ES2814498T3

ES2814498T3 - Formulaciones de tinta basadas en nanopartículas (semi)conductoras

Info

Publication number: ES2814498T3
Application number: ES17706970T
Authority: ES
Inventors: Nicolas Delpont; Qacemi Virginie El; Emmanuelle Pietri; Stephanie Limage; Corinne Versini; Louis-Dominique Kauffmann
Original assignee: Genesink SA
Current assignee: Genesink SA
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2021-03-29
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: DK3417019T3; FR3047993A1; US10954407B2; BR112018016279A2; US20190203062A1; JP2019510844A; WO2017140712A1; JP7061571B2; EP3417019A1; TW201800513A; EP3417019B1; TWI735535B; FR3047993B1

Abstract

Composición de tinta que incluye a. un compuesto "a" que consiste en nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio que comprenden ligandos de acetato, b. un compuesto "b" que consiste en un disolvente alcohólico seleccionado de los alcoholes monohídricos alifáticos o sus mezclas, c. un compuesto opcional "c" que consiste en un alcohol co-disolvente diferente del compuesto "b" y seleccionado de los alcoholes monohidroxilados insaturados o sus mezclas, d. un compuesto "d" que consiste en un dispersante, y e. un compuesto opcional "e" que consiste en un espesante o estabilizador.

Description

DESCRIPCIÓN

Formulaciones de tinta basadas en nanopartículas (semi)conductoras

La presente invención se relaciona con formulaciones de tinta basadas en nanopartículas (semi) conductoras. En particular, la presente invención se relaciona con composiciones de tinta basadas en nanopartículas (semi) conductoras de óxido de zinc y aluminio, adecuadas para diferentes métodos de impresión.

Más particularmente, la presente invención se relaciona con el campo de las tintas basadas en nanopartículas (semi)conductoras adecuadas para numerosos métodos de impresión. Como ejemplos no limitantes, se mencionan los siguientes métodos de impresión: chorro de tinta, pulverización, serigrafía, rotograbado, flexografía, cuchilla rascadora, recubrimiento por centrifugación y recubrimiento por troquel ranurado.

El documento WO2015/000796 describe una composición de tinta que comprende: nanopartículas de óxido de zinc que comprenden ligandos de acetato; monoalcoholes alifáticos; y un dispersante.

Alkahlout y otros, J. Materials 2014, 235638 describe la síntesis hidrotérmica de nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio a 200 °C durante 12 horas a partir de acetato de zinc y nitrato de aluminio en presencia de metanol; Las nanopartículas resultantes se lavan con agua 3-4 veces y se secan.

Las tintas basadas en nanopartículas (semi) conductoras según la presente invención pueden imprimirse sobre soportes de todo tipo. Los siguientes soportes se mencionan como ejemplos: polímeros y derivados de polímeros, materiales compuestos, materiales orgánicos, materiales inorgánicos. En particular, los soportes utilizados en el campo de la electrónica impresa, por ejemplo, PET, PEN, poliimida, vidrio, p Et /ITO, vidrio/ITO, policarbonatos, PVC, así como todo tipo de capas activas utilizadas en dispositivos optoelectrónicos.

Las tintas basadas en nanopartículas (semi) conductoras de acuerdo con la presente invención tienen numerosas ventajas entre las que mencionamos como ejemplos no limitantes:

- mayor estabilidad en el tiempo en comparación con las tintas actuales; por ejemplo, su estabilidad durante el almacenamiento a temperatura ambiente es mucho mayor que 6 meses;

- versatilidad con respecto a su campo de aplicación; como ejemplos preferidos mencionamos optoelectrónica, fotovoltaica y seguridad;

- no toxicidad de los disolventes y de las nanopartículas;

- preservación de las propiedades intrínsecas de las nanopartículas;

- preservación de las propiedades electrónicas;

- preservación de las propiedades de fluorescencia; y en particular,

- oportunidad para producir capas conductoras gruesas con propiedades mejoradas, por ejemplo, resistencia mejorada y propiedades de resiliencia.

