一種抗氧化納米銅導電墨水及其制備方法和印刷應用技術

本發明專利技術公開了一種抗氧化納米銅導電墨水及其制備方法和印刷應用，該方法制備得到的納米銅為單寧酸?納米銅，所述的單寧酸?納米銅的制備方法和印刷應用包括如下步驟：將單寧酸?納米銅、去離子水、添加劑按一定比例混合，超聲后即為納米銅導電墨水。通過噴墨打印機將納米銅導電墨水在相紙上噴印10?150層，并置于100?200℃氮氣氛圍下燒結60?200min，即可得到導電圖案。該單寧酸?納米銅導電墨水的制備工藝簡單，從銅納米粒子的制備到配制導電墨水及通過噴墨打印的方式獲得導電圖案均是在空氣中進行，環境友好。并且該單寧酸?納米銅導電墨水儲存時間長，導電性好，在印刷電路板、電子射頻標簽、傳感器、柔性顯示等領域有著廣泛的應用前景。

Oxidation resistant nano copper conductive ink and preparation method and application thereof

The invention discloses an oxidation resistant nano copper conductive ink and preparation method and application of printing, the preparation method of nano copper was prepared for tannic acid nano copper, nano copper tannic acid the preparation method and application of printing comprises the following steps: tannic acid nano copper, deionized water, additives according to a certain proportion after mixing, ultrasonic is the nano copper conductive ink. The inkjet printer nano copper conductive ink on paper printing 10 layer 150, and placed 100 200 DEG C sintered under nitrogen atmosphere 60 200Min, can obtain the conductive pattern. The tannic acid nano copper conductive ink has the advantages of simple preparation process, from preparation to preparation of copper nanoparticles in conductive ink and a conductive pattern through the inkjet printing method were carried out in air, environmental friendly. The tannic acid and nano copper conductive ink storage for a long time, good conductivity, has a broad application prospect in printed circuit board, electronic tags, sensors, flexible display etc..

