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一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法

阅读:196发布:2022-08-09

专利汇可以提供一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及了一种多元化合物纳米 电子 油墨复合式的制备方法,以改性纳米 铜 和有机硒化处理后的纳米 银 合金 溶解液为功能相,深度 氧 化过的 石墨 炭黑 做包覆体,加含醚键改性环氧 树脂 为连接体,辅助剂和 溶剂 ,使铜银 碳 石墨参与液固相反应并产生晶核配位化学反应,形成多种元素组合且分散性极佳的1-100nm碳包覆银铜油墨;其组分和 质量 百分含量:铜粉5-90%、银粉5-80%、石墨0.1%-95%、炭黑0.1%-95%、树脂0.1%-30%、助剂0.1%-30.0%、溶剂3.0%-99%;抗氧剂:Ma2MoO4:C6H5N3:CIO2=3:3:1 PAM溶液:高相对分子质量PAM=3:2 PP:滑石粉=1.75-1.20∶1。,下面是一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
S1.首先将钼酸钠Ma2MoO4与苯并三氮唑C6H5N3溶液按照质量分数1:1的比例调配;在CIO2介质和缓蚀剂总量为1:3的质量分数中形成溶液,其缓蚀率82.1%浸渍处理后装入容器A中;
S2.将Cu离子溶液加入分散剂CTAB十六烷基三甲基溴化铵和保护剂PVP为前驱体,以一定的低价速率低加适量的还原剂L-抗坏血栓中,待溶液由无色变为浅黄色,最终呈红色时停止滴加;与L-抗坏血栓的质量分数为1:1.3-1.9助剂还原,铜离子浓度为0.13-
0.20mol/L,时间为2.5-3h,温度为25-35℃,加入:德固赛超分散剂 ,在反应终止pH值12-
14、反应温度和L-抗坏血栓中滴加速度5滴/min~10滴/min的速度控制条件下形成种Cu粉溶液,反应后的悬浊液抽滤分离至滤液澄清,并用去离子清洗3次,真空干燥温度为55-
70°,产物为<100nm铜粉粒子;
S3.将步骤S2制得的20-100nm铜粉粒子加入质量分数为1-3%的A容器中的溶剂再次搅拌溶解均匀,再用25%的水,按1:1的体积比加入水溶解成弱氨水清洗粒子3次,然后用去离子水和无水乙醇清洗3次,在60-80℃温度下烘干,加入18兆欧水和分散剂,磁搅拌均匀得到预处理后的<100nm铜粒子溶液置于干净的容器B中;
S4.将离子水通过液相还原法原生成使其成份均匀的AgNO3粒子,加助剂溶剂投入容器B中的物料搅拌溶解后和Na2Se硒源反应,经过低速搅拌均匀在18兆欧水中超生分散分级最终产物有机硒Na2Se的化合物Cu+Ag合金溶液,置于干净的容器C中;S5.将粒径1-100um超导炭黑和粒径1-100um乙炔炭黑按3:2重量百分比PWC,添加浓度为20%~60%质量分数的HNO3,HNO3溶液与乙炔炭黑和超导炭黑混合粉体的重量百分比PWC为3:1至6:1,在65-90℃下化反应1-8h,过滤,加入水洗涤至没有-NO3为止;然后,再在60℃真空下干燥后,置于干净的容器 D中;
S6.将容器C中纳米物料和容器D中物料加入改性环氧树脂置于球磨机行星滚动湿球磨,获得 1~100 纳米的颗粒包覆银铜溶液,分别置于干净的容器E和F中;
S7.按照3:2比例将PAM溶液与高相对分子质量PAM溶液溶解均匀,将混合液稀释成固含量为0.5-1.0%的溶液,观察在悬浊液的高浓度和高粘度,可将水溶液进一步,稀释成为
0.1‰,按质量比1.75-1.20∶1加入PP μ-滑石粉,加入容器E和F中的物料以100-800r/min速度继续搅拌5-20min;
