KR20110109139A - Method for preparing matal nano-particles, matal nano-particles prepared therefrom and metal ink composition comprising same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 나노입자의 제조방법, 이에 의해 제조된 금속 나노입자 및 이를 포함하는 금속 잉크 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 제조방법에 의해 프린팅 성능(전사 특성) 및 패턴 형성 안정성이 우수하며 저온 소성이 가능한 금속 나노입자를 고수율로 제조할 수 있다. 또한 상기 금속 나노입자는 각종 전자 기기에서의 연성인쇄회로기판 또는 액정표시장치의 게이트 전극 형성용 잉크에 유용하게 적용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing metal nanoparticles, metal nanoparticles prepared by the present invention and a metal ink composition comprising the same, and excellent in printing performance (transfer characteristics) and pattern formation stability by low temperature firing by the production method of the present invention. This possible metal nanoparticles can be produced in high yield. In addition, the metal nanoparticles may be usefully applied to ink for forming a gate electrode of a flexible printed circuit board or a liquid crystal display device in various electronic devices.
Description
본 발명은 금속 나노입자의 제조방법, 이에 의해 제조된 금속 나노입자 및 이를 포함하는 금속 잉크 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 제조방법에 의해 프린팅 성능(전사 특성) 및 패턴 형성 안정성이 우수하며 저온 소성이 가능한 금속 나노입자를 고수율로 제조할 수 있다.
The present invention relates to a method for producing metal nanoparticles, metal nanoparticles prepared by the present invention and a metal ink composition comprising the same, and excellent in printing performance (transfer characteristics) and pattern formation stability by low temperature firing by the production method of the present invention. This possible metal nanoparticles can be produced in high yield.
금속 나노입자를 포함하는 금속 잉크의 개발은, 미세한 패턴의 금속 배선을 포토리소그라피의 복잡한 공정이 아닌, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 오프셋 프린팅, 리버스 오프셋 프린팅 등의 단일 프린팅 공정을 통해 다양한 기재에 인쇄함으로써 공정을 단순화 하고, 이에 따른 공정 제조 원가를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 배선폭의 미세화로 고집적, 고효율의 인쇄회로의 제조를 가능하게 하였다. 또한 금속 나노입자를 포함하는 금속 잉크의 경우 저온에서의 소성이 가능하기 때문에 내열성이 약한 다양한 기재에 배선을 형성하는 것이 가능하다.The development of metal inks containing metal nanoparticles is designed to print fine patterns of metal wiring on various substrates through a single printing process such as screen printing, inkjet printing, gravure offset printing, and reverse offset printing, rather than the complicated process of photolithography. By simplifying the process, the manufacturing cost of the process can be greatly reduced, and the production of highly integrated and high efficiency printed circuits is made possible by the miniaturization of the wiring width. In addition, since the metal ink containing the metal nanoparticles can be baked at a low temperature, it is possible to form wiring on various substrates having low heat resistance.
종래 플라즈마 디스플레이 패널 등에 사용되는 금속 페이스트(paste)와 같이 마이크로(㎛) 크기의 금속입자는 단일 프린팅 공정으로 인쇄가 가능하지만, 500 ℃ 이상의 고온에서 소성하는 공정을 거쳐야 하고, 그 결과 고온의 소성공정으로 인해 많은 불량이 발생하였다. 또한, 개인 휴대용 정보 단말기(personal digital assistants; PDA), 핸드폰, 무선인식장치(radio-frequency identification; RFID) 등 각종 전자기기에 들어가는 연성인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB), 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB), 동박적측판(copper clad laminate; CCL) 등을 포토리소그라피 공정을 통하여 포토레지스트 도포 및 식각을 통하여 원하는 배선만 남기는 일련의 복잡한 공정을 거쳐 제작되었다.Micro (μm) sized metal particles, such as metal pastes used in conventional plasma display panels, can be printed by a single printing process, but must be fired at a high temperature of 500 ° C. or higher, and as a result, high temperature firing processes Many defects occurred due to. In addition, flexible printed circuit boards (FPCBs), printed circuit boards (PPCBs), which enter various electronic devices such as personal digital assistants (PDAs), mobile phones, radio-frequency identification (RFID), etc. Printed circuit board (PCB) and copper clad laminate (CCL) are manufactured through a series of complex processes that leave only the desired wiring through photoresist coating and etching through photolithography.
그러나, 상기 최근 전자 부품의 소형화 및 다양한 기판의 적용 추세에 따라 다양한 인쇄 방식을 통한 박막의 미세 배선 형성에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이러한 다양한 인쇄방식에 적용하기 위해 용매에 균일하게 분산된 미세한 금속 입자가 필요하다.However, according to the recent miniaturization of electronic components and the application of various substrates, there is an increasing demand for the formation of fine wirings of thin films through various printing methods, and fine metals uniformly dispersed in a solvent to be applied to such various printing methods. Particles are needed.
특히 수지 필름에 회로를 인쇄하는 연성인쇄회로기판의 경우, 리소그라피(lithography) 복잡한 일련의 공정 즉, 도포, 건조, 노광, 에칭, 제거 등을 거치면서 연성 기판 자체가 손상되기 때문에 수지 필름 위에 직접 회로를 그릴 수 있는 단분산된 나노입자의 금속 잉크가 절실히 요구되고 있다. Especially in the case of flexible printed circuit boards that print circuits on resin films, the flexible substrate itself is damaged during a series of lithography complex processes, such as application, drying, exposure, etching and removal. There is an urgent need for metal inks of monodisperse nanoparticles capable of drawing.
특히, 80 nm 이하의 나노입자의 경우, 입자의 표면 특성이 커지면서 소결 온도 및 열 전도도가 상승하여, 일반적인 소결 온도인 500 ℃ 이상 보다 훨씬 낮은 온도에서 소성이 가능하기 때문에, 적용할 수 있는 기판의 종류들이 다양해지게 된다.Particularly, in the case of nanoparticles of 80 nm or less, the sintering temperature and thermal conductivity increase as the surface properties of the particles increase, so that firing can be performed at a temperature much lower than the general sintering temperature of 500 ° C. or higher. Types will vary.
종래 균일한 분산상을 유지하는 나노입자의 제조를 위해, 기계적으로 그라인딩하는 방법, 공침법, 분무법, 졸-겔법, 전기 분해법, 마이크로에멀전법 등 다양한 종류의 방법이 이용되었다. 그러나 공침법의 경우 입자의 크기 및 분포의 제어가 불가능하고, 전기분해법이나 졸-겔 법은 제조경비가 높고 대량 생산이 어려운 문제점이 있다. 또한, 마이크로에멀전은 입자의 크기, 모양 및 분포의 제어가 용이하지만 제조공정이 복잡하여 실용화가 어려운 상태이다.Conventionally, various kinds of methods, such as mechanical grinding, coprecipitation, spraying, sol-gel, electrolysis, and microemulsion, have been used to prepare nanoparticles having a uniform dispersed phase. However, in the case of the coprecipitation method, it is impossible to control the size and distribution of the particles, and the electrolysis method or the sol-gel method has a high manufacturing cost and difficulty in mass production. In addition, the microemulsion is easy to control the size, shape and distribution of the particles, but the manufacturing process is complicated and difficult to practical use.
따라서, 최근 습식 환원법을 통해 구리를 비롯한 다양한 금속의 제조가 시도되고 있으며, 특히 널리 알려진 히드라진을 사용한 환원법은 0.5 ㎛ 이상의 입자를 제조하기에 적절한 방법으로 보고되고 있다.Therefore, the production of various metals, including copper, has recently been attempted through the wet reduction method. In particular, the reduction method using hydrazine, which is widely known, has been reported as a suitable method for preparing particles having a thickness of 0.5 μm or more.
그러나, 기존 습식 환원법에 의해 제조된 금속 나노입자를 포함하는 페이스트상의 잉크 조성물을 사용하여 각종 프린팅 방법으로 패턴을 형성할 경우, 잉크 조성물의 점도 및 탄성 부족에 의한 패턴 불량, 형성된 패턴에서의 입자 응집현상에 의한 전도도 저하, 잉크 조성물 제조시 사용된 다량의 모노머 및 폴리머 함유로 인한 전도도 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 특히 대량 생산에 적합한 오프셋 프린팅에서는 잉크 조성물의 전사 특성이 패턴의 성능을 좌우하게 되는데, 기존 습식 환원법에 의해 제조된 금속 나노입자를 포함하는 잉크 조성물을 가지고는 오프셋 프린팅이 원활하지 못해 목적하는 패턴의 양산이 불가능한 실정이다.
However, when a pattern is formed by various printing methods using a paste-like ink composition containing metal nanoparticles prepared by the conventional wet reduction method, pattern defects due to insufficient viscosity and elasticity of the ink composition and particle aggregation in the formed pattern Problems such as a decrease in conductivity due to development, a decrease in conductivity due to the inclusion of a large amount of monomers and polymers used in preparing the ink composition may occur. In particular, in offset printing suitable for mass production, the transfer characteristics of the ink composition influence the performance of the pattern. With an ink composition including metal nanoparticles prepared by the conventional wet reduction method, offset printing is not smooth and thus, Mass production is impossible.
