TW202138043A - 銀奈米線分散液之製造方法 - Google Patents
銀奈米線分散液之製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202138043A TW202138043A TW109145656A TW109145656A TW202138043A TW 202138043 A TW202138043 A TW 202138043A TW 109145656 A TW109145656 A TW 109145656A TW 109145656 A TW109145656 A TW 109145656A TW 202138043 A TW202138043 A TW 202138043A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- silver
- dispersion
- silver nanowire
- silver nanowires
- filtration
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/054—Nanosized particles
- B22F1/0547—Nanofibres or nanotubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本發明係將包含銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液,使用交叉流過濾法純化,而以高產率製造高純度之銀奈米線分散液。
本發明之銀奈米線分散液之製造方法包含:準備包含銀奈米線數/總粒子數>90%之銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液之步驟(S1~S6),與藉由循環式之交叉流過濾法純化上述銀奈米線粗分散液之交叉流過濾步驟(S7)。
Description
本發明有關銀奈米線分散液之製造方法。
銀奈米線係直徑為奈米等級之線狀(wire狀)之由銀所成之導電性材料。由銀奈米線形成之導電層(薄膜)由於導電性及光透過性高,故已使用於例如觸控面板之透明電極材料等。
作為此等銀奈米線之製造方法,有例如下述非專利文獻1中記載之於多元醇(二醇溶劑)中使銀鹽還原之方法(多元醇還原法)。
以多元醇還原法製造銀奈米線時,合成液中除銀奈米線以外,由於混合存在有多元醇(二醇)溶劑、作為保護劑使用之聚合物、副生之銀奈米粒子等,故銀奈米線之分散液必須藉由過濾(全量過濾)或離心沉降而去除不需要物,僅單離出銀奈米線。然而,以該方法單離時由於對銀奈米線施加應力,故有越以大規模製造,銀奈米線越容易凝集而難以再分散之問題。
因此,於下述專利文獻1至7中,揭示使用交叉流過濾以批式使分散有銀奈米線之分散液過濾並純化之技術。使用交叉流過濾時,可抑制銀奈米線之凝集。
專利文獻1中揭示藉由使用超過濾膜之膜分離法自銀奈米線分散液去除親水性高分子或兩親媒性分子的形態控制劑之方法。專利文獻2至5揭示使用交叉流過濾純化0.4%以下之稀薄銀濃度之分散液之方法。專利文獻6、7中揭示藉由重複於反應液中添加20倍量丙酮,靜置後進行傾析之方法(洗淨步驟),而某程度去除過量有機保護劑及銀奈米粒子後,進行交叉流過濾而進一步去除長1~5μm左右之線的方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特開2009-129732號公報
專利文獻2:國際公開第WO2009/107694號公報
專利文獻3:日本特開2010-84173號公報
專利文獻4:日本特開2013-199690號公報
專利文獻5:美國公開2018-354039號公報
專利文獻6:日本特開2017-220453號公報
專利文獻7:日本特開2016-55283號公報
[非專利文獻]
非專利文獻1:Ducamp-Sanguesa, et al., J. Solid State Chem.,1992, 100, 272
[發明欲解決之課題]
專利文獻1中記載之方法係將銀濃度之稀薄合成液(約0.35%)濃縮至液量成為15%(銀濃度約2.3%),並添加乙醇回到初始量之方法,一批次可純化之銀量為約1g而非常少。因此欲增加銀奈米線之產量時,必須重複複數次之一連串批次,而有效率差的課題。專利文獻2至7亦同樣係使用交叉流過濾純化0.4%以下之稀薄銀濃度之分散液之方法,有每批次之生產量少的課題。
為了提高每批次之生產量,考慮有提高投入至交叉流過濾之銀奈米線分散液之銀濃度而增加產量之方法。然而,高的銀濃度之銀奈米線分散液連續藉由交叉流過濾而純化時,由於堆積於過濾器上之銀奈米線量增加,故即使使用交叉流過濾法亦難以防止線凝集。因此存在有產率容易變低之問題。
專利文獻6、7中,儘管作為洗淨步驟後之濃縮物係獲得銀濃度為0.8質量%之分散液,但於交叉流純化時以純水稀釋至銀濃度成為0.08質量%。此認為係因為將0.8質量%之分散液進行交叉流過濾時,與0.08質量%之稀薄條件相比,產率降低之故。進而以稀薄條件實施交叉流過濾,自合成時饋入之銀量算出之單離產率為34%,作為製造步驟並非良好值。
如以上所示,使用交叉流過濾法,以高產率純化高的銀濃度分散液非常困難,迄今完全不存在可達成之前例。
本發明之目的在於提供將包含銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液,使用交叉流過濾法純化,而以高產率製造高純度之銀奈米線分散液之方法。
[用以解決課題之手段]
本發明人等為了解決上述課題而重複積極研究之結果,了解到使用交叉流過濾法純化銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液時,結構導向劑及銀奈米粒子之去除不會進行。檢討其原因後,發現係因為銀奈米線之副產物的銀奈米粒子而阻塞過濾器之故。
基於該等見解進一步進行檢討之結果,發現藉由使用包含結構導向劑且銀奈米線數/總粒子數(奈米線數+奈米粒子數)>90%之銀奈米線分散液作為投入至交叉流過濾步驟之分散液,可自包含銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液效率良好地去除結構導向劑,而可以高產率單離銀奈米線,因而完成本發明。
本發明包含以下實施態樣。
[1] 一種銀奈米線分散液之製造方法,其包含準備包含銀奈米線數/總粒子數>90%之銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液之步驟,與藉由循環式之交叉流過濾法純化前述銀奈米線粗分散液之交叉流過濾步驟。
[2] 如[1]之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述交叉流過濾步驟中,將每單位過濾器面積・單位時間之過濾速度控制於16.0kg/m2
・h以下。
[3] 如[2]之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述過濾速度為1.0kg/m2
・h以上。
[4] 如[1]至[3]中任一項之銀奈米線分散液之製造方法,其中銀奈米線粗分散液中包含0.5質量%以上之結構導向劑。
[5] 如[1]至[4]中任一項之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述準備銀奈米線粗分散液之步驟包含製造藉由合成使銀奈米線分散於反應溶劑之銀奈米線粗分散液的銀奈米線粗分散液製造步驟。
[6] 如[5]之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述準備銀奈米線粗分散液之步驟進而於銀奈米線粗分散液製造步驟後包含:於前述反應溶劑中分散有前述銀奈米線之銀奈米線粗分散液中添加沉降溶劑,使銀奈米線沉降之沉降步驟;去除包含副生奈米粒子之前述反應溶劑與沉降溶劑之混合物之上澄液之一部分的上澄液去除步驟;及藉由重複複數次沉降步驟而去除副生奈米粒子,獲得分散液中之銀奈米線數/總粒子數>90%之分散液之再沉降洗淨步驟。
[7] 如[1]至[6]中任一項之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述交叉流過濾步驟中,於銀奈米線粗分散液濃縮中或濃縮後,以補足作為濾液而排出之溶劑之方式添加洗淨溶劑,藉此將銀奈米線粗分散液量維持於過濾前之粗分散液量之60%以上。
[發明效果]
依據本發明,藉由將包含銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液,使用交叉流過濾法純化,而可以高產率製造高純度之銀奈米線分散液。
以下依據圖式說明用以實施本發明之形態(以下稱為實施形態)。
圖1中顯示本發明之實施形態之銀奈米線分散液之製造方法的步驟圖。首先,準備藉由合成使銀奈米線分散於反應溶劑之銀奈米線粗分散液(S1:銀奈米線粗分散液製造步驟)。作為本步驟可適用利用以往習知之方法之銀奈米線之合成等。藉由銀奈米線之合成獲得之粗分散液中,除了因合成而生成之銀奈米線、合成所使用之離子性衍生物、結構導向劑、溶劑以外,亦包含副生之銀奈米粒子。又,結構導向劑含於合成溶劑中並且亦附著於生成之銀奈米線表面,以後述之沉降步驟,進行副生之銀奈米粒子之去除,且以交叉流過濾步驟,進行附著於銀奈米線表面之結構導向劑之洗淨。
此處使用之合成所得之銀奈米線係具有直徑為奈米等級之大小的金屬銀,且係具有線狀(包含中空管狀之銀奈米管)的形狀之導電性材料。又,銀奈米線之金屬銀就導電性能之方面不含金屬氧化物者較佳,但於無法避免空氣氧化之情況,亦可於一部分(表面之至少一部分)包含銀氧化物。上述銀奈米線之短軸方向的長度(直徑)為平均10nm以上90nm以下,更佳為平均10nm以上85nm以下,且長軸方向的長度為平均1μm以上100μm以下,較佳為平均5μm以上100μm以下,更佳為平均10μm以上80μm以下。亦即,本說明書中之「銀奈米線」意指將長軸方向之長度設為a,將短軸方向之長度(直徑)設為b時,以a/b表示之長寬比超過5者。且本說明書中之「銀奈米粒子」意指長寬比為5以下之藉由合成而副生之上述「銀奈米線」除外之粒子狀者。
上述離子性衍生物若為有助於銀線生長之成分,且可溶解於溶劑中可解離鹵離子之化合物則均可適用,較佳為金屬鹵化物。作為鹵離子較佳為氯離子、溴離子、碘離子之至少一種,更佳包含可解離氯離子之化合物。
作為金屬鹵素化合物舉例為鹼金屬鹵化物、鹼土類金屬鹵化物、長周期表之第3族至第12族之金屬鹵化物。
作為鹼金屬鹵化物舉例為氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀等之鹼金屬氯化物,溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀等之鹼金屬溴化物,碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀等之鹼金屬碘化物等。作為鹼土類金屬鹵化物舉例為氯化鎂、氯化鈣。作為長周期表之第3族至第12族之金屬鹵化物舉例為氯化鐵、氯化銅、溴化鐵、溴化銅。可單獨使用該等之任一者亦可組合2種以上使用。
該等中包含解離氯離子之化合物者對線之生成特佳。且為了獲得細徑之線較佳併用解離氯離子之化合物與解離溴離子之化合物及解離碘離子之化合物之任一者。將解離氯離子之化合物的氯原子總莫耳數設為(A),將解離溴離子之化合物的溴原子及解離碘離子之化合物之碘原子之總莫耳數設為(B)時,(A)/(B)之莫耳比若變大則線徑變粗,若變小則線徑變細但若過小則有球狀粉之副生率變高之傾向。因此,(A)/(B)之莫耳比較佳為2~8,更佳為3~6。
