一种低温烧结无颗粒银导电墨水的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及导电墨水技术领域，具体地说是一种低温烧结无颗粒银导电墨水的制备方法。
【背景技术】
[0002]由于各种电子设备在向着高精度、高密度、高稳定性和微细技术方向发展，导电墨水在太阳能电池、印制电路板(PCB)、薄膜晶体管(TFT)、有机发光二极管(0LED)、射频识别技术(RFID)等方面的应用越来越广泛。相比于掩膜印制技术，采用导电墨水打印技术具有操作方便、快速、分辨率高、减少原料浪费的特点，吸引了各方面人士的关注。特别是近年来可穿戴设备逐渐进入市场，人们对于柔性产品的需求也在增加。喷墨打印技术可以用于柔性电子产品的制备，相比于丝网印刷技术，其准确度更高，并且节约原料，所以是一项很有应用前景的技术。
[0003]喷墨打印技术的关键在于墨水。对于印制电子行业，导电墨水的性能在很大程度上决定了产品的性能。常用的导电墨水大体可分为金属系导电墨水、碳系导电墨水和高分子系导电墨水，其中运用最广泛的要数金属系导电墨水。金属系导电墨水中的金属一般为纳米级的金、银、铜等，因为随着颗粒尺寸的减小，其烧结温度会逐渐降低，这将使得更多的材料可以作为喷墨打印的衬底。纳米金的导电性很好，但价格昂贵；纳米铜价格便宜，导电性与银相差不多，但是容易被氧化。相比之下，纳米银的化学稳定性良好，即使有少量氧化，得到的氧化银依然能够导电，因此对于应用环境没有苛刻的要求。并且，银的导电性最好，价格适中，这使得与银基导电墨水相关的研究工作有了很大的进展。
[0004]近年来，商业化的产品逐渐增多，这些纳米银导电墨水主要是由纳米银、连接剂、溶剂和助剂组成。通常纳米银导电墨水的制备方法为先制备纳米银溶胶，直接往里面添加保湿剂、pH调节剂、连接料、表面活性剂等，通过搅拌、过滤得到分散均匀的导电墨水。这种方法简单方便，但是银含量低，可能含有还原剂等杂质。另外，也有人将纳米银溶胶进行离心洗涤，真空干燥得到纳米银粉，再将其分散到溶剂中，添加增粘剂、固化促进剂、流平剂等助剂，搅拌均匀得到导电墨水。这种方法不能保证导电墨水的稳定性。对于颗粒型纳米银导电墨水，其稳定性是个关键问题。随着时间的延长，颗粒间会发生一定程度的团聚，容易导致打印机喷头的堵塞。而无颗粒银导电墨水由于不存在颗粒，故不会产生堵塞喷头的现象，因此具有广阔的应用前景。
[0005]随着电子产品向柔性化方向发展，承印基材也由传统的玻璃等硬质基材转变为PET、PI等塑料基材。对于塑料基材，其能承受的最高温度较玻璃来说相对较低。因此，只有能够低温烧结的导电墨水才能满足使用要求。开发出能低温烧结，并且具有良好导电性的墨水也变得极为迫切。
【发明内容】
[0006]本发明为克服现有技术的不足，提供一种稳定性良好，可低温烧结的无颗粒导电墨水及其制备方法，该导电墨水能在相对较低的银含量下保证良好的导电性，从而降低成本。
[0007]为实现上述目的，设计一种低温烧结无颗粒银导电墨水的制备方法，其特征在于:具体步骤如下:
(1)将硝酸银和一种或者两种钠盐按化学反应方程式中系数比分别称量，分别溶解在去离子水中，直至完全溶解，然后将钠盐溶液逐滴加入硝酸银溶液中，搅拌直至反应完全，将反应得到的沉淀物进行避光抽滤并干燥，得到不同的难溶性银盐；
(2)将醇类和胺类溶解于溶剂中，其体积比为1:2?2:1，在室温下搅拌均匀；
(3)将步骤(1)中所得的一种或两种银盐依次加入步骤(2)所得的混合溶液体系中，持续搅拌，至银盐完全溶解，得到澄清透明溶液，然后经过0.22-0.45um滤膜过滤；
(4)将适量的粘度调节剂和表面张力调节剂加入步骤(3)所制备的溶液中，搅拌均匀，即得到可用于喷墨打印技术的无颗粒银导电墨水。
[0008]所述的钠盐为碳酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠中的一种或两种组合。
[0009]所述的醇类为碳原子数小于4的醇类，包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、1，2_丙二醇、异丙醇、丁醇中的一种或多种组合。
[0010]所述的胺类为甲胺、二乙胺、丁胺、氨水、异丙胺、乙二胺、丙二胺、1，3_丙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种组合。
[0011]所述的溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、乙二醇中的一种或两种组合。
[0012]所述的粘度调节剂为聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、乙二醇、丙三醇、一缩二乙二醇、1，2_丙二醇、松油醇中的一种或多种组合。
[0013]所述的表面张力调节剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种组合。
[0014]所述的无颗粒银导电墨水为稳定的透明澄清溶液;无颗粒银导电墨水的银含量为5%?20% ；无颗粒银导电墨水的粘度为2cP?20cP。
[0015]所述的无颗粒银导电墨水的烧结温度可低至90°C，优选为100°C~140°C。
[0016]所述的无颗粒银导电墨水通过喷墨打印方式在多种承印基材上成膜，再经过加热烧结等处理得到导电性良好，附着性能优异的导电图案，所述的承印基材为玻璃，硅片，纸张，塑料，陶瓷，所述的塑料为聚对苯二甲酸类塑料、聚氨酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺等。
[0017]本发明同现有技术相比，提供一种稳定性良好，可低温烧结的无颗粒导电墨水及其制备方法，该导电墨水能在相对较低的银含量下保证良好的导电性，从而降低成本。
[0018]该方法通过将一定量的银盐加入醇类和胺类的混合溶液中，搅拌至完全溶解后过滤得到，操作方法简单;可低温烧结的无颗粒纳米银导电墨水很适用于喷墨打印技术。
[0019]制备方法简单，成本低；可低温烧结，导电性好，方块电阻可低至0.01 Ω /口；墨水为澄清透明无颗粒溶液，稳定性好;适用于喷墨印刷电子技术。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1中制备的柠檬酸银的XRD图谱。
[0021 ]图2为本发明实施例1中的100°C烧结的SEM图。
[0022]图3为本发明实施例4中的调过粘度的墨水经喷墨打印机打印后，在140°C烧结的SEM 图。
[0023]图4为本发明实施例4中的墨水在不同烧结温度下的方块电阻值。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
将8.823g柠檬酸钠溶解在40ml去离子水中，将15.288g硝酸银溶解在40ml去离子水中，然后将柠檬酸钠溶液逐滴加入硝酸银的水溶液中，室温下搅拌2小时后，置于布氏漏斗中避光抽滤，用去离子水洗涤2次，继续抽滤