CN101851444B - 银纳米颗粒组合物和在基质上形成导电性零件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种银纳米颗粒组合物，其包括一种经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种任选的蜡；还涉及一种使用所述组合物在基质上形成导电性零件的方法。所述胶凝剂和经稳定的银纳米颗粒可溶解于或分散于一种异链烷烃溶剂、一种矿物油溶剂或一种烷烃溶剂。

Description

银纳米颗粒组合物和在基质上形成导电性零件的方法
技术领域
本发明涉及一种组合物，其包括一种经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种任选的蜡；还涉及一种使用所述组合物在基质上形成导电性零件的方法。
背景技术
人们对使用金属纳米颗粒液相沉积技术加工电子电路元件深感兴趣，因为此类技术为用于电子应用——如薄膜晶体管(TFT)、发光二极管(LED)、RFID标签、光伏(photovoltaic)——的常规主流非晶硅技术提供了潜在的低成本替代品。然而，满足实际应用的电导率、加工和成本要求的功能电极，像素垫圈(pixel pad)，和导电路径(traces)、线路(lines)和通道(tracks)的沉积和/或图像形成(patterning)已成为一个极大挑战。
此外，相变油墨(有时称为“热熔油墨”)还已被用于各种液相沉积技术。相变油墨常包含使油墨在环境温度下呈固相、而在一种喷墨印刷设备的较高的工作温度下呈液相的“相变剂”。在沉积工作温度下，使液体油墨微滴从印刷设备中喷射出，并且当所述油墨微滴直接或者经由中间的热转印带或转鼓与记录用基质的表面接触时，它们快速固化以形成凝固油墨滴的预定图案。相变油墨还已经用在其它印刷技术中，例如凹版印刷，如美国专利No.5,496,879以及德国专利公布文本DE 4205636AL和DE 4205713AL中所公开的，每篇所述专利的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。
相变油墨符合喷墨印刷机的需要，因为它们在运输、长期贮藏等过程中可在室温下保持处于固相状态。此外，与由于液体喷墨油墨的油墨蒸发所导致的喷嘴堵塞相关的问题得以大大减少，从而提高了喷墨印刷的可靠性。另外，在其中所述油墨微滴被直接施加到最终的记录用基质(例如纸、透明材料等)上的相变喷墨印刷机中，所述微滴在与所述基质接触时立即凝固，从而防止油墨沿所述印刷介质迁移并且提高点质量。
美国专利申请公布文本No.2007/0283846公开了一种包含一种纳米颗粒在极性可固化单体中的胶态分散体、一种相变诱导组分和一种引发剂的非导电性有机相变载体，该申请的全部内容通过引证的方式纳入本文。在一个实施方案中，纳米颗粒为硅纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒中的至少一种。在暴露于UV光和/或热时获得一种固体，并且加热时没有组分可被蒸发。
美国专利申请公布文本No.2007/0119340公开了一种包含至少一种二氧化硅纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒的胶态分散体的油墨载体，所述油墨载体还包括一种低熔点蜡和一种胶凝剂，其中凝胶形成在高于所述蜡的结晶温度的温度下发生，该申请的全部内容通过引证的方式纳入本文。所述油墨不含任何液体载体或溶剂。
发明内容
因此需要一种提高贮存稳定性和对各种基质的油墨粘附力的低极性导电组合物，所述组合物还使退火期间的膜裂纹最小化，对膜电导率具有最小影响，并且可满足喷墨印刷、苯胺印刷和丝网印刷应用的要求。
上述和其他问题由本申请解决，其中在实施方案中，本申请涉及一种组合物，所述组合物包含：经稳定的银纳米颗粒、胶凝剂和一种任选的蜡，其中所述胶凝剂和经稳定的银纳米颗粒存在于选自一种异链烷烃、一种矿物油和一种烷烃和它们的混合物的溶剂中。
在另外的实施方案中，本文描述的是一种在基质上形成导电性零件(conductive feature)的方法，所述方法包含：提供一种包含经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂、一种任选的蜡和一种溶剂的溶液，将所述溶液沉积在基质上，并将所述基质上的溶液加热至约120℃至约250℃的温度以在基质上形成导电性零件，其中所述溶剂选自一种异链烷烃、一种矿物油和一种烷烃和它们的混合物。
具体实施方式
本文描述的是一种具有足够的负载量和粘度以用于喷墨印刷、苯胺印刷和丝网印刷应用的组合物。所述组合物包括经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种任选的蜡。此外，所述胶凝剂和经稳定的银纳米颗粒分别可溶于且可分散于选自一种异链烷烃、一种矿物油和一种烷烃以及它们的混合物的溶剂中。
在“金属纳米颗粒”中使用的术语“纳米”是指例如低于约1,000nm的颗粒大小，如约0.5nm至约1,000nm，例如约1nm至约500nm、约1nm至约100nm、约1nm至约25nm或约5nm至约25nm。所述颗粒大小是指金属颗粒的平均直径，如用TEM(透射式电子显微镜)或其他合适的方法测得的。
本文中所述银纳米颗粒溶液包括在液体体系中的银纳米颗粒。所述纳米颗粒溶液还可包含包括银的(i)一种或多种金属或者(ii)一种或多种金属复合物。合适的另外的金属可包括，例如Al、Au、Pt、Pd、Cu、Co、Cr、In、和Ni——特别是过渡金属，例如Au、Pt、Pd、Cu、Cr、Ni——以及它们的混合物。合适的金属复合物可包括Au-Ag、Ag-Cu、Ag-Ni、Au-Ag-Cu、和Au-Ag-Pd。所述银复合物可包括非金属，例如Si、C、和Ge。所述银复合物的多种组分可以以例如约0.01重量％至约99.9重量％、特别是约10重量％至约90重量％的量存在。在实施方案中，所述银复合物是一种包含银和一种、两种或多种其他金属的合金，其中银占例如所述纳米颗粒的至少约20重量％、特别是大于所述纳米颗粒的约50重量％。除非另有说明，本文针对银纳米颗粒的组分所述的重量百分比不包括所述稳定剂。
所述银纳米颗粒可以是两种或多种双金属的金属纳米颗粒物质或者二元(bimodal)金属纳米颗粒的混合物，所述双金属的金属纳米颗粒物质如2008年5月1日提交的、Naveen Chopra等人的共同转让的美国专利申请No.12/113,628中描述的那些(该专利申请的全部内容通过引证的方式纳入本文)，所述二元金属纳米颗粒如2008年6月5日提交的、Michelle N.Chretien的美国专利申请No.12/133,548中描述的那些(该专利申请的全部内容也通过引证的方式纳入本文)。
在实施方案中，所述银纳米颗粒的稳定性(即，含银纳米颗粒具有最小沉淀或凝聚的时间段)为例如至少约1天、或约3天至约1周、约5天至约1个月、约1周至约6个月、约1周至1年以上。由于在某些条件——更具体而言是接近室温——下本文中所描述的组合物不是液态而是凝胶组合物，所以稳定性进一步加强。
所述银纳米颗粒溶液可包含这样一种有机稳定剂，所述有机稳定剂连接至银纳米颗粒的表面，且在基质上形成银零件期间直到银纳米颗粒退火时才被部分或全部除掉。
在实施方案中，所述稳定剂络合物与所述银纳米颗粒的表面物理地或化学地连接。以此方式，所述银纳米颗粒具有不属于液体体系、位于其上的稳定剂。即，其上具有稳定剂的纳米颗粒可从用于形成所述纳米颗粒和稳定剂复合物的反应混合物溶液中分离并回收。因此接下来可将经稳定的纳米颗粒容易且均匀地分散于一种液体体系以形成一种可印刷溶液。
如本文中所使用的，短语银纳米颗粒和稳定剂之间的“物理地或化学地连接”可以是化学键和/或其他物理连接。所述化学键可以是例如共价键、氢键、配位络合键、或离子键、或不同化学键的混合形式。所述物理连接可以是例如范德华力或偶极-偶极相互作用、或不同物理连接的混合形式。
“有机稳定剂”中的术语“有机”是指例如存在一个或多个碳原子，但有机稳定剂可包括一种或多种非金属杂原子，如氮、氧、硫、硅、卤素等。所述有机稳定剂可以是一种有机胺稳定剂，如美国专利No.7,270,694中描述的那些，该专利的全部内容通过引证的方式纳入本文。所述有机胺稳定剂的实例有烷基胺，例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十六胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、二氨基戊烷、二氨基己烷、二氨基庚烷、二氨基辛烷、二氨基壬烷、二氨基癸烷、二氨基辛烷、二丙胺、二丁基胺、二戊基胺、二己基胺、二庚基胺、二辛基胺、二壬基胺、二癸基胺、甲基丙基胺、乙基丙基胺、丙基丁基胺、乙基丁基胺、乙基戊基胺、丙基戊基胺、丁基戊基胺、三丁基胺、三己基胺等，或它们的混合物。在实施方案中，所述银纳米颗粒是经有机胺稳定的银纳米颗粒。
其他有机稳定剂的实例包括，例如硫醇及其衍生物、-OC(＝S)SH(黄原酸)、聚乙二醇、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯烷酮(polyninylpyrolidone)、和其他有机表面活性剂。所述有机稳定剂可选自硫醇，例如丁硫醇、戊硫醇、己硫醇、庚硫醇、辛硫醇、癸硫醇、和十二烷硫醇；二硫醇(dithiol)，例如1，2-乙烷二硫醇、1，3-丙烷二硫醇、和1，4-丁烷二硫醇；或硫醇和二硫醇的混合物。所述有机稳定剂可选自黄原酸，例如O-黄原酸甲酯、O-黄原酸乙酯、O-黄原酸丙酯、O-黄原酸丁酯、O-黄原酸戊酯、O-黄原酸己酯、O-黄原酸庚酯、O-黄原酸辛酯、O-黄原酸壬酯、O-黄原酸癸酯、O-黄原酸十一烷基酯、O-黄原酸十二烷基酯。包含可稳定银纳米颗粒的吡啶衍生物(例如十二烷基吡啶)和/或有机膦的有机稳定剂也可用作可能的稳定剂。
有机稳定剂另外的实例可包括：经羧酸-有机胺络合物稳定的金属纳米颗粒，描述于Yuning Li的2007年12月5日提交的美国专利申请No.11/950,450；美国公布文本No.20070099357A1中描述的羧酸稳定剂金属纳米颗粒，和Yuning Li的2008年1月14日提交的美国专利申请No.12/013,539中描述的可热力除去的稳定剂和可UV分解的稳定剂，上述文献每篇的全部内容通过引证的方式纳入本文。
稳定剂在银纳米颗粒表面上的覆盖程度可以根据稳定剂稳定银纳米颗粒的能力而变化，例如从部分至全部覆盖。当然，在各银纳米颗粒之间也会有稳定剂覆盖程度的变化。
经有机胺稳定的银纳米颗粒在组合物中的重量百分比可以为例如约5重量％至约80重量％，约10重量％至约60重量％，约15重量％至约50重量％或约25重量％至约35重量％。