S8.在E和F的物料中在高速搅拌机中,依次分别加入活性稀释剂、分散剂、阻燃剂、垂流沉淀防止剂,搅拌机200-500r/min的条件下搅拌5-15min;混合温度为70-120℃,加超纯水,经充分分散均匀后,再利用声波分散25min,分级出1-20nm和80-100nm颗粒物料,用不同转速的离心机离心60min和30min,装入容器中G中;
S9.将分散均匀的物料,取一小试样进行XRD射线衍射测试其纯度,剩下部分用司班80分散剂加入到VC和PVP的溶液中进行重分散,超声清洗除去杂质,水溶剂稀释后优选1-20nm粒径的金属银Ag+铜Cu+炭黑+石墨CB组合溶解液,并于60℃真空条件下去除气泡;
S10.导电油墨粒子结晶度组分的观察方法和印制图案的测试。
2.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,多元化合物复合式电子油墨,其多元化合物元素包括:AgNO3、AgBF4、AgPF6、Ag2O、CH3COOAg、AgCF3SO3、Ag-CIO4中的一种、铜Cu的化合物可选Cu(NO3)2、CuCl₂·2H₂O、CuCO3、CuSO4其中一种、优选地Cu(NO3)2和AgNO3。
3.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,多元化合物元素中用到的包覆体包括石墨烯、石墨、炭黑、活性炭、碳纳米管、高结构耐磨炭黑,导电母粉,导电二氧化,导电硫酸钡、导电重晶石粉、导电ATO粉,导电聚苯胺,导电石墨粉,导电碳纤维的其中之一种,优选地超导炭黑+乙炔炭黑的改性溶解物组合物。
4.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述S4中用到的有机硒源化合物硒化钠[Na2Se]、二甲基硒[(CH3)2Se]、二乙基硒[(C2H5)
2Se]、二叔丁基硒[(C4H9)2Se]、烯丙基甲基硒[用X表示]、二烯丙基硒[C6H10Se]、叔丁基烯丙基硒[用H表示]、硫族元素Se/S其中一种、优选地硒化钠[Na2Se]。
5.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于步骤S4中,以二乙醇胺还原剂将量分数为5-10%的氨水调节反应体系的pH值7-10,还原出银粉,将改性处理后的容器B中铜溶液和银粉分别加入有机硒源和助剂、分散剂,形成Na2Se/Cu和Na2Se/Ag溶液,低速搅拌10-30min,两种溶液再次混合溶解低速搅拌得到Na2Se/(Cu+Ag)合金溶液。
6.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述步骤S6容器C中纳米物料和容器D中的微米物料按照5-60%:20-95%质量分数研磨24-
120小时;每隔2-4小时加入适量的汽油液体介质,4只研磨罐和¢1mm---¢30mm合金球,汽油与粉料比为 5 :100 ;球料比为 50 :1 ;研磨时间70-90h ;自转速度 600-800rpm ;公转速度1000rpm;2000rpm 离心分离,10nm粒子以上均可在调整离心机上离心,小于10nm颗粒的粒子在超速离心机离心;
1-5nm粒径:用40000r/min离心50-85min;
5-10nm颗粒用25000r/min离心40-80min;
8-15nm颗粒用25000r/min离心30-75min;
18-40nm颗粒用15000r/min离心20-60min;
40-80nm颗粒用15000r/min离心15-45min;
80-100nm颗粒用10000r/min离心10-40min。
