TWI709536B - 醇系銀奈米線分散液及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題係提供一種醇系銀奈米線分散液,其在形成透明導電膜時之點狀異物的減低效果較高且賦予優異的導電性之效果較高。
本發明之解決手段係提供一種醇系銀奈米線分散液,其係有機保護劑附著在表面且長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以下,平均直徑為50nm以下之銀奈米線分散在以碳數1至4的醇作為主成分的液狀介質中而成之銀奈米線分散液,前述有機保護劑係以乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物作為主成分之物,前述有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%。
Description
本發明係有關一種銀奈米線分散在醇系液狀介質而成之銀奈米線分散液、及其製造方法。
在本說明書,將粗度為200nm左右以下之微細的金屬線稱為「奈米線(nanowire(s)」。尤其是銀奈米線係被認為有希望作為用以對透明基材賦予導電性之導電材料。將銀奈米線分散在液狀介質中的「銀奈米線分散液」使用作為塗佈液,而在玻璃、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)等的透明基材上形成塗膜之後,將液狀成分除去時,藉由銀奈米線在該基材上互相接觸而形成導電網絡,即可得到透明導電膜。此時,盡可能地使用細長的銀奈米線,就得到具有優異的導電性且霧度較少的(亦即具有優異的視認性)透明導電膜為有利。
作為工業上用以合成銀奈米線之適合的方法,已知在有機保護劑溶解之醇溶劑中,利用該醇的還原力而使銀還原析出成為線狀之「醇溶劑還原法」。作為該有機保護劑,通常多半使用PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)。 就得到細長的銀奈米線而言,PVP為有用的有機保護劑,又,因為所得到的銀奈米線之金屬銀的表面屬於被有機保護劑之PVP所包覆,所以對水系液狀介質呈現良好的分散性。因此,先前使用銀奈米線之塗佈液多半是應用使用水系液狀介質之「水系銀奈米線分散液」。
另一方面,在使用銀奈米線之塗佈液欲應用有機系液狀介質之需求亦提高。有機系液狀介質具有比水優異的揮發性而縮短塗膜形成後的乾燥步驟之優點。作為用以製造此種塗佈液之適合的銀奈米線分散液,使用醇系液狀介質之「醇系銀奈米線分散液」為有用。認為醇系銀奈米線分散液係除了可利用作為用以製造使用各種有機溶劑的塗佈液之原料液以外,亦可依照用途而直接使用作為塗佈液。
專利文獻1的段落0094,係記載使市售的銀奈米線分散在異丙醇而製作銀奈米線分散液。專利文獻2的段落0087係記載使用市售的銀奈米線IPA(異丙醇)分散液。專利文獻3的實施例係記載將PVP使用在有機保護劑之銀奈米線使其再分散於預定量的異丙醇。
專利文獻4係揭示針對使用丙烯酸乙酯與乙烯基吡咯啶酮的共聚物作為有機保護劑之銀奈米線、及使用PVP之銀奈米線,使其各自分散在IPA(異丙醇)且靜置3天後的實驗例。藉此,得到以下教示:使用上述共聚物之銀奈米線即便3天後亦無法觀察到沈降,且在醇系溶劑中呈現優異的分散安定性,但是使用PVP之銀奈米線時,對醇之分散安定性明顯低劣(段落0066、0106、第15圖)。
[專利文獻1]日本特開2017-163085號公報
[專利文獻2]日本特開2016-60754號公報
[專利文獻3]美國專利第7922787號說明書
[專利文獻4]日本特開2017-78207號公報
如在專利文獻1至4所觀察者,已知使用醇系液狀介質製作銀奈米線分散液之例。但是如專利文獻4所教示者,PVP作為有機保護劑附著的歷來一般銀奈米線對醇之分散安定性較差。因此,為了使均勻的分散狀態盡可能地維持長時間,期望設計液狀介質的調配組成而添加可達成作為分散劑的功能之界面活性劑等。又,因為線彼此容易產生凝聚時沈降較快速而期望銀奈米線表面的有機保護劑之附著量亦較多。
近來對提升使用銀奈米線的透明導電膜的性能之要求逐年增高。特別是除了以肉眼觀看觸控面板時可辨識的點狀異物的存在極少,亦即具有優異的「外觀」之透明導電膜以外,亦強烈地要求進一步提升導電性。特別是在醇系銀奈米線分散液中,謀求點狀異物的減低與導電性的進一步提升之並存並不容易。為了減少點狀異物的數目,如上所述,雖然在液中添加達成作為分散劑的功能之界面活性劑、或增多有機保護劑的附著量之凝聚防止對策為有效,此種對策往往成為在線彼此的交叉處使接觸電阻增大之主要原因。即便將如專利文獻4所示的共聚物使用在有機保護 劑而可改善醇系銀奈米線分散液的分散安定性,然僅此卻無法成為用以兼具進一步改善點狀異物的減低及賦予較高的導電性之對策。
本發明之目的係提供一種在醇系銀奈米線分散液中,形成透明導電膜時之點狀異物的減低效果較高且賦予優異的導電性之效果較高之物。
依照本發明者等的研究,藉由減少附著在銀奈米線表面之有機保護劑的附著量,即便為相同的尺寸形狀的線,亦可提升透明導電膜的導電性。但是有機保護劑的附著量較少時,線彼此在醇系液狀介質中容易凝聚且成為粗大的異物粒子較多的銀奈米線分散液。
經各種研討的結果,為了達成上述目的,重要的是(i)使用經對醇呈現良好的分散性之有機保護劑被覆之銀奈米線,及(ii)將該有機保護劑之附著量調整成為預定範圍。又,得知為了得到此種銀奈米線,(iii)預先準備將有機保護劑的附著量減少至預定範圍之預定尺寸形狀的銀奈米線分散在水系液狀介質之「水系銀奈米線分散液」,及(iv)在將水系液狀介質替換成醇系液狀介質之過程,將發揮作為有機保護劑的功能之聚合物添加在液中者極為有效。本發明係基於此種見解而完成者。
亦即在本說明書中,為了達成上述目的而揭示以下的發明。
[1]一種醇系銀奈米線分散液,係有機保護劑附著在表面且長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以下,平均直徑為50nm以下之銀奈米線分散在以碳數1至4的醇作為主成分的液狀介質中而成之銀奈米線分散液,前述有機保護劑係以乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物作為主成分之物, 前述有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%。
[2]如上述[1]所述之醇系銀奈米線分散液,其中在前述液狀介質所佔之碳數1至4的醇之含量為90.0質量%以上。
[3]如上述[1]或[2]所述之醇系銀奈米線分散液,其中在該分散液的總質量所佔的銀之質量比率為0.1至3.0質量%。
[4]如上述[1]至[3]項中任一項所述之醇系銀奈米線分散液,其中前述乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物,係乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物。
[5]如上述[1]至[3]項中任一項所述之醇系銀奈米線分散液,其中前述乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物係在構成成分含有乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物、及乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯之共聚物者。
[6]一種醇系銀奈米線分散液的製造方法,係具有下列步驟:步驟B,係準備表面附著有以乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物作為主成分之有機保護劑且該有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為1.5至8.0%、長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以下,平均直徑為50nm以下之銀奈米線,分散在以水作為主成分之液狀介質中之水系銀奈米線分散液,而且藉由將具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物混合在該水系銀奈米線分散液而得到「含聚合物混合銀奈米線溶液」;步驟C,係對前述含聚合物混合銀奈米線溶液混合丙酮而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作,而得到銀奈米線的凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」; 步驟D,係對上述步驟C所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,進一步施行上清液提取操作並將銀奈米線的凝聚物作為固形分回收;及步驟E,係將上述步驟D所回收的銀奈米線之凝聚物,分散在以碳數1至4的醇作為主成分之液狀介質中;前述含聚合物之有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%的銀奈米線分散在前述以醇作為主成分之液狀介質中。
