專利名稱：一種納米釕溶膠,其制備方法和用該納米釕溶膠制備的穩定分散導電液的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米釕溶膠，其制備方法和用該納米釕溶膠制備的穩定分散導電液，屬于納米材料技術領域。
背景技術：
近幾年，隨著計算機及微電子技術的飛速發展，辦公自動化，智能化水平不斷提高，各類精密電子儀器(尤其是計算機)，檢測儀器設備應用廣泛，給人們的工作和生活帶來了極大的方便，但隨之而來的是靜電和電磁波干擾，由于儀器儀表表面的靜電而吸塵嚴重難以凈化，當靜電積累到一定程度時，就會產生靜電放電，造成各種精密儀器、電子元件被擊穿而報廢。另外儀器本身向外輻射電磁波，使其信息泄漏，受電磁波干擾影響，儀器本身無法正常工作，尤其是電子線路和元件的微型化、集成化和數字化，使這種干擾的影響日趨嚴重，且電磁波對人體健康會造成一定的損害。要解決這些問題，就必須對儀器儀表的表面用導電涂料進行抗靜電和電磁屏蔽處理。目前，用納米釕溶膠來制備導電液的不多，且已有的導電液穩定性欠佳，抗靜電和電磁屏蔽效果不很理想。已有的納米釕溶膠僅限于采用有機二元醇做還原劑進行還原的方法，此法需要高溫反應，且洗滌和濃縮困難，條件要求高，操作難度大，制作成本較高。
發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種在常溫下即可反應，反應速度快且可控，易于洗滌和濃縮，操作簡便，收效高，制作成本較低的一種納米釕溶膠及其制備方法。
本發明的另一個目的在于提供一種用該納米釕溶膠制備的穩定分散，抗靜電和電磁屏蔽效果好的穩定分散導電液。
本發明的目的可以通過如下措施來達到一種納米釕溶膠，其特征在于它是在分散劑和絡合劑存在下，并在多元醇存在的堿性溶液中，用無機還原劑將釕化合物中的釕離子Ru3+還原為納米金屬單值粒子Ru0，并包覆在有機高分子分散劑表面，經洗滌濃縮形成一種穩定分散的膠體溶液。
為了進一步實現本發明的目的，所述的釕化合物為RuCl3·xH2O。
為了進一步實現本發明的目的，所述的分散劑為PVP K15、PVPK17、PVP K30、PVP K60中的至少一種，PVP即聚乙烯吡咯烷酮。
為了進一步實現本發明的目的，所述的絡合劑為EDTA二鈉(乙二胺四乙酸二鈉)、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉中的至少一種。
為了進一步實現本發明的目的，所述的無機還原劑為水合肼(N2H4·H2O)、硼氫化鈉(NaBH4)中的一種。
為了進一步實現本發明的目的，所述的多元醇為丙三醇、甘露醇、季戊四醇中的至少一種。
為了進一步實現本發明的目的，所述的堿性溶液為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種。
一種納米釕溶膠的制備方法，其特征在于其包括如下步驟1)將重量份為1～7份的釕化合物在常溫下機械攪拌溶解于重量份為100～500份的水中；2)將重量份為2～12份的絡合劑在常溫下機械攪拌溶解于重量份為100～500份的水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的釕化合物溶液加入到步驟2中的絡合劑溶液中，用堿溶液調節整個溶液的PH＝6～9，備用；4)將重量份為2～8份的堿溶于重量份為500～2000份的水中，在不斷攪拌下加重量份為0.1～1份的分散劑，充分溶解后加重量份為2.5～10份的多元醇，攪拌溶解，最后加重量份為2～15份的無機還原劑，溶解均勻。
5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應0.5～5h，靜置6～24h。
6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌4-10遍，最后將溶液濃縮為PH＝4～8，電導率為200～500μs/cm，固體含量的重量百分比為0.5～3.0％膠體溶液。
一種納米釕溶膠所制備的穩定分散導電液，其特征在于它是由下述重量份的原料經攪拌均勻、超聲分散制得取上述納米釕溶膠10～50份；二氧化硅的含量的重量百分比為10～30％的硅溶膠0.5～1.5份；去離子水1～3份；有機硅偶聯劑0.3～1.0份；有機醇類溶劑30～60份；酮類溶劑0.5～5份；醚類溶劑1～5份；潤濕分散劑0.5～2.0份。為了進一步實現本發明的目的，所述的有機硅偶聯劑為KH-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH-560(γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)中的一種；有機醇類溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二丙酮醇中的至少一種；酮類溶劑為丁酮、乙酰丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的至少一種；醚類溶劑為乙醚、甲乙醚、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的至少一種；潤濕分散劑為BYK-181、BYK-154、BYK-354中的至少一種。
