CN102459478B - 可喷墨的银/氯化银组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明使用银/氯化银组合物和在数字印刷领域的喷墨技术来尤其用于血糖传感器。

Description

可喷墨的银/氯化银组合物
发明领域
本发明的实施方案涉及用于喷墨印刷项目的可喷墨的银/氯化银组合物。
发明背景
需要合适的组合物来制造“印刷电子品”。“印刷电子品”是用于在例如塑料或纺织物的普通结构上进行印刷的较新技术的术语。
该术语针对一种比较新的技术，这种技术的定义是使用标准印刷工艺在例如纸材、塑料、和纺织物的普通基底上印刷电子器件。该印刷优选地采用图形艺术行业例如丝网印刷、喷墨印刷、苯胺印刷、凹版印刷、和胶版印刷中的普通印刷设备。该印刷不是通过图形艺术油墨在图形艺术基底上进行印刷，而是采用电功能性油墨系列在有源器件例如导线上印刷。印刷电子品有望促进极低成本的电子器件广泛用于一般不与传统(即，基于硅的)电子器件相关的应用，例如柔性显示器、智能标签、动态海报、和运动服装。
本发明满足了在下一代葡萄糖传感器中使用数字印刷、尤其是喷墨印刷技术的需求。为此，需要一种能够进行喷墨的银/氯化银油墨制剂。该类油墨所期望的特性包括：低温固化(80℃是所需的)、维持固化油墨的导电性、以及能经受与双卷轴工艺相关的弯曲的柔韧性。
发明概述
本发明公开了一种可喷墨的组合物，所述组合物包含：
(a)具有薄片几何形状的亚微米氯化银；
(b)具有薄片几何形状的亚微米银；
(c)聚合物粘合剂；
(d)有助于喷墨的湿润剂；以及
(e)能够分散银/氯化银并溶解聚合物粘合剂的溶剂。
本文所述的可喷墨的组合物允许银/氯化银油墨的数字印刷，其中本发明的油墨具有在80℃或更低温度下低温固化的特性、可维持固化油墨的导电性以及经受与双卷轴工艺相关的弯曲的柔韧性。
发明详述
本发明允许印刷用于以下应用的材料：例如血糖传感器、离子电泳应用、和其他应用。这些印刷材料通常通过聚合物厚膜Ag/AgCl浆料的丝网印刷来制成。这些常规组合物不适于喷墨用途，因为分散在此类浆料中的银/氯化银粒度较大并且浆料本身具有不可取的高粘度。
可采用包含以下成分的可喷墨的组合物来完成印刷：具有薄片几何形状的亚微米银/氯化银。术语“薄片几何形状”是指通过扫描电子显微镜测定时其主要形状为薄片状的银/氯化银颗粒。非薄片状颗粒(例如，不规则形状的或球形的)不包含在本发明的范围内。具有根据本发明的粒度和薄片几何形状的亚微米银/氯化银通过冷冻研磨法来获得。术语“亚微米”是指小于一微米。在本发明的实施方案中，亚微米银/氯化银的粒度为d50＝0.6微米。使用聚合物粘合剂，优选地为具有低Tg和至少一些极性基团如羟基的粘合剂。一个具体实例包括苯氧树脂族。另一个实例包括含有乙烯醇的共聚物，例如聚(乙烯醇缩丁醛-共-聚乙烯醇)。还使用湿润剂以有利于喷墨工艺。湿润剂的具体实例包括乙二醇；以及使用能够分散Ag-AgCl并溶解聚合物粘合剂的溶剂。二元酯是一类优选的溶剂。
聚合物粘合剂在总组合物中的含量为约1至4重量％，银/氯化银的浓度范围为约15％-25％，湿润剂的含量范围为约0.1％-1％。油墨组合物的其余部分为溶剂。
银/氯化银的比率由具体规定的应用决定，根据本发明的可喷墨的组合物可采用任何选定的银/氯化银比率来制成。具体地讲，对于血糖传感器，通常指定68/32重量％的银/氯化银；对于离子电泳应用，通常指定30/70重量％的银/氯化银；并且在其他应用中，可采用80/20重量％的银/氯化银。在本发明的实施方案中，银/氯化银的范围为约90/10重量％的银/氯化银至10/90重量％的银/氯化银。
实施例
可喷墨的银/氯化银组合物
实施例1
为250ml单颈圆底烧瓶装上氮气入口。将DBE-3和双酚A型苯氧树脂加入烧瓶中。向混合物中加入磁力搅拌器，并将烧瓶悬在热板/磁力搅拌器上。将混合物在室温下搅拌大约2小时，在此期间，树脂溶于溶剂。之后，在搅拌下将乙二醇加入聚合物溶液中。将所得的溶液转入适当大小的塑料容器中。然后在搅拌下向溶液加入亚微米银-氯化银(d50＝0.6微米)。然后密封塑料容器，在Thinky搅拌机中将粗制油墨搅拌大约2分钟以分散银-氯化银。然后，对油墨进行5分钟超声处理以进一步将银-氯化银颗粒分散并悬浮在溶剂介质中。之后，在真空辅助下，通过10微米粗的玻璃料漏斗来过滤油墨。然后，将油墨转移到一次性塑料注射器中，通过由玻璃过滤介质构成的5微米圆盘过滤器来过滤从而得到最终产物。在25℃测得油墨的粘度为17厘泊。
