CN106928776A

CN106928776A - 一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水

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Publication number: CN106928776A
Application number: CN201710272500.4A
Authority: CN
Inventors: 于军胜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2017-07-07

Abstract

本发明公开了一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，属于导电墨水领域技术领域，解决现有技术中水基墨水中增稠剂涂覆后处理温度高和涂覆后助剂较难除去，助剂种类太少，墨水的涂覆性能不好，助剂各类太多，存在较多不易除去的物质，从而造成导电性和透光性不佳的问题，以及光电子器件制备成本较高的问题。本发明配方的质量百分比由银纳米线1.5‑4％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点6‑10％、羧甲基纤维素钠0.1‑0.8％、氟碳表面活性剂0.003‑0.05％、高分子分散剂0.2‑3％、小分子流平剂0.5‑1％、小分子消泡剂0.5‑1％和水80.15‑91.197％组成。本发明用于配制导电性和透光性效果佳的导电墨水。

Description

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水

技术领域

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，用于配制导电性和透光性效果佳的导电墨水，属于导电墨水领域技术领域。

背景技术

柔性产品如可穿戴设备越来越受到人们的推崇。而柔性产品的开发离不开柔性基底。但目前柔性基底的不成熟导致柔性产品的开发陷入瓶颈。在可实现柔性导电基底的PEDOT：PSS、石墨烯、碳纳米管、纳米金属线中，银纳米线是目前最有可能突破的材料。因此，人们在银纳米线导电薄膜方面开展了大量研究。要制备银导电薄膜，首先需要将银纳米线配制成导电墨水，然后通过喷涂、滚涂、刮涂等手段将墨水制成薄膜。薄膜的性能取决于墨水的性能以及后处理过程，但起决定性作用的还是墨水的性能。为开发出优异性能的银导电墨水(银纳米线导电墨水)，人们配制了大量墨水。这些墨水主要分为两大类：有机基和水基。其中，有机基占绝大部分，水基墨水极少。但有机溶剂会污染环境，不符合国家的环保政策。所以环保的水基墨水是未来发展的方向。

所以，人们在水基银纳米线导电墨水方面开展了一些初步工作。在美国Cambrios公司发表的专利(公开号为：US8018568B2,US8632700B2,US8723216B2和US8049333B2)中，增稠剂羟丙基甲基纤维素或丙二醇、氟碳表面活性剂和水被用来配制银导电墨水。但羟丙基甲基纤维素高达300℃的分解温度和水中较慢的溶解速度导致墨水涂覆干燥后，羟丙基甲基纤维素很难通过简单的热处理、溶剂浸泡等方式除去，而高导电性和透光率的薄膜要求墨水涂覆干燥后能尽量除去除银纳米线外的其余物质，因而该薄膜的导电性和透光性不佳。除能承受几百度高温的玻璃基底，其余柔性基底不适合使用这种墨水。为此，人们用容易除去的物质代替不易除去的物质，如公开号为CN104064282A和CN103965674A的专利。人们使用容易通过纯水浸泡除去的水基粘合剂和树脂，使银导电墨水性能有所提升。但这些银导电墨水和Cambrios公司的银导电墨水存在相同的问题：助剂种类太少导致墨水的涂覆性能不好，进而导致薄膜导电不均匀。为解决这个问题，人们开发了含有多种助剂的银导电墨水，如公开号为CN103996455A的专利，银导电墨水含有粘合剂、硅氧化物水溶胶、硅酸盐、有机硅钛氧化物水溶胶、硅烷偶联剂、表面活性剂、UV固化透明树脂、导电聚合物等，该银导电墨水的的涂覆性能以及导电均匀性得到了保证，但较多不易除去的物质导致该薄膜的导电性和透光性受到很大影响。综上所述，目前水基银纳米线导电墨水的助剂选择还很不完善，导致水基银纳米线导电墨水涂覆性能以及涂覆后的薄膜性能均不佳。另外，现有技术中的光电子器件发光需要电极来注入载流子，导致制备成本较高，制约了这类器件的市场化进程。