上述一種納米釕溶膠所制備的穩定分散導電液的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)稱取上述納米釕溶膠10～50份加入二氧化硅含量的重量百分比為10～31.5％的硅溶膠0.5～1.5份中，攪拌均勻，再向其中加入去離子水1～3份，在攪拌過程中再加入有機硅偶聯劑0.3～1.0份，機械攪拌10～60min；2)在勻速機械攪拌下，將有機醇類溶劑30～60份；酮類溶劑0.5～5份；醚類溶劑1～5份加入上述步驟1中的溶液中，充分攪拌均勻；3)在勻速機械攪拌下，將潤濕分散劑0.5～2.0份加入上述步驟2中的溶液中，然后超聲分散5～30min即得到穩定分散導電液。
本發明同已有技術相比可產生如下積極效果由于本發明的納米釕溶膠采用無機還原劑進行還原的方法，在常溫下即可反應，反應速度快且可控，易于洗滌和濃縮，操作簡便，收效高，制作成本較低。采用該納米釕溶膠等材料制備的穩定分散導電液抗靜電和電磁屏蔽效果好。
具體實施例方式下面結合附圖
對本發明的具體實施方式
作詳細說明實施例1納米釕溶膠的制備1)將6.7g的RuCl3·xH2O在常溫下機械攪拌溶解于重量份為450g的水中；2)將12g的EDTA二鈉在常溫下機械攪拌溶解于重量份為450g的水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的溶液加入到步驟2中的的溶液中，用飽和氫氧化鈉溶液調節整個溶液的PH＝6，備用；4)將6g的氫氧化鈉溶于1500g的水中，在不斷攪拌下加0.9g的PVP K15，充分溶解后加3.0g丙三醇，攪拌溶解，最后加12g的硼氫化鈉，溶解均勻；5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應1h，靜置6h。
6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌4遍，最后將溶液濃縮為PH＝6.3，電導率為450μs/cm，固體含量的重量百分比為0.74％的膠體溶液。
7)經激光粒度分布儀測定，釕粒子的平均粒徑為126nm。
穩定分散導電液的制備1)取上述納米釕溶膠42g加入二氧化硅的含量的重量百分比為16％的硅溶膠1g攪拌均勻，再向其中加入去離子水1.7g，在攪拌過程中再加入KH-550 0.3g，機械攪拌20min；2)在勻速機械的攪拌下，將甲醇42.2g、乙醇3.5g、異丙醇1.4g；N-甲基吡咯烷酮0.8g；乙二醇甲醚2.7g加入上述步驟1中的溶液中，充分攪拌均勻；3)在勻速機械的攪拌下，將BYK-181 0.17g、BYK-1540.33g加入上述步驟2中的溶液中，然后超聲分散5min即得到穩定分散導電液。
實施例2納米釕溶膠的制備1)將7g的RuCl3·xH2O在常溫下機械攪拌溶解于重量份為500g的水中；2)將3g的檸檬酸納在常溫下機械攪拌溶解于重量份為500g的水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的溶液加入到步驟2中的的溶液中，用40％的氫氧化鈉溶液調節整個溶液的PH＝9，備用；4)將8g的氫氧化鈉溶于2000g的水中，在不斷攪拌下加1g PVP K17，充分溶解后加2.5g丙三醇，攪拌溶解，最后加15g的硼氫化鈉，溶解均勻；5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應0.5h，靜置24h。
6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌6遍，最后將溶液濃縮為PH＝6.0，電導率為350μs/cm，固體含量的重量百分比為0.5％的膠體溶液。
7)經激光粒度分布儀測定，釕粒子的平均粒徑為106nm。