合成中使用之結構導向劑係具有將合成時銀粒子之成長方向導向於一次元之機能的化合物,藉由使用結構導向劑,可提高粒子形成步驟中形成之銀奈米線之比率。多數情況,結構導向劑優先或選擇性吸附於成為對象的粒子之特定結晶面,藉由抑制吸附面之成長而控制成長方位。該成長方位之控制可藉由於後述之多元醇類中事先添加結構導向劑並吸附於所生成之銀奈米線表面而進行。作為該結構導向劑較佳為重量平均分子量大於1000之結構導向劑,更佳為2000以上之結構導向劑,又更佳為10000以上之結構導向劑。另一方面,結構導向劑之重量平均分子量若過大,則銀奈米線凝集之可能性變高。因此,上述結構導向劑之重量平均分子量較佳為150萬以下,更佳為100萬以下,又更佳為50萬以下。作為上述結構導向劑之種類可舉例為例如聚-N-乙烯基吡咯啶酮(PVP)、聚-N-乙烯基乙醯胺(PNVA)、明膠、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸之部分烷酯、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚伸烷基胺、纖維素乙酸酯、縮醛樹脂等。
結構導向劑具有控制如上述銀奈米線合成時之銀奈米線之線狀的成長,且亦具有防止生成之銀奈米線彼此凝集之作用。
結構導向劑於銀奈米線粗分散液中較佳包含0.5質量%以上,更佳為0.7~7質量%,又更佳為1.0~5質量%。藉由設為0.5質量%以上,即使以如銀濃度1.0%以上之高濃度分散液進行處理亦不會凝集。且結構導向劑之濃度若過高,則隨後之純化步驟變長而生產性降低。
作為銀奈米線(或銀奈米管)之合成方法可使用習知合成方法。例如使用多元醇法(Poly-ol)法於聚-N-乙烯基吡咯啶酮存在下使硝酸銀還原而可合成銀奈米線(參考Chem. Mater., 2002, 14, 4736)。
上述多元醇法使用之反應溶劑舉例為作為還原劑使用之多元醇類,例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、甘油等,較佳使用由該等所成之群選擇之至少一種。合成反應後,成為包含目的之銀奈米線與合成時生成之銀奈米粒子等之雜質之銀奈米線粗分散液。
銀奈米線粗分散液中之多元醇若過多時,由於後述之弱溶劑使用量變多,故亦可根據需要藉由蒸餾餾除多元醇,將銀奈米線濃縮至某程度(S2:濃縮步驟)。但,若於過於高溫餾除則有凝集之虞,故較佳於100mmHg以下之壓力以150℃以下之溫度餾出。該情況較佳進行減容至銀奈米線粗分散液之量為原來量之20質量%至80質量%之範圍。又,S2之步驟並非必須,亦可省略。
其次,於上述銀奈米線粗分散液(根據需要為上述S2濃縮後之銀奈米線粗分散液)中添加沉降溶劑使銀奈米線沉降(S3:沉降步驟)。
沉降溶劑係結構導向劑之溶解性低的弱溶劑,舉例為例如酮系溶劑或酯系溶劑。作為酮系溶劑舉例為丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、二苯甲酮等。作為酯系溶劑舉例為乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸烯丙酯、乙酸正丁酯、丙酸乙酯、乙酸丙二醇單甲醚等,其中,基於銀奈米線之沉降性及對多元醇類之溶解性之觀點,較佳為丙酮、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸丙二醇單甲醚。作為使用量,相對於所使用之多元醇類(以上述S2濃縮時為濃縮後)100質量份,較佳為50質量份至2000質量份,更佳為70質量份至600質量份。
亦可於弱溶劑中添加分散劑(高分子分散劑中溶解於弱溶劑之分散劑)。藉此,並非僅為當初之銀奈米線分散液,由於亦於弱溶劑中添加分散劑,故可更抑制銀奈米線之凝集。
藉由添加弱溶劑使銀奈米線沉降(S3)後,去除包含銀奈米線合成時副生之銀奈米粒子之上澄液的反應溶劑及沉降溶劑之混合物(S4:上澄液去除步驟)。上澄液去除方法並未特別限定。例如亦可藉由傾析處理而去除,亦可藉由泵抽吸去除。
如以上,於反應溶劑及沉降溶劑作為上澄液而被去除之包含銀奈米線之沉降物之殘留液中,添加與反應溶劑不同之分散溶劑後,再度添加沉降溶劑使銀奈米線沉降(S5:再沉降洗淨步驟)。此時,結構導向劑若為閾值以下,則添加沉降溶劑後由於亦使銀奈米粒子良好分散於上澄液中,故可使銀奈米粒子與銀奈米線分離。
再沉降洗淨步驟所用之分散溶劑為具有結構導向劑之溶解性之良溶劑,可舉例為例如水、醇系溶劑、腈系溶劑、內酯系溶劑等。其中基於銀奈米線之沉降性及銀奈米粒子之分散性之觀點,較佳為水、乙腈、γ-丁內酯。作為使用量,相對於包含經沉降之銀奈米線之殘留液中的銀1質量份,為25~400質量份,較佳為30~300質量份,更佳為50~200質量份。若未達25質量份,則由於銀奈米線濃度過高而難以均一再分散,若超過400質量份,則由於沉降所需之溶劑量變非常多,故再沉降洗淨中需要相當勞力。
沉降溶劑若為沉降步驟(S3)中舉例之弱溶劑則可為任何者。作為使用量,相對於所使用之良溶劑100質量份,較佳為50質量份至500質量份,更佳為70質量份至300質量份。
再沉降洗淨步驟(S5)藉由重複複數次,可更有效地分離銀奈米粒子與銀奈米線。如對後述純化步驟有利般,重複至分散液中所含之銀奈米線比,亦即銀奈米線數/(總粒子數(=銀奈米線數+銀奈米粒子數)) >90%。
如以上,於銀奈米粒子及沉降溶劑作為上澄液而被去除之包含銀奈米線之沉降物之殘留液中添加下一步驟之交叉流過濾所使用之過濾溶劑,使銀奈米線再分散(S6:再分散步驟)。過濾溶劑之添加量相對於包含沉降之銀奈米線的殘留液中之銀1質量份,為10~100質量份,較佳為25~100質量份,更佳為50~100質量份。若未達10質量份,則由於銀奈米線濃度過高故難以均一再分散,若超過100質量份,由於銀奈米線濃度低,故為了提高生產量必須進行複數次之下一步驟的交叉流過濾而耗費相當勞力。
作為過濾溶劑若為銀奈米線不凝集則可無特別限制地使用。尤其較佳為可溶解欲去除之銀奈米粒子、無機系雜質、結構導向劑、銀奈米線之製造步驟、沉降步驟中添加之多餘分散劑之溶劑。作為過濾溶劑除了水以外亦可使用如甲醇、乙醇、異丙醇或正丙醇之醇類或水與醇之混合物,但基於處理性(安全性)之觀點,較佳使用水。
藉由上述S1至S6之步驟,於後述純化步驟(S7)中準備經交叉流過濾之銀奈米線粗分散液。
其次,S6所得之銀奈米線再分散液(粗分散液)流入過濾器進行交叉流過濾,而去除於前述再沉降洗淨步驟(S5)中未被去除而共存之銀奈米粒子、沉降溶劑、銀奈米線之合成液中存在之多元醇或無機系雜質、用以生成銀奈米線所使用之結構導向劑,而純化上述銀奈米線獲得純化銀奈米線水分散液(S7:純化步驟)。此處,進行交叉流過濾之再分散液(粗分散液)中之銀(包含銀奈米線、銀奈米粒子)濃度為1.0質量%以上,較佳為1.1~10.0質量%,更佳為1.2質量%~5.0質量%。且,使用再分散液(粗分散液)中所含之銀奈米線比,亦即銀奈米線數/(總粒子數(=銀奈米線+銀奈米粒子))>90%的銀奈米線分散液。銀奈米線比較佳為92%以上,更佳為95%以上,又更佳為97%以上。又,交叉流過濾步驟中,過濾器每單位面積・單位時間之過濾速度(粗分散液之供給速度)較佳控制於16.0kg/m2
・h以下。使用交叉流過濾法純化銀奈米線之粗分散液時,粗分散液中之銀濃度越為高濃度,過濾器越會因銀奈米線之副生成物的銀奈米粒子而堵塞,而容易產生無法進行銀奈米粒子去除之缺點。且,加快過濾速度時,因銀奈米線之凝集而於過濾器上形成金屬銀膜,容易產生無法進行聚合物(結構導向劑)去除之缺點。藉由控制上述過濾速度可顯著抑制該等缺點發生。又,由於過濾速度若慢則生產性低,故更佳過濾速度為1.0~16.0kg/m2
・h,又更佳過濾速度為2.0~15.0kg/m2
・h。且,施加於過濾器前後之壓力差較佳為0.01MPa~1.0MPa之範圍,更佳為0.015~0.9MPa,又更佳為0.02~0.8MPa。藉由於上述條件下之交叉流過濾,可抑制過濾中之線凝集並且效率良好地去除結構導向劑,可以高產率單離銀奈米線。
上述純化步驟中,亦可將銀奈米線再分散液濃縮後,自追加管線對儲槽添加與作為濾液排出至過濾器外之溶劑(再分散液)之合計量相同量的洗淨溶劑,而將銀奈米線粗分散液量維持在過濾前之粗分散液量的60%以上,而實施銀奈米線再分散液之純化。作為洗淨溶劑若為不使銀奈米線凝集則可無特別限定地使用。尤其較佳為可溶解欲去除之銀奈米粒子、無機系雜質、結構導向劑、銀奈米線之製造步驟、沉降步驟中添加之多餘分散劑之洗淨溶劑。作為洗淨溶劑除了水以外亦可使用如甲醇、乙醇、異丙醇或正丙醇之醇類或水與醇之混合物,但基於處理性(安全性)之觀點,較佳使用水。交叉流溫度並未特別限定,但於高的溫度實施時由於使溶劑黏度降低故可縮短過濾所需之時間。通常為10~80℃之範圍,較佳為15~70℃,更佳為20~60℃。
作為過濾器材料若為可進行交叉流過濾者則未限定,但可使用例如陶瓷膜、中空纖維膜等。作為中空纖維膜可使用自纖維素系、聚醚磺酸系、PTFE(聚四氟乙烯)等選擇之高分子材料。又,作為陶瓷膜可使用多孔質之陶瓷材料。陶瓷膜之平均孔徑,為了提高溶劑與銀奈米線之分離效率,較佳為0.01~5.0μm。陶瓷膜之孔徑若過細則過於耗費過濾時間,且若過大則不僅使銀奈米粒子通過,亦會使銀奈米線之一部分通過。更佳為平均1.0~3.0 μm。
上述純化步驟(S7)之純化結束時點可未特別限定地決定。例如於銀奈米線與結構導向劑之濃度比(銀奈米線/結構導向劑(質量比))成為10以上,較佳15以上,更佳20以上時,或只要將循環過濾液中之洗淨溶劑濃度成為95%以上,較佳98%以上時等設為終點即可。終點之判斷只要使用熱重量分析或氣體層析法等之分析方法簡易測定結構導向劑、銀奈米線、溶劑之質量即可。
藉由上述方法所得之銀奈米線分散液之分散劑可直接或根據需要進行為適於印刷之溶劑的溶劑置換後,進而根據需要添加黏合劑樹脂等,可製造銀奈米線墨水(以下有時稱為墨水)。本實施形態中,由於可以無凝集之狀態獲得溶劑置換之銀奈米線分散液,故作為後步驟可容易添加黏合劑成分,而可容易進行銀奈米線墨水之製造。
亦可於銀奈米線墨水中添加用以調整黏度之新的黏度調整溶劑。作為黏度調整溶劑之例,舉例為水、醇、酮、酯、醚、脂肪族系烴溶劑及芳香族系烴溶劑。基於銀奈米線墨水中各成分良好分散之觀點,較佳為水、乙醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇(PGME)、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、二丙酮醇、乙二醇單丁醚、丙二醇、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、三丙二醇、三乙二醇單乙醚、松油醇、二氫松油醇、二氫松油基單乙酸酯、甲基乙基酮、環己酮、乳酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單丁醚乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、二丁醚、辛烷、甲苯。該等溶劑可單獨使用,亦可混合2種以上使用。
銀奈米線墨水中可進而添加黏合劑樹脂。作為黏合劑樹脂舉例為聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈等之聚丙烯醯基化合物;聚乙烯醇;聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等之聚酯;聚碳酸酯;酚醛清漆等之高共軛性聚合物;聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺等之醯亞胺類;聚硫化物;聚碸;聚苯;聚苯醚;聚胺基甲酸酯;環氧樹脂;聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯基二甲苯等之芳香族聚烯烴;聚丙烯、聚甲基戊烯等之脂肪族聚烯烴;聚降冰片烯等之脂環式烯烴、聚-N-乙烯基吡咯啶酮、聚-N-乙烯基己內醯胺、聚-N-乙烯基乙醯胺等之聚-N-乙烯基化合物;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS);羥丙基甲基纖維素(HPMC)、硝基纖維素等之纖維素類;矽氧樹脂;聚乙酸酯;合成橡膠;聚氯化乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯等之含氯聚合物;聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、氟烯烴-氫碳烯烴之共聚物等之含氟聚合物等。
