一种用于喷墨打印的导电油墨及其制备方法
【专利摘要】本发明属于导电油墨领域，公开了一种用于喷墨打印的导电油墨，所述导电油墨包括0.01~10wt%纳米银线分散液、0.01~5wt%助剂、1~10wt%树脂、1~5wt%硬化液和余量溶剂。本发明还公开了该导电油墨的制备方法。本发明加入分散剂提高油墨的表面张力，在打印的时候能够形成液滴状，提高打印效果，低粘度则保障了在整个喷墨的过程中的顺畅；选用线长为1~20μm的纳米银线，有助于不堵塞喷头；在配方中加入硬化液，使导电线路具有良好的附着力和硬度。
【专利说明】
一种用于喷墨打印的导电油墨及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于导电油墨领域，具体涉及一种用于喷墨打印的导电油墨及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 喷墨打印技术具有数字化、减少材料浪费和与不同基材的相容性等优点，其发展 推动了新型墨水材料的开发和应用。很多器件的重要活性成分都可被喷墨印刷，包括导电 电极、晶体管、太阳能电池、发光二极管、电池和传感器等。然而，具有高透明性、低电阻率的 图案化电极开发仍然是一个重要的挑战，尤其是在发展高度集成的系统领域方面。如专利 201110167171 .X，该专利主要讲述一种喷墨打印无色透明导电油墨的制备方法，该油墨由 金属银盐、溶剂、添加剂、分散剂调配而成，在打印后加热还原成银粒子，其打印出来的线路 并不透明，仅仅是调配出来的油墨为无色透明而已。专利201410472694.9,该专利讲述了使 用石墨烯与纳米银颗粒混合，调配出透明导电油墨，单纯用石墨烯，其打印出来的线路方阻 值较大，所以需添加金属颗粒来增强其导电性，但进一步的会降低图案的透明性，且该专利 并没有提出打印出来线路图案在基材上的附着力如何，若附着力不佳，必然会影响其大规 模应用的可能性。专利201510296650.X讲述一种抗沉降，自流平的纳米银线透明导电油墨 的制备方法，但该专利所述的油墨仅仅能够用于整面涂布上，需要后续的蚀刻或激光工艺 进行图形化。
[0003] 单质金属具有良好的导电性，纳米金属线具有极高的长径比，当其调配成油墨喷 墨打印在基板上，烘烤后由于纳米金属线之间互相搭接时，形成导电路径，而空隙处可见光 完全透过，形成高透明导电线路。因此有必要开发使用纳米金属线调配的导电油墨，已满高 透明性、低电阻率的图案化电极的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种低固含量、水性环保的用于喷墨打印的导电油墨。
[0005] 本发明的另一目的是提供该导电油墨的制备方法。
[0006] 为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种用于喷墨打印的导电油墨，所述导电油墨包括0.01~10wt %纳米银线分散 液、0 · 01~5wt %助剂、1~1 Owt %树脂、1~1 Owt %硬化液和余量溶剂。
[0008] 进一步地，所述纳米银线分散液为纳米银线分散于乙醇、异丙醇或水而得。
[0009] 进一步地，所述纳米银线的长度为1~20μηι。
[0010] 进一步地，所述纳米银线分散液的浓度是5~20mg/mL。
[0011] 进一步地，所述助剂包括分散剂。
[0012] 进一步地，所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯 磺酸钠、十二烷基硫酸钠、亚甲基二萘磺酸二钠、乙氧基化烷基硫酸钠中的至少一种。
[0013] 最优选的分散剂是十六烷基三甲基溴化铵。
[0014] 进一步地，所述分散剂还包括流平剂和/或防腐剂。
[0015] 进一步地，所述树脂为水性聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、纤维素、纤维素醚中的 至少一种。
[0016] 最优选的树脂是水性聚氨酯。
[0017] 纤维素醚如甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤 维素、羟乙基纤维素、羟丙甲纤维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、苯基纤维 素。
[0018] 进一步地，所述硬化液为硅溶胶和/或有机硅聚合物。
[0019 ] 有机硅聚合物如硅油、硅橡胶、硅树脂。
[0020] 进一步地，所述溶剂为水、异丙醇、乙醇中的至少一种。
[0021] 最优选的溶剂是水和异丙醇的混合溶剂。
[0022] -种制备上述的导电油墨的方法，具体是:将纳米银线分散液加入溶剂，再加入树 月旨、助剂和溶剂，混合搅拌均匀即得。
[0023]本发明有以下有益效果：
[0024] 1、在喷墨打印中，要获得比较好的打印效果，油墨的粘度及表面张力至关重要，本 发明加入分散剂提高油墨的表面张力，在打印的时候能够形成液滴状，提高打印效果，低粘 度则保障了在整个喷墨的过程中的顺畅。
[0025] 2、由于喷墨打印的喷头在50μπι左右，所以油墨粒径的大小显得尤为重要，本发明 选用线长为5~15μπι的纳米银线，有助于不堵塞喷头。
[0026] 3、本发明在配方中加入硬化液，使导电线路具有良好的附着力和硬度。
[0027] 4、采用本发明的导电油墨制备导电图案，其透光率为70~90%，电阻为50~200 Ω /cm〇
[0028] 5、相较于磁控溅射、化学气相沉积、喷涂法以及溶胶凝胶法，本发明直接采用喷墨 打印的方法将线路打印出来，无需上述方法的后期蚀刻制作导电线路，能够节约成本，同时 还能减少环境污染。