따라서 본 발명의 목적은 기존의 습식 환원법의 문제점을 해결함으로써 프린팅 성능(전사 특성)이 우수하고, 패턴 형성 후 응집현상을 일으키지 않으면서 하부 기판과의 우수한 부착력을 갖는 등 패턴 형성 안정성이 우수하며, 저온 소성이 가능한 금속 나노입자를 고수율로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional wet reduction method is excellent printing performance (transfer characteristics), excellent pattern formation stability, such as having excellent adhesion to the lower substrate without causing agglomeration phenomenon after pattern formation, It is to provide a method for producing a metal nanoparticles capable of low-temperature firing in high yield.
본 발명은 또한 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 금속 나노입자를 제공하는 것이다.The present invention also provides a metal nanoparticle produced by the above production method.
본 발명은 또한 상기 금속 나노입자를 포함하는 금속 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
The present invention also provides a metal ink composition comprising the metal nanoparticles.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,In order to achieve the above object,
(1) 금속 전구체를 물에 용해시킨 후 금속 전구체 수용액의 pH를 9 내지 11로 조절하는 단계;(1) dissolving the metal precursor in water and adjusting the pH of the aqueous metal precursor solution to 9-11;
(2) 상기 단계 (1)에서 제조된 금속 전구체 수용액에, 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상과 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상을 첨가하여 금속-지방산 리간드 화합물을 형성하는 단계; 및(2) to the aqueous metal precursor solution prepared in step (1), at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms in the main chain and at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain; Adding to form a metal-fatty acid ligand compound; And
(3) 상기 단계 (2)에서 제조된 금속-지방산 리간드 화합물을 극성 또는 비극성 유기용매와 아민 중에 분산시킨 후, 여기에 환원제를 첨가하여 금속을 환원, 석출시켜 금속 나노입자를 수득하는 단계(3) dispersing the metal-fatty acid ligand compound prepared in step (2) in a polar or non-polar organic solvent and an amine, and then adding a reducing agent to reduce and precipitate the metal to obtain metal nanoparticles.
를 포함하는 금속 나노입자의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a metal nanoparticle comprising a.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조된 금속 나노입자를 제공한다.The present invention also provides a metal nanoparticle produced by the above production method.
본 발명은 또한 상기 금속 나노입자를 포함하는 금속 잉크 조성물을 제공한다.
The present invention also provides a metal ink composition comprising the metal nanoparticles.
본 발명의 제조방법에 따르면, 프린팅 성능(전사 특성)이 우수하고, 패턴 형성 후 응집현상을 일으키지 않으면서 하부 기판과의 우수한 부착력을 갖는 등 패턴 형성 안정성이 우수하며, 저온 소성이 가능한 금속 나노입자를 고수율로 제조할 수 있다.According to the production method of the present invention, the metal nanoparticles having excellent printing performance (transfer characteristics), excellent pattern formation stability, such as excellent adhesion with the lower substrate without causing agglomeration after pattern formation, and low temperature firing Can be prepared in high yield.
즉, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 금속 나노입자를 포함하는 잉크 조성물은 다양한 프린팅 방식에 의해서 적용될 수 있고, 패턴 형성 후 응집되지 않고 안정적이며 다량의 폴리머나 올리고머 없이도 하부 기판과의 부착력이 뛰어나다는 장점을 가지므로, TSP, PDP, EMI 등에 유용하게 적용가능하며, 터치 패널(touch panel) 시장이 활성화에 따라 그 수요가 점점 더 커질 것으로 예상된다.
That is, the ink composition including the metal nanoparticles prepared by the manufacturing method of the present invention can be applied by a variety of printing methods, do not aggregate after pattern formation is stable and excellent adhesion to the lower substrate without a large amount of polymer or oligomer. Since it has advantages, it can be usefully applied to TSP, PDP, EMI, etc., and the demand is expected to increase as the touch panel market is activated.
도 1은 본 발명의 방법에서 디메틸옥타노익산 사용 후 환원에 의해 얻어진 금속 나노입자에 대한 TGA 관찰 결과이다.
도 2는 본 발명의 방법에서 디메틸옥타노익산 및 리신올레산을 9:1의 중량비로 사용 후 환원에 의해 얻어진 금속 나노입자에 대한 TGA 관찰 결과이다.
도 3은 실시예 6에서 제조된 금속 나노입자를 사용하여 프린팅 성능시험을 수행한 결과 사진이다.1 is a TGA observation result for the metal nanoparticles obtained by reduction after using dimethyloctanoic acid in the method of the present invention.
FIG. 2 shows TGA observation results of metal nanoparticles obtained by reduction after using dimethyloctanoic acid and lysinoleic acid in a weight ratio of 9: 1 in the method of the present invention.
Figure 3 is a photograph of the results of the printing performance test using the metal nanoparticles prepared in Example 6.
본 발명의 금속 나노입자 제조방법은 탄소수와 가지 형태가 서로 상이한 2종 이상의 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 사용하여 금속-지방산 리간드 화합물을 형성하고 이를 극성 또는 비극성 유기용매와 아민 중에서 분산시켜 극성과 pH를 조절한 다음에 환원시킴으로써 목적하는 금속 나노입자를 얻는 것을 특징으로 한다.In the method of preparing metal nanoparticles of the present invention, a metal-fatty acid ligand compound is formed by using two or more carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons having different carbon numbers and branches, and dispersed in a polar or nonpolar organic solvent and an amine to improve polarity and pH. It is characterized by obtaining the desired metal nanoparticle by adjusting and then reducing.
즉, 본 발명에 따른 금속 나노입자의 제조방법은,That is, the method for producing metal nanoparticles according to the present invention,
(1) 금속 전구체를 물에 용해시킨 후 금속 전구체 수용액의 pH를 9 내지 11로 조절하는 단계;(1) dissolving the metal precursor in water and adjusting the pH of the aqueous metal precursor solution to 9-11;
(2) 상기 단계 (1)에서 제조된 금속 전구체 수용액에, 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상과 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상을 첨가하여 금속-지방산 리간드 화합물을 형성하는 단계; 및(2) to the aqueous metal precursor solution prepared in step (1), at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms in the main chain and at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain; Adding to form a metal-fatty acid ligand compound; And
(3) 상기 단계 (2)에서 제조된 금속-지방산 리간드 화합물을 극성 또는 비극성 유기용매와 아민 중에 분산시킨 후, 여기에 환원제를 첨가하여 금속을 환원, 석출시켜 금속 나노입자를 수득하는 단계를 포함한다.(3) dispersing the metal-fatty acid ligand compound prepared in step (2) in a polar or nonpolar organic solvent and an amine, and then adding a reducing agent to reduce and precipitate the metal to obtain metal nanoparticles. do.
이하 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, each step will be described in detail.
단계 (1)Step (1)
단계 (1)은 금속 전구체를 물에 용해시킨 후 금속 전구체 수용액의 pH를 9 내지 11로 조절하는 단계이다.Step (1) is a step of adjusting the pH of the metal precursor aqueous solution to 9 to 11 after dissolving the metal precursor in water.
단계 (1)에서 사용가능한 금속 전구체로는 특별히 한정되지 않으나, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 팔라듐, 백금, 아연, 철, 인듐, 마그네슘 등의 I족, IIA족, IIIA족, IVA족 및 VIIIB족에서 선택되는 금속의 무기염을 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 상기 금속 전구체는 무기염으로서 질산염, 황산염, 아세트산염, 인산염, 규산염, 염산염 등을 사용할 수 있다.The metal precursor usable in step (1) is not particularly limited, but Group I, Group IIA, Group IIIA, such as gold, silver, copper, aluminum, nickel, tin, palladium, platinum, zinc, iron, indium, magnesium, It is good to use the inorganic salt of the metal chosen from group IVA and group VIIIB by mixing 1 or more types, Preferably 2 or more types. As the metal precursor, nitrates, sulfates, acetates, phosphates, silicates, hydrochlorides and the like can be used as inorganic salts.
더욱 바람직하게는, 금속 전구체로서 은의 무기염을 주성분으로, 기타 상술한 다른 금속 1종 이상의 무기염을 보조성분으로 사용할 수 있다. 이때 보조성분의 금속을 주성분인 은 전구체 1 mol에 대해 0.001 내지 0.3 mol의 양으로 사용할 수 있다. 보조성분의 금속은 주 금속이외의 위의 열거된 금속을 모두 사용할 수 있으며, 보조성분은 각 금속의 성질에 따라서 주성분이 갖지 않는 성질을 보조한다. 보조성분의 금속이 주성분 금속의 0.001 mol 배 미만일 경우 페이스트 제조 후 특성 변화를 줄 수 없으며, 보조성분의 금속이 주성분 금속의 0.3 mol 배를 초과할 경우 환원시 환원이 제대로 이루어지지 않아 금속 나노입자를 제대로 취득할 수 없다.More preferably, as the metal precursor, an inorganic salt of silver may be used as a main component, and one or more other inorganic salts of other metals described above may be used as auxiliary components. In this case, the metal of the auxiliary component may be used in an amount of 0.001 to 0.3 mol based on 1 mol of the silver precursor as the main component. As the metal of the auxiliary component, all of the above-listed metals other than the main metal may be used, and the auxiliary component assists in the property of the main component not having the main metal. If the auxiliary metal is less than 0.001 mol times of the main metal, the characteristics cannot be changed after the paste is prepared. If the auxiliary metal is more than 0.3 mol times of the main metal, reduction is not performed properly. I cannot acquire it properly.
