刷或喷墨印刷简便地形成导电银层或抗菌覆层的银微粒子胶体分散系，以及在衬底上形成的层或覆层。尤其是，本专利技术涉及一种制备不含聚合分散剂的银微粒子胶体分散系的方法，由该方法获得的银微粒子胶体分散系，以及采用该银微粒子胶体分散系形成的导电银膜。
技术介绍
传统的银微粒子胶体分散系是贵金属如银的微粒子以至多10wt％的低浓度分散在溶剂中形成，这样的银微粒子胶体分散系被用作形成透明导电导电层的涂布液，以防止电磁波从计算机显示器等中泄漏出来(参见，日本专利申请特开号H11-329071和2000-268639)，以及用作形成抗微菌覆层的涂布液(参见，日本专利申请特开号H4-321628)，等等。例如，在防止电磁波从计算机显示器等中泄漏出的用途中，采用旋转涂布等方法将形成透明导电层的涂布液涂覆到阴极射线管(CRT)的前玻璃面板上，然后干燥，再在约200℃的温度下烘烤形成透明导电层。近来，为了更简便地形成导电银层而提出了一种方法，该方法采用其中分散有高浓度银微粒子的银微粒子胶体分散膏通过丝网印刷等方法进行印刷，然后在约200℃的温度下烘烤(参见，日本专利申请特开号2000-334618)。然而，用于这一目的银微粒子胶体分散膏的制备曾经采用在减压条件下于气体中蒸发和冷凝银，将银收集在含聚合分散剂的溶液中的气体中蒸发方法。因此，该方法的产率很低，从而使得到的银微粒子胶体分散膏极其昂贵。且，在该银微粒子胶体分散膏中含有能够与银微粒子表面强烈结合的聚合分散剂等以改进分散稳定性，因此，需要在印刷与干燥后通过高温加热处理而分解和除去聚合分散剂等。可见，这不并是优选的方法。还提出一种方法，该方法中银微粒子是通过湿法反应形成的，从而制备出其中分散有高浓度银微粒子的银微粒子胶体分散系(参见，日本专利申请特开号2003-103158)。然而，为了改进反应时形成的银微粒子的分散稳定性，该方法利用了能与银微粒子表面强烈结合的聚合分散剂。因此，在采用其中分散有高浓度银微粒子的银微粒子胶体分散系形成导电银膜之处，存在一问题，即如果在低温下进行热处理，形成的导电银膜不易具有低电阻率。此外，对于银微粒子胶体分散系如银微粒子胶体分散膏，银微粒子胶体分散系的粘度需要能随意调控，以使其能适应各种印刷或涂布方法，如丝网印刷、凹版印刷和喷墨印刷。粘度的调控通常通过将粘度调节成分如粘合剂树脂加入到分散系中而实现。然而，如同上述的聚合分散剂，粘度调节成分需要在高温下进行热处理，这就引起一个问题，即形成的导电银膜的导电性差。
技术实现思路
本专利技术是在考虑了传统制备方法的利弊因素后提出的。因此，本专利技术的一个目的在于提供一种制备水体系、水-有机溶剂体系或有机溶剂体系银微粒子胶体分散系的方法；该方法与制备银微粒子胶体分散系，如银微粒子胶体分散膏的传统方法相比具有简便且产率高的优点。本专利技术的另一个目的在于提供价格便宜的水体系、水-有机溶剂体系或有机溶剂体系银微粒子胶体分散系，这些分散系的分散稳定性高，适应各种印刷或涂布方法，而且在印刷或涂布后，即使在低温下进行热处理时也能形成高导电性薄膜，同时也提供采用这些银微粒子胶体分散系形成的导电银膜。本专利技术制备水体系银微粒子胶体分散系的方法的特征在于反应步骤硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；和浓缩和洗涤步骤浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系。由该方法制得的本专利技术的水体系银微粒子胶体分散系的特征在于该体系以水为溶剂，分散于其中的银微粒子的浓度为10-70wt％，不含聚合分散剂，除银微粒子以外的溶剂部分具有200μs/cm或更小的导电率。本专利技术制备水-有机溶剂体系银微粒子胶体分散系的方法的特征在于反应步骤硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；浓缩和洗涤步骤浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系，得到第二水体系银微粒子胶体分散系；和稀释和调节粘度步骤在第二水体系银微粒子胶体分散系中加入有机溶剂。由该方法制得的本专利技术的水-有机溶剂体系银微粒子胶体分散系的特征在于，该体系以水和有机溶剂为溶剂，分散于其中的银微粒子的浓度为10-70wt％，不含聚合分散剂，具有可调控的粘度范围1至1,000,000mPa·s。然后是本专利技术制备有机溶剂体系银微粒子胶体分散系的方法，其特征在于具有反应步骤硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；浓缩和洗涤步骤浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系，得到第二水体系银微粒子胶体分散系；和溶剂置换步骤在第二水体系银微粒子胶体分散系中加入有机溶剂，然后将水除去。由该方法制得的本专利技术的有机溶剂体系银微粒子胶体分散系的特征在于，该体系由有机溶剂制成，含有分散于其中的浓度为10-70wt％的银微粒子，不含聚合分散剂，具有可调控的粘度范围1至1,000,000mPa.s。本专利技术的导电银膜的特征在于是采用上述水体系、水-有机溶剂体系和有机溶剂体系银微粒子胶体分散系任意之一所形成。