金属铜分散液、其制备方法及其用途技术

本发明专利技术的目的是提供一种金属铜分散体，其能长时间保持金属铜颗粒的分散稳定性；适于喷墨印刷、喷涂等；且能以简单方式通过在施加后实施低温加热或等离子体照射而制备具有优异导电性和金属色调的含金属铜的膜。所述金属铜分散体为至少包含有机溶剂、聚合物分散剂和颗粒表面上具有明胶的金属铜颗粒的分散体，其中分散体中的金属铜颗粒具有1-130nm的50％累积粒度(D50)和10-300nm的90％累积粒度(D90)，且所述聚合物分散剂具有10-150mg KOH/g的胺值。所述金属铜分散体通过在水性溶剂中在明胶存在下还原铜氧化物，然后实施固液分离，然后将所得的在颗粒表面上具有明胶的金属铜颗粒和聚合物分散剂混入有机溶剂而制备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种掺混有金属铜颗粒的金属铜分散液;一种制备金属铜分散液的方 法;一种电极、一种布线图和一种涂膜，其使用所述金属铜分散液形成;一种其上形成有所 述涂膜的装饰物品和抗菌性物品;此外还有一种制备用于它们的含金属铜的膜的方法。
技术介绍
掺混有金属铜颗粒的分散液是一个统称，其通常包括通过将金属铜颗粒分散在溶 剂中、且必要的话在其中进一步掺混粘合剂、分散剂和粘度调节剂等添加剂而获得的涂覆 剂、漆、糊和油墨等组合物。通过利用金属铜颗粒的特性，该分散液用于各种应用，例如确保 电导通的应用、防止带电的应用、屏蔽电磁波的应用、赋予金属光泽或抗菌性的应用等。此 外，近年来已将具有约l-200nm平均粒径的金属铜颗粒用作用于掺混的金属铜颗粒，且其应 用已扩展至各个领域。具体地，金属铜颗粒通过利用其高导电性而用于阴极射线管和液晶 显示器等透明部件的电磁波屏蔽。此外，已提出了通过使用纳米材料的金属铜颗粒而形成 精细电极或精细电路布线图的技术。该技术如下:借助丝网印刷或喷墨印刷等涂覆方法用 掺混有金属铜颗粒的分散液涂覆基材，从而形成电极图案或电路布线图，随后通过在较低 温度下加热而使金属铜颗粒熔融。该技术特别地用于制造印刷布线板。此外，金属铜颗粒即 使在温和加热条件下也容易地熔融，从而显示出金属光泽，因此掺混有金属铜颗粒的分散 液作为制作镜面的简单技术而在设计和装饰应用方面引起了关注。 就金属铜颗粒或者分散有金属铜颗粒的分散液而言，例如专利文献1公开了通过 将二价铜氧化物和还原剂在液体介质中在配位剂和保护性胶体存在下混合以还原所述二 价铜氧化物而获得金属铜颗粒，并将所得的金属铜颗粒分散在分散介质中，从而制备流动 性组合物;且还公开了将水溶剂、亲水性有机溶剂、疏水性有机溶剂等用作分散介质。此外， 专利文献2描述了一种分散液，其包含在颗粒表面上具有明胶的金属铜颗粒、聚合物分散剂 和有机溶剂，其中所述明胶具有〇以下的胺值与酸值之差(胺值-酸值），且所述聚合物分散 剂具有0-50的胺值与酸值之差(胺值-酸值）。 现有技术文献 专利文献 专利文献 1:W02006/019144A1 专利文献 2:W02010/024385A1 专利技术简述 本专利技术所要解决的问题 专利文献1中所述的金属铜颗粒具有优异的分散稳定性、可在较低温度下热熔融， 因此优选用于各种应用，例如确保电导通的应用、防止带电的应用、屏蔽电磁波的应用、赋 予金属光泽或抗菌性的应用等。然而，希望在用于喷墨印刷、喷涂等时可进一步改善金属铜 颗粒的印刷性和涂覆性，且可长时间保持分散稳定性的分散液。因此，在专利文献2中，使用 特定明胶作为保护性胶体，当将颗粒表面上具有明胶的金属铜颗粒分散在有机溶剂中时， 使用补偿所述明胶的胺值和酸值之差的特定聚合物分散剂作为分散剂。专利文献2中的该 金属铜分散液具有优异的印刷性等，且还具有优异的分散稳定性。然而，希望能在进一步更 低的温度下提供成膜性，此外能在进一步更短的时间内提供成膜性的分散液以及获得它们 的技术手段。 问题的解决手段 为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，发现重要的是通过向其中添加具 有特定胺值的聚合物分散剂而减小金属铜颗粒的凝集直径(90%累积粒径）。此外，由于着 眼于聚合物分散剂的热性能，具体地，着眼于比热容、玻璃化转变温度等，本专利技术人发现优 选在玻璃化转变点下掺混比热容为1.0-2.0J/(g · K)的聚合物分散剂，且由于金属铜颗粒 的良好分散稳定性和分散剂的小比热容，因此在进一步更低的温度下成膜且通过光照、等 离子体照射等成膜变得可能。