7.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述步骤S6中所述的改性环氧树脂,是以3-10%的端异氰酸酯聚氨酯为增韧剂,端异氰酸酯基与环氧树脂上的仲羟基反应,在环氧树脂上引入柔韧性的醚键形成;聚氨酯改性环氧树脂IPN与混合物的质量比为1:4-10;步骤S6中所述物料混合液中油胺与甲苯的体积比为 5:
100,球磨粉与混合溶液的重量比为60:100,分级出粒子1~20 纳米和 80~100 纳米溶液;S7中聚合物超分散剂分散性达到99.9%,稳定存>55h以上,用量为0.5-10%。
8.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于工艺参数为:pH值6-13,固体含量10-95%,银含量5-78%,粘度3.0~20.0(mPa.S),粒径约1-
16nm粒子,平均粒径<2-12nm;喷射的油墨为1皮升-2皮升可制得导线间隙小于50um,膜厚小于8um,表面电阻达到2.5-5mΩ/口,电导率2.32×10∧7s/m。
9.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,步骤10中,用日本JEM-2010F TEM场发射超高分辨透射电子显微镜(HRTEM)台式透射:预先用稀释剂和无水乙醇稀释1:900,温度为20C,超声分散20min,然后将纳米粒子悬浮液滴在电镜用铜网上,等待悬浮液挥发后,观察放入样品Cu、Ag、CB原子组分晶体结构、结晶度、相组等情况。
10.根据权利要求1所述一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述步骤10中,检测时可将A、B、C、D、E五种不同元素原子配比的墨水,使用TURBO模式喷墨速度4-300mm²/min进行芯片电极图案印制,经70-140℃温度烧结1-18min后,通过显微镜测试,墨水能改善咖啡环效应对液体内悬浮液造成的不均匀沉积现象,显示整个导线线路图形中的颗粒分布是均匀的。

说明书全文

一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及多元化合物制备技术领域,特别是涉及一种电子墨微胶囊及其制备方法,属于电子墨水微胶囊技术。

背景技术

[0002] 纳米电子油墨适合于“压电式”喷墨打印的微喷、“激光直接写”微笔直接印制导电线路和功能材料的掺杂,其具有广泛的用途。例如,其可应用于3D打印材料、PV太阳能电池、TP触摸屏、RFID射频识别电子标签、汽车电子、电子纸、LED、TR、IC、PCB、FPC、CSP、FC、VFD、ITO、EL冷光片、CMOS模组、LCM模组、PFD平板显示器、LCD液晶显示、PDP等离子显示、OLED有机电致发光显示、薄膜开关键盘传感器、光电器件、通讯电子、微波通讯、医疗电子、无源器件、厚膜电路、压电晶体、集成电路等领域。但是目前我国纳米材料研究的电阻、导体和介质浆料兼容性差,涉及纳米主流技术高、精、尖的研究内容不多,特别是一些具有重要应用前景的技术研究比较薄弱,不能满足工业生产的需求。同时,现有的工艺通常对墨水时的分散和粒度粘度烧结温度无法进行很好的掌握,HIC与用Au浆料与隔离介质无可兼容产品;粒径不及格,分布范围宽、结晶不完全,活性高对某个行业不适合。
