用于喷墨打印的金属油墨组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于喷墨打印的金属油墨组合物，更具体地说，涉及一种包含２０ｗｔ％至８５ｗｔ％的金属纳米颗粒以及１５ｗｔ％至８０ｗｔ％的有机溶剂的金属油墨组合物，其中所述有机溶剂由基于乙二醇的醚或含有基于乙二醇的醚的混合溶剂制成。本发明专利技术提供了一种金属油墨组合物，其中使用适用于喷墨头的有机溶剂即使含有高浓度金属还是可以改善油墨的喷射、贮存、以及粘度性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于喷墨打印的金属油墨组合物，更具体而言，涉及一种含有高浓度金属用于喷墨打印的金属油墨组合物，其中使用了适用于喷墨头的有机溶剂，以改善油墨的喷射、贮存和粘度性能。
技术介绍
最近人们对金属油墨越来越感兴趣，这引起了对金属油墨的积极研究。当前市场上可购得的金属油墨可以划分为基于水的(或称“水基的”)金属油墨、基于油的(或称“油基的”)金属油墨、以及基于溶剂的油墨。在制造高浓度油墨时，基于水的油墨与基于油的金属油墨相比，产生更大的纳米颗粒尺寸和更高的粘度，这导致在喷墨头处连续喷射的困难。因此，在制造高浓度金属油墨时需要进行调整，使得可以连续喷射喷墨油墨，即使该油墨中的金属含量高。传统方法采用基于水的金属纳米颗粒和亲水溶剂，以水和乙醇为主要溶剂，以开发在喷墨头不干燥并在表面提供期望的表面图像的油墨。在开发这样的高浓度纳米金属油墨中，油墨组合物通过许多制备实验确定，并且这些组合物积累成为公司的重要技术。一种喷墨油墨，作为基于水的油墨的一个实例，已经被开发和公开，其中Ag-IJ-G-100-S1的含量高达20wt％。这种油墨使用乙醇和乙二醇作为溶剂，而且是可以从喷墨头喷射的喷墨油墨。然而，尽管其金属含量低，但是仍无法保证喷射稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有提高的金属浓度的金属油墨组合物，其中，当使用在水基中合成的纳米颗粒制备用于喷墨打印的油墨组合物时，维持低粘度，由此提供优良的喷射稳定性和提高的贮存稳定性。本专利技术提供了一种金属油墨组合物，其包含20～85wt％的金属纳米颗粒以及15～80wt％的有机溶剂，其中该有机溶剂由基于乙二醇的醚或含有基于乙二醇的醚的混合溶剂制成。在某些佳好实施例中，基于乙二醇的醚可以是选自由三甘醇二甲醚、三甘醇单丁醚、三甘醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇单丙醚、以及二丙二醇甲醚组成的组中的一种或多种。这里，基于乙二醇的醚可以为全部有机溶剂的50wt％至100wt％。本专利技术的金属油墨组合物还包括水和C1-C8低级羟醇的一种或多种溶剂。在某些佳好实施例中，该低级羟醇可以选自由水、乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、己醇、以及正辛醇组成的组中的一种或多种。这里，溶剂的含量可以为全部有机溶剂的0至50wt％。在本专利技术所使用的金属纳米颗粒可以是选自由银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)及其合金组成的组中的一种或多种金属的纳米颗粒。金属纳米颗粒的粒度可以为50nm或更小。在某些佳好实施例中，金属纳米颗粒可以用选自由聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、多元酸及其衍生物组成的组中的一种或多种分散剂包覆。这里，多元酸可以包括选自聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(马来酸-共-丙烯酸)以及聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)中的一种或多种，而衍生物包括选自由该多元酸的钠盐、钾盐和铵盐组成的组中的一种或多种。使用这样的有机溶剂，金属纳米颗粒可以包含在全部组合物的60wt％至80wt％的高浓度范围内。本专利技术的其它方面和优点将在以下描述中部分地提出，部分通过描述变得显而易见，或可以通过本专利技术的实践而理解。附图说明图1是表示对于本专利技术的金属油墨组合物，油墨组合物粘度相对于金属纳米颗粒含量的变化的曲线图， 图2是在本专利技术的实施例和比较实施例中使用的银纳米颗粒的SEM照片，以及图3是利用根据本专利技术的金属油墨组合物形成的印刷电路图案的印刷图像的图示。具体实施例方式下面将更详细地描述根据本专利技术的某些方面的金属油墨组合物。