[發明專利]有機-無機復合金屬導電顆粒及其制備方法、水性噴墨打印用導電墨水和圖案化電子織物

有效

• 申請號: 202011220784.0
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112521801B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 王航;田明偉;王冰心;曲麗君;朱士鳳;潘穎
• 申請（專利權）人: 青島大學;濰坊佳誠數碼材料有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/38;D06P5/30;D06P1/673;D06P1/52;D06P1/50;C09C1/62;C09C3/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種有機?無機復合金屬導電顆粒及其制備方法、水性噴墨打印用導電墨水和圖案化電子織物，涉及電子紡織品技術領域。本發明提供的有機?無機復合金屬導電顆粒包括金屬納米顆粒和包覆在所述金屬納米顆粒表面的巰基化聚(3?己基噻吩)。本發明采用導電型巰基化聚(3?己基噻吩)包覆于金屬納米顆粒表面，改善金屬顆粒分散性的同時，避免金屬顆粒間絕緣層的存在；且導電型巰基化聚(3?己基噻吩)還能改善金屬顆粒間的界面導電效果，進一步提升導電率。由所述有機?無機復合金屬導電顆粒組成的水性噴墨打印用導電墨水，噴印于柔性織物表面，只需低溫固化即可得到高導電性的圖案化電子織物，在智能可穿戴領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及電子紡織品技術領域，特別涉及有機-無機復合金屬導電顆粒及其制備方法、水性噴墨打印用導電墨水和圖案化電子織物。

背景技術

印刷電子技術是將傳統印刷工藝與電子/電路制備技術相結合的一種新型電路制備技術。近年來，隨著多功能和智能化可穿戴材料的發展，利用印刷電子技術在柔性織物表面印刷導電圖案以實現紡織材料的功能化應用，得到了人們的廣泛關注。目前，印刷電子智能紡織品已廣泛應用于超級電容器、太陽能電池、柔性傳感器、智能標簽等諸多領域。噴墨打印主要通過計算機輔助控制實現導電墨水高精度地圖案化和程序化打印，具有快速打印、無接觸印刷、工藝簡單、低成本、綠色環保等優勢，是印刷電子技術中最具發展潛力的印刷技術之一。

目前，導電墨水中導電功能組分依然以金屬系導電組分(如納米金、納米銀、納米銅等)為主。然而由于粒子之間作用力的影響，金屬系納米顆粒在合成或分散過程中，極易發生團聚或沉降等現象，導致導電墨水分散不均或堵塞噴頭，影響最終打印效果。因此，對金屬顆粒表面進行改性，提高其在水系溶劑或水性樹脂中的分散性顯得尤為必要。現有技術中，主要是將硫醇或聚乙烯吡咯烷酮作為保護劑包覆在金屬顆粒表面，以增加空間位阻或增大粒子間靜電排斥力的方式來阻止粒子團聚。然而，這些包覆材料雖提高了金屬顆粒的分散性，但在后處理過程中需要數百攝氏度的高溫燒結過程徹底去除包覆劑，才能賦予導電圖案優異的導電性，如黃俊皓等人(“納米銀導電墨水的制備及燒結”,微納電子技術,2018,55(7):521-526.)制備了一種聚乙烯吡咯烷酮包覆的納米銀導電墨水，雖經粒徑控制和墨水配方調控降低了燒結溫度，但總體上其燒結溫度仍需要達到150℃以上才能達到電子電路的應用要求。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種有機-無機復合金屬導電顆粒及其制備方法、水性噴墨打印用導電墨水和圖案化電子織物。本發明提供的有機-無機復合金屬導電顆粒不僅能夠改善金屬顆粒的分散性，而且避免了金屬間絕緣層的存在，由所述有機-無機復合金屬導電顆粒組成的水性噴墨打印用導電墨水噴印于柔性織物表面，僅需低溫固化處理，即可得到高導電的圖案化電子織物。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種有機-無機復合金屬導電顆粒，包括金屬納米顆粒和包覆在所述金屬納米顆粒表面的巰基化聚(3-己基噻吩)；所述金屬納米顆粒為單一金屬納米顆粒或核-殼雙金屬納米顆粒。

優選地，所述金屬納米顆粒中的金屬包括金、銀、鋁和銅中的一種或兩種。

本發明提供了以上技術方案所述有機-無機復合金屬導電顆粒的制備方法，當所述金屬納米顆粒為單一金屬納米顆粒時，有機-無機復合金屬導電顆粒的制備包括以下步驟：

(1)將金屬鹽的水溶液與巰基化聚(3-己基噻吩)的丙酮溶液混合，得到混合溶液；

(2)將所述混合溶液與還原劑混合，在pH值為8～10、溫度為40～60℃條件下進行氧化還原反應，得到所述有機-無機復合金屬導電顆粒；

當所述金屬納米顆粒為核-殼雙金屬納米顆粒時，有機-無機復合金屬導電顆粒的制備包括以下步驟：

(a)將核金屬納米顆粒與乙二醇混合，得到核金屬納米顆粒分散液；