CN109922906B - 银粒子分散液及其制造方法、以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能作为喷墨用浆料使用的低价的银粒子分散液及其制造方法,以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法。在由银粉和溶剂构成的银粒子分散液中,作为银粉,使用平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)在1.7以上的表面附着有脂肪酸的银粉,作为溶剂,使用主成分是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇或丁基卡必醇乙酸酯的溶剂。
Description
技术领域
本发明涉及银粒子分散液及其制造方法、以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法,特别涉及银粒子分散在溶剂中的银粒子分散液及其制造方法以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法。
背景技术
以往,作为形成电子部件的电极及电路等的导电膜的方法,已知将银粒子作为填料分散在溶剂中而得到银粒子分散液,将该银粒子分散液涂布在基板上之后,通过加热或照射光使其固化来形成导电膜的方法。
以往在将银粒子分散液用作喷墨用浆料的情况下,需要银粒子以尽可能接近一次粒子的尺寸分散在溶剂中,需要使用银粒子容易分散的溶剂,且需要即使长时间静止银粒子也能在溶剂中保持分散状态、不易沉降。
作为这样的银粒子分散液,提出了根据扫描型电子显微镜像的图像分析而得的一次粒子的平均粒径DIA在0.6μm以下的银粉分散在由多元醇类构成的溶剂中而得的银油墨(例如,参照专利文献1),及包含银粉等功能性材料、有机聚合物和分散载体的组合物(例如,参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开第2005-93380号公报(段落编号0013)
专利文献2:日本专利特开第2005-220109号公报(段落编号0010-0021)
发明内容
发明所要解决的技术问题但是,专利文献1的银油墨的情况下,需要使用由通过激光衍射散射式粒度分布测定法得到的平均粒径D50与通过扫描型电子显微镜像的图像分析得到的一次粒子的平均粒径DIA之比D50/DIA表示的凝聚度在1.5以下的银粉,这样的凝聚度低的银粉价格高,所以制造成本高。此外,专利文献2的组合物的情况下,因为使用高价的有机聚合物等,所以制造成本高。
因此,考虑到以上现有的技术问题,本发明的目的是提供能够作为喷墨用浆料使用的低价的银粒子分散液及其制造方法、以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明人为了解决上述技术问题进行了认真研究,结果发现通过在由银粉和溶剂构成的银粒子分散液中,使用平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)为1.7以上的银粉,且使用以碳数6~20的有机化合物作为主成分的溶剂,能够制造可作为喷墨用浆料使用的能制得导电膜的低价的银粒子分散液,从而完成了本发明。
即,本发明的银粒子分散液的特征是,在由银粉和溶剂构成的银粒子分散液中,银粉的平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)在1.7以上,溶剂的主成分是碳数6~20的有机化合物。
在该银粒子分散液中,溶剂优选为在-80℃~-20℃的温度下结冻的有机溶剂,碳数6~20的有机化合物优选是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇或丁基卡必醇乙酸酯。碳数6~20的有机化合物是碳数6~12的高级一元醇的情况下,溶剂可包含碳数5以下的低级醇或酮类作为粘度调整剂。此外,碳数6~12的高级一元醇优选是十二醇。此外,在银粉的表面优选附着有脂肪酸,脂肪酸优选是具有羟基的脂肪酸,具有羟基的脂肪酸优选是蓖麻油酸。此外,银粒子分散液优选包含分散剂,银粒子分散液中的银粉的含量优选为10~45质量%。
此外,本发明的银粒子分散液的制造方法的特征是,将平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)在1.7以上的银粉混合在以碳数6~20的有机化合物为主成分的溶剂中。