穩定分散導電液的制備1)取上述納米釕溶膠21g加入二氧化硅含量的重量百分比為10％的硅溶膠1.5g，攪拌均勻，再向其中加入去離子水3g，在攪拌過程中再加入KH-560 1g，機械攪拌60min；2)在勻速機械攪拌下，將甲醇40g、正丙醇10g、正丁醇5g、異丁醇5g、；丁酮0.5g；乙醚2g、甲乙醚2g、丙二醇甲醚1g加入上述步驟1中的溶液中，充分攪拌均勻；3)在勻速機械攪拌下，將BYK-354 2g加入上述步驟2中的溶液中，然后超聲分散30min即得到穩定分散導電液。
實施例3納米釕溶膠的制備1)將1g RuCl3·xH2O在常溫下機械攪拌溶解于重量份為100g的水中；2)將2g的酒石酸鉀鈉在常溫下機械攪拌溶解于重量份為1000g的水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的溶液加入到步驟2中的的溶液中，用氨水調節整個溶液的PH＝8，備用；4)將2g的氨水溶于500g的水中，在不斷攪拌下加0.1g的PVP K30，充分溶解后加10g季戊四醇，攪拌溶解，最后加2g的水合肼(N2H4·H2O)，溶解均勻；5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應5h，靜置4h。
6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌10遍，最后將溶液濃縮為PH＝8，電導率為200μs/cm，固體含量的重量百分比為3％的膠體溶液。
7)經激光粒度分布儀測定，釕粒子的平均粒徑為135nm。
穩定分散導電液的制備1)取上述納米釕溶膠50g加入二氧化硅含量的重量百分比為30％的硅溶膠0.5g攪拌均勻，再向其中加入去離子水1g，在攪拌過程中再加入KH-550 0.5g，機械攪拌10min；
2)在勻速機械攪拌下，將甲醇25g、乙醇18.5g、異丙醇1.4g、二丙酮醇0.5g；乙酰丙酮5g；丙二醇甲醚1g加入上述步驟1中的溶液中，充分攪拌均勻；3)在勻速機械攪拌下，將BYK-354 0.2g、BYK-181 0.17g、BYK-154 0.33g加入上述步驟2中的溶液中，然后超聲分散10min即得到穩定分散導電液。
實施例4納米釕溶膠的制備1)將4.4g的RuCl3·xH2O在常溫下機械攪拌溶解于重量份為3000g的水中；2)將4g的EDTA二鈉、1g的檸檬酸鈉在常溫下機械攪拌溶解于重量份為300g的水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的溶液加入到步驟2中的的溶液中，用飽和氫氧化鉀溶液調節整個溶液的PH＝8，備用；4)將8.5g的氫氧化鉀溶于1000g的水中，在不斷攪拌下加0.3g的PVP K30、0.2g的PVP K60，充分溶解后加4.0g季戊四醇，攪拌溶解，最后加12g的水合肼(N2H4·H2O)，溶解均勻；5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應1h，靜置6h。
6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌5遍，最后將溶液濃縮為PH＝8，電導率為500μs/cm，固體含量的重量百分比為2.6％的膠體溶液。
7)經激光粒度分布儀測定，釕粒子的平均粒徑為120nm。
穩定分散導電液的制備1)取上述納米釕溶膠10g加入二氧化硅含量的重量百分比為28.5％的硅溶膠0.7g攪拌均勻，再向其中加入去離子水7.5g，在攪拌過程中再加入KH-560 0.6g，機械攪拌30min；2)在勻速機械攪拌下，將有機醇類溶劑為甲醇20g、乙醇23.5g、異丙醇3.0g；丁酮0.8g、乙酰丙酮2.5g；乙二醇甲醚2.7g加入上述步驟1中的溶液中，充分攪拌均勻；3)在勻速機械攪拌下，將BYK-354 0.5g加入上述步驟2中的溶液中，然后超聲分散20min即得到穩定分散導電液。
實施例5納米釕溶膠的制備1)將22g的RuCl3·xH2O在常溫下機械攪拌溶解于重量份為1500g的水中；2)將20g的將4g的EDTA二鈉、5g的檸檬酸鈉在常溫下機械攪拌溶解于重量份為1500g的水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的溶液加入到步驟2中的溶液中，用飽和氫氧化鈉溶液調節整個溶液的PH＝6.2，備用；4)將20g的氫氧化鈉溶于6000g的水中，在不斷攪拌下加2.0g的PVP K17、3.0g的PVP K30，充分溶解后加25g丙三醇、甘露醇75g，攪拌溶解，最后加25g的硼氫化鈉(NaBH4)，溶解均勻；5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應2h，靜置12h。
