[发明专利]可室温烧结的喷墨打印导电墨水及其应用

说明书

技术领域

本发明属于导电墨水，特别涉及可室温烧结的喷墨打印导电墨水，以及该喷墨打印导电墨水的应用。

背景技术

近年来，电子信息技术的飞速发展和日益普及已经有目共睹，与此同时，作为电子技术的主要物质承载部分的导电电路，其市场需求已经达到每年2000亿美元。目前电路制造技术还停留在传统技术层面，主要有光刻、化学蚀刻、蒸镀和丝印等方法。然而，传统的电路制造技术有着高污染、高浪费、高成本等不可避免的缺陷。

与常规印刷电路板制备导电线路的工艺相比，利用喷墨打印技术制备导电线路的方法具有制造速度快、环境友好、工艺过程简单、成本低以及功能多样化的特点。喷墨打印技术不仅可以将功能性材料直接印刷在电路板上，形成高性能的导电线路，还可喷印成电阻、电池、晶体管或电容等元器件，进而大大提高了产品的生产率。

适用于喷墨打印技术的导电墨水主要性能有四点：导电性、印适性、耐用性、可烧结性。

导电性主要由导电载体决定。常见的导电载体有高分子导电物质、石墨类、陶瓷类及金属类。由于纳米金属具有尺寸小、颗粒不易团聚、熔点低等特性，同时，金属银拥有很高的金属电导率，相对廉价等突出优点，故纳米银颗粒被广泛用于导电喷墨的研究和生产中。

印适性主要指导电墨水在打印过程中的流畅性、连续性等性能，主要通过调节导电墨水的表面张力、粘度、挥发性及导电颗粒的大小等性质能来调节印适性。

耐用性指的是导电墨水在静置时的稳定性、不沉降、不分解、不变性等特性。

可烧结性指的是导电墨水在打印后需要经过烧结步骤获得良好导电性的能力。纳米银之所以可以在导电墨水中稳定存在，是因为其表面包裹着一层高分子聚合物作为稳定剂。导电墨水在喷墨打印在基底上形成图案之后，由于有稳定剂存在，在纳米银颗粒之间导致其不能直接导电，需要烧结步骤去除纳米银颗粒表面的稳定剂，使纳米银颗粒形成连续相，最终才能导电。烧结是喷墨打印导电墨水实现导电的关键性步骤。

传统的烧结方法有热烧结、激光烧结、微波烧结及红外烧结等方法，其根本原理都是使纳米银颗粒受热，使溶剂挥发，表面稳定剂脱去，从而形成连续导电相，并且，烧结温度越高，非导电物质脱去越彻底，烧结导电效果越好。然而，传统的高温烧结有两个不可避免的弊端。第一，高温烧结需要消耗很大的能量，烧结设备复杂。第二，高温烧结对基底破坏性大，目前很多喷墨打印的基材都不能承受超过150℃的高温，导致烧结效果不理想。

中国发明专利CN102827509A公开了一种纳米银导电墨水，然而其未涉及到烧结的步骤。中国发明专利CN101805538A公开了一种低温烧结导电墨水，但是其烧结温度仍然达到150℃，温度仍然较高。中国发明专利CN102220045公开了一种低温烧结的溶剂型纳米银导电油墨及其制备方法，其烧结温度为140℃，但是主要侧重于纳米银粉的制备，涉及到烧结步骤的内容很少。现有的专利鲜有提及室温烧结的，本发明将填补这一空白。

本发明涉及到一种室温即可烧结的喷墨打印导电墨水，及其室温烧结的方法，可以解决高温烧结带来的弊端。本发明的可室温烧结的喷墨打印导电墨水，不但可以在室温下进行化学烧结，而且烧结方法简单，成本低廉，经化学烧结打印出来的导电线路的图案，所获得的导电线路的导电性优良。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，从而提供一种成本低廉，并有着优良的印适性及耐用性的可室温烧结的喷墨打印导电墨水，最主要的是该导电墨水可以配合本发明的室温烧结方法，在室温下进行化学烧结打印出来的导电线路的图案，所获得的导电线路能够达到良好的导电性。

本发明的目的之二在于提供可室温烧结的喷墨打印导电墨水的应用，通过室温烧结的方法，实现所获得的导电线路能够达到良好的导电性。

本发明的可室温烧结的喷墨打印导电墨水，是由功能材料和浆料溶剂载体组成，各组分的质量百分含量如下：

所述的表面包裹有聚乙烯吡咯烷酮的银纳米颗粒，其聚乙烯吡咯烷酮是作为稳定剂使用。

所述的表面包裹有聚乙烯吡咯烷酮的银纳米颗粒，其聚乙烯吡咯烷酮占表面包裹有聚乙烯吡咯烷酮的银纳米颗粒的质量分数的0.5%。

所述的表面包裹有聚乙烯吡咯烷酮的银纳米颗粒的平均粒径为5～50nm。

所述的高分子树脂为热固性丙烯酸树脂，可以选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸酰胺、聚丙烯酸月桂酯和聚丙烯酸-2-羟基乙酯中的任意一种。