一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電路板廢液處理領(lǐng)域，特別涉及一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法。本發(fā)明方法先將廢液進(jìn)行離心除雜，然后加入還原劑還原得到納米銅，最后將納米銅和各種添加劑混合得到納米銅催化漿料。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單，耗能小，成本低，制備出來(lái)的納米銅催化漿料催化性能優(yōu)良。此方法減輕了電路板公司廢水處理的壓力，創(chuàng)造出了更高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也達(dá)到了資源循環(huán)再利用的目的。
【專利說(shuō)明】
一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電路板廢液處理領(lǐng)域，特別涉及一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]在制造高多層的電路板過(guò)程中，酸性蝕刻是一個(gè)必不可少的工序。所謂酸性蝕刻就是按照工程設(shè)計(jì)利用具有酸性和氧化性的藥水將不需的單質(zhì)銅從電路板中蝕刻到藥水中來(lái)，但是隨著蝕刻不斷的進(jìn)行蝕刻液中的銅離子濃度必定會(huì)不斷的增大，當(dāng)銅離子濃度達(dá)到一定濃度時(shí)如果不進(jìn)行處理的話，將會(huì)影響蝕刻的效果。目前很多電路板公司尤其是小型的公司對(duì)于酸性蝕刻廢液都是進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理后賣出去或者是排放。
[0005]酸性蝕刻廢液的主要成分是氯化銅、鹽酸、水，銅的質(zhì)量濃度可達(dá)120?150 g/L。 目前對(duì)于堿性蝕刻液中銅的處理大致可以分為以下方法:1、金屬置換法。利用金屬活潑性的差異，向酸性蝕刻廢液中加入鐵粉或者鋁粉將銅離子還原成海綿狀的單質(zhì)銅;2、萃取電解法。先向酸性蝕刻廢液中加入銅的一些萃取劑，再經(jīng)過(guò)反萃取得到高濃度的銅離子溶液， 然后利用電解的方法得到單質(zhì)銅的；3、電解還原法。這種方法是基于電化學(xué)原理，將酸性蝕刻液中銅離子在陰極得到電子而還原成單質(zhì)銅;4、利用焙燒法回收氧化銅法。將酸性蝕刻廢液經(jīng)過(guò)高壓從噴嘴噴出，以霧滴狀態(tài)分散在550°C的焙燒爐中，分解成氧化銅。然而這些方法存在一些不足之處:①置換法回收率低，銅純度低，而且在置換過(guò)程中伴析氫的副反應(yīng)從而造成了工藝的不穩(wěn)定。②萃取電解法工藝比較復(fù)雜，耗電能比較大，而且電沉積以后的廢液也達(dá)不到排放的標(biāo)準(zhǔn)。③焙燒法，回收率不高，工序復(fù)雜，成本很大。
[0006]催化漿料是近幾年興起的，國(guó)內(nèi)的公司和科研所對(duì)其有所研發(fā)，目前最主要還是用在電路板制造領(lǐng)域，通過(guò)將催化漿料以噴印的方式打印到線路板基材上，隨后經(jīng)過(guò)中低溫的固化后金屬暴露在表面，再放入到鍍液中鍍上銅形成線路。現(xiàn)有催化漿料催化劑多為鈀、鉬、金、銀等貴金屬，然而近年來(lái)，這些貴金屬價(jià)格猛漲，使得各種貴金屬電子衆(zhòng)料制造成本急劇增高。單質(zhì)銅也具有催化性能，當(dāng)銅的尺寸達(dá)到納米級(jí)時(shí)由于尺寸效應(yīng)銅的催化性能更好。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法。
[0009]—種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，包含如下步驟:a取一定量的電路板廢液倒入離心管中利用離心機(jī)進(jìn)行離心過(guò)濾以除去廢液中的懸浮物和沉淀雜質(zhì)，離心后取濾液放入反應(yīng)釜中，加入四甲基氫氧化銨將pH調(diào)節(jié)至8.5，加入占電路板廢液重量0.1-5.0%的表面活性劑，加入占電路板廢液重量20-50%的轉(zhuǎn)移劑，加入占電路板廢液重量的 1.0-10%的還原劑，然后將反應(yīng)釜密封；b將密閉好的反應(yīng)釜放入恒溫反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度至80°C，反應(yīng)時(shí)間為120分鐘，同時(shí)以80轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)液，待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物倒入離心管進(jìn)行離心分離，取含納米銅顆粒的有機(jī)層；c按照以下重量份數(shù)添加其他組分:步驟b中所得的含納米銅顆粒的有機(jī)層10?20份;偶聯(lián)劑1?3份;消泡劑1?3份;稀釋劑40 ?70份;聚乙二醇6000 20?40份；最后將上述物質(zhì)攪拌均勻后得到所述納米銅催化漿料。