在该银粒子分散液的制造方法中,溶剂优选为在-80℃~-20℃的温度下结冻的有机溶剂,碳数6~20的有机化合物优选是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇或丁基卡必醇乙酸酯。碳数6~20的有机化合物是碳数6~12的高级一元醇的情况下,溶剂优选包含碳数5以下的低级醇或酮类作为粘度调整剂。此外,碳数6~12的高级一元醇优选是十二醇。此外,在银粉的表面优选附着有脂肪酸,脂肪酸优选是具有羟基的脂肪酸,具有羟基的脂肪酸优选是蓖麻油酸。此外,在将银粉混合在溶剂中时,优选混合分散剂,优选银粒子分散液中的银粉的含量为10~45质量%。此外,优选对于将银粉混合在溶剂中而得的浆料一边施加超声波一边加压,使其通过0.1~2μm筛网的滤器。
此外,本发明的导电膜的制造方法的特征是,将上述的银粒子分散液利用喷墨打印机涂布在基材上并使其固化。在该导电膜的制造方法中,可以在将银粒子分散液冻结保存后解冻,然后利用喷墨打印机涂布在基材上。
发明效果
根据本发明,能够提供能作为喷墨用浆料使用的低价的银粒子分散液及其制造方法,以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法。
具体实施方式
本发明的银粒子分散液的实施方式是,在由银粉和溶剂构成的银粒子分散液中,银粉的平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)在1.7以上,溶剂的主成分(50%质量%以上的成分)是碳数6~20的有机化合物。
该银粒子分散液中,银粉的平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)在1.7以上(优选为2~3)。银粉的平均一次粒径(DSEM)如果小于0.15μm,则制造成本高,如果大于0.5μm,则在将银粒子分散液用作喷墨用浆料的情况下,从喷墨打印机吐出的吐出性差。此外,如果体积基准的累积50%粒径(D50)与银粉的平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)(凝聚度)小于2,则制造成本高。此外,通常认为喷墨用浆料使用的银粉的凝聚度(D50/DSEM)越小越好,但是只要在喷墨用浆料被供给至喷墨打印机的喷嘴后从喷嘴射出的过程中银粉不凝聚且能够良好地印刷,则优选印刷后银粒子间相互连结的凝聚力越高越好,因此,在本发明的银粒子分散液的实施方式中,将凝聚度在1.7以上的银粉与特定的溶剂混合,制成能作为喷墨用浆料使用的低价的银粒子分散液。
此外,优选溶剂是在-80℃~-20℃(优选-50℃~0℃)的温度下结冻的有机溶剂(凝固点为-80℃~-20℃(优选-50℃~0℃)的有机溶剂)。此外,碳数6~20的有机化合物优选是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇(BC)或丁基卡必醇乙酸酯(BCA)。碳数6~20的有机化合物是碳数6~12的高级一元醇的情况下,可在溶剂中添加适量的异丙醇(IPA)等碳数5以下的低级醇或酮类作为粘度调整剂。通过适量添加这样的粘度调整剂,在将银粒子分散液用作喷墨用浆料的情况下,能够提高从喷墨打印机吐出的吐出性,作为喷墨用浆料,可提高长期保存性(特别是基于冷冻的长期保存性)。此外,碳数6~12的高级一元醇优选是常温下为液体的一元醇,优选是十二醇。
此外,优选在银粉的表面附着有(蓖麻油酸、油酸、硬脂酸等)碳数18的脂肪酸或(棕榈酸、辛烷酸等)碳数6~16的脂肪酸。该脂肪酸还优选是(蓖麻油酸、12-羟基硬脂酸、油桐酸等)1分子中包含至少1个羧基和至少1个羟基的亲水性的脂肪酸。认为当在银粉的表面附着有亲水性的脂肪酸时,银粉在由具有羟基的醇类构成的溶剂中的分散性提高,银粒子不易沉降。
此外,银粒子分散液优选包含分散剂。该分散剂可根据溶剂的种类及附着在银粉的表面的脂肪酸的种类进行适当选择。作为该分散剂,可使用油酸等脂肪酸、聚乙烯亚胺等脂肪族胺、聚丙烯酸等,作为市售的分散剂,例如可使用第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C等PLYSURF(注册商标)、毕克化学日本株式会社(ビックケミー·ジャパン社)制的BYK(注册商标)或DisperBYK-111等DisperBYK(注册商标)、DIC株式会社制的メガファック(注册商标)、味之素精细化学株式会社制的AJISPER(注册商标)、CRODA公司制的Hypermer(注册商标)、Lubrizol公司制的SOLSPERSE(注册商标)或SOLPLUS(注册商标)、圣诺普科公司(サンノブコ株式会社)制的SNスパーズ、NEOS株式会社制的フタージェント(注册商标)、三洋化成工业株式会社制的ビューライト(注册商标)、花王株式会社制的カオーセラ(注册商标)等。通过添加这样的分散剂,可提高银粉在溶剂中的分散性,且可提高长期保存性。
