一種低滲流閾值導(dǎo)電油墨的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及先進(jìn)功能材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低滲流閾值導(dǎo)電油墨的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電油墨是一種將導(dǎo)電填料分散在高分子基體中制成的具有一定黏度、一定導(dǎo)電特性的導(dǎo)電復(fù)合材料，由于導(dǎo)電油墨具有類似油墨的特性，因此導(dǎo)電油墨可以通過印刷、打印或用筆直接書寫出相應(yīng)的電子器件。導(dǎo)電油墨種類豐富，主要有金系、銀系、銅系和碳系導(dǎo)電油墨，碳系導(dǎo)電油墨已經(jīng)實(shí)現(xiàn)達(dá)到實(shí)用化的程度，但碳系導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電性往往較低，無法應(yīng)用于高端電子產(chǎn)品；金系導(dǎo)電油墨成本太高，無法實(shí)現(xiàn)大面積應(yīng)用；而銅系導(dǎo)電油墨不耐氧化，使用穩(wěn)定性較差。銀系導(dǎo)電油墨可以達(dá)到很好的導(dǎo)電性且銀本身比較耐氧化，因此銀系導(dǎo)電油墨成為未來最有前景的導(dǎo)電油墨。
[0003]微米銀粉、銀納米顆粒與銀納米線是銀系導(dǎo)電油墨常用的三種導(dǎo)電填料。但銀納米線備受關(guān)注，主要是因?yàn)殂y納米線具有優(yōu)異的導(dǎo)電性(本體銀的電阻率為1.65X106Ω.cm，并且即使被氧化后氧化銀仍然具有很高的導(dǎo)電性)和透明性，而且銀納米線具有很好的柔性。另外，銀納米線的制備方法已經(jīng)比較成熟，可以控制反應(yīng)的條件生成不同直徑，不同長度的銀納米線。制備的銀納米線的導(dǎo)電油墨不但可以通過印刷、打印等方式制備柔性電子電路，還可以旋涂、噴涂、刮涂、等多種工藝制備柔性透明導(dǎo)電薄膜與柔性可穿戴電子設(shè)備。
[0004]銀納米線是一種具有高長徑比的一維納米材料，將其作為導(dǎo)電填料應(yīng)用于導(dǎo)電油墨中往往具有比銀粉、銀納米顆粒更低的滲流閾值。但銀納米線自身具有較強(qiáng)的范德華力，使得導(dǎo)電油墨干燥固化后銀納米線在高分子基體中容易發(fā)生物理團(tuán)聚，不利于導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，往往導(dǎo)致較高的滲流閾值。滲流閾值較高使得導(dǎo)電復(fù)合材料需要更多份數(shù)的銀納米線才能達(dá)到理想的導(dǎo)電性，過高的填料份數(shù)不但增加了整體的成本，而且嚴(yán)重影響印刷、打印制品的力學(xué)性能。因此降低導(dǎo)電油墨的滲流閾值不但有利于降低導(dǎo)電填料的使用份數(shù)，而且還能大大提高導(dǎo)電油墨固化干燥后制品的導(dǎo)電性。而促進(jìn)銀納米線在基體中的分散是降低滲流閾值的關(guān)鍵因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對目前導(dǎo)電油墨固化干燥后銀納米線在樹脂基體中易團(tuán)聚的問題，開發(fā)出一種簡單、有效的方法促進(jìn)銀納米線在樹脂基體中的分散，制備出一種具有低滲流閾值導(dǎo)電油墨。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種低滲流閾值導(dǎo)電油墨的制備方法，包括如下步驟:
I)將銀納米線分散液與非導(dǎo)電納米粒子分散液混合，使銀納米線與非導(dǎo)電納米粒子雜化，組裝形成銀納米線與非導(dǎo)電納米粒子的雜化物； 2)將混合物離心，棄掉上清液得到凝膠狀的銀納米線與非導(dǎo)電納米粒子雜化物；