[7]一種醇系銀奈米線分散液的製造方法,係具有下列步驟:步驟A,係準備將在表面附著有以乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物作為主成分之有機保護劑且該有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為1.5至8.0%、長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以下,平均直徑為50nm以下之銀奈米線,分散在以水作為主成分之液狀介質中之水系銀奈米線分散液,將該水系銀奈米線分散液與丙酮混合而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作,而得到銀奈米線的凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」;步驟B,係藉由在上述步驟A所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,混合具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物,得到「含聚合物混合銀奈米線溶液」;步驟C,係將前述含聚合物混合銀奈米線溶液混合丙酮而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作,得到銀奈米線的凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」;及步驟D,係對上述步驟C所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,進一步施行上清液提取操作並將銀奈米線的凝聚物作為固形分回收;及 步驟E,係將上述步驟D所回收的銀奈米線之凝聚物,分散在以碳數1至4的醇作為主成分之液狀介質中;前述含聚合物之有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%且銀奈米線分散在前述以醇作為主成分之液狀介質中。
[8]如上述[6]或[7]所述之醇系銀奈米線分散液的製造方法,進一步具有對結束前述步驟E後的液體使用薄膜旋轉法施行分散處理之步驟F。
[9]如上述[6]至[8]項中任一項所述之醇系銀奈米線分散液的製造方法,在前述步驟B中,將前述聚合物相對於水系銀奈米線分散液中的金屬銀以質量比率混合8至500%。
在本說明書,銀奈米線的平均長度、平均直徑、平均縱橫比係依照以下的定義。
[平均長度LM]
將在使用場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)而得到的觀察影像上,從某1根的銀奈米線的一端起至另一端的軌跡長度定義為該線的長度。將顯微鏡影像上存在之各根銀奈米線的長度平均而得到的值定義為平均長度LM。為了算出平均長度,係將測定對象的線之總數設為100以上。
[平均直徑DM]
在使用穿透式電子顯微鏡(TEM)而得到之明視野觀察影像上,將在某1根銀奈米線之厚度方向兩側的輪郭間距離定義為該線的直徑。各線係可視為在全長範圍具有大約均等的厚度。因而,厚度的測量係可選擇不與其它線重疊的部分而進行。在拍攝1個視野而得到的TEM影像中,在該影像內所觀察的銀奈米線之中,針對隨意選擇之複數個視野,將與其它線完全 重疊而難以測量直徑之線除外,進行測定全部線的直徑之操作並求得合計100根以上不同銀奈米線的直徑,算出各根銀奈米線的直徑之平均值並將該值定義為平均直徑DM。
[平均縱橫比]
藉由將上述平均直徑DM及平均長度LM代入下述(1)式而算出平均縱橫比AM。但是代入(1)式之DM、LM係任一者均設為以nm的單位表示之值。
AM=LM/DM…(1)
依照本發明,在使用醇系液狀介質之銀奈米線分散液,可實現一種具有優異的線分散性且形成透明導電膜時具有點狀異物產生之抑制效果、及導電性賦予效果優異者。又,將用以分散在醇系液狀介質中之銀奈米線作為固形分回收之處理中,係可大幅度地減少使用作為線的凝聚沈降劑之丙酮等有機溶劑之使用量。
1‧‧‧槽體
2‧‧‧幫浦
3‧‧‧交叉流過濾器
4‧‧‧上游側壓力計
5‧‧‧下游側壓力計
6‧‧‧交叉流循環洗淨前的銀奈米線分散液
7‧‧‧補充之液狀介質
10‧‧‧循環流徑
30‧‧‧濾液
第1圖係乙烯基吡咯啶酮結構單元的結構式。
第2圖係將液狀介質從水系變更成醇系之製程的流程圖。
第3圖係示意性地顯示在交叉流(crossflow)循環洗淨所使用的管路構成之圖。
第4圖係針對實施例1所得到的醇系銀奈米線分散液中存在之銀奈米線的TG曲線。
[醇系液狀介質]
在本發明,作為銀奈米線的分散介質,係使用以碳數1至4的醇作為主成分之液狀介質。具體而言,甲醇、乙醇、2-丙醇(異丙醇)、2-甲基-1-丙醇、1-丁醇等一元醇係成為對象。使用該等一元醇1種或2種以上作為液狀介質的主成分即可。液狀介質係構成銀奈米線分散液之液體部分,在溶劑的醇中溶解有其它物質時,該物質亦成為液狀介質的構成成分。所謂「以碳數1至4的醇作為主成分」係指構成液狀介質之物質之中,50質量%以上的部分為碳數1至4的醇。碳數為5以上的醇當作主成分時,溶劑的疏水性變的過強,附著有由乙烯基吡咯啶酮及其它單體所構成的共聚物之銀奈米線在液狀介質中的分散安定性減低。在本說明書,係以碳數1至4的醇作為主成分之液狀介質稱為「醇系液狀介質」,將銀奈米線分散在以碳數1至4的醇作為主成分的液狀介質中之銀奈米線分散液稱為「醇系銀奈米線分散液」。考慮使用在用以製造各種有機系塗佈液之原料液時,期待為上述醇以外的物質的混入量較少之液狀介質。此時,例如液狀介質所佔碳數1至4的醇含量係以90.0質量%以上為佳,以95.0質量%以上更佳。作為構成液狀介質之其它物質,在將銀奈米線從水系分散液回收之後述的處理過程所混合的丙酮係有混入之情形。含有多量的丙酮時,因為依照用途而有銀奈米線凝聚而對特性造成不良影響之問題,所以在液狀介質所佔 的丙酮含量係以3.0質量%以下為佳。
[銀奈米線的尺寸形狀]
從形成具有優異的導電性及視認性之透明導電膜的觀點而言,銀奈米線以盡可能的為細長的形狀者為佳。具體而言,係期望平均直徑50nm以下,平均縱橫比為300以上者。關於平均直徑以小於40nm、或甚至小於30nm者更佳。關於平均縱橫比係以400以上更佳。平均長度係以10μm以上為佳。又,大量地含有長度為5.0μm以下的銀奈米線時,與透明導電膜中的相同薄片電阻相比,係成為霧度增大之主要因素。在本發明,係將長度5.0μm以下的銀奈米線之個數比率為18%以下之醇系銀奈米線分散液當作對象。從與相同薄片電阻相比時之霧度的減低之觀點而言,前述個數比率係以15%以下為佳,以12%以下更佳。長度5.0μm以下的銀奈米線之個數比率,係可在進行上述「平均長度LM」的定義所記載的測定時算出。又,如縱橫比小於2之粒狀物,係從長度5.0μm以下的銀奈米線的個數比率之計算對象中排除。藉由在得到水系銀奈米線分散液之過程進行交叉流過濾,即可調整長度5.0μm以下的銀奈米線的個數比率為18%以下之長度分佈。
[有機保護劑]
使用醇溶劑還原法合成銀奈米線時,係在有機保護劑的存在下進行還原反應。存在溶劑中的有機保護劑係快速地將析出的銀之表面覆蓋,且發揮抑制金屬銀的析出物粗大成長之作用。藉由該作用而可得到作為奈米線的析出形狀。另一方面,附著在所合成的銀奈米線表面之有機保護劑,係具有確保線在液中的分散性、或防止銀氧化之功能。合成後亦可施行將銀奈米線表面的有機保護劑改附著在其它種類的有機保護劑之處理。
將附著有合成時所使用的有機保護劑之銀奈米線,應用在銀奈米線印墨時,係可適當地兼備適合於合成之性質、及液中分散性的雙方之有機保護劑。作為此種有機保護劑,熟知有PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)。但是由於PVP之親水性較高,故對醇系液狀介質之分散安定性較差。因此,在本發明係應用乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物。
作為前述「其它單體」,例如可舉出二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽(作為鹽的具體例,可舉出硝酸鹽)等陽離子性單體、乙酸乙烯酯等乙烯酯、甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯等(甲基)丙烯酸化合物、N-甲基順丁烯二醯亞胺、N-乙基順丁烯二醯亞胺、N-丙基順丁烯二醯亞胺、N-第三丁基順丁烯二醯亞胺等順丁烯二醯亞胺化合物、N-乙烯基-ε-己內醯胺等乙烯基內醯胺化合物、乙烯基咪唑等乙烯基唑化合物等。
作為前述共聚物,係可使用具有乙烯基吡咯啶酮、與例如選自如上述的「其它單體」之1種或2種以上的單體的聚合組成之共聚物。該等共聚物係因為具有親水性較高的乙烯基吡咯啶酮結構單元(第1圖),所以呈現適當的親水性且呈現比PVP更具疏水性之傾向。推測藉此成為對碳數1至4的醇可發揮優異的分散安定性之物。共聚物的聚合組成之較佳者係乙烯基吡咯啶酮以外的單體為0.1至10質量%、剩餘部分為乙烯基吡咯啶酮。就得到優異的前述分散安定性而言,作為特別有利的共聚物,係可舉出乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物。
上述共聚物的重量平均分子量係以30,000至3,000,000為佳。重量平均分子量過小時在醇溶劑還原法容易生成粒狀金屬銀且銀奈米線的產率降低。相反地重量平均分子量過大時,所得到的銀奈米線之直徑容易變的過粗而難以合成適於透明導電膜之細線。重量平均分子量係可使用GPC(凝膠滲透層析法)而求得。
