CN104177924A - 一种含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，属于印刷电子材料领域。其特征在于，包括下列成分：纳米银颗粒10-30重量％，树脂交联剂1-15重量％，快干性溶剂1-20重量％，保湿剂1-10重量％，石墨烯0.01-5重量％，表面活性剂0.1-2重量％，余量为去离子水。本发明利用石墨烯的高导热效应在喷墨导电银墨水烧结过程中起到了很好的导热作用，加快烧结的速度，降低了烧结温度；同时，降低加热能耗，节约了能源，大大降低了用户的制作成本和对墨水烧结固化的限制条件，方便了客户的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米银导电墨水，特别涉及一种含石墨烯的低温烧结的喷墨纳米银导电墨水，属于印刷电子材料领域。
背景技术
印刷电子材料的发展对印刷电子材料的生产提出了更高的要求，进一步向高密、细导线、多层、高可靠性、低成本、短周期和自动化连续生产的方向发展，微型化、柔性化正成为电子产品发展的重要方向。与蚀刻、丝网印刷等传统工艺相比，“直接写”喷墨打印技术具有方便快速和精确控制的优势，正成为一种有吸引力的的电子产品制造工艺，在电子领域越来越受到重视。喷墨打印工艺将主要应用于正在高速发展的无线射频识别标签(RFID)、PCB线路板及柔性印刷电路板(FPCB)之中；此外，也可用于印刷电磁波屏蔽材料、显示电极和太阳能光伏电池等方面。相对于传统印刷电子工艺，喷墨导电墨水的出现为RFID天线及PCB线路板提供了一种极具优势的制作方式，墨水可在改性的PI膜上打印出线型良好的图案。
目前的导电墨水经过印刷后，要经过200-400℃左右，甚至更高的温度处理后，才能得到符合要求的导电层。带来的严重问题就是印刷后热处理问题太高，大大制约了印刷基材的选择。为了降低成本，降低烧结问题，增大客户对基材的选择范围，本发明在喷墨导电墨水中引入了石墨烯，利用石墨烯的高导热效应成功地降低了印刷后的烧结温度，节约了能源，方便了客户的可操作性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，本发明在喷墨导电墨水中引入了石墨烯，利用石墨烯的高导热效应成功地降低了印刷后的烧结温度，节约了能源，方便了客户的可操作性。
本发明是通过如下方式实现的，一种含石墨烯的低温可烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：纳米银颗粒10-30重量％，树脂交联剂1-15重量％，快干性溶剂1-20重量％，保湿剂1-10重量％，石墨烯0.01-5重量％，表面活性剂0.1-2重量％，余量为去离子水。
所述纳米银颗粒选自杜邦、Cabot、美国太阳公司、Inktec、韩国ABC公司中的一种或几种以任意比例的组合。
所述的树脂交联剂选自马来酸酐树脂、路博润公司的丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、利康的聚氨酯类树脂或丙烯酸类树脂中的一种或几种以任意比例的组合。
所述的快干性溶剂选自乙醇、异丙醇、丙醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、甘油醚、乙基丁基醚、甲基叔丁基醚中的一种或几种以任意比例的组合。
所述的快干溶剂含量为1-20重量％，优选5-15重量％。
所述的保湿剂选自乙二醇、二乙二醇、甘油、三乙二醇丁醚、NMP、DMSO、1，5-戊二醇、三羟甲基丙烷、1，6-己二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、PVP等中的一种或几种以任意比例的组合。
所述的保湿剂含量为1-10重量％，优选5-8重量％。
所述的表面活性剂可以为美国空气化学的465、拜耳的N-75、道康宁的DC-29、EFKA-3580、BYK-345、BYK-020中的一种或几种以任意比例的组合，优选美国空气化学的465。
所述的导电墨水可采用喷墨打印的方式承印在不同的基材上。
本发明的有益效果是：在纳米银喷墨导电墨水中引入了石墨烯，利用石墨烯的高导热效应和纳米金属的熔点低的优点，可使导电胶的烧结温度更低，克服了目前印刷后高温固化烧结的难题，节约了能源和成本；同时，本发明的纳米银导电墨水能在多种基材上打印，拓宽了客户对打印基材的选择范围。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例1
表1实施例1中纳米银喷墨导电墨水中的组分及各组分的重量百分比
| 组分 | 重量百分比(以墨水总重量计％) |
| 纳米银颗粒 | 10 |
| 异丙醇 | 15 |
| 甘油 | 6 |
| 路博润聚氨酯树脂 | 10 |
| 表面活性剂465 | 1 |
| 去离子水 | 58 |
按表1中各组分的重量比，先加入保湿溶剂和去离子水，充分搅拌均匀后，再缓慢加入路博润聚氨酯树脂，搅拌1个小时，等树脂完全溶解后再加入表面活性剂465，再搅拌0.5个小时后缓慢加入纳米银颗粒，然后降温到室温再加入快干溶剂，再搅拌1个小时即可。采用压电式喷墨材料沉积仪FujiFilm dimatix2831在相同的设定参数下打印的电路经不同温度热处理后，使用RTS-9四探针测试仪测导电油墨的方阻。
实施例2
表2实施例1中纳米银喷墨导电墨水中的组分及各组分的重量百分比
| 组分 | 重量百分比(以墨水总重量计％) |
| 纳米银颗粒 | 20 |
| 乙醇 | 15 |
| 乙二醇 | 8 |
| 路博润的丙烯酸树脂 | 8 |
| 表面活性剂465 | 2 |
| 去离子水 | 47 |
