Formulácia vodivého strieborného atramentu: Ako iónové tekuté prísady zlepšujú výkon

Vodivý strieborný atrament je tichým pracantom za rastúcim radom produktov: RFID antény, membránové spínače, flexibilné obvody, lekárske senzory, dotykové panely a fotovoltaické prípojnice. Bez ohľadu na aplikáciu, atrament musí robiť tri veci naraz – tlačiť čisto, vytvrdnúť do vysoko vodivého filmu a zostať stabilný na poličke celé mesiace. Túto kombináciu je ťažšie dosiahnuť, ako to vyzerá, a väčšina ťažkostí spočíva skôr v balíčku aditív ako v samotnom striebre.

Ldet Energy Technology vyvíja iónové kvapaliny a funkčné prísady od roku 2009. V tomto článku sa delíme o to, čo sme sa dozvedeli o tom, kde iónové kvapaliny skutočne pomáhajú výrobcom strieborných atramentov, kde nie, a ako ich rýchlo preveriť v rámci vývojového programu.

Prečo je vodivý strieborný atrament taký náročný?

Typický sieťotlačový strieborný atrament obsahuje 60 až 85 percent hmotnosti striebra, zvyčajne vo forme vločiek, guľôčok alebo zmesi oboch. Všetko ostatné je nosný systém: rozpúšťadlo, polymérne spojivo, dispergačné činidlo a malé množstvá modifikátorov reológie, promótorov adhézie a vytvrdzovacích činidiel. Striebro je husté a pri tomto zaťažení sa častice chcú usadiť, zhlukovať a premostiť do aglomerátov, ktoré upchávajú siete a vytvárajú odporové cesty.

Potom je tu tepelný rozpočet. Hromadné striebro sa topí pri teplote 961 °C a vločky v mikrónovom meradle potrebujú na vytvorenie vodivých hrdiel viac ako 150 °C. Mnohé zo substrátov, o ktoré sa ľudia najviac starajú – PET, polyimid, papier, termoplastický polyuretán – neznesú tento druh tepla dlho. Formulátor je preto požiadaný, aby dodával objemovú vodivosť pri teplotách, ktoré môže substrát skutočne prežiť.

Tri problémy, ktoré rozhodujú o tom, či strieborný atrament funguje

Disperzia a trvanlivosť

Aglomerácia začína v momente, keď sa striebro stretne s vozidlom. Dobré dispergačné činidlo sa adsorbuje na kovovom povrchu, poskytuje stérické alebo elektrostatické odpudzovanie a zabraňuje posunu viskozity nahor počas skladovania. Keď je disperzia slabá, všimnete si to najskôr ako sediment a upchatie obrazovky a neskôr ako odporové škvrny vo vytvrdnutom filme.

Spekanie pri nízkej teplote

Vodivosť sa objavuje iba vtedy, keď susedné častice vytvárajú kovové mostíky. Čokoľvek, čo znižuje efektívny začiatok spekania – bez zanechania izolačných zvyškov – je cenné. To je miesto, kde si starostlivo vybrané iónové prísady zaslúžia svoje miesto vo formulácii.

Priľnavosť a kompatibilita s podkladom

Vodivý film, ktorý sa odlepí počas testovania pásky alebo opakovaného ohýbania, je neúspešný film. Priľnavosť závisí od zhody povrchovej energie medzi atramentom a substrátom a od toho, ako sa spojivo a prísady správajú počas schnutia filmu.

Kde iónové kvapaliny menia rovnicu

Iónové kvapaliny sú soli, ktoré zostávajú tekuté pod 100 °C. Majú zanedbateľný tlak pary, vysokú tepelnú stabilitu a štruktúru, ktorú možno vyladiť takmer molekulu po molekule. Pre vývojárov strieborného atramentu vynikajú tri praktické úlohy: dispergačné pomôcky, ktoré pokrývajú povrch striebra a udržujú častice oddelené, spekacie pomôcky, ktoré podporujú vytváranie medzičasticových hrčiek pri nižších teplotách, a modifikátory zmáčania alebo vodivosti, ktoré upravujú správanie vytlačeného filmu.

Ak je pre vás samotná chémia novinkou, náš prehľad čo sú iónové kvapaliny a ako fungujú je užitočným východiskovým bodom predtým, ako začnete preverovať kandidátov.