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟a中的表面活性劑為聚乙二醇月桂酸酯和硬脂酸鈉的混合物， 其中聚乙二醇月桂酸酯和硬脂酸鈉為兩者質(zhì)量重量比1:2。所用表面活性劑為聚乙二醇月桂酸酯和硬脂酸鈉的混合物，此兩者物質(zhì)同時(shí)具有親水功能和親油功能，在水溶液中時(shí)與還原出來(lái)的納米銅顆粒相結(jié)合，將納米銅包裹起來(lái)防止顆粒之間的聚合和被氧化，同時(shí)將包裹起來(lái)的納米銅粉能夠轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)移劑中，這樣減少納米銅在水溶液中停留時(shí)間了，防止了納米銅被水溶液中氧所氧化。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟a中的轉(zhuǎn)移劑為十二烷酸。其既充當(dāng)納米銅的相轉(zhuǎn)移劑，這樣所得到有機(jī)油層可以直接作為催化漿料的成分，從而大大地縮減了溶液中的納米銅轉(zhuǎn)移到漿料中去的步驟，減少了納米銅在轉(zhuǎn)移過(guò)程中被氧化的機(jī)會(huì)，提高了納米銅的純度，同時(shí)也可以作為催化漿料中納米銅的潤(rùn)滑劑，促使銅在催化漿料中的分散，防止納米顆粒的團(tuán)聚， 增強(qiáng)漿料的催化性能。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟a中的還原劑為抗壞血酸。抗壞血酸在反應(yīng)過(guò)程中提供電子將溶液中的銅離子還原成銅單質(zhì)，由于抗壞血酸還原性較溫和，還原速率比較慢，減小了納米銅晶體在還原過(guò)程中長(zhǎng)大的可能性了。
[0013]催化漿料中采用聚乙二醇6000,其在催化劑漿料在固化后中提供一個(gè)連接基材與納米銅粉基本的“橋梁”，一方面能夠連接到基材，另一方面利用其和聚乙二醇月桂酸酯相容性好的特點(diǎn)連接納米銅粉;而且在固化后有部分聚乙二醇6000揮發(fā)掉從而使原先被聚乙二醇6000覆蓋的納米銅暴露出來(lái)以便提供催化性能。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟c中的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。所用硅烷偶聯(lián)劑為本技術(shù)領(lǐng)域常用的硅烷偶聯(lián)劑均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，如KH550，KH570等。[〇〇15]進(jìn)一步的，所述步驟c中的消泡劑磷酸三丁酯。
[0016]進(jìn)一步的，所述步驟c中的稀釋劑為醇類溶劑。所用醇類溶劑為本技術(shù)領(lǐng)域常用的醇類溶劑均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明優(yōu)選使用異戊醇。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:①本發(fā)明采取了在隔空密封體系中制備納米銅和相轉(zhuǎn)移的方法下制備納米銅催化漿料，制備出來(lái)的納米銅分離效果好、形狀均勻、分散性好、純度高、尺寸小，所得的催化漿料催化性能好;②工藝條件相對(duì)容易操作，無(wú)大的耗能;③最終產(chǎn)品為附加值很高的納米銅催化漿料，創(chuàng)造出了更高的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶的目的。
[0018]【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式， 不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例
[0020]取惠州某PCB制造廠生產(chǎn)線的酸性蝕刻廢液，從中取80毫升(約100克)放入離心管中利用離心機(jī)進(jìn)行離心過(guò)濾以除去廢液中的懸浮物和沉淀雜質(zhì)，離心速率7000轉(zhuǎn)/分鐘，離心時(shí)間30分鐘，離心后取濾液倒入密閉性好的反應(yīng)釜中，加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH為 8.5，加入1克聚乙二醇月桂酸酯和2克硬脂酸鈉，加入25克十二烷酸，加入5克抗壞血酸，密封好反應(yīng)釜放入恒溫加熱器中，控制反應(yīng)時(shí)間120分鐘，反應(yīng)溫度80°C，攪拌速率80轉(zhuǎn)/分鐘。反應(yīng)完以后取出冷卻，陳化后倒入離心管中離心取含納米銅的油層，離心速率7000轉(zhuǎn)/ 分鐘，離心時(shí)間30分鐘。然后向含納米銅顆粒的有機(jī)層添加聚乙二醇6000,再依次加入分散劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，異戊醇，消泡劑磷酸三丁酯，放入超聲攪拌器中進(jìn)行攪拌30分鐘，攪拌速率1000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌均勻后得到了納米銅催化漿料。