此外,银粒子分散液中的银粉的含量优选为10~45质量%。如果银粉的含量少于10质量%,则将银粒子分散液作为喷墨用浆料使用的情况下,通过利用喷墨打印机将银粒子分散液涂布在基材上并使其固化而形成的导电膜的导电性不充分,另一方面,如果银粉含量多于45质量%,则在使用银粒子分散液作为喷墨用浆料的情况下,从喷墨打印机吐出的吐出性差。另外,作为在溶剂中分散了银粒子作为填料而得的银粒子分散液,银粒子的浓度高达50质量%以上,除溶剂外还包含树脂及其他成分,是数Pa·s程度的高粘度的导电性糊料,但是本发明的银粒子分散液的实施方式是由银粉和溶剂构成,银粉的浓度在45质量%以下,较低,数mPa·s程度的低粘度(例如在25℃下,2~30mPa·s的粘度)的能够作为喷墨用浆料使用的液体。
上述的银粒子分散液的实施方式可通过本发明的银粒子分散液的制造方法的实施方式来制造。本发明的银粒子分散液的制造方法的实施方式中,将平均一次粒径(DSEM)为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径(D50)与平均一次粒径(DSEM)的比(D50/DSEM)在1.7以上(优选2~3)的银粉混合在以碳数6~20的有机化合物为主成分的溶剂中。
在该银粒子分散液的制造方法中,优选溶剂是在-80℃~-20℃(优选-50℃~0℃)的温度下结冻的有机溶剂。此外,碳数6~20的有机化合物优选是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇(BC)或丁基卡必醇乙酸酯(BCA)。碳数6~20的有机化合物是碳数6~12的高级一元醇的情况下,可在溶剂中添加适量的异丙醇(IPA)等碳数5以下的低级醇或丙酮等酮类作为粘度调整剂。通过适量添加这样的粘度调整剂,在将银粒子分散液用作喷墨用浆料的情况下,能够提高从喷墨打印机吐出的吐出性,作为喷墨用浆料,可提高长期保存性(特别是基于冷冻的长期保存性)。此外,碳数6~12的高级一元醇优选是常温下为液体的一元醇,优选是十二醇。
此外,优选在银粉的表面附着有(蓖麻油酸、油酸、硬脂酸等)碳数18的脂肪酸或(棕榈酸、辛烷酸等)碳数6~16的脂肪酸。该脂肪酸还优选是(蓖麻油酸、12-羟基硬脂酸、油桐酸等)1分子中包含至少1个羧基和至少1个羟基的亲水性的脂肪酸。该脂肪酸的附着量优选是相对于银为0.05~1.0质量%。另外,作为附着于银粉的表面的脂肪酸的通常的鉴定方法,有利用傅立叶变换红外分光光度计(FT-IR)进行测定的方法、用溶剂提取表面处理剂并利用碳自动分析仪或GC-MS进行测定的方法、利用热裂解仪等进行加热并利用碳自动分析仪或GC-MS对从银粉的表面脱离的脂肪酸进行测定的方法等。但是,蓖麻油酸等具有羟基的脂肪酸因为极性高,所以在通过这些方法进行测定时,灵敏度过低,但如果将官能团甲基化,就能鉴定附着在银表面的蓖麻油酸。例如,在银粉0.5g中添加盐酸和甲醇的混合液(东京化成工业株式会社制的盐酸-甲醇试剂)1mL,在50℃下加热30分钟,在使有机物从银粉的表面脱离,使官能团甲基化之后,自然冷却,添加纯水1mL和正己烷2mL并进行振荡,将甲基化的有机物提取至己烷相,使用气质联用仪(GC-MS)进行己烷相的成分分析,能够鉴定银粉的表面的有机物。
此外,在将银粉混合在溶剂中时,优选混合分散剂(例如PLYSURF A212C),优选银粒子分散液中的银粉的含量为10~45质量%。此外,可以对于将银粉混合在溶剂中而得的浆料一边施加超声波一边加压,使其通过0.1~2μm筛网的滤器。
此外,通过利用喷墨打印机将上述的银粒子分散液涂布在基材上并使其固化,可形成导电膜。该情况下,可以在将银粒子分散液冻结保存后解冻,然后利用喷墨打印机涂布在基材上。
另外,银粒子分散液中的溶剂的种类可如下鉴定,即、用丙酮或乙醇提取银粒子分散液中的溶剂,使用气质联用仪(GC-MS),将该提取物在He气流中以10~20℃/分钟升温至280℃,将挥发成分注入毛细管柱中进行测定,将测得的分子量与图书馆数据比较来鉴定。
实施例
下面,对本发明的银粒子分散液及其制造方法以及使用该银粒子分散液的导电膜的制造方法的实施例进行详细说明。
[实施例1]
准备在表面上附着有蓖麻油酸作为脂肪酸的银粉(同和电子株式会社制的AG2-109),利用扫描型电子显微镜(SEM)(日本电子工业株式会社制的JSM-6100)以倍率20000倍进行观察,对于该SEM图像上的随机抽出的500个以上的银粒子,通过图像分析软件(日本电子工业株式会社制的Smile View)来计算银粒子的(基于SEM图像的)平均一次粒径(DSEM),结果是0.21μm。
此外,对于将上述的银粉0.1g添加到异丙醇40mL中,用刀片径20mm的超声波均质器分散2分钟而得的试样,利用激光衍射散射式粒度分布测定装置(MicrotracBEL株式会社制的MICROTRAC MT3300EXII),计算全反射模式下银粉的体积基准的累积分布,结果是累积10%粒径(D10)为0.18μm,累积50%粒径(D50)为0.57μm,累积90%粒径(D90)为1.12μm,累积100%粒径(D100)为3.27μm,凝聚度D50/DSEM为2.70。
