可噴墨的銀/氯化銀組合物的製作方法

2023-08-02 09:15:26 2

專利名稱：可噴墨的銀/氯化銀組合物的製作方法
技術領域：
本發明的實施方案涉及用於噴墨印刷項目的可噴墨的銀/氯化銀組合物。
背景技術：
需要合適的組合物來製造「印刷電子品」。「印刷電子品」是用於在例如塑料或紡織物的普通結構上進行印刷的較新技術的術語。該術語針對一種比較新的技術，這種技術的定義是使用標準印刷工藝在例如紙材、塑料、和紡織物的普通基底上印刷電子器件。該印刷優選地採用圖形藝術行業例如絲網印刷、噴墨印刷、苯胺印刷、凹版印刷、和膠版印刷中的普通印刷設備。該印刷不是通過圖形藝術油墨在圖形藝術基底上進行印刷，而是採用電功能性油墨系列在有源器件例如導線上印刷。印刷電子品有望促進極低成本的電子器件廣泛用於一般不與傳統(即，基於矽的) 電子器件相關的應用，例如柔性顯示器、智能標籤、動態海報、和運動服裝。本發明滿足了在下一代葡萄糖傳感器中使用數字印刷、尤其是噴墨印刷技術的需求。為此，需要一種能夠進行噴墨的銀/氯化銀油墨製劑。該類油墨所期望的特性包括低溫固化(80°C是所需的)、維持固化油墨的導電性、以及能經受與雙捲軸工藝相關的彎曲的柔韌性。發明概述本發明公開了一種可噴墨的組合物，所述組合物包含(a)具有薄片幾何形狀的亞微米氯化銀；(b)具有薄片幾何形狀的亞微米銀；(c)聚合物粘合劑；(d)有助於噴墨的溼潤劑；以及(e)能夠分散銀/氯化銀並溶解聚合物粘合劑的溶劑。本文所述的可噴墨的組合物允許銀/氯化銀油墨的數字印刷，其中本發明的油墨具有在80°C或更低溫度下低溫固化的特性、可維持固化油墨的導電性以及經受與雙捲軸工藝相關的彎曲的柔韌性。發明詳述本發明允許印刷用於以下應用的材料例如血糖傳感器、離子電泳應用、和其他應用。這些印刷材料通常通過聚合物厚膜Ag/AgCl漿料的絲網印刷來製成。這些常規組合物不適於噴墨用途，因為分散在此類漿料中的銀/氯化銀粒度較大並且漿料本身具有不可取的高粘度。可採用包含以下成分的可噴墨的組合物來完成印刷具有薄片幾何形狀的亞微米銀/氯化銀。術語「薄片幾何形狀」是指通過掃描電子顯微鏡測定時其主要形狀為薄片狀的銀/氯化銀顆粒。非薄片狀顆粒(例如，不規則形狀的或球形的)不包含在本發明的範圍內。具有根據本發明的粒度和薄片幾何形狀的亞微米銀/氯化銀通過冷凍研磨法來獲得。術語「亞微米」是指小於一微米。在本發明的實施方案中，亞微米銀/氯化銀的粒度為 d50 = 0. 6微米。使用聚合物粘合劑，優選地為具有低Tg和至少一些極性基團如羥基的粘合劑。一個具體實例包括苯氧樹脂族。另一個實例包括含有乙烯醇的共聚物，例如聚(乙烯醇縮丁醛-共-聚乙烯醇)。還使用溼潤劑以有利於噴墨工藝。溼潤劑的具體實例包括乙二醇；以及使用能夠分散Ag-AgCl並溶解聚合物粘合劑的溶劑。二元酯是一類優選的溶劑。聚合物粘合劑在總組合物中的含量為約1至4重量％，銀/氯化銀的濃度範圍為約15% -25%，溼潤劑的含量範圍為約0. 1% -1%。油墨組合物的其餘部分為溶劑。銀/氯化銀的比率由具體規定的應用決定，根據本發明的可噴墨的組合物可採用任何選定的銀/氯化銀比率來製成。具體地講，對於血糖傳感器，通常指定68/32重量％的銀/氯化銀；對於離子電泳應用，通常指定30/70重量％的銀/氯化銀；並且在其他應用中， 可採用80/20重量％的銀/氯化銀。在本發明的實施方案中，銀/氯化銀的範圍為約90/10 重量％的銀/氯化銀至10/90重量％的銀/氯化銀。
實施例可噴墨的銀/氯化銀組合物實施例1
