JP6766166B2 - マイクロナノバブルを種結晶誘導として利用した銀粉製造における調製方法 - Google Patents
マイクロナノバブルを種結晶誘導として利用した銀粉製造における調製方法 Download PDFInfo
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Description
金属硝酸塩又は硫酸塩の固体を脱イオン水に溶かし、或いは更にアンモニア水を加えて金属錯体アンモニウム溶液を生成し、酸化剤溶液内の[金属イオン]濃度=0.1〜10モル/リットルを保ち、若しくは更にポリビニルピロリドンPVP又はポリエチレングリコール400或いはツイーン40(ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミタート)若しくはグリセロールの1種又は数種を加えて、十分攪拌した後、10〜50℃の定温状態で保持する酸化剤溶液の調製ステップ(1)と、
脱イオン水の中に1種又は数種のヒドロキシルアミン類化合物の固体或いはビタミンC若しくはホルムアルデヒド又は還元剤としてのヒドラジン水和物を添加して溶かして製造し、還元剤溶液内の[還元剤]濃度=0.1〜10モル/リットルを保ち、還元剤溶液の体積が酸化剤溶液の体積の0.5〜5倍とし、十分攪拌した後10〜50℃の定温状態で保持する還元剤溶液の調製ステップ(2)と、
1種又は数種の分散剤を脱イオン水に添加し、上記分散剤の脱イオン水における全質量は、酸化剤溶液内の銀のモル重量の0.01〜5倍とし、十分攪拌した後、10〜50℃の定温状態で保持する分散剤溶液の調製ステップ(3)と、
各バッチ反応で生成した金属粉末質量0.01%〜10%のオレイン酸又は反応で生成した金属粉末質量0.01%〜10%の1種又は数種のオレイン酸塩を量りとり、これらを凝集剤調製タンク内に添加してから少量のアルコールを添加して混ぜられる凝集剤の調製ステップ(4)と、
反応の開始前、反応釜内に調製済みの分散剤溶液を添加して、攪拌を開始し、同時にマイクロナノバブル発生器を起動させ、反応釜内の分散剤溶液に制御可能なマイクロナノバブルを生じさせ、バブルの直径が0.1nm〜900nmであり、その後同時に定流量(流量が0.1L〜100L/Minとする)で酸化剤溶液及び還元剤溶液が添加されるステップ(5)と、
反応を終えた後、反応釜内の溶液を凝集沈殿槽内に流し、凝集剤を添加して1〜60min高速で攪拌した後、静置・沈殿・分離することで、各種異なる粒径範囲の銀粉を得るステップ(6)と、
を含むことを特徴とする。
(1)本発明の方法は、あらかじめ反応釜内に添加された分散剤溶液内にマイクロナノバブル種結晶を導入することで、還元過程中の銀イオン粒径を制御させ、迅速かつ安定的にアンモニア銀溶液又は銀イオンを含む塩溶液内から銀イオンを銀粉に還元すると共に形成する銀粉の表面形状が球形或いは類球形であることを保証し、かつ粒径が導入するマイクロナノバブルの種結晶数量を通じて調整できる。
(2)本発明の方法は、球形及び類球形の銀粉製造過程中の反応速度を効果的に制御でき、結晶核成長速度及び分散性に対し良好な制御を有し、製造する球形及び類球形の銀粉が非常に良好な結晶化度、球形度、高タップ密度及び高分散性を持ち、特に銀粉粒子内部のゆるい構造は銀粉の活性に非常に役立つ。
(3)本発明の調製方法は、工業化生産、大規模生産に活用されることができ、銀粉を例にすると、5〜150kg/バッチに達することができ、従来の銀粉製造技術の実験室調製方法に比べると、有意な優越性を持つ。
(4)本発明の調製方法は、簡単で、原料も安く、過程も制御しやすく、反応も完全で、製造する製品バッチ間の品質も安定し、従って製品の不合格率を大幅に低下し、企業に十分な経済的利益をもたらす。
(1)硝酸銀溶液を含む酸化剤溶液の調製:硝酸銀塩の固体又は当量の硝酸銀液体を脱イオン水に溶かし、溶液内の銀イオンのモル濃度を[銀イオン]=0.3mol/lに保持させ、溶液を20〜30℃の定温状態で保持させ;