보조성분으로서의 금속의 특성은 다음과 같다.The properties of the metal as an auxiliary component are as follows.
구리와 팔라듐은 전도성 잉크의 탄성을 증가시키고, 소수성 기판에 적합하며, 패턴 생성 후 일렉트로마이그레이션 현상을 억제한다. Copper and palladium increase the elasticity of the conductive ink, are suitable for hydrophobic substrates, and suppress the electromigration phenomenon after pattern generation.
알루미늄과 아연은 전도성 잉크의 점도 및 탄성을 증가시키고, 하부 기판과의 부착력을 증가시키며, 특히 아연은 전도성이 있는 산화아연을 생성시켜 산화막에 의한 저항 상승을 막는 효과가 있다.Aluminum and zinc increase the viscosity and elasticity of the conductive ink, increase adhesion to the lower substrate, and in particular zinc produces a conductive zinc oxide to prevent the increase of resistance by the oxide film.
주석은 기판과의 접착력, 특히 유리 기판과의 접착력 향상에 도움을 준다.Tin helps to improve adhesion to the substrate, in particular adhesion to the glass substrate.
니켈은 산소원자와의 친화력이 커서 산화막을 쉽게 생성하므로, 전도성 산화막을 생성해야 할 경우 첨가하면 전도성 산화막을 더욱 쉽게 생성할 수 있다.Nickel has a high affinity with oxygen atoms to easily form an oxide film, and thus, when it is necessary to produce a conductive oxide film, nickel may be more easily formed when added.
또한 상기 단계 (1)에서 금속 전구체 수용액의 pH를 9 내지 11로 조절하기 위해 pH 조절제로서 암모니아 또는 아민류를 사용할 수 있다.In addition, in step (1), ammonia or amines may be used as the pH adjusting agent to adjust the pH of the metal precursor aqueous solution to 9 to 11.
pH를 조절할 수 있는 아민류로는 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, 에탄올아민, 메틸에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 에틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민, 메탄올아민, 메틸메탄올아민, 디메틸메탄올아민, 디에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 트리메탄올아민, 피페라진, 메틸피페라진, 모르폴린, 메틸모르폴린, 하이드록시피페라진, 하이드록실아민, 트리이소부틸아민, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 디이소프로필펜닐아민, 및 이들의 1종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
The amines which can adjust pH include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, Ethanolamine, methylethanolamine, dimethylethanolamine, ethylethanolamine, diethylethanolamine, methanolamine, methylmethanolamine, dimethylmethanolamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, ethyl diethanolamine, triethanolamine, triethanol Amines, piperazine, methylpiperazine, morpholine, methylmorpholine, hydroxypiperazine, hydroxylamine, triisobutylamine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, diisopropylphenylamine, and these One or more mixtures of may be used.
단계 (2)
단계 (2)는 상기 단계 (1)에서 제조된 금속 전구체 수용액에, 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상과 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상을 첨가하여 금속-지방산 리간드 화합물을 형성하는 단계이다.Step (2) comprises at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms in the main chain and at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain in the aqueous solution of the metal precursor prepared in step (1). The above step is added to form a metal-fatty acid ligand compound.
상기 단계 (2)에서 사용가능한 카르복실기를 갖는 지방산 탄화수소로는 포화 또는 불포화 지방산 탄화수소를 사용할 수 있는데, 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인, 바람직하기로는 주쇄의 탄소소가 6 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소는 직쇄형 지방산에 가지가 많이 붙은 형태의 지방산으로서 소성 온도를 낮추는 역할을 하며, 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소는 직쇄형 지방산에 가지가 거의 붙지 않은 지방산으로서 점도 및 탄성을 조절하는 역할을 한다. 탄소수 및 탄소의 가지 형태가 서로 상이한 이들 포화 또는 불포화 지방산 탄화수소는 예를 들어 하기 화학식 1 내지 3의 구조를 가질 수 있다:Saturated or unsaturated fatty acid hydrocarbons may be used as fatty acid hydrocarbons having a carboxyl group usable in step (2), wherein the carboxyl group-containing fatty acids having 2 to 11 carbon atoms in the main chain, preferably 6 to 11 carbon atoms in the main chain Hydrocarbons are fatty acids that have many branches to linear fatty acids, which lower the firing temperature, and carboxyl-containing fatty acids hydrocarbons having 12 to 26 carbon atoms in the main chain are fatty acids with little branching to linear fatty acids. Serves to regulate. These saturated or unsaturated fatty acid hydrocarbons having different carbon numbers and branched forms of carbon may have, for example, a structure of the following Chemical Formulas 1-3:
상기 식에서,Where
R1, R1', R2, R2', R3, R3' 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 이소알킬, 알콕시, 알칸올, 하이드록시 또는 아미노이고;R 1 , R 1 ′, R 2 , R 2 ′, R 3 , R 3 ′ and R 4 are each independently hydrogen, alkyl, isoalkyl, alkoxy, alkanol, hydroxy or amino;
n은 1 내지 20의 정수이다.n is an integer from 1 to 20.
지방산 탄화수소의 탄소수, 탄소의 가지 형태 및 2종 이상 첨가되는 지방산의 종류에 따라서 차후 금속 잉크 조성물의 소성 온도가 달라질 수 있으며, 예컨대 지방산의 탄소수가 작을수록, 가지의 형태가 복잡하고, 가지가 카르복실산 기능기에 인접할수록 소성 온도가 낮아진다.The firing temperature of the metal ink composition may vary according to the carbon number of the fatty acid hydrocarbon, the branch form of the carbon, and the type of the fatty acid added two or more. For example, the smaller the carbon number of the fatty acid, the more complicated the form of the branch is, The closer to the acid functional groups, the lower the firing temperature.
기존에 용매, 폴리머 및 모노머 등으로 잉크의 물성을 조절하던 것을, 본 발명에서는 이와 같이 상이한 형태의 지방산을 2종 이상 첨가하여 조절함과 동시에 폴리머, 모노머 등의 첨가에 의해 유발되는 전도도의 저하, 저온소성 불가 등의 단점을 극복할 수 있다.In the present invention, the physical properties of the ink are controlled by a solvent, a polymer, a monomer, and the like. In the present invention, two or more kinds of different types of fatty acids are added and controlled, and at the same time, a decrease in conductivity caused by addition of a polymer, a monomer, It can overcome the disadvantages such as low temperature baking.
소성 온도를 낮추는 역할의 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소의 구체적인 예로는 아세토닉산, 부티르산, 하이드록시 부티르산, 헥사노익산, 이소부티르산, 발레산, 피발산, 메틸옥타노익산, 디메틸옥타노익산, 메틸헥사노익산, 에틸헥사노익산, 부틸헥사노익산, 디에틸헥사노익산, 디메틸에틸헥사노익산, 트리메틸노난산, 이소스테아릭산 및 이소헥실데카노익산 등을 들 수 있으며, 150-200 ℃ 사이의 소성을 가능하게 하지만, 상대적으로 입자 크기를 크게 하는 단점이 있을 수 있다.Specific examples of the carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons having 2 to 11 carbon atoms in the main chain which lower the firing temperature include acetonic acid, butyric acid, hydroxy butyric acid, hexanoic acid, isobutyric acid, valeric acid, pivalic acid and methyloctanoic acid. , Dimethyloctanoic acid, methylhexanoic acid, ethylhexanoic acid, butylhexanoic acid, diethylhexanoic acid, dimethylethylhexanoic acid, trimethylnonanoic acid, isostearic acid and isohexyldecanoic acid. And, it allows the firing between 150-200 ℃, but may have the disadvantage of relatively large particle size.
점도 및 탄성을 조절하는 역할의 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소의 구체적인 예로는 올레산, 리신올레산, 스테아릭산, 하이드록시스테아릭산, 리놀레산, 아미노데카노익산, 하이드록시 데카노익산, 라우르산, 데케노익산, 운데케노익산, 팔리트올레산, 헥실데카노익산, 하이드록시팔미틱산, 하이드록시미리스트산, 하이드록시데카노익산, 팔미트올레산 및 미스리스올레산 등을 들 수 있다. 이러한 점도 및 탄성을 조절할 수 있는 지방산은 상대적으로 입자 크기를 작게 하여 소성 후 표면의 조도를 증가시키는 장점이 있는 반면, 소성 온도를 높여 저온 소성 특성을 저해하는 단점이 있을 수 있다. Specific examples of the carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons having 12 to 26 carbon atoms in the main chain for controlling viscosity and elasticity include oleic acid, lysineoleic acid, stearic acid, hydroxystearic acid, linoleic acid, aminodecanoic acid, and hydroxy decanoic acid. , Lauric acid, dekenoic acid, undekenoic acid, palistoleic acid, hexyldecanoic acid, hydroxypalmitic acid, hydroxymyritic acid, hydroxydecanoic acid, palmitoleic acid, and mistrioleic acid. have. Fatty acid that can control the viscosity and elasticity has the advantage of increasing the surface roughness after firing by relatively small particle size, there may be a disadvantage of inhibiting low-temperature plasticity by increasing the firing temperature.
