一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水及其制备方法技术

一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水及其制备方法，本发明专利技术涉及一种柔性基材表面印制铜图形所用墨水及其制备方法。本发明专利技术要解决现有的印制铜图形的催化墨水中存在的操作繁琐、与基材的通用性不强、结合力不够好的技术问题。本发明专利技术的胶体墨水由盐酸多巴胺、去离子水、氧化剂、pH缓冲剂混合反应后，再加入银络合剂溶液，然后加入表面张力调节剂、粘度调节剂调节墨水的表面张力与粘度，最后用pH调节剂调节溶液pH后得到的胶体。本发明专利技术的胶体墨水中，含有粘附银的聚多巴胺颗粒，粘附力强，可与各种柔性基材结合力良好，可用于印制电子技术领域。

Silver catalytic colloidal ink for flexible substrate surface ink jet printing copper pattern and preparation method thereof

The present invention relates to a silver catalytic colloid ink for flexible substrate surface ink jet printing copper pattern and a preparation method thereof. The invention relates to ink for printing copper pattern on flexible substrate surface and its preparation method. The invention solves the technical problems existing in the catalytic ink of the existing printed copper pattern that the operation is tedious, the versatility of the substrate is not strong and the resultant force is not good enough. The colloidal ink of the present invention consists of dopamine hydrochloride, deionized water, oxidizing agent, pH buffer mixed reaction after adding the silver complexing agent solution, then adding the surface tension and viscosity surface tension regulator, adjust the ink viscosity modifier, finally obtained with pH regulator to adjust after the colloid solution pH. The colloidal ink of the present invention contains poly silver particles adhering to silver, which has strong adhesive force and good combining ability with various flexible base materials, and can be used in the field of printed electronic technology.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种柔性基材表面印制铜图形所用墨水及其制备方法。
技术介绍
铜图形的制造方法主要有光刻法、直接印刷法和催化生长法。光刻法工艺极其复杂，而且有超过70%的铜被大量浪费，同时在刻蚀过程中大量使用的刻蚀液也给环境造成了较大的压力。直接印刷法分为导电浆料法与纳米金属墨水法。导电浆料法是将铜粉作为导电颜填料制备成一种电子浆料，然后通过丝网印刷等印刷方式来印制铜图形。这种工艺制备线路较宽而且后期需要高温烧结过程，所以对于不耐温的基材不适用。纳米金属墨水法主要是合成纳米铜墨水，然后通过喷墨印刷的方式在基材上制备铜图形。这种方式的缺点在于墨水稳定性不高（3-6个月），而且后期也需要烧结过程。为了解决这些问题，近几年催化生长法被提出。催化生长法的原理是首先合成一种墨水，这种墨水本身含有可催化化学镀铜的贵金属催化剂，如钯，银，铜等等，这些金属可为离子态，也可以为单质状态。之后将催化墨水装入喷墨打印机印制出所需要的图形，最后将催化剂图形放入化学镀铜溶液中原位生长出铜图形。中国专利CN103476199A中提出一种离子钯或银或铜的催化墨水，将这种离子型墨水喷到基材上后，要进行还原步骤才能进行后续的化学镀铜；对于离子钯或者银墨水，将这类离子型墨水喷到基材上后，还要进行辐射步骤或者加热固化步骤，才能进行后续的化学镀铜；应用以上这些墨水的操作繁琐。对于离子铜墨水，需要用到硼氢化钠等还原步骤，这种墨水虽然稳定性高，但是还原步骤复杂且效率不高，而且只适用于某些基材，如聚酰亚胺，并不具有通用性，而且对于不同基材的结合力也不能保证。
技术实现思路
本专利技术要解决现有的印制铜图形的催化墨水中存在的操作繁琐、与基材的通用性不强、结合力不够好的技术问题，而提供一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水及其制备方法。本专利技术的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水按重量份数比由0.5～20份的盐酸多巴胺、55～95份的去离子水、0.5～5份的氧化剂、0.5～5份的pH缓冲剂、0.01～5份的银络合剂溶液、0.1～1份表面张力调节剂和0.1～4份粘度调节剂制成的胶体，该胶体的pH值为7～9，其中银络合剂溶液是按重量份数比由0.5～10份的银盐、0.1～15份的络合剂和75～95份的去离子水制成的；所述的络合剂为氨水、乙醇胺或乙二胺的一种或其中几种的组合。