(2)ヒドラジン水和物を含む還元剤溶液の調製:脱イオン水にヒドラジン水和物溶液を添加して製造され、銀を含む酸化剤溶液内の銀含有量に基づき、溶液内のモル比を[銀イオン]:[ヒドラジン水和物]=1:0.1〜5に保持させ、溶液を10〜50℃の定温状態で保持させ;
(3)分散剤溶液の調製:脱イオン水に1種又は2種以上のPVP或いはポリエチレングリコール400を添加して溶かして製造され、その含有量が50〜100g/lであり、十分攪拌した後、溶液を10〜50℃の定温状態で保持させ;
(4)計量ポンプによりあらかじめPVP又はポリエチレングリコール400の化合物を含む分散剤溶液を反応釜に送り込み、同時にマイクロナノバブル発生器を起動させ、反応釜内の分散剤溶液に制御可能なマイクロナノバブルを生じさせ、その後、細孔を通じて銀を含む酸化剤溶液及びヒドラジン水和物を含む還元剤溶液を反応釜内に定量噴射(流量:10L〜20L/Min)し;激しく攪拌(300rpm)しつつ還元反応を起こし、反応を終えた後凝集剤を添加して沈殿分離することで、各種異なる粒径範囲の銀粉を得る。
酸化剤溶液の調製:2000mlの広口瓶内で銀180g/Lを含む硝酸銀溶液500mlを調製し、その中に質量パーセント濃度が18%のアンモニア水200mlを添加し、アンモニア銀溶液を得てから、45℃まで加熱して定温で予備しておき;
還元剤溶液の調製:別の2000mlの広口瓶内でビタミンCを含む溶液及び硫酸ヒドロキシルアミンを調製し、硫酸ヒドロキシルアミン50g及びビタミンC50gを脱イオン水500mlに溶かし、45℃まで加熱して定温で予備しておき;
分散剤溶液の調製:500mlの広口瓶内で分散剤溶液を調製し、PVP65g及びツイーン40 40mlを脱イオン水250mlに溶かし、35℃まで加熱して予備しておき;
計量ポンプによりあらかじめ分散剤溶液を5000mlの広口瓶内に送り込み、同時にマイクロナノバブル発生器を起動させ、反応釜内の分散剤溶液に制御可能なマイクロナノバブルを生じさせ、その後細孔を通じて上記2つの調製した酸化剤溶液及び還元剤溶液を5000mlの広口瓶内で滴下混合を行い、2つの溶液の流量を150ml/minに制御すると共に攪拌を開始し、その攪拌速度が400rpmであり、反応を終えた後、凝集剤を添加して10分間攪拌した後、静置・沈殿・分離することで、球形或いは類球形の銀粉を得る。
1000Lの調製タンクに硝酸銀250kgの固体を加え、脱イオン水800Lを添加し、十分攪拌して溶かした後でその中に質量パーセント濃度が23%のアンモニア水250Lを添加することで、アンモニア銀溶液が得られ、35℃まで加熱して予備しておき(酸化剤溶液);
別の1000Lの調製タンクに脱イオン水500Lを添加した後、ビタミンC150kg及び硫酸ヒドロキシルアミン55kgを添加して、十分溶かした後、35℃まで加熱して予備しておき(還元剤溶液);
500Lの調製タンクで35kgのPVPを400Lの脱イオン水に溶かし、十分攪拌した後、35℃まで加熱して予備しておき(分散剤溶液);
計量ポンプによりあらかじめ分散剤溶液を3000Lの反応釜内に送り込むと共にマイクロナノバブル発生器を起動させ、反応釜内の分散剤溶液に制御可能なマイクロナノバブルを生じさせ、その後細孔を通じて上記2つの調製した酸化剤溶液及び還元剤溶液を反応器内に定量噴射して混合させ、2つの溶液の噴射流量を50L/minに制御すると共に攪拌を開始し、その攪拌速度が120rpmであり、反応過程中に分散剤溶液を滴下し、反応を終えた後、反応液を5000Lの凝集沈殿槽内に流し、凝集剤を添加してから攪拌を開始し、その攪拌速度が300rpmであり、30分間高速で十分攪拌した後、静置・沈殿・分離することで球形或いは類球形の平均粒径が0.1um〜10umの銀粉を得る。
Claims (7)
- 金属硝酸塩又は硫酸塩の固体を脱イオン水に溶かし、或いは更にアンモニア水を加えて金属錯体アンモニウム溶液を生成し、酸化剤溶液内の[金属イオン]濃度=0.1〜10モル/リットルを保ち、若しくは更にポリビニルピロリドンPVP又はポリエチレングリコール400或いはポリオキシエチレンソルビタンモノパルミタート若しくはグリセロールの1種又は数種を加えて、十分攪拌した後、10〜50℃の定温状態で保持する酸化剤溶液の調製ステップ(1)と、
