1.1 實(shí)驗(yàn)材料

銅粉；松油醇，叔丁基卡必醇醋酸酯，乙基纖維素，其他試劑均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

三輥研磨機(jī)(德國EXAKT)；低溫納米材料制備分散機(jī)(廣州聚能納米生物科技股份有限公司，JN-02FS)；行星重力攪拌機(jī)(綿陽世諾科技有限公司，RM300S)；電動攪拌機(jī)(德國IAK)；Acorn Area 低場核磁共振儀(XiGo Nanotools Inc)。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

1.3.1 有機(jī)載體制備

在燒瓶中加入15%~30%的乙基纖維素樹脂，溶于70%~85%有機(jī)溶劑(松油醇、丁基卡必醇醋酸酯)在80℃的油浴中攪拌溶解24 h，用200目濾布過濾，轉(zhuǎn)移后靜置24h，備用。

1.3.2 分散工藝

(1)采用低溫納米材料制備分散機(jī)對混合好的原始漿料分別進(jìn)行納米均質(zhì)分散，分散溫度為20±1℃，分散壓力為1500bar。

(2)采用行星重力攪拌機(jī)對混合好的原始漿料進(jìn)行行星重力分散，行星重力分散，程序設(shè)置如下：階段1：公轉(zhuǎn)400rpm，60s；階段2：自轉(zhuǎn)1200rpm，60s；階段3：公轉(zhuǎn)900rpm，60s。

(3)采用電動攪拌機(jī)對混合好的原始漿料進(jìn)行剪切攪拌分散，剪切攪拌分散程序設(shè)置如下：用電動攪拌機(jī)以300r/min速度攪拌10min 至均勻；然后以800r/min 速度攪拌50min；最后以500r/min 速度攪拌10min。

1.3.3 漿料制備

按一定比例依次加入金屬粉74%、玻璃粉5%、有機(jī)載體20%、助劑1%。按照1.3.2制定的分散工藝進(jìn)行混合分散，將分散好的漿料用三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨分散；選用400目不銹鋼濾網(wǎng)對漿料進(jìn)行過濾，將制得的均勻漿料轉(zhuǎn)移至樣品罐中，密封保存。

1.3.4 漿料分散性的測試

用滴管分別吸取已制備好漿料0.5mL，裝到測試的試管容器中，將石英試管插入儀器中，采用低場核磁共振儀進(jìn)行測試，得到漿料的弛豫時間。低場核磁共振儀的磁場強(qiáng)度為0.3T，頻率為13MHZ，溫度為25℃。

2.1 不同分散工藝對分散均勻性的影響

納米高壓均質(zhì)分散機(jī)的原理是柱塞泵通過不斷的往復(fù)運(yùn)動，將漿料吸入高壓部件通道中，柱塞可調(diào)節(jié)壓力的大小。漿料在高壓下流過縫隙時，液滴首先被延伸，后通過閥體時的湍流作用而將其剪切拉碎。從閥縫中高速沖出的液流撞上擋圈，產(chǎn)生了高速的撞擊作用。同時，壓力迅速下降產(chǎn)生巨大的爆破力，瞬時引起空穴現(xiàn)象，釋放強(qiáng)烈的能量和高頻振動，使顆?；蛞旱纹扑?，從而達(dá)到液態(tài)樣品均質(zhì)、粉碎和乳化的效果。

行星重力分散機(jī)又稱行星離心式混合器，是一種可以不使用攪拌器葉片的情況下攪拌材料和同時消除氣泡的設(shè)備。公轉(zhuǎn)主要是采用離心力使材料遠(yuǎn)離中心，自轉(zhuǎn)是通過容器的旋轉(zhuǎn)使材料產(chǎn)生流動，材料同時具有旋轉(zhuǎn)和剪切，旋轉(zhuǎn)軸采用45度設(shè)計(jì)，可產(chǎn)生三維運(yùn)動。漿料表面與容器壁之間的流速變化，導(dǎo)致流動復(fù)雜，剪切力大。這種剪切力使液滴和顆粒更小，并增加了他們的分散性，與此同時，氣泡也會分散的得好。

