专利名称：阴极浆料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阴极浆料的制备方法，尤其涉及一种场发射阴极浆料的制备方法。
背景技术：
场发射阴极是场发射器件的重要元件。场发射阴极的制备方法通常为将阴极浆料印刷在阴极电极表面，再通过后续处理方法使阴极发射体从阴极浆料中露出头来。以碳纳米管浆料为例，其制备方法包括在有机溶剂(通常为无水乙醇)中超声分散碳纳米管形成第一混合液；在有机溶剂(通常为无水乙醇)中超声分散玻璃粉和氧化铟锡颗粒形成第二混合液；将所述第一混合液、第二混合液以及有机载体混合形成一混合物； 以及在室温下蒸发除去有机溶剂。然而，现有技术制备碳纳米管浆料的方法具有以下不足第一，碳纳米管浆料的粘度和塑性难以控制。其原因在于蒸发除去混合物中的有机溶剂的过程中，需要根据混合物的量精准地控制蒸发时间和蒸发温度。如果蒸发温度过低或蒸发时间过短就会导致有机溶剂在最后成品的碳纳米管浆料中有残余，从而降低碳纳米管浆料的粘度和塑性。如果蒸发温度过高或蒸发时间过长就会导致有机载体中沸点相对较低的有机载，如松油醇，过量挥发，这样最后成品的碳纳米管浆料的粘度和塑性就会上升。第二，碳纳米管浆料的粘度和塑性不稳定。其原因在于很难通过蒸发的方法将有机溶剂完全除去。实际使用过程中，该含有无水乙醇(即便是含量很少)的碳纳米管浆料在丝网印刷过程中，由于乙醇在室温下很容易挥发，停留在网板上的碳纳米管浆料会将网板的漏印孔完全或部分被堵住，既破坏了网印图案的完整性也造成的网板的报废。第三，在有机溶剂中分散碳纳米管、玻璃粉和氧化铟锡颗粒的过程耗时长，且制备的碳纳米管浆料成本较高。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种可以有效控制阴极浆料的粘度和塑性，制备的阴极浆料的粘度和塑性稳定，且制备效率较高，制备成本低廉的阴极浆料的制备方法。一种阴极浆料的制备方法，其包括以下步骤将阴极发射体，无机粘结剂以及有机载体混合形成一混合物，其中该有机载体包括稀释剂、稳定剂和增塑剂，且该稀释剂为松油醇，该稳定剂为乙基纤维素，该增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二丁酯；以及通过机械挤压和剪切作用使上述混合物均勻混合。—种碳纳米管浆料的制备方法，其包括以下步骤将碳纳米管，玻璃粉以及有机载体混合形成一混合物，其中该有机载体包括稀释剂、稳定剂和增塑剂，且该稀释剂为松油醇，该稳定剂为乙基纤维素，该增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二丁酯；对所述混合物进行粒度检测；采用三辊碾压机碾压和剪切该混合物以使该混合物均勻混合；以及重复上述步骤直到混合物的粒度小于等于15微米。相较于现有技术，本发明提供的制备阴极的方法省去了采用有机溶剂分散的步骤
4以及蒸发去除有机溶剂的步骤，具有以下优点第一，由于该方法不涉及到蒸发去除有机溶剂这一步骤，因此最终成品阴极浆料的粘度和塑性就只与各组分的比例有关，因此只要各组分比例一定，最终阴极浆料的粘度和塑性就可以得到精确控制，其一致性和重复性都比较好。第二，由于该方法不会引入无水乙醇等有机溶剂，因此最后成品的阴极浆料室温下挥发性很低，在后续的丝网印刷过程中不会出现堵网现象，既能保证网板图案转移的完整性又能实现网板的重复利用，降低了制备成本。第三，由于该方法不涉及到采用有机溶剂分散和蒸发去除有机溶剂这一步骤，所以制备的阴极浆料效率提高，成本降低。
图1本发明实施例采用的三辊碾压机的结构示意图以及采用该三辊碾压机碾压混合物的工作过程示意图。图2为本发明实施例制备的碳纳米管浆料的粘度测试结果。图3为采用本发明实施例制备的碳纳米管浆料的场发射显示器在低电压下工作的显示效果照片。图4为采用本发明实施例制备的碳纳米管浆料的场发射显示器在高电压下工作的显示效果照片。图5为采用本发明实施例制备的碳纳米管浆料的场发射显示器在低电压下工作时的场发射显示亮度值。图6为采用本发明实施例制备的碳纳米管浆料的场发射显示器在高电压下工作时的场发射显示亮度值。主要元件符号说明三辊碾压机10
第一辊子102
第二辊子104
第三辊子106
进料槽108
出料槽110
混合物112
容器114
进料口间隙120
