[发明专利]一种纳米金属原位导电油墨的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米金属原位导电油墨的制备方法，使用由依次连通的火花烧蚀装置和收集装置组成的制备系统，进行如下步骤：步骤一，使用火花烧蚀装置制备纳米金属颗粒；步骤二，在收集装置中放入预制的复合溶剂；步骤三，通过气体吹扫将所述纳米金属颗粒吹入收集装置与所述混合溶剂均匀混合制得固含量50％的原位导电油墨。该方法避免了传统导电填料制备、后处理、保存、配制油墨的复杂工艺流程，采用制备的纳米金属颗粒与复合溶剂直接混合得到原位导电油墨，大大减少了导电油墨复杂的配制工艺流程。

技术领域

本发明涉及材料工程技术领域，尤其涉及一种纳米金属原位导电油墨的制备方法。

背景技术

导电油墨广泛应用在印刷电路和电子封装等行业。导电油墨主要使用导电填料分散在溶剂中制成具有一定粘度的油墨。导电填料根据性质的不同分为金属系导电填料和碳系导电填料，金属系导电填料主要包括金、银、铜等导电粉体，导电性能良好。目前，市场上的纳米金属基导电油墨由于具有低烧结温度、微细尺寸加工能力和适于柔性印刷等特点成为电子封装领域十分重要的材料。

目前，导电油墨的制备通常是采用物理法或化学法将导电填料(金属粉末、碳粉末等)制备并分离出来，经过表面酸洗等处理后，再逐步将不同助剂均匀分散于溶剂中形成油墨。专利CN105802345A介绍了一种纳米金属导电油墨及其制备方法，专利通过把还原剂加入纳米金属的化合物与纳米金属蚀刻剂、分散剂、成核抑制剂、溶剂的混合物中液相还原得到纳米金属导电油墨，这种方法对于专利权利要求中提出的制备理想尺寸的纳米金属颗粒具有较大影响；专利CN105348925A介绍了一种新型金属导电油墨的制备方法，专利通过硝酸银溶液与硫酸铜和水合肼混合制得导电填料，然后将其从制备体系中离心分离出来，再与基体树脂、表面活性剂、增塑剂、混合溶剂混合得到新型金属导电油墨。这种传统制备方法面临着导电填料需要提前制备并从制备体系中成功分离出来，经过适当的保存和后处理之后，再和溶剂及各种助剂等均匀混合制得金属导电油墨的问题。

发明内容

针对上述面临的问题，本发明的目的在于提出一种纳米金属原位导电油墨的制备方法，技术方案如下：

一种纳米金属原位导电油墨的制备方法，使用由依次连通的火花烧蚀装置和收集装置组成的制备系统，进行以下步骤：

步骤一，使用火花烧蚀装置制备纳米金属颗粒；火花烧蚀装置的两个电极上加有高压电，当电压达到电极之间气体击穿电压时，气体击穿形成电火花，两个电极之间形成放电通道，电能被释放，使得放电通道具有非常高的温度，将电极表面局部材料瞬时气化。放电结束后，电极材料蒸汽以极高的冷却速率冷却，形成高浓度的非常小的核簇，这些核簇通过凝聚生长为纳米颗粒。

步骤二，在收集装置中放入预制的复合溶剂；

步骤三，通过气体吹扫将所述纳米金属颗粒吹入收集装置与所述混合溶剂均匀混合制得固含量50％的原位导电油墨。

优选的，所述方法还包括通过旋转蒸发制得固含量为50％-90％的原位导电油墨。

优选的，通过控制所述旋转蒸发的温度和时间制备不同固含量的导电油墨。

优选的，所述旋转蒸发时间为5-120min，所述旋转蒸发温度为40℃-200℃。

优选的，通过所述火花烧蚀装置的电极放电和气化过程制备所述纳米金属颗粒。

优选的，所述步骤一中的火花烧蚀装置的两侧分别设有气体输入管和气体输出管，所述气体输入管上设有第一阀门，所述气体输出管上设有第二阀门，所述气体输入管和所述气体输出管与收集装置连通，所述气体输出管的一端连接所述收集装置的底部，所述收集装置顶部或侧面设有单向出气阀，通过控制阀门开关的大小可以控制气体流量大小，从而控制纳米金属颗粒的收集速度。

优选的，所述步骤一中的纳米金属颗粒选自纳米金、银、铜、钯、铂、铁、镍、锡、铟及合金。