印制電子用銀有機導電油墨制造技術

本發明專利技術涉及一種印制電子用銀有機導電油墨，油墨的狀態是以銀有機化合物溶解在特定溶劑中形成的可噴墨、凹印、絲印成導電圖案的溶液。所述的銀有機油墨包含10~60wt%的飽和羧酸銀化合物，包括直鏈、支鏈、羥基胺基巰基取代的羧酸銀化合物，5~50wt%用以與羧酸銀絡合從而增加其溶解性的胺基化合物，主要為伯胺、仲胺，其中胺基量為銀離子摩爾量的兩倍，10~85wt%不與羧酸銀或胺起反應的溶劑，0~10wt%的增稠劑，用以調節粘度。本發明專利技術可應用于印制電子方式制備導電線路，簡化現有線路制備工藝。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于印制電子領域，具體為一種印制電子用銀有機導電油墨。
技術介紹
傳統印刷電路板中線路制造工藝是運用減成蝕刻法在覆銅板上刻蝕出線路圖形，其存在材料消耗高、生產工序多、廢液排放大、環保壓力重等諸多缺點。新興的印制電子加成工藝是采用印制工藝，把功能性的油墨或槳料，快速地印制在有機或無機基材上，形成各種電子元器件和電子線路，具有生產工序少，生產成本低，環境友好，設計靈活，功能多樣化等優點，具有廣闊的應用前景。印制電子技術的核心就是功能性油墨或漿料的制備。為了制備具有導電功能的線路，以納米銀油墨為主的銀導電油墨相繼被開發出來。納米銀油墨是將化學還原法制備 的納米銀顆粒分散在特定溶劑中，運用納米粒子熔點降低的效應，將印刷后的納米銀油墨熱處理獲得致密的銀導線，獲得媲美于塊狀銀的電導率，其電導率大大超過導電銀漿。納米銀油墨一般使用噴墨的方式印刷，但是納米銀油墨中的納米顆粒可能會堵塞噴頭，并且納米銀溶液中添加的分散劑會影響導線的電性能，此外，制備納米銀需要使用高速離心機或者真空烘箱等高能耗的設備，使得納米銀油墨難以大規模生產。為解決這些問題，銀有機油墨應運而生。將在特定溫度下分解產生單質銀的銀化合物溶解在特定溶劑中，產生有機銀化合物溶液。這種溶液中不包含納米顆粒，可解決堵塞噴頭的問題，溶液中無需添加保持納米粒子穩定的分散劑，不會影響導線的電性能。銀有機油墨制備簡單，無需高速離心機等設備。本專利技術使用了在加熱過程中會自發分解產生單質銀的飽和羧酸銀化合物作為銀前驅體，配以胺基化合物絡合銀離子以獲得高溶解性的羧酸銀-胺基絡合物，溶解在特定的溶劑中得到銀有機導電油墨。通過加入增稠劑調節粘度，以適應不同印刷方式。印刷出線路圖形后通過熱處理獲得導電線路。電導率可以達到塊狀銀的1/2 2/3。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種印制電子用銀有機導電油墨。本專利技術的原理是羧酸銀化合物在加熱過程中會發生自發分解，分解得到同樣碳原子數的羧酸、少一個碳原子數的烯類化合物、二氧化碳與單質銀。一般來說，對于C2 C22的羧酸銀，碳原子數越多分解溫度越低，支鏈結構比直鏈結構分解溫度更低，有羥基、胺基、巰基取代的羧酸銀分解溫度比沒有取代的低。更低的分解溫度可以使基板的選擇范圍更多。例如，分解溫度低于115度的甲酸銀制備成的導電油墨具有應用在低成本PET薄膜上的潛力。單獨的羧酸銀化合物難以溶解在常用溶劑中，這是由于其特殊的層狀結構導致，兩個羧酸銀分子會以六元環結構相互連接，難以被溶劑化。運用銀離子與胺的絡合作用，使用絡合作用較強的伯胺、仲胺與羧酸銀絡合，可以使相互連接的羧酸銀以單分子的狀態存在，從而易于溶劑化。本專利技術提供的一種印制電子用銀有機導電油墨，所述導電油墨的狀態是以銀有機化合物溶解在特定溶劑中形成的可噴墨、凹印或絲印成導電圖案的溶液，所述的銀有機油墨包含l(T60wt%的飽和羧酸銀化合物，5飛0wt%用以與羧酸銀絡合從而增加其溶解性的胺基化合物，其中胺基量為銀離子摩爾量的兩倍，l(T85wt%不與羧酸銀或胺起反應的溶劑，(Tl0wt%的增稠劑，其總重量滿足100%。本專利技術中，所述飽和羧酸銀化合物包含C(TC22的直鏈、支鏈羧酸銀，或者在任一碳上有羥基、胺基、巰基取代的羧酸銀化合物。本專利技術中，所述胺基化合物包括被一個或者一個以上的C(TC12直鏈或支鏈烷基取代的胺。所述胺類化合物例如氨、乙胺、異丙胺、丁胺、己胺、癸胺、二乙胺、二異丙胺或二正丁胺中任一種。優選C(TC6直鏈或支鏈單取代的胺，更優選C3 C4直鏈單取代的胺。胺基化合物使用量為胺基與銀離子的摩爾比為2:1。 本專利技術中，所述不與羧酸銀起反應的溶劑指不與羧酸銀或胺發生取代、氧化、還原、絡合、中和或酯化的溶劑。