上述的用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水的制备方法按以下步骤进行：一、按重量份数比称取0.5～20份的盐酸多巴胺、55～95份的去离子水、0.5～5份氧化剂、0.5～5份的pH缓冲剂，0.01～5份的银络合剂溶液，0.1～1份表面张力调节剂、0.1～4份粘度调节剂；其中银络合剂溶液是按重量份数比由0.5～10份的银盐、0.1～15份的络合剂和75～95份的去离子水混合而成的；所述的络合剂为氨水、乙醇胺或乙二胺的一种或其中几种的组合；二、将一部分去离子水倒入容器中，加入pH缓冲剂搅拌至溶解；三、在搅拌状态下，将氧化剂加入到容器中，搅拌溶解；四、在搅拌状态下，将盐酸多巴胺加入到容器中，然后温度升温至40～50℃，反应12～24h；五、在搅拌状态下，将银络合剂溶液加入到容器中，反应0.5～5h；六、在搅拌状态下，将表面张力调节剂、粘度调节剂依次加入到容器中，搅拌均匀后，再将剩余的去离子水倒入容器中，最后用pH调节剂调节pH至7～9，得到用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水。本专利技术中，盐酸多巴胺具有儿茶酚结构，该物质在碱性条件下易受到氧化剂的氧化作用而生成具有类似贻贝黏附蛋白分子mftp-5的生物粘结剂聚多巴胺，聚多巴胺几乎可以粘附在任何基材上，而且聚多巴胺结构中含有邻位羟基即儿茶酚结构，具有微弱还原性，可以将络合作用较弱的银络合离子还原成银催化颗粒，而本身的儿茶酚结构氧化成醌或者半醌结构。本专利技术中的胶体墨水中含有氨水、乙醇胺和乙二胺等较弱络合剂，使银络合离子的络合作用也较弱，因此胶体墨水中的银络合离子是不稳定的，具有微弱还原性的聚多巴胺就可以将其还原成具有催化作用的银微粒，粘附在聚多巴胺颗粒周围。如果采用络合作用较强的络合剂，聚多巴胺不能将金属络合离子还原，无法得到银微粒。因此使用这种胶体墨水，不需要再进行另外的还原、辐射步骤或者加热步骤，直接进行后续的化学镀操作即可。本专利技术的胶体墨水中含有可以粘附于几乎任何基体聚多巴胺微粒，这种生物粘结剂与传统催化墨水处理相比，通用性强，此工艺与各种柔性基材结合力良好。而且该制备方法工艺简单，线路图形质量好，可用于印制电子
附图说明图1是实例1的步骤j得到的用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水的粒径分布图；图2是实例1的步骤j得到的用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水的100000倍SEM形貌图；图3是实例1的步骤j得到的用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水的EDS谱图分析测试图；图4是用实施例1中用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水在PI表面喷墨印制铜图形的形貌图；图5是实施例2中用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水在PET表面喷墨印制铜图形的形貌图；图6是实施例3中用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水在ABS表面喷墨印制铜图形的形貌图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水按重量份数比由0.5～20份的盐酸多巴胺、55～95份的去离子水、0.5～5份的氧化剂、0.5～5份的pH缓冲剂、0.01～5份的银络合剂溶液、0.1～1份表面张力调节剂和0.1～4份粘度调节剂制成的胶体，该胶体的pH值为7～9，其中银络合剂溶液是按重量份数比由0.5～10份的银盐、0.1～15份的络合剂和75～95份的去离子水制成的；所述的络合剂为氨水、乙醇胺或乙二胺的一种或其中几种的组合。本实施方式的胶体墨水中盐酸多巴胺具有儿茶酚结构，在碱性条件中，在氧化剂的氧化作用下而生成具有类似贻贝黏附蛋白分子mftp-5的生物粘结剂聚多巴胺，聚多巴胺几乎可以粘附在任何基材上，粘附力强，而且聚多巴胺具有微弱还原性，可以将络合作用不太强的银络合离子还原成纳米银催化颗粒分布在聚多巴胺周围。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是银络合剂溶液中的银盐为硝酸银、硫酸银、磷酸银、氟化银和高氯酸银中的一种或其中几种的组合；其它与具体实施方式一相同。当银盐为组合物时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水，其特征在于该胶体墨水按重量份数比由0.5～20份的盐酸多巴胺、55～95份的去离子水、0.5～5份的氧化剂、0.5～5份的pH缓冲剂、0.01～5份的银络合剂溶液、0.1～1份表面张力调节剂和0.1～4份粘度调节剂制成的胶体，该胶体的pH值为7～9，其中银络合剂溶液是按重量份数比由0.5～10份的银盐、0.1～15份的络合剂和75～95份的去离子水制成的；所述的络合剂为氨水、乙醇胺或乙二胺的一种或其中几种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水，其特征在于该胶体墨水
按重量份数比由0.5～20份的盐酸多巴胺、55～95份的去离子水、0.5～5份的氧化剂、0.5～5
份的pH缓冲剂、0.01～5份的银络合剂溶液、0.1～1份表面张力调节剂和0.1～4份粘度调
节剂制成的胶体，该胶体的pH值为7～9，其中银络合剂溶液是按重量份数比由0.5～10份
的银盐、0.1～15份的络合剂和75～95份的去离子水制成的；所述的络合剂为氨水、乙醇胺
或乙二胺的一种或其中几种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水，
其特征在于银络合剂溶液中的银盐为硝酸银、硫酸银、磷酸银、氟化银和高氯酸银中的一
种或其中几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨
水，其特征在于氧化剂为过氧化钠、次氯酸钠、过硫酸铵中的一种或者其中几种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨
水，其特征在于pH缓冲剂为tris盐酸盐、磷酸二氢钠的一种或者其中几种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨
水，其特征在于表面张力调节剂为十二烷基硫酸钠和/或十六烷基磺酸钠。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨
水，其特征在于银催化墨水中粘度调节剂为松油醇、异丙醇中的一种或者其中几种的组合。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨
水，其特征在于pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。
8.制备权利要求1所述的一种用于柔性基材表面喷墨印制铜图形的银催化胶体墨水的
方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，王艳青，黎德育，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23