3)將得到的雜化物與高分子基體混合均勻，并用溶劑調(diào)節(jié)黏度至l~10Pa.s后得到低滲流閾值導(dǎo)電油墨。
[0007]進(jìn)一步地，所述的銀納米線為采用多元醇法、水熱合成法等方法制備的長徑比為100-1000的金屬銀納米線；
進(jìn)一步地，所述的非導(dǎo)電納米粒子必須是表面富含輕基的零維、一維或二維納米粒子，例如二氧化鈦納米粒子、氧化鋅納米粒子、納米微晶纖維素、埃洛石納米管、蒙脫土納米片層、高嶺土納米片層、氧化石墨稀等中的一種；
進(jìn)一步地，所述的表面富含輕基的零維、一維或二維納米粒子的尺寸必須是納米級，零維納米粒子的直徑應(yīng)低于銀納米線的直徑，一維納米粒子的長度應(yīng)低于銀納米線的長度，二維納米片層應(yīng)為單層或低于5層的少數(shù)層納米片；
進(jìn)一步地，所述的非導(dǎo)電納米粒子與銀納米線的質(zhì)量比為2:1-1:8 ;
進(jìn)一步地，所述的銀納米線與非導(dǎo)電納米粒子的雜化方法是在敞口容器(如燒杯、培養(yǎng)皿等)中將一定濃度的銀納米線分散液逐滴滴加到一定濃度的非導(dǎo)電納米粒子分散液中或?qū)⒎菍?dǎo)電納米粒子分散液逐滴滴加到銀納米線分散液中，且一邊滴加一邊小心振蕩直到雜化成功；
進(jìn)一步地，所述的銀納米線的分散液與非導(dǎo)電納米粒子分散液的分散劑均為以下任意一種:去離子水、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丁二醇、異戊二醇、丙酮、四氫呋喃、乙酸乙酯、二甲基亞砜、甲酰胺、甲基甲酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺與N-甲基吡咯烷酮；且銀納米線與非導(dǎo)電納米粒子在分散液中的濃度均為0.1-10 mg.mL 1O
[0008]進(jìn)一步地，所述的銀納米線與非導(dǎo)電納米粒子能成功雜化的溫度范圍是_20°C ~80 0C ；
進(jìn)一步地，所述的離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000 ~ 8000rpm ；
進(jìn)一步地，所述的離心機(jī)離心時間為2 ~ 100分鐘；
進(jìn)一步地，所述的高分子基體為環(huán)氧樹脂預(yù)聚體、水性丙烯酸酯、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂預(yù)聚體、氯乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂中的一種；
進(jìn)一步地，所述的雜化物占高分子基體的2 vol%~20 vo I % ；
進(jìn)一步地，所述的調(diào)節(jié)黏度的溶劑是乙酸乙酯、正己烷、甲醇、乙醇、去離子水、四氫呋喃、甲酰胺、二甲基甲酰胺中的一種或幾種，且調(diào)節(jié)黏度后導(dǎo)電油墨黏度應(yīng)介于l~10Pa.S0
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果:
在保證導(dǎo)電油墨高導(dǎo)電(電阻率達(dá)到10 4 Ω.cm)的同時，能顯著降低復(fù)合材料的滲流閾值，減少銀納米線的使用量，提高銀納米線的使用效率。另外，由于滲流閾值的降低，導(dǎo)電油墨在基板上固化干燥后具有更好的柔性，這對當(dāng)前柔性電子電路的開發(fā)具有重要意義。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0011]實(shí)施例1:
在常溫下將I mg *mL 1氧化石墨稀/去離子水分散液緩慢滴加到5 mg *mL 1銀納米線/乙醇分散液中，邊滴加邊攪拌、振蕩，銀納米線與氧化石墨烯的質(zhì)量比控制在3:1 ;待銀納米線與氧化石墨稀雜化共沉淀后，將其在2000 rpm轉(zhuǎn)速下離心40 min后，棄掉上清液得到凝膠狀銀納米線/氧化石墨烯雜化物；將得到的雜化物與環(huán)氧樹脂預(yù)聚體混勻(雜化物占環(huán)氧樹脂預(yù)聚體的8