一种用于喷墨打印的墨水及其制备方法技术

一种用于喷墨打印的墨水及其制备方法，本发明专利技术属于喷墨打印技术。本发明专利技术要解决现有纳米银导电墨水无法实现低温固化和高导电性且兼具分散均匀和稳定存放的问题。墨水由聚氧乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种用于喷墨打印的墨水及其制备方法


[0001]本专利技术属于喷墨打印技术。

技术介绍

[0002]随着电子制造业的快速发展，智能手机、平板电脑、电子书、可穿戴手表等电子产品彻底改变了人类的生活方式，这对传统的电子生产提出了巨大的挑战。众所周知，通过平版印刷或电镀蚀刻技术的微制造是一个相当繁琐和昂贵的过程。喷墨打印技术(Inkjet printing)是一种非接触式的微米级印刷过程，可通过直接喷射纳米尺寸的溶液在柔性或硬质基底上实现。由于喷墨打印工艺可以直接形成图案化的薄膜而无需掩模版，被认为是一种极具潜力的印刷工艺。此外，使用功能材料如聚合物材料和金属纳米颗粒的印刷油墨介质，使得喷墨印刷技术在光伏、晶体管、显示器、电池、天线和柔性电子设备中提供了广泛的应用选择。
[0003]喷墨打印技术的关键和核心部分是导电墨水的制备，即分散导电颗粒的悬浮体系，导电墨水主要由导电颗粒、溶剂(水或醇)、表面活性剂、分散稳定剂和其他助剂组成。银纳米粒子具有优异的导电性、低熔点、高抗氧化性稳定性和可行的加工方法等优点，吸引了最广泛的关注，呈现出广泛的工业应用，如射频识别(RFID)、薄膜晶体管、太阳能电池、有机发光二极管(有机发光二极管)、印刷电路板(PCB)等。
[0004]纳米银导电墨水主要指以纳米尺度级别的银颗粒作为导电成分。由于金属颗粒尺寸为纳米级别，具有不同于常规尺度的理化性质，具体表现为金属颗粒可在较低的温度下熔融，使得导电油墨可通过低温处理达到较优的导电性能。纳米银颗粒因为吸附、电荷、范德华力等因素会发生团聚和沉降现象，降低导电墨水的应用效果。因此，需要加入一些聚合物分散剂。分散剂通过位阻效应防止纳米颗粒团聚，并使得相邻颗粒上的聚合物因体积效应而相斥，最终有效地维持体系的悬浮稳定性。但是，这些聚合物通常需要高温才能在纳米银颗粒之间形成烧结颈，最终形成导电通路。
[0005]因此如何实现纳米银导电墨水的低温固化，且分散均匀，导电性高及可以稳定存放的低温墨水是现有技术急需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决现有纳米银导电墨水无法实现低温固化和高导电性且兼具分散均匀和稳定存放的问题，进而提供一种用于喷墨打印的墨水及其制备方法。
[0007]一种用于喷墨打印的墨水，它按质量份数是由2份～20份聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物、0.5份～20份无水乙醇、1份～24份异丙醇、40份～70份分散溶剂、10份～30份表面改性的纳米银粉、0.85份～10份聚乙烯吡咯烷酮、0.1份～2份去离子水、0.2份～5份丙三醇、0.1份～3份表面活性剂、0.1份～1.3份粘结剂及0.1份～1份消泡剂组成；
[0008]所述的表面改性的纳米银粉是利用双(2
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乙基己基)磺基琥珀酸钠改性处理纳米银粉后得到的。
[0009]一种用于喷墨打印的墨水制备方法，它是按以下步骤进行：
[0010]一、称取：
[0011]按质量份数称取2份～20份聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物、0.5份～20份无水乙醇、1份～24份异丙醇、40份～70份分散溶剂、10份～30份表面改性的纳米银粉、0.85份～10份聚乙烯吡咯烷酮、0.1份～2份去离子水、0.2份～5份丙三醇、0.1份～3份表面活性剂、0.1份～1.3份粘结剂及0.1份～1份消泡剂；
[0012]所述的表面改性的纳米银粉是利用双(2
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乙基己基)磺基琥珀酸钠改性处理纳米银粉后得到的；
[0013]二、将1份～24份异丙醇和0.5份～20份无水乙醇混合均匀，然后加入2份～20份聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物，加热搅拌，直至聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物完全溶解，得到F127溶液；
[0014]三、将40份～70份分散溶剂、0.1份～2份去离子水和0.85份～10份聚乙烯吡咯烷酮加热搅拌，直至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；
[0015]四、将10份～30份表面改性的纳米银粉加入到聚乙烯吡咯烷酮溶液中，然后依次进行真空脱泡搅拌及常温磁力搅拌，最后加入F127溶液继续常温磁力搅拌，得到反应体系A；
[0016]五、将0.2份～5份丙三醇及0.1份～3份表面活性剂加入到反应体系A中混合均匀，然后加入0.1份～1.3份粘结剂及0.1份～1份消泡剂，室温磁力搅拌，得到反应体系B；
[0017]六、在60倍～90倍重力加速度的条件下，使用声学共振混合仪对反应体系B分散处理10min～30min，得到纳米银粉的悬浮液；
[0018]七、对纳米银粉的悬浮液进行过滤，得到用于喷墨打印的墨水。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术的喷墨打印墨水采用聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯(F127)+PVPK30作为分散体系，采用双(2
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乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT)对纳米银粉进行表面改性，结合声学共振混合仪分散技术，使得喷墨打印墨水具有分散稳定、固化温度低(F127低温可分解)、电导率高的特点，扩大了喷墨打印基材的使用范围，且F127与乙醇、异丙醇组合时，在常温条件下，打印出来后，溶剂会速干，对于保持图案精度有利。在低烧结温度处理后，电导率可达七次方数量级。
