本发明涉及分散剂，更特别地涉及其组成。
背景技术：
金属微粉分散因为微粉内聚力强、易聚集且密度高、易沉降，导致金属微粉的分散安定难度最高。尤其，金属微粉若作为导电浆料，金属微粉、有机分散剂、添加剂的用量将影响导电涂层的导电度。更有甚者，若金属微粉作为低粘度(4～20cps，25℃)的喷墨打印墨水，如何使金属微粉分散性优且克服重力沉降而有高分散稳定性同时亦能具备高的导电性，其中分散剂扮演关键的角色。然而，目前并无针对导电金属粉体分散用的分散剂技术与产品，而且针对微米级到纳米级的各种尺寸金属微粉其所需的分散剂分子大小皆不同。
综上所述，目前亟需针对金属微粉大小量身订做的分散剂。
技术实现要素：
本发明一实施例提供的聚合物，具有式1或式2的结构：
其中R1为C2-18的烷撑基或C6-18的芳撑基；R2为C1-18的烷基；
R3为式3的官能基：
X1、X2、X3、X4、X5及X6各自独立，为H或甲基；p、q及r各自独立，为1至60的整数；R4为-C2H4-、-C3H6-、以及m与n各自独立，为0至50的整数，且m+n≠0。
本发明一实施例提供的分散液，包括：100重量份的粉体；1至80重量份的分散剂，其中该分散剂为上述的聚合物；以及100至900重量份的溶剂。
具体实施方式
本发明一实施例提供的聚合物，具有式1或式2的结构：
在式1与式2中，R1为C2-18的烷撑基或C6-18的芳撑基；R2为C1-18的烷基；且R3为式3的官能基。
在式3中，X1、X2、X3、X4、X5及X6各自独立，为H或甲基；p、q及r各自独立，为1至60的整数；R4为-C2H4-、-C3H6-、以及m与n各自独立，为0至50的整数，且m+n≠0。
在本发明一实施例中，上述聚合物的合成方式如下。值得注意的是，下述合成方式仅用以说明而非限制本发明。本技术领域中具有通常知识者自可依其实验室设备与药品商采用合宜的步骤，合成式1或式2所示的聚合物。首先，取环氧树脂置于反应瓶中，搅拌并加热至110℃至160℃。 若温度过高，则环氧树脂易凝结于反应瓶壁上，导致环氧树脂比例偏离原始配制的比例。若温度过低，则环氧树脂无法融熔成液态，导致开环反应不易进行，聚合度会过低且分子量不均匀。接着将R2-NH2与R3-NH2缓缓加入反应瓶中，待完全加入后再加热至110℃至160℃反应1至6小时，控制环氧树脂：(R2-NH2+R3-NH2)的当量比值小于1，即可得聚合物。若反应温度过高和/或反应时间过长，则聚合物颜色会变成深褐色(产生质变)。若反应温度过低和/或反应时间过短，则不易完全反应，导致分子量过低。上述反应如式4所示。在式3中，R1、R2、R3、m与n定义同前述，且m与n的数值取决于R2-NH2与R3-NH2的用量。
接着将环酸酐加入反应瓶中，在110至160℃反应10至20小时，即可得式1与式2的产物。若反应温度过高和/或反应时间过长，则可能产生分子间交联或分子内交联而得到胶化产物。若反应温度过低和/或反应时间过短，则不易完全反应并残留环酸酐。上述反应如式5所示。在式5中，R1、R2、R3、R4、m与n定义同前述。
在一实施例中，环氧树脂可为1，6-己二醇环氧树脂、双酚A环氧树脂或聚乙二醇二缩水甘油醚。在一实施例中，R1为己基且R2为辛基。在一实施例中，R3-NH2为Jeffamine L100，即X1为CH3，X2为H，X3为CH3，X4为H，X5为H，X6为H，p＝1，q＝3，且r＝19。在一实施例中，R3-NH2为Jeffamine L200，即X1为CH3，X2为H，X3为CH3，X4为H，X5为H，X6为H，p＝1，q＝2，且r＝42。在一实施例中，R3-NH2为Jeffamine L300，即X1为CH3，X2为H，X3为CH3，X4为H，X5为H，X6为H，p＝1，q＝8，且r＝58。在一实施例中，m为1至50的整数；且n为1至50的整数。