依照本發明之醇系銀奈米線分散液中存在之銀奈米線,係附著有以乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物作為主成分之有機保護劑。所謂「作為主成分」係指在附著的有機保護劑所佔的「乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物」的比率為50質量%以上。該醇系銀奈米線分散液在後述「醇系銀奈米線分散液的製造方法」,在途中的步驟B,在液中接收具有乙烯基吡咯啶酮結構單元的聚合物之供給而製造,因此在該步驟B所供給的聚合物亦構成附著在銀奈米線表面之有機保護劑的一部分。在步驟B應用作為所供給的聚合物之PVP時,PVP係存在作為附著在線之有機保護劑的一部分。此時,「乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物」係佔有機保護劑的大半,確認可在醇系液狀介質中維持優異的分散安定性。
[有機保護劑的附著量]
附著在銀奈米線表面之有機保護劑,係成為妨礙在透明導電膜之銀奈米線彼此的交叉點的傳導之主要因素。依照本發明者等的研討,平均直徑50nm以下,平均縱橫比300以上的銀奈米線時,為了在透明導電體中得到優異的傳導提升效果,期待使用有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為12.5%以下之銀奈米線,以使用11.5%以下之銀奈米線更佳。調配有傳導提升效果較高的銀奈米線之透明導電膜時,可減低用以得到預定導電性 (薄片電阻)之必要的線量。其結果,與相同薄片電阻相比時,可顯著地改善透明導電膜的視認性(霧度特性)。另一方面,有機保護劑的附著量過少時,線彼此容易在醇系液狀介質中凝聚而形成粗大的異物粒子。粗大的異物粒子係在透明導電膜中被辨識作為點狀異物而成為在觸控面板等的製品中損及外觀之主要因素。各種研討的結果,期待將上述有機保護劑的附著量確保相對於銀之質量比率為7.5%以上,以成為8.0%以上更佳。存在銀奈米線表面之有機保護劑的附著量,係可藉由使從醇系銀奈米線分散液所採集的銀奈米線乾燥之後,進行TG-DTA測定而確定。
又,所謂「有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為X%」,係指「銀每100質量份的有機保護劑附著量為X質量份」。
[醇系銀奈米線分散液中的銀含量]
在醇系銀奈米線分散液中之銀奈米線的含量,係在該分散液的總質量所佔之金屬銀的質量比率,以在0.1至3.0質量%的範圍調整為佳。
[在醇系銀奈米線分散液之凝聚物數]
在依照本發明之醇系銀奈米線分散液中所存在的銀奈米線,因為被對醇呈現良好的分散性之有機保護劑所被覆且其有機保護劑的附著量調整在預定範圍,所以儘管使用不調配分散劑的醇系液狀介質(例如以碳數1至4的醇作為主成分且剩餘部分為水之液狀介質)線彼此間亦難以產生凝聚物。線彼此間容易產生凝聚物的分散液時在液中存在許多粗大的凝聚物之粒子,該等粗大粒子印墨化而形成透明導電膜時,係成為損及外觀之主要因素。各種研討的結果,得知使用光遮蔽方式的液中微粒計算器測定為大於7μm粒徑之粒子,在透明導電膜中會被肉眼辨識為點狀異物。作為不調配 分散劑的醇系銀奈米線分散液,上述大於7μm粒子之存在量換算每分散液單位體積可抑制在5000個/mL以下時,可判斷呈現優異的分散性。依照本發明,上述大於7μm之粒子的存在量換算每分散液單位體積可得到500個/mL以下,或甚至100個/mL以下的醇系銀奈米線分散液。
[在透明導電膜之薄片電阻-霧度平衡]
作為表示在透明導電膜之薄片電阻-霧度平衡之指標,可採用以薄片電阻(Ω/sq.)與霧度(%)的乘積表示之值(Ω.%/sq.)。使用依照本發明之醇系銀奈米線分散液而製作銀濃度0.2質量%的塗佈液,藉由將其塗佈在PET等的基材表面之後使其乾燥而形成透明導電膜時,可得到上述薄片電阻(Ω/sq.)與霧度(%)的乘積為40.0以下之薄片電阻-霧度平衡良好的透明導電膜。特別是上述乘積為3.0以上且35.0以下之透明導電膜,係可評定為呈現特別優異的薄片電阻-霧度平衡。
[醇系銀奈米線分散液的製造方法]
例示上述醇系銀奈米線分散液的製造方法。
(銀奈米線的合成)
銀奈米線的合成係可使用習知的醇溶劑還原法(例如特開2015-180772號公報揭示的手法)而進行。此時,作為有機保護劑,係可預先應用上述乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物而得到平均直徑為50nm以下的銀奈米線。作為其共聚物,例如應用乙烯基吡咯啶酮、與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體等陽離子性單體的共聚物時,就對銀奈米線賦予在液狀介質中優異的分散安定性而言係特別有利。藉由傾析等方法將合成後的反應液(漿料)進行固液分離之後,充分地洗淨而準備用 以應用在以下步驟之銀奈米線。亦可取得作為工業製品流通的銀奈米線或其分散液而使用。
(前處理)
藉由後述交叉流循環洗淨步驟而減少有機保護劑的附著量之前,係以在溶解有選自PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物之1種以上的聚合物之極性溶劑(例如水溶劑)中,預先施行使銀奈米線分散之處理為佳。作為乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物的具體例,可舉出乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物、乙烯基吡咯啶酮與丙烯酸酯系或甲基丙烯酸酯系單體之共聚物、乙烯基吡咯啶酮與順丁烯二醯亞胺系單體之共聚物等。該等共聚物係銀奈米線合成時可利用作為有機保護劑之聚合物。亦可應用與已附著在銀奈米線之有機保護劑同種的聚合物。
進行該分散處理作為前處理時,在交叉流循環洗淨可穩定地進行有機保護劑之脫附。亦即,可防止銀奈米線表面的有機保護劑被急遽地洗淨除去而容易進行附著量的調整。使用水溶劑作為分散處理的液狀介質時,預先在該溶劑中使其溶解之聚合物的量,係相對於水+聚合物的總量設為0.01至2.0質量%即可。該前處理不是必要步驟,但是特別是在交叉流循環洗淨步驟,欲進行仔細的循環用以得到平均長度較長的線時,以及欲精確度更良好地進行調整有機保護劑的附著量時為有效。
(交叉流循環洗淨)
在途中具有交叉流過濾器之循環流徑,係使有機保護劑附著之銀奈米線隨著液狀介質的流動而循環。此時係在循環流徑內一邊連續地或間歇地 補充液狀介質一邊使用前述過濾器進行交叉流過濾。藉此,銀奈米線的表面係被液狀介質洗滌且吸附在金屬銀表面之有機保護劑聚合物的一部分解吸。按照循環條件且基於藉由預先實驗等而預先把握之「循環時間與附著量之關係」,而可將銀奈米線表面的有機保護劑附著量控制在預定範圍。又,藉由該交叉流過濾而可進行線長度分佈的適當化(純化)。在此,所謂「循環」係指不被交叉流過濾器排除至系統外,而是將繞一圈而返回原來的位置(例如出發點的槽體)之過程進行重複。因此,除了使用具有由管路所構成的循環路徑之裝置連續地進行交叉流過濾以外,亦可重複進行例如將交叉流過濾後的液體(含有銀奈米線)以與原始容器不同的容器暫時回收,作業員搬運該回收物並使其返回原來的原始容器,在補充新的液狀介質之後,再次進行交叉流過濾之批次處理。
作為交叉流過濾器,係以使用多孔質陶瓷管為佳。使用多孔質陶瓷管之交叉流過濾的手法本身係詳細地揭示在日本特開2016-55283號公報且可利用該手法。但是,在此係藉由交叉流過濾而將銀奈米線表面的有機保護劑附著量控制在相對於銀之質量比率為1.5至8.0%的範圍。在該階段調整成為上述範圍的有機保護劑附著量時,藉由與後述的聚合物溶液混合且與所附加的有機保護劑之增量分合在一起,而容易控制成最後較佳有機保護劑的附著量(相對於銀之質量比率為7.5至12.5%,較佳為8.0至11.5%)。存在銀奈米線表面之有機保護劑的附著量,係使從銀奈米線分散液所採集的銀奈米線乾燥之後,可藉由進行TG-DTA測定而確定。
為了防止有機保護劑的過度脫離,進行上述的前處理為有效,惟在此作為另一個有效的手段,可例示在藉由交叉流循環洗淨使其循 環的液狀介質中,預先使選自PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)、及乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物之1種以上的聚合物溶解之手法。作為交叉流循環洗淨所使用的液狀介質,可例示水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、或該等混合溶劑,在工業上使用水溶劑為合理。作為乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物,係與上述前處理相同,可舉出乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物、乙烯基吡咯啶酮與丙烯酸酯系或甲基丙烯酸酯系單體之共聚物、乙烯基吡咯啶酮與順丁烯二醯亞胺系單體之共聚物等。該等共聚物係銀奈米線合成時可利用作為有機保護劑之聚合物。亦可應用與已附著在銀奈米線之有機保護劑同種的聚合物。
上述聚合物係使其預先溶解在初期的液狀介質中及補充的液狀介質中即可。使用水溶劑作為液狀介質時,使其預先溶解在該溶劑之聚合物濃度,係相對於水+聚合物的總量,例如設為10至5000ppm(0.001至0.500質量%)的範圍即可。藉由該手法,亦與使用經接受上述前處理的銀奈米線的情況相同,可得到減緩有機溶劑在流動循環中的解吸作用。該手法係與前述的前處理相同,不是必要手段,但是欲進行仔細的循環用以得到平均長度較長的線時,以及欲更精確地進行有機保護劑的附著量之調整時均為有效。
