一种银纳米线喷墨打印导电墨水及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种银纳米线喷墨打印导电墨水及其制备方法和应用，该导电墨水包括溶剂、第一分散剂、粘度调节剂和银纳米线；其中，第一分散剂的添加量为溶剂质量的0.01～0.10％；粘度调节剂的添加量为溶剂质量的2～10％；银纳米线的直径为15～25nm，长径比大于1000；应用于柔性电子印刷；所述的印刷次数大于等于四次。与现有技术相比，本发明专利技术采用挥发性适中的极性溶剂、低密度的轻质导电碳材料作为第一分散剂、加入一定用量的聚合物作为粘度调节剂，将自制银纳米线分散在以上分散体系中，得到分散稳定、适用于喷墨打印和导电性优异的银纳米线喷墨打印导电墨水。线喷墨打印导电墨水。

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米线喷墨打印导电墨水及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导电墨水领域，具体涉及一种银纳米线喷墨打印导电墨水及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]喷墨电子印刷技术由于高精度、高产能、低成本的特点在柔性电子印刷领域受到广泛关注。导电墨水是喷墨印刷制造电子器件的关键因素，其打印适用性和印制线路导电性很大程度上决定着电子器件的质量。银纳米线喷墨打印导电墨水制备工艺简单，墨水印刷后无需烧结，得到的图案拥有优异的导电性能，因此具有未来应用的潜力。
[0003]但是，目前银纳米线喷墨打印导电墨水仍然存在以下问题：
[0004](1)由于银纳米线自身密度大(10.49g/cm3)导致长期稳定分散比较困难；
[0005](2)目前银纳米线导电墨水的喷墨打印适用性差，原因在于已有技术采用的溶剂不能满足喷墨打印要求：易挥发极性溶剂(例如乙醇、异丙醇等)挥发太快造成打印喷头堵塞、难挥发极性溶剂(例如乙二醇、水等)挥发太慢造成打印图案分辨率低；
[0006](3)用于喷墨打印的银纳米线导电墨水的粘度要求为5～10cp(25℃)，因此墨水中银纳米线含量较低，需要多次打印才能达到理想的导电效果。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种银纳米线喷墨打印导电墨水及其制备方法和应用。该导电墨水采用挥发性适中的极性溶剂、低密度的轻质导电碳材料作为第一分散剂、加入一定用量的聚合物作为粘度调节剂，将自制银纳米线分散在以上分散体系中，得到分散稳定、适用于喷墨打印和导电性优异的银纳米线喷墨打印导电墨水。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]本专利技术目的之一在于一种银纳米线喷墨打印导电墨水，该导电墨水包括溶剂、第一分散剂、粘度调节剂和银纳米线；
[0010]其中，第一分散剂的添加量为溶剂质量的0.01～0.10％；粘度调节剂的添加量为溶剂质量的2～10％；银纳米线的添加量为溶剂质量的0.05～0.10％；银纳米线的直径为15～25nm，长径比大于1000，优先地，银纳米线的直径为20nm。
[0011]进一步地，所述的溶剂为挥发性适中的极性溶剂，包括N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮或环己酮中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述的第一分散剂为轻质导电碳材料，包括石墨烯、导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种。
[0013]进一步地，所述的轻质导电碳材料的密度为1.2～2.3g/cm3；所述的石墨烯的横向尺寸<1μm；所述的导电炭黑的粒径<1μm；所述的碳纳米管的轴向尺寸<2μm。
[0014]进一步地，所述的粘度调节剂包括聚偏氟乙烯树脂、氯醋树脂或酚醛树脂中的一
种或多种。
[0015]进一步地，所述的银纳米线的制备方法包括如下步骤：
[0016]在惰性气氛下，向含有第二分散剂的乙二醇中加入卤素调节助剂，得到溶液A；
[0017]向溶液A中滴加AgNO3溶液，反应、提纯后，得到银纳米线。
[0018]进一步地，所述的第二分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(简称PVP)；所述的卤素调节助剂为氯化胆碱和/或溴化钠。
[0019]进一步地，所述的提纯步骤包括：交替用丙酮和去离子水对银纳米线母液进行洗涤，即得纯净的银纳米线。
[0020]具体地，银纳米线的制备方法包括如下步骤：
[0021](a)高长径比银纳米线的制备：通过多元醇法制备银纳米线，在PVP与AgNO3一定投料比条件下，向其中通入氮气，除去氧气，加入卤素调节助剂，AgNO3溶液滴加一定时间、温度的条件下，反应一定时间，得到直径20nm，长径比大于1000的银纳米线；