또한 150-200 ℃ 사이의 저온 소성이 가능하기 위해서는, 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 금속 전구체 1 mol에 대해 0.5 내지 1 mol의 양으로 사용하고, 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 금속 전구체 1 mol에 대해 0.0001 내지 0.5 mol의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소가 금속 전구체 대비 0.5 mol 미만으로 사용될 경우 저온 소성이 불가능하고, 1 mol 초과하여 사용될 경우 환원반응이 잘 진행되지 않는다. 또한, 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소가 0.0001 mol 미만으로 사용될 경우 금속 입자가 상대적으로 커지면서 잉크 제작 후 입자가 가라앉으면서 상 분리되는 현상이 있으며, 0.5 mol 초과하여 사용될 경우 저온 소성이 불가능하다는 단점이 있다.
In addition, in order to enable low-temperature baking between 150-200 ° C., a carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms in the main chain is used in an amount of 0.5 to 1 mol with respect to 1 mol of the metal precursor, and the carbon number in the main chain is 12 to Preference is given to using 26 carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons in an amount of 0.0001 to 0.5 mol per mol of the metal precursor. When the carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms in the main chain is used less than 0.5 mol relative to the metal precursor, low temperature firing is impossible, and when used in excess of 1 mol, the reduction reaction does not proceed well. In addition, when the carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain is less than 0.0001 mol, the metal particles become relatively large, and phase separation occurs as the particles sink after fabrication of the ink. There is a disadvantage that firing is impossible.
단계 (3)
단계 (3)은 상기 단계 (2)에서 제조된 금속-지방산 리간드 화합물을 극성 또는 비극성 유기용매와 아민 중에 분산시킨 후, 여기에 환원제를 첨가하여 금속을 환원, 석출시켜 금속 나노입자를 수득하는 단계이다.Step (3) is a step of dispersing the metal-fatty acid ligand compound prepared in step (2) in a polar or nonpolar organic solvent and an amine, and then adding a reducing agent to reduce and precipitate the metal to obtain metal nanoparticles. to be.
단계 (3)에서는 환원 후의 나노 금속 표면의 극성 및 pH를 조절하기 위해, 금속-지방산 리간드 화합물 용액에 극성 또는 비극성 유기용매와 아민을 투입하여 상기 리간드 화합물을 분산시킨다. 극성 용매와 아민을 투입할 경우에는 지방산이 흡착된 나노 금속 입자의 비극성 용매 또는 극성 용매에의 분산 또는 용해가 쉬워지고, 비극성 용매와 아민을 투입할 경우에는 지방산이 흡착된 나노 금속 입자의 비극성 용매에의 분산 또는 용해가 쉬워진다. 극성 및 pH가 조절되지 않은 나노 금속 입자는 쉽게 분산되지 않는다는 문제점을 갖는다. In step (3), the ligand compound is dispersed by adding a polar or nonpolar organic solvent and an amine to the metal-fatty acid ligand compound solution in order to control the polarity and pH of the nano metal surface after reduction. When the polar solvent and the amine are added, the dispersion or dissolution of the nano metal particles adsorbed with the fatty acid into the nonpolar solvent or the polar solvent becomes easy. When the nonpolar solvent and the amine are added, the nonpolar solvent of the nanometal particles to which the fatty acid is adsorbed is added. Easily disperse or dissolve Nano metal particles with uncontrolled polarity and pH do not readily disperse.
적합한 극성 용매로는 알코올류 중 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 디메틸설폭사이드, 메틸피론리돈, 아세톤 및 이들의 혼합물을; 적합한 비극성 용매로는 자일렌, 톨루엔, 벤젠, 트리메틸벤젠, 디에틸벤젠, 디메틸카보네이트 및 이들의 혼합물을; 그리고 적합한 아민으로는 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리프로필아민 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.Suitable polar solvents include methanol, ethanol, isopropanol, dimethylsulfoxide, methylpyronidone, acetone and mixtures thereof in alcohols; Suitable nonpolar solvents include xylene, toluene, benzene, trimethylbenzene, diethylbenzene, dimethylcarbonate and mixtures thereof; And suitable amines are methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, dibutylamine, tripropylamine and mixtures thereof Can be mentioned.
이어, 여기에 환원제를 투입하여 환원하는 단계를 거치게 되는데, 이때 지방족 금속 전구체를 형성하던 용액에서 소량의 지방족만이 환원된 금속의 표면에 흡착되면서 금속 입자의 분산 및 용해도를 향상시키는 역할을 수행한다. 사용하는 지방산 탄화수소의 종류에 따라서 흡착되는 양은 차이가 있지만, 대략 5 내지 10 중량% 정도의 지방산이 환원된 금속의 표면에 흡착되며, 흡착된 지방산의 열분해 온도에 따라서 소성 온도가 결정된다.Subsequently, a reducing agent is added to the reducing agent, where only a small amount of aliphatic is adsorbed to the surface of the reduced metal in the solution forming the aliphatic metal precursor to improve the dispersion and solubility of the metal particles. . Although the amount of adsorption varies depending on the type of fatty acid hydrocarbon used, approximately 5 to 10% by weight of fatty acid is adsorbed on the surface of the reduced metal, and the firing temperature is determined according to the thermal decomposition temperature of the adsorbed fatty acid.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 디메틸옥타노익산과 같은 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 사용한 경우 분해되는 온도도 200 ℃ 미만으로 낮을 뿐만 아니라 흡착되는 지방산의 양도 5 중량% 정도로 적은 것을 알 수 있다. 하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 디메틸옥타노익산과 같은 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 및 리신올레산과 같은 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 9:1로 사용하였을 경우 최종 열분해되는 온도도 높을 뿐만 아니라 흡착되는 지방산의 양도 10 중량% 정도로 높은 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터, 가지가 많은 형태의 지방산은 물리 화학적인 흡착이 상대적으로 약하여 쉽게 떨어져 나가면서 흡착되는 양이 적은 반면, 가지가 적은 형태의 지방산은 물리 화학적인 흡착이 상대적으로 강하여 쉽게 떨어지지 않을 뿐만 아니라 흡착되는 양이 상대적으로 많은 것을 알 수 있다. 저온 소성을 위해서는 가지가 적은 지방산을 가지가 많은 지방산의 1/10 이하로 사용하는 것이 바람직하다.For example, as shown in Figure 1, when using a carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms of the main chain, such as dimethyloctanoic acid, the decomposition temperature is not only lower than 200 ℃ but also the amount of fatty acid adsorbed 5 weight It can be seen that as little as%. However, as shown in Fig. 2, carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons having 2 to 11 carbon atoms in the main chain such as dimethyloctanoic acid and carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons having 12 to 26 carbon atoms in the main chain such as lysinoleic acid are 9: When used as 1 it can be seen that not only the final thermal decomposition temperature is high but also the amount of fatty acid adsorbed is about 10% by weight. From these results, the fatty acid of the branched form is relatively weak due to its relatively weak physicochemical adsorption. It can be seen that the amount adsorbed is relatively large. For low temperature firing, it is preferable to use a fatty acid having few branches to 1/10 or less of a fatty acid having many branches.
상기 단계 (4)에 사용되는 환원제의 구체적인 예로는 하이드라진, 페닐하이드라진, 암모늄 보로하이드라이드 및 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 환원이 급격히 진행되지 않도록 천천히 적가하는 것이 바람직하다. 상기 환원제는 금속 전구체 1 mol에 대해 1 내지 1.3 mol의 양으로 사용할 수 있다. Specific examples of the reducing agent used in step (4) include hydrazine, phenylhydrazine, ammonium borohydride and mixtures thereof, and it is preferable to slowly add dropwise so that the reduction does not proceed rapidly. The reducing agent may be used in an amount of 1 to 1.3 mol based on 1 mol of the metal precursor.
핵생성 초기 단계에서 분산안정제로서의 지방산은 임계값 이상의 크기를 갖는 입자 생성 후 입자의 성장 및 입자의 엉김 현상을 억제하면서 안정된 입자 성장에 중요한 역할을 한다. 즉, 반응이 진행됨에 따라 농도가 작아지는 금속 전구체에 의해 입자의 분포가 넓어지고 입자의 생성보다는 입자의 성장으로 반응이 진행되는 것을 억제하면서 입자의 분포가 작아지게 하는 역할을 한다.In the initial stage of nucleation, fatty acids as dispersion stabilizers play an important role in stable particle growth while suppressing particle growth and particle entanglement after generation of particles having a size above a threshold. That is, as the reaction proceeds, the distribution of particles is widened by the metal precursor, which decreases in concentration, and serves to reduce the distribution of particles while suppressing the progress of the reaction due to growth of particles rather than generation of particles.
