[发明专利]可在空气中加热的无颗粒导电铜墨水及其制备和使用方法

说明书

一种可在空气中加热的无颗粒导电铜墨水及其制备和使用方法，属于导电墨水技术领域。该导电铜墨水各个组分及其质量百分比为，铜前驱体：20～73％，络合剂：15～60％，溶剂：10～51％，助剂：0～10％；其制备方法为：将络合剂加入助剂和溶剂，混合均匀，加入铜前驱体，搅拌，用微孔滤膜进行过滤，即可；其使用方法为：将导电铜墨水印刷或涂膜于基板上，在空气中在130～350℃热处理1～15min进行烧结，制得粘合在基板上的铜薄膜/铜导线。该墨水不含有任何固体颗粒，稳定性高，导电性好，制作方法简单易操作。该制备方法可在空气中加热得到单质铜，固化温度低，时间短，无污染，成本低廉，易于实现工业化。

技术领域

本发明属于导电墨水技术领域，特别涉及一种可在空气中加热的无颗粒导电铜墨水及其制备和使用方法。

背景技术

印制电子(printed electronics)是指采用印刷手段，将导电聚合物、纳米金属墨水或纳米无机物等功能性材料墨水印制在基材上，是一种低成本、高效率地制造电路及电子器件的技术。

在众多导电墨水中，导电聚合物具有烧结温度低的优势，但是其导电率低且化学稳定性低进而限制了其发展。近些年中，碳材料墨水受到广泛关注，主要是由于其成本低，但是其较低的导电率不能满足于需要高导电率的器件。对于应用较广的金属基墨水，金、银、铜墨水得到广泛关注。金和银墨水因其具有较高的抗氧化性而备受青睐。然而，为了降低成本，研究者们也选用电阻率较低的铜来代替金和银，然而由于铜在空气中易氧化的性质，人们多数将铜基墨水在惰性气体、还原性气体或真空环境下进行烧结致密，这无形中复杂了操作步骤，而且还原性气体较危险。而本发明所涉及的铜基导电墨水是由铜基前驱体、溶剂和一些助剂组成，为蓝色液体，不含有任何颗粒物质，稳定性高，可以通过多种印制电子的手段或涂膜技术在基板上印制成线或图案，并经过后续热处理在空气中得到导电铜线，在印制电子方面具有广泛的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可在空气中加热的无颗粒导电铜墨水及其制备和使用方法，该墨水不含有任何固体颗粒，稳定性高，导电性好，制作方法简单易操作。该制备方法可在空气中加热得到单质铜，固化温度低，时间短，无污染，成本低廉，易于实现工业化。

本发明的一种可在空气中加热的无颗粒导电铜墨水，由铜前驱体、络合剂、溶剂和助剂制得；其中，各个组分及其质量百分比为，铜前驱体：20～73％，络合剂：15～60％，溶剂：10～51％，助剂：0～10％；

所述的铜前驱体为硝酸铜、氧化铜、不含有羟基的脂肪族羧酸铜、芳香族羧酸铜或脂环族羧酸铜中的一种或几种混合；

所述的络合剂为具有1～6个N原子的脂肪胺、醇胺、酰胺、芳香胺、脂环胺中的一种或几种混合；

所述的溶剂为水或醇类化合物中的一种或几种混合；

所述的助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡络烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸铵、阿拉伯胶、乙基纤维素、羟甲基纤维素、司班或吐温中的一种或几种混合。

所述的司班为司班85、司班80、司班60、司班40或司班20中的一种；

所述的吐温的吐温85、吐温80、吐温60、吐温40或吐温20中的一种；

所述的铜前驱体为几种混合的混合物时，混合比例为任意比。

所述的络合剂为几种混合的混合物时，混合比例为任意比。

所述的溶剂中，所述的醇类化合物为含有1～3个羟基官能团且碳原子个数为1～12的醇类化合物。所述的溶剂为水时，无颗粒型铜基导电墨水需加入助剂。

所述的助剂为几种混合的混合物时，混合比例为任意比。