[0003] 眼下国外研究最多的是高端单质Ag纳米油墨,但随着金属银Ag价格持续攀升,作为贵金属难以大规模的生产,印刷电子市场迫切需要找到一种低成本、高导电率的原材料来代替贵金属银Ag,以此来降低导电墨水的成本和提高导电墨水浆料的多功能性能;的价格为银价格的1/50-1/80,电阻率为1.72×10-8Ω•cm,与银的电阻率1.59×10-8Ω•cm非常接近。而石墨炭黑也例如铜Cu基墨水,导电性能就很好,Cu属于贱金属,但是其表面活性较大,颗粒易于团聚,遇热表面易被化成Cu2O,不过,经过我们多年不断的研究实验发现,采用三步法可大大延缓或者阻止铜粉氧化,第一步将铜粉置于缓蚀剂钼酸钠Ma2MoO4与苯并三氮唑C6H5N3配比在CIO2介质溶液中浸泡,使金属表面形成完整稳定的抗蚀钝化膜,有效阻止CIO2微量CI与金属基体的接触,避免了点蚀的发生;第二步采用维生素C(Vc)抗坏血栓为还原剂可阻止相关铜离子产生氧自由基,使其在空气中不轻易被氧化而失去金属的特性;第三步添加本身就具有很好导电作用的超导炭黑石墨混合(CB)填料,通过改性后加入Ag纳米粒子进行球磨,银粒子被铜和粒子所包覆,形成一个包覆基Ag+Cu+CB三种元素共混组合粒子,用此修饰处理方法会更进一步阻止铜粉氧化(第三步中还将使用银离子水通过液相还原法原生成使其成份均匀的AgNO3粒子,加助剂溶剂投入改性后的铜粉中和Na2Se硒源反应,经过低速搅拌均匀在18兆欧水中超生分散分级最终产物有机硒Na2Se的化合物Cu+Ag合金溶液参与改性后的石墨炭黑共球磨)借助合适的表面活性剂、选择匹配的超分散剂、自制功效超过乙基纤维素的增稠剂,经过分散及纯化分离,可使复合材料中的每个粒子都具备单分散性,很少团聚,提高了在空气中的稳定性以及与有机材料的亲合性。

发明内容

[0004] 有鉴于此,本发明提供了一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法。
[0005] 为了实现上述目的,本发明的一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其包括如下步骤:1.一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
S1.首先将钼酸钠Ma2MoO4与苯并三氮唑C6H5N3溶液按照质量分数1:1的比例调配;在CIO2介质和缓蚀剂总量为1:3的质量分数中形成溶液,其缓蚀率82.1%浸渍处理后装入容器A中;
S2.将Cu离子溶液加入分散剂CTAB十六烷基三甲基溴化铵和保护剂PVP为前驱体,以一定的低价速率低加适量的还原剂L-抗坏血栓中,待溶液由无色变为浅黄色,最终呈红色时停止滴加;铜与L-抗坏血栓的质量分数为1:1.3-1.9助剂还原,铜离子浓度为0.13-
0.20mol/L,时间为2.5-3h,温度为25-35℃,加入:德固赛超分散剂 ,在反应终止pH值12-
14、反应温度和L-抗坏血栓中滴加速度5滴/min~10滴/min的速度控制条件下形成种Cu粉溶液,反应后的悬浊液抽滤分离至滤液澄清,并用去离子水清洗3次,真空干燥温度为55-
70°,产物为<100nm铜粉粒子;
S3.将步骤S2制得的20-100nm铜粉粒子加入质量分数为1-3%的A容器中的溶剂再次搅拌溶解均匀,再用25%的水,按1:1的体积比加入水溶解成弱氨水清洗粒子3次,然后用去离子水和无水乙醇清洗3次,在60-80℃温度下烘干,加入18兆欧水和分散剂,磁搅拌均匀得到预处理后的<100nm铜粒子溶液置于干净的容器B中;
S4.将银离子水通过液相还原法原生成使其成份均匀的AgNO3粒子,加助剂溶剂投入容器B中的物料搅拌溶解后和Na2Se硒源反应,经过低速搅拌均匀在18兆欧水中超生分散分级最终产物有机硒Na2Se的化合物Cu+Ag合金溶液,置于干净的容器C中;S5.将粒径1-100um超导炭黑和粒径1-100um乙炔炭黑按3:2重量百分比PWC,添加浓度为20%~60%质量分数的HNO3,HNO3溶液与乙炔炭黑和超导炭黑混合粉体的重量百分比PWC为3:1至6:1,在65-90℃下氧化反应1-8h,过滤,加入水洗涤至没有-NO3为止;然后,再在60℃真空下干燥后,置于干净的容器 D中;
S6.将容器C中纳米物料和容器D中物料加入改性环氧树脂置于球磨机行星滚动湿球磨,获得 1~100 纳米的颗粒碳包覆银铜溶液,分别置于干净的容器E和F中;
