[发明专利]金属纳米粒子分散体

说明书

金属纳米粒子分散体包含金属纳米粒子和液体载体，其特征在于所述分散体还包含根据式I、II、III或IV的分散体稳定化合物，其中Q代表形成被取代或未被取代的5或6元杂芳族环的必要原子，M选自质子、一价阳离子基团和酰基，R1和R2独立地选自氢、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的烯基、被取代或未被取代的炔基、被取代或未被取代的烷芳基、被取代或未被取代的芳烷基、被取代或未被取代的芳基或杂芳基、羟基、硫醚、醚、酯、酰胺、胺、卤素、酮和醛，R1和R2可代表形成5‑7元环的必要原子，R3‑R5独立地选自氢、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的烯基、被取代或未被取代的炔基、被取代或未被取代的烷芳基、被取代或未被取代的芳烷基、被取代或未被取代的芳基或杂芳基、羟基、硫醇、硫醚、砜、亚砜、醚、酯、酰胺、胺、卤素、酮、醛、腈和硝基，R4和R5可代表形成5‑7元环的必要原子。

发明领域

本发明涉及包含特定分散体稳定化合物的金属纳米粒子分散体和由其制备的导电油墨和糊浆。所述分散体稳定化合物即使在低粘度下也赋予分散体改善的稳定性。本发明还涉及制备所述金属纳米粒子分散体的方法和在温和固化条件下用这些金属纳米粒子分散体形成的导电层或图案。

发明背景

在近几十年期间，对包含金属纳米粒子的金属印刷或涂布流体的兴趣由于其与给定金属的本体性质相比较时独特性质而增加。例如，金属纳米粒子的熔点随着粒度减小而减小，这使得它们在印刷电子、电化学、光学、磁和生物应用中受到关注。

生产可印刷(例如通过喷墨印刷)或以高速涂布的稳定且浓缩的金属印刷或涂布流体由于其能够以低成本制备电子装置而具有重大意义。

金属印刷或涂布流体通常为包含金属纳米粒子和分散介质的金属纳米粒子分散体。这样的金属纳米粒子分散体可作为印刷或涂布流体直接使用。然而，常将另外的成分加到金属纳米粒子分散体中以优化所得金属印刷或涂布流体的性质。

金属纳米粒子的制备可在水或有机溶剂中通过如在例如^'Approaches to the synthesis and Characterization of Spherical and Anisotropic Silver Nanomaterials(球形和各向异性银纳米材料的合成方法和表征)^', Metallic Nanomaterials，第1卷，ChaIla S. S. R. Kumar编，Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim中公开的所谓的多元醇合成、通过多元醇合成方法的衍生方法或通过在各种还原剂存在下金属盐的原位还原进行。这样的方法公开在例如US2010143591、US2009142482、US20060264518、EP-A 2147733、EP-A 2139007、EP-A 803551、EP-A 2012952、EP-A2030706、EP-A 1683592、EP-A 166617、EP-A 2119747、EP-A 2087490、EP-A 2010314、WO2008/151066、WO2006/076603、WO2009/152388、WO2009/157393中。

聚合分散剂常用于制备金属纳米粒子以获得稳定的金属印刷或涂布流体。上文提到的制备银纳米粒子的多元醇合成通常在聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)存在下进行。不稳定的金属纳米粒子分散体可引起不可逆的相分离，尤其导致涂布或印刷头堵塞。金属纳米粒子的团聚还可引起导电率减小。

聚合分散剂在分子的一部分中通常含有所谓的锚定基团，其吸附到待分散的金属粒子上。在分子的另一部分中，聚合分散剂具有与分散介质和在最终印刷或涂布流体中存在的所有成分都相容的聚合物链。

聚合分散剂通常为由丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基吡咯烷酮、乙烯醇缩丁醛、乙酸乙烯酯或乙烯醇单体制备的均聚物或共聚物。