TWI737712B - 製備含表面改質銀奈米線之產物的方法及該產物的用途 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種製備包含一定量之表面改質銀奈米線產物的方法,該方法包含以下步驟:製備或提供具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基之第一表面劑化合物,該一或多個官能基用於將該第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面,製備或提供一定量之銀奈米線,將步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物附著至步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面,使得產生表面改質銀奈米線,及視情況(d)添加一或多種其他成分及/或進行一或多個其他步驟使得產生該產物。亦描述一種對應產物、對應用途及一種塗佈物品之表面的方法。

Description

製備含表面改質銀奈米線之產物的方法及該產物的用途
本發明係關於一種製備產物之方法、對應產物、產物作為塗佈材料或墨水之用途、具有一或多個官能基之化合物作為表面劑化合物用於改質銀奈米線之表面的用途、具有一或多個官能基之第一表面劑化合物用於與第二表面劑化合物交換的用途及化合物作為分散增強劑用於分散介質中之銀奈米線的用途。本發明亦係關於一種塗佈物品之表面的方法。本發明在所附申請專利範圍中定義,且特定態樣在下文另外定義。
最近,導電塗層愈來愈受到行業的關注。其例如用於在印刷電路上形成複雜的電子電路。因此愈來愈需要導電墨水且其需要依據所需的多種應用方法及組成物經特定地調整以滿足工業標準。
當今在使用中之導電墨水基本上由有機聚合物基質及分散其中的一或多種奈米結構金屬粒子、金屬粒子前驅體或其他導電奈米結構組成。導電墨水亦可含有通常低濃度的添加劑,其用於維持或改良導電墨水的穩定性(例如定型劑)或精密控制導電墨水的黏度以使得方便應用(例如藉由使用溶劑)。印刷電子層之關鍵特性可例如藉由調節聚合物基質中奈米結構金屬粒子之濃度及/或分散特徵來影響。通常藉由使用不同塗佈方法 (例如網板印刷)將導電墨水塗覆至基板之表面上。
特定言之,銀奈米線例如呈透明導電層形式廣泛用於顯示裝置。由於用於所製備銀奈米線之製備方法且儘管研究機構工作量巨大,先前技術中已知的銀奈米線幾乎不能在非極性或疏水溶劑中均質分散。
因此仍然難以例如增加基質中銀奈米線之濃度或使其在基質中均質分散。此類基質為例如常用於不同塗佈方法中製造導電墨水的導電墨水,其包含銀奈米線及一或多種有機溶劑,具體言之為疏水性溶劑。
已經在專利文獻中報導關於此類方法或試劑之不同教示內容:US 2014/0123808 A1揭示「奈米線製備方法、組成物及物品(nanowire preparation methods,compositions,and articles)」(標題)。物品包含基板以及導電組成物。
US 2008/0182090 A1揭示一種適用作墨水之組成物,其用於供生產諸如RFID天線等電子電路用之高速印刷,該組成物包含以下成分
(a)導電粒子,較佳銀粒子,更佳銀片
(b)苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物
(c)陰離子濕潤劑
(d)消泡劑及
(e)水。
US 2013/0342221 A1揭示「金屬奈米結構網路及透明導電材料(metal nanostructured networks and transparent conductive material)」(標題)。揭示「前驅體墨水」(參見申請專利範圍第1項)及「用於形成透明導電膜之方法」 (參見申請專利範圍第8項)。另外,揭示一種「用於直接塗覆作為具有金屬奈米線之塗層」的溶液(參見段落[0035])。
US 2013/0192423 A1揭示一種生產銀奈米線之方法,其包含將含巰基之脂族化合物添加至多元醇方法之稍後階段的具體實例。
US 2015/0011763 A1揭示包含表面官能化金屬奈米粒子之組成物及用於其形成之方法。
本發明之目標為提供一種製備包含一定量之表面改質銀奈米線之產物的方法及提供對應產物,其中該等表面改質銀奈米線可與迄今為止視為不相容的特定分散介質相容地組合或與其接觸。
該方法應較佳提供包含產物分散介質之產物,其中銀奈米線具體言之在印刷及電子行業中所應用生產條件下及/或歷經延長時段均質分散。
較佳地,銀奈米線應在常用有機溶劑,尤其在疏水性有機溶劑中可均質分散。
本發明之另一目標為提供一種對應用途及一種塗佈物品之表面的方法。
本發明之標的在申請專利範圍中定義。本發明之較佳態樣在以下描述及以下陳述之實例中另外定義。
本發明之基本目標利用製備包含一定量之表面改質銀奈米線之產物的方法實現,該方法包含以下步驟: (a)製備或提供具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基之第一表面劑化合物,該一或多個官能基用於將該第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面,(b)製備或提供一定量之銀奈米線,(c)將步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物附著至步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面,使得產生表面改質銀奈米線,及視情況(d)添加一或多種其他成分及/或進行一或多個其他步驟使得產生該產物。
術語「銀奈米線(silver nanowire)」為用於此項技術之術語且因此為熟習此項技術者所理解。在本發明之情形下,銀奈米線較佳為具有至少5、更佳至少10、甚至更佳至少100、尤其較佳至少1000寬高比(圓柱體之高度與其直徑之比率)之圓柱形的任何銀奈米粒子。
在本發明之情形下,「表面改質銀奈米線(surface modified silver nanowire)」為具有附著至其表面之一或多種表面劑化合物的銀奈米線。
在本發明之情形下,「表面劑化合物(surface agent compound)」為可能或附著至銀奈米線之表面的化合物,其中化合物之原子或化合物之至少大部分原子與共價鍵結合。因此,只要化合物之大部分原子與共價鍵結合,則「表面劑化合物(surface agent compound)」可包含某些離子鍵或金屬鍵。
較佳地,表面劑化合物附著至銀奈米線應具有相當大的黏結 強度。例如附著較佳係較強,使得若利用常見溶劑如水、乙醇、異丙醇或丙酮沖洗表面改質銀奈米線(具有附著至其表面之該等表面劑化合物)幾分鐘,則表面劑化合物仍然附著至經沖洗的表面改質銀奈米線。
出人意料地,在自身實驗中,發現具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基之表面劑化合物,該一或多個官能基用於將此等表面劑化合物附著至銀奈米線之表面,可用於改質銀奈米線之分散性,使得表面改質銀奈米線之相關特性,例如表面改質銀奈米線分散於疏水性介質中的能力甚至在不同化學環境中,具體言之在電子工業之典型的生產條件下仍然不變。
在不希望受任何理論束縛的情況下,目前咸信硫醇及/或胺官能基有助於將根據本發明使用的表面劑化合物牢固地附著至表面改質銀奈米線之各別表面。
本發明亦係關於一種包含銀奈米線之產物(較佳可利用本發明方法獲得),其中如上所定義的第一表面劑化合物(亦即具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基之第一表面劑化合物,該一或多個官能基用於將第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面)附著至該等表面改質銀奈米線之表面。較佳地,第一表面劑化合物經由選自由表面劑化合物之硫醇及胺組成之群的官能基中之一或多者附著至該等表面改質銀奈米線之表面。更佳地,第一表面劑化合物經由在表面劑化合物之該等官能基中之一或多者與該等表面改質銀奈米線之一或多個銀原子之間的共價鍵附著至該等表面改質銀奈米線之表面。且甚至更佳地,第一表面劑化合物經由在表面劑化合物之官能基中之一或多者與該等表面改質銀奈米線之100個晶面 上的一或多個銀原子之間的(較佳共價)鍵附著至該等表面改質銀奈米線之表面。在一些情況下,表面改質銀奈米線之表面部分或完全由氧化銀覆蓋。
然而,在一些情況下,表面劑化合物藉由吸附而附著至表面改質銀奈米線之表面。
當第一表面劑化合物附著至該等表面改質銀奈米線之表面時,一或多個選自由硫醇及胺組成之群的第一表面劑之官能基可呈其去質子化形式(例如作為硫醇鹽)或其中性形式(亦即不攜帶由各別基團去質子化或質子化產生的陰離子電荷或陽離子電荷)存在。
在一些情況下,如上文所描述之方法較佳,其中製備或提供步驟(a)中具有用於將第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面的至少一個硫醇基及至少一個胺基之第一表面劑化合物。
將表面劑化合物附著,具體言之吸附至銀表面的描述及理論參見Huang等人(Langmuir,12,1996,909-912)。
其他成分亦可附著至銀奈米線,且可影響如上所定義具有官能基之表面劑化合物的黏結類型。
本發明方法(如上所定義)較佳為一種以下方法,其中在步驟(b)中製備或提供一定量之銀奈米線,其中該等銀奈米線之表面(i)附著有第二表面劑化合物(亦即如所製備或提供之銀奈米線為表面改質銀奈米線)或 (ii)未附著有表面劑化合物,其中第二表面劑化合物不同於第一表面劑化合物。
在本發明方法之步驟(b)中,製備或提供具有附著至其表面之第二表面劑化合物的一定量之表面改質銀奈米線為有利的,因為根據自身實驗,不具有附著至其表面之表面劑化合物的銀奈米線難以分散於常用有機溶劑中且因此難以用於化學反應或轉換。如根據本發明,步驟(b)在步驟(c)之前進行,根據本發明之此較佳態樣,第二表面劑化合物在第一表面劑化合物附著之前附著至該等銀奈米線之表面。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中在步驟(b)中製備或提供一定量之銀奈米線,其中第二表面劑化合物附著至該等銀奈米線之表面,其中第二表面劑化合物不同於第一表面劑化合物。
第一表面劑化合物附著至其表面已附著有第二表面劑化合物的(表面改質)銀奈米線具有以下效應:在分散介質中所得表面改質銀奈米線之疏水性及因此分散性可根據個別實際情況需要藉由精密調節第一表面劑化合物之量與第二表面劑化合物之量(兩者均附著至表面改質銀奈米線之表面)的比率來調整。因此,對應導電層(亦即由應用產物產生之導電層,該產物包含其表面附著有經調節比率之兩種不同表面劑化合物的銀奈米線)之特性可根據個別情況需要調整。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中在步驟(b)中使用多元醇方法(polyol process)(亦稱為「多元醇方法(polyol method),兩個術語在本文全篇中同義使用」)製 備一定量之銀奈米線,其中該量之銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物,其中第二表面劑化合物不同於第一表面劑化合物,且其中第二表面劑化合物較佳為封端劑。
「多元醇方法(polyol method/polyol process)」為用於合成銀奈米線的一般方法。其例如在以下文件中描述:Xia等人,Nano Lett.2002,2,165;Adv.Mater.2002,14,833;Chem.Mater.2002,14,4736。