对于将上述的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到由十二醇和异丙醇(IPA)构成的溶剂(十二醇(质量%):IPA(质量%)=9:1)280g(69.6质量%)中而得的浆料,利用超声波分散过滤装置(株式会社日本精机制作所制的FUS-1型)一边以超声波输出功率100W施加超声波一边以0.05MPa进行加压,使其通过1μm筛网的滤器,得到分散有银粒子的银粒子分散液。
利用流变仪(赛默飞科技株式会社制的MARS60),以剪切率100(1/s)测定如上得到的银粒子分散液的粘度,结果是12.4mPa·s。
此外,利用上拉式表面张力测定装置(协和界面化学株式会社制的DY-200)在25℃下测定了银粒子分散液的表面张力,结果是26mN/m。
此外,通过与上述的方法同样的方法,计算银粒子分散液中的银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.19μm,累积10%粒径(D10)为0.19μm,累积50%粒径(D50)为0.50μm,累积90%粒径(D90)为0.97μm,累积100%粒径(D100)为1.95μm,凝聚度D50/DSEM为2.62。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.70)相比,仅减少了0.08。
此外,为了评价银粒子分散液的吐出性(初期吐出性),利用喷墨打印机(Dimatix株式会社制的材料打印机DMP-2831)以驱动电压35V使银粒子分散液作为喷墨用浆料在墨盒温度45℃下吐出,利用打印机控制软件(Dimatix株式会社制的材料打印机控制软件DimatixDrop Manager附带的功能Drop Watcher)确认了银粒子分散液的吐出情形,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
此外,将银粒子分散液2mL滴加到沉降管后常温下保存3天,对沉降性(常温3天后沉降)进行确认,结果确认到微量的银粒子沉降。通过与上述同样的方法对这样在常温下保存3天后的银粒子分散液的吐出性(常温3天后吐出性)进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
此外,将银粒子分散液2mL滴加到沉降管中,在冷冻库(戴莱公司(株式会社ダイレイ)制的超级冰柜DFM-70S)内、在-50℃下静置并冷冻保存3天后,通过浸渍在超声波分散机的水槽内的水(室温)中施加超声波振动进行解冻,对沉降性(冷冻3天后沉降)进行了确认,结果确认到银粒子没有沉降。通过与上述同样的方法对这样在冷冻保存3天后的银粒子分散液的吐出性(冷冻3天后吐出性)进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
此外,使用得到的银粒子分散液,利用喷墨打印机(Dimatix株式会社制的材料打印机DMP-2831)在喷墨用光面纸上打印宽100μm、长20mm的线,在120℃下加热30分钟并使其固化,得到了导电膜。对于由此得到的导电膜,使用显微镜(基恩士株式会社(株式会社キーエンス)制的电子显微镜VHK-5000)测定线宽,使用激光显微镜(基恩士株式会社制的激光显微镜VK-9710)测定膜厚,使用数字万用表(爱德万测试株式会社(アドバンテスト株式会社)制的数字万用表R6551),将端子放在线形导电膜的两端,测定导电膜的电阻,计算比电阻,结果为50μΩ·cm,是具有实用性的电阻值。
[实施例2]
准备在表面附着了蓖麻油酸作为脂肪酸的银粉(同和电子株式会社制的AG2-98),根据与实施例1同样的方法,计算银粒子的(基于SEM图像的)平均一次粒径(DSEM),结果为0.21μm。此外,根据与实施例1同样的方法,求出体积基准的累积分布,结果是累积10%粒径(D10)为0.18μm,累积50%粒径(D50)为0.59μm,累积90%粒径(D90)为1.22μm,累积100%粒径(D100)为3.89μm,凝聚度D50/DSEM为2.79。
对于将上述的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到由十二醇和异丙醇(IPA)构成的溶剂(十二醇(质量%):IPA(质量%)=9:1)280g(69.6质量%)中而得的浆料,利用超声波分散过滤装置(株式会社日本精机制作所制的FUS-1型)一边以超声波输出功率100W施加超声波一边以0.05MPa进行加压,使其通过0.6μm筛网的滤器,得到分散有银粒子的银粒子分散液。