La tinta, según la presente invención, una vez depositada, se caracteriza por su función de trabajo o WF. La función de trabajo es la energía requerida para que un electrón se mueva del nivel de Fermi al nivel de vacío.

La función de trabajo obtenida según la presente invención es estable y constante con la temperatura e independientemente del soporte sobre el que se deposita la tinta. El valor medio medido es preferiblemente del orden de 3,6 /- 0,5 eV, que es compatible, entre otros usos, con el uso de la capa de inyección de electrones en dispositivos optoelectrónicos y fotovoltaicos. Su uso como capa de inyección de electrones en una celda fotovoltaica orgánica permite una mejora sustancial del rendimiento en comparación con el uso de LiF depositado mediante CVD.

La presente invención también se refiere a un método mejorado para preparar dichas tintas; finalmente, la presente invención también se refiere al uso de dichas tintas en los llamados campos de "seguridad", los campos de la fotovoltaica, sensores (por ejemplo, sensores de gas), paneles táctiles, biosensores y tecnologías sin contacto. En vista de la literatura de los últimos años, los nanocristales coloidales semiconductores han recibido mucha atención debido a sus nuevas propiedades optoelectrónicas, fotovoltaicas y catalíticas. Esto los hace particularmente ventajosos para futuras aplicaciones en el campo de la nanoelectrónica, las celdas solares, los sensores y en el campo biomédico.

El desarrollo de nanopartículas semiconductoras permite utilizar implementaciones novedosas y prever una multitud de nuevas aplicaciones. Las nanopartículas tienen una relación muy alta de superficie/volumen y la sustitución de su superficie con tensioactivos conduce a cambios en ciertas propiedades, en particular propiedades ópticas, y la posibilidad de dispersarlas.

Sus pequeñas dimensiones pueden, en algunos casos, producir efectos de confinamiento cuántico. Las nanopartículas pueden ser granos (de 1 a 100 nm), varillas pequeñas (con una longitud generalmente inferior a 300 nm, por ejemplo, inferior a 200 nm), hilos (con una longitud generalmente de unos pocos cientos de nanómetros o unas pocas mieras), discos, estrellas, pirámides, tetrápodos o cristales cuando no tienen una forma predefinida.

Se han desarrollado varios procesos con el fin de sintetizar nanopartículas semiconductoras. Entre ellos, uno puede mencionar en una lista no completa:

- procesos físicos:

■ deposición química de vapor (también conocida con el nombre de "CVD") cuando un sustrato se expone a precursores químicos volatilizados que reaccionan, o se descomponen, en su superficie. Este proceso generalmente conduce a la formación de nanopartículas cuya morfología depende de las condiciones utilizadas;

■ evaporación térmica;

■ epitaxia de haz molecular, cuando los átomos que formarán las nanopartículas se bombardean a alta velocidad sobre el sustrato (donde se unen) en forma de un flujo de gas;

- procesos químicos o fisicoquímicos:

■ microemulsión;

■ pulso de láser en solución, cuando una solución que contiene un precursor se irradia con un rayo láser. Las nanopartículas se forman en la solución a lo largo del haz de luz;

■ Síntesis por irradiación con microondas;

■ Síntesis orientada asistida por tensioactivos;

■ Síntesis bajo ultrasonido;

■ Síntesis electroquímica;

■ Síntesis organometálica;

■ Síntesis en un medio alcohólico.

Las síntesis físicas generalmente requieren altas temperaturas, lo cual las hace poco adecuadas para pasar a la producción a escala industrial. Además, esto las hace inadecuadas para ciertos sustratos, por ejemplo, sustratos flexibles.

En cuanto a las síntesis químicas, tienen una gran ventaja para la producción de nanopartículas: las nanopartículas semiconductoras se dispersan en disolventes y, en la mayoría de los casos, no se unen al sustrato. Finalmente, hacen posible controlar la forma de las nanopartículas.

El objetivo de la presente invención es superar una o más desventajas de la técnica anterior proporcionando una tinta estable, versátil y mejorada, que permita preservar las características intrínsecas de las nanopartículas, en particular sus propiedades electrónicas y, más particularmente, la oportunidad de producir capas conductoras gruesas con propiedades mejoradas, por ejemplo, resistencia mejorada y propiedades de resiliencia.

