專利名稱：導(dǎo)電墨水及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電墨水及其制備方法，特別涉及一種基于碳納米管的導(dǎo)電墨水 以及該導(dǎo)電墨水的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字噴墨打印機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)已有利用噴墨打印機(jī)于基板上形成圖 形化的導(dǎo)電層的方法。該方法將導(dǎo)電墨水直接噴印在絕緣基板表面形成薄膜，再經(jīng)過進(jìn)一 步的處理在絕緣基板表面形成圖案化的導(dǎo)電層。相較于傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷法，噴墨打印機(jī)制 造印刷線路板的流程較短，且噴墨打印機(jī)制造的線路寬度較小，因此噴墨技術(shù)將會(huì)給印刷 線路制造業(yè)帶來更快的速度、更低的成本以及更高的布線密度?，F(xiàn)有技術(shù)提出了一種含銀的噴墨導(dǎo)電墨水及一種使用該含銀的噴墨導(dǎo)電墨水在 基板形成圖形的方法，其通過噴墨打印機(jī)將上述含銀鹽的導(dǎo)電墨水噴印在基板上，形成圖 案或圖形；然后，使用帶有還原劑的導(dǎo)電墨水噴印在所述銀鹽組成的圖案或圖形上，從而在 基板表面形成金屬銀組成的圖形或圖案。然而，該導(dǎo)電墨水中的金屬銀是以離子的形態(tài)出 現(xiàn)，使得使用該導(dǎo)電墨水去形成導(dǎo)電圖形的時(shí)候，需要使用帶有還原劑的導(dǎo)電墨水將銀鹽 中的銀離子通過化學(xué)反應(yīng)還原成銀鹽，使得該制備方法工藝復(fù)雜，且成本較高。另外，由于 導(dǎo)電圖案的導(dǎo)電材料由金屬材料構(gòu)成，而金屬材料在柔性基底上的適應(yīng)性較差，使用過程 中較容易疲勞，壽命周期短，并且材料成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種使用簡單、適用范圍廣并且成本較低的導(dǎo)電墨水及 其制備方法。一種導(dǎo)電墨水，其包括質(zhì)量百分比為0. 5 5%的碳納米管，質(zhì)量百分比為7 25%的鱗片石墨、有機(jī)載體、粘結(jié)劑、分散劑、薄膜增強(qiáng)劑以及溶劑。一種導(dǎo)電墨水的制備方法，其包括以下步驟提供一定量的碳納米管以及分散劑 的溶液，將該碳納米管加入分散劑的溶液中，獲得一第一混合液；將一定量的鱗片石墨的分 散于有機(jī)載體溶液中，在上述分散有鱗片石墨的有機(jī)載體溶液中加入薄膜增強(qiáng)劑獲得一第 二混合液；將該第一混合液與所述第二混合液混合均勻獲得一導(dǎo)電墨水。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述導(dǎo)電墨水具有以下優(yōu)點(diǎn)所述導(dǎo)電墨水采用碳納米管，以 及鱗片石墨作為主要的導(dǎo)電體。使用時(shí)，所述碳納米管及鱗片石墨與粘結(jié)劑以及薄膜增強(qiáng) 劑之間具有較好的結(jié)合性，導(dǎo)電薄膜從而較好的附著在基底表面形成導(dǎo)電薄膜。另外，該導(dǎo) 電墨水在應(yīng)用時(shí)，可以直接形成導(dǎo)電薄膜于基底表面，工藝簡單，成本低。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例一的導(dǎo)電墨水形成的薄膜的場發(fā)射圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明提供的導(dǎo)電墨水及該導(dǎo)電墨水的制備方法作進(jìn) 一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種導(dǎo)電墨水，其成分包括碳納米管、鱗片石墨、有機(jī)載體、粘結(jié)劑、 分散劑、薄膜增強(qiáng)劑以及溶劑。其中，所述碳納米管的質(zhì)量百分比為0.5% 5%，所述鱗片 石墨的質(zhì)量百分比為 25%，所述有機(jī)載體的質(zhì)量百分比為10% 15%，所述粘結(jié)劑 的質(zhì)量百分比為5% 25%，所述分散劑的質(zhì)量百分比為0. 5% 2%，所述薄膜增強(qiáng)劑的 質(zhì)量百分比為5% 30%，所述溶劑的質(zhì)量百分比為20% 60%。所述碳納米管包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多 種。該碳納米管可以通過電弧放電法、激光蒸發(fā)法或者化學(xué)氣相沉積法制備獲得。所述碳 納米管的直徑小于50納米，長度為2 15微米。碳納米管的直徑越小，長度越大，其比表 面積越大，就越難分散，從而容易導(dǎo)致該導(dǎo)電墨水在使用時(shí)容易將打印機(jī)的噴頭堵塞。本發(fā) 明實(shí)施例中，選用直徑小于50納米，長度為2 5微米的碳納米管制備導(dǎo)電墨水，既可以使 碳納米管均勻分散，使用時(shí)也不會(huì)將打印機(jī)的噴頭堵塞，以利于其應(yīng)用于導(dǎo)電薄膜或者圖 形化的導(dǎo)電層的制備。