一種可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)電墨水技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對電子設(shè)備高精度高集成度的需求，噴墨打印技術(shù)逐漸在印制電子領(lǐng)域嶄露頭角。由于噴墨打印可以實現(xiàn)按需噴墨，并且快速、便捷，相對于傳統(tǒng)的模版式印刷，可以減少原料的浪費(fèi)，因此吸引了各方面相關(guān)人員的研究。在噴墨印制電子方面，主要涉及到的是打印機(jī)、墨水和基材。三者之間必須有良好的適應(yīng)性才能得到性能良好的器件。為實現(xiàn)高精度，噴墨打印機(jī)的噴頭的孔徑要盡可能的小，在這方面，市場上已經(jīng)有Ipl的墨盒，通過調(diào)節(jié)打印參數(shù)，可以得到良好的墨滴?；姆矫妫梢酝ㄟ^一定的處理方式對基材表面進(jìn)行改性，以使墨水在基材上能有良好的成膜性能。因此，最關(guān)鍵的就是可用于噴墨打印的墨水。該墨水必須既要能適應(yīng)打印機(jī)，得到良好的墨滴，又要能具備良好的導(dǎo)電性，并且在使用過程中性能不會發(fā)生劣化，影響使用。滿足這些性能的導(dǎo)電墨水可以應(yīng)用于射頻識別(RFID)、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、印刷電路板(PCB)、柔性傳感器等方面。
[0003]常用的導(dǎo)電墨水中的導(dǎo)電材料可以分為兩類，一類是非金屬，一類是金屬。在非金屬導(dǎo)電墨水中，主要是碳系材料，但是其導(dǎo)電性低于金屬，因此金屬系導(dǎo)電墨水的應(yīng)用更為廣闊。在金屬材料中，導(dǎo)電性好的首先要數(shù)金銀銅了。但是金的價格相對來說是最貴的，因此應(yīng)用的不是很廣泛。銀的價格次之，銅是最便宜的。但是銅存在一個最大的問題就是氧化。特別是尺寸越小越容易氧化。因此，在導(dǎo)電墨水方面，占主導(dǎo)的要數(shù)銀導(dǎo)電墨水。
[0004]銀導(dǎo)電墨水可以分為兩類，顆粒型和無顆粒型。對于顆粒型銀導(dǎo)電墨水來說，主要是制備出粒徑很小的銀顆粒，并且要能夠良好的分散開，不發(fā)生團(tuán)聚，以免堵塞打印機(jī)噴頭，然后將這些顆粒分散在溶劑中，調(diào)節(jié)粘度和表面張力，即可得到顆粒型導(dǎo)電墨水。對于顆粒型導(dǎo)電墨水，顆粒的制備過程比較復(fù)雜，通常需要通過高速離心以得到顆粒。另外，在存儲過程中，一旦顆粒發(fā)生部分團(tuán)聚，那么就會出現(xiàn)堵塞噴頭的現(xiàn)象。針對這些特點，無顆粒型墨水可以避開這些潛在問題。因此，無顆粒型導(dǎo)電墨水具有潛在的應(yīng)用價值。
[0005]為了實現(xiàn)柔性印刷，需要墨水能夠在較低的溫度下實現(xiàn)燒結(jié)。常用的塑料基材包括PET和PI，其中PI可承受的溫度較高，但是價格較貴。PET價格便宜，但是可承受的做高溫度約150°C左右。因此，若要用于柔性噴墨印刷，墨水必須在150°C以下就可實現(xiàn)完全燒結(jié)，具有可滿足應(yīng)用的導(dǎo)電性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穩(wěn)定性良好，可低溫?zé)Y(jié)的有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水及其制備方法，該導(dǎo)電墨水能在較低的燒結(jié)溫度下得到良好的導(dǎo)電性，并且可打印在多種基材上，可用于柔性電子的印制。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水，其特征在于:包括銀鹽、溶劑、絡(luò)合劑、粘度調(diào)節(jié)劑和表面活性劑，其中銀鹽的重量百分比含量為10-25%，溶劑的重量百分比含量為30-60%，絡(luò)合劑的重量百分比含量為20?40%，粘度調(diào)節(jié)劑的重量百分比含量為0.1%-5.0%，表面活性劑的重量百分比為0.1%?3.0%。
[0008]所述的銀鹽為碳酸銀、硝酸銀、檸檬酸銀、醋酸銀、新癸酸銀、β-酮酸銀、2-[2-(2_甲氧乙氧基)乙氧基]醋酸銀、月桂酸銀、草酸銀中的一種或多種混合。