「封端劑(capping agent)」為在多元醇方法中的關鍵試劑。其為可控制或改質該等銀奈米線之生長的化合物。聚乙烯吡咯啶酮(polyvinylpyrrolidone;PVP)為目前使用最廣泛的封端劑。對應專利文獻為例如US 2009/0282948 A1、US 2011/0185852 A1、US 2014/0123808 A1、WO 2013/191337 A1、CN 103433503 A。在本發明之情形下,「封端劑」係指在多元醇方法中引導銀奈米粒子生長使得產生銀奈米線的化學劑。典型地,將特定量之封端劑附著至所產生的銀奈米線之表面,且其典型地需要特定的量測以自該表面移除封端劑。根據以上定義,具有附著至其表面之封端劑的銀奈米線視為表面改質銀奈米線,且封端劑視為表面劑化合物。
關於用於生產銀奈米線之多元醇方法的其他文獻:US 2012/0247275 A1揭示一種用於形成單分散銀奈米線之方法,其中利用多元醇。在多元醇中混合封端劑以形成實質上均質溶液。揭示聚乙烯吡咯啶酮(PVP)作為封端劑。
US 7922787 B2揭示「用於生產銀奈米線之方法(Methods for the production of silver nanowires)」(標題)。揭示PVP作為「有機保護劑」。
US 2009/0282948 A1揭示「奈米結構形成之方法及形狀選擇(Methods of nanostructure formation and shape selection)」(標題)。
US 2011/0185852 A1揭示「控制奈米結構形成及形狀之方法(Methods of controlling nanostructure formations and shapes)」。
US 2013/0255444 A1揭示「用於生產銀奈米線之方法及用於控制銀奈米線生長之試劑(Process for producing silver nanowires and agent for controlling growth of silver nanowires)」(標題)。
WO 2013/191337 A1揭示「用於銀奈米線之生產方法(production method for silver nanowire)」(標題)。
在不希望限制用於本發明中使用之銀奈米線的製備方法之數目的情況下,宜藉由使用多元醇方法製備步驟(b)中之表面改質銀奈米線,因為藉由多元醇方法製備之表面改質銀奈米線具有附著至表面之封端劑,其為如上文所描述之第二表面劑化合物。多元醇方法提供表面改質銀奈米線,其宜分散於有限數量之分散介質,例如乙醇或水中,且可因此用於化學反應或轉換,例如其中第一表面劑化合物附著至表面改質銀奈米線之表面(本發明方法之步驟(c))。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)方法為較佳的,其中第二表面劑化合物選自由聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide;PEO)及含有咪唑啉酮-1-基單元之聚合物組成之群。
尤其較佳的第二表面劑化合物為聚乙烯吡咯啶酮(PVP)。
此等特定的第二表面劑化合物已知為用於多元醇方法之典型的封端劑。對應表面改質銀奈米線可宜分散於有限數量之如上文所描述的分散介質,例如乙醇或水中。
適用作第二表面劑之含有咪唑啉酮-1-基單元之聚合物為例如
Figure 106111550-A0202-12-0010-1
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(c)中該第二表面劑(例如封端劑)化合物較佳藉由將該第二表面劑化合物換成該第一表面劑化合物而自步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面部分或完全移除。
典型地,在步驟(c)中具有一或多個選自由硫醇或胺組成之群的官能基之第一表面劑化合物牢固地附著至銀奈米線之表面,使得在步驟(b)之後附著至該表面改質銀奈米線之表面的第二表面劑化合物自該表面改質銀奈米線之表面解吸附。在較佳態樣中,在步驟(c)中藉由該等第一表面劑化合物移除之第二表面劑化合物為如上文所論述之封端劑,例如聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)及含有咪唑啉酮-1-基單元之聚合物。
在不希望受任何理論束縛的情況下,與在銀奈米線之表面與作為第二表面劑存在之典型封端劑,例如聚乙烯吡咯啶酮之吡咯啶酮單元之間的鍵之強度或數目相比,目前咸信在表面改質銀奈米線之表面與如上所定義第一表面劑化合物之官能基之間的鍵之強度或數目增加。自身實驗顯示與其表面附著有如上文所描述典型的第二表面劑化合物(特定言之封 端劑)的表面改質銀奈米線相比,其表面附著有具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基之第一表面劑化合物的表面改質銀奈米線,該一或多個官能基用於將該第一表面劑化合物附著至該表面改質銀奈米線之表面,在不同化學環境下更加穩定。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中- 在步驟(c)中,該第二表面劑(例如封端劑)化合物藉由在分散介質中將該第二表面劑化合物換成該第一表面劑化合物而部分或完全自步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面移除,使得(i)其表面附著有該等第一表面劑化合物之表面改質銀奈米線產生及(ii)至少一部分該第二表面劑化合物溶解或分散於該分散介質中,且隨後- 較佳藉由將其表面附著有該等第一表面劑化合物之該等表面改質銀奈米線自其中溶解或分散有至少一部分該第二表面劑化合物的分散介質中分離,而將其表面附著有該等第一表面劑化合物之該等表面改質銀奈米線與溶解或分散於該分散介質中之至少該部分該第二表面劑化合物分離。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中該所得產物包含一定量之分散於產物分散介質中之表面改質銀奈米線。
在本文中,「產物分散介質(product dispersion medium)」為本發明之較佳方法之產物的連續相,其中該產物為分散液且包含分散於該 連續相中的表面改質銀奈米線。因此,產物分散液包含呈不連續相形式之表面改質銀奈米線。產物分散介質可由添加劑分散介質或添加劑分散介質之混合物及如下文所定義之中間分散介質組成。
較佳產物分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的有機溶劑:醇、醚(例如二醇醚)、酯、酮及烴(例如芳族烴)。
尤其較佳產物分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的有機溶劑:2-丙醇、甲苯、二丙二醇、甲基醚乙酸酯、丙酮、乙酸丁酯、丁酮、乙醇、2-丁醇及四氫呋喃。
視所選擇之各別產物分散介質而定,熟習此項技術者可識別大部分合適的第一表面劑化合物以便獲得分散液產物之最大穩定性,亦即表面改質銀奈米線歷經較長時間段,例如數天及數週而仍然均質分散。
出人意料地,已發現具有一或多個選自由硫醇或胺組成之群的官能基之表面劑化合物可牢固地附著至銀奈米線之表面,且因此可例如以使得表面改質銀奈米線可均質地且永久地分散於多種有機溶劑的方式改變銀奈米線之表面特性。
如根據本發明方法製備之表面改質銀奈米線對應地具有其可均質地分散於廣泛範圍之分散介質中的優勢。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)方法為較佳的,其中- 在步驟(b)中製備或提供分散於中間分散介質中之一定量之銀奈米線及 - 在步驟(b)之後且在步驟(c)之前、在步驟(c)中或在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質經部分或完全換成不同於該中間分散介質的添加劑分散介質。
「中間分散介質(intermediate dispersion medium)」為包含例如如本發明之較佳方法之步驟(b)中所製備或所提供之銀奈米線(較佳表面改質銀奈米線)的中間分散液之連續相。中間分散液包含呈不連續相形式之銀奈米線且較佳為如由多元醇方法(在此情況下銀奈米線經表面改質)產生的中間產物。
在多數情況下,由步驟(c)產生之表面改質銀奈米線(亦即其表面附著有第一表面劑化合物之銀奈米線)不與步驟(b)之後存在的中間分散介質完美相容,或中間分散介質不滿足分散液在工業方法中之未來用途的需要。特定言之,在此類情況下,部分或完全交換中間分散介質為較佳的。較佳地,選擇添加劑分散介質使得相容性改良(亦即由步驟(c)產生之表面改質銀奈米線與添加劑分散介質或添加劑分散介質/中間分散介質混合物相容)及/或選擇添加劑分散介質以便滿足分散液在工業方法中之未來用途的需要。
根據本發明之此態樣,尤其較佳的為如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明方法,其中在步驟(b)中,製備或提供分散於中間分散介質中之一定量之銀奈米線,其中由步驟(b)產生之該等銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物(參見上文),且其中在步驟(c)中,將該第二表面劑化合物換成第一表面劑化合物,該第一表面劑化合物具有用於將第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面的一或多個官能基, 第一表面劑化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,隨後在步驟(c-1)中,將中間分散介質(部分或完全)換成不同於中間分散介質之添加劑分散介質。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中- 在步驟(b)中製備或提供分散於中間分散介質中之一定量之銀奈米線及- 在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質部分或完全換成不同於中間分散介質之添加劑分散介質。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中在步驟(b)中,製備或提供分散於中間分散介質中之一定量之銀奈米線,其中該等銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物,其中第二表面劑化合物不同於第一表面劑化合物,其中在步驟(c)中,該第二表面劑化合物較佳藉由將該第二表面劑化合物換成該第一表面劑化合物而自步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面部分或完全移除,及其中,在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質部分或完全換成不同於中間分散介質之添加劑分散介質。
當交換中間分散介質時,熟習此項技術者將考慮銀奈米線上之表面劑化合物與添加劑分散介質或與中間分散介質及添加劑分散介質之混合物的相容性。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中- 在步驟(b)中,製備或提供以中間分散液之總量計以在0.001重量%至2重量%範圍內之濃度分散於中間分散介質中的一定量之銀奈米線,其中中間分散液具有至少80%之均質指數,及/或- 所得產物為產物分散液,其包含以產物分散液之總量計以在0.001重量%至2重量%範圍內之濃度分散於產物分散介質中之一定量之表面改質銀奈米線,其中產物分散液具有至少80%之均質指數。
