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JP5399100B2 - Metal colloidal particle aggregate and method for producing the same - Google Patents

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JP5399100B2 JP2009051379A JP2009051379A JP5399100B2 JP 5399100 B2 JP5399100 B2 JP 5399100B2 JP 2009051379 A JP2009051379 A JP 2009051379A JP 2009051379 A JP2009051379 A JP 2009051379A JP 5399100 B2 JP5399100 B2 JP 5399100B2
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Description

本発明は、金属ナノ粒子(銀ナノ粒子など)を含む金属コロイド粒子の凝集体及びその製造方法並びに前記凝集体を含む金属ナノ粒子ペーストに関する。   The present invention relates to an aggregate of metal colloidal particles including metal nanoparticles (such as silver nanoparticles), a production method thereof, and a metal nanoparticle paste including the aggregate.

金属ナノ粒子(又は金属コロイド粒子)は、非線形光学特性などの物性を有し、バルクや金属原子とは異なる性質を有することが知られており、電気・通信分野などの多様な分野への応用が期待されている。金属ナノ粒子の製造方法の一つとして、液相法が知られている。液相法は、溶液中において、金属化合物を、この金属化合物の保護コロイドに成りうる化合物(又は分散剤)の存在下で還元する方法であり、簡便である上に大量生産にも適している。   Metal nanoparticles (or metal colloid particles) are known to have physical properties such as nonlinear optical properties and properties different from those of bulk and metal atoms, and can be applied to various fields such as electrical and communication fields. Is expected. A liquid phase method is known as one method for producing metal nanoparticles. The liquid phase method is a method in which a metal compound is reduced in a solution in the presence of a compound (or dispersant) that can be a protective colloid of the metal compound, and is simple and suitable for mass production. .

液相法での製造方法によって金属コロイド溶液を調製する技術として、特許第3594803号公報(特許文献1)には、貴金属又は銅の化合物を、溶媒に溶解し、高分子量顔料分散剤を添加した後、さらにアミンを添加することにより、貴金属又は銅に還元する貴金属又は銅のコロイド溶液の製造方法が開示されている。この文献では、金や銀などの金属コロイド粒子のプラズモン共鳴による発色を利用し、彩度及び着色性の高い塗料組成物を調製することを目的としており、得られるコロイド溶液(ヒドロゾル又はオルガノゾル)は、赤色や黄色の鮮やかな彩色を発色するとともに、3ヶ月貯蔵しても、色の変化や沈殿の生成がなく、極めて安定である。さらに、この溶液に樹脂を添加して塗料を調製して塗膜を形成しても、前記彩色を塗膜に実現できる。特に、この文献では、このような分散安定性を維持するために、高分子量顔料分散剤の含有量及び配合量は、貴金属又は銅100重量部に対して50〜1000重量部であることが記載されている。   As a technique for preparing a metal colloid solution by a production method using a liquid phase method, Japanese Patent No. 3594803 (Patent Document 1) is prepared by dissolving a noble metal or copper compound in a solvent and adding a high molecular weight pigment dispersant. Thereafter, a method for producing a colloidal solution of noble metal or copper that is reduced to noble metal or copper by further adding an amine is disclosed. In this document, the aim is to prepare a coating composition with high saturation and colorability by utilizing the coloration of metal colloidal particles such as gold and silver by plasmon resonance. The resulting colloidal solution (hydrosol or organosol) is It produces vivid colors of red and yellow, and is extremely stable with no color change or precipitation even after storage for 3 months. Furthermore, even when a resin is added to this solution to prepare a coating material to form a coating film, the above-mentioned coloring can be realized in the coating film. In particular, this document describes that in order to maintain such dispersion stability, the content and blending amount of the high molecular weight pigment dispersant is 50 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of noble metal or copper. Has been.

しかし、この金属コロイド溶液は、分散安定性が高いため、溶液から金属コロイド粒子を取り出すためには、限外ろ過などの精密な精製作業が必要であり、生産性が低い。さらに、この文献では、プラズモン共鳴による発色を目的とするため、ナノサイズの金属コロイド粒子が凝集することを否定している。   However, since this metal colloid solution has high dispersion stability, in order to take out the metal colloid particles from the solution, a precise refining operation such as ultrafiltration is required, and the productivity is low. Furthermore, this document denies the aggregation of nano-sized metal colloidal particles for the purpose of color development by plasmon resonance.