通过与实施例1同样的方法测定由此得到的银粒子分散液的表面张力,结果为26.7mN/m。
此外,通过与实施例1同样的方法,计算银粒子分散液中的银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.20μm,累积10%粒径(D10)为0.25μm,累积50%粒径(D50)为0.68μm,累积90%粒径(D90)为1.25μm,累积100%粒径(D100)为2.75μm,凝聚度D50/DSEM为3.38。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.79)相比,仅增加了0.59。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果确认到微量的银粒子沉降,并且确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对冷冻3天后沉降和冷冻3天后吐出性进行了确认,结果确认到银粒子没有沉降,并且确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例3]
准备在表面附着了油酸作为脂肪酸的银粉(同和电子株式会社制的AG2-1C),根据与实施例1同样的方法,计算银粒子的(基于SEM图像的)平均一次粒径(DSEM),结果为0.26μm。此外,根据与实施例1同样的方法,求出体积基准的累积分布,结果是累积10%粒径(D10)为0.21μm,累积50%粒径(D50)为0.58μm,累积90%粒径(D90)为1.10μm,累积100%粒径(D100)为3.27μm,凝聚度D50/DSEM为2.23。
对于将上述的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到由十二醇和异丙醇(IPA)构成的溶剂(十二醇(质量%):IPA(质量%)=9:1)280g(69.6质量%)中而得的浆料,利用超声波分散过滤装置(株式会社日本精机制作所制的FUS-1型)一边以超声波输出功率100W施加超声波一边以0.05MPa进行加压,使其通过1μm筛网的滤器,得到分散有银粒子的银粒子分散液。
通过与实施例1同样的方法测定由此得到的银粒子分散液的表面张力,结果为27.7mN/m。
此外,通过与实施例1同样的方法,计算银粒子分散液中的银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.26μm,累积10%粒径(D10)为0.35μm,累积50%粒径(D50)为0.86μm,累积90%粒径(D90)为1.47μm,累积100%粒径(D100)为3.27μm,凝聚度D50/DSEM为3.29。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.23)相比,仅增加了1.06。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显的边界的方式沉降,但是确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对冷冻3天后沉降和冷冻3天后吐出性进行了确认,结果确认到银粒子没有沉降,并且确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例4]
准备在表面附着了硬脂酸作为脂肪酸的银粉(同和电子株式会社制的AG2-8F),根据与实施例1同样的方法,计算银粒子的(基于SEM图像的)平均一次粒径(DSEM),结果为0.30μm。此外,根据与实施例1同样的方法,求出体积基准的累积分布,结果是累积10%粒径(D10)为0.29μm,累积50%粒径(D50)为0.79μm,累积90%粒径(D90)为1.35μm,累积100%粒径(D100)为2.75μm,凝聚度D50/DSEM为2.63。
对于将上述的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到由十二醇和异丙醇(IPA)构成的溶剂(十二醇(质量%):IPA(质量%)=9:1)280g(69.6质量%)中而得的浆料,利用超声波分散过滤装置(株式会社日本精机制作所制的FUS-1型)一边以超声波输出功率100W施加超声波一边以0.05MPa进行加压,使其通过1μm筛网的滤器,得到分散有银粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,在计算银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.26μm,累积10%粒径(D10)为0.31μm,累积50%粒径(D50)为0.79μm,累积90%粒径(D90)为1.39μm,累积100%粒径(D100)为3.27μm,凝聚度D50/DSEM为3.03。