[0029] 6、本发明以纳米银线为导电填料制备导电油墨，在较低的固含量下即可形成导电 网络，从而使成本更加低廉;该导电油墨经喷墨打印后能够形成透明导电兼具柔性的线路 图案，满足薄膜太阳能电池、发光二极管、电池和传感器等行业的需求。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
[0031] 以下实施例所用树脂、助剂等，除有特别说明外，均为本领域的常规品种。
[0032] 实施例1
[0033] 取10g纳米银线异丙醇分散液(浓度为10mg/mL，纳米银线的长度ΙΟμπι)加入50g水， 再加入l〇g水性聚氨酯，4g硅溶胶，5g脂肪醇聚氧乙烯醚，再用200g水稀释，用高速分散机混 合搅拌均勾，得到导电油墨。经检测，其粘度为1 〇 cp S，表面张力为20mN/m。
[0034] 实施例2
[0035] 取10g纳米银线异丙醇分散液(浓度为5mg/mL，纳米银线的长度5μπι)加入50g乙醇， 再加入9g丙烯酸树脂，8g硅溶胶，0.5g十六烷基三甲基溴化铵，再用200g水稀释，用高速分 散机混合搅拌均勾，得到导电油墨。经检测，其粘度为7 cp s，表面张力为38mN/m。
[0036] 实施例3
[0037] 取12g纳米银线乙醇分散液(浓度为20mg/mL，纳米银线的长度15μπι)加入50g水，再 加入3.5g羟丙基纤维素，1.5g亚甲基二萘磺酸二钠，10g聚甲基三氯硅氧烷，再用200g水稀 释，用高速分散机混合搅拌均匀，得到导电油墨。经检测，其粘度为15cps，表面张力为66mN/ m〇
[0038] 实施例4
[0039] 取5g纳米银线水性分散液（浓度为15mg/mL，纳米银线的长度ΙΟμπι)加入50g异丙 醇，再加入20g水性聚氨酯，lg十六烷基三甲基溴化铵，3g聚二苯基二氯硅氧烷，再用100g水 与l〇〇g异丙醇混合溶剂稀释，用高速分散机混合搅拌均匀，得到导电油墨。经检测，其粘度 为5cps，表面张力为79mN/m。
[0040] 实施例5
[00411 取O.lg纳米银线乙醇分散液(浓度为8mg/mL，纳米银线的长度ΙΟμπι)加入20g水，再 加入lg环氧树脂，0. lg十二烷基硫酸钠，lg硅溶胶，再用77.8g异丙醇稀释，用高速分散机混 合搅拌均匀，得到导电油墨。
[0042] 实施例6
[0043] 取5g纳米银线乙醇分散液(浓度为12mg/mL，纳米银线的长度ΙΟμπι)加入30g水，再 加入10g水性聚氨酯，3g乙氧基化烷基硫酸钠，lg流平剂，lg防腐剂，5g娃溶胶，再用45g异丙 醇稀释，用高速分散机混合搅拌均匀，得到导电油墨。
[0044] 实施例7
[0045] 取2g纳米银线乙醇分散液(浓度为10mg/mL，纳米银线的长度15μπι)加入30g水，再 加入2g纤维素、2g羟丙甲纤维素，0.5g十六烷基三甲基溴化铵、0.5g十二烷基苯磺酸钠，2g 硅溶胶，再用61g异丙醇稀释，用高速分散机混合搅拌均匀，得到导电油墨。
[0046] 性能测试
[0047] 将实施例1~4的导电油墨使用喷墨打印机按照线路图打印在基材(玻璃、透明聚 酯等)上，在80~120°C干燥，待溶剂挥发，形成透明导电图案。检测其透光率、电阻、附着力 等，结果如表1所述：
[0048]表1性能测试结果
[0050]由以上数据可知，分散剂可以改善表面张力，进而获得更好的打印效果;而硬化液 的加入使得整体图案具有良好的附着力。
[0051]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种用于喷墨打印的导电油墨，其特征在于，所述导电油墨包括0.01~l〇wt%纳米银 线分散液、0 · 01~5wt%助剂、1~lOwt%树脂、1~lOwt%硬化液和余量溶剂。2. 根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述纳米银线分散液为纳米银线分散 于乙醇、异丙醇或水而得。3. 根据权利要求2所述的导电油墨，其特征在于，所述纳米银线的长度为1~20μπι。4. 根据权利要求2所述的导电油墨，其特征在于，所述纳米银线分散液的浓度是5~ 20mg/mL〇5. 根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述助剂包括分散剂。6. 根据权利要求5述的导电油墨，其特征在于，所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十六 烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、亚甲基二萘磺酸二钠、乙氧基化 烷基硫酸钠中的至少一种。7. 根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述树脂为水性聚氨酯、丙烯酸树脂、 环氧树脂、纤维素、纤维素醚中的至少一种。8. 根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述硬化液为硅溶胶和/或有机硅聚 合物。9. 根据权利要求1所述的导电油墨，其特征在于，所述溶剂为水、异丙醇、乙醇中的至少 一种。10. -种制备权利要求1~9任一项所述的导电油墨的方法，其特征在于，将纳米银线分 散液加入溶剂，再加入树脂、助剂和溶剂，混合搅拌均匀即得。
【文档编号】C09D11/52GK106046943SQ201610599426
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610599426.2, CN 106046943 A, CN 106046943A, CN 201610599426, CN-A-106046943, CN106046943 A, CN106046943A, CN201610599426, CN201610599426.2
【发明人】陈乐意, 丁轶, 雷震
【申请人】珠海纳金科技有限公司