또한 환원제의 투입 후 일정 온도를 유지하면서 교반을 하는 것이 바람직하며, 상기 교반은 더 이상 용액에서의 색상의 변화가 없을 때 까지 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이때 온도가 50 ℃를 초과할 경우 입자가 성장하면서 원하는 나노 크기의 입자를 얻기 힘들며, 15 ℃ 미만일 경우 반응 시간이 오래 걸리면서 입도 분포가 넓어질 우려가 있기 때문에 반응온도를 15 내지 50 ℃를 유지하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to stir while maintaining a constant temperature after the addition of the reducing agent, and it is preferable to keep the agitation until there is no change in color in the solution. At this time, when the temperature exceeds 50 ℃, it is difficult to obtain the desired nano-sized particles as the particles grow, and when the temperature is less than 15 ℃, the reaction time is long and the particle size distribution may be widened, thereby maintaining the reaction temperature at 15 to 50 ℃. It is preferable.
상기 반응 공정에 의해 금속을 환원한 후 즉시 아세톤, 알코올(예: 메탄올, 에탄올) 또는 이들의 혼합물을 사용하여 급냉시킴으로써 금속 나노입자를 석출(침천)시켜 수득할 수 있다. 석출된 금속 나노입자를 상기 동일한 용액으로 3~4회 정도 충분히 세정한 후 진공 오븐에서 30-40 ℃ 정도에서 8시간 이상 건조하여 균일하게 건조된 금속 나노입자를 얻을 수 있다.
The metal nanoparticles may be obtained by precipitating (precipitating) the metal by reducing the metal by the reaction process and then quenching the mixture using acetone, alcohol (eg, methanol, ethanol) or a mixture thereof. The precipitated metal nanoparticles may be sufficiently washed with the same solution about 3-4 times, and then dried in a vacuum oven at about 30-40 ° C. for 8 hours or more to obtain uniformly dried metal nanoparticles.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 금속 나노입자를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a metal nanoparticle produced by the above production method.
본 발명에 따른 금속 나노입자는 좁은 입도분포와 함께 우수한 분산성을 가지며, 또한 저온 소성이 가능하다. 바람직하기로는 상기 금속 나노입자가 10-110 nm의 평균 입도 분포를 갖는 것이 좋다. 이에 따라 개인 휴대용 정보 단말기(personal digital assistants; PDA), 핸드폰, 무선인식장치의 태크(tag) 또는 안테나 등 각종 전자기기에서의 연성인쇄회로기판(FPCB) 형성, 및 액정표시장치(liquid crystal display; LCD)의 게이트 전극 형성용 금속 잉크에 유용하게 응용될 수 있다.
The metal nanoparticles according to the present invention have excellent dispersibility with narrow particle size distribution, and can also be fired at low temperature. Preferably the metal nanoparticles have an average particle size distribution of 10-110 nm. Accordingly, flexible printed circuit boards (FPCBs) are formed in various electronic devices such as personal digital assistants (PDAs), cell phones, tags or antennas of wireless recognition devices, and liquid crystal displays; It can be usefully applied to the metal ink for forming gate electrodes of LCDs).
또한 본 발명은 또한 상기 금속 나노입자를 포함하는 금속 잉크 조성물을 제공한다.In addition, the present invention also provides a metal ink composition comprising the metal nanoparticles.
상기 금속 잉크 조성물은 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 금속 나노입자를 용매에 재분산시킴으로써 제조될 수 있다. 이때 금속 잉크 조성물은 금속 나노입자 및 각종 용매와 하부막과의 부착력을 높이기 위해 올리고머 또는 폴리머를 추가로 포함할 수 있다.The metal ink composition may be prepared by redispersing the metal nanoparticles prepared by the method as described above in a solvent. In this case, the metal ink composition may further include an oligomer or a polymer to increase adhesion between the metal nanoparticles and various solvents and the lower layer.
상기 잉크 조성물의 제조에 사용되는 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 2-부탄올, 옥탄올, 2-에틸헥사놀, 펜탄올, 벤질알콜, 헥산올, 2-헥산올, 사이클로헥산올, 테르피네올 및 노나놀과 같은 알코올류; 메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 에틸렌글리콜 메틸에테르, 에틸렌글리콜 에틸에테르, 에틸렌글리콜 부틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에틸 에테르, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 부틸에테르 아세테이트 및 에틸렌 글리콜 에틸에테르 아세테이트와 같은 글리콜류; 및 톨루엔, 자일렌, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 및 에틸락테이트와 같은 유기용매를 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The solvent used in the preparation of the ink composition is methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 2-butanol, octanol, 2-ethylhexanol, pentanol, benzyl alcohol, hexanol, 2-hexanol, cyclohexane Alcohols such as ol, terpineol and nonanol; Methylene glycol, ethylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, di Ethylene glycol butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol methylethyl ether, propylene glycol methyl ether, dipropylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, di Glycols such as propylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol butyl ether acetate and ethylene glycol ethyl ether acetate; And organic solvents such as toluene, xylene, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl lactate, which can be used alone or in combination of two or more thereof.
상기 금속 나노입자의 재분산시 초음파 분산, 균질기를 통한 분산 등의 물리적인 방법 등을 통해서 일정한 분산 효과를 나타내도록 하는 것이 바람직하다. 상기 금속 잉크 조성물 내에 포함되는 금속 나노입자의 함량은 그 용도에 따라 적절히 조절될 수 있으나, 바람직하게는 잉크 조성물 총 중량에 대하여 30 내지 90 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
When the redispersion of the metal nanoparticles, it is preferable to exhibit a constant dispersion effect through a physical method such as ultrasonic dispersion, dispersion through a homogenizer. The content of the metal nanoparticles included in the metal ink composition may be appropriately adjusted according to its use, but may preferably be included in an amount of 30 to 90% by weight based on the total weight of the ink composition.
본 발명을 통해 지방산을 통해 쉽게 금속염을 제조할 수 있으며, 계면활성제는 에멀젼을 만들기 위한 수단이 아닌 분산제로 사용되어 첨가되는 물의 양을 제어할 필요가 없이 쉽게 균일한 핵 생성을 유도할 수 있는 합성이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따라 합성된 금속 나노입자 및 이를 포함하는 잉크 조성물은 첨가되는 지방산의 탄소수에 따라서 소성 온도 및 표면 거칠기, 고온에서의 응집(agglomeration)상태 및 표면 경도(hardness)를 제어할 수 있는 장점이 있다.
Through the present invention, metal salts can be easily prepared through fatty acids, and surfactants are used as dispersants, not as a means for making emulsions, so that they can easily induce uniform nucleation without controlling the amount of water added. This has the advantage of being possible. In addition, the metal nanoparticles synthesized according to the present invention and the ink composition including the same can control the firing temperature and surface roughness, the agglomeration state and the surface hardness at high temperature according to the carbon number of the fatty acid to be added. There is an advantage.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예][Example]
[실시예 1]Example 1
질산은 1 mol과 Ni, Cu, Zn, Pd 등의 금속 전구체 1개 이상 0.1 mol을 물 200 ml에 용해시키고 암모니아 1 mol을 첨가하여 물 속에서 금속 전구체를 완전히 해리시켜 질산은/금속 전구체의 수용액을 얻었다. 여기에 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 1개 이상의 지방산 0.5 mol 이상과 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 1개 이상의 지방산 0.5 mol 이하를 첨가하여 점도가 있는 불투명한 액체 또는 금속염이 석출된 백탁된 액체가 될 때 까지 1시간 이상 강제 교반을 실시하였다. 이후 알코올 300 ml를 첨가하여 환원되는 입자가 재분산 용매에 잘 분산되도록 유도하는 공정으로서 1시간 강제 교반하였는데, 이때 은/금속 지방산염이 알코올에 의해 일부 재석출되면서 백탁현상이 일어났다. 또한, 재분산 용매에서의 pH를 높여 안정성을 높이기 위해 아민으로서 트리에틸아민 1 mol을 첨가하고, 그 후 바로 환원제로서 페닐 하이드라진 1 mol을 천천히 10분간 적가하여 2시간 이상 강제 교반하면서 환원을 유도하였다.1 mol of silver nitrate and 0.1 mol or more of metal precursors such as Ni, Cu, Zn, and Pd were dissolved in 200 ml of water, and 1 mol of ammonia was added to completely dissociate the metal precursor in water to obtain an aqueous solution of silver nitrate / metal precursor. . To this is added 0.5 mol or more of one or more fatty acids having 2 to 11 carbon atoms in the main chain and 0.5 mol or less of one or more fatty acids having 12 to 26 carbon atoms in the main chain, thereby causing a viscous opaque liquid or a turbid liquid having precipitated metal salts. Forced stirring was performed for at least 1 hour until it became. Thereafter, 300 ml of alcohol was added thereto to induce the particles to be well dispersed in the redispersed solvent. The mixture was stirred for 1 hour. At this time, silver / metal fatty acid salts were partially reprecipitated with alcohol, causing cloudiness. In addition, 1 mol of triethylamine was added as an amine to increase the pH in the redispersion solvent, and then 1 mol of phenyl hydrazine was slowly added dropwise as a reducing agent for 10 minutes to induce reduction while forcibly stirring for 2 hours or more. .