[0009]所述的溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、一縮二乙二醇、丙三醇、異丙醇、I，2_丙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、聚乙二醇200、聚乙二醇400、甲苯中的一種或多種混合。
[0010]所述的絡(luò)合劑為氨水、乙二胺、異丙胺、草酸銨、環(huán)己胺、甲酰胺、二乙胺、三乙胺、正丁胺、正辛胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-(乙氨基)乙醇、2-(二甲氨基)乙醇、2_( 二乙氨基)乙醇、1-氨基-2-丙醇(異丙醇胺)、乙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺中的一種或多種混合。
[0011]所述的粘度調(diào)節(jié)劑為聚乙二醇200、聚乙二醇-300、聚乙二醇-400、乙二醇、丙三醇、一縮二乙二醇、I，2_丙二醇、松油醇中的一種或多種混合;或者為導(dǎo)電高分子聚噻吩或聚乙炔;所述的聚噻吩為聚3-甲基噻吩、聚3-乙基噻吩、聚3-丙基噻吩、聚3-丁基噻吩、聚3-戊基噻吩、聚3-己基噻吩、聚3-庚基噻吩、聚3-辛基噻吩、聚3-壬基噻吩、聚3.4-乙烯二氧噻吩、聚苯基噻吩中的一種或多種混合;所述的聚乙炔為聚(2，5_ 二庚基)對苯撐乙炔。
[0012]所述的表面活性劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨、抗壞血酸中的一種或多種混合。
[0013]—種可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水的制備方法，具體制備流程如下:
(1)以醇類作為溶劑，加入適量的胺類作為絡(luò)合劑，在室溫下攪拌約30min;
(2)將適量銀鹽加入步驟(I)所制得的溶液中攪拌至沉淀完全溶解；
(3)將步驟(2)所制得的溶液用0.22um針孔式濾膜過濾，得到橙黃色溶液;(4)將表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑加入步驟(3)所制得的溶液中，攪拌均勻，即得到可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水。
[0014]所述的可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水為橙黃色澄清溶液。
[0015]所述的可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水的銀含量在5%?20%之間。
[0016]所述的可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水的燒結(jié)溫度可低至90°C，優(yōu)選的燒結(jié)溫度為
loom。。
[0017]所述的可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水可以通過普通噴墨打印機(jī)打印在不同的基材上，經(jīng)低溫處理后的可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水可以得到導(dǎo)電性良好，附著能力強(qiáng)的導(dǎo)電圖案，所述的基材可以是玻璃、塑料、硅片、紙張等。
[0018]為了適合噴墨打印，可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水的粘度為2cP?20cP，優(yōu)選的為5cP?12cP0
[0019]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，提供一種穩(wěn)定性良好，可低溫?zé)Y(jié)的有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水及其制備方法，該導(dǎo)電墨水能在較低的燒結(jié)溫度下得到良好的導(dǎo)電性，并且可打印在多種基材上，可用于柔性電子的印制。
[0020]該導(dǎo)電墨水的制備方法簡單，通過將銀鹽加入配好的溶液中，攪拌至完全溶解后過濾，即可得到，為了適應(yīng)于不同的打印機(jī)，需要對粘度及表面張力進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。
[0021 ]本發(fā)明的可低溫?zé)Y(jié)有機(jī)金屬導(dǎo)電墨水為澄清溶液，粘度在2?20cP，銀含量在5%?20%，并且氣味較為