[发明专利]金属纳米颗粒分散体

说明书

包含金属纳米颗粒的金属纳米颗粒分散体，其特征在于所述分散体包含根据式(I)的化合物，其中X表示形成取代或未取代的环的必要原子。少量的根据式(I)的化合物的存在提高了由金属纳米颗粒分散体在温和固化条件下形成的金属层或图案的电导率。（I）。

描述。

发明领域

本发明涉及金属纳米颗粒分散体、涉及制备这种金属纳米颗粒分散体的方法和涉及由这些分散体制备的印刷和涂布流体，高导电图案或涂层可以在温和固化条件下用由这些分散体制备的印刷和涂布流体形成。

发明背景

最近几十年来，对包含金属纳米颗粒的印刷或涂布流体的关注一直在提高，原因是这种金属纳米颗粒与给定金属的体性能相比的独特性能。例如，金属纳米颗粒的熔点随着粒度的减小而降低，使其感兴趣用于印刷电子、电化学、光、磁和生物应用。

生产可以例如通过喷墨印刷或丝网印刷来印刷或以高速来涂布的稳定和浓缩的金属印刷或涂布流体备受关注，原因是其使得以低成本制备电子器件。

通常金属纳米颗粒通过如在Mat. Chem. Phys.114, 549-555中公开的多元醇合成方法、通过多元醇合成方法的派生方法或通过金属盐在各种还原剂的存在下原位还原来制备。这类方法在例如US2010143591、US2009142482、US20060264518和US20080220155、EP2147733、EP2139007、EP803551、EP2012952、EP2030706、EP1683592、EP166617、EP2119747、EP2087490和EP2010314、WO2008/151066、WO2006/076603、WO2009/152388和WO2009/157393中公开。

在这类多元醇合成中，所谓的封端剂常常用于稳定金属前体或金属纳米颗粒。这类封端剂常常包含例如巯基(-SH)、羧基(-COOH)和氨基(-NH)的官能团。US8197717例如公开了包含由多元醇合成制备的金属纳米颗粒的金属油墨，其中所述纳米颗粒用例如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的封端材料封端。

在将金属印刷或涂布流体施用到基材上之后，也称作固化步骤的烧结步骤在高温下进行以产生/提高所施用的图案或层的电导率。金属印刷或涂布流体的有机组分，例如聚合分散剂或封端剂，可以降低烧结效率且从而降低所施用图案或层的电导率。因此，常常需要更高的烧结温度和更长的烧结时间以分解有机组分。

这种高烧结温度与具有相对低的玻璃化转化温度的普通聚合物箔片（例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯）不相容。因此存在对降低获得导电层或图案所需要的烧结温度的兴趣。

EP-A 2468827公开了聚合分散剂，其具有在温度低于300˚C下如通过热失重分析测量的95重量%的分解。通过使用包含这种聚合分散剂的金属印刷或涂布流体能够降低烧结温度和时间。在2011年12月21号提交的EP-A 11194791.7和EP-A 11194790.9两者中，所谓的烧结添加剂与EP-A 2468827的聚合分散剂结合使用以进一步降低烧结温度。基于分散体的总重量，烧结添加剂即特定羧酸或磺酸的量超过2重量%。

在2012年6月5号提交的EP-A 12170774.9公开了包含分散介质的金属纳米颗粒分散体，其特征在于分散介质包含特定溶剂，例如2-吡咯烷酮。当使用这种溶剂作为分散介质时，获得稳定金属纳米颗粒分散体不再需要聚合分散剂。

US2010/0084599公开了包含吸附在银颗粒上的短链和长链封端剂的银纳米颗粒组合物的制备。封端剂均为具有特定分子量的阴离子型聚合电解质。

US7931941公开了通过在羧酸的存在下化学还原金属盐来合成金属纳米颗粒的方法，所述羧酸包含3-7个能结合到金属颗粒表面的碳并稳定金属颗粒免于聚集。所述合成在水中进行。

US2010/0090179公开了用于生产羧酸稳定的银纳米颗粒的方法，其中所述银盐颗粒在包含羧酸的溶液中还原。