[0021]本专利技术采用聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯(PEO
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PPO
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PEO)三嵌段共聚物(F127)，胶束能够将疏水的Ag纳米粒子包封在其PPO核内，同时被包封的纳米粒子的表面本质上被一层游离的PEO链覆盖，这使得Ag粒子能够是胶体稳定的。小颗粒的熔化温度低，在200度烧结时，聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯会分解，银颗粒会熔化形成大颗粒，部分粒径小的银颗粒会熔化形成连接大颗粒的桥梁，从而形成导电网络。聚乙烯吡咯烷酮主要是通过分子结构中的N原子和O原子提供的孤对电子与银颗粒的表面原子配位形成配位键而吸附在银颗粒表面，使Ag纳米粒子之间出现体积效应，在一定程度上粒子失去自由活动的空间，相应地降低其熵值，同时增加了粒子之间的相互排斥作用，使分散粒子的接触受到空间障碍，保持了分散体系的稳定性。
[0022]本专利技术用于一种用于喷墨打印的墨水及其制备方法。
附图说明
[0023]图1为对比实验一制备的墨水滴在硅片上60度烘干后的分散形貌图；
[0024]图2为对比实验二制备的墨水滴在硅片上60℃烘干后的分散形貌图；
[0025]图3为对比实验一制备的墨水打印在陶瓷基板上，在200℃下固化烧结1h后的扫描电镜图；
[0026]图4为对比实验二制备的墨水打印在陶瓷基板上，在200℃下固化烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于喷墨打印的墨水，其特征在于它按质量份数是由2份～20份聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物、0.5份～20份无水乙醇、1份～24份异丙醇、40份～70份分散溶剂、10份～30份表面改性的纳米银粉、0.85份～10份聚乙烯吡咯烷酮、0.1份～2份去离子水、0.2份～5份丙三醇、0.1份～3份表面活性剂、0.1份～1.3份粘结剂及0.1份～1份消泡剂组成；所述的表面改性的纳米银粉是利用双(2
‑
乙基己基)磺基琥珀酸钠改性处理纳米银粉后得到的。2.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的墨水，其特征在于所述的聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物、无水乙醇、异丙醇、分散溶剂、表面改性的纳米银粉、聚乙烯吡咯烷酮、去离子水、丙三醇、表面活性剂、粘结剂及消泡剂的总质量份数为100份。3.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的墨水，其特征在于所述的分散溶剂为三乙二醇单甲醚、三乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚或丙二醇甲醚；所述的表面活性剂为Pluronic P
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123、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚醚
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10、(Z)
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单
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十八烯酸脱水山梨醇酯、十四烷基二甲基甜菜碱或异构十三醇；所述的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛酯、聚酰胺树脂、氯化聚丙烯、丁二酸二辛酯磺酸钠、双酚A型环氧树脂或酚醛树脂；所述的消泡剂为聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、聚氧化丙烯丙三醇醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、双烷基磷酸酯、K155消泡剂或十六烷酸。4.如权利要求1所述的一种用于喷墨打印的墨水制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：一、称取：按质量份数称取2份～20份聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物、0.5份～20份无水乙醇、1份～24份异丙醇、40份～70份分散溶剂、10份～30份表面改性的纳米银粉、0.85份～10份聚乙烯吡咯烷酮、0.1份～2份去离子水、0.2份～5份丙三醇、0.1份～3份表面活性剂、0.1份～1.3份粘结剂及0.1份～1份消泡剂；所述的表面改性的纳米银粉是利用双(2
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乙基己基)磺基琥珀酸钠改性处理纳米银粉后得到的；二、将1份～24份异丙醇和0.5份～20份无水乙醇混合均匀，然后加入2份～20份聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物，加热搅拌，直至聚氧乙烯
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聚氧丙烯
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聚氧乙烯三嵌段共聚物完全溶解，得到F127溶液；三、将40份～70份分散溶剂、0.1份～2份去离子水和0.85份～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨治华，周国相，黄守佳，贾德昌，周玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学重庆研究院重庆恩辰新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：