Výrobcovia iónových kvapalín na mieru 1-Etyl-3-metylimidazoliumbromid Zobraziť produkt →

Čítanie katiónu a aniónu ako formulátor

Takmer každá vlastnosť iónovej kvapaliny, ktorá je dôležitá pre atrament – viskozita, hydrofilnosť, tepelná stabilita, elektrochemické okno – pochádza z párovania katiónu s aniónom. Zmena ktorejkoľvek z nich pretvorí celú prísadu. V praxi rodiny katiónov najčastejšie hodnotené vo vodivých formuláciách zahŕňajú:

• Imidazoliové soli, vrátane mono-, di- a trisubstituovaných typov, cenené pre tepelnú stabilitu a laditeľnú polaritu
• Pyridíniové a pyrolidíniové soli so silnou elektrochemickou stabilitou
• Piperidíniové a kvartérne amóniové soli s nízkou viskozitou a užitočnou povrchovou aktivitou
• Kvartérne fosfóniové soli pre náročné vysokoteplotné spracovanie
• Hydroxyl- a éterom funkcionalizované katióny na kontrolu zmáčania a priľnavosti

Na strane aniónov pokrývajú väčšinu rozsahu polarity a stability, ktoré strieborný atrament potrebuje, halogenidy, tetrafluórboritan, hexafluórfosfát, triflát a anióny na báze imidov. Keď formulácia vyžaduje špecifickú viskozitu, profil vytvrdzovania alebo citlivosť na vlhkosť, funkcionalizovaný katión – napríklad hydroxylové skupiny – je často najrýchlejšou cestou k lepšiemu zmáčaniu a priľnavosti na plastových substrátoch.

Výrobcovia hydroxylových iónových kvapalín 1-Hydroxyetyl-3-metylimidazol tetrafluórborát Zobraziť produkt →

Výkonnostné benchmarky na sledovanie počas vývoja

Aditívny skríning sa stane oveľa rýchlejším, keď pred prvým pokusom upravíte plán merania. Nižšie uvedená tabuľka odráža parametre, ktoré náš aplikačný tím kontroluje spolu so zákazníkmi počas počiatočnej fázy prípravných prác.

Reológia a tlač: Prehliadnutá stredná pôda

Strieborné atramenty sú kvapaliny na riedenie šmykom a tlačiarne závisia od tohto správania: nízka viskozita pod stierkou alebo dýzou, rýchle obnovenie na štruktúrovaný film ihneď potom. Prísady, ktoré interferujú so sieťou spojív, môžu zničiť definíciu hrán. Polymérne a oligomérne prísady tu bývajú jemnejšie, pretože ich vyšší molekulárny objem vám umožňuje nastaviť prietok bez výraznej zmeny polarity kvapaliny.

Náš rad polymérnych iónových kvapalín bol vyvinutý presne z tohto dôvodu – poskytnúť formulátorom laditeľné modifikátory reológie, ktoré tiež prispievajú k tepelnej stabilite a trvalej povrchovej aktivite namiesto toho, aby časom migrovali z filmu.

Výrobcovia polymérnych iónových kvapalín Poly(1-vinyl-3-metylimidazolium bis(trifluórmetylsulfonyl)imidová soľ) Zobraziť produkt →

Od laboratórnej dávky po výrobnú dávku

Aditívum, ktoré krásne funguje v 50-gramovej laboratórnej vzorke, je zbytočné, ak sa desiata výrobná šarža správa inak. To je dôvod, prečo udržiavame našu procesnú disciplínu jednoduchú: pevné syntetické cesty, kontrolované čistenie a kompletná dokumentácia šarží z našej výrobnej základne v Deqing, Zhejiang.

Pretože iónové kvapaliny sú zostavené z katiónov a aniónov, vlastná syntéza je skôr normálna ako výnimočná. Povedzte nám, akú viskozitu, rozpustnosť a správanie pri vytvrdzovaní potrebujete, a my vám navrhneme štruktúry, ktoré sa hodia k zvyšku vašej formulácie, namiesto toho, aby sme vás žiadali o preformulovanie podľa našej.

Statická kontrola pri konverzii a manipulácii

Vodivé atramenty a statické farby sa pri výrobe zriedka dobre miešajú. Sušenie, odvíjanie a rezanie generuje náboj, ktorý priťahuje prach, posúva registráciu a môže poškodiť citlivé komponenty na výstupe. Tam, kde sú tlačené vrstvy striebra súčasťou širšieho procesu konverzie, náš sortiment antistatické činidlá pre polyméry, filmy a lepidlá sa často špecifikuje spolu so samotným atramentom, aby sa udržal povrchový odpor v kontrolovanom rozsahu.

Poďme sa porozprávať o vašom projekte so strieborným atramentom

Či už znižujete teplotu vytvrdzovania atramentu kompatibilného s PET, usilujete sa o lepšiu priľnavosť na polyimide, alebo sa pokúšate posunúť trvanlivosť na šesť mesiacov, správna prísada je zvyčajne skôr špecifická štruktúra ako všeobecná. Náš tím skontroluje váš systém, odporučí kandidátske iónové kvapaliny z nášho katalógu alebo navrhne vlastnú štruktúru a dodá vzorky na vaše vlastné testy.

Pošlite nám svoju špecifikáciu a my vám úprimne povieme, či sú iónové kvapaliny tým správnym nástrojom na riešenie problému, ktorý máte pred sebou.