用於均質指數之測定方法如下定義。均質指數為至少80%之產物分散液或中間分散液不包含大量銀奈米線之聚結物或聚集物且因此易於處理成其中銀奈米線均質分佈之膜。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中該中間分散介質及/或添加劑分散介質的沸點在1013hPa下>30℃,較佳沸點在1013hPa下>120℃。
在將如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)產物塗佈至物品之表面上期間(參見根據本發明塗佈物品之表面的方法,如下文所論述),典型地分散介質不應完全蒸發。因此,宜採用沸點在1013hPa下超過30℃之中間及/或添加劑分散介質。若更高溫度用於使用本發明方法之產 物的塗佈方法(或如上文所描述為較佳的),則宜使用以下分散液- 包含添加劑分散介質或- 包含中間分散介質與添加劑分散介質之混合物沸點在塗佈方法中在1013hPa下高於120℃。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中該中間分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物- 水、- 丙酮、- 甲醇、- 乙醇、- 丙-1-醇、- 丙-2-醇、- 1-羥基丁、- 2-羥基丁、- 1-羥基-2-甲基丙、- 2-羥基-2-甲基丙、- 甲酸、- 乙酸、- 丙酸及 - 苯胺。
此等特定的中間分散介質及對應化合物宜用於製備銀奈米線之多種合成方法。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法,更佳根據其中使用如上文所描述之特定中間分散介質的方法為較佳的,其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:具有至少2個碳原子、較佳至少4個碳原子之碳原子總數(包括取代基)的經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物。
如上文或下文所描述的經取代有機化合物之較佳取代基為選自由以下組成之群的典型官能基:- -OH(產生醇之羥基-取代基)、- =O(產生酮或醛之側氧基-取代基)、- -O-(產生醚之氧雜-取代基)、- -C(=O)OH(產生羧酸之羧酸取代基)、- -F(氟-取代基)、- -Cl(氯-取代基)、- -Br(溴-取代基)、- -I(碘-取代基)及- -NH2(胺基-取代基)。
在多數情況下,較佳在相同有機化合物上具有數個取代基,例如在相鄰位置中具有產生對應酯之側氧基-取代基及氧雜-取代基,例如乙 酸乙酯、CH3CH2-C(=O)-O-CH2CH3、乳酸乙酯或羥基乙酸丁酯。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:具有至少2個碳原子、較佳至少4個碳原子之碳原子總數(包括取代基)的經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物,且較佳包含一或多種選自由以下組成之群的化合物- 醇、- 醚、- 酯、- 酮及- 芳族有機化合物。
如上文所描述的適合醇之實例為1-羥基戊烷、2-羥基戊烷、1-羥基-2-甲基戊及2-羥基-2-甲基戊。
如上文所描述的適合醚之實例為二乙醚、四氫呋喃及二異丙基醚。
如上文所描述的適合酯之實例為二丙二醇甲基醚乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯及羥基乙酸丁酯。
如上文所描述的適合酮之實例為2-丁酮、2-戊酮、2-己酮及異佛爾酮。
如上文所描述的適合芳族有機化合物之實例較佳為芳族 烴,例如甲苯、二甲苯及乙苯。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中附著至該等表面改質銀奈米線之表面的表面劑化合物之總重量與該等表面改質銀奈米線之總重量的比率在0.01至0.3範圍內,且藉由熱解重量分析測定。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之具有一或多個官能基之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0019-2
其中- Y為SH或NH2,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 具有1至10個碳原子之碳原子總數的烷基,或- 具有2至10個碳原子之碳原子總數的烯基; 及- 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0020-4
其中- Y為SH或NH2,- X為氫、甲基(-CH3)、乙基(-CH2-CH3)、胺基甲基(-CH2-NH2)或2-胺基乙基(-CH2-CH2-NH2),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基、乙基或羥基之含義,- m為0或1且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之具有一或多個官能基之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0020-5
其中- Y為SH或NH2,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 具有1至4個碳原子之碳原子總數的烷基,或- 具有2至4個碳原子之碳原子總數的烯基;及- 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0021-6
其中- Y為SH或NH2,- X為氫、甲基(-CH3)、乙基(-CH2-CH3)、胺基甲基(-CH2-NH2)或2-胺基乙基(-CH2-CH2-NH2),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫或甲基之含義,- m為1且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之具有一或多個官能基之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0022-9
其中- Y為SH,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 具有1至4個碳原子之碳原子總數的烷基,或- 具有2至4個碳原子之碳原子總數的烯基;及- 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0022-8
其中 - Y為SH,- X為氫、甲基(-CH3)或乙基(-CH2-CH3),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基或羥基之含義,- m為0或1且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在5至150範圍內之整數。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之具有一或多個官能基之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0023-10
其中- Y為SH,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 甲基,或 - 具有2至4個碳原子之碳原子總數的烯基;及- 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0024-51
其中- Y為SH,- X為氫、甲基(-CH3)或乙基(-CH2-CH3),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基或羥基之含義,- m為0且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在5至50範圍內之整數。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(poly(ethylene glycol)methyl ether thiol;PEGT)、4-甲基苯硫酚、1-十二烷硫醇、十六烷基胺及聚醚胺。
尤其較佳的第一表面劑化合物為聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)。
在本發明之情形下,術語「聚(乙二醇)甲基醚硫醇」對應於具有在500g/mol至20000g/mol範圍內之重量平均分子量及以下式(II-a) 之結構的聚合物
Figure 106111550-A0202-12-0025-13
其中- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基、乙基或羥基之含義,且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數。
在本發明之情形下,術語「聚醚胺」對應於具有在500g/mol至20000g/mol範圍內之重量平均分子量及以下式(II-b)之結構的聚合物
Figure 106111550-A0202-12-0025-12
其中- Y為NH2、甲基、乙基或丙基,- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基、乙基或羥基之含義,且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數。
特定言之,如上文所描述的方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物選自由聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)組成之群, 且其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物- 乙酸丁酯、- 丙酮、- 甲苯、- 水、- 乙醇、- 2-丙醇、- 二丙二醇甲基醚乙酸酯、- 乙二醇甲基醚及- 丙二醇甲基醚。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物選自由聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺組成之群,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內、較佳在200至100 000g/mol範圍內、更佳在500至20 000g/mol範圍內。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物之該至少一個官能基為硫醇,其中較佳地,步驟(c)中產生之表面改質銀奈米線之特徵為在1372cm-1下引起IR信號的鍵。
Figure 106111550-A0202-12-0027-15
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中以產物之總體積計,步驟(c)中產生之該等表面改質銀奈米線之濃度在0.5g/L至20g/L範圍內。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之方法為較佳的,其中在步驟(d)中添加選自由以下組成之群的一或多種其他成分黏合劑、樹脂、塑化劑、消泡劑、腐蝕抑制劑、增效劑、界面活性劑及不附著至銀奈米線之表面的具有一或多個官能基之表面劑化合物,表面劑化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群。
