CN107057466B - 一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水，包括如下质量百分比计的组分：纳米银：10‑20；碳纳米管：10‑15；水：50‑75；分散剂：10‑15；表面活性剂：1‑2。本发明采用纳米银与碳纳米管复配，产品具有高导电率、较低的热处理温度等优点。相比碳材料墨水，比电容大幅度提高；而纳米银的导电性通过复合后，其导电性能同样得到明显提高，同时还相应改善了功率特性和基体粘结性。

Description

一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水
技术领域
本发明属于电子印刷材料技术领域，更具体地，涉及一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水。
背景技术
随着印刷电子技术的发展，与传统光蚀刻技术相比，喷墨打印技术由于其材料利用率高，制造工艺简单，成本低廉，印刷电路时可以达到相对较高的精度和布线密度而广泛应用于柔性显示器电路印刷、太阳能光伏电池以及电磁屏蔽材料，具有较高的商业价值。
导电墨水作为印刷电子技术的核心材料，其导电成分有多种选择，纳米银由于其高导电性、化学稳定性、以及价格适中等成为选择热点。
由于纳米银粒子比表面能高，易团聚，因此需要添加助剂阻止粒子聚集沉降以提高金属粒子的分散稳定性。银基导电墨水一般由银颗粒、分散剂、表面活性剂、溶剂和其他助剂组成。由于分散剂和各种助剂很难在较低的烧结温度下去除，使其导电性受到严重影响。所以导电墨水的烧结温度普遍较高，尽管使用微波辐射或者激光等代替传统的加热烧结处理可在一定程度上降低烧结温度，但其烧结温度依然高于 200 ℃，这就限制了其在某些柔性基材如纸张、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）等上的应用。
普通喷墨墨水，颜料或者染料固含量在5%左右，容易稳定存在。金属颗粒比重大，在适用于喷墨打印的低粘度条件下，稳定悬浮困难。特别是为了满足导电性需要，金属颗粒在墨水中的比例要达到一定程度，此时的稳定悬浮就更加困难。并且由于制件必须满足一定的线条精度要求，墨水还必须能够稳定顺畅的通过喷墨头的微细孔，这些都需要墨水汇总固定成分的颗粒度要小到一定程度，这些条件都限制了纳米银墨水的发展。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水，包括如下质量百分比计的组分：
纳米银：10-20；
碳纳米管：10-15；
水：50-60；
分散剂：12-20；
表面活性剂：1-2。
优选地，所述分散剂为OP-10和SDBS。
优选地，所述表面活性剂为棕榈油酸。
优选地，所述纳米银颗粒的直径为20~30nm。
优选地，所述碳纳米管的直径为10~30nm。
本发明同时提供所述的喷墨打印用纳米银墨水的制备方法，包括将分散剂、表面活性剂和水混合搅拌均匀后，加入纳米银粉和碳纳米管，搅拌，超声，离心后即得。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明采用纳米银与碳纳米管复配，产品具有高导电率、较低的热处理温度等优点。相比碳材料墨水，比电容大幅度提高；而纳米银的导电性通过复合后，其性能同样得到明显提高，同时还相应改善了功率特性。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1：
将分散剂、表面活性剂、去离子水按表1中比例加入玻璃瓶中，搅拌均匀，加入纳米银、碳纳米管，纳米银粉的直径为25nm，碳纳米管的直径为20nm，搅拌30-40min搅拌均匀，用超声棒超声30min、离心机3000转离心5分钟。得到的本发明的纳米银墨水。
在打印导电图样时，只需要将本发明中的银墨水直接添加到普通的喷墨打印机即可，不需要购买特定的纳米银墨水打印机。可通过设计好图形，打印不同形状的纳米银导线，控制不同的打印次数来控制纳米银导线的厚度及导电率。
经过测试，在纸基材上80℃热处理3h就可以制备出微观组织均匀、导电性能良好的导电薄膜，且电阻率为5×10-5Ω·cm，导电性能良好。
实施例2~11的原料配比如表1所示：
表1
Figure DEST_PATH_122341DEST_PATH_IMAGE001
表2为实施例1~11中制备得到的样品性能。
表2
Figure DEST_PATH_803596DEST_PATH_IMAGE002
其中，实施例1~11中用于测试导电率的样品，均为重复打印10次的样品。
附着力强度（ASTM D 3359 Adhesion Test 标准）1A最小，5A最大。
对比例1：原料配比和制备方法同实施例1，不同的是碳纳米管的用量为20份。
对比例2：原料配比和制备方法同实施例1，不同的是碳纳米管的用量为5份。
对比例3：原料配比和制备方法同实施例1，不同的是纳米银的尺寸为80nm。
对比例4：原料配比同实施例1，不同的是不添加碳纳米管。
表3 对比例1~5中制备得到的墨水的性能：
Figure DEST_PATH_35863DEST_PATH_IMAGE003
从表2和表3中可以看出，本发明中墨水可长时间可以稳定悬浮（不分层），不发生团聚，打印流畅，与基体粘附性好。其中，对比例3中因为纳米银的尺寸过大，导致墨水的稳定性变差，溶液出现分层。
经过测试，本发明提供的纳米银墨水在纸基材上80℃热处理3h就可以制备出微观组织均匀、导电性能良好的导电薄膜，且电阻率为4~7×10-5Ω·cm，导电性能较好。

Claims (2)

1.一种用于纸塑基的喷墨打印用纳米银墨水，其特征在于，包括如下质量百分比计的组分：
纳米银：10-20；
碳纳米管：10-15；
水：50-60；
分散剂：12-20；
表面活性剂：1-2；
所述分散剂为OP-10和SDBS；所述表面活性剂为棕榈油酸；
所述纳米银的直径为20～30nm；
所述碳纳米管的直径为10～30nm；
所述纳米银墨水在纸基材上80℃热处理3h就可以制备出微观组织均匀、导电性能良好的导电薄膜。
2.一种权利要求1所述的喷墨打印用纳米银墨水，其特征在于，将分散剂、表面活性剂和水混合搅拌均匀后，加入纳米银和碳纳米管，搅拌，超声，离心后即得。
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