[0022](b)高长径比银纳米线的提纯：通过静置提纯法去除银纳米线母液中的银纳米颗粒，获得纯净的银纳米线。
[0023]更具体地，在本专利技术的某些实施例中，银纳米线的制备方法包括如下步骤：
[0024](a)高长径比银纳米线的制备：取0.4～0.6g PVP放入装有40ml乙二醇的三口烧瓶中，置于超声清洗机中超声分散，使PVP完全溶解，将三口烧瓶置于油浴锅中，向其中通入氮气5min，除去氧气，取1ml氯化胆碱的乙二醇溶液(浓度为24mg/ml)和0.1ml溴化钠的乙二醇溶液(浓度为50mg/ml)加入到三口烧瓶中，搅拌均匀，将反应体系升温至160℃后，将20ml AgNO3的乙二醇溶液(浓度为10mg/ml)以一定速率滴加到三口烧瓶中，滴加时间15～35min，滴加结束后停止搅拌，在160℃下恒温静置反应2～3h，在反应过程中可以观察到反应液颜色的变化，从开始的无色透明到棕黄色到灰绿色到最后变成银灰色。反应结束后，反应液自然冷却至室温，得到银纳米线母液。
[0025](b)高长径比银纳米线的提纯：取60ml步骤(a)得到的银纳米线母液加入600ml的烧杯中，量取300ml丙酮加入到银纳米线母液中，搅拌1min，静置后出现银纳米线沉淀，倾去上清液，得到银纳米线沉淀物。量取60ml去离子水加入到沉淀的银纳米线中，手动搅拌至银纳米线分散均匀，重复用300ml丙酮和60ml去离子水清洗银纳米线1～4次，得到纯净的银纳米线。
[0026]本专利技术目的之二在于一种如上所述的银纳米线喷墨打印导电墨水的制备方法，包括如下步骤：将银纳米线、第一分散剂和粘度调节剂加入到溶剂中，分散均匀后，得到银纳米线喷墨打印导电墨水。
[0027]具体地，银纳米线喷墨打印导电墨水的制备方法包括如下步骤：采用挥发性适中的极性溶剂、轻质导电碳材料为第一分散剂、加入一定用量的聚合物作为粘度调节剂，将自制银纳米线分散在以上分散体系中，得到可长期稳定存放的AgNWs@C导电墨水，即银纳米线喷墨打印导电墨水。
[0028]更具体地，在本专利技术的某些实施例中：
[0029]将纯净的银纳米线分散在180ml有第一分散剂和粘度调节剂添加的挥发性适中的极性溶剂中在300r/min的转速下机械搅拌30min，得到长期稳定分散的银纳米线喷墨打印导电墨水。其中所述的第一分散剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管等轻质导电碳材料，分
散剂相对于溶剂的添加量为0.01～0.10％。其中所述的挥发性适中的有机溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮、环己酮、或它们的混合物。其中所述的粘度调节剂为聚偏氟乙烯树脂、氯醋树脂、酚醛树脂等能够在上述溶剂中溶解的聚合物，粘度调节剂相对于溶剂的添加量为2～10wt％。
[0030]本专利技术目的之三在于一种如上所述的银纳米线喷墨打印导电墨水，应用于柔性电子印刷；所述的印刷次数大于等于四次。此处所指的印刷次数指打印电路需要的次数。
[0031]与现有技术相比，本专利技术中采用挥发性适中的溶剂既克服了溶剂挥发太快造成打印喷头堵塞的问题、也克服了溶剂挥发太慢造成打印电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线喷墨打印导电墨水，其特征在于，该导电墨水包括溶剂、第一分散剂、粘度调节剂和银纳米线；其中，第一分散剂的添加量为溶剂质量的0.01～0.10％；粘度调节剂的添加量为溶剂质量的2～10％；银纳米线的添加量为溶剂质量的0.05～0.10％；所述的银纳米线的直径为15～25nm，长径比大于1000。2.根据权利要求1所述的一种银纳米线喷墨打印导电墨水，其特征在于，所述的溶剂为极性溶剂，包括N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮或环己酮中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种银纳米线喷墨打印导电墨水，其特征在于，所述的第一分散剂为导电碳材料，包括石墨烯、导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种银纳米线喷墨打印导电墨水，其特征在于，所述的导电碳材料的密度为1.2～2.3g/cm3；所述的石墨烯的横向尺寸<1μm；所述的导电炭黑的粒径<1μm；所述的碳纳米管的轴向尺寸<2μm。5.根据权利要求1所述的一种银纳米线喷墨打印导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝华，吴国华，雷梦琪，沈舒阳，蒋盛华，胡杨，陈辉运，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：