如上文所描述的典型黏合劑之實例為- 重量平均分子量範圍介於2000至20,000之聚(甲基丙烯酸甲酯)。
- 重量平均分子量範圍介於1000至5000之巰基聚(乙二醇)甲酸,及- 重量平均分子量範圍介於1,000至100,000之聚乙烯醇。
添加如上文所描述之其他成分的優勢為進一步改良所得產物之特性且因此有利地根據所要的功能調整所得產物。
本發明亦係關於一種產物(a)其包含- 一定量之表面改質銀奈米線,其中該等表面改質銀奈米線中之每一者可藉由- 向銀奈米線之表面- 附著第一表面劑化合物來製備,該第一表面劑化合物具有用於將第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面的一或多個官能基,第一表面劑化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,及視情況- 一或多種其他成分及/或(b)其利用或可利用如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)方法獲得。
一般而言,若不另外陳述,則在製備產物之方法之情形下以上本文所論述的本發明之所有態樣對根據本發明細節上作必要修改。且同 樣地,若不另外陳述,則以下本文所論述的根據本發明之產物之所有態樣對製備根據本發明之產物的方法細節上作必要修改。
本發明之產物(如上所定義)較佳為產物,其中附著至該等表面改質銀奈米線之表面的表面劑化合物之總重量與該等表面改質銀奈米線之總重量的比率在0.01至0.3範圍內,且藉由熱解重量分析測定。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供的具有一或多個官能基之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0029-16
其中- Y為SH或NH2,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 具有1至10個碳原子之碳原子總數的烷基,或- 具有2至10個碳原子之碳原子總數的烯基; 及- 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0030-52
其中- Y為SH或NH2,- X為氫、甲基(-CH3)、乙基(-CH2-CH3)、胺基甲基(-CH2-NH2)或2-胺基乙基(-CH2-CH2-NH2),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基、乙基或羥基之含義,- m為0或1且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中該表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、1-十二烷硫醇、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物選自由聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺組成之群,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內、較佳在200至100 000g/mol範圍內、更佳在500至20 000g/mol範圍內。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物之該至少一個官能基為硫醇,其中較佳地,步驟(c)中產生之表面改質銀奈米線之特徵為在1372cm-1下引起IR信號的鍵。
較佳產物為如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物,其包含產物分散介質作為另一成分,其中該產物為包含分散於產物分散介質中之一定量之表面改質銀奈米線的產物分散液,其中該產物具有至少80%之均質指數,其中以產物分散液之總量計,表面改質銀奈米線在產物分散液中之濃度較佳在0.001重量%至2重量%範圍內。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中該產物分散介質的沸點在1013hPa下>30℃,較佳沸點在1013hPa下>120℃。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中該產物分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物- 水、- 經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物及- 其混合物。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明 之產物為較佳的,其中該經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物選自由以下組成之群- 醇、- 醚、- 酯、- 酮及- 芳族有機化合物。
適合的醇之實例為1-羥基丁、2-羥基丁、1-羥基-2-甲基丙及2-羥基-2-甲基丙。
適合的醚之實例為二乙醚、四氫呋喃及二異丙基醚。
適合的酯之實例為乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯及乙酸丁基羥酯。
適合的酮之實例為丁酮、2-戊酮、2-己酮及異佛爾酮。
此類芳族有機化合物之實例為甲苯、二甲苯及乙苯。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其中以產物之總體積計,該等表面改質銀奈米線之濃度在0.5g/L至20g/L範圍內。
如上文所描述之(較佳地,如上文所描述為較佳的)本發明之產物為較佳的,其包含一或多種選自由以下組成之群的其他成分黏合劑、樹脂、 塑化劑、消泡劑、腐蝕抑制劑、增效劑、界面活性劑及不附著至銀奈米線之表面的具有一或多個官能基之表面劑化合物,表面劑化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群。
本發明亦係關於一種產物,其包含- 一定量之表面改質銀奈米線,該等表面改質銀奈米線中之每一者包含- 銀奈米線及附著至其表面的- 具有用於將第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面的一或多個官能基之第一表面劑化合物,第一表面劑化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,及視情況- 其他成分。
其中表面劑化合物較佳藉由在1372cm-1下引起IR信號之鍵附著至銀奈米線之表面。
一般而言,本文上文中所論述的本發明之所有態樣在以下情形下:一種製備產物之方法對包含以下之產物細節上作必要修改- 一定量之表面改質銀奈米線,該等表面改質銀奈米線中之每一者包含 - 銀奈米線及附著至其表面的- 具有用於將第一表面劑化合物附著至如上文所描述銀奈米線之表面的一或多個官能基之第一表面劑化合物,若不另外陳述的話。
一般而言,本文上文中所論述的本發明之所有態樣在以下情形下:一種製備產物之方法對以下之用途細節上作必要修改- 如上文所描述之產物用作塗佈材料或墨水,- 具有一或多個官能基之化合物,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於改質銀奈米線之表面的表面劑化合物,- 具有一或多個官能基之第一表面劑化合物,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用於與不同於第一表面劑化合物之第二表面劑化合物交換且附著至銀奈米線之表面,及- 具有一或多個官能基之化合物,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於分散介質中之銀奈米線的分散增強劑,如下文中所描述。
本發明亦係關於一種產物,其包含分散於產物分散介質中之一定量之表面改質銀奈米線,其中至少一部分該等表面改質銀奈米線,較佳該等表面改質銀奈米線中之每一者其表面附著有具有一或多個官能基之第一表面劑化合物,該一或多個官能基用於將第一表面劑化合物附著至該(等)銀奈米線之表面, 其中具有一或多個官能基之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0035-19
其中- Y為SH或NH2,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 具有1至10個碳原子之碳原子總數的烷基,或- 具有2至10個碳原子之碳原子總數的烯基;及- 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0035-18
其中- Y為SH或NH2,- X為氫、甲基(-CH3)、乙基(-CH2-CH3)、胺基甲基(-CH2-NH2) 或2-胺基乙基(-CH2-CH2-NH2),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基、乙基或羥基之含義,- m為0或1且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數,及/或其中該第一表面劑較佳選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、1-十二烷硫醇、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺,及/或其中該第一表面劑化合物更佳選自由聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺組成之群,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內、較佳在200至100 000g/mol範圍內、更佳在500至20 000g/mol範圍內,且其中該產物分散介質由添加劑分散介質或添加劑分散介質與中間分散介質之混合物組成,且其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:具有至少4個碳原子總數之包括取代基的經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物,且較佳包含一或多種選自由以下組成之群的化合物 - 醇、- 醚、- 酯、-酮及- 芳族有機化合物,一般而言,本文上文中所論述的本發明之所有態樣在以下情形下:一種製備產物之方法對如上文所描述之產物及/或其作為塗佈材料或墨水之用途細節上作必要修改。
本發明亦係關於一種如上文所描述之產物作為塗佈材料或墨水的用途。
本發明亦係關於一種具有一或多個官能基之化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於改質銀奈米線之表面的表面劑化合物。
本發明亦係關於一種具有一或多個官能基之第一表面劑化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用於與不同於第一表面劑化合物之第二表面劑化合物交換,且附著至銀奈米線之表面。
較佳為如上文所描述的用途,其中該第二表面劑化合物為用於製造銀奈米線之多元醇方法的封端劑。