[0021]所得的納米銅催化漿料由如下質(zhì)量份數(shù)的組分:含納米銅顆粒的有機(jī)層15份； KH550 2份;磷酸三丁酯2份;異戊醇50份;聚乙二醇6000 30份。[〇〇22] 對(duì)比例取惠州某PCB制造廠生產(chǎn)線的酸性蝕刻廢液，從中取80毫升(約100克)放入離心管中利用離心機(jī)進(jìn)行離心過(guò)濾以除去廢液中的懸浮物和沉淀雜質(zhì)，離心速率7000轉(zhuǎn)/分鐘，離心時(shí)間30分鐘，離心后取濾液倒入密閉性好的反應(yīng)釜中，加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH為8.5,加入25克十二烷酸，加入5克抗壞血酸，密封好反應(yīng)釜放入恒溫加熱器中，控制反應(yīng)時(shí)間120分鐘，反應(yīng)溫度80°C，攪拌速率80轉(zhuǎn)/分鐘。反應(yīng)完以后取出冷卻，陳化后倒入離心管中離心取含納米銅的油層，離心速率7000轉(zhuǎn)/分鐘，離心時(shí)間30分鐘。然后向含納米銅顆粒的有機(jī)層添加聚乙二醇6000，再依次加入分散劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，異戊醇，消泡劑磷酸三丁酯，放入超聲攪拌器中進(jìn)行攪拌30分鐘，攪拌速率1000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌均勻后得到了納米銅催化漿料。
[0023]所得的納米銅催化漿料由如下質(zhì)量份數(shù)的組分:含納米銅顆粒的有機(jī)層15份； KH550 2份;磷酸三丁酯2份;異戊醇50份;聚乙二醇6000 30份。
[0024]然后將上述實(shí)施例和對(duì)比例所得的納米銅催化漿料利用馬爾文激光粒度分析儀進(jìn)行粒度分析。通過(guò)測(cè)試可知，實(shí)施例中納米銅的平均粒徑為120 nm，而且分布均勻；而對(duì)比例中納米銅的平均粒徑為326 nm。因此，我們可知通過(guò)添加特定的表面活性劑組合物有利于控制納米銅的粒徑，使得所得的納米銅催化漿料具有更加優(yōu)異的性能。
[0025]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在于包含如下步驟:a取一 定量的電路板廢液倒入離心管中利用離心機(jī)進(jìn)行離心過(guò)濾以除去廢液中的懸浮物和沉淀 雜質(zhì)，離心后取濾液放入反應(yīng)釜中，加入四甲基氫氧化銨將pH調(diào)節(jié)至8.5,加入占電路板廢 液重量0.1-5.0%的表面活性劑，加入占電路板廢液重量20-50%的轉(zhuǎn)移劑，加入占電路板廢 液重量的1.0-10%的還原劑，然后將反應(yīng)釜密封；b將密閉好的反應(yīng)釜放入恒溫反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度至80°C，反應(yīng)時(shí)間為120分鐘，同 時(shí)以80轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)液，待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物倒入離心管進(jìn)行離心分離，取含 納米銅顆粒的有機(jī)層；c按照以下重量份數(shù)添加其他組分:步驟b中所得的含納米銅顆粒的有機(jī)層10?20份;偶聯(lián)劑1?3份;消泡劑1?3份;稀釋劑40 ?70份;聚乙二醇6000 20?40份；最后將上述物質(zhì)攪拌均勻后得到所述納米銅催化漿料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在 于，所述步驟a中的表面活性劑為聚乙二醇月桂酸酯和硬脂酸鈉的混合物，其中聚乙二醇月 桂酸酯和硬脂酸鈉為兩者質(zhì)量重量比1:2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在 于，所述步驟a中的轉(zhuǎn)移劑為十二烷酸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在 于，所述步驟a中的還原劑為抗壞血酸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在 于，所述步驟c中的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在 于，所述步驟c中的消泡劑磷酸三丁酯。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電路板廢液制備納米銅催化漿料的方法，其特征在 于，所述步驟c中的稀釋劑為醇類溶劑。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK106077700SQ201610547550
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月13日
【發(fā)明人】許勤峰
【申請(qǐng)人】許勤峰