專利名稱：：一種噴墨導(dǎo)電墨水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種噴墨導(dǎo)電墨水。本發(fā)明的噴墨導(dǎo)電墨水含有顆粒導(dǎo)電材料，其粘度、pH值、表面張力等性能，均適用于噴墨打印。該導(dǎo)電墨水屬于薄膜印刷電子漿料，應(yīng)用于印刷電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：伴隨數(shù)字化印刷技術(shù)的進(jìn)步，無壓印刷中的噴墨印刷獲得了迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴(kuò)大。同時，印刷電子材料與技術(shù)的發(fā)展，也給印刷線路板(PCB)制備、柔性顯示電極以及電磁屏蔽材料和印刷技術(shù)的結(jié)合提供了機(jī)會。為了降低導(dǎo)電線路乃至無線射頻(RFID)天線發(fā)射天線的成本，在一定程度上解決傳統(tǒng)工藝存在的貴金屬消耗量大，處理過程污染環(huán)境等問題。需要導(dǎo)電性能良好、印刷膜層薄、工業(yè)化方便的薄膜印刷墨水。噴墨導(dǎo)電墨水屬于薄膜印刷電子材料，在傳統(tǒng)電路印刷、柔性顯示器電路印刷、以及太陽能光伏電池等方面，都有廣泛的潛在用途。目前，最有實際應(yīng)用前景并且與人們生活關(guān)系最密切的，將是低成本、大批量、多品種RFID天線的制作。通過印刷電子技術(shù)制作的RFID標(biāo)簽，可運用到從食品到藥品，從電器到汽車等各種智能包裝之上。一般而言，厚膜導(dǎo)電漿料中導(dǎo)電金屬的固含量在60%以上，顆粒度在10微米左右，通過絲網(wǎng)印刷，之后經(jīng)過40(TC以上溫度處理，之后得到符合要求的導(dǎo)電層。存在問題是，一方面，作為導(dǎo)電材料的貴金屬用量大，成本高；另一方面，印刷后熱處理溫度高，印刷基材選擇范圍窄。為了降低成本，降低后處理溫度，擴(kuò)大印刷材料選擇范圍，以便于能夠選擇利于自然降解的承印物，盡量使用非毒害性有機(jī)溶劑類材料，以水為主，需要開發(fā)貴金屬含量低，便于印刷，便于在比較低溫度下處理后得到導(dǎo)電性的噴墨印刷導(dǎo)電墨水。普通噴墨墨水，顏料或者染料固含量在5%左右，容易穩(wěn)定存在。金屬顆粒比重大，在適用于噴墨打印的低粘度條件下，穩(wěn)定懸浮困難。特別是為了滿足導(dǎo)電性需要，金屬顆粒在墨水中的比例要達(dá)到一定程度，此時的穩(wěn)定懸浮就更困難。作為印刷線路板或者RFID發(fā)射天線，還必須滿足一定的線條精度要求。同時，墨水還必須能夠穩(wěn)定順暢的通過噴墨頭的微細(xì)孔，這些都需要墨水中固體成分的顆粒度要小到一定程度。水基噴墨墨水由下列表格中所示組分構(gòu)成表1水基墨組份<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>構(gòu)成墨水的各個組分比例，需要經(jīng)過優(yōu)化，使構(gòu)成的墨水具有一定的印刷適性。申請?zhí)枮?00710079807.9的發(fā)明專利，涉及一種用于噴墨打印的導(dǎo)電墨水組合物，更具體地說，涉及用于噴墨打印的導(dǎo)電墨水組合物，其包含3085重量份的金屬納米顆粒，1060重量份的溶劑，1030重量份的濕潤劑，該濕潤劑由基于二醇或多元醇的化合物制成，以及0.110重量份的用于調(diào)節(jié)粘度的基于二醇的醚化合物添加劑。該發(fā)明缺點在于，金屬納米顆粒的固含量仍然偏高，而且沒有提供具體打印效果數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)一種金屬納米顆粒的固含量較低，適合高精度噴墨打印，并且導(dǎo)電性好的噴墨導(dǎo)電墨水成為本
技術(shù)領(lǐng)域：