S7.按照3:2比例将PAM溶液与高相对分子质量PAM溶液溶解均匀,将混合液稀释成固含量为0.5-1.0%的溶液,观察在悬浊液的高浓度和高粘度,可将水溶液进一步,稀释成为
0.1‰,按质量比1.75-1.20∶1加入PP μ-滑石粉,加入容器E和F中的物料以100-800r/min速度继续搅拌5-20min;
S8.在E和F的物料中在高速搅拌机中,依次分别加入活性稀释剂、分散剂、阻燃剂、垂流沉淀防止剂,搅拌机200-500r/min的条件下搅拌5-15min;混合温度为70-120℃,加超纯水,经充分分散均匀后,再利用声波分散25min,分级出1-20nm和80-100nm颗粒物料,用不同转速的离心机离心60min和30min,装入容器中G中;
S9.将分散均匀的物料,取一小试样进行XRD射线衍射测试其纯度,剩下部分用司班80分散剂加入到VC和PVP的溶液中进行重分散,超声清洗除去杂质,水溶剂稀释后优选1-20nm粒径的金属银Ag+铜Cu+炭黑+石墨CB组合溶解液,并于60℃真空条件下去除气泡;
S10.导电油墨粒子结晶度组分的观察方法和印制图案的测试。
[0006]作为本发明的进一步改进,多元化合物复合式电子油墨,其多元化合物元素包括:
AgNO3、AgBF4、AgPF6、Ag2O、CH3COOAg、AgCF3SO3、Ag-CIO4中的一种、铜Cu的化合物可选Cu(NO3)2、CuCl₂·2H₂O、CuCO3、CuSO4其中一种、优选地Cu(NO3)2和AgNO3;
作为本发明的进一步改进,多元化合物元素中用到的包覆体包括石墨烯、石墨、炭黑、活性炭、碳纳米管、高结构耐磨炭黑,导电母粉,导电二氧化,导电硫酸钡、导电重晶石粉、导电ATO粉,导电聚苯胺,导电石墨粉,导电碳纤维的其中之一种,优选地超导炭黑+乙炔炭黑的改性溶解物组合物;
作为本发明的进一步改进,用到的有机硒源化合物硒化钠[Na2Se]、二甲基硒[(CH3)
2Se]、二乙基硒[(C2H5)2Se]、二叔丁基硒[(C4H9)2Se]、烯丙基甲基硒[用X表示]、二烯丙基硒[C6H10Se]、叔丁基烯丙基硒[用H表示]、硫族元素Se/S其中一种、优选地硒化钠[Na2Se];
作为本发明的进一步改进,以二乙醇胺还原剂将量分数为5-10%的氨水调节反应体系的pH值7-10,还原出银粉,将改性处理后的容器B中铜溶液和银粉分别加入有机硒源和助剂、分散剂,形成Na2Se/Cu和Na2Se/Ag溶液,低速搅拌10-30min,两种溶液再次混合溶解低速搅拌得到Na2Se/(Cu+Ag)合金溶液;
作为本发明的进一步改进,容器C中纳米物料和容器D中的微米物料按照5-60%:20-95%质量分数研磨24-120小时;每隔2-4小时加入适量的汽油液体介质,4只研磨罐和¢1mm---¢30mm合金球,汽油与粉料比为 5 :100 ;球料比为 50 :1 ;研磨时间70-90h ;自转速度 
600-800rpm ;公转速度1000rpm。2000rpm 离心分离,10nm粒子以上均可在调整离心机上离心,小于10nm颗粒的粒子在超速离心机离心;
1-5nm粒径:用40000r/min离心50-85min;
5-10nm颗粒用25000r/min离心40-80min;
8-15nm颗粒用25000r/min离心30-75min;
18-40nm颗粒用15000r/min离心20-60min;
40-80nm颗粒用15000r/min离心15-45min;
80-100nm颗粒用10000r/min离心10-40min;
