[发明专利]一种尺寸均匀的银导电墨水

说明书

技术领域

本发明属于导电墨水领域，具体涉及一种尺寸均匀的银导电墨水。

背景技术

在所有金属中，银的导电和导热性能最佳，因此其在电子信息等领域有广泛应用。在这些应用中，银以银粉、银纳米颗粒、银纳米线等形式出现。其中，银纳米线之间的空档使其用量远小于其他银材料，进而能显著降低成本。同时，银纳米线之间的空档也赋予了其薄膜很多独特性质，如良好的透光性。因此，其被认为是导电线路构建的理想材料，得到广泛研究。例如专利CN103008679A、CN104650653A、CN103627255A和CN104464880A中，人们用银纳米线和各种助剂混合制备了不同功能的银导电墨水，进而用这些墨水制备了银导电薄膜，在很多方面取得了应用。

但不同场合需要匹配不同尺寸的银纳米线才能达到低成本和高导电性能的要求。例如，用于喷涂触摸屏导电薄膜的银纳米线根据喷头的不同而有所区别，大多在10-20μm；用于某些精细线路(＜6μm)的银纳米线则要求在1-5μm；用于刮涂的银纳米线则可达40μm。但上述专利所用银纳米线则不能保证尺寸均一。而目前关于银纳米墨水尺寸均一的专利则基本没有。同时，常用银墨水制备过程中，很多尺寸偏离要求的银纳米材料被舍弃，这极大增加了银墨水成本，不利于其应用。

因此，开发能近乎100％利用反应产生的银纳米材料的均一银导电墨水是导电墨水领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺寸均匀的银导电墨水，解决目前墨水中银纳米材料尺度不均一以及墨水生产过程中的银纳米材料浪费问题。本发明开发的墨水中，银纳米材料尺度均一。同时，反应产生的银纳米材料被近乎100％利用，极大降低了墨水的成本。这些使这些墨水能在电子信息领域大规模应用。该墨水的特征在于，其制备过程为：

(1)银纳米线与颗粒的制备，有机高分子材料的分离；

(2)混合墨水的配制；

(3)墨水的尺寸分离从而得到尺寸均匀的导电墨水；

(4)墨水浓度的调配；

(1)中银纳米线与颗粒的制备过程为：将硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用丙三醇配制成溶液，然后将硝酸银溶液加入到聚乙烯吡咯烷酮溶液中，搅拌混合均匀。接着将混合溶液转移至反应釜中，将反应釜放入温度已升至设定温度的烘箱中。保温一定时间后，取出放入冷水中冷却至室温待处理；

(1)中有机高分子材料的分离过程为：将反应釜中银纳米材料母液用无水乙醇稀释，离心洗涤；然后将得到的沉淀物用无水乙醇再稀释，离心洗涤；通过两次离心洗涤除去几乎所有的丙三醇和PVP，得到不同尺寸的银纳米颗粒和银纳米线的混合材料。该过程注意转速(大于12000转)，要保证颗粒也能沉积；

(2)中墨水的组成为：银纳米材料含量在1％左右。除银纳米材料外，墨水还含有分散剂、表面活性剂、流平剂、保湿剂和粘结剂等。溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇等；

(2)中墨水的配制步骤为：确定配方组成，计算每种物质所需的量。然后称量所有组分并加入搅拌脱泡机中搅拌30分钟，得到混合墨水；

(3)中墨水的分离涉及到我们自制的多尺寸纳米材料分离回收瓶。该瓶有大中小三种规格，其罐体和外面的附属体的总大小对应于常用大中小离心机的离心瓶大小。在每种回收瓶中，从瓶口到瓶底共有7层滤膜。滤膜孔径大小从上到下分别为50μm、40μm、30μm、20μm、10μm、5μm和1μm。同时，每层滤膜稍微偏上的位置有一个能打开和关上的小口，用来放出墨水；

(3)中墨水的分离过程为：将(2)得到的墨水加入到分离回收瓶中，离心两次。然后将分离回收瓶小心取出，不要振荡。从上到下，将不同层的墨水分别放出，得到尺寸均匀的导电墨水；

(4)中现有墨水浓度确定过程为：选取一小型离心管，称重m₁。然后从某种墨水中取出2ml墨水，称重m₂。接着加入乙醇稀释离心，倒掉上层溶液，继续重复两次。然后放入真空烘箱中干燥10分钟。取出称量m₃。计算现有银纳米材料含量(m₃-m₁)/(m₂-m₁)；