一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法技术

本发明专利技术适用于柔性导体生产技术领域，提供了一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，包括以下步骤：柔性基底的清洗处理；将树脂、固化剂、增稠剂、金属纳米颗粒和溶剂按照比例搅拌混合均匀，制备成催化剂油墨；将催化剂油墨印刷在柔性基底上，并且将催化剂油墨在20~120℃的温度下固化；对固化在柔性基底上的催化剂油墨进行空气等离子处理；将处理后的催化剂油墨移到加入了还原剂的金属盐溶液中进行化学镀，然后进行烘干。该方法通过混合不同质量分数的物质配制成催化剂油墨，既能在平坦致密的基底上进行印刷，也能在粗糙多孔的基底上进行印刷。通过空气等离子等方法处理，可制备导电性高、粘附力强的柔性金属导体。粘附力强的柔性金属导体。粘附力强的柔性金属导体。

【技术实现步骤摘要】
一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法


[0001]本专利技术属于柔性导体生产
，尤其涉及一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法。

技术介绍

[0002]随着时代的发展，人们对柔性电子产品的需求越来越大，传统的刚性电子产品越来越难以满足仪器设备柔性化的发展需求，严重阻碍了柔性电子的应用广度和应用前景。近几年来，电子信息快速发展，研究便携式、小型化、环境友好的柔性电子设备已经成为了当今发展潮流。在诸如柔性触摸显示屏、电子标签、电磁屏蔽、太阳能薄膜电池、可穿戴电子设备的快速发展下，柔性电子越来越受到人们的关注。柔性电子主要由基材、电子元器件、导电线路和封装层四个部分组成，柔性导电线路用于元器件的连接，实现柔性电子的电气功能，是柔性电子的重要组成部分。目前制作柔性导电线路的材料主要有导电聚合物、碳材料、金属薄膜。其中金属材料相较于碳材料和导电聚合物有更高的导电性和稳定性，且经济效益更高，因此被广泛使用。
[0003]传统的在柔性基材表面制备金属图案的方法主要是光刻，但这种方法属于减材制造，材料浪费严重，不利于大规模生产。目前有很多印刷技术可以在平坦致密的基底上制备金属图案。例如印刷金属前驱体、柔性基材表面接枝功能聚合物或者硅烷偶联剂再印刷催化剂油墨。其中印刷金属前驱体的方法需要通过高温后处理才能导电，会对柔性基底有一定的损伤。而柔性基材表面接枝功能性聚合物或者硅烷偶联剂实验流程复杂，且制备的柔性图案金属与基底之间的结合力较差。因此不利于批量化生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，旨在解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]本专利技术实施例是这样实现的，一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，所述的基于树脂粘结剂制备柔性金属导体包括树脂5％
‑
80％、固化剂5％
‑
80％、增稠剂0％
‑
80％、金属纳米颗粒5％
‑
80％、溶剂0％
‑
85％，其制备方法包括以下步骤：
[0006]步骤1、柔性基底的清洗处理；
[0007]步骤2、将树脂、固化剂、增稠剂、金属纳米颗粒、溶剂按照不同的比例混合，并且搅拌均匀，制备成催化剂油墨；
[0008]步骤3、将步骤2所得的催化剂油墨印刷在柔性基底上，并且将催化剂油墨在20～120℃的温度下固化，固化时间为1
‑
24小时；
[0009]步骤4、对固化在柔性基底上的催化剂油墨进行空气等离子处理，以提升催化效率，使柔性基底表面亲水，后续的镀液能够更容易接触油墨涂层表面，进而在催化剂的作用下沉积金属薄膜；
[0010]步骤5、将步骤4处理后的催化剂油墨移到加入了还原剂的金属盐溶液中进行化学
镀，化学镀温度为20
‑
80℃，化学镀后在30
‑
100℃的环境中烘干15分钟，得到图案化的柔性金属。
[0011]进一步的技术方案，在所述步骤1中，所述柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、印刷纸、文化用纸、生活用纸、技术用纸、机织物、针织物和非织造布等中的至少一种。
[0012]进一步的技术方案，在所述步骤2中，所述金属纳米颗粒为纳米铜粉、纳米镍粉和纳米银粉中的至少一种，且所述金属纳米颗粒的粒径在5
‑
500纳米之间。
[0013]进一步的技术方案，在所述步骤2中，所述树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、氨酚醛树脂、钡酚醛树脂、硼酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、乙烯基树脂、烃类树脂和聚醚类树脂中的至少一种。
[0014]进一步的技术方案，在所述步骤2中，所述固化剂可以是乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、苯磺酰氯、对甲基磺酰气和硫酸乙酯的至少一种。
[0015]进一步的技术方案，在所述步骤2中，所述增稠剂为二氧化硅精细粉末，所述增稠剂的粒径为5
‑
500nm，根据印刷需求调节增稠剂的含量。
