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)明具有操作簡單，耗能小，成本低，制備出來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)濟效益，同時也達到了資源循環(huán)再利用的目的。
【專利說明】
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程中，酸性蝕刻是一個必不可少的工序。所謂酸性蝕刻就是按照工程設(shè)計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，但是隨著蝕刻不斷的進行蝕刻液中的銅離子濃度必定會不斷的增大，當銅離子濃度達到一定濃度時如果不進行處理的話，將會影響蝕刻的效果。目前很多電路板公司尤其是小型的公司對于酸性蝕刻廢液都是進行簡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120?150 g/L。 目前對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，而且在置換過程中伴析氫的副反應從而造成了工藝的不穩(wěn)定。②萃取電解法工藝比較復雜，耗電能比較大，而且電沉積以后的廢液也達不到排放的標準。③焙燒法，回收率不高，工序復雜，成本很大。
[0006]催化漿料是近幾年興起的，國內(nèi)的公司和科研所對其有所研發(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?，F(xiàn)有催化漿料催化劑多為鈀、鉬、金、銀等貴金屬，然而近年來，這些貴金屬價格猛漲，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，當銅的尺寸達到納米級時由于尺寸效應銅的催化性能更好。
[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進行離心過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，然后將反應釜密封；b將密閉好的反應釜放入恒溫反應器中，調(diào)節(jié)反應溫度至80°C，反應時間為120分鐘，同時以80轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌反應液，待反應結(jié)束后將反應物倒入離心管進行離心分離，取含納米銅顆粒的有機層；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)同時具有親水功能和親油功能，在水溶液中時與還原出來的納米銅顆粒相結(jié)合，將納米銅包裹起來防止顆粒之間的聚合和被氧化，同時將包裹起來的納米銅粉能夠轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)移劑中，這樣減少納米銅在水溶液中停留時間了，防止了納米銅被水溶液中氧所氧化。
[0011]進一步的，所述步驟a中的轉(zhuǎn)移劑為十二烷酸。其既充當納米銅的相轉(zhuǎn)移劑，這樣所得到有機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)移過程中被氧化的機會，提高了納米銅的純度，同時也可以作為催化漿料中納米銅的潤滑劑，促使銅在催化漿料中的分散，防止納米顆粒的團聚， 增強漿料的催化性能。
[0012]進一步的，所述步驟a中的還原劑為抗壞血酸。抗壞血酸在反應過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程中長大的可能性了。
[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以便提供催化性能。
[0014]進一步的，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)劑均可實現(xiàn)本發(fā)明，如KH550，KH570等。[〇〇15]進一步的，所述步驟c中的消泡劑磷酸三丁酯。
[0016]進一步的，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工藝條件相對容易操作，無大的耗能;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)濟效益，實現(xiàn)了變廢為寶的目的。
[0018]【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明，實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式， 不是對本發(fā)明的限定。實施例
[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進行離心過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，離心時間30分鐘，離心后取濾液倒入密閉性好的反應釜中，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，密封好反應釜放入恒溫加熱器中，控制反應時間120分鐘，反應溫度80°C，攪拌速率80轉(zhuǎn)/分鐘。反應完以后取出冷卻，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，離心時間30分鐘。然后向含納米銅顆粒的有機層添加聚乙二醇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進行離心過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，離心時間30分鐘，離心后取濾液倒入密閉性好的反應釜中，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，密封好反應釜放入恒溫加熱器中，控制反應時間120分鐘，反應溫度80°C，攪拌速率80轉(zhuǎn)/分鐘。反應完以后取出冷卻，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，離心時間30分鐘。然后向含納米銅顆粒的有機層添加聚乙二醇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]然后將上述實施例和對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行粒度分析。通過測試可知，實施例中納米銅的平均粒徑為120 nm，而且分布均勻；而對比例中納米銅的平均粒徑為326 nm。因此，我們可知通過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]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(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，均應落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
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進行離心過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，然后將反應釜密封；b將密閉好的反應釜放入恒溫反應器中，調(diào)節(jié)反應溫度至80°C，反應時間為120分鐘，同 時以80轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌反應液，待反應結(jié)束后將反應物倒入離心管進行離心分離，取含 納米銅顆粒的有機層；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】B82Y40/00GK106077700SQ201610547550
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】許勤峰
【申請人】許勤峰