[發(fā)明專利]一種鋁粉表面水化處理方法及其在制備Al@Ag核殼復合粒子導電與電磁屏蔽填料中的應用

有效

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• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104043826B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 王剛;趙立英;官余意;吳清軍;廖應峰
• 申請（專利權）人: 廣東新勁剛新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司44247
• 代理人: 胡朝陽,孫潔敏

技術領域

本發(fā)明涉及導電與電磁屏蔽復合材料領域。

背景技術

表面包銀核殼復合粒子功能填料能克服傳統(tǒng)單組分銀、銅與鎳等金屬填料存在的密度大、成本高，難在聚合物基體中均勻分散，易造成復合材料的電性能、力學性能和耐環(huán)境性能差等諸多問題，故其被廣泛應用于目前高性能導電與電磁防護復合材料中。對于Al@Ag核殼復合粒子而言，它同時兼具有鋁和銀的各種優(yōu)良特性。鋁較輕，其密度僅為2.72g/cm³，約是銅的密度的三分之一。它的導電性和導熱性較好，僅次于銀、銅和金，居第4位，此外，鋁的表面能生成一層致密的氧化鋁薄膜，可有效地隔絕鋁和氧的接觸，防止其氧化，因此其具有優(yōu)異的環(huán)境適應性。

目前關于Al@Ag復合粒子的文獻，最初是采用兩步法，即：先去除鋁表面氧化層，再鍍上一層銅過渡層，最后在進行化學鍍銀，如：張振華等提出的“銀包鋁粉工藝研究《電鍍與涂飾》（2007，26(1)：23-25）。這種方法存在制備工藝復雜，包覆效果不致密，且復合粒子的銀層與鋁內核是通過物理吸附的方式結合，造成核與殼之間結合力弱等問題。針對上述問題Wencai?Wang等提出“Dopamine-Induced?Surface?Functionalization?for?the?Preparation?of?Al–Ag?Bimetallic?Microspheres《Journal?of?The?Electrochemical?Society》（2011,?158?(4)：D228-D233）”，其工藝步驟是對鋁表面進行多巴胺改性，通過多巴胺上的氨基吸附銀離子而實現原位化學還原銀。盡管解決了銀晶核在鋁粉表面定向沉積的技術問題，但是由于要在鋁粉表面形成多巴胺聚合層，故造成整個反應周期較長，成本較高。CN102757670A及文江鴻（銀包鋁核殼復合粒子的殼層結構調控與性能研究：[碩士學位論文].?武漢：武漢理工大學，2013）提出在不需要去除鋁表面氧化層的前提下，首先在鋁粉表面進行巰基化修飾，建立起銀納米粒子定向沉積在鋁粉表面的技術基礎，最終得到了銀殼層致密和核殼結合力強的Al@Ag核殼復合粒子。此法無需采用昂貴的特殊化學試劑，在一定程度上降低了制備成本。然而，以上兩種方法獲得的Al@Ag核殼復合粒子仍存在銀含量較高問題。例如：當該核殼復合粒子的銀含量低于8%時，同時其在聚合物基體中的體積填充分數僅為42.5%時，復合材料的體積電阻率難以達到10^-3Ω·cm數量級。本發(fā)明通過對鋁粉表面進行羥基化處理，提高了鋁粉表面羥基密度，為硅烷偶聯(lián)劑分子鍵合在鋁粉表面提供了更多的活性位點，從而提高鋁粉表面化學修飾后巰基含量；同時通過控制表面羥基化處理溫度和時間控制鋁粉表面形貌，確保其形貌盡量不變的條件下，在液相化學還原銀過程中，通過提高銀晶核的成核數量，獲得低銀含量、高導電率的Al@Ag核殼復合粒子。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種鋁粉表面水化處理方法及其在制備Al@Ag核殼復合粒子導電與電磁屏蔽填料中的應用，解決現有制備Al@Ag核殼復合粒子存在銀用量大、成本高，或工藝復雜等問題。

本發(fā)明采用的技術方案是，設計一種鋁粉表面水化處理方法，包括以下步驟：步驟1、對鋁粉表面進行清洗，抽濾、干燥；步驟2、將清洗后的鋁粉置于水與乙醇的體積比為3:1的溶液中進行羥基化處理；步驟3、加入硅烷偶聯(lián)劑，對上述鋁粉進行巰基化修飾，抽濾、洗滌、干燥；得到巰基化修飾的鋁粉。

其中，步驟2中溶液的溫度為70-75?℃。

步驟2中鋁粉在溶液中羥基化處理的時間為2-5?min。

本發(fā)明還提供了一種根據上述表面水化處理方法獲得的鋁粉在制備Al@Ag核殼復合粒子導電與電磁屏蔽填料中的應用，可將上述鋁粉用作制備該類導電與電磁屏蔽填料的原材料。

本發(fā)明與現有技術相比具有以下的主要優(yōu)點：

其一，銀殼層致密而薄，銀含量低，成本低。本發(fā)明主要是通過對鋁粉表面進行羥基化處理，提高了鋁粉表面羥基密度，為硅烷偶聯(lián)劑分子鍵合在鋁粉表面提供了更多的活性位點，從而提高鋁粉表面化學修飾后巰基含量，同時通過控制表面羥基化處理溫度和時間控制鋁粉表面形貌，確保其形貌盡量不變的條件下，在液相化學還原銀過程中，通過提高銀晶核的成核數，獲得低銀含量、高導電率的Al@Ag核殼復合粒子。此法制備的Al@Ag核殼復合粒子具有良好的導電性，有望在導電與電磁屏蔽復合材料等領域有重要應用前景。

其二，易于大規(guī)模生產。本發(fā)明制備工藝、原料組成簡單，且制備周期短，便于推廣應用。

具體實施方式