一种喷墨纳米银导电墨水及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种喷墨纳米银导电墨水及其制备方法，包括下述组份：纳米银12‑30份，去离子水55‑80份，助溶剂0.02‑2份，润湿分散剂0.1‑1.0份，粘结剂0.4‑3.0份，消泡剂0.2‑0.6份，保湿剂3.0‑10.0份，流平剂0.01‑0.5份，防沉剂0.3‑1.5份，粘度调节剂0.5‑0.6份。导电墨水的制备方法包括两大步骤：纳米银粉末的制备和纳米银导电墨水的制备。本发明专利技术中的导电墨水通过添加一定的助分散剂，保护在储存过程中的银不被氧化，同时通过调节体系的pH值，改善了纳米银颗粒在水中的稳定性；通过添加助溶剂，可以抑制墨水溶剂挥发过快而导致喷头堵塞，有很好的导电性，粘附性和印刷适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种喷墨纳米银导电墨水及其制备方法
本专利技术属于印刷电子浆料
，具体涉及一种水性喷墨导电墨水及其制备方法。
技术介绍
随着信息技术的发展，研究者们通过将功能性材料代替传统墨水中的颜料制备出功能性墨水，并成功将这一技术应用于电子产品的制备，开拓了电子喷墨打印(electronicinkjetprinting)这一崭新领域。因此，在基板上直接制作电路的喷墨印刷技术得到了广泛关注，传统的印制电路工业使用光刻技术，涉及刻蚀、金属沉积和电镀等工艺过程，伴随着大量的有毒化学废弃物的产生。纳米金属喷墨打印技术在进行电子产品产生时只需要打印与涂层后处理两步骤，大大简化了制备工艺，提高了生产效率，避免了浪费与污染。相对于光刻(photolithography)等传统电子产品制造技术，电子喷墨打印具有非接触、加成式、低成本等特点，从而使电子产品生产的大面积化和基底的柔性化成为可能；相对于丝网印刷等传统印刷工艺，喷墨打印无需网版从而降低了新品研发成本，另外喷墨打印在分辨率和多层打印方面也有明显的优势。水性喷墨纳米银导电墨水目前主要面临三个关键问题：一是稳定性，包括不易分解的化学稳定性和不易团聚沉淀的物理稳定性；二是流变特性，其粘度、表面张力应该在适当的范围内，以实现顺利喷墨；三是附着力，溶剂挥发后与基底有较好的附着力。由于纳米银颗粒比表面积大，表面能高，在溶液中极易团聚，因此获得高稳定性的纳米银导电墨水是一个难点。尤其是用于喷墨打印的纳米银导电墨水，为了适应喷墨打印的要求，要求粘度适当地低，而为了满足导电性的要求，需要具有相对较高的纳米银含量，因此获得高稳定性的纳米银导电墨水更加困难。一般通过引入适当的分散剂来防止颗粒团聚，提高稳定性。但纳米银颗粒表面吸附较多的分散剂会影响热处理后的导线的导电性。适用于喷墨纳米银导电墨水的柔性基材主要有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚酰亚胺(PI)，聚醚酰亚胺(PEI)和PP合成纸等基材。PET、PEN、PI、PEI基材一般是憎水性的，水性喷墨纳米银导电墨水在这类基材表面的附着力一般较差，从而影响了水性喷墨纳米银导电墨水的应用。因此，开发一种导电性好、稳定性和附着力佳，适用于喷墨打印的水性纳米银导电墨水成为本
亟待解决的难题。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好稳定性的水性喷墨纳米银导电墨水及其制备方法，该墨水适用于PET、PEN、PI、PEI类塑料基材，经过一定温度热处理后，具有良好的稳定性、附着力和导电性。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种喷墨纳米银导电墨水，以重量份数计，所述导电墨水包括下述组份：纳米银12-30份，去离子水55-80份，助溶剂0.02-2份，润湿分散剂0.1-1.0份，粘结剂0.4-3.0份，消泡剂0.2-0.6份，保湿剂3.0-10.0份，流平剂0.01-0.5份，防沉剂0.3-1.5份，粘度调节剂0.5-0.6份。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水，优选，所述助溶剂为乙二醇。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水，优选，所述润湿分散剂为BYK-108、BYK-110、BYK-180、BYK-190、BYK-345、BYK-348、BYK-349、EASYTECHST-83和OT-75中的一种；优选地，所述粘接剂为水性丙烯酸树脂AC-3137、羟基丙烯酸树脂HAR868和低羟丙烯酸树脂Har869中的一种；优选地，所述消泡剂为有机硅油类消泡剂，所述有机硅油类消泡剂为BYK-022、BYK-023、BYK-024和BYK-028中的一种；优选地，所述保湿剂为二甘醇、乙二醇和甘油的混合物、丙二醇、甘油、三梨醇、丙三醇、聚乙二醇、己二醇和聚丙三醇中的一种；优选地，所述流平剂为BYK-307、BYK-333、BYK-345、BYK-325和BYK-331中的一种或者多种；优选地，所述防沉剂为BYK-420；优选地，所述粘度调节剂为BYK-425。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水，优选，所述保湿剂为二甘醇、乙二醇和甘油的混合物；优选地，所述保湿剂中二甘醇、乙二醇和甘油的混合物三者的质量比为二甘醇：乙二醇：甘油＝1：3：3。一种喷墨纳米银导电墨水的制备方法，所述导电墨水的制备方法包括以下步骤：S1、纳米银粉末的制备制备干燥的纳米银，纳米银为纳米银粉末；S2、纳米银导电墨水的制备s21、在容器中加入去离子水，并添加助溶剂，在搅拌情况下依次加入润湿分散剂和消泡剂中的二分之一，搅拌15-20分钟，分散均匀，再加入保湿剂，继续搅拌5-10分钟；接着加入粘结剂、流平剂和防沉剂，继续搅拌5-10分钟，得到混合液；s22、在步骤s21得到的混合液中加入步骤S1中制备的纳米银粉末，搅拌加入粘度调节剂和步骤s21中剩余部分的消泡剂，并继续搅拌30-50min，最后得到喷墨纳米银导电墨水。