作为本发明的进一步改进,改性环氧树脂,是以3-10%的端异氰酸酯聚氨酯为增韧剂,端异氰酸酯基与环氧树脂上的仲羟基反应,在环氧树脂上引入柔韧性的醚键形成;聚氨酯改性环氧树脂IPN与混合物的质量比为1:4-10;步骤S6中所述物料混合液中油胺与甲苯的体积比为 5:100,球磨粉与混合溶液的重量比为60:100,分级出粒子1~20 纳米和 80~100 纳米溶液;S7中聚合物超分散剂分散性达到99.9%,稳定存>55h以上,用量为0.5-10%;
作为本发明的进一步改进,工艺参数为:pH值6-13,固体含量10-95%,银含量5-78%,粘度3.0~20.0(mPa.S),粒径约1-16nm粒子,平均粒径<2-12nm;喷射的油墨为1皮升-2皮升可制得导线间隙小于50um,膜厚小于8um,表面电阻达到2.5-5mΩ/口,电导率2.32×10∧7s/m;
作为本发明的进一步改进,用日本JEM-2010F TEM场发射超高分辨透射电子显微镜(HRTEM)台式透射:预先用稀释剂和无水乙醇稀释1:900,温度为20C,超声分散20min,然后将纳米粒子悬浮液滴在电镜用铜网上,等待悬浮液挥发后,观察放入样品Cu、Ag、CB原子组分晶体结构、结晶度、相组等情况;
作为本发明的进一步改进,检测时可将A、B、C、D、E五种不同元素原子配比的墨水,使用TURBO模式喷墨速度4-300mm²/min进行芯片电极图案印制,经70-140℃温度烧结1-18min后,通过显微镜测试,墨水能改善咖啡环效应对液体内悬浮液造成的不均匀沉积现象,显示整个导线线路图形中的颗粒分布是均匀的。
[0007] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明是一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,通过调整金属墨水浆料的PH值、浆料粘度、温度、浆料金属粒径细度,显著增强耐湿气和抗腐蚀能力。采用廉价铜Cu和碳CB替代部分贵金属银Ag,形成Ag+Cu+CB组合物,掺杂10-15%(质量)Ag时激活能提高5-6倍,可显著提高器件的效率。采用物化合成法和复合化诱导石墨化工艺,在活性稀释剂和引发剂的作用下诱导析出石墨,可便捷生产优质的石墨电极。采用三步法形成包覆基复合粒子,能有效抑制铜氧化,自制分散性能更好的分散剂,墨水可用于RFID、PCB,FPCB产品平均粒度2-12nm的纳米银油墨配合超级打印机,制得线宽/间距1µm ~ 5 µm的导线,较普通丝网印刷减少近95%功效。
[0008] 本发明是一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法提高了材料电阻稳定率和导电通路和导电网络的磁通蠕动激活能,且烧结温度会因为粒径小而降低至70~140℃之间,不仅能沉积于PI,更能快速沉积在成本低廉且Tg较低的塑料、挠性基板上,如FPCB、PET、纸张等。改善了目前移动式和精细化的微电子技术所用材料中的溶液分散稳定性差,基材附着力弱,高温烧结后表面电阻大,分辨率导电性低,无法有效控制电极的多孔性的缺陷。有效解决了电解质接触氧化物颗粒以及预热铜离子推迟氧化或氧化成分较小等技术难点;实现了多指标更密集的结构,有利于渗流值和NTC现象。附图说明
[0009] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010] 图1为本发明的一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法一具体实施方式的方法流程示意图。

具体实施方式

[0011] 本发明公开一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其包括如下步骤,一种淋涂纳米金属油墨制备薄膜的方法,其包括如下步骤:1.一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