一方、金属コロイド溶液を用いて導電性被膜を形成する技術として、特開2007−301461号公報(特許文献2)には、金属コロイド粒子、数平均分子量7000〜50万の高分子量顔料分散剤及び数平均分子量180〜5000の低分子量顔料分散剤を含有する溶液を製造する工程(1)と、前記工程(1)で製造された溶液中の低分子量顔料分散剤の全部又は一部を除去する工程(2)とを含む金属コロイド溶液の製造方法が開示されている。この文献では、コロイド溶液の分散安定性を維持しつつ、高分子量顔料分散剤の使用量を減少して固形分中の金属濃度を向上させるため、高分子量顔料分散剤の使用量は、金属化合物中の金属質量100質量部に対して1〜150質量部(固形分質量比)であることが記載されている。低分子量顔料分散剤としては、アクリル系単位や炭化水素で構成された疎水性部分と、ポリオキシエチレン単位で構成された親水性部分とを含む共重合体が例示され、高分子量顔料分散剤に対して、高分子量顔料分散剤/低分子量顔料分散剤=1/20〜10/1(質量比)で使用されると記載されている。なお、この文献の実施例では、前記範囲にはない大量の低分子量顔料分散剤が使用されている。さらに、工程(2)では、金属コロイド溶液の安定性に悪影響を及ぼす残存分散剤、雑イオン、塩、アミンを限外ろ過により除去することが記載されている。   On the other hand, as a technique for forming a conductive film using a metal colloid solution, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-301461 (Patent Document 2) describes metal colloid particles, a high molecular weight pigment dispersant having a number average molecular weight of 7000 to 500,000, and Step (1) for producing a solution containing a low molecular weight pigment dispersant having a number average molecular weight of 180 to 5,000, and all or part of the low molecular weight pigment dispersant in the solution produced in the step (1) is removed. The manufacturing method of the metal colloid solution including process (2) is disclosed. In this document, while maintaining the dispersion stability of the colloidal solution, the amount of the high molecular weight pigment dispersant used to reduce the amount of the high molecular weight pigment dispersant to improve the metal concentration in the solid content. It is described that it is 1-150 mass parts (solid content mass ratio) with respect to 100 mass parts of metal mass in the inside. Examples of the low molecular weight pigment dispersant include a copolymer containing a hydrophobic part composed of acrylic units and hydrocarbons and a hydrophilic part composed of polyoxyethylene units. On the other hand, it is described that high molecular weight pigment dispersant / low molecular weight pigment dispersant = 1/20 to 10/1 (mass ratio). In the examples of this document, a large amount of a low molecular weight pigment dispersant not in the above range is used. Furthermore, in step (2), it is described that residual dispersants, miscellaneous ions, salts, and amines that adversely affect the stability of the metal colloid solution are removed by ultrafiltration.

しかし、この方法でも、低分子量顔料分散剤を含む余剰成分を限外ろ過により精製する必要があるため、生産性が低い。さらに、低分子量顔料分散剤を使用せずに、高分子量分散剤を銀100質量部に対して約16質量部使用した例では、銀が凝集して沈殿したことが記載されている。さらに、低分子量顔料分散剤を使用せずに、高分子量分散剤を銀100質量部に対して約19質量部使用した例では、銀コロイド粒子は分散するものの、得られる被膜の導電性が低いことが記載されている。   However, this method also has low productivity because it is necessary to purify surplus components containing a low molecular weight pigment dispersant by ultrafiltration. Further, in an example in which about 16 parts by mass of the high molecular weight dispersant is used with respect to 100 parts by mass of silver without using the low molecular weight pigment dispersant, it is described that silver is aggregated and precipitated. Further, in the example in which the high molecular weight dispersant is used in an amount of about 19 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silver without using the low molecular weight pigment dispersant, the colloidal silver particles are dispersed, but the resulting coating has low conductivity. It is described.

