[發明專利]一種納米銀顆粒和納米銀線混合型導電墨水的制備方法

無效

• 申請號: 201210497014.X
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103008679A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 荊洪陽;曹菊勇;韓永典;徐連勇;楊高陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;C09D11/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明屬于納米材料或者印制電子技術領域，尤其涉及一種納米銀顆粒和納米銀線混合型導電墨水制作方法。

背景技術

印刷電子材料的發展促進了與其相關的專用工業的形成、發展與進步。而微電子技術的發展對印刷電子材料的生產提出了更高的要求。目前國內外許多研究機構和企業都對薄膜印刷電子產業給予了極大的關注。在美國、日本、德國及韓國等國家的帶動下，國際上興起了研發與噴墨打印、孔版印刷、凹版印刷、凸版印刷等印制手段相適應的導電墨水。屬于薄膜印刷電子材料的導電墨水，將主要應用于正在高速發展的無線射頻識別標簽（RFID識別標簽）、印刷線路板（PCB線路板）及柔性印刷電路板（FPCB）之中。

導電墨水應用較多的為金屬基導電墨水，包括金、銀、銅、鉑等。其中，由于金和鉑的價格昂貴，其應用受到諸多限制；而銅雖然具有高的導電性和相對低廉的成本，但是其化學性質較為活波，容易氧化，其應用同樣受到一定的局限性；銀具有超高的導電性、較強的化學惰性、良好的抗氧化能力，其在導電墨水的研究中備受關注。

目前對納米銀導電墨水的研究主要集中于球形銀顆粒墨水，而對于具有高導電性的納米銀線以及納米銀片型導電墨水的研究較少。在球形納米銀顆粒導電墨水的燒結過程中，由于納米顆粒的團聚，往往會造成孔洞等缺陷。高長徑比的納米銀線能夠在團聚的納米銀顆粒間搭建導電通路，從而有效的克服孔洞等缺陷的不良影響。

因此，研制一種納米銀顆粒和納米銀線混合型的導電墨水具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的，是克服現有技術的的缺點和不足，提供一種納米銀顆粒和納米銀線混合型的導電墨水的制備方法，導電墨水在低的銀含量的情況下，保證高的導電性，從而降低成本。該方法通過將一定比例的納米銀粒子和納米銀線均勻分散在溶劑中，從而實現混合型導電墨水的制備。該混合型導電墨水銀的含量低，導電性高，特別適用與凹版印刷和凸版印刷等印制方式。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種納米銀顆粒和納米銀線混合型導電墨水的制備方法，具有如下步驟：

（1）將銀鹽與表面活性劑按質量比為1:0.5～1:1.5溶解于去離子水中，銀鹽與去離子水的質量比為1：100～1:300，攪拌至無色透明溶液；然后將濃度為8～20mg/mL的還原劑硼氫化鈉水溶液加入上述溶液中，硼氫化鈉和銀鹽的摩爾比為0.5:1～5:1，磁力攪拌器下劇烈攪拌，反應持續20～30min；反應結束后，對反應產物進行離心分離，離心速率800～1000rpm，離心時間20～30min；再對離心產物進行干燥，獲得納米銀顆粒；

所述的銀鹽為硝酸銀或者醋酸銀；所述的表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮K30或者聚丙烯酸簡稱PAA中的一種或者兩種；

（2）將硝酸銀與表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮360按質量比為1:0.5～1:2溶解在乙二醇中，硝酸銀與乙二醇的質量比為1:100～1:200，攪拌至完全溶解；然后加入濃度為10^-4～3×10^-3mol/L氯化物的乙二醇溶液，其中銀離子和氯離子的摩爾比為100:1～300:1，所述氯化物為氯化鈉、氯化鉀、氯化鐵中的一種或幾種；將反應體系加熱至150～180℃并溫和的攪拌，反應時間1～2h；反應結束后，對反應產物通過慢速定量濾紙進行過濾；再對過濾產物進行干燥，獲得納米銀線；

（3）將步驟（1）和（2）干燥后的納米銀顆粒和納米銀線分散在乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶液中，超聲震蕩30～60min，制得均勻分散的納米銀混合型導電墨水；所述乙醇、乙二醇和丙三醇混合溶液中各組分的體積百分比為40%～50%，50%～60%和5%～10%。

該混合型導電墨水由球形的納米銀顆粒和一維的納米銀線組成。

所述步驟（1）中獲得的納米銀顆粒粒徑分布在30～50nm之間，平均粒徑為40nm。

所述步驟（2）中獲得的納米銀線平均長度為5μm，銀線平均直徑為50nm。

所述步驟（1）和步驟（2）的干燥過程中均在氮氣氣氛下進行，干燥溫度為50～60℃，干燥時間為5～6h。

所述步驟（3）制得的納米銀混合型導電墨水中納米銀粒子的質量百分比占導電墨水總質量的6%～10%,納米銀線的質量百分比占導電墨水總質量的2%～5%。