S1.首先将钼酸钠Ma2MoO4与苯并三氮唑C6H5N3溶液按照质量分数1:1的比例调配;在CIO2介质和缓蚀剂总量为1:3的质量分数中形成溶液,其缓蚀率82.1%浸渍处理后装入容器A中;
S2.将Cu离子溶液加入分散剂CTAB十六烷基三甲基溴化铵和保护剂PVP为前驱体,以一定的低价速率低加适量的还原剂L-抗坏血栓中,待溶液由无色变为浅黄色,最终呈红色时停止滴加;铜与L-抗坏血栓的质量分数为1:1.3-1.9助剂还原,铜离子浓度为0.13-
0.20mol/L,时间为2.5-3h,温度为25-35℃,加入:德固赛超分散剂 ,在反应终止pH值12-
14、反应温度和L-抗坏血栓中滴加速度5滴/min~10滴/min的速度控制条件下形成种Cu粉溶液,反应后的悬浊液抽滤分离至滤液澄清,并用去离子水清洗3次,真空干燥温度为55-
70°,产物为<100nm铜粉粒子;
S3.将步骤S2制得的20-100nm铜粉粒子加入质量分数为1-3%的A容器中的溶剂再次搅拌溶解均匀,再用25%的氨水,按1:1的体积比加入水溶解成弱碱氨水清洗粒子3次,然后用去离子水和无水乙醇清洗3次,在60-80℃温度下烘干,加入18兆欧水和分散剂,磁力搅拌均匀得到预处理后的<100nm铜粒子溶液置于干净的容器B中;
S4.将银离子水通过液相还原法原生成使其成份均匀的AgNO3粒子,加助剂溶剂投入容器B中的物料搅拌溶解后和Na2Se硒源反应,经过低速搅拌均匀在18兆欧水中超生分散分级最终产物有机硒Na2Se的化合物Cu+Ag合金溶液,置于干净的容器C中;
更进一步的,以硝酸银加入去离子水中按照2:3-5质量分数在磁力搅拌下使其溶解,将质量分数为5-10%的氨水滴加调节反应体系的pH值7-10;二乙醇胺和去离子水按照1:3-5质量分数溶解,两种溶液混合搅拌均匀,将改性处理后的容器B中铜溶液再次加入有机硒源和助剂、分散剂,形成Na2Se/Cu和Na2Se/Ag溶液,低速搅拌10-30min,两种溶液再次混合溶解低速搅拌得到Na2Se/(Cu+Ag)合金溶液。
S5.将粒径1-100um超导炭黑和粒径1-100um乙炔炭黑按3:2重量百分比PWC,添加浓度为20%~60%质量分数的HNO3,HNO3溶液与乙炔炭黑和超导炭黑混合粉体的重量百分比PWC为3:1至6:1,在65-90℃下氧化反应1-8h,过滤,加入水洗涤至没有-NO3为止;然后,再在60℃真空下干燥后,置于干净的容器 D中;
S6.将容器C中纳米物料和容器D中物料加入改性环氧树脂置于球磨机行星滚动湿球磨,获得 1~100 纳米的颗粒碳包覆银铜溶液,分别置于干净的容器E和F中;
更进一步的,在搅拌设备中加入环氧树脂,再进行搅拌,一边进行搅拌一边加入乙二醇乙醚醋酸酯(CAC),直至环氧树脂完全溶解,然后保持内温70℃,加入化学计量的聚氨酯预聚体,环氧树脂:预聚体二者质量比为9:1,反应时间为2h,最后得到聚氨酯改性环氧树脂IPN。
[0012] 容器C中纳米物料和容器D中的微米物料按照5-60%:20-95%质量分数研磨24-120小时;每隔2-4小时加入适量的汽油液体介质,4只研磨罐和¢1mm---¢30mm合金球,汽油与粉料比为 5 :100 ;球料比为 50 :1 ;研磨时间70-90h ;自转速度 600-800rpm ;公转速度1000rpm。2000rpm 离心分离,10nm粒子以上均可在调整离心机上离心,小于10nm颗粒的粒子在超速离心机离心;1-5nm粒径:用40000r/min离心50-85min;
5-10nm颗粒用25000r/min离心40-80min;
8-15nm颗粒用25000r/min离心30-75min;
18-40nm颗粒用15000r/min离心20-60min;
40-80nm颗粒用15000r/min离心15-45min;
80-100nm颗粒用10000r/min离心10-40min;