出料口间隙12具体实施例方式以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的阴极浆料的制备方法。本发明实施例提供一种阴极浆料的制备方法，其具体包括以下步骤步骤一，将阴极发射体，无机粘结剂以及有机载体混合形成一混合物，其中该有机载体包括稀释剂、稳定剂和增塑剂。所述阴极发射体包括碳纳米管、纳米碳纤维、金属纳米线、金属纳米带、半导体纳米线以及半导体纳米带中的一种或多种。可以理解，任何可以用于发射电子的纳米级线状、棒状或带状阴极发射体均包括在本发明的保护范围之内。所述阴极发射体优选为碳纳米管。所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0. 5纳米 50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1. 0纳米 50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1. 5纳米 50纳米。所述碳纳米管的长度大于1微米，优选地，所述碳纳米管的长度为5微米 15微米。所述无机粘结剂包括玻璃粉、二氧化硅粉以及氧化锡粉中的一种或多种。所述玻璃粉为低熔点玻璃粉，其熔点为300°C 600°C。所述玻璃粉的平均粒径小于等于10微米， 优选地，所述玻璃粉的平均粒径小于等于1微米。所述有机载体为易挥发的有机物，可以通过加热去除。其中，所述稀释剂为碳纳米管浆料提供必要的流淌性，同时要求对稳定剂具有较好的溶解性。所述稳定剂通常具有极性较强的基团，可以和增塑剂形成为网状或链状结构，用以提高有机载体的粘度和塑性。所述增塑剂一般为分子链上具有强极性基团的溶剂，其作用是和稳定剂形成多维网状结构。 所述稀释剂可以为松油醇，所述稳定剂可以为乙基纤维素，所述增塑剂可以为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二丁酯。优选地，所述增塑剂为癸二酸二丁酯。所述癸二酸二丁酯的沸点为344°C，热挥发特性好，且癸二酸二丁酯分子链上具有强极性的酯基，可以与乙基纤维素形成多维网状结构。由于癸二酸二丁酯的分子链上不含苯环，癸二酸二丁酯是一种绿色环保的增塑剂。所述癸二酸二丁酯价格低廉，符合丝网印刷之大规模低成本生产要求。进一步，所述有机载体中还还可以加入少量的表面活性剂，如司班，以提高阴极发射体和无机粘结剂在有机载体中的分散性。本实施例中，所述阴极发射体为直径小于等于10纳米且长度为5微米 15微米的多壁碳纳米管，所述无机粘结剂为粒径小于等于10微米的低熔点玻璃粉，所述有机载体包括乙基纤维素、松油醇、癸二酸二丁酯以及司班，且所述乙基纤维素、松油醇、癸二酸二丁酯和司班的质量比为11 180 10 2。所述碳纳米管的质量百分比为2% 5%，低熔点玻璃粉的质量百分比为2% 5 %，有机载体的质量百分比为90% 96%。优选地，所述碳纳米管的质量百分比为 2. 5% 3 %，玻璃粉的质量百分比为2. 5% 3 %，有机载体的质量百分比为94% 95%。 可以理解，碳纳米管与玻璃粉的含量过高会导致碳纳米管浆料的粘度过大，流动性差，不但印刷时容易堵塞丝网而且使印刷的图案边缘不整齐。而碳纳米管与玻璃粉的含量过低会导致碳纳米管浆料的可塑性较差，不但印刷时碳纳米管浆料不易成型且导致印刷的图案中存在大量孔洞，印刷效果差。本发明实施例通过选择碳纳米管浆料中各组分的的比例，可以确保碳纳米管浆料具有适合的粘度和可塑性，以满足印刷的要求。本实施例分别制备四组不同比例的碳纳米管浆料样品，如表1所示表1不同比例的碳纳米管浆料样品
权利要求
1.一种阴极浆料的制备方法，其包括以下步骤将阴极发射体，无机粘结剂以及有机载体混合形成一混合物，其中该有机载体包括稀释剂、稳定剂和增塑剂；以及通过机械挤压和剪切作用使上述混合物均勻混合。
2.如权利要求1所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述阴极发射体包括碳纳米管、纳米碳纤维、金属纳米线、金属纳米带、半导体纳米线以及半导体纳米带中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述无机粘结剂包括玻璃粉、二氧化硅粉以及氧化锡粉中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述稀释剂为松油醇，所述稳定剂为乙基纤维素，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二丁酯。