進(jìn)一步地，所述碳納米管可為經(jīng)過功能化處理的碳納米管。該碳納米管表面帶有 親水性功能團(tuán)，該功能團(tuán)包括羧基(-C00H)、羥基(-0H)、醛基(-CH0)以及氨基(-NH2)等中 的一種或多種。該功能團(tuán)形成于碳納米管管壁上或端部?？梢岳斫?，借助于該功能團(tuán)，碳納 米管均勻分散于導(dǎo)電墨水中。本發(fā)明實(shí)施例中，碳納米管表面帶有多個(gè)羧基(-C00H)與羥 基(-0H)。所述鱗片石墨為片狀，所述鱗片石墨的尺寸小于1微米，所謂鱗片石墨的尺寸指 的是該鱗片石墨的最大直徑。所述鱗片石墨的厚度為10納米 1微米。該鱗片石墨的尺 寸較小，從而比較容易分散。所述鱗片石墨可以吸附于所述碳納米管，從而有利于碳納米管 在導(dǎo)電墨水中的分散。另外，鱗片石墨具有較好的導(dǎo)電性，該鱗片石墨可以增強(qiáng)所述導(dǎo)電墨 水的導(dǎo)電性，從而采用該導(dǎo)電墨水形成的導(dǎo)電薄膜具有較好的導(dǎo)電性。而且，該鱗片石墨的 價(jià)格較低，相對于包含重金屬離子的導(dǎo)電墨水，該導(dǎo)電墨水的價(jià)格較低。所述粘結(jié)劑為一水溶性聚合物，其包括聚維酮、丙烯酸乳膠、醋酸乙烯乳膠、聚乙 烯濃縮乙醛樹脂中的一種或多種。所述粘結(jié)劑可以粘附在碳納米管以及鱗片石墨的表面， 該導(dǎo)電墨水在使用時(shí)，所述粘結(jié)劑可以將所述碳納米管以及鱗片石墨粘附于基底表面。加 入連接劑還可以提高導(dǎo)電墨水的粘合性。在將導(dǎo)電墨水打印到基底上之后，隨著溶劑的揮 發(fā)，碳納米管以及鱗片石墨容易脫落。而該粘結(jié)劑可以將碳納米管以及鱗片石墨固定于基 底表面。本發(fā)明實(shí)施例中，該粘結(jié)劑為丙烯酸乳膠。所述有機(jī)載體可以為羧甲基纖維素、聚炳烯酸鈉、三苯乙烯馬來酸樹脂、或者高取 代度的羧甲基纖維素。該有機(jī)載體的作用為分散所述鱗片石墨，使所述鱗片石墨均勻分散 于所述導(dǎo)電墨水中。所述分散劑可以為脂肪酸、磷酸酯、改性聚乙烯醇、聚硅氧烷、十二烷基硫酸鈉、脂 肪族聚酯砜酸鈉以及聚山梨醇酯中的一種或多種。所述分散劑一部分包裹在碳納米管表 面，使碳納米管均勻分散在溶液中；所述分散劑另一部分則分散于導(dǎo)電墨水中，調(diào)節(jié)導(dǎo)電墨 水的表面張力，從而使得該導(dǎo)電墨水可以適合打印到不同材料構(gòu)成的基底表面。
所述薄膜增強(qiáng)劑為膠體硅酸鹽與二氧化鈦顆粒、或者二氧化硅顆粒分散與溶劑中 形成的懸浮液。該懸浮液中硅酸鹽的質(zhì)量百分比為 50%，二氧化鈦或者二氧化硅的 質(zhì)量百分比為 5%。該懸浮液中溶劑的質(zhì)量百分比為45% 80%。該懸浮液中，所述 溶劑為去離子水。所述硅酸鹽可以是硅酸納、硅酸鉀中的一種，或者兩者的混合。使用時(shí)， 上述薄膜增強(qiáng)劑可以將增強(qiáng)所述碳納米管以及鱗片石墨與基底之間的結(jié)合力，從而更好的 增強(qiáng)所述導(dǎo)電墨水形成的導(dǎo)電層與基底之間的結(jié)合力。所述導(dǎo)電墨水中的溶劑為水。本實(shí)施例中，所述溶劑優(yōu)選去離子水。可選地，所述導(dǎo)電墨水中還可以包括粘度調(diào)節(jié)劑。該粘度調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分比為 20%。所述粘度調(diào)節(jié)劑為有機(jī)溶劑或水溶性聚合物，用以調(diào)節(jié)導(dǎo)電墨水的粘合性。所
述粘度調(diào)節(jié)劑為去離子水、纖維素醚、瓜耳膠及硅膠等中的一種或多種?？蛇x擇地，該導(dǎo)電墨水中還可以加入一定量的保濕劑，該保濕劑質(zhì)量百分比為 0. 1 5%。所述保濕劑通常為一高沸點(diǎn)材料，可以為二元醇醚酯。保濕劑可以提高該導(dǎo)電 墨水的沸點(diǎn)，減慢導(dǎo)電墨水蒸發(fā)的速度。本實(shí)施例中，于導(dǎo)電墨水中加入質(zhì)量百分比為5% 的二元醇醚酯。該導(dǎo)電墨水可以于50 100°C溫度下使用而不易揮發(fā)。為了使得該導(dǎo)電墨水可以在噴墨打印機(jī)中使用，該導(dǎo)電墨水的粘度為1 40厘泊 (CPS)，表面張力為20 60達(dá)因/厘米(dyne/cm)?？梢岳斫?，當(dāng)該導(dǎo)電墨水的粘度較大 時(shí)，還可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的旋涂方法，在基底上形成一導(dǎo)電薄膜。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通 過光刻技術(shù)，對上述導(dǎo)電薄膜進(jìn)行處理，從而獲得一圖案化的導(dǎo)電層。本發(fā)明中所指的導(dǎo)電 層，以及圖案化的導(dǎo)電層，可以為印刷電路中的電路圖形，也可以為場發(fā)射顯示器中的陰極 電極?？傊搶?dǎo)電墨水的應(yīng)用并不局限上述技術(shù)領(lǐng)域，該導(dǎo)電墨水可以應(yīng)用于各種形成導(dǎo) 電薄膜相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。以下將提供本發(fā)明導(dǎo)電墨水的幾種具體實(shí)施例具體實(shí)施例一
