CN107573761B - 一种氧化锆喷墨打印墨水及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于印刷电子技术领域，公开了一种氧化锆喷墨打印墨水及其制备方法和应用。所述氧化锆喷墨打印墨水由八水氧氯化锆、聚乙二醇、乙二醇和去离子水构成。将氧化锆喷墨打印墨水加入到喷墨打印机中，在50～60℃的玻璃衬底上喷墨打印得到薄膜，然后将所得薄膜升温至300～400℃热处理1～2h，得到多孔氧化锆薄膜。本发明通过对溶剂、聚合物的选择和搭配，体系具有合适的粘度、表面张力，能够较好地适用喷墨打印的要求。

Description

一种氧化锆喷墨打印墨水及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于印刷电子技术领域，具体涉及一种氧化锆喷墨打印墨水及其制备方法和应用。
背景技术
现有的喷墨打印加工氧化物薄膜的工艺主要采用含小分子溶剂以及少量聚合物分散剂的体系，经高温烧结后形成致密度、纯度较高的氧化物薄膜，或低温烧结形成聚合物-氧化物复合薄膜。而通过在体系中引入一定量的聚合物，使其对薄膜微观结构产生影响，在烧结过程中将其除去的同时可使氧化物薄膜形成多孔结构。这种工艺在旋涂以及浸渍提拉法中得到了广泛的应用，但在喷墨打印领域鲜有报道。这是因为上述溶液体系在物理性质方面并未严格符合喷墨打印的墨滴喷射要求，因为聚合物溶液的物理性质如粘度等会随聚合物质量分数的变化而受到明显影响。此外旋涂和浸渍提拉法对溶剂的要求也不如喷墨打印那么苛刻。最后，这两种工艺涂布的薄膜受到热处理的性质也和喷墨打印存在差别。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种氧化锆喷墨打印墨水。
本发明的另一目的在于提供上述氧化锆喷墨打印墨水的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述氧化锆喷墨打印墨水制备多孔氧化锆薄膜的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种氧化锆喷墨打印墨水，由八水氧氯化锆、聚乙二醇、乙二醇和去离子水构成。
优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇20000。
优选地，所述氧化锆喷墨打印墨水中乙二醇和去离子水的体积比为1:2～2:1；更优选为1:1。
优选地，所述氧化锆喷墨打印墨水中八水氧氯化锆的浓度为0.3～0.6M；更优选为0.5M。
优选地，所述氧化锆喷墨打印墨水中聚乙二醇的质量分数为4％～6％；更优选为5％。
上述氧化锆喷墨打印墨水的制备方法，包括如下制备步骤：
将八水氧氯化锆和聚乙二醇加入到乙二醇和去离子水的混合溶剂中，搅拌溶解均匀后陈化，得到所述氧化锆喷墨打印墨水。
上述氧化锆喷墨打印墨水制备多孔氧化锆薄膜的应用，所述应用过程为：
将氧化锆喷墨打印墨水加入到喷墨打印机中，在50～60℃的玻璃衬底上喷墨打印得到薄膜，然后将所得薄膜升温300～400℃热处理1～2h，得到多孔氧化锆薄膜。
优选地，所述喷墨打印的过程中，墨滴速度为10m/s，墨滴间距为20～45μm。
优选地，所述升温的速率为1℃/min。
相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明选用了水和乙二醇的混合体系作为溶剂，既对氧氯化锆和聚乙二醇有相当好的相容性，同时也保证了较低的挥发速度。
(2)本发明选用聚乙二醇20000在400℃以内基本可以完全分解，其分解产物均为气态，在其热分解过程中，薄膜将形成多孔结构。
(3)本发明通过对两种溶剂的比例、聚合物质量分数的调整和搭配，该体系的粘度8～20cps、表面张力20～40dyn/cm，能够较好地控制在喷墨打印的要求范围内。
附图说明
图1为本发明实施例所得多孔氧化锆薄膜的微观形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
(1)将八水氧氯化锆和聚乙二醇20000加入到体积比为1:1的乙二醇和去离子水的混合溶剂中，八水氧氯化锆的浓度为0.5M，聚乙二醇20000的质量分数为5％，磁力搅拌溶解均匀后陈化24h，得到所述氧化锆喷墨打印墨水。所得墨水粘度为13～16cps，表面张力为35～40dyn/cm。
(2)将上述所得墨水灌装进喷墨打印机卡夹，所用打印机为Dimatix2800，所用衬底为玻璃，打印时玻璃衬底应保持50～60℃，墨滴速度10m/s，喷头不升温，墨滴间距可取20～45μm。然后将打印所得薄膜进行热处理，热处理采用梯度升温模式，打印所得薄膜的热处理温度先升温至80～100℃，然后以1℃/min的升温速率从100℃升至350℃，然后在350℃退火1h，得到多孔氧化锆薄膜。
本实施例所得多孔氧化锆薄膜形貌表征：
表征所用仪器型号为NikonEclipse E600POL，装载DXM1200F数码相机，放大倍率为100倍。测试所得微观形貌图如图1所示。由图1结果可以看出，所得氧化锆薄膜呈多孔结构，无开裂现象。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种氧化锆喷墨打印墨水制备多孔氧化锆薄膜的应用，其特征在于所述应用过程为：
将氧化锆喷墨打印墨水加入到喷墨打印机中，在50～60℃的玻璃衬底上喷墨打印得到薄膜，然后将所得薄膜升温至300～400℃热处理1～2h，得到多孔氧化锆薄膜；
所述氧化锆喷墨打印墨水由八水氧氯化锆、聚乙二醇、乙二醇和去离子水构成；
所述聚乙二醇为聚乙二醇20000；
所述乙二醇和去离子水的体积比为1:2～2:1；
所述八水氧氯化锆的浓度为0.3～0.6M；
所述聚乙二醇的质量分数为4％～6％。
2.根据权利要求1所述的氧化锆喷墨打印墨水制备多孔氧化锆薄膜的应用，其特征在于：所述喷墨打印的过程中，墨滴速度为10m/s，墨滴间距为20～45μm。
3.根据权利要求1所述的氧化锆喷墨打印墨水制备多孔氧化锆薄膜的应用，其特征在于：所述升温的速率为1℃/min。
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