脱イオン水の中に、還元剤として、1種又は数種のヒドロキシルアミン類化合物の固体、ビタミンC、ホルムアルデヒド、又はヒドラジン水和物の少なくともいずれかを添加して溶かして製造し、還元剤溶液内の[還元剤]濃度=0.1〜10モル/リットルを保ち、還元剤溶液の体積が酸化剤溶液の体積の0.5〜5倍とし、十分攪拌した後10〜50℃の定温状態で保持する還元剤溶液の調製ステップ(2)と、
1種又は数種の分散剤を脱イオン水に添加し、上記分散剤の脱イオン水における全質量は、酸化剤溶液内の銀のモル比0.01〜5倍とし、十分攪拌した後、10〜50℃の定温状態で保持する分散剤溶液の調製ステップ(3)と、
各バッチ反応で生成した金属粉末の0.01〜10質量%のオレイン酸又は反応で生成した金属粉末の0.01〜10質量%の1種又は数種のオレイン酸塩を量りとり、これらを凝集剤調製タンク内に添加してから少量のアルコールを添加して混ぜられる凝集剤の調製ステップ(4)と、
反応の開始前、反応釜内に調製済みの分散剤溶液を添加して、攪拌を開始し、同時にマイクロナノバブル発生器を起動させ、反応釜内の分散剤溶液に制御可能なマイクロナノバブルを生じさせ、バブルの直径が0.1nm〜900nmであり、その後同時に定流量(流量が0.1L〜100L/Minとする)で酸化剤溶液及び還元剤溶液が添加されるステップ(5)と、
反応を終えた後、反応釜内の溶液を凝集沈殿槽内に流し、凝集剤を添加して1〜60min高速で攪拌した後、静置・沈殿・分離することで、各種異なる粒径範囲の銀粉を得るステップ(6)と、
を含むことを特徴とする、マイクロナノバブルを種結晶誘導として利用した銀粉製造における調製方法。 - 前記還元剤溶液の調製ステップ(2)内の還元剤は、ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、硝酸ヒドロキシルアミン、ビタミンC,37%〜40%のホルムアルデヒド溶液、ヒドラジン水和物の1種又は2種以上の混合物から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の調製方法。
- 溶液における還元剤と前記ステップ(1)内の金属イオンとのモル比は、[金属イオン]:[ヒドロキシルアミン]=1:0.1〜10であり、又は[金属イオン]:[硫酸ヒドロキシルアミン]=1:0.1〜10であり、或いは[金属イオン]:[硝酸ヒドロキシルアミン]=1:0.1〜10であり、若しくは[金属イオン]:[ビタミンC]=1:0.1〜10であり、又は[金属イオン]:[ホルムアルデヒド]=1:0.1〜10であり、或いは[金属イオン]:[ヒドラジン水和物]=1:0.1〜10であり、十分攪拌した後10〜50℃の定温状態で保持することを特徴とする、請求項1に記載の調製方法。
- 前記ステップ(3)の分散剤は、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレングリコール400、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミタート、グリセロールの1種又は数種から選ばれ、それを前記還元剤溶液の体積の0.5〜2倍の脱イオン水に添加することを特徴とする、請求項1に記載の調製方法。
- 前記ステップ(5)内のマイクロナノバブル発生器で発生させるマイクロナノバブルの直径は、1nm〜900nmであることを特徴とする、請求項1に記載の調製方法。
- 調製して得られた銀粉は、球形及び類球形のミクロンサイズ粒子であることを特徴とする、請求項1に記載の調製方法。
- 前記銀粉粒子の内部は、ゆるい構造であることを特徴とする、請求項1又は6に記載の調製方法。
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