剪切攪拌分散機(jī)主要是通過剪切頭實(shí)現(xiàn)漿料的分散，它的剪切頭由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子與定子相互嚙合。轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力形成強(qiáng)負(fù)壓區(qū)，漿料被吸入工作腔，在定、轉(zhuǎn)子間隙內(nèi)受到剪切和離心、撞擊和湍流等綜合作用，而產(chǎn)生分裂液滴的張力，液體離開定子小孔后壓力又回升，由此產(chǎn)生了空穴效應(yīng)，剪切頭高速旋轉(zhuǎn)，對漿料進(jìn)行剪切、分散和撞擊，漿料就會變得更加均勻，以達(dá)到分散目的。

按照1.3.2分別采用了三種不同分散工藝：納米均質(zhì)分散、行星重力分散、剪切攪拌分散制備電子漿料，按照1.3.4進(jìn)行漿料分散性的測試，弛豫時間圖1所示。

從圖1 中的弛豫時間結(jié)果來看，三種不同混合分散工藝，采用納米均質(zhì)分散工藝分散效果最好，行星重力和剪切攪拌分散工藝的分散效果接近一致，在混合分散時采用納米均質(zhì)分散工藝對漿料進(jìn)行分散，分散效果最好，漿料分散的最均勻。

2.2 研磨時間對分散均勻性影響

三輥研磨機(jī)是對物料進(jìn)行有效研磨和分散的設(shè)備，對漿料產(chǎn)品的品質(zhì)提升具有不可替代的作用，精密的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格要求的零件使得設(shè)備能夠持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行納米級別的研磨和分散。通過水平的三根輥筒的表面相互擠壓及不同速度的摩擦而達(dá)到研磨效果。漿料在中輥和后輥間加入，由于中輥和后輥的相反異步旋轉(zhuǎn)而引起漿料的急劇摩擦反動，強(qiáng)大的剪切力破壞了漿料顆粒內(nèi)分子之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，在經(jīng)邊前兩輥的二次研磨，從而達(dá)到迅速的粉碎和分散，進(jìn)而使?jié){料高度均勻混合分散。

采用低溫納米材料制備分散機(jī)對原始漿料納米均質(zhì)分散，將分散好的漿料進(jìn)行三輥研磨，研磨時間分別為15分鐘、30分鐘、45分鐘，將研磨后的漿料進(jìn)行過濾，制備好的電子漿料按照1.3.4進(jìn)行漿料分散性的測試，弛豫時間如圖2所示。

從圖2中的弛豫時間結(jié)果來看，當(dāng)采用納米均質(zhì)分散工藝時，三輥研磨時間30 分鐘和45 分鐘時，結(jié)果接近。由此可見，采用納米均質(zhì)分散工藝時，研磨時間為30 分鐘時，漿料就能得到很好的分散均勻性了。三輥研磨是對漿料成品的最后分散步驟，對分散均勻性影響較大，分散時間短，漿料分散效果不佳，粗顆粒較多，在制備成電子元器件后，對其性能影響較大，會造成電容被擊穿而引起失效。分散時間過長，由于漿料中有機(jī)溶劑容易揮發(fā)，造成漿料粘度過大，不適合后期器件的制備，同時也影響生產(chǎn)效率。通過對研磨時間進(jìn)行分析和研究，確定了合適的研磨時間及工藝，具有可行性及參考性，同時也保證了漿料分散的均勻性。

2.3 分散劑對分散均勻性影響

分散劑是一種在分子內(nèi)同時具有親油和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑，可均勻分散那些難溶于溶劑中的無機(jī)、有機(jī)固體及液體顆粒，同時也能防止顆粒的沉降和凝聚，進(jìn)而形成穩(wěn)定的漿料。分散劑的作用是通過對漿料中的超細(xì)顆粒表面進(jìn)行潤濕，降低顆粒間的表面能，同時包覆一層包覆層，可以很好的起到均勻分散作用。

分散劑的添加顯著增強(qiáng)了顆粒間的相互排斥作用，為顆粒的良好分散營造出所需要的物理化學(xué)條件。排斥作用主要通過以下三種方式實(shí)現(xiàn)：一是增大顆粒表面電位的絕對值，以提高顆粒間的靜電排斥任用；二是通過高分子分散劑在顆粒表面形成吸附層之間的空間位阻效應(yīng)，使顆粒間產(chǎn)生很強(qiáng)的空間位阻排斥力；三是調(diào)控顆粒表面極性，增強(qiáng)分散介質(zhì)對顆粒的潤濕性，在滿足潤濕原則的同時，增強(qiáng)表面溶劑化膜，提高它的表面結(jié)構(gòu)化程度，使結(jié)構(gòu)化排斥力增大。