除上述成分以外亦可含有導電性墨水中調配之習知任意成分,例如防腐蝕劑、密著促進劑、界面活性劑等。作為防腐蝕劑舉例為苯并三唑等,作為密著促進劑舉例為2-羥基甲基纖維素等,作為界面活性劑舉例為商品名F-472SF(DIC(股)製)等。透明導電性墨水可將上述成分藉由習知方法適當選擇攪拌、混合、加熱、冷卻、溶解、分散等而製造。
[實施例]
以下具體說明本發明之實施例。又,以下實施例係為了容易理解本發明者,本發明並非限定於該等實施例。
實施例1
<銀奈米線粗分散液之製造>
於1L聚乙烯容器中秤量丙二醇667g(AGC股份有限公司製),添加作為銀鹽之硝酸銀22.5g(0.13mol)(東洋化學工業股份有限公司製),於室溫遮光下攪拌2小時,調製硝酸銀溶液(第二溶液)。
於具備磁攪拌器、定量泵、回流管、溫度計、氮氣導入管之5L四頸可分離燒瓶中,於氮氣環境下,饋入丙二醇3000g、作為離子性衍生物之氯化鈉0.28g (4.8mmol)(MANAC股份有限公司製)及溴化鈉0.12g (1.2mmol)(MANAC股份有限公司製)、作為結構導向劑之聚乙烯吡咯啶酮K-90(PVP) 72.1g(BASF公司製,Sokalan K90),以200rpm之旋轉數於150℃攪拌1小時使完全溶解,獲得第一溶液。將先前調製之硝酸銀溶液(第二溶液)連接於定量泵,歷時2.5小時於溫度150℃對上述第一溶液滴加而合成銀奈米線,滴加結束後再繼續加熱攪拌30分鐘使反應完成,獲得銀奈米線粗分散液。
使用滴定法測定所得銀奈米線粗分散液之銀濃度為0.4質量%。又,所含之銀奈米線形狀使用SEM(日立電子股份有限公司製JSM-7000F)任意觀察100處並測量後係平均直徑:26nm,平均長:13μm。
<高濃度銀奈米線分散液之製造>
重複2次上述操作獲得包含0.4質量%銀奈米線之粗分散液7.2kg。
將所得粗分散液中之6.3kg放入15L之PFA(全氟烷氧基乙烯-四氟乙烯共聚物)塗佈之SUS容器中,使用磁攪拌器邊以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯(富士軟片和光純藥股份有限公司製)6.6kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液9.0kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈(富士軟片和光純藥股份有限公司製)2.3kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯4.5kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(7.5kg)之上澄液。添加乙腈(富士軟片和光純藥股份有限公司製)2.3kg以後之操作重複11次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液2.9kg中,添加丙酮3.0kg(富士軟片和光純藥股份有限公司(股)製),繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(4.7kg)之上澄液。將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液(銀奈米線再分散液)之銀濃度為1.2質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為1.8質量%。
銀濃度之測定方法如以下。
銀濃度係使用伏哈德滴定法(Volhard
method)決定。於燒杯中秤量約1g試料,添加硝酸(1+1)4 mL及純水20mL。燒杯以玻璃碟蓋住,於加熱板上加熱至150℃使固形分溶解。確認溶解後,停止加熱並放冷,以純水洗入玻璃碟內面及燒杯壁面之液量為約50mL。於該溶液中添加硝酸(1+1)5mL與硫酸銨鐵(III)(3%硝酸酸性)3mL,以0.01mol/L硫代氰酸銨水溶液滴定。此時,溶液自無色著色為淡茶色之時點設為終點。
基於滴定結果,依據下述式求出銀濃度。
銀濃度(wt%)={(V×c)×107.9/1000}/m
m:試料重量(g)
V:直至終點之滴定所消耗之硫代氰酸銨水溶液之量(mL)
c:硫代氰酸銨水溶液之濃度(0.01mol/L)
硝酸(1+1)、硫酸銨鐵(III)、硫代氰酸銨(富士軟片和光純藥股份有限公司製)均係使用富士軟片和光純藥股份有限公司製之試藥。硫酸銨鐵(III)(3%硝酸酸性)係使用將硫酸銨鐵(III)5.17g、純水170g及硝酸2.00g混合而調製者。0.01mol/L硫代氰酸銨水溶液係使用於純水中添加硫代氰酸銨38.06mg調製為總量50mL者。
藉由GPC之PVP濃度測定如以下。
聚乙烯吡咯啶酮(PVP)濃度之測定係自使用凝膠滲透層析儀(以下簡稱為GPC),測定PVP標準水溶液(0.05%、0.10%、0.25%、0.50%、1.00%)而作成之校正線求出。
又,GPC之測定條件如以下。
裝置名:日本分光股份有限公司製HPLC單元
管柱:Shodex管柱OHPAK SB-806M HQ
移動相:0.01M NaCl水溶液/甲醇=90:10
流速:1.0mL/min
檢測器:日本分光股份有限公司製 RI-2031Plus
溫度:40.0℃
試料量:試樣環 100μL
試料濃度:原液~3倍稀釋液經離心分離後,使上澄液通過0.22μm過濾器而調製
上述所得之銀奈米線/水分散液以甲醇稀釋至300倍,製作銀奈米線稀薄溶液。於潔淨之玻璃板上先滴下一滴銀奈米線稀薄溶液,以90℃加熱板使之乾燥。使用雷射顯微鏡(KEYENCE VK-X200)以3000倍之倍率觀察玻璃板(測定視野:260μm×200μm),測量銀奈米線之數與銀奈米粒子之數。算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
<交叉流過濾>
上述所得之銀奈米線/水分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×250 mm),以循環流速4L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾(相當於實施至第二過濾之實施例6、11、12、15、16中之第一過濾)。以濾液之透過速度為10g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加離子交換水100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段結束交叉流過濾。過濾時間合計18.6小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為7.5kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.6kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.1g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.2質量%(產率76%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.07質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
實施例2
重複3次與實施例1同樣之合成方法,獲得含0.4質量%銀奈米線之粗分散液9.7kg。所得粗分散液放入25L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯10.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液13.9kg。
於包含沉澱之殘留液中再添加乙腈3.3kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯6.6kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(11.1kg)之上澄液。該操作重複11次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液4.3kg中,添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(5.8kg)之上澄液。該操作再重複一次後,將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
所得之銀奈米線/水分散液以甲醇稀釋至500倍,製作銀奈米線稀薄溶液。於潔淨之玻璃板上先滴下一滴銀奈米線稀薄溶液,以90℃加熱板使之乾燥。使用雷射顯微鏡(KEYENCE股份有限公司製 VK-X200)以3000倍之倍率觀察玻璃板,測量銀奈米線之數與銀奈米粒子之數。算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
所得之銀奈米線/水分散液以與實施例1同樣方法藉由交叉流過濾而純化。過濾時間合計為29.1小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為4.8 kg/m2
・h。交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.02g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率69%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.09質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為98%。
實施例3
藉與實施例2同樣之方法,獲得2.1kg之銀奈米線/水分散液。使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
藉與實施例2同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
所得之銀奈米線/水分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×250 mm),以循環流速4L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度約為10 g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得200g濾液(溶劑保持率90%)以添加離子交換水200g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段結束交叉流過濾。過濾時間合計24.7小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.7kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.01g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.7質量%(產率66%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.07質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為98%。