Según una realización de la presente invención, este objetivo se consigue por medio de una tinta cuya composición incluye al menos:

a. un compuesto "a" que consiste en nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio,

b. un compuesto "b" que consiste en un disolvente alcohólico,

c. un compuesto opcional "c" que consiste en un alcohol codisolvente diferente del compuesto "b",

d. un compuesto "d" que consiste en un dispersante, y

e. un compuesto opcional "e" que consiste en un espesante o estabilizador.

La presente invención también se refiere al uso de la tinta y/o nanopartículas reivindicadas para producir una capa conductora que tiene un grosor superior a 20 nm, preferiblemente superior a 50 nm, por ejemplo, superior a 80 nm. Según una realización de la presente invención, también se proporciona una capa conductora que tiene un grosor superior a 20 nm, preferiblemente superior a 50 nm, por ejemplo, superior a 80 nm, caracterizado porque dichas capas comprenden y/o consisten en la tinta reivindicada y/o comprenden las nanopartículas reivindicadas. Dichas capas con un grosor significativo se caracterizan por una conductividad mejorada combinada con excelentes propiedades de robustez, resistencia, resiliencia y vida útil; estas ventajas permiten ampliar el campo de uso de las nanopartículas y/o la tinta según la presente invención; la producción de fotodiodos, en particular sobre un material flexible, es un ejemplo ilustrativo de las mismas.

La viscosidad de la tinta según la presente invención está preferiblemente entre 1 y 500 mPa.s; la viscosidad de la tinta según la presente invención está preferiblemente entre 1 y 50 mPa.s, por ejemplo, entre 8 y 40 mPa.s; se prefieren estos dos últimos intervalos de viscosidad en ausencia del compuesto "e". Esta viscosidad se puede medir ventajosamente utilizando el siguiente método:

Aparato: Reómetro AR-G2 de TA Instruments

Tiempo de acondicionamiento: 1 min.

Tipo de prueba: Rampa continua

Rampa: velocidad de corte (1/s)

De: 0,001 a 40 (1/s)

Duración: 10 min.

Modo: lineal

Medida: cada 10 segundos

Temperatura: 20 °C

Método de reprocesamiento de curvas: método de Newton

Área reprocesada: toda la curva

El compuesto "a" según la presente invención consiste en nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio.

Según una variante de realización de la presente invención, las nanopartículas tienen tamaños entre 1 y 50 nm, preferiblemente entre 2 y 20 nm.

De acuerdo con una variante de realización de la presente invención, las nanopartículas son de forma esferoidal y/o esférica. Para la presente invención y las reivindicaciones que siguen, el término "de forma esferoidal" significa que la forma se asemeja a la de una esfera, pero no es perfectamente redonda ("cuasiesférica"), por ejemplo, una forma elipsoide. La forma de las nanopartículas generalmente se identifica mediante fotografías tomadas con un microscopio. Por lo tanto, según esta variante de realización de la presente invención, las nanopartículas tienen diámetros entre 1 y 50 nm, preferiblemente entre 2 y 20 nm.

Según una realización particular de la presente invención, las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio se han sintetizado previamente por síntesis química. Cualquier síntesis química se puede usar preferiblemente en el contexto de la presente invención. Por ejemplo, se menciona una síntesis química que usa acetato de zinc [Zn(CH3COO)2] como precursor y un precursor de aluminio seleccionado entre nitrato de aluminio, cloruro de aluminio y/o isopropilato de aluminio [Al[OCH(CH3)2]3]. En general, los precursores se disuelven en un disolvente, por ejemplo, un alcohol monohídrico alifático parafínico primario que tiene de 1 a 8 átomos de carbono o una mezcla de dos o más de dichos alcoholes; se citan como ejemplo metanol, etanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol y/o una mezcla de dichos alcoholes; después de calentar esta solución, se le adiciona una solución de hidróxido de potasio (KOH) y/o de hidróxido de sodio (NaOH), lo que permite obtener las nanopartículas deseadas. En general, las nanopartículas se someten a un lavado que permite eliminar todo lo que no esté química o físicamente unido a las nanopartículas.