急需解決的難題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一是開發(fā)一種具有一定金屬固含量的導(dǎo)電材料噴墨墨水，該墨水適用于印刷電子需要的高精度噴墨打印，經(jīng)過組分優(yōu)化以后，該墨水的印刷適性，滿足噴墨打印機(jī)正常打印要求，該墨水通過噴墨打印，經(jīng)過IO(TC左右的熱處理，能夠得到比較好的導(dǎo)電性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案達(dá)到的一種噴墨導(dǎo)電墨水，其組成包括129重量份的導(dǎo)電顆粒；6085重量份的溶劑；15重量份的保濕劑；15重量份的pH調(diào)節(jié)劑；15重量份的表面活性劑；13重量份的連接料。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的噴墨導(dǎo)電墨水還包括0.22重量份的防腐劑，防腐劑為普通噴墨墨水常用的苯甲醇類等化合物。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的導(dǎo)電顆粒為金屬單質(zhì)或合金，如選自金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鋁(Al)等或其合金中的一種。導(dǎo)電顆粒的粒度分布范圍為10400nm，20200nm為宜，控制在50100nm更好。金屬單質(zhì)，特別是金屬銀的導(dǎo)電性更好。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的導(dǎo)電顆粒使用無機(jī)鹽化合物，例如六偏磷酸鈉；也可以是各種聚合物，例如聚乙烯吡咯垸酮(PVP)，聚酰氨化合物，聚乙二醇，天然高分子化合物明膠、阿拉伯樹膠；合成導(dǎo)電高分子化合物，例如聚噻吩化合物等作為分散劑進(jìn)行包覆，可以單獨使用，也可以復(fù)配使用，作為導(dǎo)電顆粒在極性溶劑中的分散穩(wěn)定劑。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的導(dǎo)電顆粒是由聚乙烯吡咯烷酮包覆的銀納米顆粒，粒度為50150nm。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的溶劑為極性溶劑，如水、乙醇、異丙醇、丁醇等小分子醇類化合物，乙二醇獨丁醚，乙二醇獨甲醚等醚類化合物，單獨使用或者復(fù)配使用；一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的保濕劑包括三甘醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇等多元醇化合物中的一種單獨使用或者多種復(fù)配使用。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的pH調(diào)節(jié)劑為磷酸鈉。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的表面活性劑為聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，例如ET-135。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的連接料為PVB、PVA等聚合物。本發(fā)明提供一種噴墨打印導(dǎo)電墨水，通過一定方式，在極性溶劑中生成并穩(wěn)定存在的納米尺度金屬顆粒，該顆粒在穩(wěn)定懸浮液中，具有與噴墨打印機(jī)要求相一致的印刷適性和物化性能。選擇使用某些特定金屬顆粒例如銀制作墨水時，由于納米銀有一定的殺滅細(xì)菌作用，可以不加或者少加防腐劑。有益效果1、本發(fā)明具有溫和的后處理工藝，以納米銀取代微米銀，將印刷品后處理溫度降低到iocrc左右；2、本發(fā)明的成本低，導(dǎo)電漿料中的導(dǎo)電銀顆粒重量份降低到29以下，低于普通導(dǎo)電漿料5070%固含量導(dǎo)致的高成本；3、本發(fā)明通過化學(xué)方法制備納米銀漿料，加入適當(dāng)分子量和數(shù)量的分散劑、穩(wěn)定劑等，使導(dǎo)電顆粒物的重量份在129;經(jīng)過組分優(yōu)化以后，該墨水的印刷適性，滿足噴墨打印機(jī)正常打印要求，適用于印刷電子需要的高精度噴墨打??；通過按需噴墨印刷方式，獲得導(dǎo)電膜厚度在l微米左右，電阻達(dá)到l歐姆左右。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。圖l-a和圖l-b分別為納米銀紫外可見吸收曲線及顆粒度分布測試結(jié)果。圖2為打印線路樣張。圖3為不同實驗實例納米銀導(dǎo)電墨水打印樣張掃描電鏡圖像。