长链乙二醇及异丙二醇共聚物的一级胺分子R3-NH2作为聚合物的溶媒端，其分子长度取决于乙二醇及异丙二醇的聚合度。溶媒端间的距离可由环氧树脂的分子量控制。聚合物中的酸基可作为锚钉(anchoring)基团，对金属有螯合作用。视金属微粉大小，可选择适当的溶媒端分子长度与溶 媒端间距，以降低稳定分散金属微粉所需的分散剂用量，可进一步提高分散液形成的金属膜的导电度。可以理解的是，若金属微粉在分散液中的分散不佳，其将聚集成球且无法均匀成膜于基材表面，即降低形成的金属膜导电度。在一实施例中，式1与式2的聚合物为无规共聚物。
在一实施例中，可混合100重量份的粉体、1至80重量份的分散剂(式1和/或式2所示的聚合物)，以及100至900重量份的溶剂，以形成分散液。若分散剂的用量过高，则分散液导电度下降。若分散剂的用量过低，则分散液不稳定，导电微粒易沉降。在一实施例中，粉体包括金属、金属氧化物、无机颜料或有机颜料。金属可为银、铜、金、铝、铂。金属氧化物可为二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化铝或氧化锆。无机颜料可为黄色(Yellow)无机颜料如镉黄(PY35，C.I.77205，CAS#12237-67-1)、钛镍黄(PY53，C.I.77788，CAS#8007-18-9)、镨锆黄(PY159，C.I.77997，CAS#68187-15-5)、铬钛黄(PY162，C.I.77896，CAS#68611-42-7；PY163，C.I.77897，CAS#68186-92-5)或铋黄(PY184，C.I.771740，CAS#14059-33-7)。洋红色(Magenta)无机颜料可为铁红(PR101，C.1.77491，CAS#1317-60-8)、镉红(PR108，C.I.77202，CAS#58339-34-7)、铅铬红(PR104，C.I.77605，CAS#12656-85-8；PR105，C.I.77578，CAS#1314-41-6)或铁锆红(PR232，C.I.77996，CAS#68412-79-3)。青色(Cyan)无机颜料可为钻蓝(PB28，C.I.77364，CAS#68187-40-6)或钴铬蓝(PB36，C.I.77343，CAS#68187-11-1)。黑色(Black)无机颜料可为锰铁黑(PBK26，C.I.77494，CAS#68186-94-7；PBK33，C.I.77537，CAS#75864-23-2)、钴铁铬黑(PBK27，C.I.77502，CAS#68186-97-0)、铜铬黑(PBK28，C.I.77428，CAS#68186-91-4)、铬铁黑(PBK30，C.I.77504，CAS#71631-15-7)或钛黑(PBK35，C.I.77890，CAS#70248-09-8)。白色(White)无机颜料可为钛白(PW6，C.I.77891，CAS#13463-67-7)、锆白(PW12，C.I.77990，CAS#1314-23-4)或锌白(PW4，C.I.77947，CAS#1314-13-2)。橘色(Orange)无机颜料可为镉橘(PO20，C.I.77199，CAS#12656-57-4)或橘铬黄(PO21，C.I.77601，CAS#1344-38-3)。绿色(Green)无机颜料可为铬绿(PG17，C.I.77288，CAS#1308-38-9)、钴绿(PG19，C.I.77335，CAS#8011-87-8)、钴铬绿(PG26，C.I.77344，CAS#68187-49-5)或钴钛绿(PG50，C.I.77377，CAS#68186-85-6)。在一 实施例中，有机颜料为Blue5200或Black9600(购自贝斯特精密化学)。溶剂可为水、醚醇类如二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇丁醚、四乙二醇二甲醚或上述的组合。在一实施例中，粉体粒径介于20纳米至10微米之间。
在一实施例中，上述分散液中的粉体为金属，如银。前述粉体粒径可介于20纳米至10微米之间，例如介于20纳米至100纳米之间。将分散液施加至基板上后，以60℃至180℃烘烤基板上的分散液，以去除溶剂并形成导电图案。上述分散液即所谓的导电胶。由于本发明的分散剂不会大幅影响最后形成的导电图案的导电性，因此不需高温工艺以进一步去除分散剂。如此一来，上述分散液可施加至耐热性较差的基板如塑料，以进一步应用于柔性电子组件。