針對循環條件,依照裝置的規模和多孔質過濾器的過濾特性之最佳條件變動,例如循環流徑內的銀奈米線初期濃度係相對於液狀介質與銀奈米線的初期總質量,可在0.005至3.0質量%的範圍進行調整。將導入管狀過濾器之液體的平均流量設為Q0(L/min),將從管狀過濾器被排除 至外部之液體(濾液)的平均流量設為Q1(L/min)時,係以Q1/Q0成為0.00001至0.1的範圍之方式控制為佳。在此,平均流量係將總流量除以過濾時間而得到的值。Q0與Q1之差,係相當於從過濾器往下游的管路前進之液體的流量。又,管狀交叉流過濾器內的流速,係在管狀過濾器的入口側之端部,例如在0.5至50m/s(500mm/s至50,000mm/s)的範圍進行設定即可。使液分支至平行排列之複數個管狀過濾器而處理時,將導入一束平行排列的管狀過濾器之液體總量的平均流量設為Q0(L/min),將從一束管狀過濾器排除至外部之液體(濾液)總量的平均流量設為Q1(L/min),係以使Q1/Q0成為上述範圍者為佳,針對流速,係以在各自的管狀過濾器之入口側端部的流速成為上述範圍者為佳。在循環中所補充的液狀介質之總量,相對於液狀介質與銀奈米線的初期總質量,可設在例如0.5至20倍量的範圍,以設在1至10倍量者更佳。循環時間(使用批次方法進行時,係實施交叉流過濾之合計時間)係可設在例如1至500小時的範圍。
藉由上述交叉流循環洗淨而使有機保護劑的附著量減低至預定範圍之銀奈米線,係按照必要而提供至用以提高線的液中濃度之處理(濃縮)。該濃縮操作係例如在上述交叉流循環洗淨後,藉由利用該裝置而進行「交叉流濃縮」者為有效。交叉流濃縮時,係在上述交叉流過濾,係可藉由停止液狀介質的補充、或在補充的液體量小於從交叉流過濾器排出的濾液之排出量的狀態下暫時使其循環而實施。
如此進行而得到有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為1.5至8.0%、長度5.0μm以下的線的個數比率為18%以下,平均直徑為50nm以下之銀奈米線分散在以水作為主成分之液狀介質中之「水系銀奈米 線分散液」。有機保護劑的附著量相對於有機保護劑與銀的總量以成為7.5質量%以下者更佳。液中的銀奈米線含量係金屬銀的質量換算以調整成為0.02至0.5質量%的範圍為佳。所謂「以水作為主成分」係指構成液狀介質的物質之中有50質量%以上的部分為水之意,結束上述交叉流循環洗淨後之水系液狀介質的情況,通常水的含量為95質量%以上。使用藉由可合成細長的銀奈米線之醇溶劑還原法(例如日本特開2015-180772號公報揭示的手法)而合成的銀奈米線時,在可調整成為上述有機保護劑附著量之條件範圍內,可找出可得到平均縱橫比為例如450以上的銀奈米線之交叉流條件。
藉由將所得到的「水系銀奈米線分散液」提供至具有以下步驟B至E之製程,將水系液狀介質替換成為醇系而可得到目標「醇系銀奈米線分散液」。第2圖係顯示包含步驟B至E之流程。又,步驟A及步驟F可依所需而實施。
(步驟A)
在步驟A,係將如上述進行而得到的水系銀奈米線分散液、與丙酮混合而使銀奈米線凝聚沈降。步驟A係可省略。具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之親水性有機保護劑係吸附在分散於水系液狀介質之銀奈米線。在該水系銀奈米線分散液中大量地混合丙酮、甲苯、己烷、煤油等極性較小的液狀介質時,銀奈米線在液中喪失良好的分散性而凝聚且沈降。在此,作為極性較小的液狀介質,係使用在水與醇之雙方可良好地摻混且工業上容易取得之丙酮。所混合之丙酮量與水系銀奈米線分散液之質量比為1.0至3.0倍量即可。將兩液混合之後,如在常溫下靜置例如6至48小時,銀奈米線 的凝聚沈降進行而呈現上清液。將該上清液係以從插入至液中的吸入管進行抽吸等方法抽出,得到銀奈米線的凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」。將與該丙酮混合而使銀奈米線凝聚沈降之後抽出上清液之一系列的凝聚沈降及上清液除去的操作進行1次以上。第2次以後的丙酮混合量,可與該次混合丙酮之前的液體之質量比設為0.1至2.0倍量。在該步驟最後所得到的含銀奈米線凝聚物溶液的質量,相對於最初與丙酮混合之前的水系銀奈米線分散液的質量,可設為例如0.04至1倍。
進行步驟A時,可提高提供至步驟B之液中的銀濃度。亦即,銀的量相同時,可減低提供至步驟B之液體的量。提供至步驟B之液體的量較少時,在步驟B所混合的聚合物之量即便較少,亦可大幅度地提升在步驟C之凝聚沈降性。
(步驟B)
將具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物供給至上述「水系銀奈米線分散液」、或上述步驟A所得到的「含銀奈米線凝聚物溶液」。作為具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物,可利用上述乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物、及PVP。亦可為與使用作為銀奈米線合成時的有機保護劑之聚合物同種的聚合物,亦可為異種的聚合物。作為在「乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物」之單體,可舉出例如二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽(作為鹽的具體例,可舉出硝酸鹽)等陽離子性單體、乙酸乙烯酯等乙烯酯、甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯等(甲基)丙烯酸化合物、N-甲基順丁烯二醯亞胺、N-乙基順丁烯二 醯亞胺、N-丙基順丁烯二醯亞胺、N-第三丁基順丁烯二醯亞胺等順丁烯二醯亞胺化合物、N-乙烯基-ε-己內醯胺等乙烯基內醯胺化合物、乙烯基咪唑等乙烯基唑化合物等。尤其是以前述陽離子性單體及乙烯酯為特佳。
在提供至該步驟B之液中所存在的銀奈米線表面,因為具有親水性的乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物係附著作為有機保護劑,所以將極性較小的丙酮混合在該液體時,銀奈米線便凝聚沈降。但是因為在交叉流循環洗淨的步驟中,有機保護劑的附著量減低,所以添加丙酮時的凝聚性亦降低。實施上述步驟A而得到的含銀奈米線凝聚物溶液亦為相同。因此利用丙酮添加之凝聚沈降,為了進行至可將銀奈米線作為固形分回收的程度為止之凝聚,必須將混合大量的丙酮而產生凝聚沈降之處理重複進行很多次,為了在工業上進行大量生產,乃不符經濟性且無效率。另一方面,藉由利用離心分離之固液分離法時,線的損傷變多且最後難以產率良好地將平均縱橫比較高的線回收。然而,依照本發明者等的研究,得知在結束交叉流之「水系銀奈米線分散液」、或經過上述步驟A而得到的「含銀奈米線凝聚物溶液」中混合具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物時,可顯著地改善在隨後的步驟混合丙酮時之凝聚沈降性。又,得知在此時點供給具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物,係可帶來使其分散在醇系液狀介質時之分散性的提升且對於防止線彼此聚集且形成粗大的異物粒子亦非常有效。推測該等效果之顯現,係因為在銀奈米線的表面補充親水性聚合物使有機保護劑的附著量增加之故。
依照本發明者等的研究,得知作為在步驟B混合之聚合物,應用乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯等乙烯酯之共聚物時,對於防止線彼此 聚集而形成粗大的異物粒子極為有效。例如在銀奈米線合成時應用「乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體等陽離子性單體之共聚物」作為有機保護劑,且在步驟B混合「乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯等乙烯酯之共聚物」時,可得到附著有在構成該等兩者的聚合物所含有的有機保護劑之銀奈米線。可確認此種銀奈米線在醇系液狀介質中之分散安定性非常良好。在附著於銀奈米線之有機保護劑的總量所佔的「乙烯基吡咯啶酮、與乙酸乙烯酯等乙烯酯之共聚物」的比率可設在例如10至50質量%的範圍。
較佳者是預先製作具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物溶液,將其添加在上述水系銀奈米線分散液、或步驟A所得到的含銀奈米線凝聚物溶液之方法。作為添加之聚合物溶液的溶劑,考慮親水性之聚合物的溶解性時,係以採用水、或水與醇的混合溶劑為佳。聚合物溶液中的聚合物濃度係可設定在例如0.1至3.0質量%的範圍。預先將水系銀奈米線分散液、或步驟A所得到的含銀奈米線凝聚物溶液在常溫下攪拌並在該液體中添加聚合物溶液,隨後,藉由持續攪拌例如0.1至120小時而混合為佳。但是攪拌係以線不損傷的程度之強度進行。上述水系銀奈米線分散液或含銀奈米線凝聚物溶液所混合的聚合物量,相對於液中的金屬係以質量比率設為8%以上(亦即每100質量之金屬銀為8質量份以上)者為佳。少於該比率時,上述的凝聚沈降性提升效果會有無法充分地得到之情形。相反地,供給至凝聚物濃縮液之聚合物量過剩時,除了不符經濟性之同時,有機保護劑在銀奈米線的附著量過剩而有對導電性造成不良影響之情形。聚合物的最佳混合量,結束步驟E後的銀奈米線的有機保護劑之附著量,相 對於銀之質量比率為7.5至12.5%,較佳是以成為8.0至11.5%的範圍之方式,可通過預備實驗而預先掌握。通常例如液中的每100質量份之金屬銀,可在8質量份以上且500質量份以下的範圍找出聚合物混合量之最佳值(隨著聚合物使用量增大而使成本增加、或對導電性的影響、及在步驟C、D的步驟之負荷減低效果的適當平衡)。將如此進行而結束聚合物的混合處理後的液體稱為「含聚合物混合銀奈米線溶液」。又,在本步驟B,聚合物附著在銀奈米線表面之量,係受到所混合的聚合物量、經添加聚合物的混合液的攪拌時間、混合液的溫度、混合液中的聚合物濃度等之影響,而且該等聚合物量、攪拌時間、混合液的溫度及聚合物濃度越大,附著量越多。
