CN110453203A

CN110453203A - 一种用于金膏材料的有机化学添加剂及其使用方法

Info

Publication number: CN110453203A
Application number: CN201910744057.5A
Authority: CN
Inventors: 刘涛; 田文怀; 李竞龙; 张震
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2019-11-15

Abstract

一种用于金膏材料的有机化学添加剂及其使用方法，属于有机化学添加剂领域。将金纳米颗粒(含量约占总添加剂11％‑12％)溶解在由60％松油、20％苄基醇和20％粉状松香组成的溶剂中而制得树脂酸金，溶解在松油中的树脂酸钍替代全部或部分树脂酸铑作为烧结抑制剂，溶解在松油中的树脂酸铬作为加热催化剂，溶解在松油中的树脂酸铋作为粘结剂，90％甲苯和10％苄基醇组成溶剂，用松香调节最终成品粘稠度，涂抹在在陶瓷和玻璃情况下，在600‑800℃进行烧结。本发明方法设计巧妙，简单可靠，成本低廉，可显著降低金膏添加剂成本并提升金膏产品最终使用效果；烧结后的表面粗糙度相比较传统金膏材料大大降低，金纳米颗粒分布更加均匀。

Description

一种用于金膏材料的有机化学添加剂及其使用方法

技术领域

本发明属于有机化学添加剂领域，提供了一种能够有效固定金纳米颗粒并且防止金膏材料在烧结过程中出现裂纹的添加剂。

背景技术

随着当今时代科学技术的持续发展，小型化电子设备风靡全球，已成为化学家、物理学家和材料科学家的重要研究方向，也显著推动了纳米粒子研究领域的发展。这种对于新型纳米材料的探索，有助于弄清楚电子原子分子属性在分子和固态物理之间的中间区域是如何随着尺寸的增大而演变的基本问题，未来可被应用于超快数据领域通信和光学数据存储等诸多领域。同时半导体纳米粒子由于它们的高表面积与体积比而被作为催化剂广泛用于太阳能电池领域。

金属纳米粒子被广泛研究主要原因是其独特的光学性质，特别是碱性金属和贵金属。其中银和金在可见光区域内都具有比较宽的电磁波谱吸收带，其纳米粒子溶液呈现出一种非常鲜艳的颜色。这种现象的主要原因源于受电磁场诱导的集体自由传导电子间的相互振荡作用。这些共鸣也被表示为表面等离子体。

近年来因为金纳米颗粒具有这些独特的光学性质，而被广泛应用于军用夜视仪的制造。然而传统金膏材料在烧结过程中因表面不光滑平整且易出现裂纹，和容易剥落等问题，这很影响夜视仪的使用。

目前市场上使用的金膏材料添加剂大多是铅、镉盐等化合物，这类添加剂在使用过程中表现出表面抗化学腐蚀性差、黏合力差、色泽阴暗、易脱落褪色等一系列问题。因此开发一种新型添加剂替代传统添加剂成为解决这些问题的理想解决方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于金膏材料的有机化学添加剂，使用该添加剂能够获得表面光洁平整、烧结后薄膜附着力强、纳米金颗粒分布均匀的金膏材料。

本发明涉及用于金膏材料的液态和膏糊状有机化学添加剂的改进。该添加剂包含贵金属的树脂酸盐的溶液或膏状、起烧结抑制作用的树脂酸钍的溶液或膏糊、粘合剂铋、适量松香和溶剂等。

一种用于金膏材料的有机化学添加剂，其中树脂酸金占比控制在40％～45％，烧结抑制剂占比控制在3％～6％，加热催化剂占比控制在2％～3％，粘结剂3％～7％，稀释溶剂26％～30％，粘性溶剂占比控制在15％～20％，杂质成分控制在不超过1％。

进一步地，所述树脂酸金由占总添加剂质量分数为11％-12％的金纳米颗粒溶解在由60％松油、20％苄基醇和20％粉状松香组成的溶剂中而制得；所述烧结抑制剂溶解在松油中的树脂酸钍替代全部或部分树脂酸铑制得；所述加热催化剂由溶解在松油中的树脂酸铬制得；所述粘结剂由溶解在松油中的树脂酸铋制得；所述稀释溶剂为甲苯和苄基醇；所述粘性溶剂为松香。

如上所述用于金膏材料的有机化学添加剂的使用方法，将金纳米颗粒(含量约为11％-12％)溶解在由60％松油、20％苄基醇和20％粉状松香组成的溶剂中而制得树脂酸金，溶解在松油中的树脂酸钍作为烧结抑制剂，溶解在松油中的树脂酸铬作为加热催化剂，溶解在松油中的树脂酸铋作为粘结剂，90％甲苯和10％苄基醇组成溶剂。涂抹在陶瓷和玻璃情况下，在600-800℃进行烧结，得到均匀且光亮的薄金层。