如本文中所使用的，短语低极性导电组合物中的“低极性”是指具有小于21(MPa)1/2、在一些实施方案中在15至19(MPa)1/2范围内的溶解度参数的组合物。
所述组合物包括一种胶凝剂和/或一种蜡作为相变剂。包括相变剂使得一旦将所述组合物冷却至一个高于室温的温度，所述组合物立即在一个较窄的温度范围内“相变”或粘度急剧增加，并硬化至凝胶状的稠度；随所述组合物被进一步冷却至室温，仍维持该稠度。例如，一些可适用于本发明的设备和方法的相变油墨在仅约10℃至约50℃的温度变化内粘度在约102至约109的数量级内变化。
通常所述相变剂可以是任何可与相变油墨的其他组分混溶且在油墨从沉积温度冷却至基质温度时促进油墨粘度增加的组分。
在实施方案中，所述组合物中包括相变剂可导致：在一个温度范围内，例如在一个实施方案中至少约20℃，例如约40℃至约120℃、约60℃至约100℃或约70℃至约95℃，粘度变化为至少约102厘泊(cP)，例如约103cP至约107cP和约103cP至约106cP。
在实施方案中，一种胶凝剂用作相变剂。包含胶凝剂的多种组合物如油墨描述于美国专利No.6,906,118、6,761,758、6,811,595、6,860,928和6,872,243中，所述专利的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。本文中所公开的胶凝剂组合物可在所需温度范围内影响所述组合物的粘度。具体而言，所述胶凝剂可在低于特定温度——在该温度下沉积所述组合物——的温度下于所述组合物中形成一种半固态凝胶。
这种半固态凝胶相是一种以动态平衡的形式存在的包含一种或更多种固体胶凝剂分子和一种液态溶剂的物理凝胶。这种半固态凝胶相是分子组分通过非共价相互作用结合在一起的动态网络***(networked assembly)，所述非共价相互作用例如氢键合、范德华相互作用、芳族非键合相互作用、离子键合或配位键合、伦敦色散力等；所述动态网络***，在物理作用如温度、机械搅拌等的刺激下，可实现从液态到半固态的肉眼可见水平上可逆转化。包含凝胶剂分子的溶液，在温度变化为高于或低于溶液凝胶点时，表现出在半固体凝胶态和液态之间的热可逆性转化。这种在半固体凝胶相与液相之间转化的可逆循环可在溶液制剂中反复进行多次。
在另一个实施方案中，加入一种胶凝剂或一种胶凝剂混合物可改变组合物的流变曲线，其通常通过在高于室温的温度下存在一个或多个粘度平顶而识别。这可被称为凝胶态。在此状态下，胶凝的油墨表现出不同于常规热熔体或相变油墨的粘弹流变特性，因为其在油墨应为液态的温度区域中显示出弹性性质。该凝胶态可具有与在冷却下凝胶化的开始相关的凝胶点。所述凝胶点由G′(储能模量)和G″(损耗模量)的交叉点证实，其中G′高于G″表明该材料为弹性的。当在胶凝剂组合物中使用一种以上的胶凝剂时，希望第一胶凝剂的平顶区域的粘度比第二平顶区域的粘度低至少一个数量级。任选地，所述组合物可包含一种以上的胶凝剂的混合物，其中所述胶凝剂可选自非晶形或晶体型。
在较低沉积温度下，为实现组合物的快速相变(即从液体至固体)而常规使用的在沉积的组合物和在其上沉积该组合物的基质间的温度差可能不是有效的。因此所述胶凝剂可用于实现在基质上沉积的组合物的粘度快速增加。具体而言，沉积的油墨微滴将通过其中油墨经历从液态至凝胶态(或半固态)的显著粘度变化的相变转化作用、而被固定在接受基质如一个图像接受介质(纸张)或一个中间转印件(转印转鼓或带)上，其中所述接受基质处于比所述油墨的沉积温度低的温度下。
一旦冷却，凝胶化可在达到室温之前发生或在达到凝胶组合物沉积或涂覆在其上的基质的温度之前进行。所述“凝胶点”温度在一个实施方案中等于或低于约95℃，在另一个实施方案中等于或低于约90℃，在再一个实施方案中等于或低于约85℃，但所述温度可以超出这些范围。如果一次以上的凝胶转化可通过使用一种以上的胶凝剂成为可能，第一“凝胶点”可以比后面的转化低约5℃至约60℃。在一些应用中，可能需要重叠所述转化过程，结果是所述粘度平顶将会是不明显的。
在实施方案中，所述组合物形成凝胶态的温度是低于所述组合物沉积温度的任何温度，例如低于所述组合物沉积温度约5℃或更多的任何温度。在实施方案中，所述凝胶态在一个实施方案中可以在约25℃至约100℃、在另一个实施方案中在约30℃至约70℃、在又一个实施方案中在约30℃至约50℃的温度下形成，但所述温度可超出此范围。一旦从所述组合物呈液态的沉积温度冷却至所述组合物转化成凝胶态的凝胶转化温度，油墨粘度会有快速大幅增加。在一个实施方案中，所述粘度增量至少为粘度增加101.5倍。
当本文中所描述的组合物呈凝胶态时，所述组合物的粘度在一个实施方案中为至少约1,000mPa·s、在另一个实施方案中为至少约10,000mPa·s、在又一个实施方案中为至少约100,000mPa·s。凝胶态的粘度值在一个实施方案中在约103至约109mPa·s的范围内、在另一个实施方案中在约104.5至约106.5mPa·s的范围内，但所述凝胶态粘度可超出这些范围。所需的凝胶相粘度可随印刷方法变化。例如，当使用中间转印或当直接沉积至多孔纸时需要使用最高粘度以使墨水渗透和羽化的影响最小化。另一方面，少孔基质如塑料可需要较低粘度以控制单个油墨像素的网点涨大和聚集。凝胶粘度可由该组合物和基质温度控制。
所述胶凝剂可以是一种下式的化合物
其中R1和R2是独立地选自氢原子、烃基团、杂原子和它们的结合的侧链。
除非另外指出，在定义R1和R2的取代基中，短语“烃基团”既包含未取代的烃基团又包含被取代的烃基团。所述未取代的烃基团可包含，例如约1至约20个碳原子、约5至约15个碳原子或约6至约10个碳原子。未取代的烃基团的实例可包括，例如直链烷基、支链烷基、环烷基、芳基、烷基芳基和芳基烷基。烷基的实例可包括，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、环戊基、环己基、环庚基、和它们的异构体形式。
所述被取代的烃基团可包含例如约1至约25个碳原子、约5至约20个碳原子、和约6至约10个碳原子，其被例如氟、溴、氯、羟基、碘、硫、氨基、硝基、氰基、甲氧基、乙氧基、丙氧基或它们的结合取代。被取代的烃基团可以是，例如带一个杂原子的直链烷基、支链烷基、环烷基、芳基、烷基芳基和芳基烷基。烷基的实例可包括，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、环戊基、环己基、环庚基、和它们的异构体形式。在实施方案中，所述烃基团可以是任选被取代的烷基和任选被取代的芳基。
除非另外指出，在定义R1和R2的取代基中，术语“杂原子”包括氟、溴、氯、碘、硫、氮、氧、或它们的结合。此外所述杂原子可以是一个单个原子，例如氯或氟；或一个化合物中所包含的单个原子，例如羟基化合物(OH)中的氧原子、氨基化合物(NH2)中的氮原子(N)和SO2化合物中的硫原子(S)。
任何合适的胶凝剂——如美国专利No.7,279,587中描述的那些——可用于本文中所公开的组合物中，该专利的全部内容通过引证的方式纳入本文。具体而言，该胶凝剂可选自美国专利No.7,276,614、美国专利申请公布文本No.2007/0119340和美国专利申请公布文本No.2007/0123606中公开的物质，所述文献的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。
酯封端的聚酰胺也可用作本文中所公开组合物中的胶凝剂。所述酯封端的酰胺是一种形成透明凝胶的半结晶胶凝剂。合适的酯封端的聚酰胺化合物及其制备方法的实例公开于，例如美国专利No.5,863,319、美国专利No.5,645,632和美国专利No.5,783,657中，所述专利每篇的全部内容通过引证的方式纳入本文。合适的酯封端的聚酰胺也是市售可得的，例如UNI-REZ 2980以及UNICLEAR 80和100(可从Arizona Chemical购得)等。
低分子量的酯封端的聚酰胺，如美国专利No.5,783,657和5,998,570和WO 98/17705(Pavlin等人)中描述的那些，可与液态烃混合以形成一种具有凝胶稠度的透明组合物，所述专利每篇的全部内容通过引证的方式纳入本文。所述酯封端的聚酰胺通过使“x”当量的二羧酸(所述x当量的二羧酸中的至少50％是聚合的脂肪酸)、“y”当量的二胺如乙二胺和“z”当量的含至少4个碳原子的一元醇反应制备。所述反应混合物的化学计量为这样的以使得0.9≤{x/(y+z)}≤1.1且0.1≤{z/(y+z)}≤0.7。加热反应物直到达到反应平衡。
酯封端的基于二聚酸的聚酰胺——如美国专利No.6,111,055中描述的那些——可与一种溶剂混合形成凝胶，该专利的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。该溶剂可以是可燃的，可向生成的凝胶中加入灯芯形成蜡烛。所述酯封端的基于二聚酸的聚酰胺通过一种二酸、一种二胺和一种一元醇的热缩合制备。
酯封端的聚酰胺的另一个实例是酯封端的低聚酰胺，如美国专利申请公布文本No.2007/0012217中描述的那些，该申请的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。所述酯封端的低聚酰胺可具有下式：
其中n代表重复链段的个数。在另一个实施方案中，n为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10中的一个整数。在又一个实施方案中，n为2、4、或6。在一个实施方案中，R1和R1′各自独立地选自烷基。在另一个实施方案中，R1和R1′各自独立地为直链烷基、支链烷基、饱和烷基、不饱和烷基、环状烷基、被取代的烷基、未被取代的烷基、含杂原子的烷基、或芳基，或它们的混合。在再一个实施方案中，R2和R2′各自独立地为亚烷基、亚芳基、烷基亚芳基和芳基亚烷基，或它们的混合。在另一个实施方案中，R3为亚烷基、亚芳基、芳基亚烷基或烷基亚芳基，或它们的混合。在又一个实施方案中，R4和R5各自独立地各为氢或烷基。