5.如权利要求1所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述阴极发射体为碳纳米管，所述无机粘结剂为玻璃粉，且所述碳纳米管的质量百分比为2% 5%，低熔点玻璃粉的质量百分比为2% 5%，有机载体的质量百分比为90% 96%。
6.如权利要求5所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的质量百分比为2. 5% 3%，玻璃粉的质量百分比为2. 5% 3%，有机载体的质量百分比为94% 95%。
7.如权利要求1所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述通过机械挤压和剪切作用使上述混合物均勻混合的步骤通过辊压机、胶体磨、乳化机以及捏合机中的一种或多种相配合实现。
8.如权利要求7所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述通过机械挤压和剪切作用使上述混合物均勻混合的步骤为通过一三辊碾压机碾压该混合物，其具体包括以下步骤对所述混合物进行粒度检测；采用该三辊碾压机碾压该混合物；以及重复上述步骤直到混合物的粒度小于等于20微米。
9.如权利要求8所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述通过三辊碾压混合物的方法包括以下步骤提供一三辊碾压机，所述三辊碾压机包括一第一辊子，一第二辊子，一第三辊子，一进料槽以及一出料槽；所述第一辊子，第二辊子和第三辊子依次平行设置，且第一辊子与第二辊子之间定义一进料口间隙，第二辊子与第三辊子之间定义一出料口间隙；调节进料口间隙和出料口间隙，使进料口间隙的宽度与混合物的平均粒度相同，并使出料口间隙的宽度为进料口间隙宽度的1/4至1/2 ；将所述混合物放入进料槽，并使三辊碾压机工作，开始碾压混合物；对碾压后的混合物进行粒度测试后，并重复上述步骤，直到混合物的粒度不再减小；以及调节进料口间隙和出料口间隙的宽度至最小值，并反复多次碾压该混合物。
10.如权利要求9所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述出料口间隙的宽度为进料口间隙宽度的1/3。
11.如权利要求1所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述通过机械挤压和剪切作用使上述混合物均勻混合的步骤前进一步包括一向混合物中加入导电颗粒的步骤。
12.如权利要求11所述的阴极浆料的制备方法，其特征在于，所述导电颗粒包括氧化铟锡颗粒以及金属颗粒中的一种或多种。
13.—种碳纳米管浆料的制备方法，其包括以下步骤将碳纳米管，玻璃粉以及有机载体混合形成一混合物，其中该有机载体包括稀释剂、稳定剂和增塑剂，且该稀释剂为松油醇，该稳定剂为乙基纤维素，该增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二丁酯；对所述混合物进行粒度检测；采用三辊碾压机碾压和剪切该混合物以使该混合物均勻混合；以及重复上述步骤直到混合物的粒度小于等于15微米。
全文摘要
本发明涉及一种阴极浆料的制备方法，其包括以下步骤将阴极发射体，无机粘结剂以及有机载体混合形成一混合物，其中该有机载体包括稀释剂、稳定剂和增塑剂，且该稀释剂为松油醇，该稳定剂为乙基纤维素，该增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或癸二酸二丁酯；以及通过机械挤压和剪切作用使上述混合物均匀混合。
文档编号H01J9/02GK102208309SQ20101013710
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者唐洁, 范守善, 蔡琪, 高同风 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司