圖4為鈉米銀導(dǎo)電墨水噴墨打印導(dǎo)電層低溫?zé)崽幚砬昂髵呙桦婄R圖。具體實施例方式一般而言，噴墨打印墨水的物理化學(xué)性能，必須滿足下列條件，才能夠適應(yīng)噴墨打印機(jī)正常打印要求表2噴墨打印用墨水的典型性能指標(biāo)參數(shù)范圍比重1.81.9g/mmm''表面張力2272dyn/cm2粘度1.53.010—2p電阻率100500Qcm干燥時間0.15s顆粒尺寸〈0.1ym本發(fā)明配制0.16.25mol/L不同濃度的水合肼溶液和硝酸銀溶液；在PVP的保護(hù)之下，將還原劑水合肼在適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣认拢渭尤胂跛徙y水溶液中，改變反應(yīng)物比例，可制得固含量為130重量份、粒度為10400nm的不同銀含量的納米銀乳液。實驗制得的納米銀乳液加入15的保濕劑，15的pH調(diào)節(jié)劑，15的表面活性劑，13的連接料，攪拌30分鐘左右，混合均勻；使各項參數(shù)達(dá)到上機(jī)打印的要求，通過孔徑為0.21.2pm的微濾膜過濾，保證銀顆粒能夠順利通過噴墨頭，得到可以上機(jī)實驗的噴墨導(dǎo)電墨水。實施例l制備納米銀乳液噴墨導(dǎo)電墨水本發(fā)明的具體實施，通過參考文獻(xiàn)《納米銀導(dǎo)電膜的制備及其光譜學(xué)分析》(莫黎昕、李路海、李亞玲等，光譜學(xué)與光譜分析2007.12，P2502)的方法制備顆粒度在20400nm范圍的銀顆粒懸浮液，選擇聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為分散穩(wěn)定劑。取等體積濃度同為0.25mol/L的硝酸銀溶液和水合肼溶液，取PVP/硝酸銀(質(zhì)量比)=1.75，使噴墨墨水納米銀固含量為1.2%，尺寸為50100nm;在得到的納米銀導(dǎo)電顆粒乳液中，按照重量份加入保濕劑、pH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、連接料，攪拌30分鐘，混合均勻；將所得的混合液通過孔徑為0.21.2tim的微濾膜過濾，得到噴墨導(dǎo)電墨水，其組成見表3。使用EPSONME1+型打印機(jī)，以藝美佳(中國北京聯(lián)創(chuàng)佳藝影象新材料技術(shù)有限公司產(chǎn)品)間隙型噴墨相紙為打印介質(zhì)，進(jìn)行打印樣張實驗。重復(fù)打印三次的得到樣張。將重復(fù)打印三次的樣張在12(TC燒結(jié)10min，得到熱處理后的樣張，用數(shù)字萬用表測試電阻。實施例2制備納米銀乳液噴墨導(dǎo)電墨水取等體積濃度同為O.75mol/L的硝酸銀溶液和水合肼溶液，取PVP/硝酸銀(質(zhì)量比)=2，使噴墨墨水納米銀固含量為3.6%。尺寸為70120nm。制備步驟同實施例l，得到噴墨導(dǎo)電墨水的組成見表3。實施例3制備納米銀乳液噴墨導(dǎo)電墨水取等體積濃度同為2.25mol/L的硝酸銀溶液和水合肼溶液，取PVP/硝酸銀(質(zhì)量比)=4，使噴墨墨水納米銀固含量為10.9%。尺寸為100150nm;制備步驟同實施例l，得到噴墨導(dǎo)電墨水的組成見表3。實施例4制備納米銀乳液噴墨導(dǎo)電墨水取等體積濃度同為6.25mol/L的硝酸銀溶液和水合肼溶液，取PVP/硝酸銀(質(zhì)量比)=4，使噴墨墨水納米銀固含量為29%。尺寸為100150nm;制備步驟同實施例l，得到噴墨導(dǎo)電墨水的組成見表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>所述的噴墨導(dǎo)電墨水還可以加入0.22重量份的防腐劑，防腐劑為普通噴墨墨水常用的苯甲醇類化合物?？梢詤⒄丈鲜龇椒ㄖ苽浣饘賳钨|(zhì)或合金如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鋁(A1)等或其合金的納米顆粒乳液，按照重量份加入保濕劑、pH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、連接料，經(jīng)攪拌、過濾后得到噴墨導(dǎo)電墨水。測試結(jié)果通過紫外可見光譜測試，確認(rèn)合成的銀顆粒是納米尺度顆粒，圖l-a和圖l-b分別為納米銀紫外可見吸收曲線及顆粒度分布測試結(jié)果。經(jīng)過配制得到的墨水，打印效果良好，圖2為打印線路樣張。