在本发明的另一个实施方案中，所述酯封端的低聚酰胺中的R1和R1′各自彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基和芳基烷基。作为R1和R1′中的烷基可包括直链、支链、饱和、不饱和、环状、被取代、和未被取代的烷基，且其中杂原子——如氧、氮、硫、硅、磷、硼等——也可存在于烷基中。作为R1和R1′的烷基包括，在一个实施方案中至少1个碳原子、在另一个实施方案中至少约4个碳原子、在又一个实施方案中至少约10个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；其包括(1)不含杂原子的直链饱和未被取代脂族基团，(2)不含杂原子的支链饱和未被取代脂族基团，(3)不含杂原子的环状饱和未被取代脂族基团，(4)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、未被取代且不含杂原子的，(5)不含杂原子的直链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(6)不含杂原子的支链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(7)不含杂原子的环状烯键式不饱和未被取代脂族基团，(8)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、未被取代且不含杂原子的，(9)不含杂原子的直链饱和被取代脂族基团，(10)不含杂原子的支链饱和被取代脂族基团，(11)不含杂原子的环状饱和被取代脂族基团，(12)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、被取代且不含杂原子的，(13)不含杂原子的直链烯键式不饱和被取代脂族基团，(14)不含杂原子的支链烯键式不饱和被取代脂族基团，(15)不含杂原子的环状烯键式不饱和被取代脂族基团，(16)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、被取代且不含杂原子的，(17)含杂原子的直链饱和未被取代脂族基团，(18)含杂原子的支链饱和未被取代脂族基团，(19)含杂原子的环状饱和未被取代脂族基团，(20)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、未被取代且含杂原子的，(21)含杂原子的直链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(22)含杂原子的支链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(23)含杂原子的环状烯键式不饱和未被取代脂族基团，(24)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、未被取代且含杂原子的，(25)含杂原子的直链饱和被取代脂族基团，(26)含杂原子的支链饱和被取代脂族基团，(27)含杂原子的环状饱和被取代脂族基团，(28)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、被取代且含杂原子的，(29)含杂原子的直链烯键式不饱和被取代脂族基团，(30)含杂原子的支链烯键式不饱和被取代脂族基团，(31)含杂原子的环状烯键式不饱和被取代脂族基团，以及(32)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、被取代且含杂原子的。
作为R1和R1′的芳基可包括被取代和未被取代的芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于芳基中。作为R1和R1′的芳基可包括至少约5个碳原子、在另一个实施方案中至少约6个碳原子、且在一个实施方案中不超过约18个碳原子、在另一个实施方案中不超过约12个碳原子、在又一个实施方案中不超过约10个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
作为R1和R1′的芳基烷基可包括被取代和未被取代的芳基烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于芳基烷基的芳基或烷基部分。作为R1和R1′的芳基烷基可包括至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
作为酯封端的低聚酰胺的R1和R1′的烷基芳基可包括被取代和未被取代的烷基芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于烷基芳基的芳基或烷基部分。作为R1和R1′的烷基芳基可包括在一个实施方案中至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
酯封端的低聚酰胺的R2和R2′彼此独立地为亚烷基(包括直链、支链、饱和、不饱和、环状、被取代和未被取代的亚烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可以存在或不存在于亚烷基中)，所述亚烷基在一个实施方案中具有至少约2个碳原子、在另一实施方案中至少约4个碳原子、在又一个实施方案中至少约6个碳原子、在再一个实施方案中至少约8个碳原子、在另一个实施方案中至少约10个碳原子、在又一个实施方案中至少约12个碳原子、在再一个实施方案中至少约14个碳原子、在另一个实施方案中至少约16个碳原子、在又一个实施方案中至少约18个碳原子、在再一个实施方案中至少约20个碳原子、在另一个实施方案中至少约22个碳原子、在又一个实施方案中至少约24个碳原子、在再一个实施方案中约26个碳原子、在另一个实施方案中至少约28个碳原子、在又一个实施方案中至少约30个碳原子、在再一个实施方案中至少约32个碳原子、在另一个实施方案中至少约34个碳原子、在又一个实施方案中至少约36个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约80个碳原子、在又一个实施方案中不超过约60个碳原子、在再一个实施方案中不超过约50个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；所述亚烷基包括(1)不含杂原子的直链饱和未被取代脂族基团，(2)不含杂原子的支链饱和未被取代脂族基团，(3)不含杂原子的环状饱和未被取代脂族基团，(4)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、未被取代且不含杂原子的，(5)不含杂原子的直链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(6)不含杂原子的支链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(7)不含杂原子的环状烯键式不饱和未被取代脂族基团，(8)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、未被取代且不含杂原子的，(9)不含杂原子的直链饱和被取代脂族基团，(10)不含杂原子的支链饱和被取代脂族基团，(11)不含杂原子的环状饱和被取代脂族基团，(12)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、被取代且不含杂原子的，(13)不含杂原子的直链烯键式不饱和被取代脂族基团，(14)不含杂原子的支链烯键式不饱和被取代脂肪基团，(15)不含杂原子的环状烯键式不饱和被取代脂族基团，(16)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、被取代且不含杂原子的，(17)含杂原子的直链饱和未被取代脂族基团，(18)含杂原子的支链饱和未被取代脂族基团，(19)含杂原子的环状饱和未被取代脂族基团，(20)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、未被取代且含杂原子的，(21)含杂原子的直链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(22)含杂原子的支链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(23)含杂原子的环状烯键式不饱和未被取代脂族基团，(24)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、未被取代且含杂原子的，(25)含杂原子的直链饱和被取代脂族基团，(26)含杂原子的支链饱和被取代脂族基团，(27)含杂原子的环状饱和被取代脂族基团，(28)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、被取代且含杂原子的，(29)含杂原子的直链烯键式不饱和被取代脂族基团，(30)含杂原子的支链烯键式不饱和被取代脂肪基团，(31)含杂原子的环状烯键式不饱和被取代脂族基团，以及(32)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、被取代且含杂原子的。
酯封端的低聚酰胺的R2和R2′是亚芳基(包括被取代和未被取代的亚芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于亚芳基中)，其在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
酯封端的低聚酰胺的R2和R2′是芳基亚烷基(包括被取代和未被取代的芳基亚烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于芳基亚烷基的芳基或烷基部分中)，其在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约80个碳原子、在又一个实施方案中不超过约50个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；所述芳基亚烷基包括(a)其中芳基和烷基部分均在两个CO基团之间形成键的芳基亚烷基，如
等，和(b)其中仅烷基部分在两个CO基团之间形成键的芳基亚烷基，如
等。
酯封端的低聚酰胺的R2和R2′是烷基亚芳基(包括被取代和未被取代的烷基亚芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于烷基亚芳基的芳基或烷基部分中)，其在一个实施方案中具有至少约7个碳原子、在另一个实施方案中至少约14个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约80个碳原子、在又一个实施方案中不超过约50个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；所述烷基亚芳基如亚甲苯基等，包括(a)其中烷基和芳基部分均在两个CO基团之间形成键的烷基亚芳基，如
等，和(b)其中仅芳基部分在两个CO基团之间形成键的烷基亚芳基，如
