CN107446413A - 一种导电油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电油墨及其制备方法，导电油墨包括纳米银颗粒、溶剂、纤维素类粘度调节剂和树脂，该纳米银颗粒的表面被用于稳定纳米银颗粒的有机物包覆，该导电油墨的制备方法包括：(1)将纳米银颗粒、溶剂、纤维素类粘度调节剂和树脂混合；(2)对步骤(1)所得混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到导电油墨。该导电油墨具有高导电率、低成本及稳定的操作性特性等优点，同时该导电油墨能够通过丝网印刷等传统方式进行高效的导电线路印刷。

Description

一种导电油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于导电油墨领域，尤其涉及一种导电油墨及其制备方法。

背景技术

导电油墨是指具有传导电荷能力的油墨，通过采用丝网印刷、凸版印刷、喷墨打印等印刷技术，能在承印基底上印刷出不同的线路图案。经过简单的后处理就可以得到满足不同要求的导电油墨，其在太阳能电池、手机触摸屏、无线射频、集成电路等诸多领域都具有广泛的应用。作为一种新兴的集成电路制造技术，相比于传统的集成电路制造技术，例如光刻，沉积等，导电油墨操作稳定性高，工序简单，能够有效降低生产成本，减少集成电路制造过程中的化学污染，并有效控制化学试剂的浪费。

目前市场上的导电油墨存在质量不高且价格昂贵的问题，同时不少导电油墨所使用的成分含有有毒有害的成分，这严重阻碍了导电油墨在工业上的推广和应用，同时也影响了印刷电子工业的迅速发展。

如CN102675965A采用金、铂、钯等金属作为导电填料，以树脂为粘度调节剂，以脂族烃为油墨载体合成的导电油墨，其要求导电填料金属的质量分数在65％以上。该文献中使用的导电填料多为贵金属，且使用量比较大，所以其生产成本较高，只适合小量的科学研究使用，无法满足工业生产上对成本的要求。

又如CN106065227A要求保护的导电油墨，主要包含了以下成分：聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、纳米银、乙酸乙酯、丙醇、凹凸棒土、纳米Al₂O₃、薰衣草香精、钛白粉、滑石粉、附着力促进剂、消泡剂等。该文献中的导电油墨成分复杂，油墨制备过程复杂，工时长，产品质量收操作过程的影响较大，最终产品的稳定性得不到保障。同时由于该油墨中添加了较多的粘度调节剂和树脂来增加机械性能，其导电性较差，不能满足某些高端消费电子产品领域对高导电性的要求，所以具有比较大的局限性，很难在市场上得到广泛的应用。

发明内容

为了克服目前导电油墨面临的主要问题，本发明提供了一种导电油墨及其制备方法，该导电油墨具备成本低廉、组分简单、制作方便、稳定性高、高导电性、高机械性能、基本无毒无害等优点。

本发明提供了一种导电油墨，所述导电油墨包括纳米银颗粒、溶剂、粘度调节剂和树脂，所述纳米银颗粒的表面被用于稳定纳米银颗粒的有机物包覆。

作为本发明的优选方案，所述用于稳定纳米银颗粒的有机物选自：PVPK12、PVPK15、PVPK30、PVPK40、PVPK45或PVPK60中的任意一种或至少两种的组合，优选为PVPK30。

作为本发明的优选方案，所述纤维素类粘度调节剂选自：羟甲基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙甲纤维素和甲基纤维素中的任意一种或至少两种的任意组合，优选为羟甲基纤维素。

作为本发明的优选方案，所述溶剂选自：去离子水，乙醇，乙二醇，丙三醇和二甲基甲酰胺中的任意一种或任意两种的组合，优选为去离子水，或者去离子水和乙二醇的混合溶剂。

作为本发明的优选方案，所述树脂为酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和氨基甲酸共聚树脂中的任意一种或任意两种的组合，优选为氨基甲酸共聚树脂。

作为本发明的优选方案，所述溶剂含量按重量计为50～200份，优选为80～120份；

所述树脂含量按重量计为1～30份，优选为5～15份。

作为本发明的优选方案，所述纳米银颗粒含量按重量计为5～80份，优选为30～60份；

所述纳米银颗粒的尺寸为10～200nm，优选为50～120nm，可以理解的是，颗粒过大会增大烧结温度，减小导电性，颗粒过小会增加生产成本，降低机械性能，本方案中优选的纳米银颗粒的尺寸的成本低，能够得到导向性好且机械性能强的导电油墨。

作为本发明的优选方案，所述素纤维类粘度调节剂的含量按重量计为1～20份，优选为5～10份；

所述纤维素类粘度调节剂的粘度为1～100mPa·s，优选为5～20mPa·s，可以理解的的是，粘度过高和过低都会影响最终得到的导电油墨的印刷适性，本方案中优选的粘度范围内基于纳米银颗粒的导电油墨可以保持很高的稳定性和操作性能。

本发明提供的导电油墨具有高稳定性、高导电性、高机械性能等等优点。通过不同的印刷技术，将该导电油墨印刷于承印基底上可得到满足不同需求的导电线路。

此外，本发明还提供了一种导电油墨的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将纳米银颗粒、溶剂、纤维素类粘度调节剂和树脂混合；