根据本专利技术，银微粒子胶体分散系价格便宜，分散稳定性好，印刷或涂布之后，即使在低温下进行热处理也能获得高导电性的膜，而且适应各种印刷或涂布方法，这样的分散系是由比传统制备银微粒子胶体分散系的方法更简便且产率更高的方法所实现。附图说明图1为本专利技术实施例4和5的导电银膜以及比较实施例2的导电银膜的反射率曲线。最佳实施方式本专利技术作下述详细描述。当初，本领域已经公知一些制备银微粒子胶体分散系的方法，其中Carey-Lee方法(参见，Am.J.Sci.，37，47，1889和Am.J.Sci.，38，1889)是广泛应用的方法，它的优点是银微粒子的粒径小，易于制备较高浓度的胶体分散系。Carey-Lee方法是将硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液相混合而反应，然后过滤、洗涤得到的银微粒子的聚集物，之后将纯水加到所得的块状银微粒子聚集物中，由此获得银微粒子胶体分散系。由Carey-Lee方法获得的银微粒子胶体分散系中银微粒子的浓度为0.1-10wt％。如果浓度大于10wt％，就易于发生聚集。此外，当硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液混合时，所采用的混合方法是将一种水溶液一次加入装有另外的水溶液的容器中。这样的混合方法不仅导致低产率或低生产效率，还易于使溶液发生不均匀的混合和相互反应，从而使反应生成的银微粒子的粒径不均匀。这就是该方法的缺点。为了消除这些缺点，需要提供一种方法，该方法采用静止混合器(不发生机械运动的混合器)来将硝酸银水溶液混入硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液中，在保持混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备水体系银微粒子胶体分散系的方法，其包括：反应步骤：硝酸银水溶液与硫酸亚铁（Ⅱ）水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤：过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤：向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；浓缩和洗涤步骤：浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-4-28 123063/20031.一种制备水体系银微粒子胶体分散系的方法，其包括反应步骤硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；浓缩和洗涤步骤浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系。2.根据权利要求1的制备银微粒子胶体分散系的方法，其中，所述银微粒子胶体分散系被调控，使所述水体系银微粒子胶体分散系中除银微粒子以外的溶剂部分的导电率为200μs/cm或更小。3.根据权利要求1的制备银微粒子胶体分散系的方法，其中，所述水体系银微粒子胶体分散系中银微粒子的平均粒径为1nm-30nm。4.根据权利要求1的制备银微粒子胶体分散系的方法，其中，所述水体系银微粒子胶体分散系中银微粒子的浓度为10wt％-70wt％。5.一种水体系银微粒子胶体分散系，其由权利要求1-4中任意一项的方法所制备。6.一种水体系银微粒子胶体分散系，其包括作为溶剂的水，含有以浓度10wt％-70wt％分散的银微粒子，不含聚合分散剂，除银微粒子以外的溶剂部分的导电率为200μs/cm或更小。7.根据权利要求6的银微粒子胶体分散系，其中，所述银微粒子的平均粒径为1nm-30nm。8.一种导电银膜，其是利用权利要求5-7任意一项的银微粒子胶体分散系所形成的。9.一种制备水-有机溶剂体系银微粒子胶体分散系的方法，其包括反应步骤硝酸银水溶液与硫酸亚铁(II)水溶液和柠檬酸钠水溶液的混合液进行反应，得到银微粒子的聚集物；过滤步骤过滤所得银微粒子的聚集物，得到块状银微粒子聚集物；分散步骤向块状物中加入纯水，得到银微粒子分散于纯水中的第一水体系银微粒子胶体分散系；浓缩和洗涤步骤浓缩和洗涤第一水体系银微粒子胶体分散系，得到第二水体系银微粒子胶体分散系；和稀释和调节粘度步骤在第二水体系银微粒子胶体分散系中加入有机溶剂。10.根据权利要求9的制备银微粒子胶体分散系的方法，其中，所述有机溶剂包括二甲基亚砜。11.根据权利要求9的制备银微粒子胶体分散系的方法，其中，所述银微粒子胶体分散系被调控，使所述第二水体系银微粒子胶体分散系中除银微粒子以外的溶剂部分的导电率为200μs/cm或更小。12.根据权利要求9的制备银微粒子胶体分散系的方法，其中，所述水-有机溶剂体系银微粒子胶体分散系中银微粒子的平均粒径为1nm-30nm。13.根据权利要求9的制备银微...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤贤二，行延雅也，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]