實施例4
藉與實施例2同樣之方法,獲得2.1kg之銀奈米線/水分散液。使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為2.2質量%。
藉與實施例2同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
所得之銀奈米線/水分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×250 mm),以循環流速4L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度約為10 g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得400g濾液(溶劑保持率80%)以添加離子交換水400g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段結束交叉流過濾。過濾時間合計24.2小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.8kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.5kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.01g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率72%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.06質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
實施例5
藉與實施例2同樣之方法,獲得2.1kg之銀奈米線/水分散液。使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為2.0質量%。
藉與實施例2同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
所得之銀奈米線/水分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×250 mm),以循環流速4L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度約為10 g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得700g濾液(溶劑保持率67%)以添加離子交換水700g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段結束交叉流過濾。過濾時間合計24.8小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.7kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.9kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.02g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率88%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.04質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
實施例6
藉與實施例2同樣之方法,獲得2.1kg之銀奈米線/水分散液。使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
藉與實施例2同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
所得之銀奈米線/水分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×250 mm),以循環流速4L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾(第一過濾)。以濾液之透過速度約為10g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加離子交換水100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得5600g濾液之階段,將藉由逆洗施加至系統之溶劑自離子交換水變更為乙醇,以過濾壓差0.03MPa繼續交叉流過濾(第二過濾)。於進而獲得2800g濾液之階段,結束交叉流過濾。使用離子交換水之第一過濾時間合計20.9小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為4.6kg/m2
・h。且使用乙醇之第二過濾時間合計11.7小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為4.0kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.01g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率70%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.12質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為98%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出乙醇為72.0%,水的比率為28.0%。
實施例7
重複4次與實施例1同樣之合成方法,獲得銀奈米線粗分散液14.4kg。所得粗分散液中之13.2kg放入35L之ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯13.8kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液18.8kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈4.5kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯9.0kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(15.1kg)之上澄液。該操作重複11次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮5.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(8.6kg)之上澄液。該操作再重複一次後,將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為2.5質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為3.8質量%。
所得之銀奈米線/水分散液以甲醇稀釋至700倍,製作銀奈米線稀薄溶液。於潔淨之玻璃板上先滴下一滴銀奈米線稀薄溶液,以90℃加熱板使之乾燥。使用雷射顯微鏡(KEYENCE VK-X200)以3000倍之倍率觀察玻璃板,測量銀奈米線之數與銀奈米粒子之數。算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
銀奈米線/水分散液除了將過濾壓差設為0.04 MPa以外,以與實施例1同樣方法藉由交叉流過濾而純化。過濾時間合計為35.0小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為4.0kg/m2
・h。交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.1g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為2.5質量%(產率72%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.18質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為96%。
實施例8
重複2次與實施例1同樣之合成方法,獲得銀奈米線粗分散液7.2kg。所得粗分散液中之5.3kg放入15L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯5.6kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液7.6kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈2.3kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯4.5kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(7.0kg)之上澄液。該操作重複11次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(4.7kg)之上澄液。該操作再重複一次後,將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加甲醇直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/甲醇分散液之銀濃度為1.0質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為1.4質量%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液以甲醇稀釋至300倍,製作銀奈米線稀薄溶液。於潔淨之玻璃板上先滴下一滴銀奈米線稀薄溶液,以90℃加熱板使之乾燥。使用雷射顯微鏡(KEYENCE VK-X200)以3000倍之倍率觀察玻璃板,測量銀奈米線之數與銀奈米粒子之數。算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為92%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速10L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.06MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度為12 g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加甲醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段,結束交叉流過濾。過濾時間合計12.7小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為11.0kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.5kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.04g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.0質量%(產率75%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.07質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為96%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出甲醇為88.1%,水的比率為11.9%。