本發明亦係關於一種具有一或多個官能基之化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於分散介質中之銀奈米線的分散增強劑。
較佳為如上文所描述的用途,其中該等銀奈米線使用多元醇方法製備。
本發明亦係關於一種塗佈物品之表面的方法,其包含以下步驟:- 將如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)產物塗覆至該物品之表面,及視情況- 硬化及/或乾燥該表面上之塗覆產物。
如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)產物為有利的,因為其可便於在物品之表面上硬化或乾燥。
如上文所描述之方法為較佳的,其中將如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)產物塗覆至該物品之表面的該步驟選自由以下組成之群:噴塗、塗刷、印刷及塗佈,其中將如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)產物塗覆至該物品之表面的步驟較佳包含自計量塗佈或預計量塗佈,其中將如上文所描述之(或如上文所描述為較佳的)產物塗覆至該物品之表面的步驟尤其較佳包含預計量塗佈。
尤其較佳為如上文所描述之或如上文所描述為較佳的塗佈物品之表面的方法,其中該中間分散介質及/或添加劑分散介質的沸點在 1013hPa下>30℃,較佳沸點在1013hPa下>120℃。
預計量塗佈步驟之非限制性實例為單層或多層滑珠式塗佈(slide-bead coating)、單層或多層狹縫珠式塗佈(slot-bead coating)及單層或多層簾式塗佈。
不同塗覆步驟之含義可重疊(例如印刷可亦為塗佈)且自計量塗佈之一個實例為所謂的「網板印刷」。
在下文中,進一步藉由概述其較佳態樣解釋本發明。本發明一方面包含如申請專利範圍中所定義之標的且另一方面包含替代標的。
1.一種製備包含分散於產物分散介質中之一定量之表面改質銀奈米線之產物的方法,該方法包含以下步驟:(a)製備或提供具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基之第一表面劑化合物,該一或多個官能基用於將該第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面;(b)製備或提供分散於中間分散介質中之一定量之銀奈米線;(c)將步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物附著至步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面,使得產生表面改質銀奈米線;及在步驟(b)之後且在步驟(c)之前、在步驟(c)中或在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質經部分或完全換成不同於該中間分散介質的添加劑分散介質,其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物: 具有至少4個碳原子之碳原子總數(包括取代基)的經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物,且較佳包含一或多種選自由以下組成之群的化合物- 醇、- 醚、- 酯、- 酮及- 芳族有機化合物;及視情況(d)添加一或多種其他成分及/或進行一或多個其他步驟使得產生該產物。
2.如申請專利範圍第1項之方法,其中在步驟(b)中- 製備或提供一定量之銀奈米線,其中該等銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物,其中該第二表面劑化合物不同於該第一表面劑化合物;及/或- 使用多元醇方法製備一定量之銀奈米線,其中該量之銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物,其中該第二表面劑化合物不同於該第一表面劑化合物,其中該第二表面劑化合物較佳為封端劑,其中該第二表面劑化合物更佳選自由以下組成之群:聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)及含有咪唑啉酮-1-基單元之聚合物。
3.如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中在步驟(c)中,該第二表面劑化合物較佳藉由將該第二表面劑化合物換成該第一表面劑化合物而部分或完全自步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面移除。
4.如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該所得產物包含分散於產物分散介質中之一定量之表面改質銀奈米線,其中,較佳地,- 在步驟(b)中製備或提供分散於中間分散介質中之一定量之銀奈米線及- 在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質經部分或完全換成不同於該中間分散介質之添加劑分散介質。
5.如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中- 在步驟(b)中,製備或提供以中間分散液之總量計以在0.001重量%至2重量%範圍內之濃度分散於中間分散介質中的一定量之銀奈米線,其中該中間分散液具有至少80%之均質指數,及/或- 該所得產物為產物分散液,其包含以該產物分散液之總量計以在0.001重量%至2重量%範圍內之濃度分散於產物分散介質中之一定量之表面改質銀奈米線,其中該產物分散液具有至少80%之均質指數。
6.如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中該中間分散介質及/或該添加劑分散介質的沸點在1013hPa下>30℃,較佳沸點在1013 hPa下>120℃。
7.如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中附著至該等表面改質銀奈米線之表面的表面劑化合物之總重量與該等表面改質銀奈米線之總重量的比率在0.01至0.3範圍內,且藉由熱解重量分析測定。
8.如前述申請專利範圍中任一項之方法,其中步驟(a)中所製備或所提供之具有一或多個官能基的該第一表面劑化合物選自由以下組成之群- 式(I)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0042-21
其中- Y為SH或NH2,且- R1、R2、R3、R4及R5彼此獨立地為- 氫,- 具有1至10個碳原子之碳原子總數的烷基,或- 具有2至10個碳原子之碳原子總數的烯基;及 - 式(II)化合物
Figure 106111550-A0202-12-0043-53
其中- Y為SH或NH2,- X為氫、甲基(-CH3)、乙基(-CH2-CH3)、胺基甲基(-CH2-NH2)或2-胺基乙基(-CH2-CH2-NH2),- 各Z獨立地具有任何其他Z氫、甲基、乙基或羥基之含義,- m為0或1且- n為在0至300範圍內、較佳在1至200範圍內、更佳在50至150範圍內之整數,及/或其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、1-十二烷硫醇、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺,及/或其中步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物選自由聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺組成之群,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內、較佳在200至100 000g/mol範圍內、更佳在500至20 000g/mol範圍內。
9.一種產物(a)其包含- 一定量之表面改質銀奈米線,其中該等表面改質銀奈米線中之每一者可藉由- 向銀奈米線之表面- 附著第一表面劑化合物來製備,該第一表面劑化合物具有用於將該第一表面劑化合物附著至該銀奈米線之表面的一或多個官能基,該第一表面劑化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其中該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺及視情況- 一或多種其他成分及/或(b)其利用或可利用如前述申請專利範圍中任一項之方法獲得。
10.一種如申請專利範圍第9項之產物的用途,其用作塗佈材料或墨水。
11.一種具有一或多個官能基之化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於改質銀奈米線之表面的表面劑化合物,其中該表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺。
12.一種具有一或多個官能基之第一表面劑化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用於與不同於該第一表面劑化合物之第二表面劑化合物交換且附著至銀奈米線之表面,其中該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺,且其中該第二表面劑化合物較佳為用於製造銀奈米線之多元醇方法的封端劑。
13.一種具有一或多個官能基之化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於分散介質中之銀奈米線的分散增強劑,其中該化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)、4-甲基苯硫酚、十六烷基胺及聚醚胺,且其中該等銀奈米線較佳使用多元醇方法製備。
14.一種塗佈物品之表面的方法,該方法包含以下步驟:- 將如申請專利範圍第9項之產物塗覆至該物品之表面,及視情況- 硬化及/或乾燥該表面上之該塗覆產物。
15.如申請專利範圍第14項之方法,其中將如申請專利範圍第9項之產物塗覆至該物品之表面的步驟選自由以下組成之群:噴塗、塗刷、印刷及塗佈,其中將如申請專利範圍第9項之產物塗覆至該物品之表面的步驟較佳包含自計量塗佈或預計量塗佈,其中將如申請專利範圍第9項之產物塗覆至該物品之表面的步驟尤其較佳包含預計量塗佈。
本發明進一步藉由以下實驗實施例進一步描述:
實施例:
測定方法:
1.熱解重量分析
熱解重量分析在TA儀器上進行。
2.光學顯微法
光學顯微法影像藉由暗場顯微法在Olympus BX 51儀器上獲 得。
3.掃描電子顯微法
掃描電子顯微法影像在Phenom,Pro-X儀器上獲得。
4.薄層電阻
乾燥層之薄層電阻藉由在Lucas實驗室pro-4上之四點探針工作台來量測。
5.光學特性
透射率及混濁度根據ASTM D1003藉由haze-gard加上供應商BYK-Gardener之測霧計量測。
6.接觸角實驗
在聚合物基板上之不同銀奈米線層之接觸角藉由來自dataphysics之OCA量測儀器來量測。
7.均質指數
典型的且較佳的中間或產物分散液具有在0.001重量%至2重量%範圍內的銀奈米線之濃度。特定言之,此類中間或產物分散液之均質指數可根據以下程序測定:為了測定均質指數,暗場顯微鏡影像藉由公司Olympus之Olympus BX 51顯微鏡採用0.05ml分散液。放大率為200×,其中顯微鏡之視覺晶狀體放大率為10×且接物鏡放大率為20×。
所採用影像之尺寸對應於0.12mm2之面積(其可利用影像上之比例尺測定)。