省略了步驟A時,聚合物係在銀奈米線分散在液中的狀態下混合。此時,相較於對結束步驟A且銀奈米線已成為凝聚狀態之液體進行聚合物混合時,各根銀奈米線的表面係更均等且可賦予與所混合的聚合物接觸之機會。其結果,就使最後在所得到的醇系銀奈米線分散液中的線分散性提升上乃為有利。
(步驟C)
在上述含聚合物混合銀奈米線溶液混合丙酮而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作,得到銀奈米線的凝聚物經濃縮的「含銀奈米線凝聚物溶液」。該凝聚沈降及上清液除去的操作係基本上係可使用與步驟A相同的手法進行。丙酮混合量係丙酮、與混合之前的液體之質量比可設為1.0至3.0倍量。但是,在步驟B經處理的銀奈米線係對丙酮之凝聚性增加,所以可減少丙酮的使用量。
(步驟D)
對步驟C所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,而且施行上清液提取操作。 藉由在步驟C直接持續最後的上清液提取操作,而可移轉至該步驟D。但是,隨著上清液的量變少,而被要求更精密的提取操作。最後較佳是例如切換成為使用吸量管之提取方法等。藉由持續上清液的抽取操作,使浮游在液中之銀奈米線的凝聚物彼此的距離逐漸接近時,某個時刻會出現該等凝聚物被整合之現象。結束該現象時,銀奈米線凝聚物可作為固形分從容器取出。如此進行而將銀奈米線的凝聚物回收。
(步驟E)
使在步驟D回收的銀奈米線之凝聚物,分散在以碳數1至4的醇作為主成分之液狀介質中而得到醇系銀奈米線分散液。醇系銀奈米線分散液中的銀奈米線含量係按照用途例如在分散液的總質量所佔之銀的質量比率可調整在0.1至3.0質量%的範圍。在步驟D回收的銀奈米線凝聚物係附著有丙酮,但是認為可在上述銀奈米線含量範圍得到在液狀介質所佔的丙酮含量例如為3.0質量%以下之醇系銀奈米線分散液,且可沒有問題地使用在許多用途。
(步驟F)
對在步驟E所得到的醇系銀奈米線分散液,可施行藉由薄膜旋轉法之分散處理。藉此,可減低粗大的異物粒子數。
作為在銀奈米線合成時所使用的有機保護劑、及在步驟B進行混合之聚合物,係準備以下之物。
(VP-DADMAN)
乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨硝酸鹽(diallyldimethylAmmonium nitrate)的共聚物
聚合組成:乙烯基吡咯啶酮99質量%、二烯丙基二甲基銨硝酸鹽1質量%、重量平均分子量:75,000
(PVP)
市售的PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)
重量平均分子量:55,000
(VP-VAc)
乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯的共聚物
聚合組成:乙烯基吡咯啶酮97質量%、乙酸乙烯酯3質量%、重量平均分子量:70,000
(VP-DEAEM)
乙烯基吡咯啶酮與甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯的共聚物
聚合組成:乙烯基吡咯啶酮98質量%、甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯2質量%、重量平均分子量:72,000
(VP-丙烯酸酯)
乙烯基吡咯啶酮與丙烯酸乙酯的共聚物
聚合組成:乙烯基吡咯啶酮99質量%、丙烯酸乙酯1質量%、重量平均分子量:68,000
(VP-EMI)
乙烯基吡咯啶酮與N-乙基順丁烯二醯亞胺的共聚物
聚合組成:乙烯基吡咯啶酮99.25質量%、N-乙基順丁烯二醯亞胺0.75質量%、重量平均分子量:80,000
《實施例1》
[銀奈米線合成]
準備作為醇溶劑之丙二醇(1,2-丙二醇)、作為銀化合物之硝酸銀、作為氯化物之氯化鋰、作為溴化物之溴化鉀、作為鋁鹽之硝酸鋁九水合物、作為鹼金屬氫氧化物之氫氧化鋰、作為有機保護劑之乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨硝酸鹽(diallyldimethylAmmonium nitrate)的共聚物(使用乙烯基吡咯啶酮99質量%、二烯丙基二甲基銨硝酸鹽1質量%製成共聚物、重量平均分子量75,000)。
在常溫於丙二醇(和光純藥工業公司製、特級)8016g中,添加氯化鋰(ALDRICH公司製)含量為10質量%之丙二醇溶液4.84g、溴化鉀(和光純藥工業公司製)0.10g、氫氧化鋰(ALDRICH公司製)0.52g、硝酸鋁九水合物(KISHIDA化成公司製)含量為20質量%之丙二醇溶液5.40g、乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨硝酸鹽的共聚物83.87g並使其溶解而成為溶液A。
在丙二醇95.7g的醇溶劑中添加純水8g、硝酸銀67.96g,於35℃攪拌使其溶解而得到含銀溶液(溶液B)。
將上述溶液A放入反應容器,從常溫一邊攪拌一邊升溫至85℃之後,將溶液B的總量以1分鐘添加至溶液A之中。溶液B的添加結束後,進一步維持攪拌狀態並在85℃下保持24小時。隨後,藉由將反應液冷卻至常溫以合成銀奈米線。
[洗淨]
在經冷卻至常溫的上述反應液中添加丙酮20倍量並攪拌15分鐘。隨後,靜置24小時。靜置後,為了觀察濃縮物及上清液,係將上清液部分除去並將濃縮物回收。在該濃縮物添加1280g的純水並攪拌12小時後,相對於濃縮物與1280g的純水之合計質量添加丙酮20倍量,攪拌10分鐘後,進行靜置24小時。靜置後,為了觀察濃縮物及上清液,係將上清液部分除去並將濃縮物回收。將上述純水分散、丙酮添加、靜置、上清液除去的操作實施10次而得到濃縮物。該濃縮物稱為「洗淨後的濃縮物」。
[前處理]
作為用以進行交叉流循環洗淨之前處理,係使用使重量平均分子量55,000的PVP(聚乙烯基吡咯啶酮)溶解在純水中而成之水溶劑來施行再分散處理。亦即,準備上述PVP濃度為0.5質量%之水溶劑並將該水溶劑與上述洗淨後的濃縮物混合,調製金屬銀濃度(含有銀奈米線及不純物的銀奈米粒子之液中銀濃度)成為0.8質量%之銀奈米線分散液。
將所得到的銀奈米線分散液以銀濃度成為0.08質量%之方式使用純水稀釋,得到約52kg的銀奈米線分散液。將該分散液稱為「交叉流原液」。又,以上的各操作係在塗佈有氟樹脂的玻璃容器內進行。
[交叉流循環洗淨]
將經上述前處理的交叉流原液,收納在具有第3圖所示的管路構成之裝置的槽體後,藉由使其連續地在管路循環之方法進行交叉流過濾。但是在本例,在第3圖的符號3表示之處平行排列9支管狀過濾器並使液體分枝至各自的管狀過濾器而處理。使用作為交叉流過濾器之管狀過濾器係由 多孔質陶瓷形成管壁且尺寸為長度500mm、外徑12mm、內徑9mm。陶瓷的材質係藉由使用SiC(碳化矽),Micromeritics公司製之水銀測孔儀而測定的水銀壓入法之平均孔徑為5.9μm。
使用水銀壓入法之孔分佈測定的詳細條件係如下所述。
‧測定裝置:AutoPore IV9510型
‧水銀接觸角:130°
‧水銀表面張力:485dyne/cm、
‧前處理:300℃×1h(大氣中)
‧測定試料質量:3.5g
為了充分地確保測定精確度,係在0.01至100μm的測定範圍採取80點的測定數據。在此,所稱平均孔徑為中位直徑。
使循環之液狀介質的初期PVP濃度(構成交叉流原液之水溶劑中的PVP質量比率)為250ppm。一邊在槽體補充新的液狀介質一邊進行循環。將上述管狀過濾器9支平行排列在循環流徑內。導入每根該管狀過濾器之液體的流量設為13L/min並使其循環。導入管狀過濾器之液體的流速為3495mm/s。又,在管狀過濾器的入口側的管路之壓力(第3圖的上游側壓力計4所測量之壓力)為0.025MPa。補充之液狀介質係設為PVP濃度(在水溶劑中之PVP的質量比率)50ppm的PVP水溶液。槽體為附夾套的槽體,藉由使冷卻水在夾套流動來抑制循環中的液溫上升。又,將補充之純水冷卻並使用10至15℃之溫度的冷卻純水。其結果、循環中的液溫為20至30℃的範圍。如此操作而進行5小時的交叉流循環洗淨。補充至循環 中的液狀介質之總量為214L。每根管狀過濾器的平均濾液量為79mL/min。
[交叉流濃縮]
接續5小時的交叉流循環洗淨,在停止液狀介質的補充之狀態下進行藉由交叉流過濾之循環,利用藉由濾液的排出使液量逐漸減少,來進行銀奈米線分散液的濃縮。進行約5小時的循環而得到水溶劑中分散有金屬銀濃度換算為0.4質量%的銀奈米線之水系銀奈米線分散液。
[在水系銀奈米線分散液中之銀奈米線的性狀]
(銀奈米線的尺寸形狀)