さらに、特許第4070741号公報(特許文献3)には、貴金属又は銅の化合物を、溶媒に溶解し、高分子量顔料分散剤を添加した後、貴金属又は銅に還元して前記高分子量顔料分散剤で保護された貴金属又は銅のコロイド粒子を形成し、その後、前記溶媒を除去することにより、固体ゾルとする貴金属又は銅の固体ゾルの製造方法が開示されている。この文献でも、固体ゾルが塗料や樹脂に添加された場合であっても凝集を防止するため、高分子量顔料分散剤の含有量は、貴金属又は銅100重量部に対して、20〜1000重量部であると記載されている。   Further, in Japanese Patent No. 4070741 (Patent Document 3), a noble metal or copper compound is dissolved in a solvent, a high molecular weight pigment dispersant is added, and then the noble metal or copper is reduced to the high molecular weight pigment dispersant. A method for producing a solid sol of noble metal or copper that forms a solid sol by forming colloidal particles of noble metal or copper protected with, and then removing the solvent is disclosed. Also in this document, in order to prevent aggregation even when a solid sol is added to a paint or resin, the content of the high molecular weight pigment dispersant is 20 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of noble metal or copper. It is described that it is.

しかし、この方法で得られる固体ゾルは、良溶媒で容易に再分散可能でプラズモン吸収を示す沈殿物であり、適度な凝集力を有していないため、焼成膜を形成した場合に、緻密で導電性の高い焼結膜を形成できない。   However, the solid sol obtained by this method is a precipitate that can be easily redispersed in a good solvent and exhibits plasmon absorption and does not have an appropriate cohesive force. A highly conductive sintered film cannot be formed.

特許第3594803号公報(請求項1、段落[0012][0037][0047]、実施例)Japanese Patent No. 3594803 (Claim 1, paragraphs [0012] [0037] [0047], Examples) 特開2007−301461号公報(特許請求の範囲、段落[0049][0091]、実施例)JP 2007-301461 A (claims, paragraphs [0049] [0091], examples) 特許第4070741号公報(特許請求の範囲、段落[0009][0034])Japanese Patent No. 4070741 (claims, paragraphs [0009] and [0034])

従って、本発明の目的は、簡便な方法で、導電性が高く、緻密な硬質被膜を形成できる金属ナノ粒子を含む金属コロイド粒子凝集体及びその製造方法並びに金属ナノ粒子ペーストを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal colloidal particle aggregate containing metal nanoparticles, which can form a dense hard film with high conductivity, by a simple method, a method for producing the same, and a metal nanoparticle paste. .

本発明の他の目的は、低温(特に150℃以下程度の低温)であっても、高い導電性を有する焼結層又は焼結パターンを効率よく形成できる金属コロイド粒子凝集体及びその製造方法並びに金属ナノ粒子ペーストを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a metal colloidal particle aggregate capable of efficiently forming a sintered layer or a sintered pattern having high conductivity even at a low temperature (particularly a low temperature of about 150 ° C. or less), a method for producing the same, and a method for producing the same It is to provide a metal nanoparticle paste.

本発明のさらに他の目的は、低温及び低圧で焼成しても強固に金属などの無機素材を接合できる金属コロイド粒子凝集体及びその製造方法並びに金属ナノ粒子ペーストを提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a metal colloidal particle aggregate capable of firmly bonding an inorganic material such as a metal even when fired at a low temperature and a low pressure, a method for producing the same, and a metal nanoparticle paste.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、特定の凝集助剤及び/又はその前駆体と高分子分散剤との存在下、金属化合物を還元して金属ナノ粒子を生成させると、液相中で、金属コロイド粒子が容易に凝集体として調製可能であり、さらにこの凝集体は、ナノメータサイズの金属粒子が適度に凝集しているため、導電性が高く、緻密な硬質被膜を形成できることを見いだし、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors reduced the metal compound in the presence of a specific agglomeration aid and / or its precursor and a polymer dispersant to produce metal nanoparticles. In the liquid phase, the colloidal metal particles can be easily prepared as aggregates, and the aggregates are moderately aggregated with nanometer-sized metal particles. The present invention has been completed.

