[发明专利]使用银纳米颗粒形成包覆层的方法以及线材

说明书

技术领域

本发明公开的内容涉及银纳米颗粒组合物以及用所述组合物涂覆横截面小的长柔性物体如线材、纤维、和细丝的方法。包括用于导电的所述物体、用于装饰的物体、和用作声音应用的物体。本文还公开了通过所述方法和组合物形成的涂覆的/包覆的线材、纤维、和/或细丝。

背景技术

几种应用（例如电子开关和连接器）使用实心银线（即完全由银组成的线材）。这是由于银的高导电性和低接触电阻。然而，银是比较昂贵的金属。出于这些和其它原因，有利的是提供具有同等或改进的性能和/或降低成本的涂银线材、纤维、和/或细丝。

几种应用使用透明的或无色的塑料线材。用银包覆这些线材将增强其外观，或增加线材的密度以用于专门应用。

发明内容

多种实施方案中公开的是包覆横截面小的长、柔性物体如线材、纤维、或细丝的方法。使用表面张力低并含有银纳米颗粒的溶液。低表面张力性可通过使用低表面张力溶剂或低极性表面的银纳米颗粒而获得。拉着物体通过该溶液以形成涂覆的物体。然后将涂覆的物体退火以在其上形成包覆层。

实施方案中公开了在物体上形成包覆层的方法。接受（receive）包含银纳米颗粒和低表面张力溶剂的银纳米颗粒组合物。拉着物体通过所述银纳米组合物以形成涂覆的物体。然后将涂覆的物体退火以在其上形成包覆层。

物体可为柔性的并具有小的横截面。特别是，物体的横截面与长度比为2或更小。

银纳米颗粒的顶切（topcut）可为20纳米或更小，粒径分布可为5纳米或更小。

退火可在180℃或更低温度下进行约0.01分钟至约60分钟。在具体的实施方案中，退火在约100℃至约140℃的温度下进行。退火可进行约5分钟至约35分钟。

该方法可还包括在涂覆银纳米颗粒之前施用接受层（receiving layer），其中接受层包含硅烷。

物体上包覆层的厚度可为约10纳米至约50微米。

低表面张力溶剂可选自萘烷、环己烷、十二烷、十四烷、十六烷、十六烷、二环己烷、和异链烷烃。

银纳米颗粒组合物可含有约5重量%至约40重量%的银纳米颗粒。

该方法可还包括在银包覆层上施用罩面层。在一些实施方案中，罩面层是交联聚硅氧烷、交联聚倍半硅氧烷、或包含聚乙烯基苯酚和三聚氰胺-甲醛树脂的交联层。

某些实施方案中公开的是在线材上形成包覆层的方法。线材可为设计用于传输电路中电流的实心、多股、或扭曲结构的裸露或绝缘导体。线材也可为塑料线。接受具有低表面张力的银纳米颗粒组合物。然后拉着线材通过银纳米颗粒组合物以在线材上形成涂层。随后将涂层退火以在线材上形成包覆层。

待用包覆层覆盖的线材可为塑料的或金属的。金属线材可为，例如，铜线材、铝线材、钨线材、硅线材等。塑料线材可由选自以下的材料制备：聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚乙烯。其也可为具有圆形横截面的细的、柔性、连续长度的金属或聚合材料。其它线材例如氧化锌线材也可以使用。

该方法可还包括在拉着线材通过银纳米颗粒组合物之前清洗线材。

在一些具体实施方案中，银纳米颗粒组合物的表面张力为30mN/m或更小，并且包含多种低极性银纳米颗粒和选自以下的溶剂：萘烷、己烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷、异链烷烃、甲苯、二甲苯、均三甲苯、二乙苯、三甲苯、四氢化萘、环己醇、环萜、环萜品烯、环癸烯、1-苯基-1-环己烯、1-叔-丁基-1-环己烯、甲基萘、及其混合物。

在一些具体实施方案中，线材由选自以下的材料制备：铜、铝、钨、氧化锌、硅、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚乙烯；银纳米颗粒组合物包含约5重量%至约40重量%的银纳米颗粒。

还公开于一些实施方案的是包括以下的线材：塑料芯、环绕该塑料芯的包含熔融银纳米颗粒的银包覆层、和环绕该银包覆层的任选的透明罩面层。线材的横截面与长度比为2或更小。

在一些实施方案中，银包覆层厚度为约10nm至约30微米，并且透明罩面层的厚度为约10nm至约5微米。在其它实施方案中，银包覆层厚度与塑料芯厚度之比为约1∶20,000至约1∶100。

在其它实施方案中，塑料芯可由选自以下的材料制备：聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚乙烯；存在罩面层，并且罩面层为包含聚乙烯基苯酚和三聚氰胺-甲醛树脂的交联层。

本发明公开的这些和其它非限制性的特征在以下更具体地公开。

附图说明