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.63)相比,仅增加了0.40。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显的边界的方式沉降,但是确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对冷冻3天后沉降和冷冻3天后吐出性进行了确认,结果确认到银粒子没有沉降,并且确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例5]
将与实施例4同样的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到作为溶剂的丁基卡必醇(BC)280g(69.6质量%)中,得到了分散有银粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,在计算银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.27μm,累积10%粒径(D10)为0.33μm,累积50%粒径(D50)为0.82μm,累积90%粒径(D90)为1.43μm,累积100%粒径(D100)为3.27μm,凝聚度D50/DSEM为3.04。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.63)相比,仅增加了0.41。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液虽然没有堵塞,但是被倾斜地吐出,在喷嘴周围观察到沾染。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显的边界的方式沉降,但是确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例6]
将与实施例4同样的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到作为溶剂的丁基卡必醇乙酸酯(BCA)280g(69.6质量%)中,得到了分散有银粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,在计算银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.28μm,累积10%粒径(D10)为0.35μm,累积50%粒径(D50)为0.83μm,累积90%粒径(D90)为1.41μm,累积100%粒径(D100)为3.27μm,凝聚度D50/DSEM为2.98。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.63)相比,仅增加了0.35。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液虽然没有堵塞,但是被倾斜地吐出,在喷嘴周围观察到沾染。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显的边界的方式沉降,但是确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例7]
将与实施例3同样的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到作为溶剂的2-乙基己醇280g(69.6质量%)中,得到了分散有银粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,在计算银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.30μm,累积10%粒径(D10)为0.28μm,累积50%粒径(D50)为0.71μm,累积90%粒径(D90)为1.34μm,累积100%粒径(D100)为2.75μm,凝聚度D50/DSEM为2.38。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.63)相比,仅增加了0.15。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液虽然没有堵塞,但是被倾斜地吐出,在喷嘴周围观察到沾染。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显的边界的方式沉降,但是确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例8]