[0016]进一步的技术方案，在所述步骤3中，催化剂油墨的印刷方式包括喷涂、滚涂、旋涂、刮涂、浸涂、喷墨打印、丝网印刷、3D打印和凹版印刷等方式中的至少一种。
[0017]进一步的技术方案，在所述步骤4中，所述空气等离子处理的处理条件为：在50瓦的功率下处理3分钟。
[0018]进一步的技术方案，在所述步骤5中，所述化学镀包括化学镀铜、化学镀镍、化学镀银和化学镀金中的至少一种。
[0019]本专利技术实施例提供的一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，其有益效果如下：
[0020](1)本专利技术工艺流程简单，与以往在柔性基底接枝聚合物或者硅烷偶联剂以负载催化剂不同，本专利技术仅需要通过简单的印刷和溶液处理即可以制备高导电、且兼具柔性的图案化金属；
[0021](2)本专利技术对于绝大分基底具有普适性，无论是粗糙多孔的基底还是平坦致密的基底；对于粗糙多孔的基底，聚合物油墨能够渗透到基底内部，使得催化剂油墨与柔性基底之间形成机械锁定关系，从而增强了结合力；对于绝大部分平坦致密的基底其表面的基团能与环氧树脂之间形成化学键，从而能保证催化剂油墨与柔性基底之间的结合力；
[0022](3)本专利技术方法与绝大多数印刷方法能够兼容，根据金属图案的形状，制作的柔性金属既可以作为导电线路，也可以作为金属电极应用于柔性器件当中；
[0023](4)与以往采用贵金属钯、铂、金等贵金属作为催化剂不同，本专利技术以镍、铜便宜金属作为催化剂，具有较高的经济效益；
[0024](5)专利技术的印刷电路或印刷电极具有良好的柔性，可以承受较大幅度的变形，例如弯曲、折叠、卷曲以及扭曲等。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的三层结构示意图，其中a展示的是在平坦致密的基底上的示意图，b展示的是在粗糙多孔的基底上的示意图；
[0026]图2中的a为本专利技术实施例1中印刷在PET上的环氧树脂(ER)
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Cu催化剂油墨空气等离子处理前的接触角，b为印刷在PET上的ER
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Cu催化剂油墨空气等离子处理后的接触角；
[0027]图3为在本专利技术实施例1中PET空气等离子处理前(a)后(b)无电沉积铜金属30分钟的光学显微镜照片；
[0028]图4为本专利技术实施例1中PET空气等离子处理前后无电沉积铜金属30分钟的面阻值；
[0029]图5为本专利技术实施例1中采用丝网印刷技术在PET表面印刷形成导电金属图案的扫描电镜图，其中a为ER
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Cu催化剂图案；d为在催化剂表面化学镀Cu后的图案；b和c为催化剂部分的放大图；e和f为化学镀Cu后的放大图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，其特征在于，所述的基于树脂粘结剂制备柔性金属导体包括树脂5%
‑
80%、固化剂5%
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80%、增稠剂0%
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80%、金属纳米颗粒5%
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80%、溶剂0%
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85%，其制备方法包括以下步骤：步骤1、柔性基底的清洗处理；步骤2、将树脂、固化剂、增稠剂、金属纳米颗粒和溶剂按照比例混合，并且搅拌均匀，制备成催化剂油墨；步骤3、将步骤2所得的催化剂油墨印刷在柔性基底上，并且将催化剂油墨在20~120 ℃的温度下固化，固化时间为1
‑
24小时；步骤4、对固化在柔性基底上的催化剂油墨进行空气等离子处理，使柔性基底表面亲水；步骤5、将步骤4处理后的催化剂油墨移到加入了还原剂的金属盐溶液中进行化学镀，化学镀温度为20
‑
80 ℃，化学镀后在30
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100 ℃的环境中烘干15分钟，得到图案化的柔性金属。2.根据权利要求1所述的基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、印刷纸、文化用纸、生活用纸、技术用纸、机织物、针织物和非织造布中的至少一种。3.根据权利要求1所述的基于树脂粘结剂制备柔性金属导体的方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述金属纳米颗粒为纳米铜粉、纳米镍粉和纳米银粉中的至少一种，且所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞生，窦小强，刘旭庆，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：