金属纳米粒子水分散液制造技术

本发明专利技术提供一种金属纳米粒子水分散液，其含有金属纳米粒子(X)与有机化合物(Y)的复合体(不包括所述有机化合物(Y)为聚乙烯吡咯烷酮的复合体在内)、及聚乙烯吡咯烷酮(Z)。进而，提供一种金属纳米粒子水分散液，其中，所述有机化合物(Y)为包含具有阴离子性官能团的(甲基)丙烯酸系单体的单体混合物的聚合物，该阴离子性官能团为选自羧基、磷酸基、亚磷酸基、磺酸基、亚磺酸基及次磺酸基中的1种以上。该金属纳米粒子水分散液即使被施加了在储存时、运输时可能发生的加热、或在冻结后融化之类的热负荷，也具有优异的分散稳定性，并且具有向基材的充分的吸附性及表面活性。

Water Dispersion of Metal Nanoparticles

The present invention provides a water dispersion of metal nanoparticles, which contains a complex of metal nanoparticles (X) and organic compound (Y) (excluding the complex of the organic compound (Y) as polyvinylpyrrolidone) and polyvinylpyrrolidone (Z). Furthermore, a metal nanoparticle aqueous dispersion is provided, in which the organic compound (Y) is a polymer containing a monomer mixture of (methyl) acrylic acid monomers with anionic functional groups, which are more than one of the selected carboxyl, phosphoric acid, phosphite, sulfonic acid, sulfite and sulfonic acid groups. The Water Dispersions of metal nanoparticles exhibit excellent dispersion stability and sufficient adsorptivity and surface activity to the substrate, even when applied with heat loads such as storage, transportation, or melting after freezing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属纳米粒子水分散液
本专利技术涉及一种金属纳米粒子水分散液，其即使被施加了在储存时、运输时可能发生的加热、或在冻结后融化之类的热负荷，也具有优异的分散稳定性，且具有向基材的充分的吸附性及表面活性。
技术介绍
金属纳米粒子作为催化剂、抗菌及导电材料等而被用于工业上。主要的形态为使金属纳米粒子稳定地分散而得的糊剂或墨液、涂料，可利用印刷、涂布、浸渍处理等方法将金属纳米粒子赋予至对象基材的任意处。作为使金属纳米粒子分散的溶剂，已研究了有机溶剂、水性溶剂这二者，可根据将金属纳米粒子赋予至基材上的目的或工艺来选择，但从降低对环境的负荷的观点出发，优选使用水性溶剂。这种金属纳米粒子水性分散液所需求的基本性质之一为长期的分散稳定性。一般而言，可通过增加分散液中的分散剂量而提高长期的分散稳定性，但是存在剩余的分散剂对金属纳米粒子的表面活性或向基材的吸附性带来不良影响的趋势，存在会损害材料原本的功能(催化活性、抗菌活性、导电性等)的担心。作为使分散稳定性与功能兼具的技术，公开了一种使用分散性能高的高分子分散剂来代替增加分散剂量的方法(例如参考专利文献1)，且公开了该专利技术的金属纳米粒子的水性分散液能够用作无电解镀敷的催化剂，具有对基材的吸附性及表面活性(例如参考专利文献2)。在由常温至冷藏状态的温度范围中，如上所述，通过使用最小限量的高性能分散剂的方法，可兼具长期的分散稳定性与功能。另一方面，根据制品的储存环境或运输条件，会假设有金属纳米粒子水性分散液的冻结或温度上升。对于以往的银纳米粒子的水性分散液来说，如上所述的热负荷所致的不可逆的凝聚和与之相伴的性能降低成为问题。因此，为了维持金属纳米粒子分散液的品质，使用条件受到限制，并且在储存或运输时需要温度管理，管理成本也成为问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第4697356号公报专利文献2：日本特许第5648232号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术要解决的问题在于，提供一种金属纳米粒子水分散液，其即使被施加了在储存时、运输时可能发生的温度上升、或在冻结后融化之类的热负荷，也具有优异的分散稳定性，且具有向基材的充分的吸附性及表面活性。用于解决问题的手段本专利技术人等为了解决上述问题而潜心研究，结果发现：通过将金属纳米粒子水分散液以特定的组成构成，可解决上述问题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供一种金属纳米粒子水分散液，其特征在于，其含有金属纳米粒子(X)与有机化合物(Y)的复合体(不包括所述有机化合物(Y)为聚乙烯吡咯烷酮的复合体在内)、及聚乙烯吡咯烷酮(Z)。专利技术效果本专利技术的金属纳米粒子水分散液在不使银纳米粒子向基材的吸附性、活性降低的情况下可使分散稳定性得到提高。