如以下操作而測定平均長度LM。在SEM用觀察台採取奈米線分散液,在觀察台上使水揮發之後,使用場發射掃描電子顯微鏡(日立HIGHTECHNOLOGIES股份有限公司製;S-4700)在加速電壓3kV、倍率1,500倍的條件下進行觀察。針對隨意選擇之3個以上的視野,將視野內可確認全長之全部的線作為測定對象,使用軟體(Doctor canvas),依照上述定義而求得平均長度LM。
如以下操作而測定平均直徑DM。在TEM用觀察台採取奈米線分散液並使用穿透式電子顯微鏡(日本電子股份有限公司製;JEM-1011),在加速電壓100kV、倍率40,000倍的條件下進行明視野像的觀察並採集觀察影像,而且為了正確地測定直徑而將所採集的原影像放大至2倍的尺寸之後,使用軟體(Motic Image Plus2.1S)並依照上述定義而求得平均直徑DM。
將上述平均長度LM為5.0μm以下之線的數目除以作為測定對象之線的數目,求得長度5.0μm以下的線之個數比率。將該個數比率為18%以下者評定為○(長度分佈;良好),其它判定為×(長度分佈;不良),且將○評 定判定為及格。在本例所使用的銀奈米線之長度分佈為○評定。又,針對平均直徑DM,係與在後述醇系的銀奈米線分散液之銀奈米線的平均直徑大約相同(針對以下的各例為相同)。
(有機保護劑的附著量)
從銀奈米線分散液分離出含有相當於銀量20mg的銀奈米線之量的液體,使用日立工機股份有限公司製的高速離心冷卻離心機CR21N(轉子:R8S、離心分離管:50mL),在8000rpm、45分鐘的條件下進行離心並將上清液除去,而且藉由在120℃使其乾燥12小時而得到銀奈米線的乾燥物。針對該乾燥物的試樣15mg,使用日立High-Tech Science股份有限公司製STA7200在大氣環境中進行TG-DTA測定。以10℃/分鐘的速度升溫並測定從40℃起至700℃為止的重量變化。測定係使用白金製試樣皿(Φ5.2mm、高度5mm)。將150℃時點的重量減少量,視為在乾燥試樣殘留的液狀介質的成分(具體而言,為水及碳數1至4的醇)之量Ws(質量%),將150℃至600℃為止的重量變化設為附著在銀奈米線之有機保護劑量Wp(質量%)。依照下述(2)式而求得相對於有機保護劑與銀的總量之有機保護劑的質量比率P(質量%)。
P=100×[Wp/(100-Ws)]…(2)
在此,P:相對於有機保護劑與銀的總量之有機保護劑的質量比率(質量%)
Wp:附著在線之有機保護劑的量(質量%)
Ws:在乾燥試樣殘留的液狀介質成分之量(質量%)
使用相對於有機保護劑與銀的總量之有機保護劑的質量比率P,依照 下述(3)式而求得相對於銀之有機保護劑的質量比率P1(%)。
P1=100×[P/(100-P)]…(3)
在此,P1:相對於銀之有機保護劑的質量比率(%)
在本例所使用的銀奈米線之有機保護劑附著量,係相對於銀之質量比率為6.2%(相對於100質量份之銀為6.2質量份)。
[從水系至醇系之液狀介質轉換處理]
以下,步驟A至F係對應第2圖所記載者。
(步驟A)
分離出18kg水系銀奈米線分散液,在該液中添加質量比率為2倍量的丙酮並攪拌15分鐘。隨後,靜置24小時。靜置後,因為觀察到銀奈米線的凝聚物及上清液,將上清液部分除去而得到凝聚物經濃縮的「含銀奈米線凝聚物溶液」。在該含銀奈米線凝聚物溶液中添加質量比率為0.5倍量的丙酮。靜置後,因為可觀察到銀奈米線的凝聚物及上清液,故將上清液部分除去而得到凝聚物進一步經濃縮的「含銀奈米線凝聚物溶液」。該液的質量為13.76kg。
(步驟B)
將聚合物混合在步驟A所得到的含銀奈米線凝聚物溶液。在本例作為所混合的聚合物,係採用上述的VP-DADMAN(乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨硝酸鹽的共聚物)。藉由添加該聚合物以0.75質量%的濃度溶解而成之聚合物水溶液,相對於含銀奈米線凝聚物溶液中的銀100質量份,係混合56質量份的聚合物。隨後,攪拌12小時而得到「含聚合物混合銀 奈米線溶液」。
(步驟C)
對步驟B所得到的含聚合物混合銀奈米線溶液,添加質量比率為1.1倍量的丙酮並攪拌15分鐘。隨後靜置3小時。靜置後,因為可觀察到銀奈米線的凝聚物及上清液,故將上清液部分除去,得到凝聚物經濃縮的「含銀奈米線凝聚物溶液」。在該含銀奈米線凝聚物溶液中添加質量比率為0.5倍量的丙酮。靜置後,因為可觀察到銀奈米線的凝聚物及上清液,故將上清液部分除去,得到凝聚物進一步經濃縮的「含銀奈米線凝聚物溶液」。
(步驟D)
對步驟C所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,進一步施行上清液提取操作。結果,於某個時點會出現浮游在液中的銀奈米線的凝聚物被整合之現象。該整合的凝聚物作為固形分回收。在此所得到的固形分稱為「銀奈米線凝聚物的固形分」。
(步驟E)
在收納有步驟D所得到的銀奈米線凝聚物的固形分之容器混合2-丙醇4.7kg,藉由使用自動分散器(Mazemazeman(商品名)SKH-40)施行2天的分散處理,得到「醇系銀奈米線分散液」。又,在本例並不進行步驟F。
在本說明書,將從水系至醇系的液狀介質轉換處理(在本例為步驟A至E)中所使用的丙酮之總量,以相對於處理前的水系分散液之質量比率表示之值稱為「丙酮總使用量」。在本例的丙酮總使用量為3.1倍量。
用以得到醇系銀奈米線分散液而施行之主要的處理條件呈示於表1(以 下的各例為相同)。
[在醇系銀奈米線分散液中之銀奈米線的性狀]
(銀奈米線的尺寸形狀)
藉由與上述水系銀奈米線分散液時相同的手法,依照上述定義而求得平均長度LM及平均直徑DM、以及長度5.0μm以下的線之個數比。又,從LM及DM且依照下述(1)式而算出平均縱橫比AM。但是代入至(1)式之DM、LM之任一者均設為以nm單位表示之值。
AM=LM/DM…(1)
在本例所得到的醇系銀奈米線分散液中之銀奈米線係平均長度LM為17.7μm、平均直徑DM為26.5nm、平均縱橫比AM為668、長度5.0μm以下的線之個數比率為3.7%。
(有機保護劑的附著量)
使用與上述水系銀奈米線分散液時相同的方法進行TG-DTA測定並求得有機保護劑的附著量。在本例所得到的醇系銀奈米線分散液中之銀奈米線的有機保護劑附著量,係相對於銀之質量比率為9.5%。
[在醇系銀奈米線分散液之凝聚物數]
從所得到的醇系銀奈米線分散液分離出試驗液,以銀濃度成為0.001質量%之方式使用純水進行稀釋。藉由遮蔽方式之液中微粒計算器(RION公司製;KS-42D)測定存在液中的粒狀物之粒度分佈。其結果,大於7μm之粒子的存在量係醇系銀奈米線分散液(使用水稀釋前的試驗液)每單位體積之換算為9個/mL。
[透明導電膜的製作]
準備厚度100μm、尺寸100mm×150mm的PET薄膜基材(東洋紡公司製、COSMO SHINE(註冊商標)A4100)。將上述醇系銀奈米線分散液溶解在60%硝酸之物,藉由Agilent Technologies公司製、CP-OES720並以高頻感應耦合電漿(ICP)發光光譜分析法分析而算出上述醇系銀奈米線分散液中的銀濃度。基於該銀濃度之值,藉由使用預定量的2-丙醇將上述醇系銀奈米線分散液稀釋,製造銀濃度為0.2質量%之塗佈用銀奈米線分散液。將該銀奈米線分散液使用支數(號數)No.7的桿塗佈器(TESTER SANGYO公司製、SA-203)塗佈在上述PET薄膜基材的裸面而形成塗膜。在基材上所形成的塗膜之面積為80mm×120mm。將該塗膜在大氣中於120℃使其乾燥1分鐘而得到透明導電膜。又,因為後述的各例亦是將銀濃度為0.2質量%之塗佈用銀奈米線分散液以與上述相同的條件進行塗佈之方法而得到透明導電膜,所以可基於薄片電阻及霧度的測定值而進行比較各例的「薄片電阻-霧度平衡」之優劣。
[透明導電膜的評定]
(薄片電阻的測定)
從形成有上述透明導電膜之基材的中央部收集70mm×100mm的矩形試料,使用三菱化學Analytech公司製、Loresta GP MCP-T610、ESP探針(針間隔:5mm、針尖: 2mm、彈簧壓:240g/支)測定在基材上所形成的透明導電膜之薄片電阻。此時,測定位置係設為試料之中央部並利用在測定裝置所內藏的校正係數計算軟體。
(霧度的測定)
使用日本電色工業公司製、霧度計NDH 5000測定該透明導電膜的霧 度。霧度值(%)係為了消除PET基材的影響,而使用[基材+透明導電膜的霧度值]-[只有基材的霧度值]之值。在此,「基材+透明導電膜的霧度值」係由基材薄膜與在其上所形成的透明導電膜所構成的物體之霧度值(%)、「只有基材的霧度值」係形成透明導電膜之前之基材薄膜的霧度值(%)。
(薄片電阻-霧度平衡評定)
將如上述操作而求得的薄片電阻(Ω/sq.)及霧度(%)的乘積表示之值為35.0以下者評定為◎(薄片電阻-霧度平衡;優異),大於35.0且在40.0以下者評定為○(薄片電阻-霧度平衡;良好),其它評定為×(薄片電阻-霧度平衡;比上述者差),將○及◎的評定判定為及格。因為本例的薄片電阻為39Ω/sq.、霧度為0.77%,該等值的乘積為30.0,故為◎評定。
(外觀評定)
在使用上述方法而得到的基材上之透明導電膜,對該膜面照射大約平行方向的光線,藉由目視觀察透明導電膜的全面,來調查可觀察到點狀之異物的數目。光源係使用200流明(lumen)的LED燈。該異物的存在密度係依照ISO 216且每A4尺寸(210×297mm)的換算小於50.0個時,係可判斷即便應用在觸控面板用途亦可呈現良好的外觀。在此,將藉由目視可清楚地辨識之異物的存在密度小於200個/m2者評定為◎+(外觀;極為優異),200個/m2以上且小於500個/m2者評定為◎(外觀;優異),500個/m2以上且小於800個/m2者評定為○(外觀;良好),其它評定為×(外觀;不良),將○、◎及◎+之評定判定為及格。