實施例9
以與實施例8同樣之方法,獲得銀奈米線/甲醇分散液2.1kg。使用滴定法測定所得銀奈米線/甲醇分散液之銀濃度為1.0質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為1.2質量%。
藉與實施例8同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速14L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.07MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度為17 g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加甲醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段,結束交叉流過濾。過濾時間合計8.8小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為16.0kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.3kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.25g,因交叉流過濾而產生之凝集物少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.0質量%(產率65%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.09質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為92%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出甲醇為85.6%,水的比率為14.4%。
實施例10
以與實施例8同樣之方法,獲得銀奈米線/甲醇分散液2.1kg。使用滴定法測定所得銀奈米線/甲醇分散液之銀濃度為1.0質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為1.5質量%。
藉與實施例8同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速14L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.07MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度為17 g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加甲醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段,結束交叉流過濾。過濾時間合計7.0小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為20.0kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過30μm之深層過濾器(Depth Filter)去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之深層過濾器之重量變化,結果增加0.9g,因交叉流過濾而產生之凝集物少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為0.9質量%(產率61%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.18質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出甲醇為86.9%,水的比率為13.1%。
實施例11
重複2次與實施例1同樣之操作,獲得銀奈米線粗分散液7.2kg。所得粗分散液中之6.3kg放入15L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯6.6kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液9.0kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈2.3kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯4.5kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(7.5kg)之上澄液。該操作重複11次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(4.7kg)之上澄液。將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加甲醇直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/甲醇分散液之銀濃度為1.2質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為1.1質量%。
以與實施例同樣方法算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為96%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速10L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾(第一過濾)。以濾液之透過速度為10g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加甲醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得7000g濾液之階段,將藉由逆洗施加於系統之溶劑自甲醇變更為乙醇,以過濾壓差0.02MPa繼續交叉流過濾(第二過濾)。於進而獲得1400g濾液之階段,結束交叉流過濾。使用甲醇之第一過濾時間合計16.7小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為7.0kg/m2
・h。且使用乙醇之第二過濾時間合計3.0小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為7.8kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.5kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.17g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.2質量%(產率76%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.10質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出甲醇為46.5%,乙醇為38.0%,水的比率為15.5%。
實施例12
以與實施例11同樣之方法,獲得銀奈米線/甲醇分散液2.1kg。使用滴定法測定所得銀奈米線分散液之銀濃度為1.2質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為1.4質量%。
藉與實施例11同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為96%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速10L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.02MPa,實施交叉流過濾(第一過濾)。以濾液之透過速度為10g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加甲醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得6300g濾液之階段,將藉由逆洗施加於系統之溶劑自甲醇變更為乙醇,以過濾壓差0.02MPa繼續交叉流過濾(第二過濾)。於進而獲得2100g濾液之階段,結束交叉流過濾。使用甲醇之第一過濾時間合計21.2小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.0kg/m2
・h。且使用乙醇之第二過濾時間合計4.2小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為8.3kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.18g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.2質量%(產率71%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.11質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出甲醇為38.1%,乙醇為50.0%,水的比率為11.9%。
實施例13
除了使用甲醇替代離子交換水以外,以與實施例2同樣方法,獲得銀奈米線/甲醇分散液2.1kg。使用滴定法測定所得銀奈米線/甲醇分散液之銀濃度為1.8質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為2.6質量%。
藉與實施例2同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
所得之銀奈米線/甲醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速10L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.06MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度為10g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加甲醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段,結束交叉流過濾。過濾時間合計15.4小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為9.1kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.5kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.2g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率75%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.06質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為98%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出甲醇為79.1%,水的比率為20.9%。