通过将受控部分的油墨浇铸到多种基底(包括氧化铝和聚酯膜)上来制作导电线路。使用胶带作为引导装置以形成银/氯化银油墨的薄导电线路。将浇铸件在40℃的热板上进行干燥。完成干燥步骤后，将胶带移除以露出粘附到所选基底的固结电绝缘导电线路。然后将线路在80℃干燥10分钟，在100℃干燥10分钟，在120℃干燥10分钟。经测定，在各种固化条件下，氧化铝上线路的电阻率分别为1.3欧姆/平方/密耳、1.1欧姆/平方/密耳和0.79欧姆/平方/密耳。
实施例2
为250ml单颈圆底烧瓶装上氮气入口。将DBE-3和聚(乙烯醇缩丁醛-共-乙烯醇)树脂加入烧瓶中。向混合物中加入磁力搅拌器，并将烧瓶悬在热板/磁力搅拌器上。将混合物在室温下搅拌大约3小时，在此期间，树脂溶于溶剂。之后，在搅拌下将乙二醇加入聚合物溶液中。将所得的溶液转入适当大小的塑料容器中。然后在搅拌下向溶液加入亚微米银-氯化银(d50＝0.6微米)。然后密封塑料容器，在Thinky搅拌机中将粗制油墨搅拌大约2分钟以分散银-氯化银。然后，对油墨进行5分钟超声处理，以进一步将银-氯化银颗粒分散并悬浮在溶剂介质中。之后，在真空辅助下，通过10微米粗的玻璃料漏斗来过滤油墨。然后，将油墨转移到一次性塑料注射器中，通过由玻璃过滤介质构成的5微米圆盘过滤器来过滤从而得到最终产物。在25℃测得油墨的粘度为17厘泊。
通过将受控部分的油墨浇铸到多种基底(包括氧化铝和聚酯膜)上来制作导电线路。使用胶带作为引导装置以形成银/氯化银油墨的薄导电线路。将浇铸件在40℃的热板上进行干燥。完成干燥步骤后，将胶带移除以露出粘附到所选基底的固结电绝缘导电线路。然后将线路在80℃干燥10分钟，在100℃干燥10分钟，在120℃干燥10分钟。经测定，在各种固化条件下，氧化铝上线路的电阻率分别为12.4欧姆/平方/密耳、1.3欧姆/平方/密耳和0.35欧姆/平方/密耳。
实施例3
为250ml单颈圆底烧瓶装上氮气入口。将DBE-3和氟化聚酰亚胺树脂加入烧瓶中。向混合物中加入磁力搅拌器，并将烧瓶悬在热板/磁力搅拌器上。将混合物在室温下搅拌大约3小时，在此期间，树脂溶于溶剂。之后，在搅拌下将乙二醇加入聚合物溶液中。将所得的溶液转入适当大小的塑料容器中。然后在搅拌下向溶液加入亚微米银-氯化银(d50＝0.6微米)。然后密封塑料容器，在Thinky搅拌机中将粗制油墨搅拌大约2分钟以分散银-氯化银。然后，对油墨进行5分钟超声处理以进一步将银-氯化银颗粒分散并悬浮在溶剂介质中。之后，在真空辅助下，通过10微米粗的玻璃料漏斗来过滤油墨。然后，将油墨转移到一次性塑料注射器中，通过由玻璃过滤介质构成的5微米圆盘过滤器来过滤从而得到最终产物。在25℃测得油墨的粘度为20厘泊。
通过将受控部分的油墨浇铸到多种基底(包括氧化铝和聚酯膜)上来制作导电线路。使用胶带作为引导装置以形成银/氯化银油墨的薄导电线路。将浇铸件在40℃的热板上进行干燥。完成干燥步骤后，将胶带移除以露出粘附到所选基底上的固结电绝缘导电线路。然后将线路在80℃干燥10分钟，在100℃干燥10分钟，在120℃干燥10分钟。经测定，在各种固化条件下，氧化铝上线路的电阻率分别为1.7欧姆/平方/密耳、0.83欧姆/平方/密耳和0.52欧姆/平方/密耳。

Claims (7)

1.可喷墨的组合物，所述组合物包含：
(a)15-25％的具有薄片几何形状的亚微米银/氯化银；
(b)1-4重量％的聚合物粘合剂；
(c)0.1-1％的有助于喷墨的湿润剂；
(d)其余的部分为能够分散氯化银并溶解所述聚合物粘合剂的溶剂；
其中，所述聚合物粘合剂选自苯氧树脂和氟化聚酰亚胺。
2.权利要求1的可喷墨的组合物，其中所述湿润剂为乙二醇。
3.权利要求1的可喷墨的组合物，其中其中所述溶剂为二元酯。
4.权利要求1的可喷墨的组合物，其中所述银/氯化银的比率为68/32重量％。
5.权利要求1的可喷墨的组合物，其中所述银/氯化银的比率为80/20重量％。
6.权利要求1的可喷墨的组合物，其中所述银/氯化银的比率为30/70重量％。
7.权利要求1的可喷墨的组合物，其中所述银/氯化银的比率为90/10重量％的银/氯化银至10/90重量％的银/氯化银。
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