一種用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及印刷與柔性電子領(lǐng)域，特別指通過制備附載催化功能的不含溶劑的粉末，使用靜電復(fù)印原理將粉末圖案化打印在基材表面，然后進(jìn)一步將帶有打印圖案的基材通過化學(xué)鍍銅槽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，得到導(dǎo)電圖案。
【背景技術(shù)】
[0002]印刷電子技術(shù)作為近年來新興的制造技術(shù)，擁有著傳統(tǒng)電子制造技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢(shì)，受到了國際和國內(nèi)的廣泛關(guān)注。包括噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、凸版印刷等的印刷方法都可以被用于印刷電子技術(shù)，但是這些方法都是用功能性油墨或漿料作為印刷材料，油墨或漿料中的溶劑和添加劑需要在高溫或輻射的特殊條件下才能固化成型，這對(duì)材料的選擇和工藝流程都提出了挑戰(zhàn)。而且這些含有導(dǎo)電材料前驅(qū)體溶液的油墨當(dāng)打印或印刷到基材表面時(shí)，油墨中的導(dǎo)電材料前驅(qū)體會(huì)在原位置發(fā)生擴(kuò)散或擴(kuò)展，從而導(dǎo)致圖案邊界的模糊或破壞，同時(shí)導(dǎo)電材料前驅(qū)體的溶液由于表面張力的存在對(duì)于傳統(tǒng)的硬質(zhì)基底是浸潤的，這就必然造成圖案邊界的模糊。
[0003]作為目前廣泛使用的另一種印刷方法，激光打印卻沒有受到關(guān)注，目前尚無激光打印直接用于印刷電子的研究。激光打印所用墨粉一般包含樹脂、炭黑、電荷調(diào)節(jié)劑、流動(dòng)化劑等，其中樹脂作為炭黑的載體能夠在墨粉轉(zhuǎn)移到紙張之后經(jīng)過熱壓被軟化并滲透進(jìn)紙張的粗糙表面內(nèi)，從而留下黑色的印跡。激光打印機(jī)所用墨粉不含溶劑，無需干燥固化過程，相對(duì)于墨水和漿料有明顯的優(yōu)勢(shì)，然而如何將催化材料前驅(qū)體穩(wěn)定、均勻地附載到激光打印機(jī)墨粉上以及如何制備粒徑小且均一的顆粒成為亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有導(dǎo)電油墨易擴(kuò)散、易堵噴頭、需高溫固化等不足，提供一種用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法。通過將催化劑前驅(qū)體和墨粉分別分散于液相后再進(jìn)行混合還原，該制備方法的混合效果快速且均勻。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0006]—種用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)催化劑前驅(qū)體溶液的制備:將催化劑前驅(qū)體溶解在去離子水中配制成溶液；
[0008](2)催化劑前驅(qū)體與墨粉混合:將墨粉于攪拌下加入乙醇中配制墨粉懸浮液，再將該墨粉懸浮液與步驟(I)制備的催化劑前驅(qū)體溶液混合攪拌；
[0009](3)催化劑離子的還原:將還原劑加入步驟(2)制備的混合溶液中，得到分散在溶液中的催化劑顆粒；
[0010](4)粉末成型:將步驟(3)制備的懸浮液烘干，先研磨再球磨，得到用于打印導(dǎo)電圖案的粉末。
[0011 ]催化劑前驅(qū)體溶于去離子水;將墨粉用乙醇溶解，再與催化劑前驅(qū)體溶液混合;在還原劑的作用下，催化劑前驅(qū)體被還原成催化劑單體顆粒;該混合液在烘箱中烘干后凝結(jié)成塊，催化劑單體顆粒均勻分散在其中；先將其研磨成較小的顆粒，再進(jìn)行球磨，使顆粒進(jìn)一步減小至ΙΟμπι左右，即得到所需要的具有催化功能的用于打印導(dǎo)電圖案的粉末。
[0012]優(yōu)選地，上述步驟(I)中所述催化劑前驅(qū)體可以為鈀金屬鹽、銀金屬鹽、銅金屬鹽和鎳金屬鹽中的一種或幾種，該催化劑前驅(qū)體被還原劑還原后得到的催化劑顆粒對(duì)于化學(xué)鍍銅具有催化活性。最優(yōu)選地，選擇銀金屬鹽作為催化劑前驅(qū)體，因?yàn)殂y比鈀成本低，又比銅和銀的穩(wěn)定性尚。
[0013]優(yōu)選地，步驟(2)中墨粉與催化劑前驅(qū)體所含金屬單質(zhì)的質(zhì)量比為1:1?20:1，此比例范圍內(nèi)經(jīng)還原的催化劑顆粒能均勻附載于墨粉顆粒內(nèi)。
