CN103606394A - 含多重氢键超分子自组装体系的银浆料及其应用 - Google Patents

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一种中高温烧结型银浆料，由银粉、无铅玻璃粉与有机载体组成，所述银粉可以是球形的，也可以是片状的，粒径可以是微米级的，也可以是纳米级的，其质量百分数30～92%，所述无铅玻璃粉的质量百分数0-20%，所述有机载体的质量百分数8-50%，所述有机载体由树脂、溶剂、消泡剂、触变剂等组成，所述树脂的含量为有机载体质量的10～60%，溶剂的含量为有机载体质量的10～90%，消泡剂的含量为有机载体质量的0.1～5%，触变剂的含量为有机载体质量的0.5～30%，其特征在于所述触变剂含多重氢键超分子自组装体系，如二重、三重和/或四重氢键体系，这可提高浆料的流变性能，从而改善印刷品质。该浆料可用于太阳电池形成电极，也可用于汽车用玻璃形成电热除霜线。

Description

含多重氢键超分子自组装体系的银浆料及其应用
技术领域
本发明涉及一种电子浆料领域，特别涉及中高温烧结型银浆的组成及应用。
背景技术
中高温烧结型电子银浆通常是由银粉、低熔点玻璃粉和有机载体混合而成的均匀膏体，其中有机载体是影响浆料粘度、触变性、防沉性及保存稳定性等的主要因素，是制备浆料最重要的核心技术之一。
中高温烧结电子银浆可用于太阳能电池中的光电转化电极、汽车玻璃电热除霜线以及电子工业的一些高温焊接领域。伴随着光伏领域及汽车工业的迅速成长，对这类浆料的需求迅速增加，但市场几乎被国外产品垄断。这是因为为了提高应用中的导电率，银粉的含量往往很高，其和低熔点玻璃粉的固含量在浆料中可高达90%，而有机载体可能仅有10%。银浆料既要在贮存期间保持高的粘度以防止浆料中的固体成分因重力作用下沉（固体成分中的银和玻璃粉密度都大于有机浆料），又要求在印刷时粘度大大降低，以提高印刷性能，同时印刷后能尽快恢复高粘度以保持印刷的形状，从而达到高的分辨率。比如银浆丝网印刷汽车玻璃时，要求在玻璃上印刷1.2-1.4米长、0.6-0.8毫米宽的长细线，要求外观均匀致密，无断线、气孔。
发明内容
本发明的目的是提高银浆料的印刷性能，为太阳电池工业和汽车工业提供新型的中高温烧结型银浆料。
本发明的技术方案是：中高温烧结型银浆料，由银粉、无铅玻璃粉与有机载体组成，所述银粉可以是球形的，也可以是片状的，粒径可以是微米级的，也可以是纳米级的，其质量百分数30～92%，所述无铅玻璃粉的质量百分数0-20%，所述有机载体的质量百分数8-50%，所述有机载体由树脂、溶剂、消泡剂、触变剂等组成，所述树脂的含量为有机载体质量的10～60%，溶剂的含量为有机载体质量的10～90%，消泡剂的含量为有机载体质量的0.1～5%，触变剂的含量为有机载体质量的0.5～30%，其特征在于所述触变剂含多重氢键超分子自组装体系。
所述多重氢键超分子自组装体系可选择二重氢键体系，依据电子给体(D)和电子受体(A)的位置排布不同，二重氢键存在有两种缔合方式：同体组装AD-DA和异体组装AA-DD。进一步的，所述二重氢键体系可选用如下式Ⅰ或式Ⅱ结构中的一个，R为碳原子数为4-16的直链或支链的烷基。
所述多重氢键超分子自组装体系可选择三重氢键体系，三重氢键体系只能通过异体组装成二聚体，排布方式分为：DAD-ADA，AAA-DDD，AAD-DDA，其中AAA–DDD缔合方式是最稳定的。进一步的，所述三重氢键体系可选用如下式Ⅲ结构中的一个，R为碳原子数为4-16的直链或支链的烷基。
Figure BDA0000410533940000022
所述多重氢键超分子自组装体系可选择四重氢键体系，同体四重氢键体系可为AADD-DDAA，ADAD-DADA排布。进一步的，所述四重氢键体系可选用如下式Ⅳ或式Ⅴ结构中的一个，R为碳原子数为4-16的直链或支链的烷基。
所述触变剂可是上述氢键超分子体系中的两个或多个复配而成。
所述触变剂可是氢键超分子体系与氢化蓖麻油复配而成，氢化蓖麻油含量为整个触变剂含量的0-50%。
所述有机载体中的树脂可以是天然树脂，也可以是合成树脂。有机载体中的溶剂可以是醇类、醚类、酯类或芳香族有机溶剂，或其混合物，例如使用甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基卡比醇、松油醇、二乙二醇单己醚、乙酸丁酯、二甘醇乙醚、丙二醇单苯醚等。所述消泡剂可使用各种公知的应用于本领域的化合物，比如BYK-088,EFKA23，S3，6800等，优选两种以上的消泡剂结合使用。
所述银浆料以丝网印刷或网版印刷的方式沉积到电池的硅片或汽车用玻璃上,然后按照领域内通用的热处理形成相应的电池上的电极或汽车玻璃上的电热除霜线。
有益效果
有机载体中组分含有一般都含有除C,H外的杂原子，因而彼此之间能形成无规律的氢键体系。当印刷时，施加的外力会破坏静态时形成的氢键网络结构，达到切变变稀的效果，而当印刷外力撤除时，粘度迅速回升，保持印刷的形状，从而达到良好的印刷。
基于氢键的超分子体系种类繁多，易于修饰，其体系中的氢键是集团作用，多个氢键并列同体出现，氢键强度呈指数加强，因而可更多地提高体系在静态时的粘度，更多地降低在印刷时的粘度，且这一过程动态可逆，因而会更大地影响银浆料的流变性能，增大触变性，有利于提高其印刷性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径3-20微米）50%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉15%（质量百分数），有机载体30%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000031
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例2
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径3-20微米）75%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），有机载体20%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000041
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例3
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径3-20微米）30%（质量百分数），无铅玻璃粉20%（质量百分数），有机载体50%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例4
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径10-100纳米）45%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉10%（质量百分数），有机载体40%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000043
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例5
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径3-20微米）90%（质量百分数），有机载体10%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000051
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例6
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径10-100纳米）65%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉15%（质量百分数），有机载体15%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000052
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例7
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径10-100纳米）65%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉15%（质量百分数），有机载体15%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000053
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例8
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径10-100纳米）65%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉15%（质量百分数），有机载体15%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000054
Figure BDA0000410533940000061
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例9
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径10-100纳米）65%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉15%（质量百分数），有机载体15%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000062
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。
实施例10
本实施例为银浆料，球状银粉（粒径10-100纳米）65%（质量百分数），片状银粉5%（质量百分数），无铅玻璃粉15%（质量百分数），有机载体15%（质量百分数）。
有机载体的各组分及含量如下：
Figure BDA0000410533940000063
Figure BDA0000410533940000071
将上述合金焊粉与有机载体充分混合均匀即制备成银浆料。