准备在表面附着了棕榈酸作为脂肪酸的银粉(同和电子株式会社制的AG2-133FHD),根据与实施例1同样的方法,计算银粒子的(基于SEM图像的)平均一次粒径(DSEM),结果为0.24μm。此外,根据与实施例1同样的方法,求出该银粉的体积基准的累积分布,结果是累积10%粒径(D10)为0.19μm,累积50%粒径(D50)为0.54μm,累积90%粒径(D90)为1.12μm,累积100%粒径(D100)为2.75μm,凝聚度D50/DSEM为2.23。
将上述的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(毕克化学日本株式会社制的DisperBYK-111)2.4g(0.6质量%)添加到作为溶剂的丁基卡必醇(BC)280g(69.6质量%)中,得到了分散有粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,在计算银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.23μm,累积10%粒径(D10)为0.18μm,累积50%粒径(D50)为0.43μm,累积90%粒径(D90)为0.9μm,累积100%粒径(D100)为1.95μm,凝聚度D50/DSEM为1.87。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.23)相比,仅减少0.28,与实施例1~8那样使用表面附着了碳数18的脂肪酸的银粉的情况相比,分散性良好。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,根据与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显边界的方式沉降,倾斜吐出的部位有多处,在喷嘴周围观察到沾染。此外,通过与实施例1同样的方法,对冷冻3天后沉降和冷冻3天后吐出性进行了确认,结果确认到银粒子没有沉降,并且确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[实施例9]
准备在表面附着了辛烷酸作为脂肪酸的银粉(同和电子株式会社制的AG2-108FHD),根据与实施例1同样的方法,计算银粒子的(基于SEM图像的)平均一次粒径(DSEM),结果为0.23μm。此外,根据与实施例1同样的方法,求出该银粉的体积基准的累积分布,结果是累积10%粒径(D10)为0.19μm,累积50%粒径(D50)为0.52μm,累积90%粒径(D90)为1.05μm,累积100%粒径(D100)为2.31μm,凝聚度D50/DSEM为2.26。
将上述的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURFA212C)2.4g(0.6质量%)添加到由十二醇和异丙醇(IPA)构成的溶剂(十二醇(质量%):IPA(质量%)=9:1)280g(69.6质量%)中,得到了分散有银粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,在计算银粒子的平均一次粒径(DSEM)的同时,还测定了累积10%粒径(D10)、累积50%粒径(D50)、累积90%粒径(D90)和累积100%粒径(D100),结果是平均一次粒径(DSEM)为0.23μm,累积10%粒径(D10)为0.19μm,累积50%粒径(D50)为0.45μm,累积90%粒径(D90)为1.00μm,累积100%粒径(D100)为2.31μm,凝聚度D50/DSEM为1.97。另外,该银粒子分散液的凝聚度D50/DSEM与上述的混炼前的该银粒子的凝聚度D50/DSEM(2.26)相比,仅减少0.29,与实施例1~8那样使用表面附着了碳数18的脂肪酸的银粉的情况相比,分散性良好。
此外,通过与实施例1同样的方法,对银粒子分散液的初期吐出性进行了确认,结果确认到银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。此外,根据与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子以形成明显边界的方式沉降,倾斜吐出的部位有多处,在喷嘴周围观察到沾染。此外,通过与实施例1同样的方法,对冷冻3天后沉降和冷冻3天后吐出性进行了确认,结果确认到银粒子没有沉降,并且确认到在吐出时银粒子分散液没有堵塞,且以直线被吐出。
[比较例]
将与实施例1同样的银粉120g(29.8质量%)和分散剂(第一工业制药株式会社制的PLYSURF A212C)2.4g(0.6质量%)添加到作为溶剂的异丙醇(IPA)280g(69.6质量%)中,得到了分散有银粒子的银粒子分散液。