酯封端的低聚酰胺的R3是(i)亚烷基(包括直链、支链、饱和、不饱和、环状、被取代和未被取代的亚烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于亚烷基中)，其在一个实施方案中具有至少约2个碳原子、且在一个实施方案中不超过约80个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约50个碳原子、在再一个实施方案中不超过约36个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；(ii)亚芳基(包括被取代和未被取代的亚芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于亚芳基中)，其在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约6个碳原子、且在一个实施方案中不超过约50个碳原子、在另一个实施方案中不超过约25个碳原子、在又一个实施方案中不超过约18个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；(iii)芳基亚烷基(包括被取代和未被取代的芳基亚烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于芳基亚烷基的芳基或烷基部分中)，其在一个实施方案中具有至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约80个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约50个碳原子、在再一个实施方案中不超过约36个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；(iv)烷基亚芳基(包括被取代和未被取代的烷基亚芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于烷基亚芳基的芳基或烷基部分中)，其在一个实施方案中具有至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约80个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约50个碳原子、在再一个实施方案中不超过约36个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
R4和R5各自彼此独立地为(i)氢原子；(ii)烷基(包括直链、支链、饱和、不饱和、被取代和未被取代的烷基)，其在一个实施方案中具有至少1个碳原子、且在一个实施方案中不超过约3个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
R1、R1′、R2、R2′、R3、R4和R5中的被取代的烷基、亚烷基、芳基、亚芳基、芳基烷基、芳基亚烷基、烷基芳基、和烷基亚芳基上的取代基可以是卤素原子(包括氟、氯、溴和碘原子)、亚胺基、铵基、氰基、吡啶鎓基、醚基、醛基、酮基、酯基、羰基、硫代羰基、硫醚基、亚砜基、膦基、腈基、巯基、硝基、亚硝基、砜基、酰基、氨基甲酸酯基、脲基、它们的混合等，其中两个或更多个取代基可结合在一起形成环。
在一个具体实施方案中，所述酯封端的聚酰胺化合物的熔点至少为约50℃，但熔点可超出该范围。在一个具体实施方案中，所述酯-酰胺化合物的熔点不超过约160℃，但熔点可超出该范围。在一个具体实施方案中，所述酯-酰胺化合物在约140℃下的粘度至少为约20cP，但粘度可超出该范围。在一个具体实施方案中，所述酯-酰胺化合物在约140℃下的粘度不超过约400cP，但粘度可超出该范围。
在另一个实施方案中，胶凝剂是一种脲胶凝剂，如美国专利申请公布文本No.2007/0120919中描述的那些，该申请的全部内容通过引证的方式纳入本文。
在一个具体实施方案中，所述脲胶凝剂是一种二烷基脲材料。合适的脲胶凝剂的具体实例包括下式的那些物质：
其中R1和R2各自彼此独立地为(i)烷基，所述烷基包括直链、支链、饱和、不饱和、环状、被取代、和未被取代的烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于烷基中，其在一个实施方案中具有至少1个碳原子、在另一个实施方案中至少约4个碳原子、在又一个实施方案中至少约10个碳原子、且在一个实施方案中等于或少于约100个碳原子、在另一个实施方案中等于或少于约60个碳原子、在又一个实施方案中等于或少于约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；在再一个实施方案中所述烷基包括(1)不含杂原子的直链饱和未被取代脂族基团，(2)不含杂原子的支链饱和未被取代脂族基团，(3)不含杂原子的环状饱和未被取代脂族基团，(4)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、未被取代且不含杂原子的，(5)不含杂原子的直链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(6)不含杂原子的支链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(7)不含杂原子的环状烯键式不饱和未被取代脂族基团，(8)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、未被取代且不含杂原子的，(9)不含杂原子的直链饱和被取代脂族基团，(10)不含杂原子的支链饱和被取代脂族基团，(11)不含杂原子的环状饱和被取代脂族基团，(12)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、被取代且不含杂原子的，(13)不含杂原子的直链烯键式不饱和被取代脂族基团，(14)不含杂原子的支链烯键式不饱和被取代脂族基团，(15)不含杂原子的环状烯键式不饱和被取代脂族基团，(16)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、被取代且不含杂原子的，(17)含杂原子的直链饱和未被取代脂族基团，(18)含杂原子的支链饱和未被取代脂族基团，(19)含杂原子的环状饱和未被取代脂族基团，(20)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、未被取代且含杂原子的，(21)含杂原子的直链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(22)含杂原子的支链烯键式不饱和未被取代脂族基团，(23)含杂原子的环状烯键式不饱和未被取代脂族基团，(24)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、未被取代且含杂原子的，(25)含杂原子的直链饱和被取代脂族基团，(26)含杂原子的支链饱和被取代脂族基团，(27)含杂原子的环状饱和被取代脂族基团，(28)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是饱和、被取代且含杂原子的，(29)含杂原子的直链烯键式不饱和被取代脂族基团，(30)含杂原子的支链烯键式不饱和被取代脂族基团，(31)含杂原子的环状烯键式不饱和被取代脂族基团，以及(32)包含环状和无环部分的脂族基团，所述脂族基团是烯键式不饱和、被取代且含杂原子的；
(ii)芳基(包括被取代和未被取代的芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于芳基中)，其在一个实施方案中具有至少约5个碳原子、在另一个实施方案中至少约6个碳原子、且在一个实施方案中不超过约18个碳原子、在另一个实施方案中不超过约12个碳原子、在又一个实施方案中不超过约6个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；
(iii)芳基烷基(包括被取代和未被取代的芳基烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于芳基烷基的芳基或烷基部分中)，其在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围，所述芳基烷基如苯甲基等；或者
(iv)烷基芳基(包括被取代和未被取代的烷基芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于烷基芳基的芳基或烷基部分中)，其在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。
在一个具体实施方案中，脲胶凝剂的熔点至少为约60℃，但熔点可超出该范围。在一个具体实施方案中，所述脲胶凝剂的熔点可不超过约160℃，但熔点可超出该范围。在一个具体实施方案中，所述脲胶凝剂在约120℃下的粘度至少为约15厘泊，但粘度可超出该范围。在一个具体实施方案中，所述脲胶凝剂在约120℃下的粘度不超过约200厘泊，但粘度可超出该范围。
所述脲胶凝剂在所述组合物中存在的量可以为至少约0.5重量％、在另一个实施方案中至少约3重量％、在又一个实施方案中至少约6重量％、且在一个实施方案中不超过约30重量％、在另一个实施方案中不超过约20重量％、在又一个实施方案中不超过约15重量％，但该量可超出这些范围。
所述胶凝剂还可以是一种下式的化合物
其中：R1选自亚烷基、亚芳基、芳基亚烷基和烷基亚芳基；R2和R2′选自亚烷基、亚芳基、芳基亚烷基和烷基亚芳基；R3和R3′选自光引发基团、烷基、芳基、芳基烷基和烷基芳基；且X和X′为氧原子或式-NR4-的基团。
作为R1的亚烷基被定义为二价脂族基团或烷基，包括直链的和支链的、饱和的和不饱和的、环状的和无环的、以及被取代的和未被取代的亚烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于亚烷基中。作为R1的亚烷基包括1个碳原子至约12个碳原子。在另一个实施方案中，作为R1的亚烷基包括不超过约4个碳原子，在又一个实施方案中不超过约2个碳原子。
作为R1的亚芳基被定义为二价芳族基团或芳基，包括被取代和未被取代的亚芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等也可存在于亚芳基中。作为R1的亚芳基包括约5个碳原子至约14个碳原子。在另一个实施方案中，作为R1的亚芳基包括不超过约10个碳原子、在又一个实施方案中不超过约6个碳原子。
作为R1的芳基亚烷基被定义为二价芳基烷基，包括被取代和未被取代的芳基亚烷基，其中芳基亚烷基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的和无环的，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于芳基亚烷基的芳基或烷基部分中。作为R1的芳基亚烷基包括至少约6个碳原子，在另一个实施方案中至少约7个碳原子。在一个实施方案中，作为R1的芳基亚烷基包括不超过约32个碳原子，在另一个实施方案中不超过约22个碳原子，在又一个实施方案中不超过约7个碳原子。