(2)对步骤(1)所得混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到导电油墨。

作为本发明的优选方案，步骤(2)如下进行：步骤(1)具体为：

首先将一定量的纤维素粘度调节剂和树脂分多次加入到处于搅拌中的溶剂中，得到具有一定粘度的均匀液体；然后将一定量的纳米银颗粒一次性加入到搅拌着的所述均匀液体中。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明中导电油墨所使用的油墨成分均为价格便宜、低毒低污染的化学物质，可大批量制备具有高稳定性、高导电性、高机械性能、低成本且适用于工业用途的导电油墨。且上述的导电油墨的制备方法工序简单，降低了外界因素对最终产品质量的影响，提高了良品率，有效降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

通过以下方法制备本发明中的导电油墨:

(1)将5份羟甲基纤维素和5份聚氯乙烯树脂分多次加入到80份搅拌中的去离子水中，得到具有一定粘度的均匀液体①，然后将50份纳米银颗粒加入到该均匀液体①中，得到混合物；

(2)对步骤(1)所得的混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到基于纳米银的导电油墨。经测试，该导电油墨的粘度为7mPa·s。

实施例2

通过以下方法制备本发明中的导电油墨:

(1)将5份羟甲基纤维素和5份聚氯乙烯树脂分多次加入到80份搅拌中的去离子水中，得到具有一定粘度的均匀液体②，然后将30份纳米银颗粒加入到均匀液体②中，得到混合物；

(1)对步骤(1)得到的混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到基于纳米银的导电油墨。经测试，该导电油墨的粘度为4.5mPa·s。

实施例3

通过以下方法制备本发明中的导电油墨:

(1)将8份羟乙基纤维素和10份酚醛树脂分多次加入到80份搅拌中的乙二醇中，得到具有一定粘度的均匀液体③，然后将60份纳米银颗粒加入到均匀液体③中，得到混合物；

(2)对步骤(1)所得混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到基于纳米银的导电油墨。经测试，该导电油墨的粘度为15mPa·s。

实施例4

通过以下方法制备本发明中的导电油墨:

(1)将3份羟丙基纤维素和5份聚氯乙烯树脂分多次加入到120份搅拌中的丙三醇中，得到具有一定粘度的均匀液体④，然后将40份纳米银颗粒加入到均匀液体④中，得到混合物；

(2)对步骤(1)得到的混合物进行超声分散处理，并机械搅拌得到基于纳米银的导电油墨。经测试，该导电油墨的粘度为5.5mPa·s。

实施例5

通过以下方法制备本发明中的导电油墨:

(1)将10份羟甲基纤维素和15份聚氯乙烯树脂分多次加入到70份搅拌中的去离子水中，得到具有一定粘度的均匀液体⑤，然后将80份纳米银颗粒加入到均匀液体⑤中，得到混合物；

(2)对步骤(1)得到的混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到基于纳米银的导电油墨。经测试，该导电油墨的粘度为25mPa·s。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种导电油墨，其特征在于，所述导电油墨包括纳米银颗粒、溶剂、纤维素类粘度调节剂和树脂；

所述纳米银颗粒的表面被用于稳定纳米银颗粒的有机物包覆。

2.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述用于稳定纳米银颗粒的有机物选自：PVPK12、PVPK15、PVPK30、PVPK40、PVPK45或PVPK60中的任意一种或至少两种的组合，优选为PVPK30。

3.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述纤维素类粘度调节剂选自：羟甲基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙甲纤维素和甲基纤维素中的任意一种或至少两种的任意组合，优选为羟甲基纤维素。

4.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述溶剂选自：去离子水，乙醇，乙二醇，丙三醇和二甲基甲酰胺中的任意一种或任意两种的组合，优选为去离子水，或者去离子水和乙二醇的混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和氨基甲酸共聚树脂中的任意一种或任意两种的组合，优选为氨基甲酸共聚树脂。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的导电油墨，其特征在于，所述溶剂含量按重量计为50～200份，优选为80～120份；

所述树脂含量按重量计为1～30份，优选为5～15份。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的导电油墨，其特征在于，所述纳米银颗粒含量按重量计为5～80份，优选为30～60份；

所述纳米银颗粒的尺寸为10～200nm，优选为50～120nm。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的导电油墨，其特征在于，所述素纤维类粘度调节剂的含量按重量计为1～20份，优选为5～10份；

所述纤维素类粘度调节剂的粘度为1～100mPa·s，优选为5～20mPa·s。

9.一种导电油墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1至8任意一项所述导电油墨，所述方法包括以下步骤：

(1)将纳米银颗粒、溶剂、纤维素类粘度调节剂和树脂混合；

(2)对步骤(1)所得混合物进行超声分散处理，并机械搅拌均匀，得到导电油墨。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体为：

首先将一定量的纤维素粘度调节剂和树脂分多次加入到处于搅拌中的溶剂中，得到具有一定粘度的均匀液体；然后将一定量的纳米银颗粒一次性加入到搅拌着的所述均匀液体中。