本发明在研究贵金属膏状材料的配方时，发现与迄今使用的铑相比，更容易获得的钍在烧结抑制方面的作用能与铑相媲美。与常规使用的铑相比，使用钍或者少量铑并用钍，其烧结抑制作用比单独使用铑效果更好。而且从经济观点来看，烧结抑制剂钍比铑便宜的多，有效降低了成本。另外，粘结剂使用铋酸盐其原因是铋金属的原子量大且性质稳定，能够有效地固定纳米金颗粒，且铋酸盐的黏性高，能够显著地增强金膏材料在烧结过程中的粘结性。

本发明优点是：

1、防止金膏材料在烧结过程中出现裂纹以及完全烧结等情况；

2、使得烧结后的金膏表面光洁平整无褶皱；

3、增强了金膏材料的粘结性及附着力；

4、固定纳米金颗粒，使其分布均匀。

具体实施方式

下面用实例来补充说明：

实例一：

按照表-1所示配方制备含金液液态有机化学添加剂，并含金量为11％，并含钍与适量的铑作为烧结抑制剂，将该试剂涂覆在玻璃瓷器上，在700-800℃进行烧结，得到均匀且光亮的薄金层。

其中含金量是指金元素占总添加剂的质量分数为11％，占树脂酸金的质量分数为27.31％

表-1

对表1配方添加剂进行烧结后所得的均匀且光亮的薄金层进行成分分析，可测得各金属元素分布结果如表1-1所示。

表1-1

金属	含量(％)
		Au	93.82
Rh	0.21
		Th	2.01
Cr	0.57
		Bi	2.39
其他	1

实例二：

按照表-2所示配方制备含金液态有机化学添加剂，并含金量为12％，并含钍作为烧结抑制剂。将所述试剂涂敷在玻璃上，在600-800℃进行烧结，得到均匀且光亮的薄金层。

其中含金量是指金元素占总添加剂的质量分数为12％，占树脂酸金的质量分数为27.71％

表-2

对表2配方添加剂进行烧结后所得的均匀且光亮的薄金层进行成分分析，可测得各金属元素分布结果如表2-1所示。

表2-1

金属	含量(％)
		Au	94.02
Rh	2.02
		Cr	0.57
Bi	2.39
		其他	1

注:

1、上文每个实施例中所示出的各金属的数值不表示氧化物形式的值而表示金属元素的含量；

2、上述实施例中添加的“铋”以溶解在松油中的树脂酸铋形式添加；

3、上述实施例中使用的“钍”是指在空气中烧制时能给出ThO2结构的有机化合物；

4、本发明实践中，基于下述原因，钍的添加量规定为每100(重量)份贵金属为1-8(重量)份。当钍的添加量低于I(重量)份时,由烧成在陶瓷表面形成的贵金属薄层不能完全防止烧结。

由以上实施例获得结果可知，本发明之有机化学添加剂，物理形态在常温下呈现液态和膏糊状，一般可用于陶瓷和玻璃。相比较传统添加剂，避免了单独使用铑作为用于经烧制在陶瓷表面形成贵金属薄层的烧结抑制剂，创新的单独使用钍或使用钍并用少量铑作为烧结抑制剂，最终在烧结成膜的过程中其烧结抑制作用能达到与单独使用铑一样的效果。在实际生产中，钍比铑成本低得多，更易获得，拥有更多的来源。同时，铋元素以树脂酸铋的形式作为粘合剂大大的提升了金膏材料的粘结性，有效提升来金膏材料烧结后的表面附着力，同时使烧结后的表面粗糙度相比较传统金膏材料大大降低，金纳米颗粒分布更加均匀。本发明方法设计巧妙，简单可靠，成本低廉，可显著降低金膏添加剂成本并提升金膏产品最终使用效果。

Claims

1.一种用于金膏材料的有机化学添加剂，其特征在于树脂酸金占比控制在40％～45％，烧结抑制剂占比控制在3％～6％，加热催化剂占比控制在2％～3％，粘结剂3％～7％，稀释溶剂26％～30％，粘性溶剂占比控制在15％～20％，杂质成分控制在不超过1％。

2.如权利要求1所述用于金膏材料的有机化学添加剂，其特征在于所述树脂酸金由占总添加剂质量分数为11％-12％的金纳米颗粒溶解在由60％松油、20％苄基醇和20％粉状松香组成的溶剂中而制得；所述烧结抑制剂溶解在松油中的树脂酸钍替代部分或全部树脂酸铑制得；所述加热催化剂由溶解在松油中的树脂酸铬制得；所述粘结剂由溶解在松油中的树脂酸铋制得；所述稀释溶剂为甲苯和苄基醇；所述粘性溶剂为松香。

3.如权利要求1或2所述用于金膏材料的有机化学添加剂的使用方法，其特征在于将占总添加剂质量分数为11％-12％的金纳米颗粒溶解在由60％松油、20％苄基醇和20％粉状松香组成的溶剂中而制得树脂酸金，溶解在松油中的树脂酸钍替代全部或部分树脂酸铑作为烧结抑制剂，溶解在松油中的树脂酸铬作为加热催化剂，溶解在松油中的树脂酸铋作为粘结剂，90％甲苯和10％苄基醇组成溶剂，松香调节最终溶剂的粘稠度，在涂抹在陶瓷和玻璃的情况下，在600-800℃进行烧结，得到均匀且光亮的薄金层。