すなわち、本発明の金属コロイド粒子凝集体は、金属ナノ粒子(A)と、分散剤(B)とで構成された金属コロイド粒子の凝集体であって、前記分散剤(B)が、窒素原子を有する基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基からなる群から選択された少なくとも一種の官能基を有する凝集助剤(B1)と、高分子分散剤(B2)とで構成されている。前記分散剤(B)の割合は、前記金属ナノ粒子(A)100重量部に対して、1〜10重量部程度であり、かつ凝集助剤(B1)と、高分子分散剤(B2)との割合が、前者/後者=90/10〜1/99程度であってもよい。前記凝集助剤(B1)の炭素数は1〜10程度であってもよい。   That is, the metal colloid particle aggregate of the present invention is an aggregate of metal colloid particles composed of metal nanoparticles (A) and a dispersant (B), and the dispersant (B) contains nitrogen atoms. A coagulation aid (B1) having at least one functional group selected from the group consisting of a group having a hydroxyl group and a carboxyl group, and a polymer dispersant (B2). The ratio of the dispersing agent (B) is about 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal nanoparticles (A), and the coagulant aid (B1), the polymer dispersing agent (B2), The former / the latter may be about 90/10 to 1/99. The aggregation assistant (B1) may have about 1 to 10 carbon atoms.

本発明には、窒素原子を有する基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基からなる群から選択された少なくとも一種の官能基を有する凝集助剤(B1)及び/又はその前駆体と、高分子分散剤(B2)との存在下、溶媒中で金属化合物を還元して金属コロイド粒子を生成するとともに、金属コロイド粒子の凝集体を沈殿物として生成させる工程、この工程で生成した凝集体を分離して回収する工程を含む前記凝集体の製造方法も含まれる。この方法において、凝集助剤(B1)及び/又はその前駆体を還元剤として用いてもよい。さらに、反応液から上澄み液を除去して回収した後、洗浄溶媒で洗浄して凝集体を精製してもよく、さらにろ過により凝集体を精製してもよい。   In the present invention, the coagulation assistant (B1) and / or precursor thereof having at least one functional group selected from the group consisting of a group having a nitrogen atom, a hydroxyl group and a carboxyl group, and a polymer dispersant (B2). ) In the presence of a metal compound in a solvent to produce metal colloidal particles, and to produce aggregates of metal colloidal particles as precipitates, and separate and collect the aggregates produced in this step Also included is a method for producing the agglomerates comprising steps. In this method, the aggregation assistant (B1) and / or its precursor may be used as a reducing agent. Further, after removing the supernatant from the reaction solution and collecting it, the aggregate may be purified by washing with a washing solvent, and the aggregate may be further purified by filtration.

本発明には、前記金属コロイド粒子の凝集体及び有機溶媒で構成された金属ナノ粒子ペーストも含まれる。本発明の金属ナノ粒子ペーストは、さらに体積平均粒子径0.2〜10μmの金属フィラーを含んでいてもよい。本発明には、基材の上に前記金属ナノ粒子ペーストで被膜を形成する工程、及びこの被膜を焼成処理する工程を含む導電性基材の製造方法も含まれる。さらに、本発明の金属ナノ粒子ペーストは、無機素材用接合剤であってもよい。   The present invention also includes a metal nanoparticle paste composed of an aggregate of the metal colloid particles and an organic solvent. The metal nanoparticle paste of the present invention may further contain a metal filler having a volume average particle diameter of 0.2 to 10 μm. The present invention also includes a method for producing a conductive substrate including a step of forming a film with the metal nanoparticle paste on the substrate, and a step of baking the film. Furthermore, the metal nanoparticle paste of the present invention may be a bonding agent for inorganic materials.

本発明では、還元処理を利用した液相法で得られる金属コロイド粒子を凝集体として用いることにより、簡便な方法で、導電性が高く、緻密な硬質被膜を形成できる。また、この凝集体を含む金属ナノ粒子ペーストは、低温焼成が可能であって、各種用途に使用でき、例えば、高い導電性を有する焼結層又は焼結パターンを効率よく形成でき、また金属などの無機素材を強固に接合できる。   In the present invention, by using metal colloidal particles obtained by a liquid phase method utilizing reduction treatment as an aggregate, a highly conductive and dense hard film can be formed by a simple method. In addition, the metal nanoparticle paste containing this aggregate can be fired at a low temperature and can be used for various applications, for example, it can efficiently form a sintered layer or a sintered pattern having high conductivity, a metal, etc. Inorganic materials can be firmly joined.

