一種水基銀納米線墨水的配制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于導(dǎo)電墨水領(lǐng)域，具體涉及一種水基銀納米線墨水的配制。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性產(chǎn)品如可穿戴設(shè)備越來越受到人們的推崇。而柔性產(chǎn)品的開發(fā)離不開柔性基底。但目前柔性基底的不成熟導(dǎo)致柔性產(chǎn)品的開發(fā)陷入瓶頸。在可實現(xiàn)柔性導(dǎo)電基底的PEDOT:PSS、石墨稀、碳納米管、納米金屬線中，銀納米線是目前最有可能突破的材料。因此，人們在銀納米線導(dǎo)電薄膜方面開展了大量研究。
[0003]要制備銀導(dǎo)電薄膜，首先需要將銀納米線配制成導(dǎo)電墨水，然后通過噴涂、滾涂、刮涂等手段將墨水制成薄膜。薄膜的性能取決于墨水的性能以及后處理過程，但起決定性作用的還是墨水的性能。為開發(fā)出優(yōu)異性能的銀導(dǎo)電墨水，人們配制了大量墨水。這些墨水主要分為兩大類:有機(jī)基和水基。其中，有機(jī)基占絕大部分，水基墨水極少。但有機(jī)溶劑會污染環(huán)境，不符合國家的環(huán)保政策。而環(huán)保的水基墨水是未來發(fā)展的方向。所以，人們在水基墨水方面開展了一些初步工作。
[0004]在美國Cambr1s 公司發(fā)表的專利(US8018568B2，US8632700B2，US8723216B2 和US8049333B2)中，增稠劑羥丙基甲基纖維素或丙二醇、氟碳表面活性劑和水被用來配制銀墨水。但羥丙基甲基纖維素高達(dá)300°C的分解溫度和水中較慢的溶解速度導(dǎo)致墨水涂覆干燥后其很難通過簡單的熱處理、溶劑浸泡等方式除去，而高導(dǎo)電性和透光率的薄膜要求墨水涂覆干燥后能盡量除去除銀納米線外的其余物質(zhì)，因而該薄膜的導(dǎo)電性和透光性不佳。除能承受幾百度高溫的玻璃基底，其余柔性基底不適合使用這種墨水。為此，人們用容易除去的物質(zhì)代替不易除去的物質(zhì)，如專利CN104064282A和CN103965674A。人們使用容易通過純水浸泡除去的水基粘合劑和樹脂，使墨水性能有所提升。但這些墨水存在和Cambr1s公司墨水相同的問題:助劑種類太少導(dǎo)致墨水的涂覆性能不好，進(jìn)而導(dǎo)致薄膜導(dǎo)電不均勻。為解決這個問題，人們開發(fā)了含有多種助劑的墨水。如專利CN103996455A，墨水含有粘合劑、硅氧化物水溶膠、硅酸鹽、有機(jī)硅鈦氧化物水溶膠、硅烷偶聯(lián)劑、表面活性劑、UV固化透明樹月旨、導(dǎo)電聚合物等。該墨水的的涂覆性能以及導(dǎo)電均勻性得到了保證，但較多不易除去的物質(zhì)導(dǎo)致該薄膜的導(dǎo)電性和透光性受到很大影響。綜上所述，目前水基銀納米線墨水的助劑選擇還很不完善，導(dǎo)致墨水涂覆性能以及涂覆后的薄膜性能均不佳。
[0005]因此，如何確定合適的水基墨水助劑來使配制的墨水的性能達(dá)到電子行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)是透明導(dǎo)電墨水領(lǐng)域亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種水基銀納米線墨水的配方，解決目前水基墨水助劑不佳的問題。本發(fā)明開發(fā)的銀線墨水涂覆性能好，制成的薄膜的導(dǎo)電性高而均勻、透光率高，能在電子信息領(lǐng)域大量使用。該墨水具體配方如下:
銀納米線，0.2-1.5% ； 羧甲基纖維素鈉，0.2-1% ;
ZonyliFSO-1OO, 0.005-0.1% ；
高分子分散劑，0.1-2% ；
小分子流平劑，1-3% ；
小分子消泡劑，1-2% ；
水，90.4-96.495% ο
[0007]本發(fā)明所用銀納米線的直徑為30-50nm，長度在10-20 μπι;
本發(fā)明所用粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉，所用表面活性劑為ZonylOFSO-1OO ;
本發(fā)明所用高分子分散劑為液體狀的Spredox系列分散劑Spredox D-260、D-320、D-159、D-330、D340、D350、D-141等以及其他如Disper9170等高分子分散劑中的一種或幾種的混合；
本發(fā)明所用小分子流平劑為乙二醇二丁醚、異丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、異佛爾酮、二丙酮醇、DBE等高沸點溶劑中的一種或幾種的混合；
本發(fā)明所用小分子消泡劑為2-己基乙醇；
本發(fā)明墨水的配制步驟為:將羧甲基纖維素鈉溶于水中配成1.5%的水溶液。確定配方組成，計算每種物質(zhì)所需的量。然后將除羧甲基纖維素鈉溶液外的其他成分混合均勻，攪拌20分鐘。然后，將所需的羧甲基纖維素鈉溶液慢慢滴入攪拌中的墨水中。繼續(xù)攪拌30分鐘后，用20 μ m孔徑的濾膜過濾，得到最終的墨水；