환원된 용액을 메탄올 및 아세톤으로 침전하고 3회 이상 세정하여 깨끗한 나노입자를 수득하고, 30 ℃ 진공로에서 6시간 건조하여 목적하는 금속 나노입자를 얻었다.
The reduced solution was precipitated with methanol and acetone and washed three times or more to obtain clean nanoparticles, and dried for 6 hours in a vacuum furnace at 30 ° C. to obtain desired metal nanoparticles.
[실시예 2][Example 2]
질산은 1 mol과 Ni, Cu, Zn, Pd 등의 전구체 1개 이상 0.1 mol을 물 200 ml에 용해시켜 질산은/금속 전구체 수용액을 얻었다. 여기에 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 1개 이상의 지방산 0.5 mol 이상과 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 1개 이상의 지방산 0.5 mol 이하를 암모니아 1 mol과 섞은 상태에서 질산은/금속 전구체 수용액에 천천히 적가하면서 백색의 침전물을 얻었다. 이러한 백색 침전물을 여과하여 수득한 후 초순수화 메탄올 등으로 1회 이상 세정하고 40 ℃ 진공 오븐에서 건조하였다.1 mol of silver nitrate and 0.1 mol of one or more precursors such as Ni, Cu, Zn, and Pd were dissolved in 200 ml of water to obtain an aqueous solution of silver nitrate / metal precursor. At least 0.5 mol of one or more fatty acids having 2 to 11 carbon atoms in the main chain and 0.5 mol or less of one or more fatty acids having 12 to 26 carbon atoms in the main chain are slowly added dropwise to an aqueous solution of silver nitrate / metal precursor while mixing with 1 mol of ammonia. A white precipitate was obtained. The white precipitate was obtained by filtration, washed once or more with ultrapure methanol, and dried in a vacuum oven at 40 ° C.
건조된 백색의 분말을 자일렌, 톨루엔 등의 비극성 용매에 분산, 용해시킨 후 재분산 용매에서의 안정성을 위해 트리에틸아민 1 mol을 첨가하였다. 이어, 환원제로서 페닐 하이드라진 또는 하이드라진 1 mol을 천천히 10분간 적가하고 2시간 이상 강제교반하면서 환원을 유도하였다.The dried white powder was dispersed and dissolved in a nonpolar solvent such as xylene and toluene, and then 1 mol of triethylamine was added for stability in the redispersion solvent. Subsequently, 1 mole of phenyl hydrazine or hydrazine was slowly added dropwise as a reducing agent for 10 minutes, and reduction was induced by forcibly stirring for 2 hours or more.
환원된 용액은 메탄올 및 아세톤으로 침전하고 3회 이상 세정하여 깨끗한 나노입자를 수득하고, 30 ℃ 진공 오븐에서 6시간 건조하여 목적하는 나노입자를 얻었다.
The reduced solution was precipitated with methanol and acetone and washed three or more times to obtain clean nanoparticles, and dried for 6 hours in a vacuum oven at 30 ℃ to obtain the desired nanoparticles.
[시험예 1][Test Example 1]
상기의 합성 조건 중 지방산 및 금속 전구체의 조건을 하기 표 1에 제시된 바와 같이 조절하여 금속 나노입자를 제조한 후, 금속 나노입자를 테르핀올에 분산시켜 프린팅 성능 및 저온 소성 성능실험을 실시하였다. 질산은은 각 실시예에서 각각 1 mol씩 첨가하였다.After preparing the metal nanoparticles by adjusting the conditions of the fatty acid and the metal precursor in the synthesis conditions as shown in Table 1, the metal nanoparticles were dispersed in the terpinol, and the printing performance and the low temperature calcining performance test were performed. Silver nitrate was added 1 mol each in each example.
DMOA : 디메틸옥타노익산, EHA : 에틸 헥사노익산, ISA : 이소스테아릭산, ROA : 리신올레익산, OA : 올레산, HAS : 하이드록시 스테아릭산, HA : 헥사오익산, BA : 부티르산, IBA : 이소부티르산, VA : 발레산, Zn, Cu, Ni, Pd : 각각 질산염으로 첨가DMOA: Dimethyloctanoic acid, EHA: ethyl hexanoic acid, ISA: isostearic acid, ROA: lysine oleic acid, OA: oleic acid, HAS: hydroxy stearic acid, HA: hexaoic acid, BA: butyric acid, IBA: iso Butyric acid, VA: valeric acid, Zn, Cu, Ni, Pd: each added as nitrate
상기 실시예 1 내지 40, 및 비교예 1 및 2에서 합성된 나노입자를 사용하여 테르핀올에 각각 30-80 중량%로 용해 및 분산하여 준비된 그라비아 옵셋(Gravure Off-set) 장비로 프린팅 성능실험, 저온소성 실험 및 격자부착성 실험을 통한 접착력 실험을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Printing performance test using a Gravure Off-set equipment prepared by dissolving and dispersing 30-80% by weight in terpinol using the nanoparticles synthesized in Examples 1 to 40 and Comparative Examples 1 and 2, Adhesion test through low temperature baking test and lattice adhesion test was performed, and the results are shown in Table 2 below.
그라비아 옵셋 프린팅은 롤 또는 판 형태의 원하는 패턴이 새겨진 인쇄판에 잉크 또는 페이스트를 도포 후 블레이드(blade)를 사용하여 원하지 않는 부분의 잉크 또는 페이스트를 제거한 뒤 일반적으로 PDMS로 이루어진 블랑켓(blanke) 판에 전사 과정인 옵(off) 공정과 그 후 블랑켓에서의 원하는 필름이나 유리기판으로의 전사하는 과정인 셋(set) 공정으로 이루어지며, 셋 공정시 블랑켓에 잉크나 페이스트가 남아 있을 경우 다음 인쇄 시 불량의 요인이 되므로 거의 모든 잉크나 페이스트가 원하는 기재로 전사되어야 한다. Gravure offset printing is done by applying ink or paste to a printing plate engraved with a desired pattern in the form of a roll or plate, using a blade to remove the unwanted ink or paste, and then to a blanket plate generally made of PDMS. It consists of an off process, which is a transfer process, and a set process, which is a process of transferring from a blanket to a desired film or glass substrate, and the next printing when ink or paste remains on the blanket during the set process. Almost all inks or pastes should be transferred to the desired base material as it may cause defects.
상기 표 2의 옵셋 프린팅 값은 각각의 금속 나노입자가 셋 공정시 블랑켓에서 기재로의 전사율을 의미하며, 탄소수가 12개 이상인 지방산이 많이 들어갈수록 전사율이 높아지며, 올레익산보다 하이드록시가 들어가 있는 하이드록시 스테아릭산과 리신올레산이 전사율이 높은 것을 알 수 있으며, 탄소수가 11개 이하인 지방산에서도 11개에 근접할수록 좀 더 전사율이 높아지는 것을 알 수 있다. 실시예 6에서 합성된 나노입자를 사용하여 프린팅 성능시험을 수행한 결과를 도 3에 사진으로서 나타내었는데, 촘촘한 패턴 구조에서도 전사가 거의 완벽하게 이루어진 것을 볼 수 있다.The offset printing values in Table 2 refer to the transfer rate of each metal nanoparticle from the blanket to the substrate during the set process, and the more the fatty acid having 12 or more carbon atoms, the higher the transfer rate, the more hydroxy than the oleic acid. It can be seen that the hydroxy stearic acid and lysine oleic acid contained therein have a high transcription rate, and even closer to 11 fatty acids having 11 or less carbon atoms, the higher the transcription rate. The results of the printing performance test using the nanoparticles synthesized in Example 6 is shown as a photograph in FIG.
일반적으로 마이크로 은 입자 및 폴리머, 모노머의 조합으로 이루어진 페이스트의 경우 450 ℃ 이상에서 30분 이상 소성을 통해 90-100 μΩㅇ㎝ 정도의 전기 전도도를 나타낸다. 본 발명에서의 저온 소성은 250 ℃ 이하의 온도에서 100 μΩㅇ㎝ 이하의 전기 전도도를 나타내는 것으로 정의하며, 상기 합성에 의해 얻은 나노입자는 모두 250 ℃ 이하의 온도에서 100 μΩㅇ㎝ 이하의 전기 전도도를 나타냄을 알 수 있다.In general, a paste composed of a combination of micro silver particles, polymers, and monomers exhibits electrical conductivity of about 90-100 μΩ ㅇ cm through firing for at least 30 minutes at 450 ° C or higher. Low temperature firing in the present invention is defined as showing an electrical conductivity of 100 μΩ ㅇ cm or less at a temperature of 250 ℃ or less, all of the nanoparticles obtained by the synthesis of the electrical conductivity of 100 μΩ ㅇ cm or less at a temperature of 250 ℃ or less. It can be seen that.
즉, 프린팅 특성 및 저온에서의 양호한 전기 전도도 특성을 얻기 위해서는 서로 특성이 상이한 2종 이상의 지방산 및 1종 이상의 금속 전구체가 질산은 이외에 더 포함되어야 함을 알 수 있다.That is, it can be seen that two or more fatty acids and one or more metal precursors having different properties from each other should be included in addition to silver nitrate to obtain printing properties and good electrical conductivity properties at low temperatures.