[金属コロイド粒子の凝集体]
本発明の金属コロイド粒子の凝集体は、金属ナノ粒子(A)と、分散剤(B)とで構成された金属コロイド粒子の凝集体である。
[Aggregates of colloidal metal particles]
The aggregate of metal colloidal particles of the present invention is an aggregate of metal colloidal particles composed of metal nanoparticles (A) and a dispersant (B).

(A)金属ナノ粒子
金属ナノ粒子(A)を構成する金属(金属原子)としては、例えば、遷移金属(例えば、チタン、ジルコニウムなどの周期表第4A族金属;バナジウム、ニオブなどの周期表第5A族金属;モリブデン、タングステンなどの周期表第6A族金属;マンガンなどの周期表第7A族金属;鉄、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、イリジウム、白金などの周期表第8族金属;銅、銀、金などの周期表第1B族金属など)、周期表第2B族金属(例えば、亜鉛、カドミウムなど)、周期表第3B族金属(例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウムなど)、周期表第4B族金属(例えば、ゲルマニウム、スズ、鉛など)、周期表第5B族金属(例えば、アンチモン、ビスマスなど)などが挙げられる。金属は、周期表第8族金属(鉄、ニッケル、ロジウム、パラジウム、白金など)、周期表第1B族金属(銅、銀、金など)、周期表第3B族金属(アルミニウムなど)及び周期表第4B族金属(スズなど)などであってもよい。なお、金属(金属原子)は、分散剤(B)に対する配位性の高い金属、例えば、周期表第8族金属、周期表第1B族金属などである場合が多い。
(A) Metal nanoparticle The metal (metal atom) constituting the metal nanoparticle (A) is, for example, a transition metal (for example, a periodic table group 4A metal such as titanium or zirconium; a periodic table such as vanadium or niobium). Periodic Table Group 6A metals such as molybdenum and tungsten; Group 7A Metals such as manganese; Periodic Table Group 8 such as iron, nickel, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, rhenium, iridium and platinum Metal; periodic table group 1B metals such as copper, silver, gold), periodic table group 2B metals (for example, zinc, cadmium, etc.), periodic table group 3B metals (for example, aluminum, gallium, indium, etc.), Examples include Periodic Table Group 4B metals (eg, germanium, tin, lead, etc.), Periodic Table Group 5B metals (eg, antimony, bismuth, etc.), and the like. It is done. Metals are periodic group 8 metal (iron, nickel, rhodium, palladium, platinum, etc.), periodic table group 1B metal (copper, silver, gold, etc.), periodic table group 3B metal (aluminum, etc.) and periodic table. It may be a Group 4B metal (such as tin). In many cases, the metal (metal atom) is a metal having a high coordination property to the dispersant (B), for example, a Group 8 metal of the periodic table, a Group 1B metal of the periodic table, or the like.

金属ナノ粒子(A)は、前記金属単体、前記金属の合金、金属酸化物、金属水酸化物、金属硫化物、金属炭化物、金属窒化物、金属ホウ化物などであってもよい。これらの金属ナノ粒子(A)は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。金属ナノ粒子(A)は、通常、金属単体粒子、又は金属合金粒子である場合が多い。なかでも、金属ナノ粒子(A)を構成する金属は、少なくとも銀などの貴金属(特に周期表第1B族金属)を含む金属(金属単体及び金属合金)、特に貴金属単体(例えば、銀単体など)であるのが好ましい。   The metal nanoparticles (A) may be the metal simple substance, the metal alloy, metal oxide, metal hydroxide, metal sulfide, metal carbide, metal nitride, metal boride and the like. These metal nanoparticles (A) can be used alone or in combination of two or more. In many cases, the metal nanoparticles (A) are usually single metal particles or metal alloy particles. Among them, the metal constituting the metal nanoparticles (A) is a metal (metal simple substance and metal alloy) including at least a noble metal such as silver (especially Group 1B metal of the periodic table), particularly a noble metal simple substance (for example, silver simple substance). Is preferred.

