一种喷墨打印用墨水及制备方法以及由其打印的氧化锆薄膜技术

本发明专利技术公开了一种喷墨打印用墨水及制备方法以及由其打印的氧化锆薄膜。该喷墨打印用墨水的制备方法，包括如下步骤：(1)将氯氧化锆溶解在混合溶剂中，得到混合溶液，其中，所述混合溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇按体积比0.5～2：1配比得到的混合溶剂；(2)往步骤(1)中得到的混合溶液中加入PVP，溶解、静置老化，得到喷墨打印用墨水。本发明专利技术在制备喷墨打印用墨水过程中引入了聚合物PVP，由于聚合物的存在，调节了溶液的粘度和分散性，使体系更易发生凝胶化，限制了液相的流动，减弱了咖啡环效应，从而改善了由该墨水打印而成的氧化锆薄膜表面的平整度。

Ink for ink jet printing, preparation method thereof and zirconium oxide film printed by the same

The invention discloses an ink for ink jet printing and a preparation method thereof and a zirconium oxide film printed by the same. The preparation method of ink-jet printing ink, which comprises the following steps: (1) the zirconyl chloride dissolved in the mixed solvent, mixed solution, wherein, the mixed solvent of ethylene glycol ether and ethylene glycol in the volume ratio of the mixed solvent ratio was 0.5 ~ 2:1; (2) to step (1 join the PVP) in the mixed solution obtained by dissolving, static, aging, by ink-jet printing ink. The invention of ink-jet printing ink in the preparation process of the introduction of polymer PVP, due to the presence of the polymer solution, the viscosity and dispersion of the regulation, make the system more susceptible to gelation, limiting the flow of liquid phase, weakening the coffee ring effect, thereby improving the printing ink by a surface oxidation zirconium film flatness.