此外，本专利技术人发现更优选所述聚合物分散剂具有_70°C至10 °〇的玻璃化转变点，且所述金属铜分散液通过如下步骤制备:在明胶存在下在水性溶剂中 还原铜氧化物;随后实施固液分离；随后将其表面上具有明胶且通过固液分离获得的金属 铜颗粒与聚合物分散剂在有机溶剂中混合。因此，本专利技术人最终完成了本专利技术。即，本专利技术为： (1)-种金属铜分散液，其至少包含在其表面上具有明胶的金属铜颗粒、聚合物分 散剂和有机溶剂，其中： 所述聚合物分散剂具有l〇-150mg KOH/g的胺值，且 所述金属铜颗粒具有l-130nm的50%累积粒径(D50)和10-300nm的90%累积粒径 (D90)； (2)根据（1)的金属铜分散液，其中所述聚合物分散剂在该聚合物分散剂的玻璃化 转变点下具有1.0-2.0J/(g ·Κ)的比热容； (3) -种制备金属铜分散液的方法，包括如下步骤： 在明胶存在下在水性溶剂中还原铜氧化物， 随后实施固液分离，和 随后将在其表面上具有明胶且通过固液分离获得的金属铜颗粒与聚合物分散剂 在有机溶剂中混合并分散，其中： 所述聚合物分散剂具有10_150mg KOH/g的胺值，且所述金属铜颗粒具有l-130nm 的50 %累积粒径(D50)和10-300nm的90 %累积粒径(D90); (4)根据(3)的制备金属铜分散液的方法，其中使用在聚合物分散剂的玻璃化转变 点下具有1.0-2.0J/(g · K)比热容的聚合物分散剂;和 (5) -种制备含有金属铜的膜的方法，包括将金属铜分散液粘附至基材表面上的 步骤(a)、包括将由步骤(a)制得的含金属铜的膜在还原性气氛下加热的步骤(b)、用光照射 由步骤(a)制得的含金属铜的膜的整个或一部分区域的步骤(c)，或者用等离子体照射由步 骤(a)制得的含金属铜的膜的整个或一部分区域的步骤(d)。 专利技术效果 由于本专利技术的金属铜分散液掺混有特定的聚合物分散剂，所述金属铜分散液具有 小的金属铜颗粒凝集直径(D90)，从而提供优异的分散稳定性，且可进一步降低形成膜所需 的加热温度。此外，成膜还可通过光照、等离子体照射等进行。因此，通过用本专利技术的金属铜 分散液涂覆基材表面或者通过在用本专利技术金属铜分散液涂覆后实施加热、光照射、等离子 体照射等，可容易地制得具有优异导电性和金属色调的含金属铜的膜。出于这些原因，本专利技术的金属铜分散液用作确保电导通的材料、防止带电的材料、 屏蔽电磁波的材料、赋予金属光泽或抗菌性的材料等，特别地用于形成精细电极和精细电 路布线图的应用中，例如利用含金属铜的膜的导电性的印刷布线板，且用于利用含金属铜 的膜的金属色调的设计和装饰应用中。本专利技术的实施方案 本专利技术为一种分散液，其中将金属铜颗粒分散在有机溶剂中，所述分散液至少包 含其表面上具有明胶的金属铜颗粒、聚合物分散剂和有机溶剂，且所述分散液包括通常称 为分散剂、涂覆剂、漆、糊、油墨等的组合物。本专利技术所用的金属铜颗粒具有存在于该颗粒表 面上的明胶(这将在后文描述），且可根据预期应用而适当选择，且对金属铜颗粒的粒径、除 铜之外的成分等没有特别的限制。就金属铜颗粒的粒径而言，就易得性而言，优选适当使用 平均粒径为约l-l〇〇nm的金属铜颗粒，更优选使用平均粒径为约l-70nm的金属铜颗粒。仍更 优选使用平均粒径为约l_50nm的金属铜颗粒，因为该金属铜颗粒可用于各种应用领域中； 为了获得较精细的电极或较精细的电路布线图，仍更优选使用平均粒径为l_30nm的金属铜 颗粒。所述金属铜颗粒可包含在制备方法中不可避免的杂质，例如氧和异种金属，或者需要 时，所述金属铜颗粒可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属铜分散液，其至少包含其表面上具有明胶的金属铜颗粒、聚合物分散剂和有机溶剂，其中：所述聚合物分散剂具有10‑150mg KOH/g的胺值，且所述金属铜颗粒具有1‑130nm的50％累积粒径(D50)和10‑300nm的90％累积粒径(D90)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：井田清信，渡边满，
申请(专利权)人：石原产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP