專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于印制電子的納米銅油墨的制備方法
一種適用于印制電子的納米銅油墨的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于印制電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于印制電子的納米銅墨水的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，印制電子技術(shù)在射頻識(shí)別標(biāo)簽、可穿戴電子產(chǎn)品、有機(jī)發(fā)光二極管和有機(jī)太陽(yáng)能材料的應(yīng)用上引起極大關(guān)注。傳統(tǒng)的印制電路工業(yè)使用光刻技術(shù)，涉及刻蝕、金屬沉積和電鍍等工藝過(guò)程，伴隨著大量的有毒化學(xué)廢棄物的產(chǎn)生。因此，在基板上直接制作電路的噴墨印刷技術(shù)得到了廣泛關(guān)注，噴墨印刷使用低粘度的液相材料油墨，通過(guò)一個(gè)噴嘴印刷，干燥后形成導(dǎo)電層。對(duì)于導(dǎo)電油墨，金屬納米油墨是最有前景的，因?yàn)樗鼈兡芡ㄟ^(guò)溶液的形式印刷到各種基質(zhì)上，由于尺寸效應(yīng)，能在較低溫度下燒結(jié)形成導(dǎo)電薄膜。金、銀和銅納米粒子具有高的導(dǎo)電性(105S/cm)、操作穩(wěn)定性以及低溫過(guò)程能力，在導(dǎo)電油墨上有很好的應(yīng)用前景。然而，金和銀比銅貴很多，因而適用于印制電子的銅納米油墨的制備引起更廣泛關(guān)注。中國(guó)專(zhuān)利200910054884. 8公布了一種納米銅導(dǎo)電墨水的制備方法它選用不同的還原劑、前驅(qū)體、穩(wěn)定劑以及溶劑，經(jīng)過(guò)電滲析除雜和減壓蒸餾，制備得到納米銅墨水，該發(fā)明工藝復(fù)雜，而且通過(guò)電滲析除雜和減壓蒸餾后，銅很容易團(tuán)聚甚至氧化，從而影響其應(yīng)用；中國(guó)專(zhuān)利200810201967. 0以次磷酸納為還原劑，硫酸銅為前驅(qū)體，并且使用LD，PVP為表面活性劑和分散劑，采用液相還原法，在120-160°C下制備了納米銅導(dǎo)電墨水，該法存在加熱溫度高，并且加入多種金屬鹽，同樣存在復(fù)雜的除雜等過(guò)程。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述納米銅導(dǎo)電墨水制備工藝中的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本較低、更為環(huán)保的適用于印制電子的納米銅導(dǎo)電墨水的制備方法。
本發(fā)明提出的納米銅導(dǎo)電油墨的制備方法，具體步驟如下將有機(jī)銅鹽和有機(jī)保護(hù)劑溶解在溶劑中，在室溫下持續(xù)攪拌18 - 25分鐘；加入氨水， 溶液從藍(lán)變成深藍(lán)紫色，繼續(xù)攪拌50 - 60分鐘；然后再將還原劑逐滴加入，持續(xù)攪拌反應(yīng) 25 — 35分鐘，備用。
本發(fā)明中，使用的有機(jī)銅鹽為醋酸銅、乳酸銅等有機(jī)銅的一種或者其混合物。一般地，該有機(jī)銅鹽對(duì)應(yīng)的酸的分解或者揮發(fā)溫度低于250°C。
本發(fā)明中，使用的還原劑為水合胼，或者為甲醛、乙醛、乙二醛或戊二醛等有機(jī)還原劑，還原劑和銅鹽的摩爾比為2:1 — 4:1。一般地，要求還原劑本身及其被氧化后的產(chǎn)物較易分解或者揮發(fā)。
本發(fā)明中，使用的保護(hù)劑為乳酸、乙醇胺、甘氨酸等有機(jī)物的一種或者其混合物， 所用保護(hù)劑和銅鹽的摩爾比為1:1 一 10:1。一般地，要求保護(hù)劑分解或揮發(fā)溫度在250°C 以下。
本發(fā)明中，使用的溶劑是水，或水和乙醇、乙二醇甲醚等有機(jī)溶劑的混合物，所用溶劑的添加量為每0. Olmol銅鹽對(duì)應(yīng)30-100ml。一般地，要求有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)低于250°C。本發(fā)明得到的納米銅粒徑小于30nm，將此納米銅墨水在玻璃片上沉積0. 03mm的納米銅膜，200-250°C惰性氣體中燒結(jié)后，體積電阻率介于1. 0-8. 0Χ10_5Ω · cm之間。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)本方法不需加熱，不需氮?dú)獾榷栊詺怏w保護(hù)，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短。(2)后處理過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需除雜等過(guò)程，成本降低。(3)使用水作溶劑，更環(huán)保，并且水的表面張力對(duì)比其他溶劑更高，更適合噴墨印制電子電路。(4)納米銅粒徑小于30nm，適合噴墨印制電路。(5)納米銅成膜后燒結(jié)溫度低，導(dǎo)電性良好。


