專利名稱：超細(xì)銅粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超細(xì)金屬粉的制備方法，特別是超細(xì)銅粉的制備方法。
超細(xì)銅粉可以作為催化劑使用，還可以作為潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的添加劑，起到減少摩擦和修復(fù)摩損的作用。因此為了防止銅粉從潤(rùn)滑油中沉淀出來，銅粉的粒徑越小越好，至少應(yīng)小于0.5微米，且不應(yīng)粘連結(jié)塊。銅粉粒子的形狀以球形為好，可起到滾動(dòng)摩擦的效果。
目前制備銅粉的方法，主要是將二價(jià)銅離子還原為銅粉，具體地可采用氣相體系和液相體系兩種方式。在氣相體系中可以用氫氣或一氧化碳作為還原劑，美國(guó)專利US4204968提出將銅化合物真空蒸發(fā)后用氫還原，可以得到粒徑為1-8微米的銅粉。在液相體系中，可以用三價(jià)鈦離子、NaBH4、甲基吡啶、二氧化硫、肼、抗壞血酸、次磷酸、氫醌等作還原劑，在這些還原劑中有些價(jià)格昂貴。在中國(guó)專利87101491.2中提出的銅粉的制備方法，是將銅鹽水溶液中沉淀出來的新鮮氫氧化物或堿式碳酸鹽料漿，不經(jīng)過濾和洗滌，在少量氯化鈀催化下，用氫直接還原，可得粒徑為幾百納米的銅粉。但無論是氣相體系還是液相體系，得到的銅粉粒子粒徑都偏大，粒子分散性較差，粒子間粘連嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的是提供一種在液相體系中制備超細(xì)銅粉的方法，使用價(jià)格適中的新型還原劑，得到粒徑為15-20納米、分散性良好的超細(xì)銅粉，而且粒子之間不易粘連。
本發(fā)明的要點(diǎn)本發(fā)明為超細(xì)銅粉的制備方法，采用在液相體系中，用連二亞硫酸鈉為還原劑將二價(jià)銅離子還原成銅粉的方法，化學(xué)反應(yīng)式為；具體依次包括如下步驟(1)將銅鹽溶于水中，銅鹽可以是氯化銅、溴化銅、硫酸銅、高氯酸銅等無機(jī)鹽，或甲酸銅、乙酸銅等有機(jī)鹽，也可以是氧化銅與相應(yīng)酸所形成的水溶液。將溶液升溫至40-100℃，加入與水不溶且不與連二亞硫酸鈉反應(yīng)的有機(jī)溶劑，然后加入無機(jī)鹽分散劑或有機(jī)分散劑，其中加入的有機(jī)溶劑與銅鹽水溶液的體積比為1∶3-0.5∶1。加入的無機(jī)鹽分散劑或有機(jī)分散劑的量為銅鹽重量的0.5％-4％。
(2)在充分?jǐn)嚢柘?，加入連二亞硫酸鈉水溶液，使連二亞硫酸鈉的加入量為化學(xué)計(jì)量的1-2倍?？刂品磻?yīng)溫度在40-100℃。反應(yīng)10-20分鐘，收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物過濾、洗滌并干燥。
所說的與水不溶的有機(jī)溶劑可以選自下列物質(zhì)組中的任何一種，即烴、鹵代烴、酯類、醚類、苯及其衍生物。比重最好比水的比重大。
所說的無機(jī)鹽分散劑選自焦磷酸鈉或鉀鹽、六偏磷酸鈉或鉀鹽中的任何一種；有機(jī)分散劑選自聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸甲酯、C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚(可以是市售的平平加0)中的任何一種。
上述步驟(1)和(2)均控制溫度在50-80℃較好。
上述與水不溶的有機(jī)溶劑與銅鹽水溶液的體積比為1∶2-1∶1時(shí)較好。
上述連二亞硫酸鈉的加入量為化學(xué)計(jì)量的1.2-1.5倍時(shí)較好。
上述無機(jī)鹽分散劑或有機(jī)分散劑的添加量為銅鹽重量的1％-3％時(shí)較好。
為了改善銅粉的分散性，本發(fā)明在還原二價(jià)銅離子時(shí)加入了與水不溶的有機(jī)溶劑和分散劑，使還原生成的銅粒，因?yàn)橛袡C(jī)溶劑和分散劑的阻隔而不致粘連結(jié)塊。有機(jī)溶劑的比重可以比水大，也可以比水小，但以比重比水大者為優(yōu)。
采用本發(fā)明的方法制得的超細(xì)銅粉顆粒小，平均粒徑為15-20納米，粒子分散性良好且不易粘連結(jié)塊。所用的還原劑連二亞硫酸鈉價(jià)格適中，使得本發(fā)明的方法制得的銅粉成本較低，具有競(jìng)爭(zhēng)力。
下面結(jié)合比較例、實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的方法及其效果做進(jìn)一步地描述。


圖1比較例制得銅粉的透射電鏡服片，放大倍數(shù)為八萬倍。
圖2實(shí)施例1制得銅粉的透射電鏡照片，放大倍數(shù)為七萬倍。