实施例2中导电墨水的制备过程和实施例1相同，测试结果见表7。
实施例3
表3实施例1中纳米银喷墨导电墨水中的组分及各组分的重量百分比
| 组分 | 重量百分比(以墨水总重量计％) |
| 纳米银颗粒 | 30 |
| 叔丁醇 | 14 |
| 1，6-己二醇 | 7 |
| 马来酸干树脂 | 12 |
| 表面活性剂465 | 0.5 |
| 去离子水 | 36.5 |
实施例3中导电墨水的制备过程和实施例1相同，测试结果见表7。
实施例4
表4实施例1中纳米银喷墨导电墨水中的组分及各组分的重量百分比
| 物质 | 重量百分比(以墨水总重量计％) |
| 纳米银颗粒 | 10 |
| 异丙醇 | 15 |
| 甘油 | 6 |
| 路博润聚氨酯树脂 | 10 |
| 表面活性剂465 | 1 |
| 石墨烯 | 2 |
| 去离子水 | 56 |
实施例4中导电墨水的制备过程和实施例1相同，测试结果见表7。
实施例5
表5实施例1中纳米银喷墨导电墨水中的组分及各组分的重量百分比
| 物质 | 重量百分比(以墨水总重量计％) |
| 纳米银颗粒 | 20 |
| 乙醇 | 15 |
| 乙二醇 | 8 |
| 路博润的丙烯酸树脂 | 8 |
| 表面活性剂465 | 2 |
| 石墨烯 | 2 |
| 去离子水 | 45 |
实施例5中导电墨水的制备过程和实施例1相同，测试结果见表：7。
实施例6
表6实施例1中纳米银喷墨导电墨水中的组分及各组分的重量百分比
| 物质 | 重量百分比(以墨水总重量计％) |
| 纳米银颗粒 | 30 |
| 叔丁醇 | 14 |
| 1，6-己二醇 | 7 |
| 马来酸干树脂 | 12 |
| 表面活性剂465 | 0.5 |
| 石墨烯 | 2 |
| 去离子水 | 34.5 |
实施例6中导电墨水的制备过程和实施例1相同，测试结果见表7。
测试结果：
表7喷墨纳米银导电墨水在不同的温度热处理10min后的方阻
| 序号 | 80℃方阻(Ω/□) | 100℃方阻(Ω/□) | 150℃方阻(Ω/□) |
| 实施例1 | 10.9 | 9.55 | 6.91 |
| 实施例2 | 7.85 | 6.53 | 3.21 |
| 实施例3 | 12.5 | 7.91 | 3.64 |
| 实施例4 | 1.05 | 0.82 | 0.32 |
| 实施例5 | 0.96 | 0.63 | 0.23 |
| 实施例6 | 1.28 | 0.51 | 0.25 |
从上面表格对比，可以很清晰地得出结论添加了石墨烯的导电墨水墨水在同样的烧结温度下，可以得到更好的导电效果。
在详细说明发明的较好的实施例子后，熟悉该项技术的人士已经可以清楚地了解，并在不脱离本专利的范围下可进行适当的改变，而且本发明也不受限制于说明书的实施例的实施方式。
Claims (8)
1.一种含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：包括下列成分：纳米银颗粒10-30重量％，树脂交联剂1-15重量％，快干性溶剂1-20重量％，保湿剂1-10重量％，石墨烯0.01-5重量％，表面活性剂0.1-2重量％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：所述纳米银颗粒选自杜邦、Cabot、美国太阳公司、Inktec、韩国ABC公司中的一种或几种以任意比例的组合；
所述的纳米银粒径范围1nm-100nm。
3.根据权利要求1所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：所述的树脂交联剂选自马来酸酐树脂、路博润公司的丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、利康的聚氨酯类树脂或丙烯酸类树脂中的一种或几种以任意比例的组合。
4.根据权利要求1、2或3所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：所述的快干性溶剂选自乙醇、异丙醇、丙醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、甘油醚、乙基丁基醚、甲基叔丁基醚中的一种或几种以任意比例的组合；
所述的快干溶剂含量为1-20重量％，优选5-15重量％。
5.根据权利要求4所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：所述的保湿剂选自乙二醇、二乙二醇、甘油、三乙二醇丁醚、NMP、DMSO、1，5-戊二醇、三羟甲基丙烷、1，6-己二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、PVP中的一种或几种以任意比例的组合。
6.根据权利要求5所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于：所述的保湿剂含量为1-10重量％，优选5-8重量％。
7.根据权利要求6所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于；所述的表面活性剂选自美国空气化学的465、拜耳的N-75、道康宁的DC-29、EFKA-3580、BYK-345、BYK-020中的一种或几种以任意比例的组合，优选美国空气化学的465。
8.根据权利要求7所述的含石墨烯的低温烧结喷墨纳米银导电墨水，其特征在于；所述的导电墨水可采用喷墨打印的方式承印在不同的基材上。
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