成分量(S)
雙酚A型笨氧樹脂2.3DBE-3 (己二酸二曱酯+戊二酸二曱酯)74.2 乙二醇 0.5
亞孩史米銀-氯化銀(薄片幾何形狀)23.0為250ml單頸圓底燒瓶裝上氮氣入口。將DBE-3和雙酚A型苯氧樹脂加入燒瓶中。 向混合物中加入磁力攪拌器，並將燒瓶懸在熱板/磁力攪拌器上。將混合物在室溫下攪拌大約2小時，在此期間，樹脂溶於溶劑。之後，在攪拌下將乙二醇加入聚合物溶液中。將所得的溶液轉入適當大小的塑料容器中。然後在攪拌下向溶液加入亞微米銀-氯化銀(d50 =0. 6微米)。然後密封塑料容器，在Thinky攪拌機中將粗製油墨攪拌大約2分鐘以分散銀-氯化銀。然後，對油墨進行5分鐘超聲處理以進一步將銀-氯化銀顆粒分散並懸浮在溶劑介質中。之後，在真空輔助下，通過10微米粗的玻璃料漏鬥來過濾油墨。然後，將油墨轉移到一次性塑料注射器中，通過由玻璃過濾介質構成的5微米圓盤過濾器來過濾從而得到最終產物。在25°C測得油墨的粘度為17釐泊。通過將受控部分的油墨澆鑄到多種基底(包括氧化鋁和Mylar 聚酯膜)上來製作導電線路。使用Kapton 膠帶作為引導裝置以形成銀/氯化銀油墨的薄導電線路。將澆鑄件在40°C的熱板上進行乾燥。完成乾燥步驟後，將Kapton 膠帶移除以露出粘附到所選基底的固結電絕緣導電線路。然後將線路在80°C乾燥10分鐘，在100°C乾燥10分鐘，在 120°C乾燥10分鐘。經測定，在各種固化條件下，氧化鋁上線路的電阻率分別為1. 3歐姆/ 平方/密耳、1. 1歐姆/平方/密耳和0. 79歐姆/平方/密耳。實施例2
4成分量(g)
聚(乙烯醇縮丁醛-共-乙烯醇)2.3DBE-3 (己二酸二曱酯+戊二酸二曱酯)74.2 乙二醇 0.5
亞孩史米銀-氯化銀(薄片幾何形狀)23.0為250ml單頸圓底燒瓶裝上氮氣入口。將DBE-3和聚(乙烯醇縮丁醛-共-乙烯醇)樹脂加入燒瓶中。向混合物中加入磁力攪拌器，並將燒瓶懸在熱板/磁力攪拌器上。將混合物在室溫下攪拌大約3小時，在此期間，樹脂溶於溶劑。之後，在攪拌下將乙二醇加入聚合物溶液中。將所得的溶液轉入適當大小的塑料容器中。然後在攪拌下向溶液加入亞微米銀-氯化銀(d50 = 0. 6微米)。然後密封塑料容器，在Thinky攪拌機中將粗製油墨攪拌大約2分鐘以分散銀-氯化銀。然後，對油墨進行5分鐘超聲處理，以進一步將銀-氯化銀顆粒分散並懸浮在溶劑介質中。之後，在真空輔助下，通過10微米粗的玻璃料漏鬥來過濾油墨。然後，將油墨轉移到一次性塑料注射器中，通過由玻璃過濾介質構成的5微米圓盤過濾器來過濾從而得到最終產物。在25°C測得油墨的粘度為17釐泊。通過將受控部分的油墨澆鑄到多種基底(包括氧化鋁和Mylar 聚酯膜)上來製作導電線路。使用Kapton 膠帶作為引導裝置以形成銀/氯化銀油墨的薄導電線路。將澆鑄件在40°C的熱板上進行乾燥。完成乾燥步驟後，將Kapton 膠帶移除以露出粘附到所選基底的固結電絕緣導電線路。然後將線路在80°C乾燥10分鐘，在100°C乾燥10分鐘，在 120°C乾燥10分鐘。經測定，在各種固化條件下，氧化鋁上線路的電阻率分別為12. 4歐姆 /平方/密耳、1. 3歐姆/平方/密耳和0. 35歐姆/平方/密耳。實施例3
成分Mg)
氟化聚醯亞胺(6FDA-TFMB-6FAP)2.3DBE-3 (己二酸二曱酯+戊二酸二曱酯)74.2 乙二醇 0.5