发明内容

本发明针对上述不足之处提供了一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，解决现有技术中水基银纳米线导电墨水中增稠剂涂覆后处理温度高和涂覆后助剂较难除去，或水基银纳米线导电墨水中助剂种类太少，涂覆性能不好，或水基银纳米线导电墨水中助剂种类太多，存在较多不易除去的物质，从而造成制备的薄膜导电性和透光性不佳的问题，以及光电子器件发光需要电极来注入载流子，导致制备成本较高的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于，配方的质量百分比由银纳米线1.5-4％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点6-10％、羧甲基纤维素钠0.1-0.8％、氟碳表面活性剂0.003-0.05％、高分子分散剂0.2-3％、小分子流平剂0.5-1％、小分子消泡剂0.5-1％和水80.15-91.197％组成。

进一步，所述银纳米线的直径为50-80nm，长度为15-25μm。

进一步，所述氟碳表面活性剂为Zonyl@FSO、Zonyl@FSP、Zonyl@FSA、Zonyl@8867L、Zonyl@8857A、Zonyl@FSN、Zonyl@FS、Zonyl@FSK、Zonyl@FSD、Zonyl@TBS或Capstone@FS系列中的一种或多种的混合。

进一步，所述高分子分散剂为液体状的Spredox系列分散剂中的Spredox D-260、SpredoxD-320、SpredoxD-159、SpredoxD-330、SpredoxD340、SpredoxD350或SpredoxD-141中的一种或多种的混合。

进一步，所述小分子流平剂为乙二醇二丁醚、异丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、异佛尔酮、二丙酮醇或DBE类溶剂中的一种或多种的混合。

进一步，所述小分子消泡剂为2-己基乙醇。

进一步，在真空下进行加热。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明中含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，在涂覆后，形成的银纳米线导电网络的性能非常好；

(2)本发明可将除银纳米线外的其余助剂通过简单的溶剂浸泡就能除去，最终导电薄膜中几乎不含助剂，只有银纳米线导电网络和发光量子点，因而透光率高；

(3)本发明在真空下加热，保证其在不被氧化的情况下融化粘结而能形成高质量的导电网络，使该墨水制成的薄膜的导电性和透光率均很高；

(4)本发明在银纳米线导电网络中加入了发光量子点，能够同时进行导电和发光，实现功能的集成，降低制造成本，并且拥有绿色环保的特点。

(5)本发明中银纳米线的直径为50-80nm，长度为15-25μm形成的薄膜透光性好，导电优良，长径比过高、过低均不利导电透光薄膜的性能。

附图说明

图1为本发明中涂覆含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水后形成的导电薄膜SEM图；

图2为本发明中涂覆含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水后形成的导电薄膜的光致发光光谱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

发光量子点近年来受到广泛的关注。通过调节量子点的尺寸，就可以调节发光波长，非常简便易行。在发光器件领域中，不仅需要发光，还需要电极来注入载流子。如何找到一种方法，使薄膜既能够导电，又能够发光，是降低器件制备成本的一个重要问题。

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方的质量百分比由银纳米线1.5-4％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点6-10％、羧甲基纤维素钠0.1-0.8％、氟碳表面活性剂0.003-0.05％、高分子分散剂0.2-3％、小分子流平剂0.5-1％、小分子消泡剂0.5-1％和水80.15-91.197％组成。所述银纳米线的直径为50-80nm，长度为15-25μm。所述氟碳表面活性剂为Zonyl@FSO、Zonyl@FSP、Zonyl@FSA、Zonyl@8867L、Zonyl@8857A、Zonyl@FSN、Zonyl@FS、Zonyl@FSK、Zonyl@FSD、Zonyl@TBS或Capstone@FS系列中的一种或多种的混合，该系列氟碳表面活性剂均为杜邦公司的产品型号。所述高分子分散剂为液体状的Spredox系列分散剂中的Spredox D-260、SpredoxD-320、SpredoxD-159、SpredoxD-330、SpredoxD340、SpredoxD350或SpredoxD-141中的一种或多种的混合。所述小分子流平剂为乙二醇二丁醚、异丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、异佛尔酮、二丙酮醇、DBE溶剂中的一种或多种的混合。所述小分子消泡剂为2-己基乙醇。含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，在真空下进行加热。