在一实施例中，上述分散液中的粉体为无机颜料，如玻璃颜料。玻璃颜料中，黑色(Black)无机颜料可为铜铬黑(CAS#68186-91-4)，洋红色(Magenta)无机颜料可为镉红(CAS#58339-34-7)，黄色(Yellow)无机颜料可为镉黄(CAS#8007-18-9)，青色(Cyan)无机颜料可为钴蓝(CAS#68187-40-6)，白色(White)无机颜料可为钛白(CAS#13463-67-7)。将分散液施加至基板上后，以40℃至90℃烘烤基板上的分散液，以去除溶剂形成图案。
在一实施例中，上述分散液中的粉体为有机颜料如购自贝斯特化学的Blue5200或Black9600。将分散液施加至基板上后，以40℃至90℃烘烤基板上的分散液，以去除溶剂形成图案。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例作详细说明如下：
实施例1-1
使用氮气冲刷反应瓶，将65.13克(32.56毫摩尔)的L-200(购自HUNTSMAN)、10克(43.42毫摩尔)的1，6-己二醇环氧树脂(购自长春化工)、4.21克(32.56毫摩尔)的辛胺(购自Aldrich)置于反应瓶中，机械搅拌并升温到120℃后反应4小时。上述反应如式6所示。
之后降温到70℃，再加入13.04克(130.26毫摩尔)的环丁二酸酐，在70℃反应12小时后升温到110℃再反应3小时后，即得到梳状(comb-like)聚合物(产率99％，黄色液体)。上述反应物的摩尔比例如下：1，6-己二醇环氧树脂∶辛胺∶L-200∶环丁二酸酐＝4∶3∶3∶12。上述反应如式7所示。
经氢谱、碳谱与IR量测，相关光谱数据如下列：1H NMR(DMSO-d6，δ，ppm)：0.84(t)，1.02(d)，1.08(d)，1.24(d)，1.46(s)，2.40(s)，2.44(s)，3.22(s)，3.31～3.68(m)，4.97(d)，12.03(s).13C NMR(DMSO-d6，δ，ppm)：14.1，17.4，22.2，25.6，28.9，29.3，58.2，69.8～74.4(m)，173.7(C＝O).IR(KBr)：3539cm-1(acid O-H stretch)，2910，2874cm-1(alkyl C-H stretch)，1728cm-1(ester stretch)，1642cm-1(C＝O stretch)，1106cm-1(C-O-C stretch).Mw：6100，Mn：5800。
实施例1-2
与实施例1-1类似，差别在于R3-NH2由L-200置换为L-100，其结构如式8。
经氢谱、碳谱与IR量测，相关光谱数据如下列：1H NMR(DMSO-d6，δ，ppm)：0.84(t)，1.02(m)，1.18(d)，1.22(b)，1.46(s)，2.40 (s)，2.45(s)，3.23(s)，3.40～3.50(m)，4.97(d)，12.05(s).13C NMR(DMSO-d6，δ，ppm)：14.1，17.2，22.3，25.6，28.8，28.9，29.3，31.4，58.2，69.8～70.7(m)，71.5，74.4，173.7(C＝O).IR(KBr)：3469cm-1(acid O-H stretch)，2921，2870cm-1(alkyl C-H stretch)，1730cm-1(ester stretch)，1640cm-1(C＝O stretch))，1104cm-1(C-O-C stretch)。
实施例1-3
与实施例1-1类似，差别在于R3-NH2由L-200置换为L-300，其结构如式9。