通過掃描電鏡，研究了不同打印次數(shù)得到打印導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)，參見圖3，為不同實施例納米銀導(dǎo)電墨水打印樣張掃描電鏡圖像(500X)，左圖為實施例l打印，中圖為實施例2打印，右圖為實施例3打印。經(jīng)過低溫加熱處理后的導(dǎo)電層，導(dǎo)電效果良好，處理前后的電鏡效果顯然不同，經(jīng)過熱處理后，金屬顆粒聯(lián)結(jié)；良好，參見圖4，為鈉米銀導(dǎo)電墨水噴墨打印導(dǎo)電層低溫?zé)崽幚硖幚砬昂髵呙桦婄R圖(500X)，左圖為燒結(jié)前，右圖為燒結(jié)后。表4不同實施例獲得的噴墨墨水打印線路導(dǎo)電效果對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種噴墨導(dǎo)電墨水，其組成包括(重量份)1～29的導(dǎo)電顆粒；60～85的溶劑；1～5的保濕劑；1～5的pH調(diào)節(jié)劑；1～5的表面活性劑；1～3的連接料。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的噴墨導(dǎo)電墨水還包括0.22重量份的防腐劑，防腐劑為普通噴墨墨水常用的苯甲醇類化合物。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的導(dǎo)電顆粒為選自金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鋁(Al)或其合金中的一種，導(dǎo)電顆粒的粒度為10400nm。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的導(dǎo)電顆粒使用六偏磷酸鈉、聚乙烯吡咯垸酮、聚酰氨化合物、聚乙二醇、明膠、阿拉伯樹膠、聚噻吩化合物中的一種或多種作為分散劑進(jìn)行包覆。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的導(dǎo)電顆粒是由聚乙烯吡咯垸酮包覆的銀納米顆粒，粒度為50150nm。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的溶劑為選自水、乙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇獨丁醚、乙二醇獨甲醚中的一種或多種。7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的保濕劑為選自三甘醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一種或多種。8、根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的pH調(diào)節(jié)劑為磷酸鈉；所述的表面活性劑為聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑；所述的連接料為PVB。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴墨導(dǎo)電墨水，其特征在于所述的聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑為ET-135。全文摘要本發(fā)明涉及一種噴墨導(dǎo)電墨水，是一種薄膜印刷電子漿料，適用于噴墨打印，屬于印刷電子領(lǐng)域。噴墨導(dǎo)電墨水的組成包括(重量份)1～29導(dǎo)電顆粒，60～85的溶劑，1～5保濕劑，1～5pH調(diào)節(jié)劑，1～5表面活性劑，1～3連接料。本發(fā)明方法的成本較低，導(dǎo)電漿料中的導(dǎo)電銀重量份降低到29以下；具有溫和的后處理工藝，以納米銀取代微米銀，將印刷品后處理溫度降低到100℃左右；通過按需噴墨印刷方式，獲得導(dǎo)電膜厚度在1微米左右，電阻達(dá)到1歐姆左右。文檔編號C09D11/10GK101560349SQ200910082080公開日2009年10月21日申請日期2009年4月22日優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日發(fā)明者一方,李路海,辛智青申請人:北京印刷學(xué)院