[发明专利]一种甲壳素晶须基导电材料及其制备方法和水性导电墨水及其应用

说明书

本发明提供了一种甲壳素晶须基导电材料及其制备方法和水性导电墨水及其应用。本发明提供的甲壳素晶须基导电材料包括甲壳素晶须和负载在所述甲壳素晶须表面的金属纳米颗粒。本发明提供的甲壳素晶须基导电材料不仅分散稳定性好，而且导电性能优异，还可作为增强机体改善图层的力学性能及耐弯折性能。本发明提供了一种水性导电墨水，包括以下质量百分含量的组分：甲壳素晶须基导电材料5～40％，水性树脂0～20％，粘度调节剂0～4％，分散剂0.5～4％，水性溶剂余量。本发明提供的水性导电墨水分散稳定性好，可长期存储达300天；且形成的导电图层具有优异的导电能力，导电图层的力学性能及耐弯折性能也明显提高。

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，特别涉及一种甲壳素晶须基导电材料及其制备方法和水性导电墨水及其应用。

背景技术

印刷电子技术是传统的印刷工艺与电子/电路制备技术相结合而产生的一种新型电子制备工艺，可以广泛应用于智能传感、有机发光二极管(OLED)、太阳能薄膜电池、柔性电路制备等领域。导电墨水是印刷电子技术的核心要素，决定了最终印刷电子/电路应用性能，通常是由良导电材料、溶剂、功能助剂等多组分构成并具有一定粘度的功能型复合材料。

当前导电墨水主要分为金属系、碳系、高分子系导电墨水，而金属颗粒型材料凭借其优异的导电能力，成为导电墨水中应用最广泛的导电组分之一。但在金属系导电墨水配制过程中，金属颗粒团聚问题成为最大的困扰，科研工作者相继尝试开发掺杂型或包覆型金属系导电墨水。Tang等人以Cu(OH)₂为前驱体，L-抗坏血酸为还原剂，PVP(聚乙烯吡咯烷酮)为封端剂，通过化学还原法制备了140nm的铜颗粒，并进一步配制了以其为导电组分的导电墨水。其中PVP的包覆作用延缓了铜颗粒的团聚和氧化，所制备的水性墨水可以存放3个月之久，但最终的导电图层存在电导率不高的问题(C.Cheng,J.Li,T.Shi,X.Yu,J.Fan,G.Liao,X.Li,S.Cheng,Y.Zhong and Z.Tang.A Novel Method of SynthesizingAntioxidative Copper Nanoparticles for High Performance ConductiveInk.Journal of Materials Science:Materials in Electronics.2017,28(18):13556-13564.)。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种甲壳素晶须基导电材料及其制备方法和水性导电墨水及其应用。由本发明提供的甲壳素晶须基导电材料配制成的水性导电墨水不仅具有长期的稳定分散性，而且形成的导电图层具有优异的导电能力。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种甲壳素晶须基导电材料，包括甲壳素晶须和负载在所述甲壳素晶须表面的金属纳米颗粒。

优选地，所述甲壳素晶须的直径为2～30nm，长度为100～500nm；所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、银纳米颗粒和铜纳米颗粒中的一种或几种。

本发明提供了以上技术方案所述甲壳素晶须基导电材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将甲壳素晶须进行刻蚀后，分散于溶剂中，得到刻蚀甲壳素晶须分散液；

(2)将所述刻蚀甲壳素晶须分散液与金属盐水溶液混合，向所得混合液中加入还原剂进行氧化还原反应，得到所述甲壳素晶须基导电材料；所述氧化还原反应的温度为20～40℃。

优选地，所述甲壳素晶须的制备方法包括以下步骤：

(a)将甲壳素与第一盐酸混合，进行第一超声回流处理，固液分离后得到第一沉淀物；

(b)将所述第一沉淀物与第二盐酸混合，进行第二超声回流处理，固液分离后，得到第二沉淀物；