隨後,暗場顯微鏡影像分成400個相同的方形單元。
在後續步驟中,測定包含銀奈米線之方形單元之數目與總方形單元之總數的比率。對於各樣品,計算從同一分散液樣品之對應數目之顯微鏡影像獲得的三個比率之平均值,採用在該分散液樣品中不同位置隨機選擇的顯微鏡影像。三個比率之此平均值定義為均質指數。
完美地均質分散之樣品的均質指數為100%。具有高於80%之均質指數的樣品視為『穩定的』。
實驗
實驗1
實驗1.1
以5ml N2/min之流速將氮氣鼓泡通過500ml乙醇持續半小時,以便移除溶解於乙醇中之氧。
步驟(a):
在無氧乙醇中製備具有如表1a中顯示之不同濃度的各包含一種特定第一表面劑化合物之七種溶液。
Figure 106111550-A0202-12-0049-54
作為第一表面劑化合物之實施例,在七種溶液中之每一者中,添加以下化合物中之一者:溶液1:重量平均分子量為40,000g/mol之PVP(CAS編號:9003-39-8)(在下文中指定為PVP),溶液2:1-十二烷硫醇,溶液3:重量平均分子量為800g/mol之PEGT, 溶液4:重量平均分子量為6000g/mol之PEGT,溶液5:1-胺基十六烷(在下文中指定為十六烷基胺),溶液6:重量平均分子量為2000g/mol之聚醚胺(CAS編號:83713-01-3)(在下文中指定為聚醚胺),或溶液7:4-甲基苯硫酚。
步驟(b):
製備具有0.5重量%其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線之濃度的中間分散液。
步驟(c):
向200ml含有所製備表面劑化合物中之每一者的溶液添加16ml所製備中間分散液,使得在各情況下分別獲得反應分散液(反應分散液1、2、3、4、5、6及7)。
在氮氣氛圍下,攪拌反應分散液中之每一者持續如表1中所指定之時間段,使得附著至表面改質銀奈米線之表面的PVP換成對應第一表面劑化合物(如以上步驟(a)中所描述)。在各情況下,包含其表面附著有對應第一表面劑化合物之表面改質銀奈米線的中間產物分散液產生。
Figure 106111550-A0202-12-0050-24
步驟(d):
使中間產物分散液中之每一者在4000rpm下離心15min,且在各情況下將中間產物分散介質與表面改質銀奈米線分離,該等表面改 質銀奈米線隨後再分散於30ml 1:1乙醇/丙酮溶液中,由此在各情況下獲得乙醇/丙酮分散液。
隨後,針對七種乙醇/丙酮分散液中之每一者重複離心、分離及再分散步驟,接著再進行離心及分離步驟,使得產生以下六種固體表面改質銀奈米線樣品:樣品1:其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線,樣品2:其表面附著有1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線(作為用於本發明之方法的實施例),樣品3:其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線(作為本發明之產物的實施例),樣品4:其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線(作為本發明之產物的實施例),樣品5:其表面附著有十六烷基胺之表面改質銀奈米線(作為本發明之產物的實施例),樣品6:其表面附著有聚醚胺之表面改質銀奈米線(作為本發明之產物的實施例),及樣品7:其表面附著有4-甲基苯硫酚之表面改質銀奈米線(作為本發明之產物的實施例)。
隨後,將所得樣品1-7再分散於如以下表2中所描繪之各種產物分散介質中,且在各情況下獲得產物分散液。以產物分散液之總重量計,在所得產物分散液中其表面附著有對應表面劑化合物之表面改質銀奈 米線的濃度為0.1重量%。
在下一步驟中,包含以下之所得產物分散液的均質指數(i)表面改質銀奈米線(i-比較)其表面附著有PVP或(i-本發明)其表面附著有表面劑化合物及(ii)不同分散介質藉由光學顯微法來量測。分散液,其包含表面改質銀奈米線(i-本發明)其表面附著有表面劑化合物(樣品2至6)為本發明之產物之實施例。結果概括於表2中。
Figure 106111550-A0202-12-0052-26
*其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中之分散液的顯微法影像顯示於以下圖1中。
**其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中之分散液的顯微法影像顯示於以下圖2中。
表2中描繪之結果顯示表面附著有1-十二烷硫醇、重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT、十六烷基胺及重量平均分子量在2000g/mol範圍內之聚醚胺及4-甲基苯硫酚的銀奈米線可分散於不同有機化合物中。
實驗1.2
將包含水、乙醇或2-丙醇之分散液儲存兩週及四週,且在儲存之後測定其均質指數(分別參見以下表2 i)及表ii))。
表2 i)中描繪之結果顯示表面附著有1-十二烷硫醇、重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT、十六烷基胺及重量平均分子量在2000g/mol範圍內之聚醚胺以及4-甲基苯硫酚的銀奈米線可均質地分散於水、乙醇或2-丙醇中,且經兩週時段為穩定的。
與此相反,表面附著有PVP之銀奈米線在經兩週之時段儲存之後不再均質地分散於2-丙醇中。
Figure 106111550-A0202-12-0053-55
表2 ii)中描繪之結果顯示表面附著有1-十二烷硫醇、重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT、十六烷基胺、聚醚胺及4-甲基苯硫酚的銀奈米線可均質地分散於水、乙醇或2-丙醇中,且經四週之時段為穩定的。
與此相反,表面附著有PVP之銀奈米線在經四週之時段儲存之後不再均質地分散於2-丙醇中。
Figure 106111550-A0202-12-0054-29
實驗1.3
不同的分散液,其包含其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線於不同分散介質中(樣品1),其表面附著有1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線於不同分散介質中(樣品2),其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中(樣品3),其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於不同分散介質中(樣品4),其表面附著有重量平均分子量在2000g/mol範圍內之聚醚胺的表面改 質銀奈米線於不同分散介質中(樣品6)或其表面附著有4-甲基苯硫酚之表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中(樣品7)
儲存兩週,且其均質指數在儲存之後測定(參見以下表2 iii))。
Figure 106111550-A0202-12-0055-56
*當四氫呋喃為分散介質時(與包含表面附著有PVP之銀奈米線的對應分散液相比),已儲存兩週之儲存時間段之樣品2仍均質地分散。
**當甲苯或丙酮為分散介質時(與包含表面附著有PVP之銀奈米線的對應分散液相比),已儲存兩週之儲存時間段之樣品4仍均質地分散。
***當丁酮、四氫呋喃或丙酮為分散介質時(與包含表面附著有PVP之銀奈米線的對應分散液相比),已儲存兩週之儲存時間段之樣品6仍均質地分散。
表2 iii)中描繪之結果顯示表面附著有1-十二烷硫醇、重量平均分子量為800g/mol之PEGT、重量平均分子量為6000g/mol之PEGT及重量平均分子量在2000g/mol範圍內之聚醚胺的銀奈米線可均質地分散於二丙二醇甲基醚乙酸酯中,且對應分散液經兩週之時段為穩定的。
與以上結果相比,表面附著有PVP之銀奈米線不能均質地 分散於對應分散介質中。
實驗1.4
分散液,其包含
其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線於不同分散介質中(樣品1),其表面附著有1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線於不同分散介質中(樣品2),其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中(樣品3),其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於不同分散介質中(樣品4),其表面附著有重量平均分子量在2000g/mol範圍內之聚醚胺的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中(樣品6),或其表面附著有4-甲基苯硫酚之表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中(樣品7)
儲存四週,且其均質指數在儲存之後測定(參見以下表2 iv))。
Figure 106111550-A0202-12-0056-57
*已儲存四週之儲存時間段之樣品2仍均質地分散於四氫呋喃中(與包 含表面附著有PVP之銀奈米線的對應分散液相比)。
**已儲存四週之儲存時間段之樣品4仍均質地分散於丙酮或甲苯中(與包含表面附著有PVP之銀奈米線的對應分散液相比)。
表2 iv)中描繪之結果顯示表面附著有1-十二烷硫醇、重量平均分子量為800g/mol之PEGT、重量平均分子量為6000g/mol之PEGT及聚醚胺的銀奈米線可均質地分散於二丙二醇甲基醚乙酸酯中,且對應分散液經四週之時段為穩定的。
與以上結果相比,表面附著有PVP之銀奈米線不能均質地分散於對應分散介質中。
實施例2
實施例2.1
將包含二丙二醇甲基醚乙酸酯及如實驗1中所製備之其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線的2ml產物分散液(參見以上表2)與0.01g氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯聚合物(氯乙烯共聚合物丙烯酸酯及三聚合物丙烯酸酯聚合物為來自Wacker Chemie AG之材料編號為291132 VINNOL® E 15/40 A TF的產品)混合,使得產生銀墨水組成物。
實施例2.1中產生之銀墨水組成物中的該等表面改質銀奈米線之濃度為0.5重量%。銀墨水組成物中之該氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯聚合物之濃度為0.5重量%。
由於在該銀墨水中其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線聚集,所得銀墨水組成物不能成功地印刷至基板上。
實施例2.2
其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線如上文實驗1(樣品3)中所描述製備。
將包含二丙二醇甲基醚乙酸酯及如實驗1中所製備之其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT之表面改質銀奈米線的2ml產物分散液(參見以上表2)與0.01g氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯聚合物(其為來自Wacker Chemie AG之材料編號為291132 VINNOL® E 15/40 A TF的產品)混合,使得產生銀墨水組成物。
銀墨水組成物藉由LAU分散器DAS 200(DIN 53 238)完全混合15min。
實驗2.2中產生之銀墨水組成物中的該等表面改質銀奈米線之濃度為0.5重量%。銀墨水組成物中之該氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯之濃度為0.5重量%。
將銀墨水組成物藉由刮塗(塗佈速度:5cm/s)塗覆至基板,得到在聚合物基板上厚度為6μm之濕墨水層。刮塗藉由來自Erichsen之K303 Modell 625在室溫下進行。關於刮塗之更多資訊可在國際申請案第PCT/EP2015/068421號及第ASTM D823號之申請案中發現。
在聚合物基板上之濕墨水層在130℃下乾燥5分鐘,得到在聚合物基板上之乾墨水層。在此熱處理期間,重量平均分子量為800g/mol之PEGT仍然附著至該等表面改質銀奈米線之表面,且該等表面改質銀奈米線仍然均質地分散於聚合物基板上之濕墨水層中直至其完全乾燥為止。
測定聚合物基板上之乾墨水層之混濁度及薄層電阻且將其顯示於圖9中。聚合物基板上之乾墨水層之掃描電子顯微法影像顯示於圖3 中。
實施例2.3
其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線如上文實驗1(樣品4)中所描述製備。
將包含二丙二醇甲基醚乙酸酯及如實驗1中所製備之其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT之表面改質銀奈米線的2ml產物分散液(參見以上表2)與0.01g氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯聚合物(其為來自Wacker Chemie AG之材料編號為291132 VINNOL® E 15/40 A TF的產品)混合,使得產生銀墨水組成物。
將銀墨水組成物藉由LAU分散器DAS 200混合15min。
實驗2.3中產生之銀墨水組成物中的該等表面改質銀奈米線之濃度為0.5重量%。銀墨水組成物中之該氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯之濃度為0.5重量%。
將銀墨水組成物藉由刮塗(塗佈速度:5cm/s)塗覆至基板,得到在聚合物基板上厚度為6μm之濕墨水層。
在聚合物基板上之濕墨水層在130℃下乾燥5分鐘,得到在聚合物基板上之乾墨水層。在此熱處理期間,重量平均分子量為6000g/mol之PEGT仍然附著至該等表面改質銀奈米線之表面,且該等表面改質銀奈米線仍然均質地分散於聚合物基板上之濕墨水層中直至其完全乾燥為止。
測定聚合物基板上之乾墨水層之混濁度及薄層電阻且將其顯示於圖9中。聚合物基板上之乾墨水層之掃描電子顯微法影像顯示於圖4中。
實施例2.4
步驟(a):
在無氧乙醇中製備含有以200μM濃度之重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的第一溶液。
在無氧乙醇中製備含有以5mM濃度之重量平均分子量為800g/mol之PEGT的第二溶液。
步驟(b):
製備具有0.5重量%其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線之濃度的中間分散液。
步驟(c):
將200ml第一溶液與具有0.5重量%其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線之濃度的16ml中間分散液在氮氣氛圍下混合120min,使得附著至表面改質銀奈米線之表面的PVP換成重量平均分子量為6000g/mol之PEGT。接著在攪拌下將5mL第二溶液添加至混合物中。包含其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT之表面改質銀奈米線的中間產物分散液產生。
步驟(d):
將中間產物分散液在6000rpm下離心15min,且將中間產物分散介質與表面改質銀奈米線分離,將該等表面改質銀奈米線再分散於30ml新製1:1乙醇/丙酮溶液中,由此產生乙醇/丙酮分散液。
隨後,針對乙醇/丙酮分散液重複離心、分離、再分散步驟,接著再進行離心及分離步驟,使得產生其表面附著有重量平均分子量為800 g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線。
將其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線分散於二丙二醇甲基醚乙酸酯中,由此產生以表面改質銀奈米線及附著至其表面之PEGT的總重量計,濃度為0.5重量%該等表面改質銀奈米線的分散液。
步驟(e):
向所得分散液添加氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯聚合物,獲得銀墨水組成物。銀墨水組成物藉由LAU分散器DAS 200(DIN 53 238)完全混合15min。
在銀墨水組成物中該等表面改質銀奈米線之濃度為0.5重量%。銀墨水組成物中之該氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯之濃度為0.5重量%。
將銀墨水組成物藉由刮塗(塗佈速度:5cm/s)塗覆至基板,得到在聚合物基板上厚度為6μm之濕墨水層。
在聚合物基板上之濕墨水層在130℃下乾燥5分鐘,得到在聚合物基板上之乾墨水層。在此熱處理期間,重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT仍然附著至該等表面改質銀奈米線之表面,且該等表面改質銀奈米線仍然均質地分散於聚合物基板上之濕墨水層中直至其完全乾燥為止。
實施例2.5-實施例2.2、2.3及2.4之結果
聚合物基板上之乾墨水層之掃描電子顯微法影像顯示於圖5中。
對於各實施例(亦即實施例2.2、2.3或2.4),測定根據對應實施例製備之四個聚合物基板上乾墨水層(樣品)之混濁度及薄層電阻,且針對各實施例之所有四個樣品之結果顯示於圖9中。由於根據實施例2.2、2.3或2.4製備之四個層之變化的層厚度,混濁度及薄層電阻稍微不同。大體而言,混濁度及薄層電阻愈低,對應分散液愈適合用作銀墨水組成物。
可自圖9推斷,重量平均分子量為6000g/mol之PEGT或重量平均分子量為800g/mol之PEGT可成功地用於改質用於銀墨水組成物之銀奈米線表面。此外,包含其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT及重量平均分子量為800g/mol之PEGT之表面改質銀奈米線(surface modified silver nanowire;AgNW)的分散液提供最佳效能。
實驗2.6
向如實驗2.4之步驟(d)中產生之分散液添加0.01g氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯,提供銀墨水組成物。
在銀墨水組成物中該等表面改質銀奈米線之濃度為0.2重量%。
銀墨水組成物藉由LAU分散器DAS 200(DIN 53 238)完全混合15min。
使用具有15cm寬度之狹縫珠式染料以2mL/min至10mL/min之變化流速及在4m/min與8m/min之間的網速度將銀墨水組成物塗覆至聚合物基板,使得聚合物基板上之所得濕墨水層之厚度在3μm與21μm之間。將濕墨水層中之每一者在130℃下乾燥5分鐘,得到在聚合物基板上之乾墨水層。
結果概述於表2a中。
Figure 106111550-A0202-12-0063-33
僅當聚合物基板上之所得濕墨水層之厚度在8μm與21μm之間時,濕潤足夠均質以提供性質透明電極(在乾燥聚合物基板上之濕墨水層之後獲得)。對於性質透明電極,基於在同一透明電極上之不同點處量測的薄層電阻之平均值,在透明電極之不同點處的乾墨水層之薄層電阻改變必須不大於10%。
實施例3
將其表面附著有表面劑化合物1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線於乙醇中(該等表面改質銀奈米線於乙醇中之濃度:0.5重量%)的分散液與重量平均分子量在50,000g/mol至60,000g/mol範圍內之聚乙烯醇縮丁醛(0.5重量%,CAS編號:63148-65-2)混合,得到銀墨水組成物。在銀墨水組成物中表面改質銀奈米線及聚乙烯醇之濃度顯示於表3中。藉由TGA測定的附著至表面改質銀奈米線之1-十二烷硫醇之總重量每公克表面改質銀奈米線為10mg。
Figure 106111550-A0202-12-0063-34
將所得銀墨水組成物藉由刮塗(塗佈速度:5cm/sec)塗佈至聚合物基板上,使得在聚合物基板上產生濕墨水層。濕墨水層之厚度為6μm。將聚合物基板上之濕墨水層在130℃下乾燥5分鐘。所得乾墨水層之透射率為92.9%,混濁度為1.13%且薄層電阻為99Ω/sq。
作為參考,濕參考墨水層以與如上文所描述包含其表面附著有PVP而非1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線的分散液相同的方式製備。
圖10中描繪之接觸角量測值之結果如下:- 圖表A:包含其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線的濕墨水參考層之接觸角為55°及- 圖表B:包含其表面附著有1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線的濕墨水層之接觸角為66°。
包含其表面附著有1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線的濕墨水層之接觸角較大指示該濕墨水層比包含其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線的對應濕參考墨水層更加具有疏水性。
因此,包含其表面附著有1-十二烷硫醇之表面改質銀奈米線的濕墨水層不能在聚合物基板之親水表面之表面上塗抹,且可因此更精確地塗佈於聚合物基板之表面上。
結果顯示利用1-十二烷硫醇進行表面改質可增強塗層之疏水特性。因此,亦可在潮濕環境中預期塗層之較好抗水性。
實驗4
將其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表 面改質銀奈米線(該等表面改質銀奈米線於乙醇中之濃度:0.5重量%)之分散液與重量平均分子量為7000g/mol之聚(甲基丙烯酸甲酯)(0.5重量%)混合,得到銀墨水組成物。在銀墨水組成物中表面改質銀奈米線及聚(甲基丙烯酸甲酯)之濃度顯示於表4中。
Figure 106111550-A0202-12-0065-58
將所得銀墨水組成物藉由刮塗(塗佈速度:5cm/sec)塗佈至聚合物基板上,使得在聚合物基板上產生濕墨水層。濕墨水層之厚度為6μm。
將聚合物基板上之濕墨水層在130℃下乾燥5分鐘。所得乾墨水層之透射率為92.2%,混濁度為0.70%且薄層電阻為65Ω/sq。
以上結果顯示包含其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT及聚(甲基丙烯酸甲酯)及聚(甲基丙烯酸甲酯)作為黏合劑之表面改質銀奈米線的乾銀墨水層之混濁度及薄層電阻與包含聚(乙二醇)甲基醚硫醇及氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯聚合物作為黏合劑之產物相比為類似的。
因此,不同黏合劑可與包含其表面附著有表面劑化合物之表面改質銀奈米線的產物分散液一起使用,該等表面劑化合物具有一或多個選自由硫醇及胺組成之群的官能基,以調配銀墨水。