具體為水、醇類、酯類、酮類、醚類、烷烴、烯烴或芳香烴類溶劑中的一種或幾種的混合。所述溶劑例如水、乙醇、乙二醇、異丙醇、一縮二乙二醇、丁醇、松油醇、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、異佛爾酮、環己酮、乙醚、四氫呋喃、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇二丁醚、二氧六環、庚烷、環己烷、十二烷、苯、甲苯或二甲苯。優選溶劑沸點為100°c 250° C，更優選為150° C 200° C。本專利技術中，所述增稠劑包括氣相二氧化硅、有機膨潤土、硅藻土、羥甲基纖維素、聚丙烯酰胺、據乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的混合，目的為調整油墨粘度，滿足噴墨、絲網、凹版印刷的需要。本專利技術中，一種印制電子用銀有機導電油墨的制備方法，具體步驟如下 (1)將胺基化合物與溶劑混合，攪拌成均一溶液； (2)加入飽和羧酸銀化合物固體，攪拌直到所有固體溶解； (3)繼續攪拌Ih以上以獲得穩定的透明的液體； (4)如果需要增稠再加入增稠劑，攪拌，即得所需產品。本專利技術的有益效果 I.本專利技術可應用于印制電子領域，加成法制備導電線路，相較于傳統減成刻蝕制備線路的方法節約了材料，簡化了步驟，減少了環境污染。2.采用羧酸銀化合物作為銀前驅體，相較于納米銀油墨，性質更穩定，不會堵塞噴頭，不使用分散劑，制備更簡便。附圖說明圖I表不實施例5噴墨印刷在聚酰亞胺基板上燒結后的光學顯微鏡圖像。圖2至圖6表示實施例I至實施例5油墨燒結后正面的SEM圖像。圖7至圖8表示實施例6至實施例7油墨燒結后截面SEM圖像。具體實施例方式下面的實施例是對本專利技術的進一步說明，而不是限制本專利技術的范圍。實施例I :將O. Olmol癸酸溶解在混合溶劑中(45ml無水乙醇，5ml無水乙醚),加入O. Olmol三乙胺成鹽。再將O. Olmol硝酸銀溶解在20ml混合溶劑(18ml無水乙醇，2ml無水乙醚)中，倒入之前配置的溶液中。這時將產生大量癸酸銀白色沉淀，抽濾，用乙醇、水洗滌，真空干燥，得到最終癸酸銀。將O. 005mol癸酸銀固體加入到6. 25g異丙醇中，然后加入O. Olmol異丙胺,攪拌，直到全部的固體溶解為止。得到無色透明溶液。將制得的油墨旋涂在玻璃上，用烘箱在200°C熱處理30min，取出到常溫后置于丙酮中lOmin。干燥后測定電阻率3. 3E-6 Ω · cm。實施例2 將O. Olmol甲酸溶解在混合溶劑中(45ml無水乙醇，5ml無水乙醚),加入O. Olmol 三乙胺成鹽。再將O. Olmol硝酸銀溶解在20ml混合溶劑(18ml無水乙醇，2ml無水乙醚)中，倒入之前配置的溶液中。這時將產生大量甲酸銀白色沉淀，抽濾，用乙醇、水洗滌，真空干燥，得到最終甲酸銀。將O. 005mol甲酸銀固體加入到I. 18g乙二醇中，然后加入O. Olmol乙醇胺，攪拌，直到全部的固體溶解為止，得到無色透明溶液，配置成30%固含量的油墨。將制得的油墨旋涂在玻璃上，用烘箱在160°C熱處理30min，取出到常溫后置于丙酮中IOmin0干燥后測定電阻率8. 2E-6 Ω · cm。實施例3 將O. Olmol異辛酸溶解在混合溶劑中(45ml無水乙醇，5ml無水乙醚)，加入O. Olmol三乙胺成鹽。再將O. Olmol硝酸銀溶解在20ml混合溶劑(18ml無水乙醇，2ml無水乙醚)中，倒入之前配置的溶液中。這時將產生大量異辛酸銀白色沉淀，抽濾，用乙醇、水洗滌，真空干燥，得到最終異辛酸銀。將O. 005mol異辛酸銀固體加入到4. 86g環己酮中，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種印制電子用銀有機導電油墨，其特征在于：所述導電油墨的狀態是以銀有機化合物溶解在特定溶劑中形成的可噴墨、凹印或絲印成導電圖案的溶液，所述的銀有機油墨包含10~60wt%的飽和羧酸銀化合物，？5~50wt%用以與羧酸銀絡合從而增加其溶解性的胺基化合物，其中胺基量為銀離子摩爾量的兩倍，10~85wt%不與羧酸銀或胺起反應的溶劑，0~10wt%的增稠劑，其總重量滿足100%。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：常煜，楊振國，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：