[发明专利]可喷墨印刷的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及可喷墨印刷的组合物。

背景技术

喷墨印刷是一种被广泛采用的印刷技术。具体例子包括连续式喷墨印刷和根据需要滴落(drop on demand)的喷墨印刷。

发明概述

我们开发了能在各种基材上喷墨形成导电图案的组合物。因此的分散体是分散在液体载体中的纳米金属粉末。油墨是具有额外添加剂的分散体，这些额外的添加剂提供分散体附加性能，以满足印刷方法和最终产品性能的要求。最终的印刷产品为导电图案形式，具有依据特定应用的附加性能。采用在此所述的冶金化学法(MCP)制备的纳米金属粉末具有特定性质，使粉末能够在具有添加剂或不含添加剂的液体载体(有机溶剂、水或者它们的任意组合)中进行分散和解聚集。利用这些作用的优点，我们能够使用MCP制备的纳米金属粉末，通过选择纳米金属粉末、液体载体和任选添加剂的适当组合，定制高金属浓度的喷墨印刷所要求的极低粘度的组合物。组合物具有结合了高金属浓度和极低粘度的能力，使这种组合物特别适用于喷墨印刷。

描述了包含纳米金属颗粒基本上均匀地分散在液体载体中的分散体，所述液体载体包括(a)水、可水混溶的有机溶剂或它们的组合，或(b)一种有机溶剂，或多种有机溶剂的组合，与(c)表面活性剂、润湿剂、稳定剂、保湿剂、流变剂或它们的组合。

还描述了基于这些分散体的油墨，这些油墨还包含用于改性的添加剂(如，促粘剂、调节流变的添加剂等)。

组合物具有能进行喷射的性能(通过喷墨印刷机头进行印刷，该喷墨印刷头具有通常在微米范围的小喷嘴)。这些性质包括以下性质：1-200厘泊(室温或喷墨温度)的低粘度；表面张力，对溶剂基分散体为20-37达因/厘米，对水基分散体为30-60达因/厘米；1-70％(重量比)的纳米金属微粒加载量，纳米金属微粒材料的低粒度分布，其粒度分布(PSD)D90小于150纳米，优选小于80纳米。组合物的稳定性足以能够以最小沉积量进行喷射，不会堵塞印刷头和改变组合物的性质。组合物可以采用不同的技术进行印刷，包括连续喷墨技术、按需滴落的喷墨技术(如压电和热喷墨)，还有如气笔、感光树脂凸版、静电沉积、蜡热熔体等其它方法。

附图和下面的描述中展示本发明的一个或多个实施方式的细节。由说明书和附图以及权利要求书，本发明的其它特征、目的和优点将是显而易见的。

附图简述

图1是代表性的喷墨印刷的图形。

图2-6是用来制备可喷墨的组合物的纳米金属微粒的扫描电子显微镜(SEM)的照片。

图7-8是可喷墨的组合物的透射式电子显微镜(TEM)照片。

图9是用来制备可喷墨组合物的纳米金属微粒的x-射线衍射扫描图。

各附图中相同的标号表示类似的元件。

发明详述

可喷墨组合物的特征是液体载体中的纳米金属微粒。合适的纳米金属微粒包括银、银-铜合金、银-钯合金，以及采用美国专利5,476,535(“Method ofproducing high purity ultra-fine metal powder”(制备高纯度超细金属粉末的方法”)和PCT申请WO 2004/000491 A2(“A method for the Productionof Highly Pure Metallic Nano-Powders and Nano-Powders Produced Thereof”(制备高纯度金属纳米粉末的方法及制备的纳米粉末”)所述的方法制备的其它金属和金属合金，这两篇文献均全文参考结合于本文。纳米金属微粒具有“非标准的球形”，并且纳米金属微粒的化学组成包含最多0.4％(重量/重量)铝，这种纳米金属微粒的形状和组成都是这种制备方法所独有的。代表性的纳米金属微粒的SEM照片示于图2-6。通过将纳米金属微粒分散在液体载体中制得的代表性组合物的TEM照片示于图7-8。微粒的非标准(变形的椭球体)形状由图9的XRD数据和粒度分布测定得到证实。

有用的液体载体包括：水、有机溶剂以及它们的组合。有用的添加剂包括表面活性剂、润湿剂、稳定剂、保湿剂、流变调节剂、促粘剂等。其中许多具体例子可商购得到，包括以下例子：

●有机溶剂：DPM(二(丙二醇)甲基醚)、PMA(1，2-丙二醇单甲基醚乙酸酯)、Dowanol DB(二甘醇单丁基醚)、BEA(Butoxyethyl acetate)(乙酸丁氧基乙酯)。

●用于基于溶剂的分散体的分散剂和稳定剂：BYK-9077、Disperbyk-163、PVP K-15。