熟習此項技術者因此能夠將不同成分與多種產物分散液合併,得到本發明之產物,其根據用於將本發明之該產物塗覆至物品表面上之塗佈或印刷方法的特定需要調節。
實施例5
將實施例2.4中所製備之銀墨水組成物藉由網板印刷(印刷速度:30cm/s)塗覆於基板上,得到在聚合物基板上之濕墨水層。
在來自Alraun Technik GmbH之AT-HUF-701上在室溫下進行網板印刷。
在網板印刷期間,重量平均分子量為800g/mol之PEGT及重量平均分子量為6000g/mol之PEGT仍然附著至該等表面改質銀奈米線之表面。
在聚合物基板上之濕墨水層在130℃下乾燥5分鐘,得到在聚合物基板上之乾墨水層。表面改質銀奈米線仍然均質地分散於聚合物基板上之濕墨水層中直至濕墨水層完全乾燥為止。
在聚合物基板上之所得乾燥墨水層顯示透射率為87.5%,混濁度為5.24%且薄層電阻為160Ω/sq。
因此,於基板之表面上網板印刷本發明之產物(作為根據本發明塗佈物品之表面的方法之實施例)為成功的且鑒於所得乾墨水層之透射率、混濁度及薄層電阻,滿足工業標準的要求。
圖1:在圖1中,顯示其表面附著有PVP、分散於二丙二醇甲基醚乙酸酯中之表面改質銀奈米線。圖1顯示其表面附著有PVP之表面改質銀奈米線聚結且因此並非隨機地分散於二丙二醇甲基醚乙酸酯中。顯示於圖1中之顯微鏡影像藉由暗場顯微法來量測。
圖2:在圖2中,顯示其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯中之分散液。圖2顯示其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線均質地分散於二丙二醇甲基醚乙酸酯中。顯示於圖2中之顯微鏡影像藉由暗場顯微法來量測。
圖3:在圖3中,顯示其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯與氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯作為黏合劑之混合物中的分散液。圖3顯示其表面附著有重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線均質地分散。顯示於圖3中之影像藉由掃描電子顯微法來量測。
圖4:在圖4中,顯示其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯與氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯作為黏合劑之混合物中的分散液。圖4顯示其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線均質地分散。顯示於圖4中之影像藉由掃描電子顯微法來量測。
圖5:在圖5中,顯示其表面附著有重量平均分子量為6000g/mol之PEGT及重量平均分子量為800g/mol之PEGT的表面改質銀奈米線於二丙二醇甲基醚乙酸酯與氯乙烯共丙烯酸酯及丙烯酸酯作為黏合劑之混合物中的分散液。圖5顯示該等表面改質銀奈米線均質地分散。圖5藉由掃描電子顯微法來量測。
圖6:附著至表面改質銀奈米線之表面之表面劑化合物的草圖顯示於圖6中。表面劑化合物之表面鍵結官能基為硫醇鹽(去質子化硫醇基)。Ag表面藉由粗體水平線描繪,表面劑化合物之「主結構」描繪為~~~。
圖7:附著至表面改質銀奈米線之表面之表面劑化合物的草圖顯示於圖7中。表面劑化合物之表面鍵結官能基為胺。Ag表面藉由粗體水平線描繪,表面劑化合物之「主結構」描繪為~~~。
圖8:附著至表面改質銀奈米線之表面的第二表面劑化合物換成第一表面劑化合物的草圖顯示於圖8中。
圖9顯示實例2中所製備之乾燥墨水層之混濁度及薄層電阻的圖表。
圖10顯示實例3中所製備之乾燥墨水層之接觸角的圖表。

Claims (15)

  1. 一種製備包含分散於產物分散介質中之表面改質銀奈米線之產物的方法,該方法包含以下步驟:(a)製備或提供第一表面劑化合物,其用於將該第一表面劑化合物附著至銀奈米線之表面;其中該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內,(b)製備或提供分散於中間分散介質中之銀奈米線;(c)將步驟(a)中所製備或所提供之該第一表面劑化合物附著至步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面,使得產生表面改質銀奈米線;及在步驟(b)之後且在步驟(c)之前、在步驟(c)中或在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質經部分或完全換成不同於該中間分散介質的添加劑分散介質,其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:具有至少4個碳原子之碳原子總數(包括取代基)的經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物,其中該取代基為選自由以下組成之群之官能基:-OH(產生醇之羥基-取代基)、=O(產生酮或醛之側氧基-取代基)、-O-(產生醚之氧雜-取代基)、-C(=O)OH(產生羧酸之羧酸取代基)、-F(氟-取代基)、-Cl(氯-取代基)、-Br(溴-取代基)、-I (碘-取代基)及-NH2(胺基-取代基),且包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:醇、醚、酯、酮及芳族有機化合物;及視情況(d)添加一或多種其他成分及/或進行一或多個其他步驟使得產生該產物。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該產物分散介質由添加劑分散介質或添加劑分散介質與中間分散介質之混合物組成。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中在步驟(b)中製備或提供銀奈米線,其中該等銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物,其中該第二表面劑化合物不同於該第一表面劑化合物;及/或使用多元醇方法製備銀奈米線,其中銀奈米線之表面附著有第二表面劑化合物,其中該第二表面劑化合物不同於該第一表面劑化合物,其中該第二表面劑化合物為封端劑。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中在步驟(c)中,該第二表面劑化合物藉由將該第二表面劑化合物換成該第一表面劑化合物而部分或完全自步驟(b)中所製備或所提供之該等銀奈米線之表面移除。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中在步驟(b)中製備或提供分散於中間分散介質中之銀奈米線及在步驟(c)之後的一或多個其他步驟中,該中間分散介質經部分或完 全換成不同於該中間分散介質之添加劑分散介質。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中在步驟(b)中,製備或提供以中間分散液之總量計以在0.001重量%至2重量%範圍內之濃度分散於中間分散介質中的銀奈米線,其中該中間分散液具有至少80%之均質指數,及/或該所得產物為產物分散液,其包含以該產物分散液之總量計以在0.001重量%至2重量%範圍內之濃度分散於產物分散介質中之表面改質銀奈米線,其中該產物分散液具有至少80%之均質指數。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中該中間分散介質及/或該添加劑分散介質的沸點在1013hPa下>30℃。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中附著至該等表面改質銀奈米線之表面的表面劑化合物之總重量與該等表面改質銀奈米線之總重量的比率在0.01至0.3範圍內,且藉由熱解重量分析測定。
  9. 一種包含表面改質銀奈米線之產物,(a)其包含表面改質銀奈米線,其中該等表面改質銀奈米線中之每一者可藉由向銀奈米線之表面附著第一表面劑化合物來製備,該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內, 及視情況一或多種其他成分及/或(b)其利用或可利用如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之方法獲得,及/或(c)其包含分散於產物分散介質中之表面改質銀奈米線,其中至少一部分該等表面改質銀奈米線之表面附著有第一表面劑化合物,該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內,且其中該產物分散介質由添加劑分散介質或添加劑分散介質與中間分散介質之混合物組成,且其中該添加劑分散介質包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:具有至少4個碳原子(包括取代基)之總數的經取代或未經取代、分支鏈或直鏈及脂族或芳族有機化合物,其中該取代基為選自由以下組成之群之官能基:-OH(產生醇之羥基-取代基)、=O(產生酮或醛之側氧基-取代基)、-O-(產生醚之氧雜-取代基)、-C(=O)OH(產生羧酸之羧酸取代基)、-F(氟-取代基)、-Cl(氯-取代基)、-Br(溴-取代基)、-I(碘-取代基)及-NH2(胺基-取代基), 且包含一或多種選自由以下組成之群的化合物:醇、醚、酯、酮及芳族有機化合物。
  10. 一種如申請專利範圍第9項之產物的用途,其用作塗佈材料或墨水。
  11. 一種具有一或多個官能基之化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於改質銀奈米線之表面的表面劑化合物,其中該表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺,其中該表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內。
  12. 一種具有一或多個官能基之第一表面劑化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用於與不同於該第一表面劑化合物且附著至銀奈米線之表面之第二表面劑化合物交換,其中該第一表面劑化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺,其中該第一表面劑化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內,且其中該第二表面劑化合物為用於製造銀奈米線之多元醇方法的封端劑。
  13. 一種具有一或多個官能基之化合物的用途,該化合物之至少一個官能基選自由硫醇及胺組成之群,其用作用於分散介質中之銀奈米線的分散增強劑,其中該化合物選自由以下組成之群:聚(乙二醇)甲基醚硫醇(PEGT)及聚醚胺,其中該化合物之重量平均分子量在500至500 000g/mol範圍內, 且其中該等銀奈米線使用多元醇方法製備。
  14. 一種塗佈物品之表面的方法,其包含以下步驟:將如申請專利範圍第9項之產物塗覆至該物品之表面,及視情況硬化及/或乾燥該表面上之該塗覆產物。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法,其中將如申請專利範圍第9項之產物塗覆至該物品之表面的該步驟選自由以下組成之群:噴塗、塗刷、印刷及塗佈。
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