因此，在不会对作为工业材料的有用性有任何损害的情况下，即使被施加加热、或在冻结后融化之类的热负荷，也可防止特性劣化(凝聚或液体外观的恶化)。如上所述，本专利技术的金属纳米粒子水分散液对于热负荷来说具有优异的分散稳定性，因此可降低运输(陆运、海运、空运)、保管时的温度管理成本。附图说明图1为加热前(实施例1)与加热后(实施例1及比较例1)的银纳米粒子水分散液的紫外可见吸光光谱。图2为冻结前(实施例1)与冻结-融化循环后(实施例1及比较例1)的银纳米粒子水分散液的紫外可见吸光光谱。具体实施方式本专利技术的金属纳米粒子水分散液含有金属纳米粒子(X)与有机化合物(Y)的复合体(不包括上述有机化合物(Y)为聚乙烯吡咯烷酮的复合体在内)、以及聚乙烯吡咯烷酮(Z)。作为构成上述金属纳米粒子(X)的金属，可举出例如银、铜、钯的单体、或它们的合金等。另外，作为上述金属纳米粒子(X)，也可举出银核铜壳粒子、铜壳银核粒子、将一部分银以钯进行置换而得的粒子、将一部分铜以钯进行置换而得的粒子等。这些金属或合金可使用1种，也可并用2种以上。这些金属或合金只要根据目的适当选择即可，在以形成布线、导电性层为目的而使用时，优选为银、铜，从催化性能的观点出发，优选为银、铜、钯。另外，从成本的观点而言，优选为银、铜、它们的合金、一部分置换体、或这些物质的混合物。上述金属纳米粒子(X)的形状只要不阻碍在水性介质中的分散稳定性，就没有特别限定，可根据目的适宜选择各种形状的纳米粒子。具体而言，可举出球状、多面体状、板状、棒状、及它们的组合而得的形状的粒子。作为上述金属纳米粒子(X)，可使用单一形状者、或混合多种形状者而使用。另外，这些形状之中，从分散稳定性的观点出发，优选为球状或多面体状的粒子。对于构成上述金属纳米粒子(X)的金属来说，为了在水性的分散介质中长期稳定地保持均匀的分散状态，以在金属纳米粒子(X)的表面吸附作为分散剂的有机化合物(Y)而成的金属纳米粒子(X)与有机化合物(Y)的复合体的形式来使用。上述有机化合物(Y)只要根据目的适当选择使用即可，从分散稳定性的观点出发，优选为具有阴离子性官能团的化合物(Y1)。需要说明的是，上述有机化合物(Y)为后述的聚乙烯吡咯烷酮(Z)以外的化合物。上述具有阴离子性官能团的化合物(Y1)为在分子中具有1种以上的阴离子性官能团的化合物。另外，只要不阻碍分散稳定性，也可以使用在分子中除阴离子性官能团以外还具有阳离子性官能团的化合物。上述具有阴离子性官能团的化合物(Y1)可使用1种，也可并用2种以上。从兼具在水性分散介质中的长期分散稳定性与赋予至基材上后保持金属纳米粒子表面的活性的观点出发，作为上述具有阴离子性官能团的化合物(Y1)，特别优选为包含具有阴离子性官能团的(甲基)丙烯酸系单体的单体混合物(I)的聚合物(Y2)，该阴离子性官能团为选自羧基、磷酸基、亚磷酸基、磺酸基、亚磺酸基及次磺酸基中的1种以上。上述聚合物(Y2)可为均聚物，也可为共聚物。另外，为共聚物时，可为无规共聚物，也可为嵌段共聚物。由于上述聚合物(Y2)具有选自羧基、磷酸基、亚磷酸基、磺酸基、亚磺酸基、次磺酸基中的1种以上的阴离子性官能团，因此具有借助杂原子所具有的非共价电子对而吸附于金属纳米粒子(X)的功能，同时对金属纳米粒子(X)表面赋予负的电荷，因此可利用粒子间的电荷排斥来防止胶体粒子的凝聚，可在水中稳定地分散聚合物(Y2)与金属纳米粒子(X)的复合体。从可进一步提高向金属纳米粒子(X)的吸附和在水分散液中的分散稳定性的方面出发，上述聚合物(Y2)优选为在1分子中具有3个以上阴离子性官能团的聚合物。另外，从可进一步提高向金属纳米粒子(X)的吸附和在水分散液中的分散稳定性的方面出发，上述聚合物(Y2)的重均分子量优选为3，000～20，000的范围，更优选为4,000～8,000的范围。另外，在上述聚合物(Y2)中若导入聚乙二醇链等聚氧化烯链，则会体现出电荷所致的斥力，同时也可利用立体排斥效果所致的胶体保护作用，进一步提高分散稳定性，因而优选。例如，就上述单体混合物(I)而言，通过使具有聚乙二醇链的(甲基)丙烯酸系单体与具有上述阴离子性基团的(甲基)丙烯酸系单体等共聚，从而可容易得到具有聚乙二醇链的上述聚合物(Y2)。特别是对于使用具有乙二醇的平均单元数为20以上的聚乙二醇链的(甲基)丙烯酸系单体进行聚合而得的上述聚合物(Y2)来说，其将贵金属特别是银、铜的纳米粒子稳定化的能力高，可成为适合的保护剂，因而优选。这种具有阴离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属纳米粒子水分散液，其特征在于，其含有金属纳米粒子X与有机化合物Y的复合体、以及聚乙烯吡咯烷酮Z，其中，所述复合体不包括所述有机化合物Y为聚乙烯吡咯烷酮的复合体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.25 JP 2016-1647211.一种金属纳米粒子水分散液，其特征在于，其含有金属纳米粒子X与有机化合物Y的复合体、以及聚乙烯吡咯烷酮Z，其中，所述复合体不包括所述有机化合物Y为聚乙烯吡咯烷酮的复合体。2.根据权利要求1所述的金属纳米粒子水分散液，其中，所述有机化合物Y为具有阴离子性官能团的有机化合物Y1。3.根据权利要求2所述的金属纳米粒子水分散液，其中，所述有机化合物Y1为包含具有阴离子性官能团的(甲基)丙烯酸系单体的单体混合物I的聚合物Y2，所述阴离子性官能团为选自羧基、磷酸基、亚磷酸基、磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：新林昭太，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP