[發(fā)明專利]一種用于柔性基材表面噴墨印制銅圖形的銀催化膠體墨水及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410022232.7
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103834231A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李寧;王艷青;黎德育
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09D11/30
• 分類號: C09D11/30
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性基材表面印制銅圖形所用墨水及其制備方法。

背景技術(shù)

銅圖形的制造方法主要有光刻法、直接印刷法和催化生長法。光刻法工藝極其復(fù)雜，而且有超過70%的銅被大量浪費，同時在刻蝕過程中大量使用的刻蝕液也給環(huán)境造成了較大的壓力。直接印刷法分為導(dǎo)電漿料法與納米金屬墨水法。導(dǎo)電漿料法是將銅粉作為導(dǎo)電顏填料制備成一種電子漿料，然后通過絲網(wǎng)印刷等印刷方式來印制銅圖形。這種工藝制備線路較寬而且后期需要高溫?zé)Y(jié)過程，所以對于不耐溫的基材不適用。納米金屬墨水法主要是合成納米銅墨水，然后通過噴墨印刷的方式在基材上制備銅圖形。這種方式的缺點在于墨水穩(wěn)定性不高（3-6個月），而且后期也需要燒結(jié)過程。為了解決這些問題，近幾年催化生長法被提出。催化生長法的原理是首先合成一種墨水，這種墨水本身含有可催化化學(xué)鍍銅的貴金屬催化劑，如鈀，銀，銅等等，這些金屬可為離子態(tài)，也可以為單質(zhì)狀態(tài)。之后將催化墨水裝入噴墨打印機印制出所需要的圖形，最后將催化劑圖形放入化學(xué)鍍銅溶液中原位生長出銅圖形。中國專利CN103476199A中提出一種離子鈀或銀或銅的催化墨水，將這種離子型墨水噴到基材上后，要進(jìn)行還原步驟才能進(jìn)行后續(xù)的化學(xué)鍍銅；對于離子鈀或者銀墨水，將這類離子型墨水噴到基材上后，還要進(jìn)行輻射步驟或者加熱固化步驟，才能進(jìn)行后續(xù)的化學(xué)鍍銅；應(yīng)用以上這些墨水的操作繁瑣。對于離子銅墨水，需要用到硼氫化鈉等還原步驟，這種墨水雖然穩(wěn)定性高，但是還原步驟復(fù)雜且效率不高，而且只適用于某些基材，如聚酰亞胺，并不具有通用性，而且對于不同基材的結(jié)合力也不能保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有的印制銅圖形的催化墨水中存在的操作繁瑣、與基材的通用性不強、結(jié)合力不夠好的技術(shù)問題，而提供一種用于柔性基材表面噴墨印制銅圖形的銀催化膠體墨水及其制備方法。

本發(fā)明的一種用于柔性基材表面噴墨印制銅圖形的銀催化膠體墨水按重量份數(shù)比由0.5～20份的鹽酸多巴胺、55～95份的去離子水、0.5～5份的氧化劑、0.5～5份的pH緩沖劑、0.01～5份的銀絡(luò)合劑溶液、0.1～1份表面張力調(diào)節(jié)劑和0.1～4份粘度調(diào)節(jié)劑制成的膠體，該膠體的pH值為7～9，其中銀絡(luò)合劑溶液是按重量份數(shù)比由0.5～10份的銀鹽、0.1～15份的絡(luò)合劑和75～95份的去離子水制成的；所述的絡(luò)合劑為氨水、乙醇胺或乙二胺的一種或其中幾種的組合。

上述的用于柔性基材表面噴墨印制銅圖形的銀催化膠體墨水的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、按重量份數(shù)比稱取0.5～20份的鹽酸多巴胺、55～95份的去離子水、0.5～5份氧化劑、0.5～5份的pH緩沖劑，0.01～5份的銀絡(luò)合劑溶液，0.1～1份表面張力調(diào)節(jié)劑、0.1～4份粘度調(diào)節(jié)劑；其中銀絡(luò)合劑溶液是按重量份數(shù)比由0.5～10份的銀鹽、0.1～15份的絡(luò)合劑和75～95份的去離子水混合而成的；所述的絡(luò)合劑為氨水、乙醇胺或乙二胺的一種或其中幾種的組合；

二、將一部分去離子水倒入容器中，加入pH緩沖劑攪拌至溶解；

三、在攪拌狀態(tài)下，將氧化劑加入到容器中，攪拌溶解；

四、在攪拌狀態(tài)下，將鹽酸多巴胺加入到容器中，然后溫度升溫至40～50℃，反應(yīng)12～24h；

五、在攪拌狀態(tài)下，將銀絡(luò)合劑溶液加入到容器中，反應(yīng)0.5～5h；

六、在攪拌狀態(tài)下，將表面張力調(diào)節(jié)劑、粘度調(diào)節(jié)劑依次加入到容器中，攪拌均勻后，再將剩余的去離子水倒入容器中，最后用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至7～9，得到用于柔性基材表面噴墨印制銅圖形的銀催化膠體墨水。

本發(fā)明中，鹽酸多巴胺具有兒茶酚結(jié)構(gòu)，該物質(zhì)在堿性條件下易受到氧化劑的氧化作用而生成具有類似貽貝黏附蛋白分子mftp-5的生物粘結(jié)劑聚多巴胺，聚多巴胺幾乎可以粘附在任何基材上，而且聚多巴胺結(jié)構(gòu)中含有鄰位羥基即兒茶酚結(jié)構(gòu)，具有微弱還原性，可以將絡(luò)合作用較弱的銀絡(luò)合離子還原成銀催化顆粒，而本身的兒茶酚結(jié)構(gòu)氧化成醌或者半醌結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的膠體墨水中含有氨水、乙醇胺和乙二胺等較弱絡(luò)合劑，使銀絡(luò)合離子的絡(luò)合作用也較弱，因此膠體墨水中的銀絡(luò)合離子是不穩(wěn)定的，具有微弱還原性的聚多巴胺就可以將其還原成具有催化作用的銀微粒，粘附在聚多巴胺顆粒周圍。如果采用絡(luò)合作用較強的絡(luò)合劑，聚多巴胺不能將金屬絡(luò)合離子還原，無法得到銀微粒。因此使用這種膠體墨水，不需要再進(jìn)行另外的還原、輻射步驟或者加熱步驟，直接進(jìn)行后續(xù)的化學(xué)鍍操作即可。