[发明专利]一种基于纳米金属的导电墨水及其在不同喷印方式及相纸中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电墨水，更加具体地说，涉及一种基于纳米金属的导电墨水及其在不同喷印方式及相纸中的应用，属于纳米技术应用和印刷电子技术领域。 

背景技术

近年来，喷墨印刷技术以其工艺简单、环境友好及成本低廉的优势而在电子行业受到广泛关注。该技术不仅能无掩膜、非接触地将各种有机、无机功能材料直接印制于基材表面，形成高精度的导电线路、图形等，还能方便地将晶体管、电容、电阻等电子元器件印制并集成在所需的功能组件上，从而可以极大地简化生产流程，提高产品的竞争力。据美国NanoMarket公司预计，2014年用于印制电子行业的金属墨水的市场份额将达到12亿美元。其中，仅喷墨用纳米银导电墨水就可达到4.04亿美元。 

以导电墨水为喷印材料，印制电路板、无线射频识别电子标签等产品时，基材及采用不同喷印方式制作导电图案的喷印设备是影响产品成本的重要因素。在包括玻璃、PET、PI和纸张等在内的各种基材中，纸张具有价格低廉、绿色环保的明显优势，最符合未来循环经济社会的发展要求。但是表面未经涂覆的纸张，纤维孔状结构明显，表面粗糙多孔，纳米金属颗粒容易渗漏下去，不能形成连续的导电图形，所以表面经过涂布工艺处理的相纸基材是最好的选择。因此，以不同涂布工艺制造的相纸为基材，开发适用于不同喷印方式的导电墨水在市场上显然具有更大优势和竞争力。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种导电墨水，其具有适当的性能，能够广泛地适用于不同喷印方式及相纸。 

本发明的目的通过下述技术方案予以实现： 

一种基于纳米金属的导电墨水，按照质量百分数由6％～35％的纳米金属颗粒，60～90％的溶剂水，0.1～10％的润湿分散剂，0.1～5％的粘接剂，0.1％～1％的表面活性剂和1～15％的 保湿剂组成，其中： 

所述的纳米金属颗粒可由以下至少一种或多种金属或其合金组成：Cu、Ag、Au、Zn、Pd、Pt、Fe以及它们的合金。纳米金属颗粒可以为球形，方形，三角形，片状，棒状，梭形，线状，或其它任意形状及它们的组合。纳米金属颗粒粒径范围是1～100nm。纳米金属颗粒可以为单晶，多晶或非晶。制备纳米金属颗粒的方法可以是气相法，液相化学还原法，机械球磨法，等离子体还原法等其它制备纳米溶胶或者粉末的方法。 

所述的溶剂水可以是蒸馏水、去离子水、超纯水。 

所述润湿分散剂用于润湿并分散纳米粒子，可由以下一种或者多种分散剂组成：德国毕克公司的产品BYK-154、BYK-162、BYK-180、BYK-181、BYK-190、BYK-192、BYK-333、BYK-348；德国迪高公司的产品Tego 735W、Tego 740W、Tego 750W；台湾德克萨公司的产品Sperdox D-260、Sperdox D-140、Sperdox D-260；格雷斯公司的产品Daxad 17、Daxad 19；美国Solspers公司的产品Solspers 43000、Solspers 44000；德国巴斯夫公司的产品BASF 104。 

所述粘结剂可由以下一种或者多种物质组成：羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂，主要作用是使墨水在相纸基材上具有适宜的粘结强度，同时由于所用到的粘结剂是水溶性的高分子，因而也有稳定分散的作用，所选粘接剂的数均分子量为1～100万。 

所述表面活性剂可由以下一种或者多种物质组成：美国空气化工公司surfynol 420、surfynol 440、surfynol 465、surfynol 485、surfynol 500S、Dynol 604、Dynol 607。此炔二醇类表面活性剂是水性的表面活性剂，性能高，用量少，绿色，环保，同时表面活性剂还有一定的分散稳定作用。 

所述的保湿剂可由以下一种或者多种物质组成：乙二醇、丙二醇、二丙甘醇，三甘醇、二乙二醇、甘油、山梨醇、己二醇，能很好的控制墨水溶剂的挥发速率，保证墨水有更好的流动性和连续性，同时还对纳米金属有一定的分散稳定作用。 

本发明的导电墨水，其中各个组分按照质量百分数优选由10％～25％的纳米金属颗粒，70～90％的溶剂水，0.1～2％的润湿分散剂，0.1～5％的粘接剂，0.1％～1％的表面活性剂和3～8％的保湿剂组成。