實施例14
除了使用乙醇替代離子交換水以外,以與實施例2同樣方法,獲得銀奈米線/乙醇分散液2.1kg。使用滴定法測定所得銀奈米線/乙醇分散液之銀濃度為1.8質量%。又藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
藉與實施例13同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為92%。
所得之銀奈米線/乙醇分散液2.1kg流入桌上小型試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.06m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm× 250mm),以循環流速12L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.03MPa,實施交叉流過濾。以濾液之透過速度約為5g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得100g濾液(溶劑保持率95%)以添加乙醇100g對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得8400g濾液之階段,結束交叉流過濾。過濾時間合計40.1小時,算出過濾速度為3.5kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.2g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率71%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.11質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出乙醇為89.8%,水的比率為10.2%。
實施例15
重複27次與實施例1同樣之合成方法,獲得銀奈米線粗分散液97.2kg。
上述銀奈米線粗分散液中之15.4kg放入65L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯16.1kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液22.1kg。進而添加16.9kg銀奈米線粗分散液,以150rpm繼續攪拌10分鐘使之分散。歷時10分鐘添加乙酸丁酯17.8kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液31.0kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈7.6kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯16.0kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(23.0kg)之上澄液。該操作重複11次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮7.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(11.9kg)之上澄液。該操作再重複一次後,將包含沉澱之殘留液移液至10L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為7.0kg並振盪攪拌使完全分散。
上述再沉澱操作進而重複2次,合計取得21.0kg之銀奈米線/水分散液。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
以與實施例2同樣方法算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為93%。
<交叉流過濾>
所得之銀奈米線/水分散液21.0kg流入標準試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.24m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×1000mm),以循環流速7L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.07MPa,實施交叉流過濾(第一過濾)。以濾液之透過速度約為40g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得1.0kg濾液(溶劑保持率95%)以添加離子交換水1.0kg對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得140kg濾液之階段,將藉由逆洗施加於系統之溶劑自離子交換水變更為乙醇,以過濾壓差0.07MPa繼續交叉流過濾(第二過濾)。於進而獲得10kg濾液之階段,結束交叉流過濾。使用離子交換水之第一過濾時間合計82.9小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為7.0kg/m2
・h。且使用乙醇之第二過濾時間合計7.1小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.9kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過30μm之深層過濾器去除凝集物,藉此取得16.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之深層過濾器之重量變化,結果增加1.6g,因交叉流過濾而產生之凝集物相對於銀奈米線之理論產量(378g)為非常少。
使用滴定法測定通過深層過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率78%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.09質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過深層過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為97%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出乙醇為43.3%,水的比率為56.7%。
實施例16
重複27次與實施例1同樣之合成方法,獲得含0.4質量%銀奈米線之粗分散液97.2kg。
所得粗分散液中之29.0kg放入65L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以200rpm攪拌邊歷時20分鐘添加乙酸丁酯30.5kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液41.6kg。
於包含沉澱之殘留液中進而再度添加23.0kg之粗分散液,繼續攪拌20分鐘使沉澱再分散後,歷時20分鐘添加乙酸丁酯24.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液45.5kg。進而再度添加23.0kg之粗分散液,繼續攪拌20分鐘使沉澱再分散後,歷時20分鐘添加乙酸丁酯24.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液46.7kg。進而再度添加21.9kg之粗分散液,繼續攪拌20分鐘使沉澱再分散後,歷時20分鐘添加乙酸丁酯23.0kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液45.4kg。
於包含沉澱之殘留液中添加離子交換水9.0 kg,繼續攪拌20分鐘後,使沉澱再分散後,歷時20分鐘添加丙酮20.1kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(29.1kg)之上澄液。添加離子交換水9.0kg以後之操作重複30次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液19.4kg中添加丙酮7.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(13.7kg)之上澄液。於包含沉澱之殘留液中添加離子交換水直至液量成為21.0kg並攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為2.5質量%。
以與實施例2同樣方法算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
<交叉流過濾>
所得之銀奈米線/水分散液21.0kg流入標準試驗機(使用日本碍子股份有限公司製,陶瓷膜過濾器CEFILT,膜面積0.24m2
,孔徑2.0μm,尺寸φ30mm×1000mm),以循環流速7L/min,分散液溫度25℃,過濾壓差0.08MPa,實施交叉流過濾(第一過濾)。以濾液之透過速度約為40g/min之方式調整透過閥之開閉,於每獲得2.0kg濾液(溶劑保持率90%)以添加離子交換水2.0kg對系統進行逆洗(逆洗壓力0.15MPa)。於合計獲得168kg濾液之階段,將藉由逆洗施加於系統之溶劑自離子交換水變更為乙醇,以過濾壓差0.08MPa繼續交叉流過濾(第二過濾)。於進而獲得14kg濾液之階段,結束交叉流過濾。使用離子交換水之第一過濾時間合計96.4小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為7.3kg/m2
・h。且使用乙醇之第二過濾時間合計8.3小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.0kg/m2
・h。
交叉流過濾後之分散液通過30μm之深層過濾器去除凝集物,藉此取得14.7kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之深層過濾器之重量變化,結果增加1.3g,因交叉流過濾而產生之凝集物相對於銀奈米線之理論產量(378g)為非常少。
使用滴定法測定通過深層過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率70%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.15質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過深層過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為96%。
使用氣體層析儀測定銀奈米線純化液中之溶劑比率後,算出乙醇為48.7%,水的比率為51.3%。
實施例17
重複3次與實施例1同樣之合成方法,獲得含0.4質量%銀奈米線之粗分散液9.7kg。所得粗分散液放入25L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯10.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液13.9kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈5.0kg,繼續攪拌30分鐘使沉澱再分散。使用日立工機股份有限公司製高速冷卻離心機(CR22N,1.5L×4根)以2000rpm離心沉降30分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%之上澄液。添加乙腈5.0kg以後之操作重複3次而去除副生之奈米粒子。