將以上結果呈示於表1、表2(以下的各例為相同)。
《實施例2》
以與實施例1之相同程序,得到分散著有機保護劑的附著量為5.8質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。對該水系銀奈米線分散液以與實施例1之相同程序施行上述步驟A至E而製作醇系銀奈米線分散液。在本例,除了變更步驟B的聚合物混合量及丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例3》
以與實施例1之相同程序,得到分散著有機保護劑的附著量為6.6質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。對該水系銀奈米線分散液以與實施例1之相同程序施行上述步驟A至E而製作醇系銀奈米線分散液。在本例,除了變更步驟B的聚合物混合量、攪拌時間及丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例4》
以與實施例1之之相同程序,得到分散著有機保護劑的附著量為6.4質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係將上述步驟A省略並將上述水系銀奈米線分散液18kg直接進行步驟B且與聚合物混合。在步驟B的聚合物混合量係相對於銀100質量份設為83質量份,將攪拌時間設為0.25小時。除了該等條件不同且變更丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《比較例1》
作為在銀奈米線合成時的有機保護劑及步驟B進行混合之聚合物,係任一者均使用上述PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)並嘗試與實施例1之相同實驗。此時,在所得到的醇系銀奈米線分散液中,銀奈米線顯著地凝聚且無法使用液中微粒計算器測定凝聚物數目。由於凝聚物極多而放棄透明導電膜之製作。
《比較例2》
在水系銀奈米線分散液的製作,係應用不進行交叉流過濾(循環洗淨及濃縮)之方法。此時,水系銀奈米線分散液中的銀奈米線的長度分佈評定為×,有機保護劑的附著量亦未充分地減低。對該水系銀奈米線分散液以與實施例1之相同程序施行上述步驟A至E,製作醇系銀奈米線分散液。在本例,除了使用不施行交叉流過濾的水系銀奈米線分散液、及變更步驟B的聚合物混合量及丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。其結果,醇系銀奈米線分散液係長度5.0μm以下之較短的銀奈米線的個數比率變多。將該液體使用在印墨之透明導電膜,由於霧度變高使薄片電阻-霧度平衡較差。
《比較例3》
以與實施例1之相同程序而得到的水系銀奈米線分散液,以省略上述步驟B至D的程序而製作醇系銀奈米線分散液。此時,實質上係藉由將重複上述步驟A的丙酮混合及上清液除去之手法而逐漸提高凝聚沈降物的濃度,而且為了進行上述步驟E而將「銀奈米線凝聚物的固形分」回收。此時,丙酮總使用量係需要10倍量。使用回收的固形分且步驟E以後係以以與實施例1之相同方法進行。在所得到的醇系銀奈米線分散液中存在之銀 奈米線,會因未進行步驟B的聚合物混合而使有機保護劑的附著量不足。其結果,在醇系銀奈米線分散液中,銀奈米線顯著地凝聚而無法使用液中微粒計算器測定凝聚物數目。由於凝聚物極多而放棄透明導電膜之製作。
《實施例5》
以與實施例1之相同程序,得到分散著有機保護劑的附著量為6.9質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。對該水系銀奈米線分散液以與實施例1之相同程序施行上述步驟A至E而成為醇系銀奈米線分散液。隨後,施行使用以下顯示的薄膜旋轉法之分散處理作為步驟F。在本例,除了變更步驟B之丙酮總使用量、及進行步驟F以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。
(步驟F)
在步驟E所得到的醇系銀奈米線分散液,使用淺田鐵工公司製之Zero Mill ZM-L並藉由薄膜旋轉法施行分散處理。將碾磨機周速設為16m/s,使用管式幫浦以300mL/min的流量輸送液體。又,將通過次數設為1次。
結束步驟F而得到的醇系銀奈米線分散液係大於7μm的粒子之存在量係比實施例1進一步減低。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例6》
以與實施例1之之相同程序得到分散著有機保護劑的附著量為6.1質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。對該水系銀奈米線分散液以與實施例4之相同程序施行上述步驟B至E而成為醇系銀奈米線分散液,隨 後,施行以與實施例5之相同的薄膜旋轉法之分散處理作為步驟F。結束步驟F而得到的醇系銀奈米線分散液係大於7μm的粒子之存在量比實施例4進一步減低。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例7》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為5.9質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。除了變更丙酮總使用量與步驟F的薄膜旋轉法的條件以外,以與實施例6之相同條件進行實驗。本例係在步驟F使用Ashizawa Finetech公司製之旋轉型無介質分散.乳化機並使用薄膜旋轉法進行分散處理。此時,將液量設為7L,將碾磨機周速設為30m/s。處理係使用循環方式進行,將處理時間設為3分鐘。結束步驟F而得到的醇系銀奈米線分散液係大於7μm的粒子之存在量比實施例4進一步減低。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例8》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為5.7質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係除了將步驟B混合之聚合物設為上述的VP-VAc(乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯的共聚物)及變更丙酮總使用量以外,以與實施例4之相同條件進行製作醇系銀奈米線分散液之實驗。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。又,本例所得到的醇系銀奈米線分散液儘管未應用步驟F的薄膜旋轉法,而大於7μm之粒子的存 在量極少。乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯的共聚物,特別是將步驟A省略,藉由在丙酮混合前的階段添加於水系銀奈米線分散液,可確認發揮顯著地改善銀奈米線對醇系溶劑的分散性之效果。
《實施例9》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.0質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係將步驟B混合之聚合物設為上述的VP-DEAEM(乙烯基吡咯啶酮與甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯的共聚物)及變更丙酮總使用量以外,以與實施例4之相同條件進行製作醇系銀奈米線分散液之實驗。使用該分散液以與實施例1之相同方法而製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例10》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.7質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係將步驟B混合之聚合物設為上述的VP-丙烯酸酯(乙烯基吡咯啶酮與丙烯酸乙酯的共聚物)及變更丙酮總使用量以外,以與實施例4之相同條件進行製作醇系銀奈米線分散液之實驗。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例11》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.3質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係將步驟B混合之聚合物設為上述的VP-EMI(乙烯基吡咯啶酮與N-乙基順丁烯二醯亞胺的共聚物)及變更丙酮總使用量以外,以與實施例4之相同條件進行製作醇系銀奈米 線分散液之實驗。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例12》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.5質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。以與實施例1之相同程序而對該水系銀奈米線分散液施行上述步驟A至E而製作醇系銀奈米線分散液。