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水的制备方法，优选，步骤S1中的纳米银粉末的制备方法包括如下步骤：s11、配置硝酸银溶液，向配有冰水浴与机械搅拌的三口烧瓶中加入去离子水，接着加入表面活性剂、分散剂、助分散剂和硝酸银溶液，室温下搅拌15-20分钟，溶液由无色逐渐变为白色，得到硝酸银-分散剂混合溶液；s12、将硝酸银-分散剂混合溶液升温，配置还原剂溶液，然后在高速搅拌下缓慢滴加还原剂溶液至硝酸银-分散剂混合溶液中，滴加完毕后继续搅拌均匀，反应进行40-80分钟，然后停止搅拌，结束反应，得到纳米银粒子悬浮液；s13、向纳米银粒子悬浮液中加入丙酮、去离子水进行离心清洗，得到纯化的纳米银浆料；将纳米银浆料低温干燥，得到纳米银粉末。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水的制备方法，优选，步骤s11中所述助分散剂为二乙醇胺；优选地，所述助分散剂二乙醇胺加入量为0.5-6份。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水的制备方法，优选，步骤s11中所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和柠檬酸三钠中的一种或多种组合；优选地，步骤s11中所述分散剂为水溶性羟基纤维素，具体为聚丙稀酸钠、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的一种或几种组合；优选地，步骤s12中所述还原剂溶液为Na2S、NaBH4、抗环血酸和水合肼中的一种。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水的制备方法，优选，步骤s11中所述硝酸银溶液的浓度为0.3-0.4mol·L-1。在如上所述的喷墨纳米银导电墨水的制备方法，优选，步骤s12中所述还原剂溶液的浓度为0.5-3.0mol·L-1。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：本专利技术的一种喷墨印刷纳米银导电墨水，溶剂全部为水，干净环保；添加一定的助分散剂，保护在储存过程中的银不被氧化，同时通过调节体系的pH值，改善了纳米银颗粒在水中的稳定性；通过添加助溶剂，可以抑制墨水溶剂挥发过快而导致喷头堵塞，还可以预防墨水在低温下的冻结，通过本专利技术设置的各组分配比，使得室温下纳米银导电墨水的表面张力大大降低，可以顺利在相纸基材上铺展，导电墨水的粘度和pH值参数设置合理，满足后续喷墨打印的墨水要求。此外，本专利技术制备的纳米银导电墨水有很好的导电性，粘附性和印刷适应性。具体实施方式下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷墨纳米银导电墨水，其特征在于，以重量份数计，所述导电墨水包括下述组份：纳米银12‑30份，去离子水55‑80份，助溶剂0.02‑2份，润湿分散剂0.1‑1.0份，粘结剂0.4‑3.0份，消泡剂0.2‑0.6份，保湿剂3.0‑10.0份，流平剂0.01‑0.5份，防沉剂0.3‑1.5份，粘度调节剂0.5‑0.6份。

【技术特征摘要】
1.一种喷墨纳米银导电墨水，其特征在于，以重量份数计，所述导电墨水包括下述组份：纳米银12-30份，去离子水55-80份，助溶剂0.02-2份，润湿分散剂0.1-1.0份，粘结剂0.4-3.0份，消泡剂0.2-0.6份，保湿剂3.0-10.0份，流平剂0.01-0.5份，防沉剂0.3-1.5份，粘度调节剂0.5-0.6份。2.如权利要求1所述的喷墨纳米银导电墨水，其特征在于，所述助溶剂为乙二醇。3.如权利要求1所述的喷墨纳米银导电墨水，其特征在于，所述润湿分散剂为BYK-108、BYK-110、BYK-180、BYK-190、BYK-345、BYK-348、BYK-349、EASYTECHST-83和OT-75中的一种；优选地，所述粘接剂为水性丙烯酸树脂AC-3137、羟基丙烯酸树脂HAR868和低羟丙烯酸树脂Har869中的一种；优选地，所述消泡剂为有机硅油类消泡剂，所述有机硅油类消泡剂为BYK-022、BYK-023、BYK-024和BYK-028中的一种；优选地，所述保湿剂为二甘醇、乙二醇和甘油的混合物、丙二醇、甘油、三梨醇、丙三醇、聚乙二醇、己二醇和聚丙三醇中的一种；优选地，所述流平剂为BYK-307、BYK-333、BYK-345、BYK-325和BYK-331中的一种或者多种；优选地，所述防沉剂为BYK-420；优选地，所述粘度调节剂为BYK-425。4.如权利要求3所述的喷墨纳米银导电墨水，其特征在于，所述保湿剂为二甘醇、乙二醇和甘油的混合物；优选地，所述保湿剂中二甘醇、乙二醇和甘油的混合物三者的质量比为二甘醇：乙二醇：甘油＝1：3：3。5.一种如权利要求1-4任一项所述的喷墨纳米银导电墨水的制备方法，其特征在于，所述导电墨水的制备方法包括以下步骤：S1、纳米银粉末的制备制备干燥的纳米银，纳米银为纳米银粉末；S2、纳米银导电墨水的制备s21、在容器中加入去离子水，并添加助溶剂，在搅拌情况下依次加入润湿分散剂和消泡剂中的二分之一，搅拌15-20分钟，分散均匀，再加入保湿剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：关荣锋，段小汇，李皓，池宪虎，单潇月，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32