於包含沉澱之殘留液1.3kg中添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(3.4kg)之上澄液。將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.7質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為1.8質量%。
所得之銀奈米線/水分散液以甲醇稀釋至500倍,製作銀奈米線稀薄溶液。於潔淨之玻璃板上先滴下一滴銀奈米線稀薄溶液,以90℃加熱板使之乾燥。使用雷射顯微鏡(KEYENCE VK-X200)以3000倍之倍率觀察玻璃板,測量銀奈米線之數與銀奈米粒子之數。算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為92%。
所得之銀奈米線/水分散液藉與實施例1同樣方法藉由交叉流過濾純化。過濾時間合計18.8小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為7.4kg/m2
・h。交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.15g,幾乎沒有因交叉流過濾而產生之凝集物。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.7質量%(產率68%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.06質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為95%。
比較例1
重複3次與實施例1同樣之合成方法,獲得銀奈米線粗分散液9.7kg。所得粗分散液放入25L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯10.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液13.9kg。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(7.2kg)之上澄液。該操作再重複一次後,將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為5.9質量%。
以與實施例2同樣方法算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為26%。
銀奈米線濃縮液藉與實施例2同樣方法藉由交叉流過濾純化。過濾時間合計40.0小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為3.5kg/m2
・h。交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.5kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.1g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率74%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.22質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為33%,奈米粒子之去除幾乎未進行。
比較例2
重複3次與實施例1同樣之合成方法,獲得銀奈米線粗分散液9.7kg。所得粗分散液放入25L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯10.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液13.9kg。
於包含沉澱之殘留液中添加乙腈3.3kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散後,歷時10分鐘添加乙酸丁酯6.6kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(11.1kg)之上澄液。該操作重複6次而去除副生之奈米粒子之一部分。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(5.8kg)之上澄液。該操作再重複一次後,將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
藉與實施例2同樣方法,算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為78%。
除了銀奈米線濃縮液持續交叉流過濾直至合計獲得14kg濾液以外,藉與實施例2同樣方法純化。過濾時間合計38.4小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為6.1kg/m2
・h。交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.4kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.2g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率67%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.15質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為88%,儘管交叉流過濾次數比實施例2更為增加,奈米粒子之去除幾乎未進行。
比較例3
重複3次與實施例1同樣之合成方法,獲得銀奈米線粗分散液9.7kg。所得粗分散液放入25L之PFA塗佈SUS容器,邊使用磁攪拌器以150rpm攪拌邊歷時10分鐘添加乙酸丁酯10.2kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除上澄液13.9kg。
於包含沉澱之殘留液中添加離子交換水2.1kg,繼續攪拌10分鐘使沉澱再分散,歷時10分鐘添加丙酮4.4kg。繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之70%(8.7kg)之上澄液。藉由重複8次該操作,而去除副生之奈米粒子之一部分。
於包含沉澱之殘留液中添加丙酮3.0kg,繼續攪拌10分鐘後,停止攪拌並靜置10分鐘,使上澄液與沉澱物分離。隨後藉由傾析操作去除全液量之80%(4.6kg)之上澄液後,將包含沉澱之殘留液移液至3L聚乙烯容器中,添加離子交換水直至內液成為2.1kg並振盪攪拌使完全分散。
使用滴定法測定所得銀奈米線/水分散液之銀濃度為1.8質量%。且藉由GPC測定PVP濃度為2.7質量%。
以與實施例2同樣方法算出分散液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為85%。
除了銀奈米線濃縮液持續交叉流過濾直至合計獲得14kg濾液以外,藉與實施例2同樣方法純化。過濾時間合計35.0小時,算出每單位時間・單位過濾面積之過濾速度為5.0kg/m2
・h。交叉流過濾後之分散液通過355網眼之尼龍過濾器去除凝集物,藉此取得1.3kg銀奈米線純化液。測定分散液通過前後之尼龍過濾器之重量變化,結果增加0.2g,因交叉流過濾而產生之凝集物非常少。
使用滴定法測定通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液之銀濃度為1.8質量%(產率65%)。又藉由GPC測定PVP濃度為0.18質量%。
藉與先前同樣方法,算出通過尼龍過濾器之銀奈米線純化液中之銀奈米線比(銀奈米線之數/(銀奈米線之數+銀奈米粒子之數))為88%,奈米粒子之去除幾乎未進行。
以上結果示於表1。銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液藉由使用交叉流過濾法純化,可以高產率製造高純度之銀奈米線分散液。
由比較例1~3之結果可知,銀濃度1.0%以上且銀奈米線比為90%以下之分散液藉由交叉流過濾純化時,即使增加交叉流過濾次數,銀奈米線比亦不太被改善。此認為係因奈米粒子阻塞過濾器之故。銀奈米線比90%以下之分散液因源自奈米粒子之吸收而黃色度大,故使用其墨水化後塗佈,製作透明導電膜時,光學特性不足。
另一方面,銀奈米線比超過90%之分散液藉由交叉流過濾純化之實施例1~17,過濾器不阻塞,可效率良好地去除結構導向劑,即使降低溶劑保持率凝集仍少。
[圖1]係本發明之實施形態之銀奈米線分散液之製造方法的步驟圖。
Claims (7)
- 一種銀奈米線分散液之製造方法,其包含 準備包含銀奈米線數/總粒子數>90%之銀奈米線及結構導向劑且銀濃度為1.0質量%以上之銀奈米線粗分散液之步驟,與 藉由循環式之交叉流(cross flow)過濾法純化前述銀奈米線粗分散液之交叉流過濾步驟。
- 如請求項1之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述交叉流過濾步驟中,將每單位過濾器面積・單位時間之過濾速度控制於16.0kg/m2 ・h以下。
- 如請求項2之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述過濾速度為1.0kg/m2 ・h以上。
- 如請求項1至3中任一項之銀奈米線分散液之製造方法,其中銀奈米線粗分散液中包含0.5質量%以上之結構導向劑。
- 如請求項1至4中任一項之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述準備銀奈米線粗分散液之步驟包含製造藉由合成使銀奈米線分散於反應溶劑之銀奈米線粗分散液的銀奈米線粗分散液製造步驟。
- 如請求項5之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述準備銀奈米線粗分散液之步驟進而於銀奈米線粗分散液製造步驟後包含 於前述反應溶劑中分散有前述銀奈米線之銀奈米線粗分散液中添加沉降溶劑,使銀奈米線沉降之沉降步驟, 去除包含副生奈米粒子之前述反應溶劑與沉降溶劑之混合物之上澄液之一部分的上澄液去除步驟,及 藉由重複複數次沉降步驟而去除副生奈米粒子,獲得分散液中之銀奈米線數/總粒子數>90%之分散液之再沉降洗淨步驟。
- 如請求項1至6中任一項之銀奈米線分散液之製造方法,其中前述交叉流過濾步驟中,於銀奈米線粗分散液濃縮中或濃縮後,以補足作為濾液而排出之溶劑之方式添加洗淨溶劑,藉此將銀奈米線粗分散液量維持於過濾前之粗分散液量之60%以上。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-238099 | 2019-12-27 | ||
JP2019238099 | 2019-12-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202138043A true TW202138043A (zh) | 2021-10-16 |
Family