【技术实现步骤摘要】
一种喷墨打印用墨水及制备方法以及由其打印的氧化锆薄膜
本专利技术属于平板显示领域，特别涉及一种喷墨打印用墨水及制备方法以及由其打印的氧化锆薄膜。
技术介绍
现有的喷墨打印制备金属氧化物薄膜的途径主要有溶胶凝胶法(Sol-Gel)和纳米粒子共混法。纳米粒子共混法是将金属氧化物的纳米级的颗粒均匀分散在溶剂中，将溶液涂布在基底表面，加热排除溶剂并高温煅烧以制备氧化物薄膜；Sol-Gel法则是通过溶剂化作用和水解反应，将金属盐溶解在溶剂中形成稳定的溶胶，通过升温排除溶剂，溶胶之间发生聚合，形成三维网状的凝胶结构，最终通过干燥、烧结固化出分子乃至纳米亚结构的材料。Sol-Gel法由于是将各组分在液相进行混合，因此很容易达到分子水平的均匀性，且掺杂较易控制，因此在喷墨打印方面有着广阔的应用前景。但在应用于喷墨打印时有一个共同的问题就是咖啡环效应。咖啡环效应是由于液滴在蒸发过程中，边缘的蒸发速率大于中心的蒸发速率，导致边缘溶质密度大于中心溶质密度，因此液滴内部会产生从中心流向边缘的毛细流，导致边缘溶质积累过多，最终固化后的薄膜便呈现出边缘凸起中心凹陷的形貌。咖啡环效应的存在严重影响了喷墨打印薄膜的表面平整度，限制了其在器件制备方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种喷墨打印用墨水的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的喷墨打印用墨水。本专利技术的又一目的在于提供所述喷墨打印用墨水的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种喷墨打印用墨水的制备方法，包括如下步骤：(1)将氯氧化锆溶解在混合溶剂中，得到混合溶液，其中，所述混合溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇按体积比0.5～2：1配比得到的混合溶剂；(2)往步骤(1)中得到的混合溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，溶解、静置老化，得到喷墨打印用墨水。步骤(1)中所述的混合溶剂优选为乙二醇甲醚和乙二醇按体积比1：1配比得到的混合溶剂。步骤(1)中所述的氯氧化锆的用量按氯氧化锆在最终体系中的摩尔浓度为0.3～0.6mol/L计算，优选为按0.5mol/L计算；所述的氯氧化锆优选为八水氧氯化锆。步骤(1)中所述的溶解优选为采用磁力搅拌进行溶解；更优选为在指头瓶中采用磁力搅拌进行溶解。所述的磁力搅拌的时间1～5h，优选为2h。所述的采用磁力搅拌所用的磁力转子的清洗优选通过如下方法实现：将待洗的磁力转子依次放入装有异丙醇、四氢呋喃、去离子水、异丙醇的容器中进行清洗，干燥，得到洁净的磁力转子。所述的容器优选为玻璃容器，更优选为烧杯。所述的清洗优选为采用超声振动的方式进行清洗。所述的超声振动的频率优选为53kHz；时间优选为5min。所述的干燥优选为放入烘箱中进行干燥。所述的去离子水进行清洗的次数优选为2次。所述的指头瓶的清洗优选通过如下方法实现：将待洗的指头瓶和瓶盖沉入异丙醇中进行超声振动，再换去离子水进行超声振动，烘干，得到洁净的指头瓶。所述的进行超声振动的频率优选为53kHz；时间优选为15min。所述的烘干优选为放入烘箱中进行烘干。步骤(2)中所述的PVP的添加量按所述混合溶剂质量的1％～3％添加；优选为按所述混合溶剂质量的3％添加。步骤(2)中所述的PVP优选为聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP-K30)。步骤(2)中所述的溶解优选为采用磁力搅拌进行溶解。所述的磁力搅拌的时间为5～12h，优选为12h步骤(2)中所述的溶液老化的时间为24～72h，优选为24h。一种喷墨打印用墨水，通过上述任一项所述的方法制备得到。所述的喷墨打印用墨水在制备氧化锆薄膜中的应用。一种氧化锆薄膜，通过将上述喷墨打印用墨水喷墨打印而成。所述的喷墨打印采用打印机进行打印；优选为采用打印机Dimatix2800进行打印。所述的打印机的衬底优选为玻璃。所述的打印机的基板的温度优选为50～60℃；墨滴速度优选为10m/s；墨滴的间距优选为30～40μm。所述的打印机的喷头不升温。所述的氧化锆薄膜通过热处理的方式除去聚合物(PVP)。所述的热处理的条件为将氧化锆薄膜先在300～400℃退火1h，然后在500℃退火3h以上；优选为先在350℃退火1h，然后在500℃退火3h。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术涉及平板显示领域中薄膜晶体管氧化锆绝缘层的溶液法加工，通过在Sol-Gel溶液中引入聚合物来抑制喷墨打印中的咖啡环效应，提高薄膜平整度。本专利技术是基于Sol-Gel法，在体系中引入了聚合物PVP，用以改善薄膜的表面形貌。PVP溶解在溶剂中时，其链间隙中充满许多溶剂和溶质，且其侧基为内酰胺基，是强极性基团，容易与极性溶剂分子以及溶质吸引乃至结合。由于聚合物在溶液中迁移阻力较大，因此受聚合物影响的溶剂和溶质的迁移也会受阻，而且随着温度升高，溶剂减少，聚合物发生交联，使得凝胶化更容易发生，进一步限制了液相的流动，因此在这些因素的作用下，毛细流的作用被抑制，咖啡环效应减弱。2、本专利技术通过在Sol-Gel体系中引入聚合物，调节了溶液的粘度和分散性，使其更适用于打印。3、本专利技术通过聚合物的空间位阻效应及其与溶质溶剂之间的作用，抑制了毛细流导致的溶质迁移，减弱了咖啡环效应。4、本专利技术中由于聚合物的存在，其交联使得体系更易发生凝胶化，限制了液相的流动，减弱了咖啡环效应。附图说明图1是利用本专利技术中的喷墨打印用墨水进行喷墨打印时的粘温曲线图。图2是利用本专利技术的墨水喷墨打印制备得到的薄膜的二维图像。图3是利用本专利技术的墨水喷墨打印制备得到的薄膜的表面形貌图。图4是用不添加PVP的墨水制备得到的薄膜的二维图像。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例11.药品及试剂准备溶液配制原料准备：八水氧氯化锆，分析纯，含量≥99.0％，上海润捷化学试剂有限公司；乙二醇甲醚，分析纯，含量≥99.0％，天津市富宇精细化工有限公司；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30，上海伯奥生物科技有限公司；乙二醇，分析纯，含量≥99.0％，上海润捷化学试剂有限公司。2.基底、容器清洗指头瓶清洗：将待洗的指头瓶瓶盖拧下，沉入装有异丙醇的大烧杯中，瓶盖也一并放入，要注意瓶中需被异丙醇完全充满，不能存有气泡，然后超声(53kHz)振动15min，再换去离子水同样超声(53kHz)振动15min。应注意使用镊子转移瓶子时应避免镊子接触瓶子内壁。清洗完毕后将瓶子放入烘箱内烘干。磁力转子清洗：将待洗的磁力转子依次放入装有异丙醇、四氢呋喃、碱性洗涤液、去离子水、异丙醇的烧杯中进行超声(53kHz)振荡，每次清洗持续5min，其中去离子水的清洗需要两次。清洗完毕后放入烘箱内干燥。3.溶液配制在天平称得6ml乙二醇甲醚和6ml乙二醇的混合溶剂的总质量，然后称取八水氧氯化锆1.152g，溶解在混合溶剂中，将溶剂溶质混合物转移至指头瓶中，并加入磁力转子后进行磁力搅拌2h，待氧氯化锆充分溶解后，称取溶剂总质量的3％的PVP并溶解，磁力搅拌12h以上，使聚合物充分溶解。最后使溶液静置老化24h。其中，氧氯化锆的摩尔浓度为0.5mol/L。4.喷墨打印制备薄膜将上述所得溶液灌装进卡夹。实验所用打印机为Dimatix2800，所用衬底为玻璃。打印时打印机基板应保持50～60℃，墨滴速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氯氧化锆溶解在混合溶剂中，得到混合溶液，其中，所述混合溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇按体积比0.5～2：1配比得到的混合溶剂；(2)往步骤(1)中得到的混合溶液中加入PVP，溶解、静置老化，得到喷墨打印用墨水。

【技术特征摘要】
1.一种喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氯氧化锆溶解在混合溶剂中，得到混合溶液，其中，所述混合溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇按体积比0.5～2：1配比得到的混合溶剂；(2)往步骤(1)中得到的混合溶液中加入PVP，溶解、静置老化，得到喷墨打印用墨水。2.根据权利要求1所述的喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氯氧化锆的用量按氯氧化锆在最终体系中的摩尔浓度为0.3～0.6mol/L计算；步骤(2)中所述的PVP的添加量按所述混合溶剂质量的1％～3％添加。3.根据权利要求1所述的喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的混合溶剂为乙二醇甲醚和乙二醇按体积比1：1配比得到的混合溶剂；步骤(1)中所述的氯氧化锆的用量按氯氧化锆在最终体系中的摩尔浓度为0.5mol/L计算；步骤(2)中所述的PVP的添加量按所述混合溶剂质量的3％添加。4.根据权利要求1所述的喷墨打印用墨水的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氯氧化锆为八水氧氯化锆...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁洪龙，朱镇南，姚日晖，蔡炜，魏靖林，邹建华，陶洪，徐苗，王磊，彭俊彪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44