一種低溫?zé)Y(jié)無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水的制備方法
【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(shuō)是一種低溫?zé)Y(jié)無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于各種電子設(shè)備在向著高精度、高密度、高穩(wěn)定性和微細(xì)技術(shù)方向發(fā)展，導(dǎo)電墨水在太陽(yáng)能電池、印制電路板(PCB)、薄膜晶體管(TFT)、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。相比于掩膜印制技術(shù)，采用導(dǎo)電墨水打印技術(shù)具有操作方便、快速、分辨率高、減少原料浪費(fèi)的特點(diǎn)，吸引了各方面人士的關(guān)注。特別是近年來(lái)可穿戴設(shè)備逐漸進(jìn)入市場(chǎng)，人們對(duì)于柔性產(chǎn)品的需求也在增加。噴墨打印技術(shù)可以用于柔性電子產(chǎn)品的制備，相比于絲網(wǎng)印刷技術(shù)，其準(zhǔn)確度更高，并且節(jié)約原料，所以是一項(xiàng)很有應(yīng)用前景的技術(shù)。
[0003]噴墨打印技術(shù)的關(guān)鍵在于墨水。對(duì)于印制電子行業(yè)，導(dǎo)電墨水的性能在很大程度上決定了產(chǎn)品的性能。常用的導(dǎo)電墨水大體可分為金屬系導(dǎo)電墨水、碳系導(dǎo)電墨水和高分子系導(dǎo)電墨水，其中運(yùn)用最廣泛的要數(shù)金屬系導(dǎo)電墨水。金屬系導(dǎo)電墨水中的金屬一般為納米級(jí)的金、銀、銅等，因?yàn)殡S著顆粒尺寸的減小，其燒結(jié)溫度會(huì)逐漸降低，這將使得更多的材料可以作為噴墨打印的襯底。納米金的導(dǎo)電性很好，但價(jià)格昂貴；納米銅價(jià)格便宜，導(dǎo)電性與銀相差不多，但是容易被氧化。相比之下，納米銀的化學(xué)穩(wěn)定性良好，即使有少量氧化，得到的氧化銀依然能夠?qū)щ姡虼藢?duì)于應(yīng)用環(huán)境沒(méi)有苛刻的要求。并且，銀的導(dǎo)電性最好，價(jià)格適中，這使得與銀基導(dǎo)電墨水相關(guān)的研究工作有了很大的進(jìn)展。
[0004]近年來(lái)，商業(yè)化的產(chǎn)品逐漸增多，這些納米銀導(dǎo)電墨水主要是由納米銀、連接劑、溶劑和助劑組成。通常納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法為先制備納米銀溶膠，直接往里面添加保濕劑、pH調(diào)節(jié)劑、連接料、表面活性劑等，通過(guò)攪拌、過(guò)濾得到分散均勻的導(dǎo)電墨水。這種方法簡(jiǎn)單方便，但是銀含量低，可能含有還原劑等雜質(zhì)。另外，也有人將納米銀溶膠進(jìn)行離心洗滌，真空干燥得到納米銀粉，再將其分散到溶劑中，添加增粘劑、固化促進(jìn)劑、流平劑等助劑，攪拌均勻得到導(dǎo)電墨水。這種方法不能保證導(dǎo)電墨水的穩(wěn)定性。對(duì)于顆粒型納米銀導(dǎo)電墨水，其穩(wěn)定性是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒間會(huì)發(fā)生一定程度的團(tuán)聚，容易導(dǎo)致打印機(jī)噴頭的堵塞。而無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水由于不存在顆粒，故不會(huì)產(chǎn)生堵塞噴頭的現(xiàn)象，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0005]隨著電子產(chǎn)品向柔性化方向發(fā)展，承印基材也由傳統(tǒng)的玻璃等硬質(zhì)基材轉(zhuǎn)變?yōu)镻ET、PI等塑料基材。對(duì)于塑料基材，其能承受的最高溫度較玻璃來(lái)說(shuō)相對(duì)較低。因此，只有能夠低溫?zé)Y(jié)的導(dǎo)電墨水才能滿足使用要求。開(kāi)發(fā)出能低溫?zé)Y(jié)，并且具有良好導(dǎo)電性的墨水也變得極為迫切。
【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)的無(wú)顆粒導(dǎo)電墨水及其制備方法，該導(dǎo)電墨水能在相對(duì)較低的銀含量下保證良好的導(dǎo)電性，從而降低成本。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種低溫?zé)Y(jié)無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于:具體步驟如下:
(1)將硝酸銀和一種或者兩種鈉鹽按化學(xué)反應(yīng)方程式中系數(shù)比分別稱量，分別溶解在去離子水中，直至完全溶解，然后將鈉鹽溶液逐滴加入硝酸銀溶液中，攪拌直至反應(yīng)完全，將反應(yīng)得到的沉淀物進(jìn)行避光抽濾并干燥，得到不同的難溶性銀鹽；
(2)將醇類和胺類溶解于溶劑中，其體積比為1:2?2:1，在室溫下攪拌均勻；
(3)將步驟(1)中所得的一種或兩種銀鹽依次加入步驟(2)所得的混合溶液體系中，持續(xù)攪拌，至銀鹽完全溶解，得到澄清透明溶液，然后經(jīng)過(guò)0.22-0.45um濾膜過(guò)濾；
(4)將適量的粘度調(diào)節(jié)劑和表面張力調(diào)節(jié)劑加入步驟(3)所制備的溶液中，攪拌均勻，即得到可用于噴墨打印技術(shù)的無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水。
[0008]所述的鈉鹽為碳酸鈉、乙酸鈉、檸檬酸鈉中的一種或兩種組合。
[0009]所述的醇類為碳原子數(shù)小于4的醇類，包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、1，2_丙二醇、異丙醇、丁醇中的一種或多種組合。
[0010]所述的胺類為甲胺、二乙胺、丁胺、氨水、異丙胺、乙二胺、丙二胺、1，3_丙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或多種組合。
[0011]所述的溶劑為去離子水、乙醇、異丙醇、乙二醇中的一種或兩種組合。
[0012]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、1，2_丙二醇、松油醇中的一種或多種組合。
[0013]所述的表面張力調(diào)節(jié)劑為聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種組合。
[0014]所述的無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水為穩(wěn)定的透明澄清溶液;無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水的銀含量為5%?20% ；無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水的粘度為2cP?20cP。
[0015]所述的無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水的燒結(jié)溫度可低至90°C，優(yōu)選為100°C~140°C。
[0016]所述的無(wú)顆粒銀導(dǎo)電墨水通過(guò)噴墨打印方式在多種承印基材上成膜，再經(jīng)過(guò)加熱燒結(jié)等處理得到導(dǎo)電性良好，附著性能優(yōu)異的導(dǎo)電圖案，所述的承印基材為玻璃，硅片，紙張，塑料，陶瓷，所述的塑料為聚對(duì)苯二甲酸類塑料、聚氨酯、聚丙烯腈、聚酰亞胺等。
[0017]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)的無(wú)顆粒導(dǎo)電墨水及其制備方法，該導(dǎo)電墨水能在相對(duì)較低的銀含量下保證良好的導(dǎo)電性，從而降低成本。
[0018]該方法通過(guò)將一定量的銀鹽加入醇類和胺類的混合溶液中，攪拌至完全溶解后過(guò)濾得到，操作方法簡(jiǎn)單;可低溫?zé)Y(jié)的無(wú)顆粒納米銀導(dǎo)電墨水很適用于噴墨打印技術(shù)。
[0019]制備方法簡(jiǎn)單，成本低；可低溫?zé)Y(jié)，導(dǎo)電性好，方塊電阻可低至0.01 Ω /口；墨水為澄清透明無(wú)顆粒溶液，穩(wěn)定性好;適用于噴墨印刷電子技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的檸檬酸銀的XRD圖譜。
[0021 ]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的100°C燒結(jié)的SEM圖。
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例4中的調(diào)過(guò)粘度的墨水經(jīng)噴墨打印機(jī)打印后，在140°C燒結(jié)的SEM 圖。
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中的墨水在不同燒結(jié)溫度下的方塊電阻值。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
將8.823g檸檬酸鈉溶解在40ml去離子水中，將15.288g硝酸銀溶解在40ml去離子水中，然后將檸檬酸鈉溶液逐滴加入硝酸銀的水溶液中，室溫下攪拌2小時(shí)后，置于布氏漏斗中避光抽濾，用去離子水洗滌2次，繼續(xù)抽濾