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電墨水，其特征在于，其包括質(zhì)量百分比為0.5 5%的碳納米管、質(zhì)量百分 比為7 25%的鱗片石墨、有機(jī)載體、粘結(jié)劑、分散劑、薄膜增強(qiáng)劑以及溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述碳納米管表面帶有親水性的功能 團(tuán)，該功能團(tuán)包括羧基、羥基、醛基以及氨基中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述粘結(jié)劑為聚維酮、丙烯酸乳膠、醋 酸乙烯乳膠及聚乙烯濃縮乙醛樹脂中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為5% 25%。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述分散劑為脂肪酸、磷酸酯、改性聚 乙烯醇、聚硅氧烷、十二烷基硫酸鈉、脂肪族聚酯砜酸鈉以及聚山梨醇酯中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述分散劑的質(zhì)量百分比為0.5% 2 % ο
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述溶劑為去離子水，所述溶劑的質(zhì)量 百分比為20% 60%。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述薄膜增強(qiáng)劑包括膠體硅酸鹽、二氧 化鈦顆粒或二氧化硅顆粒、以及溶劑，所述薄膜增強(qiáng)劑的質(zhì)量百分比為5% 30%。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述薄膜增強(qiáng)劑中硅酸鹽的質(zhì)量百分 比為 50%，二氧化鈦或者二氧化硅的質(zhì)量百分比為 5%，溶劑的質(zhì)量百分比為 45% 80%。
10.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述溶劑的質(zhì)量百分比為20% 60%。
11.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述有機(jī)載體的質(zhì)量百分比為10% 15%。
12.如權(quán)利要求11所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述有機(jī)載體為羧甲基纖維素、聚炳 烯酸鈉、三苯乙烯馬來酸樹脂、或者高取代度的羧甲基纖維素。
13.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，進(jìn)一步包括粘度調(diào)節(jié)劑及保濕劑，所 述粘度調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分比為0. 1 20%，所述保濕劑質(zhì)量百分比為0. 1 5%。
14.如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述粘度調(diào)節(jié)劑為去離子水、纖維素 醚、瓜耳膠及硅膠中的一種或多種。
15.如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)電墨水，其特征在于，所述保濕劑為二元醇醚酯。
16.一種制備如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電墨水的方法，包括以下步驟提供一定量的碳納米管，將該碳納米管加入分散劑的溶液中，獲得一第一混合液；將一定量的鱗片石墨的分散于有機(jī)載體溶液中，在上述分散有鱗片石墨的有機(jī)載體溶 液中加入薄膜增強(qiáng)劑獲得一第二混合液；以及將該第一混合液與所述第二混合液混合均勻獲得一導(dǎo)電墨水。
17.如權(quán)利要求16所述的導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)載體溶液為聚 丙烯酸納溶液。
18.如權(quán)利要求16所述的導(dǎo)電墨水的制備方法，其特征在于，所述薄膜增強(qiáng)劑為膠體 硅酸納與二氧化鈦顆粒形成的懸浮液，該懸浮液中，硅酸納與二氧化鈦的質(zhì)量比為10 1。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種導(dǎo)電墨水，其包括質(zhì)量百分比為0.5～5％的碳納米管、質(zhì)量百分比為7～25％的鱗片石墨、有機(jī)載體、粘結(jié)劑、分散劑、薄膜增強(qiáng)劑以及溶劑。另外，本發(fā)明還提供所述墨水的制備方法。
文檔編號(hào)C09D11/00GK102093774SQ20101061966
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者張春海, 杜秉初, 范守善, 郝海燕 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司