Claims (8)

1.一种中高温烧结型银浆料，由银粉、无铅玻璃粉与有机载体组成，所述银粉可以是球形的，也可以是片状的，粒径可以是微米级的，也可以是纳米级的，其质量百分数30～92%，所述无铅玻璃粉的质量百分数0-20%，所述有机载体的质量百分数8-50%，所述有机载体由树脂、溶剂、消泡剂、触变剂等组成，所述树脂的含量为有机载体质量的10～60%，溶剂的含量为有机载体质量的10～90%，消泡剂的含量为有机载体质量的0.1～5%，触变剂的含量为有机载体质量的0.5～30%，其特征在于所述触变剂含多重氢键超分子自组装体系。
2.如权利要求1所述的银浆料，其特征在于所述多重氢键超分子自组装体系可选择二重氢键体系，进一步的，所述二重氢键体系是如下式Ⅰ或式Ⅱ结构中的一个，
Figure FDA0000410533930000011
R为碳原子数为4-16的直链或支链的烷基。
3.如权利要求1所述的银浆料，其特征在于所述多重氢键超分子自组装体系可选择三重氢键体系，进一步的，所述三重氢键体系是如下式Ⅲ结构中的一个，
Figure FDA0000410533930000012
R为碳原子数为4-16的直链或支链的烷基。
4.如权利要求1所述的银浆料，其特征所述多重氢键超分子自组装体系可选择四重氢键体系，进一步的，所述四重氢键体系是如下式Ⅳ或式Ⅴ结构中的一个，
Figure FDA0000410533930000021
R为碳原子数为4-16的直链或支链的烷基。
5.如权利要求1所述的银浆料，其特征所述多重氢键超分子自组装体系是权利要求2、权利要求3、权利要求4所述氢键超分子体系中的两个或多个复配而成。
6.如权利要求1所述的银浆料，所述触变剂可是氢键超分子体系与氢化蓖麻油复配而成，氢化蓖麻油含量为整个触变剂含量的0-50%。
7.一种太阳电池，其特征在于施用了权利要求1所述的银浆料形成了电极。
8.一种汽车用玻璃，其特征在于施用了权利要求1所述的银浆料形成了电热除霜线。
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