当在用于喷墨打印的金属油墨中使用水基溶剂时，金属纳米颗粒的尺寸大于使用基于油的溶剂的情形，并且当制造高浓度的油墨时粘度更高。为了制造可以在喷墨头连续喷射的油墨，需要这样的溶剂，即，仅通过该溶剂即可在喷墨头实现良好的喷射和流动性能。因此，本专利技术的一个方面是使金属油墨的组合物最优化，从而降低粘度，同时金属含量维持在高浓度，以增强金属油墨的喷射和贮存性能。形成本专利技术的金属油墨组合物的有机溶剂由基于乙二醇的醚或含有基于乙二醇的醚的混合溶剂制成。通过包含未共用电子对的醚基，基于乙二醇的醚可以稳定金属纳米颗粒，以使金属纳米颗粒熔化至高浓度而无需附加的分散剂。此外，基于乙二醇的醚具有超过100℃的高沸点，使得当使用喷墨打印形成布线时可以在喷墨头维持合适的粘度，以增强喷射稳定性。基于乙二醇的醚的具体实施包括但不限于三甘醇二甲醚、三甘醇单丁醚、三甘醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇单丙醚、以及二丙二醇甲醚等。在一些佳好实施例中，这些基于乙二醇的醚之一可以单独使用，或者可以两种或多种混合使用。当将两种或多种基于乙二醇的醚混合在一起并用作有机溶剂时，可以考虑使用沸点为200℃或更高且闪点为100℃或更高的基于乙二醇的醚与沸点低于200℃且闪点低于100℃的基于乙二醇的醚的混合物，使得在形成布线时干燥速率可以被调整为适当的水平。在上列具体实施例中，沸点为200℃或更高且闪点为100℃或更高的基于乙二醇的醚包括二乙二醇二乙醚、乙二醇单丙醚、以及二丙二醇甲醚等，而沸点低于200℃且闪点低于100℃的基于乙二醇的醚包括三甘醇二甲醚、三甘醇单丁醚、三甘醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、以及二乙二醇二丁醚等。基于乙二醇的醚可以为全部有机溶剂的50wt％至100wt％。如果基于乙二醇的醚的含量低于50wt％，则喷嘴的干燥速率可能变得太快，使得喷射不稳定并使得难以形成喷墨滴，从而使得需要使用额外的具有高沸点的干燥剂以防止喷嘴干燥。为了调整组合物低粘度，本专利技术的金属油墨组合物还可以进一步包括水与C1-C8低级羟醇的一种或多种溶剂。通过调整油墨组合物的表面张力，水可以用于调整粘度，而低级羟醇可以用于调整形成布线时的干燥速率。更具体而言，低级羟醇可以是乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、己醇、以及正辛醇等。这里，该溶剂的含量可以为全部有机溶剂的0至50wt％。该溶剂用作干燥促进剂，用于调整期望基板上的干燥速率。如果该溶剂的含量超过50wt％，过快的干燥可以影响喷射。在本专利技术的金属油墨组合物中，尽管对用于形成金属纳米颗粒的金属没有特别限制，可以使用选自银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)及其合金中的一种或多种。金属纳米颗粒的粒度越小，喷射越容易，而且尽管可以使用200nm或更小的颗粒，但是50nm或更小的颗粒可以提供更佳的喷墨喷射效果。在某些佳好实施例中，金属纳米颗粒可以用选自由聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、多元酸及其衍生物组成的组中的一种或多种分散剂包覆。这里，多元酸可以是在主链或侧链包含羧基或其衍生物的聚合物，并具有10至100,000的聚合度。这种多元酸的具体实例包括但不限于聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(马来酸-共-丙烯酸)、以及聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)等。此外，多元酸的衍生物是指羧基的氢原子被另外的原子或分子取代的化合物，例如多元酸的钠盐、钾盐和铵盐等。此外，在使用乙二醇单丙醚作为有机溶剂溶化金属纳米颗粒时，测量了粘度相对于金属纳米颗粒含量的变化，其示于图1。如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属油墨组合物，包含：　　　　２０ｗｔ％至８５ｗｔ％的金属纳米颗粒；以及　　　　１５ｗｔ％至８０ｗｔ％的有机溶剂；　　　　所述有机溶剂由基于乙二醇的醚或含有基于乙二醇的醚的混合溶剂制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金太勋，郑在祐，赵诚男，吴圣日，赵惠真，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]