在本例係除了變更步驟B的聚合物混合量、攪拌時間及丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例13》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.5質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係除了將步驟B混合之聚合物設為上述PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)及變更步驟B的聚合物混合量、攪拌時間及丙酮總使用量以外,以與實施例4之相同條件進行實驗。薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例14》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.3質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係除了將步驟B混合之聚合物設為上述PVP(聚乙烯基吡咯烷酮)及變更步驟B的聚合物混合量、攪拌時間及丙酮總使用量以外,以與實施例4之相同條件進行實驗。薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《實施例15》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.3質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。在本例係除了將步驟B混合之聚合物設為上述VP-VAc(乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯的共聚物)、及變更步驟B的聚合物混合量、攪拌時間、丙酮總使用量、及對結束步驟E後的醇系銀奈米線分散液,藉由與實施例5之相同手法施行使用步驟F的薄膜旋轉法之分散處理以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜的薄片電阻-霧度平衡評定及外觀評定之任一者均及格。
《比較例4》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.0質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。對該水系銀奈米線分散液以與實施例1之相同程序施行上述步驟A至E來製作醇系銀奈米線分散液。在本例係除了將步驟B的聚合物混合量大量增多且變更丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。在所得到的醇系銀奈米線分散液中存在之銀奈米線,係有機保護劑的附著量為較多之12.8質量%者。使用該分散液以與實施例1之相同方法製作的透明導電膜,由於薄片電阻較高而使薄片電阻-霧度平衡評定較差。認為因為銀奈米線表面的有機保護劑附著量較多而使線彼此的接點之接觸電阻變大,結果使薄片電阻增大。
《比較例5》
以與實施例1之相同程序而得到分散著有機保護劑的附著量為6.3質量%之銀奈米線的水系銀奈米線分散液。對該水系銀奈米線分散液以與實施例1之相同程序施行上述步驟A至E來製作醇系銀奈米線分散液。在本 例係除了減少步驟B的聚合物混合量且變更丙酮總使用量以外,以與實施例1之相同條件進行實驗。在所得到的醇系銀奈米線分散液中存在之銀奈米線,係由於步驟B的聚合物混合量過少而有機保護劑的附著量不足。其結果,在醇系銀奈米線分散液中,銀奈米線顯著地凝聚且無法使用液中微粒計算器測定凝聚物數目。由於凝聚物極多而放棄透明導電膜之製作。
第4圖係例示在實施例1所得到的醇系銀奈米線分散液中存在的銀奈米線之TG曲線。
Claims (9)
- 一種醇系銀奈米線分散液,係有機保護劑附著在表面且長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以下,以及平均直徑為50nm以下之銀奈米線分散在以全體成分的50質量%以上含有碳數1至4的醇的液狀介質中而成之銀奈米線分散液,且前述有機保護劑係以全體成分的50質量%以上含有乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物之物,前述有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%。
- 如申請專利範圍第1項所述之醇系銀奈米線分散液,其中在前述液狀介質所佔之碳數1至4的醇之含量為90.0質量%以上。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之醇系銀奈米線分散液,其中在該分散液的總質量所佔的銀之質量比率為0.1至3.0質量%。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之醇系銀奈米線分散液,其中前述乙烯基吡咯啶酮與其它單體的共聚物係乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之醇系銀奈米線分散液,其中前述乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物係在構成成分含有乙烯基吡咯啶酮與二烯丙基二甲基銨(DiallyldimethylAmmonium)鹽單體之共聚物、及乙烯基吡咯啶酮與乙酸乙烯酯之共聚物者。
- 一種醇系銀奈米線分散液的製造方法,係具有下列步驟:步驟B,係準備表面附著有以全體成分的50質量%以上含有乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物之有機保護劑且該有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為1.5至8.0%、長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以 下,以及平均直徑為50nm以下之銀奈米線,分散在以全體成分的50質量%以上含有水之液狀介質中之水系銀奈米線分散液,而且藉由將具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物混合在該水系銀奈米線分散液而得到「含聚合物混合銀奈米線溶液」;步驟C,係對前述含聚合物混合銀奈米線溶液混合丙酮而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作,得到銀奈米線之凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」;步驟D,係對上述步驟C所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,進一步施行上清液提取操作並將銀奈米線之凝聚物作為固形分回收;及步驟E,係將上述步驟D所回收的銀奈米線之凝聚物,分散在以全體成分的50質量%以上含有碳數1至4的醇之液狀介質中;而得到前述有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%的銀奈米線分散在前述以全體成分的50質量%以上含有碳數1至4的醇之液狀介質中的銀奈米線分散液。
- 一種醇系銀奈米線分散液的製造方法,係具有下列步驟:步驟A,係準備表面附著有以全體成分的50質量%以上含有乙烯基吡咯啶酮與其它單體之共聚物之有機保護劑且該有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為1.5至8.0%、長度5.0μm以下的線之個數比率為18%以下,以及平均直徑為50nm以下之銀奈米線,分散在以全體成分的50質量%以上含有水之液狀介質中之水系銀奈米線分散液,將該水系銀奈米線分散液與丙酮混合而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作,得到銀奈米線之凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」; 步驟B,係藉由在上述步驟A所得到的含銀奈米線凝聚物溶液混合具有乙烯基吡咯啶酮結構單元之聚合物,得到「含聚合物混合銀奈米線溶液」;步驟C,係將前述含聚合物混合銀奈米線溶液混合丙酮而使銀奈米線凝聚沈降之後,藉由施行1次以上的上清液提取操作而得到銀奈米線之凝聚物濃縮而成之「含銀奈米線凝聚物溶液」;及步驟D,係對上述步驟C所得到的含銀奈米線凝聚物溶液,進一步施行上清液提取操作並將銀奈米線之凝聚物作為固形分回收;及步驟E,係將上述步驟D所回收的銀奈米線之凝聚物,分散在以全體成分的50質量%以上含有碳數1至4的醇之液狀介質中;而得到前述有機保護劑的附著量相對於銀之質量比率為7.5至12.5%且銀奈米線分散在前述以全體成分的50質量%以上含有碳數1至4的醇之液狀介質中的銀奈米線分散液。
- 如申請專利範圍第6或7項所述之醇系銀奈米線分散液的製造方法,進一步具有對結束前述步驟E後的液體使用薄膜旋轉法施行分散處理之步驟F。
- 如申請專利範圍第6或7項所述之醇系銀奈米線分散液的製造方法,在前述步驟B中,將前述聚合物相對於水系銀奈米線分散液中的金屬銀以質量比率混合8至500%。
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CN106999897A (zh) * | 2014-09-05 | 2017-08-01 | 同和电子科技有限公司 | 改善了长度分布均匀性的金属纳米线的制造方法 |
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