比較例取1.5gCuCl2·2H2O溶于30ml水中，升溫至60℃，充分?jǐn)嚢柘录尤?0ml含2gNa2S2O4的水溶液，反應(yīng)10分鐘后，將產(chǎn)物過濾、洗滌并干燥。產(chǎn)物的透射電鏡照片見圖1，從圖1可以看出，銅粉顆粒的粒徑為50納米左右，但相互粘連嚴(yán)重。
實(shí)施例1取1.5g CuCl2·2H2O溶于30ml水中，加入20mlCHCl3和0.03g聚丙烯酸鈉，升溫至60℃，在充分?jǐn)嚢柘录尤?0ml含2gNa2S2O4的水溶液?？刂品磻?yīng)溫度在60℃，反應(yīng)10分鐘后，將產(chǎn)物過濾、洗滌并干燥，所得銅粉顆粒的透射電鏡照片見圖2，銅粉顆粒為球形，且均已分散開，粒徑為10-20納米。
實(shí)施例2取1.7gCuSO4·5H2O，溶于25ml水中，加入20ml二甲苯和0.04g焦磷酸鈉，升溫至70℃，在充分?jǐn)嚢柘?，加入?.6g Na2S2O4的水溶液15ml?？刂品磻?yīng)溫度為70℃，反應(yīng)15分鐘后，將產(chǎn)物過濾、洗滌并干燥?？梢缘玫搅?5-30納米的銅粉，且分散性良好。
實(shí)施例3取1g乙酸銅溶于25ml水中，加入25mlCCl4和0.02g六偏磷酸鈉，升溫至70℃。在充分?jǐn)嚢柘拢尤牒?.3g Na2S2O4的水溶液10ml，在70℃下反應(yīng)10分鐘，將產(chǎn)物過濾、洗滌并干燥?？梢缘玫搅?0-30納米的銅粉，且分散性良好。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)銅粉的制備方法，采用在液相中，用連二亞硫酸鈉將二價(jià)銅離子還原成銅粉的方法，依次包括下列步驟(1)將銅鹽溶于水中，升溫至40-100℃，加入與水不溶且不與連二亞硫酸鈉反應(yīng)的有機(jī)溶劑，然后加入無機(jī)鹽分散劑或有機(jī)分散劑，加入的有機(jī)溶劑與銅鹽水溶液的體積比為1∶3-0.5∶1，加入的無機(jī)鹽分散劑或有機(jī)分散劑的量為銅鹽重量的0.5％-4％；(2)在充分?jǐn)嚢柘录尤脒B二亞硫酸鈉水溶液，使連二亞硫酸鈉的加入量為化學(xué)計(jì)量的1-2倍，控制反應(yīng)溫度在40-100℃，反應(yīng)10-20分鐘，收集產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征是所說的與水不溶的有機(jī)溶劑選自下列物質(zhì)組中的任何一種，即烴、鹵代烴、酯類、醚類、苯及其衍生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的制備方法，其特征是所說的與水不溶的有機(jī)溶劑的比重比水的比重大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征是所說的無機(jī)鹽分散劑選自焦磷酸鈉或鉀鹽、六偏磷酸鈉或鉀鹽中的任何一種，所說的有機(jī)分散劑選自聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸甲酯、C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚中的任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一種制備方法，其特征是，步驟(1)和步驟(2)均控制溫度在50-80℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一種制備方法，其特征是所說的與水不溶的有機(jī)溶劑與銅鹽水溶液的體積比為1∶2-1∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一種制備方法，其特征是連二亞硫酸鈉的加入量是化學(xué)計(jì)量的1.2-1.5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一種制備方法，其特征是無機(jī)鹽分散劑或有機(jī)分散劑的添加量為銅鹽重量的1％-3％。
全文摘要
本發(fā)明涉及超細(xì)銅粉的制備方法。采用在液相中,用連二亞硫酸鈉為還原劑,將二價(jià)銅離子還原成銅粉的方法,由于加入了與水不溶的有機(jī)溶劑和分散劑,使由本發(fā)明方法制得的超細(xì)銅粉粒徑小,大約在20—30納米,分散性好,不易粘連結(jié)塊。
文檔編號(hào)B22F9/24GK1188700SQ9710050
公開日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1997年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月21日
發(fā)明者袁偉, 金鑫 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)