[0014]優(yōu)選地，上述步驟(2)中所述催化劑前驅(qū)體溶液和墨粉懸浮液的混合攪拌時(shí)間為I?60min?；旌蠑嚢钑r(shí)間低于Imin時(shí)，催化劑前驅(qū)體溶液不能很好地分散于墨粉乙醇分散體中，導(dǎo)致后續(xù)經(jīng)還原析出的催化劑金屬顆粒不能均勻地分布于墨粉顆粒內(nèi)?；旌蠑嚢钑r(shí)間高于60min時(shí)，由于乙醇溶劑的揮發(fā)，容易造成分散體系不穩(wěn)定。
[0015]優(yōu)選地，上述步驟(3)中所述還原劑可以為硼氫化鈉、硼氫化鉀、次磷酸鈉、抗壞血酸、水合肼中的一種或幾種。最優(yōu)選地，選用硼氫化鈉作為還原劑，硼氫化鈉作為一種強(qiáng)還原劑，在一定程度上可以形成分散的金屬小顆粒，有利于形成粒徑小的納米金屬顆粒。
[00? 6] 優(yōu)選地，所述還原劑的濃度為0.05?0.5mol/L。還原劑濃度小于0.05mol/L時(shí)，金屬粒子的產(chǎn)率低，粒徑通常較大且分布不均勻。還原劑濃度大于0.5mol/L時(shí)，催化劑離子還原過程過于激烈，粒徑不易控制。
[0017]優(yōu)選地，上述步驟(4)中還原反應(yīng)完成后的混合溶液需要在25?100°C條件下進(jìn)行干燥，烘干時(shí)間為I?48h。干燥過程可以除去乙醇和去離子水。
[0018]優(yōu)選地，上述步驟(4)中球磨轉(zhuǎn)速為200?1200rpm，時(shí)間為I?1小時(shí)，最終所得粉末的粒徑為I?20μπι。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明提供的用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法，整個(gè)工藝過程簡單，易于控制和操作，沒有添加有毒有害化學(xué)試劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成傷害，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
[0021]2、采用本發(fā)明提供的制備方法所制備的打印粉末相比于傳統(tǒng)油墨或漿料，不會(huì)發(fā)生浸潤擴(kuò)展和由液體表面張力造成的收縮現(xiàn)象，能更好的保證打印圖形的精確度和均勻性。由于制備的墨粉中已含有催化劑顆粒，打印后進(jìn)行簡單的處理即可使催化劑顆粒暴露在表面，隨后進(jìn)行化學(xué)鍍銅來增強(qiáng)打印圖形的導(dǎo)電性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法的工藝流程圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的SEM形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0025]實(shí)施例1
[0026]—種用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法，包括以下步驟:
[0027](I)催化劑前驅(qū)體溶液的制備:將Ig硝酸銀固體溶于去離子水并攪拌均勻，得到硝酸銀穩(wěn)定溶液；
[0028](2)催化劑前驅(qū)體與墨粉混合:將3g墨粉加入乙醇中攪拌形成懸浮液，再與步驟(I)制備的硝酸銀穩(wěn)定溶液混合攪拌1min;
[0029](3)催化劑離子的還原:在攪拌下，往步驟(2)制備的混合溶液中滴加濃度為0.lmol/L的硼氫化鈉溶液，滴加完成后，繼續(xù)攪拌30min;
[0030](4)粉末成型:將反應(yīng)完成后的混合溶液置入80°C的烘箱中烘干24h后得到烘干的塊體，先將塊體研磨成較小顆粒，再放入行星球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，行星球磨機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為420rpm，球磨時(shí)間為2h。最終得到用于打印導(dǎo)電圖案的粉末。
[0031]實(shí)施例2
[0032]—種用于打印導(dǎo)電圖案的粉末的制備方法，包括以下步驟:
[0033](I)催化劑前驅(qū)體溶液的制備:將1.5g硝酸銀固體溶于去離子水并攪拌均勻，得到硝酸銀穩(wěn)定溶液；
[0034](2)催化劑前驅(qū)體與墨粉混合:將3g墨粉加入乙醇中攪拌形成懸浮液，再與步驟(I)制備的硝酸銀穩(wěn)定溶液混合攪拌30min;
[0035](3)催化劑離子的還原:在攪拌下，往步驟(2)制