El solicitante descubrió inesperadamente que las composiciones de tinta que incluyen nanopartículas sintetizadas a partir del precursor de acetato de zinc en combinación con el precursor de aluminio (en particular isopropilato de aluminio) tienen propiedades mejoradas. El solicitante también descubrió inesperadamente que las composiciones de tinta que incluyen nanopartículas sintetizadas a partir del precursor de acetato de zinc en combinación con el precursor de aluminio (en particular isopropilato de aluminio) en presencia de metanol tienen propiedades aún mejores. Aunque el solicitante no desea limitarse a esta explicación, cree que esta mejora podría originarse por la presencia de ligandos de acetato que se originan a partir del precursor de acetato de zinc y permanecen unidos a las nanopartículas. Por lo tanto, según una realización particular de la presente invención, las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio se han sintetizado previamente mediante síntesis química haciendo reaccionar, en metanol, acetato de zinc [Zn (CH3COO)2] y un precursor de aluminio.

Para mostrar un ejemplo del efecto del metanol como el disolvente de síntesis seleccionado, en la siguiente tabla se muestra una comparación entre el uso de metanol y etanol para la síntesis de nanopartículas en donde todas las demás condiciones de síntesis son idénticas.

Aunque el solicitante no desea limitarse a esta explicación, cree que este aumento del contenido de ligandos trae no solo una mejor solubilización de los nanomateriales en los disolventes de la formulación de la tinta reivindicada, sino también una mejor estabilidad de dicha tinta.

De acuerdo con una realización particular de la invención, las nanopartículas sintetizadas por síntesis química de acuerdo con la presente invención contienen 5 % a 15 % en peso de ligandos de acetato, por ejemplo, entre 7 y 14 %, preferiblemente entre 9 y 13 %, por ejemplo, entre 10 y 12 % en peso de ligandos de acetato. Este contenido de ligandos en la nanopartícula se puede medir ventajosamente de acuerdo con el siguiente método:

Análisis termogravimétrico

Aparato: TGA Q50 de TA Instruments

Crisol: Alúmina

Método: rampa

Intervalo de medición: de temperatura ambiente a 600 °C

Aumento de temperatura: 20 °C/min.

Según una realización particular de la invención, las nanopartículas sintetizadas por síntesis química según la presente invención se caracterizan por una relación molar entre aluminio y zinc que está comprendida ventajosamente entre 0,1 y 5 %, por ejemplo, entre 0,5 y 2,5 %. Se puede usar cualquier método apropiado para medir la concentración en aluminio y zinc; se prefieren los métodos de medición de espectrometría de masas (espectrometría de masas ICPMS / ICP).

La estructura cristalina de las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio se midió mediante difracción de rayos X (DRX). Los resultados obtenidos se comparan con la estructura cristalina de las nanopartículas de óxido de zinc sin dopar. No se observa ningún cambio en la estructura cristalina del tipo de wurtzita entre los dos materiales, lo cual confirma una sustitución de ciertos átomos de zinc por átomos de aluminio.

Según una realización de la invención, también se proporcionan nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (que se usan ventajosamente en las tintas reivindicadas) las cuales se caracterizan por un contenido en peso de ligandos de acetato superior o igual a 5 %, preferiblemente superior o igual a 7 %, por ejemplo, superior o igual a 9 %.

Por lo tanto, según una realización de la invención, las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (que se usan ventajosamente en las tintas reivindicadas) se caracterizan por un contenido en peso de ligandos de acetato inferior o igual a 15 %, preferiblemente inferior o igual a 13 %, por ejemplo, inferior o igual a 12 %.

Por lo tanto, según una realización de la invención, las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (que se usan ventajosamente en las tintas reivindicadas) se caracterizan por una relación molar entre aluminio y zinc la cual es superior o igual a 0,1 %, por ejemplo, superior o igual a 0,5 %.