本發(fā)明墨水涂覆以及后處理步驟:調(diào)節(jié)羧甲基纖維素鈉的含量，可以得到滿足不同機(jī)器和襯底需求的粘度以及粘結(jié)性。將墨水通過滾涂、刮涂、噴涂等方式制成不同形狀的薄膜。烘干后，將薄膜平放入蒸餾水/乙醇=I: I溶液中，10分鐘后取出。將薄膜平放入真空烘箱中，110°C下真空烘烤10分鐘，可得到幾乎僅剩銀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的銀納米線導(dǎo)電薄膜；本發(fā)明有如下優(yōu)點:(1)墨水中含有多種不同作用的助劑，可將墨水性能調(diào)配至各種襯底涂覆所需的物理參數(shù)，因此，本發(fā)明墨水在各種襯底上的涂覆效果很好；(2)除銀線外的其余助劑均能通過簡單的溶劑浸泡除去，最終導(dǎo)電薄膜中幾乎只有銀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因而透光率高；同時，真空加熱保證其在不被氧化的情況下融化粘結(jié)而能形成高質(zhì)量的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。這些使該墨水制成的薄膜的導(dǎo)電性和透光率均很高；(3)銀線使用量少，原料便宜，制備過程簡單，方便大規(guī)模生產(chǎn)使用。
【附圖說明】
[0008]圖1:本發(fā)明墨水涂覆處理后形成的銀線網(wǎng)絡(luò)；
具體實施例
[0009]實施例:
使用直徑為30-50nm、長度在10-20 μ m的銀納米線為導(dǎo)電物質(zhì)。選用羧甲基纖維素鈉為粘結(jié)劑、ZonylOFSO-1OO為表面活性劑、Spredox D-260為分散防沉劑、丙二醇甲醚為流平劑、2-己基乙醇為消泡劑、水為溶劑來配制漿料；
將羧甲基纖維素鈉配制成1.5%的水溶液(注意:更大濃度會導(dǎo)致粘度過大而取不出來)。然后確定這些組分的含量，計算每種助劑所需的質(zhì)量。將除羧甲基纖維素鈉溶液外的其余物質(zhì)加入到燒瓶中，攪拌混合20分鐘。然后將羧甲基纖維素鈉溶液慢慢滴入漿料中，繼續(xù)攪拌30分鐘。最后，將漿料用20 μ m孔徑的濾膜過濾，得到最終的墨水。
[0010]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的實驗與技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種水基銀納米線墨水的配制方法，其特征在于，其配方包括: 銀納米線，0.2-1.5% ； 羧甲基纖維素鈉，0.2-1% ; 氟碳表面活性劑，0.005-0.1% ; 高分子分散劑，0.1-2% ； 小分子流平劑，1-3% ； 小分子消泡劑，1-2% ；水，90.4-96.495% ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:所用的銀納米線的直徑為30-50nm，長度在10-20 μ m。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:本發(fā)明所用粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉，所用表面活性劑為 ZonylOFSO、ZonyliFSP^ ZonyliFSA^ Zonyl@8867L、Zonyl@8857A、ZonyliFSN^ZonyIiFS^ZonyIiFSK^ZonyIiFSD^ZonyIiTBS^CapstoneiFS 系列產(chǎn)品中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:本發(fā)明所用高分子分散劑為液體狀的 Spredox 系列分散劑 Spredox D-260、D-320、D-159、D-330、D340、D350、D-141 等以及其他如Disper9170等高分子分散劑中的一種或幾種的混合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:本發(fā)明所用小分子流平劑為乙二醇二丁醚、異丙氧基乙醇、丙二醇甲醚、異佛爾酮、二丙酮醇、DBE等高沸點溶劑中的一種或幾種的混合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:本發(fā)明所用小分子消泡劑為2-己基乙醇。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配制方法，其特征在于:本發(fā)明墨水的配制步驟為:將羧甲基纖維素鈉溶于水中配成1.5%的水溶液；確定配方組成，計算每種物質(zhì)所需的量；然后將除羧甲基纖維素鈉溶液外的其他成分混合均勻，攪拌20分鐘；然后，將所需的羧甲基纖維素鈉溶液慢慢滴入攪拌中的墨水中；繼續(xù)攪拌30分鐘后，用20^孔徑的濾膜過濾，得到最終的墨水。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種水基銀納米線墨水的配制，其組成為：銀納米線，0.2-1.5%；羧甲基纖維素鈉，0.2-1%；ZonylFSO-100，0.005-0.1%；高分子分散劑，0.1-2%；小分子流平劑，1-3%；小分子消泡劑，1-2%；水，85.4-94.495%。該墨水涂覆后簡單處理即可得到高導(dǎo)電性和透光率的導(dǎo)電薄膜，因而可廣泛用于觸摸屏等電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
【IPC分類】C09D11/52
【公開號】CN105153814
【申請?zhí)枴緾N201510646430
【發(fā)明人】楊鑫, 陳善勇, 劉碧桃, 李璐, 閆恒慶
【申請人】重慶文理學(xué)院
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月9日