金属ナノ粒子(A)はナノメータサイズである。例えば、本発明の金属コロイド粒子における金属ナノ粒子(A)の数平均粒子径(平均一次粒子径)は、1〜100nm、好ましくは1.5〜80nm、さらに好ましくは2〜70nm、特に3〜50nm程度であってもよく、通常1〜40nm(例えば、2〜30nm)程度であってもよい。   The metal nanoparticles (A) are nanometer size. For example, the number average particle diameter (average primary particle diameter) of the metal nanoparticles (A) in the metal colloid particles of the present invention is 1 to 100 nm, preferably 1.5 to 80 nm, more preferably 2 to 70 nm, particularly 3 to 3. About 50 nm may be sufficient and it may be about 1-40 nm (for example, 2-30 nm) normally.

また、本発明の金属コロイド粒子は、粗大粒子をほとんど含んでいなくてもよい。そのため、金属ナノ粒子(A)の最大一次粒子径は、例えば、200nm以下、好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。さらに、金属ナノ粒子(A)(又は金属コロイド粒子)において、一次粒子径が100nm以上の粒子の割合は、金属(又は金属成分)の質量基準で、例えば、10質量%以下(例えば、0〜8質量%程度)、好ましくは5質量%以下(例えば、0.01〜3質量%)、さらに好ましくは1質量%以下(例えば、0.02〜0.5質量%程度)であってもよい。   Further, the metal colloid particles of the present invention may contain almost no coarse particles. Therefore, the maximum primary particle diameter of the metal nanoparticles (A) is, for example, 200 nm or less, preferably 150 nm or less, and more preferably 100 nm or less. Furthermore, in the metal nanoparticles (A) (or metal colloid particles), the proportion of particles having a primary particle diameter of 100 nm or more is, for example, 10% by mass or less (for example, 0 to 0%) based on the mass of the metal (or metal component). 8 mass%), preferably 5 mass% or less (for example, 0.01 to 3 mass%), more preferably 1 mass% or less (for example, about 0.02 to 0.5 mass%). .

なお、金属コロイド粒子の粒子径も、通常、前記金属ナノ粒子(A)の粒子径と略同じ粒子径である。   In addition, the particle diameter of the metal colloid particles is also generally the same as the particle diameter of the metal nanoparticles (A).

(B)分散剤
分散剤(B)は、金属ナノ粒子表面を被覆していてもよく、金属ナノ粒子表面に対して親和性の又は結合可能な官能基を有する凝集助剤(B1)と、高分子分散剤(B2)とで構成されている。
(B) Dispersant The dispersant (B) may cover the surface of the metal nanoparticle, and has a coagulation aid (B1) having a functional group having affinity or bondability with the surface of the metal nanoparticle. And a polymer dispersant (B2).

(B1)凝集助剤(低分子凝集助剤)
凝集助剤(B1)は、金属ナノ粒子に作用して溶媒中で、後述する高分子分散剤によるコロイド粒子の分散性を制御する成分、例えば、低分子の有機化合物であり、かつ金属ナノ粒子に対して物理的又は化学的に親和性を有するか又は結合(水素結合、イオン結合、配位結合などの化学結合など)可能な部位を有する成分であればよい。特に、溶媒中で、金属ナノ粒子の成長(粒径の増大)を抑制しつつ、コロイド粒子の凝集を適度に促進するためには、低分子の有機化合物が金属ナノ粒子の表面に配位して結合するのが好ましい。そのため、好ましい凝集助剤は金属ナノ粒子に配位する親和性化合物又は配位性化合物ということもできる。
(B1) Aggregation aid (low molecular aggregation aid)
The aggregation aid (B1) is a component that acts on the metal nanoparticles to control the dispersibility of the colloidal particles by the polymer dispersant described later in the solvent, for example, a low molecular organic compound, and the metal nanoparticles. Any component may be used as long as it has a physical or chemical affinity for or has a site capable of binding (chemical bond such as hydrogen bond, ionic bond, and coordinate bond). In particular, in order to moderately promote the aggregation of colloidal particles while suppressing the growth of metal nanoparticles (increase in particle size) in a solvent, a low molecular organic compound is coordinated on the surface of the metal nanoparticles. Are preferably combined. Therefore, it can also be said that a preferred aggregation assistant is an affinity compound or a coordinating compound that coordinates to metal nanoparticles.