Por lo tanto, según una realización de la invención, las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (que se usan ventajosamente en las tintas reivindicadas) se caracterizan por una relación molar entre aluminio y zinc la cual es inferior o igual a 5 %, por ejemplo, inferior o igual a 2,5 %.

Un ejemplo particular de síntesis de nanopartículas según la presente invención se describe como ilustración a continuación: en un recipiente, se prepara una mezcla de hidróxido de potasio y metanol con agitación magnética hasta que se obtiene una dispersión fina. En otro recipiente, bajo agitación magnética y a temperatura ambiente, el acetato de zinc y el isopropilato de aluminio se disuelven en una mezcla de metanol y agua. Luego, la solución de hidróxido de potasio se adiciona gota a gota a la solución de acetato de zinc e isopropilato de aluminio en una atmósfera inerte y a 60 °C bajo agitación magnética, lo cual hace posible (después de decantar y lavar) obtener las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio. Esta síntesis permite obtener nanoesferas de óxido de zinc dopadas con aluminio con una distribución de tamaño de partícula bien controlada; de este modo, es posible obtener, dependiendo de la duración de las etapas de síntesis, nanopartículas esféricas que tienen un diámetro que puede variar de 2 a 10 nm.

De acuerdo con una realización preferida de esta invención, las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (las cuales se usan ventajosamente en las tintas reivindicadas) se sintetizan así por síntesis química, reduciendo el acetato de zinc y los precursores de aluminio por medio de un agente reductor en presencia de un disolvente de síntesis. Esta síntesis se lleva a cabo preferiblemente en condiciones no vinculantes de presión y temperatura tales como las definidas en esta descripción. Dichas condiciones no vinculantes de presión y/o temperatura son, por ejemplo, condiciones cercanas de presión y/o temperatura a las condiciones normales o ambientales. Es preferible permanecer dentro del 40 % de las condiciones normales o ambientales de presión y, en cuanto a la temperatura, generalmente es inferior a 80 °C, preferiblemente por debajo de 70 °C. Por ejemplo, el Solicitante encontró preferible mantener las condiciones de presión durante la preparación de las nanopartículas a valores que varían como máximo en 30 %, preferiblemente alrededor de 15 % de las condiciones de presión normal o ambiental, preferiblemente cerca de la presión atmosférica. Un control para estas condiciones de presión y/o temperatura puede incluirse ventajosamente en el dispositivo de preparación para que las nanopartículas cumplan estas condiciones. De acuerdo con una realización particular de esta invención, la duración de la etapa de reducción de la síntesis química de las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (las cuales se usan ventajosamente en las tintas reivindicadas) debe ser lo suficientemente larga como para permitir el nivel apropiado de dopaje de las nanopartículas de óxido de zinc por el aluminio; por ejemplo, las duraciones de las etapas de reducción durante la síntesis son al menos una hora, preferiblemente al menos 2 horas, lo más preferiblemente al menos 3 horas o incluso, al menos, 5 horas.

De acuerdo con una realización particular de esta invención, siempre está presente una fase líquida, tanto en la etapa de reducción de los precursores como en todas las etapas (por ejemplo, las etapas de lavado y purificación mencionadas anteriormente) que preceden a la mezcla de las nanopartículas con los componentes adicionales de la tinta reivindicada. En otros términos, una característica preferida según esta invención consiste en que las nanopartículas nunca se aíslan y secan; es preferible que, estén siempre en contacto con una fase líquida (p. ej., un disolvente) en la cual estas se dispersan. Como se muestra anteriormente en la descripción, esta característica permite mejorar considerablemente ciertas propiedades (monodispersión, homogeneidad, estabilidad y tratamiento a muy baja temperatura) de las nanopartículas. Este enfoque elimina la etapa de aislamiento de las nanopartículas y causa un impacto positivo en términos de costos de producción y la salud y seguridad de las personas.

El compuesto "b" según la presente invención consiste en un disolvente alcohólico. El alcohol se selecciona preferiblemente de los alcoholes monohídricos alifáticos o sus mezclas; preferiblemente de los alcoholes parafínicos alifáticos primarios que tienen menos de 10 átomos de carbono. Como ejemplo, se mencionan etanol, isopropanol y/o butanol, preferiblemente n-butanol.