電子漿料中使用的一般是高分子分散劑，主要是利用它在顆粒表面的吸附膜的強(qiáng)大空間位阻排斥效應(yīng)，高分子分散劑的致密吸附膜對顆粒的團(tuán)聚、分散狀態(tài)有非常顯著的作用。常用的有機(jī)高分子鏈上均勻分布著大量的極性基團(tuán)，由此導(dǎo)致顆粒表面的親水化，增強(qiáng)表面對極性液體的潤濕性，有利于顆粒分散。

分別添加了相同含量的BYK、TEGO、BASF三種不同分散劑，配制成原始漿料。低溫納米材料制備分散機(jī)對原始漿料進(jìn)行納米均質(zhì)分散，將分散好的漿料進(jìn)行三輥研磨和過濾，制備好的電子漿料按照1.3.4進(jìn)行漿料分散性的測試，弛豫時間如圖3所示。

從上圖中的弛豫時間結(jié)果來看，當(dāng)采用納米均質(zhì)分散工藝時，三輥研磨時間30分鐘時，分散劑為BYK時，漿料的分散均勻性最好。而采用TEGO和BASF分散劑配制的漿料分散均勻性比BYK差，故采用BYK為漿料的分散劑。

2.4 分散劑含量對分散均勻性影響

分散劑的含量對漿料的均勻性、流變特性和穩(wěn)定性有著明顯的影響。當(dāng)分散劑含量過低時，漿料處于部分解凝狀態(tài)，顆粒表面具有較低的電荷密度，顆粒間的排斥作用較小，而范德華力作用較強(qiáng)，粘度較大，粘料體系的穩(wěn)定性差。隨著分散劑含量的增加，使分散劑分子在顆粒表面吸附漸漸趨于飽和，顆粒表面電荷密度增加，顆粒間的排斥作用也相應(yīng)增強(qiáng)，漿料逐漸達(dá)到完全解凝狀態(tài)，漿料的分散性好，此時漿料的粘度變小，穩(wěn)定性好不容易發(fā)生沉降。當(dāng)分散劑含量過高時，顆?？晒┓稚┪降拿娣e有限，當(dāng)分散劑在顆粒表面達(dá)到飽和吸附后，多余未吸附的分散劑鏈會相互橋聯(lián)形成橋梁作用，使原本分散的顆粒再次團(tuán)聚，從而產(chǎn)生絮凝沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致漿料的流動性、分散性和穩(wěn)定性變差，降低了原有漿料的各項(xiàng)性能，因此在使用分散劑提升漿料的分散性及穩(wěn)定性的時候，需要測試出合適的含量配比，才能制備出分散性好且穩(wěn)定的漿料。

采用BYK為分散劑，含量分別為0.3%、0.6%、0.9%，配制成原始漿料。低溫納米材料制備分散機(jī)對原始漿料納米均質(zhì)分散，將分散好的漿料進(jìn)行三輥研磨和過濾，制備好的電子漿料按照1.3.4 進(jìn)行漿料分散性的測試，弛豫時間如圖4所示。從上圖中的弛豫時間結(jié)果來看，當(dāng)采用納米均質(zhì)分散工藝時，三輥研磨時間30分鐘時，分散劑為BYK，含量為0.6%時，漿料的分散均勻性最好。而當(dāng)分散劑BYK含量過高或者過低時，漿料分散均勻性都不好，故選擇分散劑BYK 含量為0.6%配制漿料。高分子分散劑的分散和團(tuán)聚作用是可以轉(zhuǎn)化的，所以分散劑含量并非越多越好，要根據(jù)漿料固含量及顆粒尺寸進(jìn)行最佳含量范圍的確定。

(1) 測定三種不同分散工藝制備的電子漿料的分散均勻性，納米均質(zhì)分散工藝的弛豫時間最短，分散效果最好。

(2) 測定三種不同研磨時間工藝制備的電子漿料的分散均勻性，研磨時間30分鐘和45分鐘時，結(jié)果相接近，選擇研磨時間為30分鐘。

(3) 測定三種不同類型及含量的分散劑制備的電子漿料的分散均勻性，分散劑為BYK，含量為0.6%時，漿料的分散均勻性最好。