纳米颗粒油墨组合物、方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明设及含银的导电油墨配制物及其多种用途。一方面，本发明设及含有稳定 化的纳米银颗粒的组合物。另一方面，本发明设及导电网络和其制备方法。另一方面，本发 明设及粘接纳米银颗粒至非金属基材的方法。
【发明内容】
[0002] 根据本发明，提供导电油墨组合物，其具有与基材的粘合性、纳米颗粒稳定性、在 相对低溫下可烧结性W及良好的导电性之间的良好平衡。一方面，提供由根据本发明的组 合物制备的导电网络。在某些方面，运样的导电网络适用于触摸面板显示器。在某些方面， 本发明设及粘接纳米银颗粒至非金属基材的方法。在某些方面，本发明设及改进纳米银颗 粒填充的热固性树脂与非金属基材的粘合性的方法。
【具体实施方式】
[0003] 根据本发明，提供组合物，其包含： 稳定化的纳米银颗粒， 酸性组分， 热固性树脂，和 含径基的稀释剂。
[0004] 组合物中通常包含至少约20重量％至约95重量％的稳定化的纳米银颗粒。在一 些实施方式中，根据本发明的组合物中包含约30-约90重量％的稳定化的纳米银颗粒；在 一些实施方式中，根据本发明的组合物中包含约50-约80重量％的稳定化的纳米银颗粒。 阳0化]预期用于本发明实施中的稳定化的纳米银颗粒通常具有范围在约5至约200纳米 的颗粒尺寸。在某些实施方式中，运里预期使用的纳米银颗粒具有至少30纳米的颗粒尺 寸。在本发明的其他实施方式中，运里预期使用的纳米银颗粒具有至少80纳米的颗粒尺 寸。在某些实施方式中，运里预期使用的纳米银颗粒具有至少110纳米的颗粒尺寸。因此， 在一些实施方式中，运里预期使用颗粒尺寸范围为约30-200nm的纳米银颗粒；在一些实施 方式中，运里预期使用颗粒尺寸范围为约80-200nm的纳米银颗粒；在一些实施方式中，运 里预期使用颗粒尺寸范围为约110-200nm的纳米银颗粒；在一些实施方式中，运里预期使 用颗粒尺寸范围为约30-150nm的纳米银颗粒；在一些实施方式中，运里预期使用颗粒尺寸 范围为约80-150nm的纳米银颗粒；在一些实施方式中，运里预期使用颗粒尺寸范围为约 110-180nm的纳米银颗粒。
[0006] 用于本发明实施中预期所使用的纳米银颗粒通常是稳定化的。如本领域技术人员 已经认识到的，纳米银颗粒可W通过多种方法稳定化，例如通过一种或多种封端剂（用于 稳定纳米颗粒防止聚集）。示例性封端剂包括聚乙締醇、聚（N-乙締基-2-化咯烧酬）、阿 拉伯胶、α-甲基丙締酸、11-琉基十一酸或它的二硫化物衍生物、巧樣酸、巧樣酸Ξ钢、硬 脂酸、栋桐酸、辛酸、癸酸、聚乙二醇和它的衍生物、聚丙締酸和氨基改性的聚丙締酸、2-琉 基乙醇、淀粉等，w及其中任意两种或多种的混合物。
[0007] 如本领域技术人员已经认识到的，即使少量的封端剂也可有效稳定纳米银颗粒。 通常，封端剂的用量在组合物中所占约0. 05-约5重量％的范围内。在一些实施方式中，封 端剂的用量在组合物中所占约0. 1-约2. 5重量％的范围内。
[0008] 运里预期使用广泛种类的酸性组分，只要运些组分与根据本发明的组合物的其他 组分相容。运些酸性材料是弱酸至微弱酸，通常抑<7。在某些实施方式中，运里预期使用 的酸性组分的抑在至少为1但是小于7的范围内。在某些实施方式中，运里预期使用的酸 性组分的抑在至少为2至约6的范围内。运里预期使用的示例性酸性组分包括憐酸、乙締 基憐酸、多憐酸、甲酸、乙酸、氯乙酸、Ξ氣乙酸、草酸、油酸、苯甲酸、对甲苯横酸等，W及其 中任意两种或多种的混合物。
[0009] 酸性组分的合适的量通常在组合物所占约0. 1-约5重量％的范围内。在某些实 施方式中，使用的酸性组分的量将在约0. 5至约2重量％的范围内。
[0010] 运里预期使用广泛种类的热固性树脂，例如环氧官能化树脂、丙締酸醋、氯酸醋、 娃树脂、氧杂环下烧、马来酷亚胺等，W及其中任意两种或多种的混合物。
[0011] 运里预期使用广泛种类的环氧官能化树脂，例如基于双酪A的液态型环氧树脂、 基于双酪A的固态型环氧树脂、基于双酪F的液态型环氧树脂（例如化iclonEXA-835LV)、 基于酪醒清漆树脂（phenol-novolacresin)的多官能环氧树脂、双环戊二締型环氧树脂 (例如化iclonHP-72(K)L)、糞型环氧树脂等，W及其中任意两种或多种的混合物。