El compuesto opcional "c" según la presente invención consiste en un disolvente alcohólico diferente del compuesto "b". El alcohol se selecciona preferiblemente de los alcoholes monohidroxilados insaturados o sus mezclas. Como ejemplo, se mencionan los alcoholes terpénicos, preferiblemente terpineol, preferiblemente alfa-terpineol.

El compuesto "d" de acuerdo con la presente invención consiste en un dispersante. Más allá de su función como dispersante, que es, por lo tanto, diferente de la función como disolvente de los compuestos "b" y "c" mencionados anteriormente, el "compuesto "d" es diferente de los compuestos "b" y "c" utilizados en la composición. Este dispersante se puede seleccionar ventajosamente de la familia de aminoalcoholes, polialcoholes, éteres de polialcoholes o sus mezclas. Como ejemplos de aminoalcoholes, se mencionan dimetanolamina, dietanolamina y/o etanolamina y sus mezclas, y preferiblemente etanolamina. También como ejemplos de polialcoholes, se mencionan etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol y/o sus mezclas, y preferiblemente etilenglicol. También como ejemplos de éteres de polialcoholes, se mencionan éter de etilenglicol, éter de dietilenglicol, éter de propilenglicol y/o sus mezclas, y preferiblemente éter de etilenglicol.

El compuesto "e", que es opcional según la presente invención, consiste en un espesante o estabilizador. Más allá de su función como espesante o estabilizador, que por lo tanto es diferente de la función dispersante del compuesto "d" y la función disolvente de los compuestos mencionados anteriormente "b" y (opcional) "c", el compuesto "e" es diferente de los compuestos "b", "c" y "d" utilizados en la composición. Como ejemplos, se mencionan alquilcelulosa, preferiblemente etilcelulosa, y las ureas modificadas, preferiblemente poliureas, y/o sus mezclas. Como ejemplos, también se mencionan polietileniminas, por ejemplo, polietilenimina y/o polietilenimina etoxilada.

Según una realización de la presente invención, la tinta incluye

• un compuesto "a" en un contenido de entre 0,1 y 15 % en peso, preferiblemente menos de 15 % en peso, preferiblemente entre 0,5 y 8 % en peso, por ejemplo, entre 0,5 y 2% en peso,

• un compuesto "b" en un contenido de entre 9 y 99 % en peso, preferiblemente entre 9 y 50 % en peso,

• un compuesto opcional "c" en un contenido de entre 0,5 y 90 % en peso, preferiblemente más de 5 % en peso, preferiblemente más de 15 % en peso, preferiblemente entre 50 y 90 % en peso,

• un compuesto "d" en un contenido de menos del 5 % en peso, preferiblemente entre 0,05 y 2 % en peso, y • un compuesto opcional "e" en un contenido de menos del 4 % en peso, preferiblemente entre 0,5 y 2 % en peso.

Según una realización de la presente invención, la tinta también puede incluir en su composición otros compuestos entre los cuales mencionamos como ejemplos disolventes (por ejemplo, agua, alcoholes) y/o tensioactivos, y/o polímeros.

Sin embargo, los compuestos "a", "b", "c", "d" y "e" (en los intervalos de proporciones indicados anteriormente) constituirán preferiblemente al menos el 50 % en peso de la tinta final, preferiblemente al menos el 75 % en peso, por ejemplo, al menos el 90 % en peso, al menos el 95 % en peso, al menos el 99 % en peso, o incluso el 100 % en peso de la tinta final.

La presente invención también se refiere a un método para preparar una formulación de tinta de acuerdo con la presente invención, método que incluye las siguientes etapas:

a) mezcla de las nanopartículas (compuesto "a") con el disolvente (compuesto "b") bajo agitación,

b) adición a dicha mezcla de la etapa anterior del dispersante (compuesto "d") y del compuesto (opcional) "c" y agitación, y,

c) opcionalmente, mezclado entre la mezcla obtenida en la etapa b) y el compuesto "e" (esta mezcla es posible llevarla a cabo adicionando el compuesto "e" a la mezcla obtenida en la etapa b), o adicionando la mezcla obtenida en la etapa b) al compuesto "e"), y agitando, y

d) obtención de una tinta.