이러한 사실은 비교예 1 및 2의 결과로부터도 알 수 있는데, 1종의 지방산이 포함된 경우 프린팅 특성 및 전기 전도도 특성 중 적어도 한 가지 특성은 만족할만한 결과를 얻지 못하였다.This fact can be seen from the results of Comparative Examples 1 and 2, and when one fatty acid is included, at least one of the printing characteristics and the electrical conductivity characteristics has not been satisfactory.
또한 부착력 실험은 표준 실험 규격인 ASTM D3359 의 격자부착성 실험을 통해서 종, 횡으로 각각 1 mm 씩 총 10개를 규격 칼을 통해 실험 기재에 전면 코팅된 은 전극을 절단하여 총 100개의 격자를 만들고 규격 접착테이프를 50 mm/min(0.28 kgf의 장력)으로 떼어내면서 남아 있는 격자의 수를 표현한 것이다. In addition, the adhesion test was carried out through the lattice adhesion test of ASTM D3359, which is a standard test standard, and a total of 10 grids of 1 mm each in length and width were cut through a standard knife to make a total of 100 lattices. The number of gratings remaining is expressed by peeling off the standard adhesive tape at 50 mm / min (tension of 0.28 kgf).
단독의 이종 금속 보다는 2개 이상을 적절한 조합으로 첨가할 경우 격자부착성 실험에 의한 부착력이 양호하며, 단독 이종 금속에서는 Ni 전구체를 첨가하였을 경우 가장 좋지 않은 결과를 보였지만 비교예의 경우처럼 첨가하지 않은 경우 보다는 양호한 부착력을 보였다. 또한, 탄소수 11개 이하의 지방산에서 11개에 근접할수록 좀더 양호한 부착력을 보이고 있으며, 탄소수가 12개 이상의 지방산을 많이 첨가할수록 부착력에서는 양호한 결과를 보였다.When two or more metals are added in an appropriate combination, the adhesion by lattice adhesion test is good. In the case of a single metal dissimilarity, the best results are obtained when Ni precursor is added but not added as in the comparative example. Rather than good adhesion. In addition, the closer to 11 in the fatty acid having less than 11 carbon atoms showed a better adhesion, the more the addition of 12 or more fatty acids in the carbon number showed a good result in adhesion.
위의 실험을 통해서 비교예 1 및 2의 경우처럼 단독의 지방산만으로 합성할 경우 프린팅 특성, 기재에 대한 부착력, 저온소성 능력을 모두 갖추기 어렵지만, 지방산 및 이종금속 전구체를 조건에 맞게 합성함으로써 나노입자 자체에서부터 양호한 성능을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다.
When the synthesis using only the fatty acid alone as in the case of Comparative Examples 1 and 2 through the above experiments, it is difficult to have all of the printing properties, adhesion to the substrate, low-temperature firing ability, but by synthesizing the fatty acid and dissimilar metal precursors according to the conditions nanoparticles themselves It can be seen from that that good performance can be obtained.
[시험예 2][Test Example 2]
상기 표 1에서 실시예 1 및 34의 조건으로 합성된 나노입자에서 분산용매 및 첨가제를 하기 표 3에 제시된 바와 같이 변경하면서 기재에 대한 부착력 및 프린팅 특성 실험을 실시하였다. 또한, 상기 표 1에서 비교예 1 및 2의 조건으로 합성된 나노입자에 분산용매를 첨가하여 상기 실시예와 비교 평가를 실시하였다.In the nanoparticles synthesized under the conditions of Examples 1 and 34 in Table 1, the dispersion solvent and the additives were changed as shown in Table 3 below, and the adhesion and printing characteristics of the substrate were tested. In addition, in Table 1, a dispersion solvent was added to the nanoparticles synthesized under the conditions of Comparative Examples 1 and 2, and the comparative evaluation was performed with the above Examples.
하기 실시예 41 내지 50은 실시예 1에서 제조된 나노입자를 각각 30-80 중량% 범위에서 첨가하였으며, 나노입자를 제외한 분산용매에서의 각각의 무게비로 중량비율을 정하였다.In Examples 41 to 50, the nanoparticles prepared in Example 1 were added in the range of 30-80 wt%, respectively, and the weight ratio was determined by the respective weight ratios in the dispersion solvent except the nanoparticles.
(wt%)content
(wt%)
(wt%)content
(wt%)
(wt%)content
(wt%)
TPN : 테르핀올, MEDG : 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르, BCA : 에틸렌글리콜 부틸에테르 아세테이트, IPA : 이소프로판올
TPN: terpinol, MEDG: diethylene glycol methylethyl ether, BCA: ethylene glycol butyl ether acetate, IPA: isopropanol
상기 표 3의 결과로부터 알 수 있듯이, TPN 이외의 분산용매는 프린팅 공정 중 건조시간을 조절할 수 있어 그라비아 옵셋 프린팅에서 좀더 양호한 결과를 도출할 수 있으며, 하부 기재와의 접착력도 향상시키는 것을 알 수 있다. 또한 TPN과 용해도가 비슷한 옥탄올도 TPN과 비슷한 결과를 보임을 알 수 있다.As can be seen from the results of Table 3, the dispersion solvent other than TPN can control the drying time during the printing process, which can lead to better results in gravure offset printing, it can be seen that also improves the adhesion to the lower substrate. . In addition, octanol with similar solubility with TPN shows similar results with TPN.
위의 결과를 통하여 본 발명의 방법에 의해 합성된 나노입자는 비극성 용매 및 알코올류, 글리콜류, 글리콜에테르류, 글리콜에테르 아세테이트 류 등에 분산이 잘 되고 프린팅 특성이 우수함을 알 수 있다.Through the above results, it can be seen that the nanoparticles synthesized by the method of the present invention are well dispersed in nonpolar solvents and alcohols, glycols, glycol ethers, glycol ether acetates, etc., and have excellent printing characteristics.
Claims (14)
(2) 상기 단계 (1)에서 제조된 금속 전구체 수용액에, 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상과 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소 1종 이상을 첨가하여 금속-지방산 리간드 화합물을 형성하는 단계; 및
(3) 상기 단계 (2)에서 제조된 금속-지방산 리간드 화합물을 극성 또는 비극성 유기용매와 아민 중에 분산시킨 후, 여기에 환원제를 첨가하여 금속을 환원, 석출시켜 금속 나노입자를 수득하는 단계
를 포함하는 금속 나노입자의 제조방법.(1) dissolving the metal precursor in water and adjusting the pH of the aqueous metal precursor solution to 9-11;
(2) to the aqueous metal precursor solution prepared in step (1), at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 2 to 11 carbon atoms in the main chain and at least one carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain; Adding to form a metal-fatty acid ligand compound; And
(3) dispersing the metal-fatty acid ligand compound prepared in step (2) in a polar or non-polar organic solvent and an amine, and then adding a reducing agent to reduce and precipitate the metal to obtain metal nanoparticles.
Method of producing a metal nanoparticle comprising a.
상기 금속 전구체가 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 팔라듐, 백금, 아연, 철, 인듐 및 마그네슘 중에서 선택되는 금속의 질산염, 황산염, 아세트산염, 인산염, 규산염 및 염산염으로 이루어진 무기염에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 1,
In the inorganic salt consisting of nitrates, sulfates, acetates, phosphates, silicates and hydrochlorides of the metal precursor is selected from metals selected from gold, silver, copper, aluminum, nickel, tin, palladium, platinum, zinc, iron, indium and magnesium. Method for producing a metal nanoparticles, characterized in that more than one species selected.
상기 금속 전구체가 은의 무기염을 주성분으로 하고 은 이외의 다른 금속 1종 이상의 무기염을 보조성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 2,
The metal precursor is a method for producing metal nanoparticles, characterized in that the inorganic salt of the silver as a main component and one or more inorganic salts other than silver as an auxiliary component.
상기 보조성분의 금속을 은의 무기염 1 mol에 대해 0.001 내지 0.3 mol의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 3,
Method for producing a metal nanoparticles, characterized in that the metal of the auxiliary component is used in an amount of 0.001 to 0.3 mol with respect to 1 mol of an inorganic salt of silver.
상기 금속 전구체 수용액의 pH를 암모니아 또는 아민류를 첨가하여 조절하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 1,
PH of the aqueous metal precursor solution is controlled by adding ammonia or amines.
상기 카르복실기-함유 지방산 탄화수소가 하기 화학식 1 내지 3의 구조를 갖는 포화 또는 불포화 지방산 탄화수소인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법:
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 식에서,
R1, R1', R2, R2', R3, R3' 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 이소알킬, 알콕시, 알칸올, 하이드록시 또는 아미노이고;
n은 1 내지 20의 정수이다.The method of claim 1,
Method for producing a metal nanoparticles, characterized in that the carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon is a saturated or unsaturated fatty acid hydrocarbon having a structure of the following formula (1):
[Formula 1]
(2)
(3)
Where
R 1 , R 1 ′, R 2 , R 2 ′, R 3 , R 3 ′ and R 4 are each independently hydrogen, alkyl, isoalkyl, alkoxy, alkanol, hydroxy or amino;
n is an integer from 1 to 20.