经氢谱、碳谱与IR量测，相关光谱数据如下列：1H NMR(DMSO-d6，δ，ppm)：0.84(t)，1.02(d)，1.11(d)，1.23(b)，1.47(s)，2.40(s)，3.23(s)，3.32(s)，3.36～3.54(m)，5.07(d)，11.86(s).13C NMR(DMSO-d6，δ，ppm)：14.1，17.3，22.3，28.2，28.8，28.9，29.3，31.4，58.2，67.9，69.8～70.3(m)，71.5，74.3，74.4，173.8(C＝O).IR(KBr)：3510cm-1(acid O-H stretch)，2910，2870cm-1(alkyl C-H stretch)，1730cm-1(ester stretch)，1640cm-1(C＝O stretch)，1110cm-1(C-O-C stretch)。
实施例1-4
与实施例1-1类似，差别在1，6-己二醇环氧树脂∶辛胺∶L-200∶环丁二酸酐摩尔比例为1∶1∶1∶4，其结构类似式7的产物。
实施例1-5
与实施例1-1类似，差别在1，6-己二醇环氧树脂∶辛胺∶L-200∶环丁二酸酐摩尔比例为3∶2∶2∶8，其结构类似式7的产物。
实施例1-6
与实施例1-1类似，差别在反应物无辛胺和环丁二酸酐，R3-NH2由L-200置换为L-300，且1，6-己二醇环氧树脂∶L-300的摩尔比例为3∶4，其产物结构为式10。
实施例2
取不同重量比的分散剂(实施例1-1中式7的产物，梳状聚合物)与纳米银粉(粒径60nm)，加入二甘醇乙醚(Diethylene glycol monoethyl ether)中后以超声波分散，制备纳米银含量为40wt％的纳米银分散液，结果见表1。
表1
由上述可知，实施例2-3的分散剂/银粉的重量比(1/20)最适于分散粒径60nm的银粉，可同时兼顾成膜后的导电度与分散性。
分别取2重量份的市售分散剂BYK2070和实施例1-4的产物与40重量份的粒径60nm的纳米银粉加入二甘醇乙醚(Diethylene glycol monoethyl ether)后以超音波分散，制备两种纳米银含量为40wt％的不同纳米银分散 液。将上述分散液涂布后烘烤170℃/30分钟形成膜厚10μm的银膜，其导电性结果如表2。明显地，上述梳状聚合物分散银粉的效果优于市售分散剂与实施例1-4的产物，显示分散剂要经过合适的设计才有最佳的分散效果，进而提升导电性。
表2
实施例3
取1重量份的实施例1-5的产物(梳状聚合物)作分散剂，2重量份的水性有机蓝色颜料(购自贝思特精密化学的Blue432，固含量≥25％)，并以2300-2500rpm的转速研磨上述混合物以形成分散液，其性质如表3所示。
取1重量份的实施例1-5的产物(梳状聚合物)作分散剂，2重量份的水性有机黑色颜料(购自贝思特精密化学的Black9600，固含量≥25％)，并以2300-2500rpm的转速研磨上述混合物以形成分散液，其性质如表3所示。
取1重量份的实施例1-6的产物(梳状聚合物)作分散剂，2重量份的水性有机蓝色颜料(购自贝思特精密化学的Blue432，固含量≥25％)，并以2300-2500rpm的转速研磨上述混合物以形成分散液，其性质如表3所示。
取1重量份的实施例1-6的产物(梳状聚合物)作分散剂，2重量份的水性有机黑色颜料(购自贝思特精密化学的Black9600，固含量≥25％)，并以2300-2500rpm的转速研磨上述混合物以形成分散液，其性质如表3所示。由表3可知，未与环丁二酸酐进一步反应的梳状共聚物(实施例1-6的产物)无法有效分散所有种类的水性有机颜料。
表3
a粒径在60℃7天的变化(nm)
b粘度在60℃7天的变化(cps)
实施例4
取1重量份的实施例1-5的产物(梳状聚合物)作分散剂，5重量份的有机溶剂型黑色颜料(购自丰彩化工，固含量＝20％，溶剂为三乙二醇二甲醚)，并以DAS LAU震荡机分散上述混合物(120分钟，级数2级)以形成分散液，其性质如表4所示。由表4可知，梳状聚合物可分散有机溶剂型的黑色颜料。
表4
a粒径在60℃7天的变化(nm)
b粘度在60℃7天的变化(cps)
虽然本发明已以数个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意地更改与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。