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及納米銅導電墨水的制備領域，特別涉及一種抗氧化納米銅導電墨水及其制備方法和印刷應用。
技術介紹
印刷電子是指采用印刷工藝，將導電墨水印制在基材上，制備具有一定功能的電子器件與系統的科學技術。目前，印刷電子在電子標簽、印制電路、太陽能電池、傳感器、超級電容器等方面已有不同程度的應用。常見印刷工藝有凹版印刷、絲網印刷、噴墨打印等。噴墨打印作為一種“非接觸”的印刷技術，基材適用性廣，對墨水粘度要求低，并可通過計算機精確控制噴印圖案，是近幾年文獻報道中常用的印刷方式。噴墨打印技術的核心就是噴印導電墨水的制備，按照導電組分的不同，導電墨水可分為碳墨水、金屬墨水和聚合物導電墨水。其中，金屬導電墨水以其優異的導電性和穩定性得到了廣泛關注。導電銅墨水相較其他金屬導電墨水，具有電導率高，價格低廉等諸多優勢，但由于銅納米粒子不穩定，暴露在空氣中易氧化，因此不利于銅納米粒子導電墨水在實際中的應用。單寧酸是一種生物基材料，具有價格低廉、環境友好、可降解等優點，其多酚羥基結構可穩定金屬納米粒子阻止其團聚，同時單寧酸吸附在金屬納米粒子周圍可有效阻止其氧化。因此采用單寧酸同時作為銅納米粒子的穩定劑和抗氧化劑，可有效提高導電銅墨水在室溫條件下的儲存時限。納米銅噴印在基材表面后，由于穩定劑的存在，使得納米銅無法聚并到一起形成導電通路，此時噴印圖案導電性較差，因此需要一定后處理方法去除穩定劑。傳統的方法為在惰性氣氛下熱燒結，通過加熱使穩定劑分解，從而達到納米銅聚并的目的，提高噴印圖案的導電性。
技術實現思路
本專利技術提供了一種抗氧化納米銅導電墨水的制備方法和印刷應用，該方法工藝簡單，反應條件溫和，納米銅導電墨水可在室溫條件下穩定儲存三個月，不會發生任何氧化。可通過普通商用噴墨打印機將墨水印制到相紙基材上，在氮氣氛圍下低溫即可燒結，得到導電性較好的噴印圖案，符合環保低能要求。一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于納米銅占墨水總質量的0.5-10％，去離子水占墨水總重量的70-95％，添加劑占墨水總重量的5-25％，各組分質量百分數含量之和為100％；該納米銅為單寧酸穩定的銅納米粒子，以氫氧化銅作為銅前驅體，單寧酸同時作為銅納米粒子的穩定劑和抗氧化劑，水合肼作為還原劑制備得到。所述的一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于，納米粒銅徑為15-90nm。所述的一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于，墨水的添加劑為乙醇、異丙醇、丙三醇、乙二醇，可以是一種，或者兩種或兩種以上混合物。所述的一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于，納米銀導電墨水的粘度為1-20mPa.s，表面張力為30-45mN/m。一種抗氧化納米銅導電墨水的制備方法，包括以下步驟：(1)在室溫及攪拌條件下，將濃度為0.1-10mM的單寧酸溶液逐滴加入到濃度為0.1-1M的氫氧化銅溶液中，混合均勻；按照水合肼與氫氧化銅溶液體積比為0.01-0.1，將一定量的水合肼溶液逐滴加入到上述混合液中，反應1-4h；對所得產物采用冷凍干燥即得到固體納米銅；(2)將納米銅溶解在去離子水中，在超聲輔助下使其分散均勻；再向混合物中加入添加劑，繼續超聲混合均勻；(3)將混合物通過0.45μm針式濾膜進行過濾，除去灰塵和大顆粒，濾液即為納米銅導電墨水。一種抗氧化納米銅導電墨水的印刷應用，其特征在于：通過噴墨打印技術將納米銅導電墨水印制到基材上，噴印一定層數，并在氮氣氛圍中置于一定溫度下燒結一段時間，即可得到導電圖案。所述的一種抗氧化納米銅導電墨水的印刷應用，其特征在于：噴印層數為10-150層，燒結溫度為100-200℃，燒結時間為60-200min。所述的一種抗氧化納米銅導電墨水的印刷應用，其特征在于，打印基材可以是相紙，也可以是聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸丁二酯。所述的一種抗氧化納米銅導電墨水的印刷應用，其特征在于：該納米銅導電墨水可應用到印刷電路板、電子射頻標簽、傳感器、柔性顯示、有機照明領域。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：(1)生物質單寧酸作為納米銅的穩定劑，可有效阻止納米銅聚集，符合綠色環保的理念。除了充當穩定劑，單寧酸還能充當納米銅的抗氧化劑，可有效提高單寧酸-納米銅在室溫條件下的儲存時限。(2)單寧酸-納米銅的制備條件溫和，工藝簡單，便于操作，原料成本低廉易得，適合大規模生產。(3)所得納米銅導電墨水分散性好，粒徑較小，因此在噴印過程中不會造成噴頭堵塞。(4)所得納米銅導電墨水噴印到基材上，低溫燒結即可得到導電圖案，符合環保低能要求。(5)所得噴印圖案具備一定柔性，墨水和基材粘附性好。【附圖說明】圖1為本專利技術制備的納米銅導電墨水數碼照片。圖2為本專利技術制備的納米銅導電墨水儲存不同時間的X射線衍射圖譜(XRD)。圖3為本專利技術制備的導電銅噴印圖案的數碼照片。【具體實施方式】下面通過實施例，對本專利技術進行進一步的說明。實施例1稱取392mg氫氧化銅溶解在20mL去離子水中，42.5mg單寧酸溶解在10mL去離子水中。在室溫及攪拌條件下，將上述單寧酸溶液逐滴加入到氫氧化銅溶液中，攪拌30min后，向上述體系中滴加0.5mL水合肼，繼續反應1h。反應結束后對所制備單寧酸-納米銅進行冷凍干燥。將1份單寧酸-納米銅溶解在91份去離子水中，先后加入4份異丙醇和4份丙三醇，超聲使單寧酸-納米銅充分溶解，即為單寧酸-納米銅導電墨水。使用噴墨打印機將墨水印制到相紙上，連續噴印80層，在氮氣氛圍下置于150℃燒結60min，得到導電圖案。實施例2稱取784mg氫氧化銅溶解在20mL去離子水中，170mg單寧酸溶解在10mL去離子水中。在室溫及攪拌條件下，將上述單寧酸溶液逐滴加入到氫氧化銅溶液中，攪拌30min后，向上述體系中滴加0.8mL水合肼，繼續反應2h。反應結束后對所制備單寧酸-納米銅進行冷凍干燥。將5份單寧酸-納米銅溶解在87份去離子水中，加入8份異丙醇，超聲使單寧酸-納米銅充分溶解，即為單寧酸-納米銅導電墨水。使用噴墨打印機將墨水印制到相紙上，連續噴印50層，在氮氣氛圍下置于200℃燒結100min，得到導電圖案。實施例3稱取392mg氫氧化銅溶解在20mL去離子水中，34mg單寧酸溶解在10mL去離子水中。在室溫及攪拌條件下，將上述單寧酸溶液逐滴加入到氫氧化銅溶液中，攪拌30min后，向上述體系中滴加0.6mL水合肼，繼續反應2h。反應結束后對所制備單寧酸-納米銅進行冷凍干燥。將8份單寧酸-納米銅溶解在82份去離子水中，先后加入3份異丙醇，3份乙醇和4份乙二醇，超聲使單寧酸-納米銅充分溶解，即為單寧酸-納米銅導電墨水。使用噴墨打印機將墨水印制到相紙上，連續噴印20層，在氮氣氛圍下置于200℃燒結150min，得到導電圖案。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于納米銅占墨水總質量的0.5?10％，去離子水占墨水總重量的70?95％，添加劑占墨水總重量的5?25％，各組分質量百分數含量之和為100％；該納米銅為單寧酸穩定的銅納米粒子，以氫氧化銅作為銅前驅體，單寧酸同時作為銅納米粒子的穩定劑和抗氧化劑，水合肼作為還原劑制備得到。

【技術特征摘要】
1.一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于納米銅占墨水總質量的0.5-10％，去離子水占墨水總重量的70-95％，添加劑占墨水總重量的5-25％，各組分質量百分數含量之和為100％；該納米銅為單寧酸穩定的銅納米粒子，以氫氧化銅作為銅前驅體，單寧酸同時作為銅納米粒子的穩定劑和抗氧化劑，水合肼作為還原劑制備得到。2.根據權利要求1所述的一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于，納米粒銅徑為15-90nm。3.根據權利要求1所述的一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于，墨水的添加劑為乙醇、異丙醇、丙三醇、乙二醇，可以是一種，或者兩種或兩種以上混合物。4.根據權利要求1所述的一種抗氧化納米銅導電墨水，其特征在于，納米銀導電墨水的粘度為1-20mPa.s，表面張力為30-45mN/m。5.一種抗氧化納米銅導電墨水的制備方法，其特征在于：抗氧化納米銅導電墨水組成為權利要求1-4任一權利要求所述的抗氧化納米銅導電墨水；包括以下步驟：(1)在室溫及攪拌條件下，將濃度為0.1-10mM的單寧酸溶液逐滴加入到濃度為0.1-1M的氫氧化銅溶液中，混合均勻；按照水合肼與氫氧化銅溶液體積比為0.01...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅靜，張楠，劉仁，魏瑋，劉曉亞，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32