Una alternativa a este método para preparar una formulación de tinta de acuerdo con la presente invención, cuando está presente el compuesto opcional "e", incluye preferiblemente las siguientes etapas:

a) mezcla de las nanopartículas (compuesto "a") con un disolvente (compuesto "b") bajo agitación,

b) adición a dicha mezcla de la etapa anterior del dispersante (compuesto "d") y agitación,

c) mezcla de los compuestos "c" (opcional) y "e",

d) mezclado entre la mezcla obtenida en la etapa b) y la mezcla obtenida en la etapa c) (esta mezcla es posible llevarla a cabo adicionando la mezcla obtenida en la etapa c) a la mezcla en la etapa b), o adicionando la mezcla obtenida en la etapa b) a la mezcla obtenida en la etapa c)), y agitando, y

e) obtención de una tinta.

La tinta así obtenida puede usarse directamente o puede diluirse para obtener las propiedades deseadas.

Una ventaja adicional de la tinta según la presente invención radica en el hecho de que su preparación se puede llevar a cabo en condiciones de presión y/o temperatura que no son restrictivas, por ejemplo, en condiciones de presión y/o temperatura cercanas o idénticas a las condiciones normales o ambientales. Es preferible apegarse a valores que sean al menos el 40 % de los valores de las condiciones normales o ambientales de presión y/o temperatura (mayor o menor). Por ejemplo, el solicitante ha observado que es preferible mantener las condiciones de presión y/o temperatura durante la preparación de la tinta a valores que varían como máximo en un 30 %, preferiblemente en un 15 % alrededor de los valores de las condiciones normales o ambientales. Por lo tanto, un control de estas condiciones de presión y/o temperatura puede incluirse ventajosamente en el dispositivo para preparar la tinta para satisfacer estas condiciones.

Esta ventaja relacionada con la preparación de la tinta en condiciones no restrictivas también se refleja claramente en un fácil uso de dichas tintas. De acuerdo con una realización preferida de la invención, la tinta se puede usar ventajosamente en cualquier método de impresión, en particular en los siguientes métodos de impresión: chorro de tinta, pulverización, serigrafía, rotograbado, flexografía, cuchilla rascadora, recubrimiento por centrifugado y recubrimiento por troquel ranurado.

Por lo tanto, la presente invención también se refiere al uso de dichas tintas en los llamados campos de "seguridad", los campos de la fotovoltaica, sensores (por ejemplo, sensores de gas), paneles táctiles, biosensores y tecnologías sin contacto.

Por lo tanto, es obvio para el experto en la técnica que la presente invención permite realizaciones en muchas otras formas específicas sin divergir del campo de aplicación de la invención como se reivindica. En consecuencia, las presentes realizaciones deben considerarse ilustrativas, pero pueden modificarse en el intervalo definido por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

La siguiente tabla enumera tres composiciones de tinta según la presente invención. Los tipos de compuestos "a", "b", "c" y "d" se indican en la tabla, así como su concentración en peso para cada una de las composiciones. Las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio usadas para las tres composiciones son idénticas y se obtuvieron usando el ejemplo de síntesis particular descrito en el texto anterior; dichas nanopartículas de óxido de zinc dopado con aluminio se caracterizan por una morfología esférica (como se confirma mediante análisis de microscopía electrónica de barrido), por una relación molar [aluminio: zinc] de 1 % y por un contenido residual del ligando de acetato de 9,5 % en peso.