亞孩史米銀-氯化銀(薄片幾何形狀)23.0為250ml單頸圓底燒瓶裝上氮氣入口。將DBE-3和氟化聚醯亞胺樹脂加入燒瓶中。 向混合物中加入磁力攪拌器，並將燒瓶懸在熱板/磁力攪拌器上。將混合物在室溫下攪拌大約3小時，在此期間，樹脂溶於溶劑。之後，在攪拌下將乙二醇加入聚合物溶液中。將所得的溶液轉入適當大小的塑料容器中。然後在攪拌下向溶液加入亞微米銀-氯化銀(d50 =0. 6微米)。然後密封塑料容器，在Thinky攪拌機中將粗製油墨攪拌大約2分鐘以分散銀-氯化銀。然後，對油墨進行5分鐘超聲處理以進一步將銀-氯化銀顆粒分散並懸浮在溶劑介質中。之後，在真空輔助下，通過10微米粗的玻璃料漏鬥來過濾油墨。然後，將油墨轉移到一次性塑料注射器中，通過由玻璃過濾介質構成的5微米圓盤過濾器來過濾從而得到最終產物。在25°C測得油墨的粘度為20釐泊。通過將受控部分的油墨澆鑄到多種基底(包括氧化鋁和Mylar 聚酯膜)上來製作導電線路。使用Kapton 膠帶作為引導裝置以形成銀/氯化銀油墨的薄導電線路。將澆鑄件在40°C的熱板上進行乾燥。完成乾燥步驟後，將Kapton 膠帶移除以露出粘附到所選基底上的固結電絕緣導電線路。然後將線路在80°C乾燥10分鐘，在100°C乾燥10分鐘，在120°C乾燥10分鐘。經測定，在各種固化條件下，氧化鋁上線路的電阻率分別為1. 7歐姆/
平方/密耳、0. 83歐姆/平方/密耳和0. 52歐姆/平方/密耳。
權利要求
1.可噴墨的組合物，所述組合物包含(a)具有薄片幾何形狀的亞微米銀/氯化銀；(b)聚合物粘合劑；(c)有助於噴墨的溼潤劑；(d)能夠分散氯化銀並溶解所述聚合物粘合劑的溶劑。
2.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述聚合物粘合劑在所述總組合物中的含量為約1至4重量％。
3.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述總銀/氯化銀的濃度範圍為約15%-25%。
4.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述溼潤劑為乙二醇。
5.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述溼潤劑的含量範圍為約0.-1%。
6.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述溶劑為二元酸。
7.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述銀/氯化銀的比率為68/32重量％。
8.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述銀/氯化銀的比率為80/20重量％。
9.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述銀/氯化銀的比率為30/70重量％。
10.權利要求1的可噴墨的組合物，其中所述銀/氯化銀的比率為90/10重量％的銀/ 氯化銀至10/90重量％的銀/氯化銀。
全文摘要
本發明使用銀/氯化銀組合物和在數字印刷領域的噴墨技術來尤其用於血糖傳感器。
文檔編號G01N27/26GK102459478SQ201080025659
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月11日 優先權日2009年6月12日
發明者J·D·薩默斯, J·R·多爾夫曼 申請人:E·I·內穆爾杜邦公司