一种喷墨纳米银棒导电墨水及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于导电油墨技术领域，具体地说，涉及一种喷墨纳米银棒导电墨水及其制备方法。本发明专利技术所述的喷墨纳米银棒导电墨水由下列质量百分含量的组分组成：0.01‑20％纳米银棒、0.0001‑2％助剂、0.0001‑5％单体或树脂、单体或树脂质量的1‑5％的引发剂、其余为溶剂。本发明专利技术提供的喷墨纳米银棒导电墨水可以喷墨打印，不堵喷头；本发明专利技术的喷墨纳米银棒导电墨水中添加了单体或树脂，提高了涂层的致密程度，可以填充在导电材料周围，堵塞了银迁移的通道，从而阻碍了银离子的迁移。

An ink-jet nano silver rod conductive ink and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种喷墨纳米银棒导电墨水及制备方法和应用
本专利技术属于导电油墨
，具体地说，涉及一种喷墨纳米银棒导电墨水及制备方法和应用。
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生产时只需要打印与涂层后处理两步，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。随着喷墨印制电子技术的迅猛发展，与之相关的印制电子材料引起了人们的广泛关注，尤其是其核心组成部分导电墨水更是在国内外掀起了研发热潮。导电墨水作为导电图形的基础材料，是印制电子技术发展的瓶颈，直接影响着电子产品的性能及质量。常用的导电组分有纳米金属、导电高分子、碳材料等。由于纳米金属具有尺寸小、熔点低、烧结后到点性能优异等突出优点，可以保证从喷墨印刷机的微米级直径喷嘴中流畅喷出，所以纳米金属可作为导电填料广泛用于导电喷墨。银具有较高的导电率和热导率、优异的物理化学性能、可接受的价格、易加工及其氧化物也具有一定的导电性等特点被广泛用作导电墨水的导电组分。如CN109535849A公开了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，粘度调节剂0.5-0.6份。CN102382502A公开了一种喷墨纳米银导电墨水及其制备方法。所述的喷墨纳米银导电墨水，由下列组分及质量百分含量组成：表面包覆着有机保护剂且粒径小于50nm的纳米银颗粒2-20％，含能添加剂2-10％，墨水溶剂50-90％，表面张力调节剂0.1-5％，增粘剂4-20％，防腐剂0.01-0.1％。然而纳米银在绝缘物上易发生迁移，使电极间的绝缘电阻值降低，最终形成短路，即所谓的“银迁移”现象；银在离解成银离子后，从高电位向低电位迁移，并形成絮状或是枝状的通道，当严重到一定的程度时，就会引起器件的失效。但是银离子迁移的产生必须是在一定的介质中完成的，即电解质材料，包括水汽、大多数聚合物/高分子材料和个别无机材料等，银离子在电场的作用下，会在这些介质中类似“游泳”一样而生长出枝状结构，这也是触控屏在通电一定时间后就容易丧失其触控功能的原因。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种喷墨纳米银棒导电墨水，该喷墨纳米银棒导电墨水中添加了单体或树脂，不堵喷头，同时提高了涂层的致密程度，可以填充在导电材料的周围，堵塞了银迁移的通道，从而阻碍了银离子的迁移。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种喷墨纳米银棒导电墨水，其中，所述的喷墨纳米银棒导电墨水由下列质量百分含量的组分组成：进一步的，所述的单体为水溶性或醇溶性有机小分子化合物；优选相对分子质量小于500的水溶性或醇溶性有机小分子化合物；更优选聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、甘油丙烯酸酯、季戊四醇三丙酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯酰吗啉中的至少一种。进一步的，所述的树脂为玻璃化温度在80-180℃范围内的树脂；优选脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、环氧丙烯酸酯齐聚物或聚酯(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。本专利技术中，所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物可以为沙多玛CN9006NS或长兴化学DR-U026等；所述的环氧丙烯酸酯齐聚物可以为长兴化学6210G等；所述的聚酯(甲基)丙烯酸酯可以为东亚合成M-7100等。本专利技术在喷墨纳米银棒导电墨水的组份中添加了相对分子质量小于500的水溶性或醇溶性有机小分子化合物或玻璃化温度控制在80-180℃的树脂，树脂在玻璃化温度处理后，提高了涂层的致密程度，单体/树脂可以填充在导电材料周围，堵塞了银迁移的通道，从而阻碍了银离子的迁移。进一步的，所述的纳米银棒的粒径为8-35nm，长度为0.5-10μm，长径比控制在600以内。本专利技术使用细的、长径比控制600以内的纳米银棒，可以喷墨打印，不堵喷头。本专利技术中，所述的引发剂可以为水性引发剂或醇溶性引发剂。具体地说，所述的水性引发剂可以为芳酮类，包括二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物或苯偶酰衍生物中的至少一种。所述的水性引发剂还可以为光引发剂2959、陶氏AMP-95、IRGACURE819或IRGACURE500中的至少一种。所述的醇溶性引发剂可以为2-羟基-2-甲基-苯基丙酮-1(光引发剂1173)、TPO或BDK中的至少一种。本专利技术中，所述的溶剂为水、乙醇或异丙醇中的一种或几种。本专利技术中，所述的助剂可以选自润湿分散剂、消泡剂和成膜助剂中的一种或多种。本专利技术中，润湿分散剂主要用于降低墨水的表面张力，改善墨水的流平性；例如毕克DISPERBYK-199、DISPERBYK-2015、DISPERBYK-2012、BYK3410、DISPERBYK-180；迪高TEGOERBYK-1802tps、740、750、755、Wet280、WetKL245、Dispers650；特别是，润湿分散剂还可以参与光固化反应，从而使打印制品呈现透明的外观。具体地，润湿分散剂可以为能够辐射交联的有机硅丙烯酸酯和改性聚硅氧烷类聚合物中的一种或多种。其中，能够辐射交联的有机硅丙烯酸酯可以为迪高公司的TEGORAD2010、2011、2100、2200N、2250等，能够辐射交联的有机硅丙烯酸酯能参与光固化反应并发生交联反应，从而有利于抑制打印制品的发朦等现象；改性聚硅氧烷聚合物可以为毕克公司的BYK-333、BYK-371、BYK-377，迪高公司的Tegowet270、TegoGlide450等。消泡剂主要用于消除过滤及打印过程中所产生的气泡，避免产生的气泡影响打印流畅性；消泡剂可以为不含有机硅类的聚合物，例如迪高的不含有机硅消泡剂TEGOAirex920、TEGOAirex921等。成膜助剂用于防止墨水组合物发生沉积，从而保证墨水组合物储存过程中的稳定性；本专利技术对成膜助剂的种类不作严格限制，只要能满足前述要求即可。成膜助剂为淀粉、阿拉伯胶、果胶、琼脂、明胶、海藻胶、角叉胶、糊精等，通用明胶、可溶性淀粉、多糖衍生物等；合成品有羧甲基纤维素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷墨纳米银棒导电墨水，其特征在于，所述的喷墨纳米银棒导电墨水由下列质量百分含量的组分组成：/n