6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌6遍，最后將溶液濃縮為PH＝6.5，電導率為250μs/cm，固體含量的重量百分比為1.8％的膠體溶液。
7)經激光粒度分布儀測定，釕粒子的平均粒徑為82nm。
穩定分散導電液的制備1)取上述納米釕溶膠150g加入二氧化硅含量的重量百分比為31.5％的硅溶膠60g攪拌均勻，再向其中加入去離子水30g，在攪拌過程中再加入KH-5605g，機械攪拌10min；2)在勻速機械攪拌下，將甲醇420g、乙醇35g、異丙醇14g、二丙酮醇4g；N-甲基吡咯烷酮8g；乙二醇甲醚27g；加入上述步驟1中的溶液中，充分攪拌均勻；3)在勻速機械攪拌下，將BYK-181 2g、BYK-1544g、BYK-354 3g加入上述步驟2中的溶液中，然后超聲分散20min即得到穩定分散導電液。
權利要求
1.一種納米釕溶膠，其特征在于它是在分散劑和絡合劑存在下，并在多元醇存在的堿性溶液中，用無機還原劑將釕化合物中的釕離子Ru3+還原為納米金屬單值粒子Ru0，并包覆在有機高分子分散劑表面，經洗滌濃縮形成一種穩定分散的膠體溶液。
2.根據權利要求1所述的一種納米釕溶膠，其特征在于所述的釕化合物為RuCl3·xH2O。
3.根據權利要求1所述的一種納米釕溶膠，其特征在于所述的分散劑為PVP K15、PVP K17、PVP K30、PVP K60中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的一種納米釕溶膠，其特征在于所述的絡合劑為EDTA二鈉、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的一種納米釕溶膠，其特征在于所述的無機還原劑為水合肼、硼氫化鈉中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種納米釕溶膠，其特征在于所述的多元醇為丙三醇、甘露醇、季戊四醇中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的一種納米釕溶膠，其特征在于所述的堿性溶液為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種。
8.權利要求1所述的一種納米釕溶膠的制備方法，其特征在于其包括如下步驟1)將釕化合物在常溫下機械攪拌溶解于水中；2)將絡合劑在常溫下機械攪拌溶解于水中；3)在不斷攪拌下，將上述步驟1中的釕化合物溶液加入到步驟2中的絡合劑溶液中，用堿溶液調節整個溶液的PH＝6～9，備用；4)將堿溶于水中，在不斷攪拌下加分散劑，充分溶解后加多元醇，攪拌溶解，最后加無機還原劑，溶解均勻；5)將上述步驟3中的液體在2～5min內倒入上述步驟4中的液體中，攪拌反應0.5～5h，靜置4～24h；6)將上述步驟6中的液體用超濾膜系統洗滌4-10遍，最后將溶液濃縮為PH＝4～8，電導率為200～500μs/cm，固體含量的重量百分比為0.5～3.0％膠體溶液。
9.權利要求1所述的一種納米釕溶膠所制備的穩定分散導電液，其特征在于它是由下述重量份的原料經攪拌均勻、超聲分散制得取上述納米釕溶膠10～50份；二氧化硅含量的重量百分比為10～30％的硅溶膠0.5～1.5份；去離子水1～3份；有機硅偶聯劑0.3～1.0份；有機醇類溶劑30～60份；酮類溶劑0.5～5份；醚類溶劑1～5份；潤濕分散劑0.5～2.0份。
10.根據權利要求9所述的一種納米釕溶膠所制備的穩定分散導電液，其特征在于所述的有機硅偶聯劑為KH-550、KH-560中的一種；有機醇類溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、二丙酮醇中的至少一種；酮類溶劑為丁酮、乙酰丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的至少一種；醚類溶劑方乙醚、甲乙醚、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的至少一種；潤濕分散劑為BYK-181、BYK-154、BYK-354中的至少一種。
全文摘要
本發明公開了一種納米釕溶膠，其制備方法和用該納米釕溶膠制備的穩定分散導電液，納米釕溶膠，它是在分散劑和絡合劑存在下，并在多元醇存在的堿性溶液中，用無機還原劑將釕化合物中的釕離子Ru
文檔編號B01J2/30GK1843672SQ200610043778
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月27日 優先權日2006年4月27日
發明者趙寶勤, 林磊, 楊東輝 申請人:山東南德實業有限公司