WO2017199832A1 - 金属ナノ粒子水分散液 - Google Patents
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Definitions
- the problem to be solved by the present invention is to provide an aqueous dispersion of metal nanoparticles with reduced adhesion to a liquid contact part of a storage container, a liquid storage tank used in the process, a jig, an apparatus or the like.
- the polymer (Y2) has one or more anionic functional groups selected from the group consisting of carboxy group, phosphoric acid group, phosphorous acid group, sulfonic acid group, sulfinic acid group and sulfenic acid group, Since it has a function of adsorbing to the metal nanoparticle (X) through the lone pair of atoms, and at the same time, a negative charge is imparted to the surface of the metal nanoparticle (X), the repulsion of the colloidal particles Aggregation can be prevented, and the composite of polymer (Y2) and metal nanoparticles (X) can be stably dispersed in water.
- the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid monomer having a polyethylene glycol chain having an average unit number of ethylene glycol of 20 or more is preferably in the range of 1,000 to 2,000. When the weight average molecular weight is within this range, the water dispersibility of the composite with the metal nanoparticles (X) becomes better.
- the average particle diameter of the metal nanoparticles (X) can be estimated by a transmission electron micrograph, and the average value of 100 particles in the range of 0.5 to 100 nm is, for example, the above-mentioned patent It can be easily obtained by the methods described in Japanese Patent No. 4697356, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-209421, and the like.
- the metal nanoparticles (X) thus obtained are protected by the polymer (Y2) and exist individually one by one, and can be stably dispersed in an aqueous dispersion medium.
- the composite is printed or coated on a substrate and the composite is applied on the substrate to form a wiring or conductive layer, the printed or coated substrate is dried and fired.
- the wiring and the conductive layer may be directly formed, or electroless or electrolytic plating may be performed.
- the metal nanoparticle aqueous dispersion of the present invention provides a composite of metal nanoparticles and an organic compound on a substrate by a simple method such as printing, coating, or dipping. It can be formed and can be suitably used as a catalyst solution for electroless plating.
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Abstract
Description
試料の分析は以下の装置を用いて実施した。透過型電子顕微鏡(TEM)観察は、日本電子株式会社製「JEM-1400」で行った(調製例1)。
温度計、攪拌機及び還流冷却器を備えた四つ口フラスコに、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と略記する。)32質量部及びエタノール32質量部を仕込んで、窒素気流下で攪拌しながら80℃に昇温した。次に、ホスホオキシエチルメタクリレート(共栄社化学株式会社製「ライトエステル P-1M」)20質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(日油株式会社製「ブレンマー PME-1000」、分子量1,000)80質量部、3-メルカプトプロピオン酸メチル4.1質量部及びMEK80質量部の混合物と、重合開始剤(和光純薬株式会社「V-65」、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル))0.5質量部及びMEK5質量部の混合物とをそれぞれ2時間かけて滴下した。滴下終了後、4時間ごとに重合開始剤(日油株式会社製「パーブチルO」)0.3質量部を2回添加し、80℃で12時間攪拌した。得られた樹脂溶液に水を加え転相乳化し、減圧脱溶剤した後、水を加えて濃度を調整することで、不揮発分76.8質量%の重合物(Y2-1)の水溶液が得られた。この重合物(Y2-1)は、メトキシカルボニルエチルチオ基、リン酸基及びポリエチレングリコール鎖を有するものであり、その重量平均分子量(ゲルパーミエーション・クロマトグラフィーにより測定されたポリスチレン換算値)は4,300、酸価は97.5mgKOH/gであった。
N,N-ジエチルヒドロキシルアミンの85質量%水溶液463g(4.41mol)、合成例1で得られた重合物(Y2-1)の水溶液30g((Y2-1)として23g)及び水1,250gを混合し還元剤溶液を調製した。
銀ナノ粒子は着色しているため、基材上に付着した場合、基材の着色によって、ごく少量でも目視で確認することができる。このため、一定濃度の銀ナノ粒子水分散液を用意して、これに基材を5分間浸漬した後、目視で観察して着色の度合いによって銀吸着の程度を比較した。
1Lビーカーに1質量%ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート水溶液を5.0g、及び調製例1で得られた10質量%銀ナノ粒子水分散液5.0gを加え、イオン交換水990gで希釈した。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、及びガラスの各基材を浸漬したところ、基材は着色せず、銀ナノ粒子は、ほとんど付着しなかった。界面活性剤添加によって、基材への銀ナノ粒子の吸着を抑止できることが確認できた。
1Lビーカーに1質量%ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル水溶液を5.0g、及び調製例1で得られた10質量%銀ナノ粒子水分散液5.0gを加え、イオン交換水490gで希釈した。これに、イオン化合物として、クエン酸3ナトリウム10gをイオン交換水490gに溶解させたものを加えた。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、及びガラスの各基材を浸漬したところ、基材は着色せず、銀ナノ粒子はほとんど付着しなかった。イオン化合物が多量に存在する条件でも、基材への銀ナノ粒子の吸着を抑止できることが確認できた。
1Lビーカーに調製例1で得られた10質量%銀ナノ粒子水分散液5.0gを加え、イオン交換水995gで希釈した。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、及びガラスの各基材を浸漬したところ、基材上に着色が認められ、実施例1及び2よりも明らかに銀ナノ粒子が多量に付着したことが確認できた。また、この着色は流水で洗浄しても除去できなかった。
1Lビーカーに調製例1で得られた10質量%銀ナノ粒子水分散液5.0gを加え、イオン交換水495gで希釈した。これにクエン酸3ナトリウム10gをイオン交換水490gに溶解させたものを加えた。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、及びガラスの各基材を浸漬したところ、強い着色が認められ、比較例1よりも、さらに多くの銀ナノ粒子が付着したことを確認した。またこの着色は、流水で洗浄しても除去できなかった。
Claims (7)
- 金属ナノ粒子(X)及び有機化合物(Y)の複合体と、ノニオン性界面活性剤(Z)とを含有することを特徴とする金属ナノ粒子水分散液。
- 前記有機化合物(Y)が、アニオン性官能基を有する有機化合物(Y1)である請求項1記載の金属ナノ粒子水分散液。
- 前記アニオン性官能基を有する有機化合物(Y1)が、カルボキシ基、リン酸基、亜リン酸基、スルホン酸基、スルフィン酸基及びスルフェン酸基からなる群から選ばれる1種以上のアニオン性官能基を有する(メタ)アクリル酸系単量体を含有する単量体混合物(I)の重合物(Y2)である請求項2記載の金属ナノ粒子水分散液。
- 前記単量体混合物(I)中に、エチレングリコールの平均ユニット数が20以上のポリエチレングリコール鎖を有する(メタ)アクリル酸系単量体を含有する請求項3記載の金属ナノ粒子水分散液。
- 前記重合物(Y2)の重量平均分子量が、3,000~20,000の範囲である請求項3又は4記載の金属ナノ粒子水分散液。
- 前記金属ナノ粒子(X)の金属種が、銀、銅又はパラジウムである請求項1~5のいずれか1項記載の金属ナノ粒子水分散液。
- 前記金属ナノ粒子(X)の透過型電子顕微鏡写真から求められる平均粒子径が0.5~100nmの範囲である請求項1~6のいずれか1項記載の金属ナノ粒子水分散液。
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