作为R1的烷基亚芳基被定义为二价烷基芳基，包括被取代和未被取代的烷基亚芳基，其中烷基亚芳基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的和无环的，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于烷基亚芳基的芳基或烷基部分中。作为R1的烷基亚芳基包括至少约6个碳原子，在另一个实施方案中至少约7个碳原子。在一个实施方案中，作为R1的烷基亚芳基包括不超过约32个碳原子、在另一个实施方案中不超过约22个碳原子、在又一个实施方案中不超过约7个碳原子。此外，被取代的亚烷基、亚芳基、芳基亚烷基、和烷基亚芳基上的取代基可以是卤素原子、氰基、吡啶基、吡啶鎓基、醚基、醛基、酮基、酯基、酰胺基、羰基、硫代羰基、硫醚基、硝基、亚硝基、酰基、偶氮基、氨基甲酸酯基、脲基、它们的混合等，其中两个或更多个取代基可结合在一起形成环。
作为R2和R2′的亚烷基可包括二价脂族基团或烷基，包括直链的和支链的、饱和的和不饱和的、环状的和无环的、以及被取代的和未被取代的亚烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于亚烷基中。作为R2和R2′的亚烷基包括至少1个碳原子，且在一个实施方案中不超过约54个碳原子，在另一个实施方案中不超过约36个碳原子。
作为R2和R2′的亚芳基可包括二价芳族基团或芳基，包括被取代和未取代的亚芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于亚芳基中。作为R2和R2′的亚芳基包括至少约5个碳原子，且在一个实施方案中不超过约14个碳原子，在另一个实施方案中不超过约10个碳原子，在又一个实施方案中不超过约7个碳原子。
作为R2和R2′的芳基亚烷基可包括二价芳基烷基，包括被取代和未被取代的芳基亚烷基，其中芳基亚烷基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的或无环的，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于芳基亚烷基的芳基或烷基部分中。作为R2和R2′的芳基亚烷基包括至少约6个碳原子，在一个实施方案中不超过约32个碳原子，在另一个实施方案中不超过约22个碳原子，在又一个实施方案中不超过约8个碳原子。
作为R2和R2′的烷基亚芳基可包括二价烷基芳基，包括被取代和未被取代的烷基亚芳基，其中烷基亚芳基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的或无环的，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在或不存在于烷基亚芳基的芳基或烷基部分中。作为R2和R2′的烷基亚芳基包括至少约6个碳原子、在一个实施方案中不超过约32个碳原子、在另一个实施方案中不超过约22个碳原子、在又一个实施方案中不超过约7个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围。亚烷基、亚芳基、芳基亚烷基、和烷基亚芳基上的取代基可以是(但不局限于)卤素原子、氰基、醚基、醛基、酮基、酯基、酰胺基、羰基、硫代羰基、膦基、磷鎓基、磷酸酯基、腈基、巯基、硝基、亚硝基、酰基、酸酐基、叠氮基、偶氮基、氰氧基、氨基甲酸酯基、脲基、它们的混合等，其中两个或更多个取代基可结合在一起形成环。
作为R2的烷基亚芳基可衍生自1-(4-(2-羟基乙氧基)苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮等。这些化合物的分子式描述于美国专利申请公布文本No.2008/0218570的[0073]段中，该专利的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。
作为R3和R3′的烷基可包括直链的和支链的、饱和的和不饱和的、环状的和无环的、以及被取代的和未被取代的烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于烷基中。作为R3和R3′的烷基包括至少约2个碳原子，在另一个实施方案中至少约3个碳原子，在又一个实施方案中至少约4个碳原子，且在一个实施方案中不超过约100个碳原子，在另一个实施方案中不超过约60个碳原子，在又一个实施方案中不超过约30个碳原子。
作为R3和R3′的芳基可包括被取代和未被取代的芳基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于芳基中。作为R3的芳基包括至少约5个碳原子，在另一个实施方案中至少约6个碳原子，且在一个实施方案中不超过约100个碳原子，在另一个实施方案中不超过约60个碳原子，在又一个实施方案中不超过约30个碳原子。
作为R3和R3′的芳基烷基可包括被取代和未被取代的芳基烷基，其中芳基烷基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的或无环的，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于芳基烷基的芳基或烷基部分中。作为R3和R3′的芳基烷基包括至少约6个碳原子，在另一个实施方案中至少约7个碳原子，且在一个实施方案中不超过约100个碳原子，在另一个实施方案中不超过约60个碳原子，在又一个实施方案中不超过约30个碳原子。
作为R3和R3′的烷基芳基可包括被取代和未被取代的烷基芳基，其中烷基芳基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的或无环的，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼等可存在于烷基芳基的芳基或烷基部分中。作为R3和R3′的烷基芳基包括至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，但碳原子的数量可超出这些范围；所述烷基芳基如甲苯基等。被取代的烷基、芳基烷基、和烷基芳基上的取代基可以是卤素原子、醚基、醛基、酮基、酯基、酰胺基、羰基、硫代羰基、硫酸酯基、磺酸酯基、磺酸基、硫醚基、亚砜基、膦基、磷鎓基、磷酸酯基、腈基、巯基、硝基、亚硝基、砜基、酰基、酸酐基、叠氮基、偶氮基、氰氧基、异氰酸基、氰硫基、异硫氰基、羧酸酯基、羧酸基、氨基甲酸酯基、脲基、它们的混合等，其中两个或更多个取代基可结合在一起形成环。
X和X’可包括氧原子或式-NR4-的基团，其中R4是：(i)氢原子；(ii)烷基，所述烷基包括直链的和支链的、饱和的和不饱和的、环状的和无环的、以及被取代的和未被取代的烷基，所述烷基中可存在杂原子，在一个实施方案中具有至少1个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子；(iii)芳基，所述芳基包括被取代的和未被取代的芳基，所述芳基中可存在杂原子，在一个实施方案中所述芳基具有至少约5个碳原子、在另一个实施方案中至少约6个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子；(iv)芳基烷基，所述芳基烷基包括被取代的和未被取代的芳基烷基基团，其中所述芳基烷基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的或无环的，并且其中所述芳基烷基基团的芳基或烷基部分中可存在杂原子，所述芳基烷基在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子；或者(v)烷基芳基，所述烷基芳基包括被取代的和未被取代的烷基芳基，其中所述烷基芳基的烷基部分可以是直链的或支链的、饱和的或不饱和的、以及环状的或无环的，所述烷基芳基的芳基或烷基部分中可存在杂原子，所述烷基芳基在一个实施方案中具有至少约6个碳原子、在另一个实施方案中至少约7个碳原子、且在一个实施方案中不超过约100个碳原子、在另一个实施方案中不超过约60个碳原子、在又一个实施方案中不超过约30个碳原子，其中被取代的烷基、芳基、芳基烷基和烷基芳基基团上的取代基可以是(但不局限于)卤素原子、醚基、醛基、酮基、酯基、酰胺基、羰基、硫代羰基、硫酸酯基、磺酸酯基、磺酸基、硫醚基、亚砜基、膦基、磷鎓基、磷酸酯基、腈基、巯基、硝基、亚硝基、砜基、酰基、酸酐基、叠氮基、偶氮基、氰氧基、异氰酸基、氰硫基、异硫氰基、羧酸酯基、羧酸基、氨基甲酸酯基、脲基、它们的混合等，其中两个或更多个取代基可结合在一起形成环。
在一个具体实施方案中，R2和R2’各自是式-C34H56+a-的基团并且为可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，包括式
的异构体。
在一个具体实施方案中，R1是一个亚乙基(-CH2CH2-)基团。
在一个具体实施方案中，R3和R3’都是
在一个具体实施方案中，该化合物具有下式
其中-C34H56+a-代表一个可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，所述化合物包括式
的异构体。
该式化合物的其它具体实例包括那些式
的化合物，其中-C34H56+a-代表一个可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，并且其中m是一个整数，包括其中m＝2的实施方案；包括式
的异构体，
那些式
的化合物，其中-C34H56+a-代表一个可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，并且其中n是一个整数，包括其中n＝2和其中n＝5的实施方案；包括式
的异构体，
那些式
的化合物，其中-C34H56+a-代表一个可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，并且其中p是一个整数，包括其中p＝2和其中p＝3的实施方案，包括式
的异构体，
那些式
的化合物，其中-C34H56+a-代表一个可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，并且其中q是一个整数，包括其中q＝2和其中q＝3的实施方案；包括式
的异构体，
那些式
的化合物，其中-C34H56+a-代表一个可带有不饱和度和环状基团的支链亚烷基基团，其中a是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12中的一个整数，并且其中r是一个整数，包括其中r＝2和其中r＝3的实施方案；包括式
的异构体
等，以及其混合物。
所述胶凝剂可以以该组合物的至少0.1重量％——例如该组合物的约0.1重量％至约10重量％、约1重量％至约7重量％、约1重量％至约6重量％和约2重量％至约5重量％——的量存在于该组合物中。
在本发明所公开的组合物中也可使用低熔点蜡。所述低熔点蜡可包含一种聚烯烃蜡，如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、它们的混合物等。所述聚烯烃蜡可以以任何所需的或有效的量存在于所述组合物中，所述量在一个实施方案中为所述组合物的至少约0.1重量％、在另一个实施方案为所述组合物的至少约5重量％、在又一个实施方案为所述组合物的至少约1重量％、且在一个实施方案中等于或小于所述组合物的约20重量％、在另一个实施方案中等于或小于所述组合物的约35重量％、在又一个实施方案中等于或小于所述组合物的约25重量％，但所述量可超出这些范围。
合适的聚烯烃蜡的实例包括POLYWAX 500(可从Baker Petrolite购得)和经蒸馏的POLYWAX 500，其中在一个实施方案中所述经蒸馏的POLYWAX 500在约110℃的沉积温度下的粘度比未蒸馏的POLYWAX500的粘度高约10％至约100％；可从Baker Petrolite购得的POLYWAX400和经蒸馏的POLYWAX 400；可从Baker Petrolite购得的VYBAR 103和VYBAR 253；以及POLYWAX 655。更高分子量的POLYWAX材料也是合适的。在本发明的一个实施方案中聚烯烃蜡的分子量在500至600g/mole的范围内。
所述组合物中的低熔点蜡组分还可包含一种或多种还可包括于所述组合物中的官能蜡。在实施方案中，本发明中可使用官能醇蜡。在其他实施方案中，所述官能醇蜡可以是单官能醇蜡、二官能醇蜡、三官能醇蜡、四官能醇蜡、或它们的混合物。所述官能醇蜡以任何所需的或有效的量存在于所述组合物中，所述量在一个实施方案中为所述组合物的至少约0.1重量％、在另一个实施方案为所述组合物的至少约5重量％、在又一个实施方案为所述组合物的至少约1重量％、且在一个实施方案中等于或小于所述组合物的约20重量％、在另一个实施方案中等于或小于所述组合物的约25重量％、在又一个实施方案中等于或小于所述组合物的约35重量％，但所述量可超出这些范围。
在实施方案中，至少一部分官能蜡可以是单官能蜡，其可被二、三和/或四官能蜡替代。在一个实施方案中，取代可以预定的羟基数完成以生成组合物。所述组合物的羟基数(ASTM E-222-00mod.)在一个实施方案中为至少约20、在另一个实施方案中至少约25、在又一个实施方案中至少约35、且在一个实施方案中等于或小于约100、在另一个实施方案中等于或小于约80、在又一个实施方案中等于或小于约50，但所述羟基数可超出这些范围。在另一个实施方案中，所述官能蜡的熔化温度可为至少约50℃、在另一个实施方案中至少约60℃、在另一个实施方案中至少约70℃、且在一个实施方案中等于或小于约110℃、在再一个实施方案中等于或小于约105℃、在又一个实施方案中等于或小于约100℃，但所述温度可超出这些范围。
合适的官能蜡的实例包括UNILIN 350和UNILIN 425(可从BakerPetrolite购得)和这些官能蜡的馏分。在一个实施方案中，经蒸馏的官能蜡在沉积温度下的粘度比未蒸馏的官能蜡高约5％至等于或小于约50％。官能蜡的其他实例可以是可从Aldrich购得的一种1-二十二烷醇蜡。本发明中可使用的单官能蜡有1-十四烷醇、1-十五烷醇、1-十六烷醇、1-十七烷醇、1-十八烷醇、1-十九烷醇、1-二十烷醇、1-二十三烷醇、1-二十四烷醇、1-二十五烷醇、1-二十六烷醇、1-二十七烷醇、1-二十八烷醇、1-二十九烷醇、1-三十烷醇、1-三十二烷醇、1-三十三烷醇、1-三十四烷醇的蜡。格尔伯特(Guerbet)醇也可以是合适的，如2-十四烷基1-十八烷醇、2-十六烷基1-二十烷醇、2-十八烷基1-二十二烷醇、2-十九烷基1-二十三烷醇、2-二十烷基二十四烷醇、及其混合物。二官能蜡可包括二醇如1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烷二醇、1，13-十三烷二醇、1，14-十四烷二醇、1，15-十五烷二醇、1，16-十六烷二醇、1，17-十七烷二醇、1，18-十八烷二醇、1，19-十九烷二醇、1，20-二十烷二醇、1，22-二十二烷二醇、1，25-二十五烷二醇、及其混合物的蜡。其他可用于所述组合物的多元醇有三羟甲基丙烷、季戊四醇、新戊二醇、甘露醇、山梨糖醇、及其混合物，包括与上述单官能醇和二官能醇的混合物。
在一个实施方案中，所述聚烯烃蜡和官能蜡可以以至少约0.35、在另一个实施方案中至少约0.40、在再一个实施方案中至少约0.45、且在另一个实施方案中等于或小于0.65、在再一个实施方案中等于或小于约0.60、在又一个实施方案中等于或小于约0.55的重量比使用，但所述重量比可超出这些范围。
所述组合物还可包括Marcel Breton的、2009年3月20日提交的共同未决美国专利申请No.12/408,897中描述的低极性树脂，该专利的全部内容通过引证的方式纳入本文。
受阻胺抗氧化剂可以以任何所需的或有效的量存在于所述组合物中，所述量在一个实施方案中为所述组合物的至少约0.001重量％、在另一个实施方案中为所述组合物的至少约0.05重量％、在又一个实施方案中为所述组合物的至少约0.10重量％、且在一个实施方案中等于或小于所述组合物的约0.50重量％、在另一个实施方案中等于或小于所述组合物的约0.25重量％、在又一个实施方案中等于或小于所述组合物的约0.15重量％，但所述量可超出这些范围。
合适的受阻胺抗氧化剂的实例包括具有下面通式的那些物质
其中R1和R2各自彼此独立地可为氢原子或烷基，所述烷基包括直链的、支链的、饱和的、不饱和的、环状的、被取代的和未被取代的烷基，且其中杂原子如氧、氮、硫、硅、磷、硼可以存在或不存在于烷基中，在一个实施方案中所述烷基具有至少1个碳原子。
合适的受阻胺抗氧化剂的具体实例包括下列可从Crompton购得的抗氧化剂；NAUGUARD 445其中R1＝R2＝C(CH3)2Ph，NAUGUARD635其中R1＝R2＝-CH(CH3)Ph，NAUGUARD PS-30其中R1＝C4或C8、R2＝C4或C8等。
还可提供受阻酚抗氧化剂。在一个实施方案中，所述受阻酚以相对较高的浓度存在。受阻酚抗氧化剂的较高浓度通过延迟氧化反应本身开始而使长期热稳定性最大化。所述受阻酚抗氧化剂以任何所需的或有效的量存在于所述组合物中，所述量在一个实施方案中为所述组合物的至少约0.01重量％、在另一个实施方案中为所述组合物的至少约0.5重量％、在又一个实施方案中为所述组合物的至少约1.5重量％、且在一个实施方案中等于或小于所述组合物的约4.0重量％、在另一个实施方案中等于或小于所述组合物的约3.0重量％、在又一个实施方案中等于或小于所述组合物的约2.5重量％，但所述量可超出这些范围。合适的受阻酚抗氧化剂的具体实例包括ETHANOX 330、ETHANOX 310、ETHANOX 314、ETHANOX 376(可从Albemarle购得)等。还可从Ciba Specialty Chemicals购得的有IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX1076、IRGANOX 1330等。还可使用这些受阻酚抗氧化剂中两种或更多种的混合物。
所述组合物还可包含一种任选的着色剂。在所述组合物中可使用任何所需的或有效的着色剂，所述着色剂包括颜料、染料、颜料与染料的混合物、颜料的混合物、染料的混合物等，前提是所述着色剂可溶解或分散于所述组合物中。所述组合物可以与常规油墨着色剂材料结合使用，如比色指数(C.I.)溶剂染料、分散染料、经改性的酸性直接染料、碱性染料、硫化染料、还原染料等。合适的染料的实例包括Neozapon红492(BASF)；Orasol红G(Ciba)；直接亮粉B(DirectBrilliant Pink B)(Oriental Giant Dyes)；直接红3BL(Direct Red 3BL)(Classic Dyestuffs)；Supranol亮红3BW(Bayer AG)；柠檬黄6G(United Chemie)；浅坚牢黄3G(Light Fast Yellow 3G)(Shaanxi)；Aizen Spilon黄C-GNH(Hodogaya Chemical)；Bernachrome黄GDSub(Classic Dyestuffs)；Cartasol亮黄4GF(Clariant)；Cibanon黄2GN(Ciba)；Orasol黑CN(Ciba)；Savinyl黑RLSN(Clariant)；吡唑黑BG(Clariant)；Morfast黑101(Rohm & Haas)；Diaazol黑RN(ICI)；Orasol蓝GN(Ciba)；Savinyl蓝GLS(Clariant)；Luxol坚牢蓝MBSN(Pylam Products)；Sevron蓝5GMF(ClassicDyestuffs)；Basacid蓝750(BASF)；Neozapon黑X51(BASF)；Classic溶剂黑7(Classic Dyestuffs)；苏丹蓝670(C.I.61554)(BASF)；苏丹黄146(C.I.12700)(BASF)；苏丹红462(C.I.26050)(BASF)；C.I.分散黄238(C.I.Disperse Yellow 238)；Neptune红色基(Red Base)NB543(BASF，C.I.溶剂红49)；从BASF获得的Neopen蓝FF-4012；从ICI获得的Lampronol黑BR(C.I.溶剂黑35)；Morton Morplas洋红(Magenta)36(C.I.溶剂红172)；金属酞菁着色剂如美国专利No.6,221,137中公开的那些等，该专利的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。还可使用聚合染料，例如美国专利No.5,621,022和美国专利No.5,231,135中公开的那些，所述专利每篇的公开内容全部通过引证的方式纳入本文；且所述聚合染料可以例如以Milliken油墨黄(InkYellow)869、Milliken油墨蓝92、Milliken油墨红357、Milliken油墨黄1800、Milliken油墨黑8915-67、uncut Reactant橙X-38、uncutReactant蓝X-17、溶剂黄162、酸性红(Acid Red)52、溶剂蓝44和uncut Reactant紫X-80从Milliken & Company购得。
