[发明专利]金属纳米颗粒分散体

说明书

本发明涉及一种包含金属纳米颗粒、连接料和液体载体的金属纳米颗粒分散体，其特征在于所述连接料是氯乙烯和羟基官能单体的共聚物。

发明领域

本发明涉及金属纳米颗粒分散体，例如纳米银分散体，且涉及由其制备的导电油墨和糊剂。本发明还涉及制备金属纳米颗粒分散体的方法且涉及在中度固化条件下由金属纳米颗粒分散体形成的导电层或图案。

发明背景

由于其与给定金属的体性质(bulk property)相比时的独特性质，在过去几十年期间对包含金属纳米颗粒的金属印刷或涂布流体的兴趣有所增加。例如，金属纳米颗粒的熔点随着粒度的减小而降低，使得它们对于印刷电子、电化学、光学、磁和生物应用是有意义的。

可以例如通过喷墨印刷或在高速下涂布来印刷的稳定和浓缩的金属印刷或涂布流体的生产是非常有意义的，因为它能够以低成本制备电子设备。

金属印刷或涂布流体通常是包含金属纳米颗粒和分散介质的金属纳米颗粒分散体。这种金属纳米颗粒分散体可以直接用作印刷或涂布流体。然而，经常将附加成分加入到金属纳米颗粒分散体中以优化所得的金属印刷或涂布流体的性质。

金属纳米颗粒的制备可以通过所谓的多元醇合成(例如如在由Challa S.S.R.Kumar, Wiley-VCH Verlag GmbHCo.KGaA, Weinheim编辑的“Approaches to thesynthesis and Characterization of Spherical and Anisotropic SilverNanomaterials”, Metallic Nanomaterials，第1卷中公开)、通过多元醇合成方法的衍生方法或通过在各种还原剂的存在下金属盐的原位还原在水或有机溶剂中进行。这样的方法例如在US2010143591、US2009142482、US20060264518、EP-A 2147733、EP-A 2139007、EP-A803551、EP-A 2012952、EP-A 2030706、EP-A 1683592、EP-A 166617、EP-A 2119747、EP-A2087490、EP-A 2010314、WO2008/151066、WO2006/076603、WO2009/152388、WO2009/157393中公开。

聚合型分散剂通常用于制备金属纳米颗粒以获得稳定的金属印刷或涂布流体。上文提及的制备银纳米颗粒的多元醇合成通常在聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)存在下进行。不稳定的金属纳米颗粒分散体可能导致不可逆的相分离，导致涂布或印刷头的堵塞等。金属纳米颗粒的聚集还可能导致导电性降低。

聚合型分散剂通常是由丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基丁缩醛、乙酸乙烯酯或乙烯醇单体制备的均聚物或共聚物。

通常，在将金属印刷或涂布流体施加在基材上之后，烧结步骤(也称为固化步骤)在升高的温度下进行以诱导/增强所施加的层的图案的导电性。金属印刷或涂布流体的有机组分(例如聚合型分散剂)可以降低烧结效率并由此降低所施加的层的图案的导电性。因此，通常需要较高的烧结温度和较长的烧结时间来分解有机组分。

典型的聚合型分散剂，例如上述那些，特征在于至少350℃的完全分解温度。因此，用包含这种聚合型分散剂的金属印刷或涂布流体涂布或印刷的层或图案通常需要在升高的温度下进行烧结步骤以确保大部分聚合型分散剂分解。

这种高的烧结温度与普通的聚合物箔诸如具有相对低的玻璃化转变温度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯不相容。这将选择限制到更昂贵的聚合物诸如聚酰亚胺。

因此降低获得导电层或图案所需的烧结温度备受关注。