圖1為納米銅粒子的透射電鏡照片(TEM)。圖2為納米銅粒子成膜后的XRD圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例1 將0. Olmol醋酸銅溶解在30ml水中，加入2ml乳酸，攪拌溶解后，繼續(xù)攪拌20分鐘，然后加入氨水，溶液從藍(lán)變成深藍(lán)紫色，繼續(xù)攪拌60分鐘，再逐滴加入IOml水合胼，溶液逐漸變成深紅色，表示納米銅生成，持續(xù)攪拌反應(yīng)25分鐘后備用。實(shí)施例2 將0. Olmol醋酸銅溶解在15ml水和15ml乙醇的混合溶液中，加入2ml乳酸，攪拌溶解后，繼續(xù)攪拌25分鐘，然后加入氨水，溶液從藍(lán)變成深藍(lán)紫色，繼續(xù)攪拌50分鐘，再逐滴加入IOml水合胼，溶液逐漸變成深紅色，表示納米銅生成，持續(xù)攪拌反應(yīng)35分鐘后備用。實(shí)施例3 將0. Olmol醋酸銅溶解在30ml水中，加入^iil乙醇胺，攪拌20分鐘后，加入氨水，溶液從藍(lán)變成深藍(lán)紫色，繼續(xù)攪拌陽(yáng)分鐘，再逐滴加入IOml水合胼，溶液逐漸變成深紅色，表示納米銅生成，持續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘后備用。實(shí)施例4 將0. Olmol醋酸銅溶解在15ml水和15ml乙醇混合溶液中，加入2ml乙醇胺，攪拌20分鐘后，加入氨水，溶液從藍(lán)變成深藍(lán)紫色，繼續(xù)攪拌50-60分鐘，再逐滴加入IOml水合胼，溶液逐漸變成深紅色，表示納米銅生成，持續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘后備用。實(shí)施例5 將上述實(shí)施例中得到的納米銅墨水在玻璃片上沉積0. 03mm的納米銅膜，于200-250°C惰性氣體中燒結(jié)后，體積電阻率介于1. 0-8. 0Χ10_5Ω · cm之間。
權(quán)利要求
1.一種納米銅導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于具體步驟如下將有機(jī)銅鹽和有機(jī)保護(hù)劑溶解在溶劑中，在室溫下攪拌18 - 25分鐘；加入氨水，溶液從藍(lán)變成深藍(lán)紫色，繼續(xù)攪拌50 - 60分鐘；然后將還原劑逐滴加入，持續(xù)攪拌反應(yīng)25 - 35 分鐘；其中，所述還原劑為水合胼，或者為甲醛、乙醛、乙二醛或戊二醛，還原劑和銅鹽的摩爾比為2:1 — 4:1 ；所述保護(hù)劑為乳酸、乙醇胺、甘氨酸中的一種，或者其中幾種的混合物，保護(hù)劑和銅鹽的摩爾比為1:1 一 10:1 ；所述溶劑為水，或者為水和乙醇或乙二醇甲醚的混合物，溶劑的用量為每0. Olmol銅鹽對(duì)應(yīng)30-100ml。
2.如權(quán)利要求1所述的納米銅導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)銅鹽對(duì)應(yīng)的有機(jī)酸的分解或者揮發(fā)溫度低于250°C。
3.如權(quán)利要求1所述的納米銅導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于所述有機(jī)銅鹽為醋酸銅、乳酸銅中的一種或者其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的納米銅導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于制備的納米銅粒徑小于 30nm。
5.如權(quán)利要求1所述的納米銅導(dǎo)電墨水的應(yīng)用，其特征在于，用噴墨方式將墨水印刷在基質(zhì)上，直接成膜，此納米銅膜在200-250°C惰性氣體中燒結(jié)后，體積電阻率介于 1. 0-8. 0Χ1(Γ5 Ω · cm 之間。
全文摘要
本發(fā)明屬于印制電子技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種適用于印制電子的納米銅墨水的制備方法。本發(fā)明將有機(jī)銅鹽和有機(jī)保護(hù)劑溶解在溶劑中，在氨水和還原劑作用下，得到穩(wěn)定的適用于印制電子的納米銅墨水。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，不需加熱，成本低；使用水作溶劑，更環(huán)保；制備的納米銅粒徑小于30nm，容易燒結(jié)成膜，導(dǎo)電性好，在印制電子電路領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B22F9/24GK102558954SQ201210050749
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者肖斐, 鄧噸英 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)