对于由此得到的银粒子分散液,通过与实施例1同样的方法,对初期吐出性进行了确认,结果是银粒子分散液有堵塞,间歇地吐出。此外,通过与实施例1同样的方法,对常温3天后沉降和常温3天后吐出性进行了确认,结果是银粒子沉降,上清液透明,吐出时银粒子分散液有堵塞,间歇地吐出。
将这些结果示于表1~表3。另外,在表3中,吐出性的评价中,将银粒子分散液无堵塞、以直线被吐出的情况表示为○,将银粒子分散液虽然无堵塞,但被倾斜地吐出,在喷嘴周围可观察到沾染的情况表示为△,将银粒子分散液有堵塞,间歇地吐出的情况表示为×,此外,在沉降的评价中,将银粒子没有沉降的情况表示为◎,将微量的银粒子沉降的情况表示为○,将银粒子以形成明显边界的方式沉降的情况表示为△,将银粒子沉降,上清液透明的情况表示为×。
[表1]
[表2]
[表3]
产业上利用的可能性
本发明的银粒子分散液利用喷墨打印机等涂布在基板上,通过加热或光照射等使其固化,从而能够用于形成CIS(薄膜类)或HIT(单晶类混合型)的PV(太阳能电池)、数字标牌或可穿戴设备等使用柔性基板等的电子部件的电极或电路等的导电膜。
Claims (17)
1.一种银粒子分散液,其特征在于,在仅包含表面附着有脂肪酸的银粉、分散剂和溶剂的银粒子分散液中,银粉的平均一次粒径DSEM为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径D50与平均一次粒径DSEM的比D50/DSEM在1.7以上,所述银粉的含量为10~45质量%,溶剂的主成分是碳数6~20的有机化合物。
2.如权利要求1所述的银粒子分散液,其特征在于,所述溶剂是在-80℃~-20℃的温度下结冻的有机溶剂。
3.如权利要求1所述的银粒子分散液,其特征在于,所述碳数6~20的有机化合物是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇或丁基卡必醇乙酸酯。
4.如权利要求3所述的银粒子分散液,其特征在于,所述碳数6~20的有机化合物是所述碳数6~12的高级一元醇,所述溶剂包含碳数5以下的低级醇或酮类作为粘度调整剂。
5.如权利要求3所述的银粒子分散液,其特征在于,所述碳数6~12的高级一元醇是十二醇。
6.如权利要求1所述的银粒子分散液,其特征在于,所述脂肪酸是具有羟基的脂肪酸。
7.如权利要求6所述的银粒子分散液,其特征在于,所述具有羟基的脂肪酸是蓖麻油酸。
8.一种银粒子分散液的制造方法,其特征在于,仅将平均一次粒径DSEM为0.15~0.5μm且体积基准的累积50%粒径D50与平均一次粒径DSEM的比D50/DSEM在1.7以上的表面附着有脂肪酸的银粉和分散剂混合在以碳数6~20的有机化合物为主成分的溶剂中,所述银粒子分散液中的所述银粉的含量为10~45质量%。
9.如权利要求8所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,所述溶剂是在-80℃~-20℃的温度下结冻的有机溶剂。
10.如权利要求8所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,所述碳数6~20的有机化合物是碳数6~12的高级一元醇、丁基卡必醇或丁基卡必醇乙酸酯。
11.如权利要求10所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,所述碳数6~20的有机化合物是所述碳数6~12的高级一元醇,所述溶剂包含碳数5以下的低级醇或酮类作为粘度调整剂。
12.如权利要求10所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,所述碳数6~12的高级一元醇是十二醇。
13.如权利要求8所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,所述脂肪酸是具有羟基的脂肪酸。
14.如权利要求13所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,所述具有羟基的脂肪酸是蓖麻油酸。
15.如权利要求8所述的银粒子分散液的制造方法,其特征在于,对所述银粉混合在所述溶剂中而得的浆料一边施加超声波一边加压,使其通过0.1~2μm筛网的滤器。
16.一种导电膜的制造方法,其特征在于,将权利要求1所述的银粒子分散液利用喷墨打印机涂布在基材上并使其固化。
17.如权利要求16所述的导电膜的制造方法,其特征在于,在将所述银粒子分散液冻结保存后解冻,然后利用所述喷墨打印机涂布在所述基材上。
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