[0012] 运里预期使用的示例性环氧官能化树脂包括环脂肪醇的二环氧化物、氨化双酪 A(W化alloy5000,可商购获得）、六氨献酢的双官能化环脂肪缩水甘油醋化alloy 5200,可商购获得）、化iclonEXA-835LV、EpiclonHP-7200L等，W及其中两种或多种的混 合物。
[0013] 预期用于本发明实施中的丙締酸醋是现有技术中已知的。例如参见美国专利 No. 5717034,在此W全文引入作为参考。
[0014] 预期用于本发明实施中的氯酸醋是现有技术中已知的。例如参见美国专利 No. 5718941，在此W全文引入作为参考。
[0015] 预期用于本发明实施中的娃树脂是现有技术中已知的。例如参见美国专利 No. 5717034,在此W全文引入作为参考。
[0016] 氧杂环下烧（即1,3-环氧丙烷）是分子式为CsHeO的杂环有机化合物，是具有Ξ 个碳原子和一个氧原子的四元环。术语氧杂环下烧通常还指含有氧杂环下烧的任意有机化 合物。例如参见，Burkhard等，Angew.Chem.Int.Ed. 2010,49,9052-9067，在此[^全文引入 作为参考。
[0017] 预期用于本发明实施中的马来酷亚胺是现有技术中已知的。例如参见美国专利 No. 5717034,在此W全文引入作为参考。
[0018] 仅仅需要少量的热固性树脂W获得其效果。通常组合物中包含约0. 1至约5重 量％的热固性树脂。在一些实施方式中，总的组合物中包含0. 2至约3重量％的热固性树 脂。
[0019] 运里预期使用的含径基的稀释剂包括水和具有。至约C1。骨架的含径基的化合 物。示例性的含径基的稀释剂包括水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、甘油、松油醇等，W 及其中任意两种或多种的混合物。
[0020] 根据本发明预期使用的含径基的稀释剂的量可W差别很大，通常在组合物的约5 至约80重量％的范围内。在某些实施方式中，含径基的稀释剂的量在组合物总量的约10至 约60重量％的范围内。在一些实施方式中，含径基的稀释剂的量在组合物总量的约20至 约50重量％的范围内。
[0021] 任选地，运里描述的组合物可包含流动添加剂等。运里预期任选使用的流动添加 剂包括娃酬聚合物、丙締酸乙醋/丙締酸2-乙基环己醋共聚物、酬朽憐酸醋的烷基醇锭盐 等，W及其中任意两种或多种的组合。
[0022] 依据本发明的另一个实施方式，提供制备导电网络的方法，所述方法包括：施加运 里所述的组合物至合适的基材上，并且然后烧结所述组合物。
[0023] 在此可W预期使用广泛种类的基材，只要它们是不导电的。示例性基材包括：聚对 苯二甲酸乙二醇醋、聚甲基丙締酸甲醋、聚乙締、聚丙締、聚碳酸醋、环氧树脂、聚酷亚胺、聚 酷胺、聚醋、玻璃等。
[0024] 根据本发明的组合物的一个特别的优点是它们可W在相对低的溫度下烧结，例如 在一些实施方式中溫度不高于约150°C。当在运样的溫度下烧结时，预期组合物暴露于烧结 条件下0. 5至约30分钟。
[00巧]在某些实施方式中，预期烧结可在不超过约120°C的溫度下进行。当在运样的溫度 下烧结时，预期组合物暴露于烧结条件下0. 1至约2小时。
[00%] 依据本发明的另一个实施方式，提供导电网络，其包含电阻率不大于1X 10 40hms. cm的纳米银颗粒的烧结阵列。
[0027] 运样的导电网络通常施涂于基材，并显示与其充分的粘合。导电网络与基材之间 的粘合可通过多种方法测定，例如依据ASTM标准横切带测试的测试方法D 3359-97测定。 根据本发明，观察到了相当于至少为ASTM 1B级的粘合（即经过胶带测试后，至少35%的初 始粘合膜表面保留粘接于基材上）。在本发明的某些实施方式中，观察到了相当于至少为 ASTM 2B级的粘合（即经过胶带测试后，至少65%的初始粘合膜表面保留粘接于基材上）。 在本发明的某些实施方式中，观察到了相当于至少为ASTM 3B级的粘合（即经过胶带测试 后，至少85%的初始粘合膜表面保留粘接于基材上）。在本发明的某些实施方式中，观察到 了相当于至少为ASTM 4B级的粘合（即经过胶带测试后，至少95%的初始粘合膜表面保留 粘接于基材上）。在本发明的某些实施方式中，观察到了相当于至少为ASTM 5B级的粘合 (即经过胶带测试后，100%的初始粘合膜表面保留粘接于基材上）