專利名稱：：一種納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于納米材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種導(dǎo)電墨水的制備方法，特別是涉及一種納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著印刷技術(shù)越來越多的與其它行業(yè)技術(shù)發(fā)生交叉滲透，產(chǎn)生了一系列新的交叉技術(shù)?！坝≈齐娮蛹夹g(shù)”(PrintableElectronicsTechnology)就是印刷技術(shù)和電子技術(shù)有機(jī)地融合，是目前技術(shù)發(fā)展的又一重大突破。它是通過印刷技術(shù)在各種基體，特別是柔性基體上制作各種電子線路或裝置，使其具有諸如電子傳輸、信號(hào)發(fā)射、電磁屏蔽、光電轉(zhuǎn)換等功能的新型技術(shù)，并且采取了加成法、高速印刷技術(shù)制作各種電子器件與電路，如無線頻譜識(shí)別(RFID)標(biāo)簽、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、薄膜晶體管(TFT)、電路板(PCB)、存儲(chǔ)器(Memory)等，相比此前常用的光刻蝕減成法技術(shù)具有巨大優(yōu)越性。最近，德國的IDTechEx公司發(fā)布一份報(bào)告，2025年印制電子(包括有機(jī)電子和撓性電子)的市場(chǎng)將4000億美元，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁！可以預(yù)測(cè)，印制電子將逐步代替部分硅基微電子產(chǎn)品，潛力巨大，前景廣闊，它成為當(dāng)今材料界、電子界、制造界共同關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)。但是，目前，印制電子技術(shù)始終沒有進(jìn)入大發(fā)展階段，導(dǎo)電墨水就是制約其發(fā)展的主要瓶頸。導(dǎo)電墨水(electricallyconductiveink)是一種可印刷于各種非導(dǎo)電承印物上，干燥并燒結(jié)后，由于導(dǎo)電粒子間的距離變小，自由電子沿外加電場(chǎng)方向移動(dòng)形成電流，具有良好的傳導(dǎo)電流和排除積累靜電荷能力的油墨。按照導(dǎo)電填料可以分為金、銀、銅、碳等，銀粉因具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、高的電導(dǎo)率和價(jià)格適中等因素成為導(dǎo)電墨水研究的熱點(diǎn)。近來，雖然有商業(yè)化的產(chǎn)品，但這些墨水的銀納米顆粒過大，燒結(jié)溫度過高，基體選擇范圍受限，嚴(yán)重阻礙了印制電子技術(shù)的發(fā)展。因此開發(fā)具備小粒徑(<lOnm)，低燒結(jié)溫度，熱穩(wěn)定性好的導(dǎo)電墨水非常必要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種一步法制備高濃度納米銀導(dǎo)電油墨的制備方法，該導(dǎo)電油墨制備方法簡(jiǎn)單，原料易得、綠色高效，且粒徑小，單分散，燒結(jié)溫度低，熱穩(wěn)定性能好，在固含量為10襯％時(shí)，即表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性。本發(fā)明公開了一種納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，具體步驟如下(1)將銀鹽和有機(jī)保護(hù)劑溶解于溶劑中，并用堿性絡(luò)合劑調(diào)節(jié)pH值為910，逐漸升溫至30100°C，至反應(yīng)體系為透明溶液；(2)將步驟(1)所得反應(yīng)體系降至室溫后，將還原劑加入反應(yīng)體系，并持續(xù)攪拌2030分鐘，即得所需產(chǎn)物；其中，有機(jī)保護(hù)劑和銀鹽的摩爾比為0.1131，每O.Olmol銀鹽添加550ml溶劑，還原劑和銀鹽的摩爾比為1131。本發(fā)明中，所述銀鹽為醋酸銀、硝酸銀、油酸銀或者月桂酸銀中的一種。3本發(fā)明中，所述有機(jī)保護(hù)劑為有機(jī)酸(十八酸、十六酸、十四酸、十二酸、十酸等)或酸酐(2-壬烯基丁二酸酐、2-十烯丁二酸酐、十二烯基丁二酸酐等)中的一種或幾種。本發(fā)明中，所述溶劑為去離子水、乙醇中的一種或兩種。本發(fā)明中，所述的堿性絡(luò)合劑為氨水或堿性鹽(如氫氧化鈉、氫氧化鉀等)中的一種或者幾種本發(fā)明中，所述還原劑為硼氫化鈉、水合胼、苯胼、次亞磷酸鈉、維生素C或葡萄糖中的一種或者幾種。根據(jù)本發(fā)明方法制得的納米銀導(dǎo)電墨水中納米銀的質(zhì)量含量為520%。根據(jù)本發(fā)明方法制得的納米銀導(dǎo)電墨水中納米銀的粒徑為大于0小于10nm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1、本方法工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短。2、產(chǎn)品導(dǎo)電性良好，納米銀粒徑小于lOnm，燒結(jié)溫度低，操作工藝性能好。3、制備成本低，沒有有害廢棄物產(chǎn)生，符合“綠色生產(chǎn)”的要求。圖1為制備的納米銀導(dǎo)電墨水中銀粒子的TEM圖。圖2為制備的納米銀導(dǎo)電墨水中銀粒子的粒徑分布圖，內(nèi)圖為放大圖。圖3為制備的納米銀導(dǎo)電墨水中銀粒子的XRD圖。圖4為制備的納米銀導(dǎo)電墨水中銀粒子的DSC圖，其中曲線A為十二酸改性后的納米銀，曲線B為分散劑十二酸。圖5為不同濃度的納米銀導(dǎo)電墨水在聚酰亞胺基體上于200°C燒結(jié)30分鐘的電阻率變化圖。具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例12.Olg月桂酸銀，0.5g2-壬烯基丁二酸酐，10ml去離子水，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為910，，逐漸升溫至30100°C，直至溶液澄清透明。然后，降至室溫，加入的維生素CO.346g，并持續(xù)攪拌反應(yīng)2030分鐘后，溶液變?yōu)樽睾谏?，即可得到穩(wěn)定的納米銀導(dǎo)電墨水(7wt%)。將此導(dǎo)電墨水旋涂于聚酰亞胺薄膜上，在150°C燒結(jié)30分鐘，可得此電導(dǎo)率為20.3iiQcm。實(shí)施例215.7g醋酸銀，9.3g十八酸，100ml的去離子水，并用氨水和氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值為910，逐漸升溫至30100°C，直至溶液澄清透明。然后，降至室溫，加入的硼氫化鈉1.13g，并持續(xù)攪拌反應(yīng)2030分鐘后，溶液變?yōu)樽睾谏?，即可得到穩(wěn)定的納米銀導(dǎo)電墨水(10wt%)。將此導(dǎo)電墨水旋涂于聚酰亞胺薄膜上，在200°C燒結(jié)30分鐘，可得此電導(dǎo)率為8.1liQcm。實(shí)施例35.76g硝酸銀，2.4g十酸，20ml的去離子水，并用氨水和氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液的pH值為910，逐漸升溫至30100°C，直至溶液澄清透明。然后，降至室溫，加入的水合胼0.42g，并持續(xù)攪拌反應(yīng)2030分鐘后，溶液變?yōu)樽睾谏?，即可得到穩(wěn)定的納米銀導(dǎo)電墨水(15wt%)。將此導(dǎo)電墨水旋涂于聚酰亞胺薄膜上，在100°C燒結(jié)30分鐘，可得此電導(dǎo)率為169.2uQcm。實(shí)施例47.94g硝酸銀，5.56g2_十烯丁二酸酐，100ml的去離子水，并用氨水和氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液的PH值為910，逐漸升溫至80°C，直至溶液澄清透明，加入的葡萄糖4.67g，并持續(xù)攪拌反應(yīng)60分鐘后，溶液變?yōu)樽睾谏?，即可得到穩(wěn)定的納米銀導(dǎo)電墨水(5wt%)。將此導(dǎo)電墨水旋涂于聚酰亞胺薄膜上，在100°C燒結(jié)30分鐘，可得此電導(dǎo)率為257.2iiQcm。通過調(diào)節(jié)不同銀載體、還原劑、分散劑的用量，均可獲得小粒徑(<lOnm)、高濃度的納米銀墨水，不同濃度的納米銀墨水的導(dǎo)電性可見圖5。附圖1到圖4為以十二酸分散劑，硝酸銀為銀載體，硼氫化鈉為還原劑，氨水與氫氧化鉀為堿性絡(luò)合劑制備的10襯％的納米銀導(dǎo)電墨水的TEM、粒徑分析、XRD、DSC和電阻率分析?？梢?，導(dǎo)電墨水中確實(shí)為銀納米粒子，且粒子的直徑小于lOnm，呈現(xiàn)但分散性，熔點(diǎn)大約在95°C110°C之間，電阻率可降低至8.3uQcm。權(quán)利要求一種納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將銀鹽和有機(jī)保護(hù)劑溶解于溶劑中，并用堿性絡(luò)合劑調(diào)節(jié)pH值為9～10，逐漸升溫至30～100℃，至反應(yīng)體系為透明溶液；(2)將步驟(1)所得反應(yīng)體系降至室溫后，將還原劑加入反應(yīng)體系，并持續(xù)攪拌20～30分鐘，即得所需產(chǎn)物；其中，有機(jī)保護(hù)劑和銀鹽的摩爾比為0.01∶1～3∶1，每0.01mol銀鹽添加5～50ml溶劑，還原劑和銀鹽的摩爾比為1∶1～3∶1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所使用的銀鹽為醋酸銀、硝酸銀或者月桂酸銀中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所使用的有機(jī)保護(hù)劑為有機(jī)酸或酸酐中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所述有機(jī)酸為十八酸、十六酸、十四酸、十二酸或十酸，所述酸酐為2-壬烯基丁二酸酐、2-十烯丁二酸酐或十二烯基丁二酸酐。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所使用的溶劑是去離子水、乙醇中的一種或兩種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所使用的堿性絡(luò)合劑為氨水或堿性鹽中的一種或幾種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所使用的還原劑為硼氫化鈉、水合胼、苯胼、次亞磷酸鈉、維生素C或葡萄糖中的一種或者幾種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所得納米銀導(dǎo)電墨水中納米銀的質(zhì)量含量為520%。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于納米銀導(dǎo)電墨水中納米銀的粒徑為大于0小于lOnm。全文摘要本發(fā)明屬于納米
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種納米銀導(dǎo)電墨水的制備方法。其具體步驟為將銀鹽和有機(jī)保護(hù)劑溶解于溶劑中，并用堿性絡(luò)合劑調(diào)節(jié)pH值為9～10，逐漸升溫至30～100℃，至反應(yīng)體系為透明溶液；將上步驟所得反應(yīng)體系降至室溫后，將還原劑加入反應(yīng)體系，并持續(xù)攪拌20～30分鐘，即得所需產(chǎn)物；其中，有機(jī)保護(hù)劑和銀鹽的摩爾比為0.01～3∶1，每0.01mol銀鹽添加5～50ml溶劑，還原劑和銀鹽的摩爾比為1～3∶1。本方法制備的納米銀粒徑小于10nm，且工藝簡(jiǎn)單、應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間短，原料簡(jiǎn)單且分散劑用量少，純度及濃度高，具有良好的導(dǎo)電特性。此外，制備成本低，沒有有害廢棄物產(chǎn)生，符合“綠色生產(chǎn)”的要求，可廣泛應(yīng)用于觸摸屏，電子標(biāo)簽，薄膜開關(guān)，軟性電路板，醫(yī)療產(chǎn)品，傳感器，印刷觸點(diǎn)，射頻干擾屏蔽，電鍍，多層線路板灌孔等。文檔編號(hào)H05K1/09GK101870832SQ20101016696公開日2010年10月27日申請(qǐng)日期2010年5月6日優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日發(fā)明者楊振國,邰艷龍申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)