颜料也是用于所述组合物的合适着色剂。合适颜料的实例包括PALIOGEN紫5100(可从BASF购得)；PALIOGEN紫5890(可从BASF购得)；HELIOGEN绿L8730(可从BASF购得)；LITHOL猩红D3700(可从BASF购得)；SUNFAST蓝15:4(可从Sun Chemical购得)；Hostaperm蓝B2G-D(可从Clariant购得)；Hostaperm蓝B4G(可从Clariant购得)；永久红(Permanent Red)P-F7RK；Hostaperm紫BL(可从Clariant购得)；LITHOL猩红4440(可从BASF购得)；紫红(Bon Red)C(可从Dominion Color Company购得)；ORACET粉RF(可从Ciba购得)；PALIOGEN红3871K(可从BASF购得)；SUNFAST蓝15:3(可从Sun Chemical购得)；PALIOGEN红3340(可从BASF购得)；SUNFAST咔唑紫23(可从Sun Chemical购得)；LITHOL坚牢猩红L4300(可从BASF购得)；SUNBRITE黄17(可从Sun Chemical购得)；HELIOGEN蓝L6900、L7020(可从BASF购得)；SUNBRITE黄74(可从Sun Chemical购得)；SPECTRA PAC C橙16(可从Sun Chemical购得)；HELIOGEN蓝K6902、K6910(可从BASF购得)；SUNFAST洋红122(可从SunChemical购得)；HELIOGEN蓝D6840、D7080(可从BASF购得)；苏丹蓝OS(可从BASF购得)；NEOPEN蓝FF4012(可从BASF购得)；PV坚牢蓝B2GO1(可从Clariant购得)；IRGALITE蓝BCA(可从Ciba购得)；PALIOGEN蓝6470(可从BASF购得)；苏丹橙G(可从Aldrich购得)；苏丹橙220(可从BASF购得)；PALIOGEN橙3040(BASF)；PALIOGEN黄152、1560(可从BASF购得)；LITHOL坚牢黄0991K(可从BASF购得)；PALIOTOL黄1840(可从BASF购得)；NOVOPERM黄FGL(可从Clariant购得)；喷墨黄4G VP2532(可从Clariant购得)；色淀黄HG(可从Clariant购得)；Lumogen黄D0790(可从BASF购得)；Suco-黄L1250(可从BASF购得)；Suco-黄D1355(可从BASF购得)；Suco坚牢黄Dl 355、Dl 351(可从BASF购得)；HOSTAPERM粉E 02(可从Clariant购得)；Hansa亮黄5GX03(可从Clariant购得)；永久黄GRL 02(可从Clariant购得)；永久宝石红(Permanent Rubine)L6B 05(可从Clariant购得)；FANAL粉D4830(可从BASF购得)；CINQUASIA洋红(可从DU PONT购得)；PALIOGEN黑L0084(可从BASF购得)；颜料黑K801(可从BASF购得)；以及炭黑如REGAL 330TM(可从Cabot购得)、Nipex 150(可从Degusssa购得)、炭黑5250和炭黑5750(可从Columbia Chemical购得)等，以及它们的混合物。
美国专利No.6,472,523、美国专利No.6,726,755、美国专利No.6,476,219、美国专利No.6,576,747、美国专利No.6,713,614、美国专利No.6,663,703、美国专利No.6,755,902、美国专利No.6,590,082、美国专利No.6,696,552、美国专利No.6,576,748、美国专利No.6,646,111、美国专利No.6,673,139、美国专利No.6,958,406、美国专利No.6,821,327、美国专利No.7,053,227、美国专利No.7,381,831和美国专利No.7,427,323中公开的着色剂也是合适的，所述专利每篇的公开内容全部通过引证的方式纳入本文。
所述组合物还可包含一种溶剂染料。本发明中适用的溶剂染料的一个实例可包括醇溶性染料，因为其与本发明的组合物具有相容性。合适的醇溶性染料的实例包括Neozapon红492(BASF)；Orasol红G(Ciba)；直接亮粉B(Global Colors)；Aizen Spilon红C-BH(Hodogaya Chemical)；Kayanol红3BL(Nippon Kayaku)；酒精坚牢黄(Spirit Fast Yellow)3G；Aizen Spilon黄C-GNH(HodogayaChemical)；Cartasol亮黄4GF(Clariant)；Pergasol黄CGP(Ciba)；Orasol黑RLP(Ciba)；Savinyl黑RLS(Clariant)；Morfast黑Conc.A(Rohm and Haas)；Orasol蓝GN(Ciba)；Savinyl蓝GLS(Sandoz)；Luxol坚牢蓝MBSN(Pylam)；Sevron蓝5GMF(Classic Dyestuffs)；Basacid蓝750(BASF)、Neozapon黑X51[C.I.溶剂黑，C.I.12195](BASF)、苏丹蓝670[C.I.61554](BASF)、苏丹黄146[C.I.12700](BASF)、苏丹红462[C.I.260501](BASF)、它们的混合物等。
所述着色剂可以以任何所需的或有效的量存在于所述组合物中以获得所需的颜色或色调，所述量为例如所述组合物的约0重量％至约所述组合物的约20重量％，所述组合物的至少约0.2重量％至所述组合物的约10重量％，以及所述组合物的至少约0.5重量％至所述组合物的约5重量％。
可将所述银纳米颗粒和胶凝剂分散于任何合适的分散溶剂中以形成一种可用于在基质上形成银零件的溶液。所述银纳米颗粒在溶剂中的重量百分比需要为总的组合物中的至少约20重量％，例如总的组合物中的约20至约90重量％，或约35至约85重量％。
分散溶剂应有助于经稳定的银纳米颗粒和胶凝剂的分散。分散溶剂的实例可包括含有约10至约18个碳原子、约10至约14个碳原子、或约10至约12个碳原子的烷烃或醇，如十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、1-十一烷醇、2-十一烷醇、3-十一烷醇、4-十一烷醇、5-十一烷醇、6-十一烷醇、1-十二烷醇、2-十二烷醇、3-十二烷醇、4-十二烷醇、5-十二烷醇、6-十二烷醇、1-十三烷醇、2-十三烷醇、3-十三烷醇、4-十三烷醇、5-十三烷醇、6-十三烷醇、7-十三烷醇、1-十四烷醇、2-十四烷醇、3-十四烷醇、4-十四烷醇、5-十四烷醇、6-十四烷醇、7-十四烷醇等；异链烷烃，例如异癸烷、异十二烷、以及可市售获得的异链烷烃混合物如ISOPAR E、ISOPAR G、ISOPAR H、ISOPAR L和ISOPAR M(以上所提及的均由Exxon Chemical Company生产)、SHELLSOL(由Shell Chemical Company生产)、SOLTROL(由PhilipsOil Co.，Ltd.生产)、BEGASOL(由Mobil Petroleum Co.，Inc.生产)和IP溶剂2835(由Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.生产)；矿物油、四氢呋喃、氯苯、二氯苯、三氯苯、硝基苯、苯甲腈、乙腈、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、和它们的混合物。可使用一种、两种、三种或更多种溶剂。在其中使用两种或更多种溶剂的实施方案中，每种溶剂可以以任何合适的体积比或摩尔比存在，例如约99(第一溶剂)∶1(第二溶剂)至约1(第一溶剂)∶99(第二溶剂)或约80(第一溶剂)∶20(第二溶剂)至约20(第一溶剂)∶80(第二溶剂)。
所述溶剂在所述组合物中存在的量可以为所述组合物的至少10重量％，例如所述组合物的约10重量％至约80重量％、约20重量％至约65重量％、约35重量％至约60重量％以及约40重量％至约55重量％。
所述组合物还可包含一种单萜醇(monoterpene)以控制组合物的浓度(strength)和烃基胶凝剂的温度。单萜醇的实例可包括萜品醇(α-萜品醇)、β-萜品醇、香叶醇、桉油酚(cineol)、柏木醛、芳樟醇、4-萜品醇、熏衣草醇、香茅醇、橙花醇、薄荷醇(methol)、龙脑等。所述单萜醇可以以所述组合物的约1重量％至约15重量％，约2重量％至约12重量％，约5重量％至约10重量％以及约7重量％至约10重量％的量存在于所述组合物中。
可任选地将包含经稳定的银纳米颗粒和胶凝剂的分散溶液加热至至少约120℃的温度，例如约120℃至约165℃、约125℃至约155℃、以及约130℃至约145℃；其中加热进行约20分钟至约1小时以加速树脂在溶剂中的溶解。
由所述组合物制备导电元件可以通过使用一种合适的液相沉积技术、在于基质上形成其他任选的一层或多层之前或之后的任何合适的时间将所述组合物沉积在基质上而进行。因此，在基质上液相沉积所述组合物可在一个基质上或者在一个已经包含成层材料——例如一个半导体层和/或一个绝缘层——的基质上进行。当沉积在基质上时，所述银纳米颗粒组合物可被称为油墨。
短语“液相沉积技术”是指，例如使用一种液相方法(如液相涂覆或印刷)沉积一种组合物，其中所述液体是一种包含银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种溶剂的组合物。所述溶剂选自异链烷烃、矿物油和烷烃，以及它们的混合物。液相涂覆方法的实例可包括，例如旋涂、刮涂、棒涂覆、浸涂等。印刷技术的实例可包括，例如平版印刷或胶印、凹版印刷、苯胺印刷、丝网印刷、模版印刷(stencil printing)、压印(如微接触印刷)、全方向印刷(omnidirectional printing)、喷墨印刷等。液相沉积过程沉积一层厚度约5纳米至约5毫米、优选约10纳米至约1000微米的组合物。在该步骤中沉积的银纳米颗粒组合物可以表现出也可不表现出明显的导电性。
可以以例如约100转每分(“rpm”)至约5000rpm、约500rpm至约3000rpm以及约500rpm至约2000rpm的速度从所述组合物中将经稳定的银纳米颗粒旋涂——例如约10秒至约1000秒、约50秒至约500秒或约100秒至约150秒——至基质上。
其上印刷有银零件的基质可以是任何合适的基质，所述基质包括例如硅、玻璃板、塑料膜、片、织物、或纸张。对于结构柔性设备，可使用塑料基质，例如聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺片等。所述基质的厚度可以为约10微米至10毫米以上，尤其对于柔性塑料基质，一个示例性的厚度为约50微米至约2毫米，而对于刚性基质如玻璃或硅为约0.4至约10毫米。
例如在约250℃以下的温度下将沉积的组合物加热导致所述银纳米颗粒形成一个导电层，所述导电层适用作电子设备中的导电元件。所述沉积的组合物可在例如约120℃至约250℃，约140℃至约250℃，约150℃至约230℃，约150℃至约200℃以及约150℃至约180℃的温度下被加热。所述加热温度是不会造成预先沉积的层或基质(无论是单层基质还是多层基质)的性质不利变化的温度。还有，上述较低加热温度使得可以使用低成本塑料基质，所述塑料基质具有低于150℃的退火温度。
所述加热可以进行例如约1秒至约10小时和约10秒至1小时的时间。所述加热可以在空气中、在惰性气氛中(例如在氮气或氩气下)，或在还原性气氛中(例如在包含1至约20体积％氢气的氮气下)进行。所述加热也可在正常大气压或在降低的压力(例如约1000毫巴至约0.01毫巴)下进行。
本文中所用的术语“加热”包括可给予被加热的材料或基质足够能量以(1)使金属纳米颗粒退火和/或(2)从所述金属纳米颗粒中除去任选的稳定剂的任何技术。加热技术的实例可包括热力加热(例如，加热板、烘箱、和炉子)、红外(“IR”)辐射、激光束、微波辐射、或UV辐射，或者它们的结合。也可使用两步加热法，其中第一步加热的温度低于第二步加热，且第一步加热使油墨部分固化。该部分固化可任选地在低于本发明中所述油墨的凝胶转化温度的温度下进行。
加热产生多种效果。加热之前，沉积的银纳米颗粒层可能是电绝缘的或具有极低的导电性，但加热产生包含退火的银纳米颗粒的导电层，这提高了电导率。在实施方案中，所述退火的银纳米颗粒可以是聚结的或部分聚结的银纳米颗粒。在实施方案中，在所述退火的银纳米颗粒中，所述银纳米颗粒可能取得足够的颗粒与颗粒的接触以形成没有聚结的导电层。
在实施方案中，加热之后，形成的导电层具有例如约5纳米至约5微米和约10纳米至约2微米的厚度。
通过加热所述沉积的银纳米颗粒组合物而制备形成的银元件的电导率为例如大于约10西门子/厘米(“S/cm”)、大于约1000S/cm，大于约2,000S/cm、大于约5,000S/cm、或大于约10,000S/cm。
形成的元件可用作电子设备中的电极、导电垫圈、薄膜晶体管、导电线路、导电通道等，所述电子设备例如薄膜晶体管、有机发光二极管、RFID(无线射频辨识)标签、光伏、印刷天线和需要导电元件或组件的其他电子设备。
现将针对本发明的具体示例性实施方案详细描述本文中所公开的实施方案，应理解这些实施例意欲仅为说明性的，本文中所公开的实施方案并非意欲限制于本文中所列举的材料、条件、或方法参数。除非另有指出，所有的百分比和份数均是按所述组合物的重量计。室温是指例如约20℃至约25℃的温度。
实施例1：银纳米颗粒的制备
首先将乙酸银(0.167g，1mmol)和1-十六烷基胺(4.83g，20mmol)通过在60℃下加热溶解于甲苯(100mL)中直至乙酸银溶解。在剧烈搅拌下用10分钟向该溶液中加入一种苯肼(0.43g，4mmol)的甲苯(50mL)溶液中。在60℃下将形成的反应混合物搅拌1小时，然后冷却至室温。接下来，向所述反应混合物中加入丙酮(10mL)以消耗任何过量的苯肼。从所述反应混合物中除去溶剂得到残渣，将所述残渣加入到正在搅拌的甲醇(100mL)中以沉淀出银纳米颗粒粗产物。将所述银纳米颗粒粗产物通过离心法分离，用丙酮洗涤两次，然后空气干燥。
实施例2：胶凝剂混合物A的制备
通过向0.818g的ISOPAR G(异链烷烃溶剂)和0.109g的萜品醇中加入0.073g of UNICLEAR 100制备一种胶凝剂混合物。然后将所述混合物加热至约100℃的温度并在此温度下搅拌30分钟。
实施例3：低极性凝胶组合物A的制备
通过混合0.5g从实施例1获得的银纳米颗粒与实施例2的胶凝剂混合物、并在约100℃的温度下搅拌所述混合物30分钟，制备一种低极性凝胶组合物。一经冷却即可获得一种低极性纳米银凝胶组合物。据信凝胶化的纳米银组合物可以在高于凝胶转化温度的温度下用一种压电式印刷机(piezo printer)印刷或通过一种更常规的印刷方法印刷。
实施例4：低极性凝胶组合物A的涂覆和退火
可在升高的温度(如90℃)下使用旋转涂覆机以1000rpm将从上述实施例3获得的低极性凝胶组合物涂覆在玻璃基质上。然后将涂覆的低极性凝胶组合物在约180℃至约230℃的温度下退火120分钟以形成一种具有导电性质的银纳米颗粒的薄膜。由于存在胶凝剂，所述银纳米颗粒的薄膜将不表现出开裂且将对玻璃基质具有足够的粘附性。
实施例5：胶凝剂混合物B的制备
通过向1g的ISOPAR G(异链烷烃溶剂)中加入0.2g的反-4-叔丁基-1-苯基-环己醇制备一种胶凝剂混合物。反-4-叔丁基-1-苯基-环己醇按美国专利No.5,989,325的实施例1中所公开的制备，该专利的全部内容通过引证的方式纳入本文。然后将所述胶凝剂混合物加热至约100℃的温度并在此温度下搅拌30分钟。
实施例6：低极性凝胶组合物B的制备
通过混合0.5g上述实施例1的银纳米颗粒与上述实施例5的组合物、并在约70℃的温度下搅拌所述混合物30分钟，制备一种低极性凝胶组合物。一经冷却即可获得一种低极性纳米银凝胶组合物。据信凝胶化的纳米银组合物可以在高于凝胶转化温度的温度下用一种压电式印刷机印刷或通过一种更常规的印刷方法印刷。
实施例7：低极性凝胶组合物B的涂覆和退火
可在约60℃的升高的温度下使用旋转涂覆机以1000rpm将从上述实施例6获得的低极性凝胶组合物涂覆在玻璃基质上。然后将涂覆的低极性凝胶组合物在约180℃至约230℃的温度下退火120分钟以形成一种具有导电性质的银纳米颗粒的薄膜。由于存在胶凝剂，所述银纳米颗粒的薄膜将不表现出开裂且将对玻璃基质具有足够的粘附性。
实施例8：具有酚端基的胶凝剂的合成
向装有磁力搅拌棒的250mL圆底烧瓶中加入15.28g有机酰胺前体(酸值：97.16，n酸＝26.46mmol)。所述有机酰胺前体以与美国专利No.7,279,587的实施例III中相同的方式制备，该专利的全部内容通过引证的方式纳入本文。接下来，加入150mL二氯甲烷，并搅拌所述混合物直至所有有机酰胺前体溶解。接下来，向形成的混合物中加入4，4-二甲基氨基吡啶(323mg，0.1mmol)和1，3-二环己基碳二亚胺(6.55g，31.75mmol，1.2当量)并搅拌。15分钟后，形成一种浑浊的悬浮体。向所述悬浮体中加入苯酚(2.49g，1.0当量)，并将该反应物在室温下搅拌过夜。第二天，过滤该反应物以除去N，N-二环己基脲(副产物)，并真空除去滤液溶剂得到一种灰白色不透明固体。用丙酮洗涤所述固体残渣，并过滤得到11.3g(17.2mmol，65％)作为半透明凝胶的胶凝剂产物。
实施例9：胶凝剂混合物C的制备
通过向1g的ISOPAR G(异链烷烃溶剂)和0.12g可从AldrichChemical Company，Milwaukee，Wi，USA购得的萜品醇中加入0.2g实施例8的胶凝剂，制备一种凝胶组合物。然后将所述混合物加热至约110℃的温度并在此温度下搅拌50分钟。
实施例10：低极性凝胶组合物C的制备
通过混合0.5g从上述实施例1获得的银纳米颗粒与上述实施例9的组合物、并在约110℃的温度下搅拌所述混合物30分钟，制备一种低极性凝胶组合物。一经冷却即可获得一种低极性纳米银凝胶组合物。据信凝胶化的纳米银组合物可以在高于凝胶转化温度的温度下用一种压电式印刷机印刷或通过一种更常规的印刷方法印刷。
实施例11：低极性凝胶组合物C的涂覆和退火
可在升高的温度(例如约80℃)下使用旋转涂覆机以1000rpm将从上述实施例10获得的低极性凝胶组合物涂覆在玻璃基质上。然后将涂覆的低极性凝胶组合物在约180℃至230℃的温度下退火120分钟以形成一种具有导电性质的银纳米颗粒的薄膜。由于存在胶凝剂，所述银纳米颗粒的薄膜将不表现出开裂且将对玻璃基质具有足够的粘附性。
比较例1：不含胶凝剂的低极性银分散体的涂覆和退火
通过在室温下用30分钟混合2.4g实施例1的银纳米颗粒与0.6g的ISOPAR G制备一种低极性纳米银分散体。测得形成的低极性糊的粘度为约50cP(使用具有圆锥形和板几何结构的RFS-3 RheometicScientific流变仪测定)。使用旋转涂覆机以1000rpm将室温下的液态低极性分散体(不含胶凝剂)涂覆在玻璃基质上，然后在150℃的温度下退火120分钟以形成一种具有2450nm厚度的银纳米颗粒的导电薄膜。在该薄膜中观察到了银纳米颗粒的薄膜显示出的细小裂纹，且其不能足够粘附在基质表面。
显而易见的是各种上述公开的和其他特征和功能或它们的替代可以按需要结合入很多其他不同体系或应用中。另外，本领域技术人员可随后做出其中各种目前无法预见或预料的替代方案、修正、变型或改进，并且所述替代方案、修正、变型或改进也意欲被所附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种导电组合物，所述导电组合物包含：经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂和一种任选的蜡，
其中所述胶凝剂和经稳定的银纳米颗粒存在于一种选自矿物油和烷烃以及它们的混合物的溶剂中；所述稳定剂是有机稳定剂；所述胶凝剂是一种由下式表示的化合物
其中R1和R2是独立地选自氢原子、烃基团、杂原子、和它们的结合的侧链。
2.权利要求1的导电组合物，其中所述烷烃为异链烷烃。
3.权利要求1的导电组合物，其中胶凝剂在所述导电组合物中的浓度为0.1重量％至10重量％。
4.权利要求1的导电组合物，其中R1和R2各自代表苯酚。
5.权利要求1的导电组合物，其中所述烷烃溶剂具有10至18个碳原子。
6.权利要求5的导电组合物，其中所述烷烃溶剂为异链烷烃溶剂。
7.权利要求1的导电组合物，其中所述组合物还包含一种具有10至18个碳原子的醇。
8.权利要求7的导电组合物，其中所述醇为一种单萜醇。
9.一种在基质上形成导电性零件的方法，所述方法包含：
提供一种包括经稳定的银纳米颗粒、一种胶凝剂、一种任选的蜡和一种溶剂的导电组合物，
在基质上沉积所述导电组合物，和
将基质上的导电组合物加热至约120℃至约250℃的温度以在基质上形成导电性零件，且
其中所述溶剂选自一种矿物油和一种烷烃溶剂，以及它们的混合物；所述稳定剂是有机稳定剂；所述胶凝剂是一种由下式表示的化合物
其中R1和R2是独立地选自氢原子、烃基团、杂原子、和它们的结合的侧链。
10.权利要求9的方法，其中所述烷烃溶剂为异链烷烃溶剂。
11.权利要求9的方法，其中R1和R2各自代表苯酚。
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