聚氨酯改性环氧树脂IPN与主物料的质量比为1:4-10;步骤S6中所述物料混合液中油胺与甲苯的体积比为 5:100,球磨粉与混合溶液的重量比为60:100,分级出粒子1~20 纳米和 80~100 纳米溶液;S7中聚合物超分散剂分散性达到99.9%,稳定存>55h以上,用量为
0.5-10%;
S7.按照3:2比例将PAM溶液与高相对分子质量PAM溶液溶解均匀,将混合液稀释成固含量为0.5-1.0%的溶液,观察在悬浊液的高浓度和高粘度,可将水溶液进一步,稀释成为
0.1‰,按质量比1.75-1.20∶1加入PP μ-滑石粉,加入容器E和F中的物料以100-800r/min速度继续搅拌5-20min;
S8.在E和F的物料中在高速搅拌机中,依次分别加入活性稀释剂、分散剂、阻燃剂、垂流沉淀防止剂,搅拌机200-500r/min的条件下搅拌5-15min;混合温度为70-120℃,加超纯水,经充分分散均匀后,再利用超声波分散25min,分级出1-20nm和80-100nm颗粒物料,用不同转速的离心机离心60min和30min,装入容器中G中;
S9.将分散均匀的物料,取一小试样进行XRD射线衍射测试其纯度,剩下部分用司班80分散剂加入到VC和PVP的溶液中进行重分散,超声清洗除去杂质,水溶剂稀释后优选1-20nm粒径的金属银Ag+铜Cu+炭黑+石墨CB组合溶解液,并于60℃真空条件下去除气泡;
下面通过测试实验对经过本发明的一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法制备出的金属纳米薄膜的性能进行测试。
[0013] (1)附着力:将3M600#胶粘带粘在已固化好的印刷试样线条上,导电线条长10cm、宽0.9mm、厚3μm,保证粘胶带长边与导电线条方向平行,用高级绘图橡皮用力擦平,放置1分钟后,用力垂直迅速拉脱胶带,观察胶带及试样线条是否有膜层拉脱,并测粘附前后线条电阻变化值,每种导电线条测5个平行值,取平均值。
[0014] (2)涂层耐磨\铅笔硬度测试,利用振动耐磨试验机,通过将产品放进彩色石子和药水混合的特殊液体中,进行振动磨擦,测试产品的耐磨擦性能。测试结果如下:本发明的金属纳米薄膜符合ASTM D 3363-74标准和ASTM D 3363-00 涂层铅笔硬度的标准,达到5H。
[0015] (3)盐雾老化测试:利用盐雾试验箱,在标准-GB/T 10125、GB/T 12000、ASTM在(35±2)℃,湿度大于95%,降雾量为1~2mL/80cm*h喷嘴压力为78.5~137.3kPa(0.8~1.4kgf/cm2)条件下,在盐雾试验箱内,将含有(5士0.5)%氯化钠、pH值为6.5~7.2的盐水通过喷雾装置进行喷雾,让盐雾沉降到待测验件上,经过一定时间观察到金属纳米薄膜表面无腐蚀状态。
[0016] (4)固化行为:用PerkinElmerDSC-7型热分析仪进行差示扫描热分析(DSC),气氛为静态空气,升温固化,DSC的升温速率为10℃/min,温度范围为35~180℃。
[0017] (5)柔性电路板耐弯折性,用拓斯达TOS-817型摇摆实验机测试改性环氧树脂基导电油墨印刷线路的耐弯折性。测定导电线条长2.4cm、宽0.9mm、厚3μm,测5个平行值,取平均值。实验参数如下:摇摆度:180°;摇摆速度:60次·min-1;摇摆次数:10000次;温度:28℃,相对湿度:80%。
[0018] 对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0019] 此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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