Para la presente invención y las reivindicaciones que siguen, el porcentaje en peso del compuesto "a" se calcula sobre la base del peso de las nanopartículas con sus ligandos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Composición de tinta que incluye

a. un compuesto "a" que consiste en nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio que comprenden ligandos de acetato,

b. un compuesto "b" que consiste en un disolvente alcohólico seleccionado de los alcoholes monohídricos alifáticos o sus mezclas,

c. un compuesto opcional "c" que consiste en un alcohol co-disolvente diferente del compuesto "b" y seleccionado de los alcoholes monohidroxilados insaturados o sus mezclas,

d. un compuesto "d" que consiste en un dispersante, y

e. un compuesto opcional "e" que consiste en un espesante o estabilizador.

2. Composición de tinta según la reivindicación anterior, caracterizada porque el compuesto "a" tiene un contenido en peso de ligandos de acetato el cual es superior o igual a 5 %.

3. Composición de tinta según la reivindicación anterior, caracterizada porque el compuesto "a" tiene un contenido en peso de ligandos de acetato el cual es superior o igual a 7 %.

4. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el compuesto "a" tiene una relación molar entre aluminio y zinc la cual está comprendida entre 0,1 y 5 %, preferiblemente entre 0,5 y 2,5 %.

5. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por una viscosidad medida a 20 °C entre 1 y 50 mPa.s, por ejemplo, entre 8 y 40 mPa.s.

6. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compuesto "b» se selecciona de los alcoholes monohidroxílicos alifáticos parafínicos primarios que tienen menos de 10 átomos de carbono; preferiblemente de etanol, isopropanol y/o butanol; preferiblemente n-butanol.

7. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compuesto "c" está presente y se selecciona de los alcoholes monohidroxilados insaturados o sus mezclas, preferiblemente de los alcoholes terpénicos, preferiblemente terpineol, preferiblemente alfa-terpineol.

8. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compuesto "d" se selecciona de las familias de los aminoalcoholes, de los polialcoholes y de los éteres de polialcoholes, preferiblemente de dimetanolamina, dietanolamina y/o etanolamina y/o sus mezclas; etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol y/o sus mezclas; éteres de etilenglicol, éteres de dietilenglicol, éteres de propilenglicol y/o sus mezclas.

9. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compuesto "e" está presente y se selecciona de las alquilcelulosas, preferiblemente etilcelulosa, y/o las polietileniminas, preferiblemente polietilenimina y/o polietilenimina etoxilada, y/o las ureas modificadas, preferiblemente las poliureas, y/o sus mezclas.

10. Composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye

• un compuesto "a" en un contenido de entre 0,1 y 15 % en peso, preferiblemente entre 0,5 y 8 % en peso, por ejemplo, entre 0,5 y 2 % en peso,

• un compuesto "b" en un contenido de entre 9 y 99 % en peso, preferiblemente entre 9 y 50 % en peso, • un compuesto opcional "c", preferiblemente en un contenido de entre 0,5 y 90% en peso, preferiblemente entre 50 y 90% en peso,

• un compuesto "d" en un contenido de menos del 5 % en peso, preferiblemente entre 0,05 y 2 % en peso, y

• un compuesto opcional "e", preferiblemente en un contenido de menos de 4 % en peso, preferiblemente entre 0,5 y 2 % en peso.

11. Composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los compuestos "a", "b", "c", "d" y "e" constituyen al menos 50 % en peso de la tinta final, preferiblemente al menos 95 % en peso de la tinta final.

12. Capa conductora que tiene un grosor superior a 20 nm, preferiblemente superior a 50 nm, por ejemplo, superior a 80 nm, caracterizada porque dicha capa comprende y/o consiste en la composición de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

13. Método para preparar una formulación de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las nanopartículas de óxido de zinc dopadas con aluminio (compuesto "a") se sintetizan mediante síntesis química al hacer reaccionar acetato de zinc [Zn(CH3COO)2] y un precursor de aluminio, dicho precursor de aluminio se selecciona preferiblemente de nitrato de aluminio, cloruro de aluminio y/o isopropilato de aluminio [Al[OCH(CH3)2]3], en un disolvente seleccionado de un alcohol monohídrico alifático parafínico primario que tiene 1 a 8 carbonos átomos o una mezcla de dos o más de dichos alcoholes.

14. Método para preparar una formulación de tinta según la reivindicación 13, caracterizado porque el disolvente es metanol.