具体实施如下所示：

实施例1

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为50nm的银纳米线1.5％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点6％、羧甲基纤维素钠0.1％、Zonyl@FSO氟碳表面活性剂0.003％、Spredox D-260高分子分散剂0.2％、乙二醇二丁醚小分子流平剂0.5％、2-己基乙醇小分子消泡剂0.5％和水91.197％组成。

实施例2

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为50nm的银纳米线4％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点10％、羧甲基纤维素钠0.8％、Zonyl@FSP氟碳表面活性剂0.05％、Spredox D-320高分子分散剂3％、异丙氧基乙醇小分子流平剂1％、2-己基乙醇小分子消泡剂1％和水80.15％组成。

实施例3

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为60nm的银纳米线2％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点7％、羧甲基纤维素钠0.2％、Zonyl@FSA氟碳表面活性剂0.008％、Spredox D-159高分子分散剂0.5％、丙二醇甲醚小分子流平剂0.6％、2-己基乙醇小分子消泡剂0.9％和水88.792％组成。

实施例4

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为60nm的银纳米线2.5％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点8％、羧甲基纤维素钠0.4％、Zonyl@8867L氟碳表面活性剂0.03％、Spredox D-330高分子分散剂1％、异佛尔酮小分子流平剂0.8％、2-己基乙醇小分子消泡剂0.6％和水86.67％组成。

实施例5

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为70nm的银纳米线3％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点7.5％、羧甲基纤维素钠0.7％、Zonyl@8857A氟碳表面活性剂0.01％、Spredox D340高分子分散剂2％、二丙酮醇小分子流平剂0.5％、2-己基乙醇小分子消泡剂0.9％和水85.39％组成。

实施例6

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为80nm的银纳米线4％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点6％、羧甲基纤维素钠0.5％、Zonyl@FS氟碳表面活性剂0.04％、Spredox D-141高分子分散剂1％、DBE小分子流平剂0.6％、2-己基乙醇小分子消泡剂0.6％和水87.26％组成。

实施例7

一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，配方由直径为80nm的银纳米线3％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点10％、羧甲基纤维素钠0.2％、Zonyl@TBS氟碳表面活性剂0.005％、Spredox D350高分子分散剂2.5％、乙二醇二丁醚小分子流平剂0.7％、2-己基乙醇小分子消泡剂1％和水82.595％组成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于，配方的质量百分比由银纳米线1.5-4％、CdSe/ZnS核/壳结构发光量子点6-10％、羧甲基纤维素钠0.1-0.8％、氟碳表面活性剂0.003-0.05％、高分子分散剂0.2-3％、小分子流平剂0.5-1％、小分子消泡剂0.5-1％和水80.15-91.197％组成。

2.根据权利要求1所述的一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于：所述银纳米线的直径为50-80nm，长度为15-25μm。

3.根据权利要求1所述的含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于：所述氟碳表面活性剂为Zonyl@FSO、Zonyl@FSP、Zonyl@FSA、Zonyl@8867L、Zonyl@8857A、Zonyl@FSN、Zonyl@FS、Zonyl@FSK、Zonyl@FSD、Zonyl@TBS或Capstone@FS系列中的一种或多种的混合。

4.根据权利要求1所述的一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于，所述高分子分散剂为液体状的Spredox系列分散剂中的Spredox D-260、SpredoxD-320、SpredoxD-159、SpredoxD-330、SpredoxD340、SpredoxD351或SpredoxD-141中的一种或多种的混合。

5.根据权利要求1所述的一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于：所述小分子流平剂为乙二醇二丁醚、异丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、异佛尔酮、二丙酮醇或DBE类溶剂中的一种或多种的混合。

6.根据权利要求1所述的一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于：所述小分子消泡剂为2-己基乙醇。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种含有发光量子点的水基银纳米线导电墨水，其特征在于：在真空下进行加热。