【技术特征摘要】
1.一种喷墨纳米银棒导电墨水，其特征在于，所述的喷墨纳米银棒导电墨水由下列质量百分含量的组分组成：





2.根据权利要求1所述的喷墨纳米银棒导电墨水，其特征在于，
所述的单体为水溶性或醇溶性有机小分子化合物；
优选相对分子质量小于500的水溶性或醇溶性有机小分子化合物；
更优选聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、甘油丙烯酸酯、季戊四醇三丙酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯酰吗啉中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的喷墨纳米银棒导电墨水，其特征在于，
所述的树脂为玻璃化温度在80-180℃范围内的树脂；
优选脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、环氧丙烯酸酯齐聚物或聚酯(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的喷墨纳米银棒导电墨水，其特征在于，所述的纳米银棒的粒径为8-35nm，长度为0.5-10μm，长径比控制在600以内。


5.一种权利要求1-4任意一项所述的喷墨纳米银棒导电墨水的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、制备纳米银棒分散液；
S2、将步骤S1制得的纳米银棒分散液与所述助剂、单体/树脂、引发剂和溶剂混合均匀，过滤，即得所述的喷墨纳米银棒导电墨水。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，纳米银棒分散液的制备过程包括如下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡劲锐，鲁英杰，
申请(专利权)人：惠州达祺光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44