ID=76574657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW109145656A TW202138043A (zh) | 2019-12-27 | 2020-12-23 | 銀奈米線分散液之製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2021132095A1 (zh) |
KR (1) | KR20220038762A (zh) |
CN (1) | CN114302778A (zh) |
TW (1) | TW202138043A (zh) |
WO (1) | WO2021132095A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114849495B (zh) * | 2022-04-15 | 2023-06-30 | 成都昱恒新瑞科技有限公司 | 基于铁基mof材料的可见光驱动自清洁复合膜及制备方法 |
CN115319081A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-11 | 天津科技大学 | 一种金属纳米线分散在不同极性有机溶剂中的方法 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5332186B2 (ja) | 2007-11-26 | 2013-11-06 | コニカミノルタ株式会社 | 金属ナノワイヤを用いた透明導電膜の製造方法及びそれを用いて製造された透明導電膜 |
TW200946266A (en) | 2008-02-27 | 2009-11-16 | Kuraray Co | Method of manufacturing metalnanowire and dispersion medium comprising the resultant metalnanowire, and transparent conductive film |
JP5203769B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-06-05 | 富士フイルム株式会社 | 銀ナノワイヤー及びその製造方法、並びに水性分散物及び透明導電体 |
JP5306760B2 (ja) | 2008-09-30 | 2013-10-02 | 富士フイルム株式会社 | 透明導電体、タッチパネル、及び太陽電池パネル |
JP5868751B2 (ja) | 2012-03-26 | 2016-02-24 | 富士フイルム株式会社 | 銀ナノワイヤ分散液の製造方法 |
WO2015133453A1 (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-11 | Dowaホールディングス株式会社 | 銀ナノワイヤの製造方法並びに銀ナノワイヤおよびそれを用いたインク |
JP2015209555A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 銀ナノワイヤおよびその製造方法 |
UA111105C2 (uk) * | 2014-07-08 | 2016-03-25 | ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "НаноМедТраст" | Біосумісний колоїдний розчин наночасток срібла в неводному полярному розчиннику та спосіб його одержання |
US20170278596A1 (en) | 2014-09-05 | 2017-09-28 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | Method for producing metal nanowires having improved uniformity in length distribution |
US9908178B2 (en) * | 2014-10-28 | 2018-03-06 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | Method for preparing ultrathin silver nanowires, and transparent conductive electrode film product thereof |
WO2016104359A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 昭和電工株式会社 | 銀ナノワイヤーの製造方法、該方法で得られた銀ナノワイヤー及び該銀ナノワイヤーを含有するインク |
JP6807667B2 (ja) * | 2015-07-01 | 2021-01-06 | 昭和電工株式会社 | 金属ナノワイヤ分散液の製造方法および金属ナノワイヤインクの製造方法 |
CN106466714A (zh) * | 2015-08-20 | 2017-03-01 | 南昌来捷尔新材料技术有限公司 | 一种银纳米线水分散液的制备方法 |
GB2545190A (en) * | 2015-12-08 | 2017-06-14 | Quantum Chemical Tech (Singapore) Pte Ltd | Methods of purifying nanostructures |
CN105537622A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-05-04 | 嘉兴禾浦光电科技有限公司 | 一种制备银纳米线的方法 |
KR102458995B1 (ko) * | 2016-04-06 | 2022-10-25 | 바스프 에스이 | 표면 개질된 은 나노와이어를 포함하는 생성물의 제조 방법, 및 생성물의 용도 |
JP2017066512A (ja) * | 2016-05-10 | 2017-04-06 | マイクロ波化学株式会社 | 銀ナノワイヤの製造方法 |
JP6526739B2 (ja) | 2016-06-02 | 2019-06-05 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 銀ナノワイヤおよびその製造法並びに銀ナノワイヤインクおよび透明導電膜 |
US20200061701A1 (en) * | 2016-12-08 | 2020-02-27 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | Silver nanowires, method for producing same, and silver nanowire ink |
WO2018168849A1 (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-20 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | ワイヤ同士の分離性が良好な銀ナノワイヤ分散液の製造法 |
JP2019214782A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | アルコール系銀ナノワイヤ分散液およびその製造方法 |
CN110355381B (zh) * | 2019-08-21 | 2022-02-15 | 无锡帝科电子材料股份有限公司 | 一种纳米银粉及其制备方法与应用 |
-
2020
- 2020-12-18 CN CN202080061617.8A patent/CN114302778A/zh active Pending
- 2020-12-18 JP JP2021567407A patent/JPWO2021132095A1/ja active Pending
- 2020-12-18 KR KR1020227006522A patent/KR20220038762A/ko unknown
- 2020-12-18 WO PCT/JP2020/047484 patent/WO2021132095A1/ja active Application Filing
- 2020-12-23 TW TW109145656A patent/TW202138043A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2021132095A1 (zh) | 2021-07-01 |
WO2021132095A1 (ja) | 2021-07-01 |
KR20220038762A (ko) | 2022-03-29 |
CN114302778A (zh) | 2022-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6807667B2 (ja) | 金属ナノワイヤ分散液の製造方法および金属ナノワイヤインクの製造方法 | |
WO2018079582A1 (ja) | 銀ナノワイヤの製造方法 | |
JP6003880B2 (ja) | 銀粉の製造方法 | |
EP2649621B1 (en) | Stable dispersions of monocrystalline nanometric silver particles | |
JP2019115905A (ja) | 長さ分布の均一性が改善された銀ナノワイヤの製造方法 | |
TW202138043A (zh) | 銀奈米線分散液之製造方法 | |
TWI665037B (zh) | 銀奈米線及該銀奈米線之製造方法,以及銀奈米線墨水 | |
WO2016114370A1 (ja) | 銀ナノワイヤおよびその製造方法並びにインク | |
TWI709150B (zh) | 銀奈米線印墨及銀奈米線印墨的製造方法 | |
TW201306923A (zh) | 奈米線之純化方法、組合物及物品 | |
TW201638976A (zh) | 銀奈米線之製造方法、以該方法得到之銀奈米線及含有該銀奈米線之油墨 | |
JP6587192B2 (ja) | 金属ナノワイヤーを精製するための方法 | |
JP7239297B2 (ja) | 銀ナノワイヤの製造方法 | |
JP2015206081A (ja) | 金属ナノワイヤ分散液の濃縮方法および金属ナノワイヤインクの製造方法 | |
JP5821213B2 (ja) | ポリフェニレンサルファイド樹脂微粒子分散液の製造方法 | |
WO2020045336A1 (ja) | 銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法 | |
JP2019214782A (ja) | アルコール系銀ナノワイヤ分散液およびその製造方法 | |
WO2020090689A1 (ja) | 銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤインク、透明導電膜、及びそれらの製造方法 | |
JP2022538326A (ja) | 金属ナノワイヤーを精製する方法 | |
WO2019239975A1 (ja) | アルコール系銀ナノワイヤ分散液およびその製造方法 | |
JP2016020532A (ja) | 銀ナノ粒子コロイド、銀ナノ粒子、銀ナノ粒子コロイドの製造方法および銀ナノ粒子の製造方法 | |
TW202245934A (zh) | 銀奈米線之製造方法 | |
WO2022137886A1 (ja) | 銀ナノワイヤーの製造方法 | |
JP2023168911A (ja) | 銀ナノワイヤーの製造方法 | |
JP6363138B2 (ja) | 単結晶ナノ銀粒子の安定な分散系 |