[发明专利]用于制备导电结构的含银水性油墨制剂和用于制备这种导电结构的喷墨印刷方法

说明书

本发明涉及特别是在柔性基材上特别通过喷墨印刷方法制备导电结构的含银水性油墨组合物，其中所述制剂以单组份体系或双组份体系的形式提供，所述双组份体系由载体组分A和作为组分B的包含经静电稳定的银纳米颗粒的银纳米颗粒溶胶组成。本发明还涉及可由根据本发明的可印刷油墨制剂获得的导电结构和油墨制剂作为喷墨印刷机的油墨的用途。

可以考虑喷墨印刷方法(inkjet printing)和其它印刷方法作为用于施涂功能性材料的可供选择的可能性。喷墨印刷方法的优点在于，可以随时改变印刷图像(即完成的结构)。在丝网印刷方法中必须首先制造新掩模。重要的应用领域涉及特别是由银制成的导电结构的经印刷电子产品的领域。经印刷电子产品由于贵金属特征而具有高导电性和同时具有低腐蚀倾向。

在以流体状态加工银或其它金属时，存在两种基本概念。一方面可以将经稳定的纳米颗粒分散在有机溶剂中或水中。然而发现，当颗粒的直径超过喷嘴直径的约5%时，在喷墨印刷方法中颗粒倾向于堵塞喷嘴。此外需要相对高的温度以烧结经稳定的纳米颗粒。这样的温度并不与所有基材相容。

第二种可能性是使用金属油墨，即含金属的分子或颗粒在相应溶剂中的溶液。通过使用采用纳米范围内的金属颗粒填充的油墨能够例如借助于喷墨技术印刷几乎具有任意几何形状的细长导电轨道。然而在此还必须例如通过粉碎然后烧结从而将含金属的分子转化成金属，这限制了基材的选择。因此在柔性聚合物基材的情况下，烧结温度是关键的方法参数。

WO2008/038976中公开了用于制备导电结构的糊状羧酸银配制剂。所述专利申请涉及有机银络合物，其中包含氨基和羟基的有机配体以2:1的当量比结合至脂族羧酸银。同样公开了导电糊剂，所述导电糊剂包含由氧化银粉、银粉末和银片组成的银源，以及有机银络合物，其中具有氨基和羟基的有机配体结合至有机银络合物。有机银络合物在溶剂中具有高溶解度并且在室温时以液体状态存在。因此在具有所述络合物的导电糊剂中不必或仅以少量添加额外的溶剂。由此可以升高银含量。具有络合物的导电糊剂还具有高粘度、高稳定性而无需额外的分散剂，并且同时可以在工业上简单地使用。然而不可以借助喷墨印刷方法采用这种导电糊剂建立结构，因此必须诉诸丝网印刷方法。

文献WO-2003/038002和US-A-2005/0078158描述了具有银纳米颗粒的制剂，所述银纳米颗粒尤其用纤维素甲基羧酸钠稳定。然而在该文献中描述了例如通过热或絮凝剂进行后处理的必要性，但是没有描述由制剂获得的微结构的加工温度和电导率。所公开的制剂的银颗粒的含量不超过1.2重量%。其描述了在银份额升高时粒径增加并且在数小时之内产生银颗粒的沉淀。其同样描述了，由于所得制剂的粘度剧烈升高，所述制剂不适合用于喷墨印刷。

在专利文献US 7 615 111 B2中描述了水基银纳米颗粒颜料，其与载体和与至少一种其它着色剂或颜料组合成油墨组合物。所述其它着色剂和银纳米颗粒颜料在其组合成油墨组合物之前也可以分别与单独的载体混合。US 7 615 111 B2的油墨组合物应当适合喷墨印刷并且适合在基材上制备导电或金属光泽的涂层。

此外需要用于制备导电结构的特别适合喷墨印刷(喷墨技术)的可印刷的油墨制剂。此外根据本发明应实现如下目的：油墨制剂在低的后处理温度和尽可能短的热处理中已经产生电导率，使得即使在由热敏性材料制成的基材上(例如塑料基材如聚碳酸酯基材上)也能够制备导电结构。此外期望的是，这样的油墨制剂可以在更长的时间内稳定储存并且因此即使在储存之后仍然特别适合喷墨印刷。本发明的可供选择的目的还在于，实现在柔性基材上制备柔性导电结构。

本发明的主题是用于制备导电结构的含银水性油墨制剂，其中所述油墨制剂以单组份体系或双组份体系的形式提供，所述双组份体系由以下组成

-至少包含有机溶剂、添加剂和水的载体组分A，和

-作为组分B的至少包含液体分散剂和经静电稳定的银纳米颗粒的银纳米颗粒溶胶，

并且由组分A和B组成的油墨制剂至少包含

a)1-50重量%的有机溶剂，

b)0.005-12重量%的添加剂，和

c)40-70重量%的水，

以及

d)15-50重量%的经静电稳定的银纳米颗粒，

其中在每种情况下油墨制剂的全部份额的总和为100重量%。

优选地，由组分A和B组成的油墨制剂至少包含

a)1-50重量%的有机溶剂，

b-1)0.1-1.5重量%的非离子型表面活性剂，