一种丝网印刷用气敏浆料及其制备方法和应用与流程

本申请涉及气敏元件材料，更具体地说，它涉及一种丝网印刷用气敏浆料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着工业化的迅猛发展和人口的急剧增长，各种污染环境、有害健康的气体给工业生产和人类日常生活安全带来了极大的威胁。面对这个问题，气体检测需求的急迫性日益凸显。半导体金属氧化物气体传感器具有结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、寿命长等优点受到较多关注。

2、目前半导体金属氧化物气体传感器主要有三种结构类型：陶瓷管式、平面基以及mems，其中尺寸小型化、低功耗的平面基是现阶段较为主流的产品，其结构主要包含电极、加热电阻，陶瓷基板或二氧化硅基板，以及涂覆在基板上的敏感材料。故而如何将金属氧化物均匀涂覆在基板上是关键技术。

3、相关专利cn115784320a、cn109626419a已披露将敏感材料配成低粘度浆料，采用喷涂工艺将浆料涂覆在基板上，但该工艺无法实现敏感材料涂覆区域的可控，且易受浆料粘度影响，从而无法保障涂覆厚度的一致性。

4、另有专利cn116626137a、cn116990354a及cn116990355a，以松油醇为有机醇溶剂，乙基纤维素作为粘结剂，邻苯二甲酸二丁酯为塑化剂，然而上述气敏浆料在实际使用过程中易造成敏感材料的微观结构坍塌，从而严重影响气敏性能。故而特提供一种可丝网印刷、且性能稳定的气敏浆料及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、为保障气敏浆料涂覆后的厚度均一性和稳定性，本申请特提供一种适用于丝网印刷的气敏浆料及其制备方法和应用，具体应用为冷媒气敏元件及其制备方法和所得传感器。

2、第一方面，本申请提供一种丝网印刷用气敏浆料，由60-70wt％的无机氧化物纳米粉、1-5wt％的有机粘结剂、1-5wt％的流平剂以及余量的有机醇溶剂组成，所述无机氧化物纳米粉由偏钨酸铵的前驱体煅烧制得。

3、优选的，所述无机氧化物纳米粉的制备步骤如下：

4、s1、将聚乙二醇与水搅拌混合得到第一溶液；

5、s2、将偏钨酸铵与水搅拌混合得到第二溶液；

6、s3、将所述第二溶液逐滴加入到所述第一溶液中并超声搅拌得到第三溶液，所述第一溶液的体积为所述第二溶液的1.5-2.5倍；

7、s4、将混合均匀的所述第三溶液转移至烘箱，在50-60℃下干燥4-6小时得到固体前驱体；

8、s5、将所述前驱体的固体粉末在氮气气氛下于500-600℃煅烧1-3小时，即可得到纳米氧化钨粉末。

9、优选的，所述第三溶液中还加入有粒径为50-100nm的稀土元素；

10、所述稀土元素的加入量为所述偏钨酸铵的0.5-2wt％；

11、所述稀土元素由镧和钇按重量比1:1组成。

12、优选的，所述有机醇溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、正丁醇中一种或多种。

13、优选的，所述有机粘结剂为不同分子量的聚碳酸亚丙酯、聚碳酸亚丁酯中一种或多种。

14、优选的，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷、有机硅丙烯酸酯、改性脲溶液中的一种或多种。

15、第二方面，本申请提供一种丝网印刷用气敏浆料的制备方法：

16、一种丝网印刷用气敏浆料的制备方法，包括如下制备工艺：

17、1)先将无机氧化物纳米粉体、有机醇溶剂、粘结剂和流平剂混合，并于高剪切速度下搅拌1-2h后；

18、2)再采用三辊研磨机碾压至均一稳定的粘稠液体，后经过筛网过滤、脱泡处理，即可制备得到的丝网印刷用气敏浆料。

19、第三方面，本申请提供一种丝网印刷用气敏浆料在冷媒气敏元件中的应用，所述冷媒气敏元件上涂覆有丝网印刷用气敏浆料。

20、第四方面，本申请提供一种冷媒气敏元件，包括基板和涂覆于基板上的气敏浆料，所述冷媒气敏元件的制备方法如下：

21、先将所述气敏浆料通过丝网印刷于基板上，再以80-120℃的干燥温度干燥30-120min，封装后的传感器于200-300℃温度下老化72h。

22、第五方面，本申请提供一种冷媒气体传感器，包括所述冷媒气敏元件。

23、综上所述，本申请具有以下有益效果：

24、1)由于本申请中的丝网印刷用气敏浆料其粘度可调、流质均匀，且低温烘烤即可挥发完全，故而可有效结合丝网印刷工艺实现对平面基及mems传感器的批量稳定制作；

25、2)本申请中经由煅烧制得的纳米氧化钨粉末，可有效与低沸点的有机低级醇溶剂和聚碳酸亚丙酯粘结剂复配，经印刷后低温烘烤即可去除完全的同时，还不易对敏感材料的微观结构和/或纳米尺寸造成影响；

26、3)以上述纳米氧化钨粉末配制的浆料经丝网印刷后封装的冷媒气体传感器，对冷媒气体r134a(四氟乙烷)的响应迅速，重复性测试一致性好。

技术特征：

1.一种丝网印刷用气敏浆料，其特征在于，由60-70wt%的无机氧化物纳米粉、1-5wt%的有机粘结剂、1-5wt%的流平剂以及余量的有机醇溶剂组成，所述无机氧化物纳米粉由偏钨酸铵的前驱体煅烧制得。

2.根据权利要求1所述的丝网印刷用气敏浆料，其特征在于，所述无机氧化物纳米粉的制备步骤如下：

3.根据权利要求1所述的丝网印刷用气敏浆料，其特征在于，所述第三溶液中还加入有粒径为50-100nm的稀土元素；

4.根据权利要求1所述的丝网印刷用气敏浆料，其特征在于，所述有机醇溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、正丁醇中一种或多种。

5.根据权利要求1所述的丝网印刷用气敏浆料，其特征在于，所述有机粘结剂为不同分子量的聚碳酸亚丙酯、聚碳酸亚丁酯中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的丝网印刷用气敏浆料，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷、有机硅丙烯酸酯、改性脲溶液中的一种或多种。

7.权利要求1-6中任一所述丝网印刷用气敏浆料的制备方法，其特征在于，包括如下制备工艺：

8.权利要求1-6中任一所述的丝网印刷用气敏浆料在冷媒气敏元件中的应用，所述冷媒气敏元件上涂覆有丝网印刷用气敏浆料。

9.一种冷媒气敏元件，其特征在于，包括基板和涂覆于基板上的权利要求1-6中任一的气敏浆料，所述冷媒气敏元件的制备方法如下：

10.一种冷媒气体传感器，包括权利要求9中所述的冷媒气敏元件。

技术总结本申请涉及气敏元件材料技术领域，更具体地说，它涉及一种丝网印刷用气敏浆料及其制备方法和应用。丝网印刷用气敏浆料，由60‑70wt%的无机氧化物纳米粉、1‑5wt%的有机粘结剂、1‑5wt%的流平剂以及余量的有机醇溶剂组成，所述无机氧化物纳米粉由偏钨酸铵的前驱体煅烧制得。本申请通过无机氧化物纳米粉及有机醇溶剂实现了长效稳定的气敏效果。技术研发人员：吕潭,倪迎凯,邱苗苗,刘思坦,倪力诗受保护的技术使用者：上海迪勤传感技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11