纸基纳米银喷墨导电油墨的制备及其性能研究

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伴随着电子技术的迅速发展,印制电子技术为电子产品的微型化、柔性化、环保化指引了发展方向。作为印制电子技术的关键材料,导电油墨的开发与创新具有实际意义。目前的导电油墨普遍存在烧结温度高,墨层附着力差等问题。有必要开发低温烧结且附着力优良的导电油墨。纳米银导电油墨制备工艺简单,电导率高,是目前研究较多的导电油墨,也是本文研究的主要内容。首先,通过巯基乙酸和聚乙二醇酯化反应合成了吸附力较高且有利于纳米银分散保存的保护剂。在液相化学还原法中,以硝酸银为银前驱体,水合联氨为还原剂,加入少量保护剂制备得到粒径小、分布窄的纳米银粒子。探讨了硝酸银浓度等反应条件对粒度分布的影响。结果,在反应温度为20℃,硝酸银和巯基乙酸聚乙二醇酯的物质的量之比为12:1,硝酸银浓度为0.2 mol/L,水合联氨浓度为0.1 mol/L的条件下制备了平均粒径为10nm的纳米银粒子。然后,通过将具有不同官能团的丙烯酸单体共聚,再将共聚物用异氰酸酯改性得到包含双键的水溶性光固化丙烯酸树脂。并分析了反应条件对丙烯酸树脂的影响。结果在溶剂用量为50%,引发剂用量为3%,链转移剂用量为2%,反应时间为5小时的条件下制备了平均分子量为7,800的丙烯酸树脂。并通过傅立叶红外光谱、DSC、TGA等对改性树脂进行了表征。最后,将纳米银和丙烯酸树脂按照一定比例分散在有机溶剂中,并加入少量助剂配置得到适用于喷墨打印的导电油墨。分析了纸张作为基材对于油墨导电性能改善的重要性。讨论了纳米银/树脂比例对油墨导电性能的影响。并通过分析纯纳米银墨层不同烧结温度下的烧结情况,讨论了烧结温度对纳米银电阻率的影响。结果,烧结温度为170℃,烧结2分钟可得到电导率为2.72×105S/m的导电墨层,而纳米银固含量为70%的纳米银-树脂油墨可获得电导率为3.3×104S/m的导电墨层。对比了纯纳米银墨层和纳米银-树脂墨层在外力作用下导电性能的变化,证明了光固化丙烯酸对提高油墨力学稳定性有积极作用,特别是抵抗垂直方向的作用力。
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