一种无颗粒导电油墨的制备方法

本发明涉及一种无颗粒导电油墨的制备方法，属于电子信息功能材料。

背景技术：

1、随着柔性电子材料开始进入越来越多的日常生活场景，如何通过简化生产过程、优化生产工艺、控制原料成本等方面扩大生产规模，进而由电子产业规模效应进一步降低生产成本受到电子信息材料研究者们越来越多的关注。

2、相较于需要通过蚀刻、化学镀或真空沉积等造成设备要求高、工艺路线复杂、易产生有毒有害副产物的传统电子材料制造技术，印刷电子由于其便捷的生产工艺，可以轻松投入大规模生产，并且由于印刷电子不需要同传统生产技术那样对设备的要求，而具有灵活的生产形式，从而实现生产成本的降低。印刷电子技术主要包括功能性导电油墨以及印刷工艺，其中功能性导电油墨为印刷电子核心。

3、颗粒导电油墨在印刷时，一簇簇颗粒需要在某种条件的烧结下(热烧结、等离子体烧结或化学反应)才能在颗粒簇间形成导电通路，并且由连续的固体结构保证其具有一定的材料强度；与之不同，无颗粒导电油墨不含固体颗粒，而是通过各种前体的混合(如金属盐、配位体、还原剂以及溶剂)制备得到，并且需要具有良好的运输稳定性以满足储运需求，在一定条件(如热处理、uv光或激光)下导电功能相沉积于承印物基材实现导电图案的印刷。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种无颗粒导电油墨的制备工艺，所述无颗粒导电油墨按质量百分比包括10％～40％苯甲酸银前体、10％～50％有机溶剂、15％～30％除杂剂和15％～30％配合剂，其中苯甲酸银前体、有机溶剂、除杂剂和配合剂总质量百分比为100％；具体制备步骤如下所述：

2、(1)将硝酸银和苯甲酸钠充分溶解于去离子水中，通过离子交换法制得苯甲酸银沉淀，经真空干燥获得苯甲酸银粉末。

3、(2)将有机溶剂与除杂剂混合均匀。

4、(3)继续加入步骤(1)中得到的苯甲酸银粉末，充分搅拌。

5、(4)在冰浴条件下继续滴加配合剂，充分搅拌直至溶液清澈透亮，得到无颗粒导电油墨。

6、优选的，所述步骤(1)中硝酸银和苯甲酸钠的摩尔量之比为硝酸银：苯甲酸钠水溶液＝1：1～1：3。

7、优选的，所述步骤(2)中有机溶剂包括4～7质量份的丙酮、4～7质量份的甲醇、4～7质量份的乙醇、2～6质量份的乙二醇、2～6质量份的丙二醇、2～6质量份的正丁醇、2～6质量份的异丁醇、2～6质量份的正戊醇、2～6质量份的环己醇中的一种或几种。

8、优选的，所述步骤(2)中所述除杂添加剂包括十二烷基苯磺酸钠(las)、甲基二乙醇胺(mdea)、二乙醇胺(dea)、二异丙醇胺(dipa)、苯基二甲酮(bht)、乙醇胺(mea)中的一种。

9、优选的，所述步骤(4)中所述配合剂包括所述配合剂包括1～4重量份乙胺、1～4重量份正丁胺、2～5重量份乙醇胺、2～5重量份乙二胺、2～6重量份二乙醇胺、1～4重量份异丙醇胺、1～4重量份苯胺中的一种或两种。

10、优选的，所述无颗粒导电油墨旋涂于pi膜在120℃-230℃下烧15min-45min得到银膜。

11、本发明的有益效果

12、(1)本发明首次通过苯甲酸银粉末作为前驱体成功制备了一种新型无颗粒导电油墨，并且解决了其他无颗粒导电油墨在制备生产过程中不易保存、银含量高而成本较高、在生产过程中有毒害副产物产生的不足，提供了一种简单便捷、成本低的制备工艺，其在大大降低银成分的同时，保证了制备油墨优良的储存性、优异的导电性能，烧结后电阻率仅为纯银的1.5倍，油墨书写性稳定。

13、(2)本发明在成功制备新型无颗粒导电油墨的基础上，对该油墨最适宜的烧结条件进行了研究，探究了烧结温度和烧结时间对导电图案性能的影响，并确定了该油墨适宜的烧结条件范围。

14、(3)由于无颗粒导电油墨烧结过程中的有机杂质残留会通过阻碍析出纳米颗粒之间导电通路的形成，从而影响导电油墨性能，本发明通过添加除杂剂，解决了油墨烧结过程中有机杂质残留的问题，大大提高了该新型无颗粒导电油墨使用性能。

技术特征：

1.一种无颗粒导电油墨的制备方法，其特征在于：所述无颗粒导电油墨按质量百分比包括10％～40％苯甲酸银粉末、10％～50％有机溶剂、15％～30％除杂剂和15％～30％配合剂，其中苯甲酸银粉末、有机溶剂、除杂剂和配合剂总质量百分比为100％；具体制备步骤如下所述：

2.根据权利要求1所述无颗粒导电油墨的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中硝酸银和苯甲酸钠的摩尔量之比为硝酸银：苯甲酸钠＝1：1～1：3。

3.根据权利要求1所述无颗粒导电油墨的制备方法，其特征在于：步骤(2)中有机溶剂包括4～7质量份的丙酮、4～7质量份的甲醇、4～7质量份的乙醇、2～6质量份的乙二醇、2～6质量份的丙二醇、2～6质量份的正丁醇、2～6质量份的异丁醇、2～6质量份的正戊醇、2～6质量份的环己醇中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述无颗粒导电油墨的制备方法，其特征在于：步骤(2)中除杂添加剂包括十二烷基苯磺酸钠、甲基二乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、苯基二甲酮、乙醇胺中的一种。

5.根据权利要求1所述无颗粒导电油墨的制备方法，其特征在于：步骤(4)中配合剂包括1～4重量份乙胺、1～4重量份正丁胺、2～5重量份乙醇胺、2～5重量份乙二胺、2～6重量份二乙醇胺、1～4重量份异丙醇胺、1～4重量份苯胺中的一种或两种。

6.根据权利要求1～5任一所述方法制备得到的无颗粒导电油墨，其特征在于：所述无颗粒导电油墨可旋涂于pi膜在120℃-230℃下烧结15min-45min得到银膜。

技术总结
本发明公开了一种无颗粒导电油墨的制备方法，属于电子信息功能材料技术领域。所述无颗粒导电油墨按质量百分比包括苯甲酸银粉末前体、有机溶剂、除杂剂和配合剂；具体制备步骤如下：制备苯甲酸银粉末；将除杂剂充分溶解于有机溶剂，加入苯甲酸银粉末作为前驱体以及有机胺作为配体，控制油墨中银含量在2.5％—15％；在冰水浴条件下搅拌，至油墨澄清透明则表示制备成功；将制得无颗粒导电油墨旋涂于PI膜，设置旋涂匀胶机转速50‑400RPM，分2‑4段，每段旋涂时间5‑20s，在120℃‑230℃下烧结15min‑45min得到银膜。

技术研发人员：甘国友,程鼎祥,余向磊,汤显杰,刘力,张溧蓥,全思齐,孙浒
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8