상기 주쇄의 탄소수가 2 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소가 아세토닉산, 부티르산, 하이드록시 부티르산, 헥사노익산, 이소부티르산, 발레산, 피발산, 메틸옥타노익산, 디메틸옥타노익산, 메틸헥사노익산, 에틸헥사노익산, 부틸헥사노익산, 디에틸헥사노익산, 디메틸에틸헥사노익산, 트리메틸노난산, 이소스테아릭산 및 이소헥실데카노익산로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 1,
Carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbons having 2 to 11 carbon atoms in the main chain include acetoniic acid, butyric acid, hydroxy butyric acid, hexanoic acid, isobutyric acid, valeric acid, pivalic acid, methyloctanoic acid, dimethyloctanoic acid, methylhexahexa It is characterized in that at least one selected from the group consisting of noic acid, ethyl hexanoic acid, butyl hexanoic acid, diethyl hexanoic acid, dimethylethyl hexanoic acid, trimethyl nonanoic acid, isostearic acid and isohexyl decanoic acid. Method for producing a metal nanoparticles.
상기 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소가 올레산, 리신올레산, 스테아릭산, 하이드록시스테아릭산, 리놀레산, 아미노데카노익산, 하이드록시 데카노익산, 라우르산, 데케노익산, 운데케노익산, 팔리트올레산, 헥실데카노익산, 하이드록시팔미틱산, 하이드록시미리스트산, 하이드록시데카노익산, 팔미트올레산 및 미스리스올레산로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 1,
The carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain is oleic acid, lysoleic acid, stearic acid, hydroxystearic acid, linoleic acid, aminodecanoic acid, hydroxy decanoic acid, lauric acid, dekenoic acid, unde Metals, characterized in that at least one selected from the group consisting of kenoic acid, parotoleic acid, hexyldecanoic acid, hydroxypalmitic acid, hydroxymyritic acid, hydroxydecanoic acid, palmilean acid and misrisoleic acid Method for producing nanoparticles.
상기 주쇄의 탄소수가 6 내지 11개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 금속 전구체 1 mol에 대해 0.5 내지 1 mol의 양으로 사용하고, 상기 주쇄의 탄소수가 12 내지 26개인 카르복실기-함유 지방산 탄화수소를 금속 전구체 1 mol에 대해 0.0001 내지 0.5 mol의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.The method of claim 1,
The carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 6 to 11 carbon atoms in the main chain is used in an amount of 0.5 to 1 mol per 1 mol of the metal precursor, and the carboxyl group-containing fatty acid hydrocarbon having 12 to 26 carbon atoms in the main chain is used in 1 mol of the metal precursor. Method for producing metal nanoparticles, characterized in that it is used in an amount of 0.0001 to 0.5 mol.
상기 환원제가 하이드라진, 페닐하이드라진 및 암모늄 보로하이드라이드로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법. The method of claim 1,
The reducing agent is a method for producing metal nanoparticles, characterized in that at least one selected from the group consisting of hydrazine, phenylhydrazine and ammonium borohydride.
상기 금속 나노입자가 10-110 nm의 평균 입도 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.The method of claim 11,
Metal nanoparticles, characterized in that the metal nanoparticles have an average particle size distribution of 10-110 nm.
상기 금속 잉크 조성물이 전자기기의 연성인쇄회로기판용 또는 액정표시장치의 게이트 전극 형성용 잉크로 사용되는 것을 특징으로 하는 금속 잉크 조성물.The method of claim 13,
And the metal ink composition is used as a flexible printed circuit board of an electronic device or as an ink for forming a gate electrode of a liquid crystal display device.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013147442A1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 주식회사 동진쎄미켐 | Copper paste composition for printing, and method of forming metal pattern using same |
| WO2014104540A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 삼성정밀화학 주식회사 | Method for preparing metal ink, and metal ink prepared by same |
| KR101444738B1 (en) * | 2011-11-21 | 2014-09-30 | 한화케미칼 주식회사 | A paste composition for front electrode of solar cell and solar cell using the same |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5850784B2 (en) * | 2012-03-29 | 2016-02-03 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | Booster antenna and manufacturing method thereof |
| KR20140027624A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-07 | 삼성정밀화학 주식회사 | The preparation of metal nano-particles by using phase transfer reduction method and metal inks containing metal nano-particles |
| JP6029719B2 (en) * | 2014-07-31 | 2016-11-24 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | Silver powder, method for producing the same, and conductive paste |
| CN104148668A (en) * | 2014-08-22 | 2014-11-19 | 宁波蓝威环保科技有限公司 | Preparation method of liquid phase nanometer silver colloid |
| WO2016204105A1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-22 | 株式会社大阪ソーダ | Composition for manufacturing metal nanoparticles |
| CN107629544A (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-26 | 苏州斯贝孚光电科技有限公司 | A kind of preparation method of multi-element compounds nanoelectronic ink combined type |
| CN106590173A (en) * | 2016-12-01 | 2017-04-26 | 南京大学 | Nano-metal ink capable of being cured at low temperatures, preparation method therefor and application of nano-metal ink |
| CN106634215A (en) * | 2016-12-01 | 2017-05-10 | 南京大学 | Nano indium ink for flexible electronic devices as well as preparation method and application of nano indium ink |
| EP3476802A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-01 | Alessandro La Torre | Processing of optically active terrestrial carbon forms |
| CN108436103A (en) * | 2018-05-30 | 2018-08-24 | 湖北工程学院 | A kind of palladium nano flower and preparation method thereof |
| JP2020073712A (en) * | 2019-09-12 | 2020-05-14 | 株式会社新光化学工業所 | Method and device for producing nickel fine particles and nickel fine particles |
| KR102405859B1 (en) * | 2020-10-19 | 2022-06-09 | 파워팩 주식회사 | Antibacterial film comprising metal nano powder and method for preparing thereof |
| KR102401091B1 (en) * | 2020-11-03 | 2022-05-23 | 엘에스니꼬동제련 주식회사 | Silver powder for conductive paste with improved elasticity and method for producing the same |
| CN115259978A (en) * | 2022-08-12 | 2022-11-01 | 南京理工大学 | Polydopamine-coated aluminum trihydride compound with core-shell structure and preparation method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006219693A (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Harima Chem Inc | Method for producing fine particle of metallic silver |
| JP2008019504A (en) * | 2006-07-10 | 2008-01-31 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Manufacturing method of metal nanoparticle |
| JP2009256779A (en) * | 2008-03-27 | 2009-11-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for producing copper fine particle-dispersed aqueous solution, and method for storing the copper fine particle-dispersed aqueous solution |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005081501A (en) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Ulvac Japan Ltd | Metallic nano particle and its manufacturing method, metallic nano particle dispersion fluid and its manufacturing method, and metallic thin line, metallic membrane and their manufacturing method |
| TWI348405B (en) * | 2004-07-08 | 2011-09-11 | Mitsubishi Materials Corp | Method for manufacturing metallic fine particles, metallic fine particles manufactured thereby, and composition, optical absorber and applied product including the same |
| US20060044382A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Yimin Guan | Metal colloid dispersions and their aqueous metal inks |
| JP4839767B2 (en) * | 2005-10-14 | 2011-12-21 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | A method for producing a metal fine particle dispersion, a conductive ink using the metal fine particle dispersion produced by the method, and a conductive pattern. |
| EP2052043B1 (en) * | 2006-08-07 | 2016-10-12 | Inktec Co., Ltd. | Process for preparation of silver nanoparticles, and the compositions of silver ink containing the same |
| JP5252843B2 (en) * | 2007-01-09 | 2013-07-31 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | Silver ink and its manufacturing method |
| CN101503396B (en) * | 2009-03-04 | 2011-07-20 | 沈阳天峰生物工程技术有限公司 | Semisynthesis of paclitaxel |
-
2010
- 2010-03-30 KR KR1020100028731A patent/KR101700615B1/en active IP Right Grant
-
2011
- 2011-03-24 TW TW100110117A patent/TWI543826B/en active
- 2011-03-29 CN CN201110081848.8A patent/CN102205423B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006219693A (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Harima Chem Inc | Method for producing fine particle of metallic silver |
| JP2008019504A (en) * | 2006-07-10 | 2008-01-31 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | Manufacturing method of metal nanoparticle |
| JP2009256779A (en) * | 2008-03-27 | 2009-11-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for producing copper fine particle-dispersed aqueous solution, and method for storing the copper fine particle-dispersed aqueous solution |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101444738B1 (en) * | 2011-11-21 | 2014-09-30 | 한화케미칼 주식회사 | A paste composition for front electrode of solar cell and solar cell using the same |
| EP2784784A4 (en) * | 2011-11-21 | 2015-07-15 | Hanwha Chemical Corp | Paste composition for front surface electrode of solar cell and solar cell using same |
| WO2013147442A1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 주식회사 동진쎄미켐 | Copper paste composition for printing, and method of forming metal pattern using same |
| KR20130110389A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-10 | 주식회사 동진쎄미켐 | Copper paste composition for printing and the forming method for metal pattern using the same |
| WO2014104540A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 삼성정밀화학 주식회사 | Method for preparing metal ink, and metal ink prepared by same |
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