[發明專利]一種表面包覆著有機保護劑的納米銀顆粒的制備方法

有效

• 申請號: 201210287383.6
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102816462A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 沈文鋒;黃琦金;宋偉杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09C1/62
• 分類號: C09C1/62;C09C3/10;C09D11/02
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及納米材料制造領域，具體涉及一種表面包覆著有機保護劑的納米銀顆粒的制備方法，該方法制備的表面包覆著有機保護劑的納米銀顆?？捎米髦苽浠趪娔∷⑷嵝噪娮拥募{米銀導電墨水的原料。

背景技術

柔性電子，又稱印刷電子或有機電子，是將有機/無機電子器件沉積在柔性襯底如紙、塑料或織物等基底上形成電路的技術。由于柔性電子性能與傳統微電子相當，且具有便攜式、透明、輕質、伸展/彎曲以及易于快速大面積打印等特點，使一些無法用傳統的電子電路實現的特殊應用成為可能，例如可彎曲的柔性顯示器、電子紙、大面積傳感器陣列、智能標簽、薄膜太陽電池等。柔性電子制造的關鍵就是圖案化導電電路的制造，而柔性電子理想的圖案化工藝應滿足：低成本、大面積、批量化工藝、低溫、“加”式、非接觸式、可實時調整、三維結構化、易于多層套準等要求。而目前常見的圖案化技術如光刻、蔭罩、微接觸印刷、以及噴墨印刷等技術中，只有噴墨印刷技術能很好滿足這些要求。此外，在計算機輔助控制條件下，噴墨打印技術更易實現圖形在介觀和微觀級別上的設計與實施，可實現精確、定量、定位沉積，保證導電圖案的成像精度。而且噴墨打印技術的工藝相對簡單，不需要特別苛刻的環境要求，制作成本較低，減少對環境的污染和原材料的浪費。

利用噴墨打印技術制備導電電路的工藝中，關鍵技術之一是制備適合噴墨打印的導電墨水。適用于噴墨打印的導電墨水的性能指標主要包括：（1）可噴性：表現為墨水的顆粒尺寸、粘度和表面張力三個指標。一般而言，顆粒尺寸應小于1μm，粘度為5~35cP，表面張力為10~50mN/m。對于不同品牌壓電式打印機，墨水的這幾個指標也稍有不同。（2）可靠性：不阻塞噴頭；墨水組分間以及墨水與噴頭組件間有相容性；有貯存穩定性。（3）印刷圖案質量：打印品質好；在打印介質上有著一定干燥速度、粘附性等。（4）安全性：要求導電墨水盡量能使用綠色溶劑，具有無毒性，不易燃、無氣味。常見導電墨水可分為有機聚合物導電墨水和金屬導電墨水，但一般有機聚合物導電墨水比金屬導電墨水的導電率低三或四個數量級，而且價格昂貴，不大適用于普通大面積導電電路的制備。金屬導電墨水常見的有金導電墨水、銀導電墨水和銅導電墨水等幾種。但由于銀具有價格比金低廉許多，而化學性質比銅穩定等特點，綜合考慮導電墨水的導電性能、生產成本時，銀導電墨水具有較高的性價比。

而納米銀顆粒是導電墨水的關鍵組成原料，納米銀顆粒的制備對于導電墨水的導電性能以及墨水的溶劑選取有重要的影響。制備納米銀顆粒的方法可分為物理法和化學法，其中物理法通過物理研磨銀塊體材料，來制備納米銀顆粒，該方法制備得到的銀顆粒，比表面能較高，易產生團聚，無法很好的分散在以水為主的溶劑中，進而難以應用到噴墨印刷工藝中。而化學法則又分為氣相反應法和液相沉淀法。氣相反應法分為噴霧法、熱解法以及蒸發法等，這些方法對生產制備的環境要求比較高，如需要高溫或高壓，同時生產過程中會產生較多的有毒有害氣體；液相沉淀法，其原理就是先制備得到銀的化合物溶液，然后選取一定的還原劑，還原出納米銀顆粒，最后選取一定的有機保護劑，阻止銀顆粒發生團聚和沉淀，相對來說制備過程比較簡單，成本較低。現有的表面包覆著有機保護劑的納米銀顆粒的制備方法，其制備得到的納米銀顆粒一般都以分散的形式存放在一定的溶劑中，無法直接以固態的納米銀形式長期存儲和運輸，同時也無法實現其在需要的時候，直接加入墨水溶劑中，自動分散形成導電墨水。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種表面包覆著有機保護劑的納米銀顆粒的制備方法，操作簡單，成本低，該方法制備得到的納米銀顆粒平時可以長期穩定地以固態形式常溫存放，在制備納米銀導電墨水時，可直接取量并加入墨水溶劑中，即可自動分散到溶劑中。

有鑒于此，本發明提供的一種表面包覆著有機保護劑的納米銀顆粒的制備方法，包括以下步驟：?

1）將1份質量的有機保護劑、8~20份質量的還原劑、2~5份質量的去離子水混合，在50~70℃條件下攪拌1~3小時；

2）加入2~7份質量的去離子水和2~8份質量的金屬銀鹽，繼續攪拌2~10小時；

3）將溶液進行超聲振蕩20~60分鐘；

4）以5~20克/分鐘的速度加入30~125份質量的無水乙醇，在加入過程中，保持攪拌；

5）對得到的溶液以3000~8000?rpm的離心速度進行離心處理20~40分鐘；

6）將離心處理得到的產物在50~70℃進行干燥2~7小時，即得到表面包覆著有機保護劑的納米銀顆粒。