[发明专利]纳米Ni-P导电墨水及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种导电墨水，尤其是涉及一种纳米Ni-P导电墨水。

背景技术

电子工业中，传统光刻技术印制电路板存在耗时、昂贵、环境污染、可选基材有限等问题，具备不需要接触、没有压力、不需印版等优势的喷墨打印技术，已经引起欧盟、美国、日本等发达国家的极大关注，而且该技术可广泛用于各种电子产品，如印制电路（PCB和FPC）、电子标签（RFID）、有机发光二极管（OLED）、智能显示屏、传统电池和太阳能电池、传感器和电子封装等。韩国大田市的ABC纳米技术公司,已经开发成功一种纳米导电墨水, 应用于正在高速发展的无线智能识别(RFID) 电子标签、印刷电路板(PCB)、柔性印刷电路板(FPCB)，也可用于印刷电路板电磁波的屏蔽材料。由此可见，借助于日益普及的喷墨技术，导电墨水将可能成为下一代高集成、高精密PCB板生产的主要原料。

导电墨水（electrically conductive ink）是一种可印刷于各种非导电承印物上，干燥并烧结后，由于导电离子键的距离变小，自由电子沿外场方向移动形成电流，具有良好的传导电流和排除积累静电荷能力的油墨，按照导电填料可以分为金、银、铜等。目前，日本产业技术综合研究所研制出了一种含纳米级银的油墨；美国伊利诺伊大学研究人员用纳米银墨水装于圆珠笔中画出线阵，使连接在上面LED连通发光，但是该类型油墨的价格大约是10000美元/升；国内也对纳米银导电墨水的研制就行了探究，陈明伟,吕春雷,印仁和,王卫江,郁祖湛《纳米铜导电墨水的制备及研究》还对纳米铜导电墨水的制备做了相关研究，制得40-50nm的铜粒子具有成本低、抗离子迁移特性等优势。但以上研究都是以价格昂贵的纳米银粉、金粉以及铜粉制备的导电墨水，经济成本高昂，成为工业推广的最大障碍，且纳米铜粉活性高极易氧化。

因此，开发价格低廉且性能优异的纳米导电墨水是备受关注喷墨技术研究的重点和难点。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种价格低廉且性能优异的纳米Ni-P导电墨水及其制备方法。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种纳米Ni-P导电墨水，包括非晶纳米Ni-P粉末,以及水、乙醇、乙二醇中的一种或几种，油酸、聚乙二醇、OP-10乳化剂中的一种或几种，其中非晶纳米Ni-P粉末质量含量10～30％，粒径为30-85nm。

上述方案中, 采用Ni-P粉末成本低，耐氧化，其中创造性采用了镍粉,具有优良的导电性，而非晶结构又具有优良的耐蚀性、导电性能，水、乙醇、乙二醇用于溶解、分散镍磷粉末, 油酸、聚乙二醇、OP-10乳化剂用于降低纳米粉末的团聚,特定含量Ni-P粉末保证油墨效果,该方案分散性好,克服了现有技术中纳米团聚这一难以克服的难题.

所述非晶纳米是指非晶结构的纳米材料。

所述OP—10乳化剂,英文化学名：Emulsifier OP-10组成： 烷基酚与环氧乙烷的缩合物，属于非离子型表面活性剂。

一种前述的纳米Ni-P导电墨水的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)、将镍盐和次亚磷酸钠按摩尔比0.3(即镍盐:次亚磷酸钠=0.3)配制成混合水溶液；

(2)、将(1)中配制好的反应混合液在恒温20℃～40℃下，调节溶液pH到5～8，加入形核诱导剂引发反应并分散；

(3)、将反应后的混合液离心、除杂、干燥，制备得到非晶纳米Ni-P粉末；

(4)、将(3)制备得到的纳米Ni-P粉末分散于水、乙醇、乙二醇中的一种或几种中，并添加油酸、聚乙二醇、OP-10乳化剂中的一种或几种，制备非晶纳米Ni-P粉末质量含量10～30％的纳米Ni-P导电墨水；其中，所述形核诱导剂为硼氢化钠和/或硼氢化钾。

作为优选方式，所述形核诱导剂加入量为0.0053～0.0159mol/L。

作为优选方式，所述(1)步中，镍盐为硫酸镍和/或氯化镍。

作为进一步优选方式，所述(2)步中，调节溶液pH的pH调节剂为强碱性试剂。

作为进一步优选方式，所述pH调节剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明使用非晶纳米Ni-P粉末稳定性好能在常温稳定存在20天，不分层。

2.纳米镍磷粉末粒径小，且分散性好，无明显团聚，分散均匀。

3.本发明成本低，有很高的经济实用价值。

4.纳米Ni-P导电墨水制备简单、操作方便、成本低、无有害废弃物产生。