凝集助剤(B1)は、通常、金属ナノ粒子に配位可能な官能基(又は金属原子に対する親和性基)を有している。このような官能基としては、ハロゲン原子を有する基などであってもよいが、通常、ヘテロ原子(窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子など)、代表的には、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選択された少なくとも1種のヘテロ原子を有する基(官能基)である場合が多い。官能基は、同種又は異種の複数のヘテロ原子を有していてもよい。官能基は塩(ナトリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩など)を形成していてもよい。   The aggregation assistant (B1) usually has a functional group (or an affinity group for a metal atom) that can be coordinated to the metal nanoparticles. Such a functional group may be a group having a halogen atom, but is usually a hetero atom (nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, phosphorus atom, etc.), typically a nitrogen atom, oxygen atom. And a group (functional group) having at least one heteroatom selected from sulfur atoms. The functional group may have the same or different hetero atoms. The functional group may form a salt (an alkali metal salt such as a sodium salt or an ammonium salt).

なお、本明細書において、「配位可能」「配位性」とは、金属に対して電子供与可能であることを意味し、必ずしも実際に金属原子に配位しなくてもよい。そのため、「配位性化合物」は、電子供与可能な(又は電子供与可能な基を有する)化合物であればよく、金属に対して配位していなくてもよい。   In this specification, “coordinable” and “coordinating” mean that an electron can be donated to a metal, and it is not always necessary to actually coordinate to a metal atom. Therefore, the “coordinating compound” may be a compound that can donate electrons (or has an electron-donating group), and may not be coordinated to a metal.

具体的な官能基としては、窒素原子を有する基[アミノ基、置換アミノ基(ジアルキルアミノ基など)、イミノ基(−NH−)、アミド基(−CON<)、シアノ基、ニトロ基、窒素環基(ピリジル基などの5〜8員窒素環基、カルバゾール基、モルホリニル基など)など]、酸素原子を有する基[ヒドロキシル基、エーテル基、カルボキシル基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのC1−6アルコキシ基)、ホルミル基、カルボニル基(−CO−)、エステル基(−COO−)、酸素環基(テトラヒドロピラニル基などの5〜8員酸素環基など)など]、硫黄原子を有する基[例えば、チオ基(−S−)、チオール基(−SH)、チオカルボニル基(−SO−)、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基などのC1−4アルキルチオ基など)、スルホ基、スルファモイル基、スルフィニル基(−SO−)など]、これらの塩を形成した基などが例示できる。 Specific functional groups include groups having a nitrogen atom [amino group, substituted amino group (dialkylamino group etc.), imino group (—NH—), amide group (—CON <), cyano group, nitro group, nitrogen Ring groups (5- to 8-membered nitrogen ring groups such as pyridyl groups, carbazole groups, morpholinyl groups, etc.)], oxygen-containing groups [hydroxyl groups, ether groups, carboxyl groups, alkoxy groups (for example, methoxy groups, ethoxy groups) , C 1-6 alkoxy groups such as propoxy group and butoxy group), formyl group, carbonyl group (—CO—), ester group (—COO—), oxygen ring group (tetrahydropyranyl group and other 5- to 8-membered oxygen Ring group, etc.], a group having a sulfur atom [e.g., thio group (-S-), thiol group (-SH), thiocarbonyl group (-SO-), alkylthio group (methylthio). And C 1-4 alkylthio groups such as an ethyl group and an ethylthio group), a sulfo group, a sulfamoyl group, a sulfinyl group (—SO 2 —) and the like], and a group forming these salts.

このような官能基を有する凝集助剤のうち、金属ナノ粒子を被覆する凝集助剤としては、窒素原子を有する基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基からなる群から選択された少なくとも一種の官能基を有する化合物が好ましい。このような化合物には、アミン類、アミド類、ヒドロキシ化合物、カルボン酸類などが含まれる。   Among such aggregating aids having functional groups, the aggregating aid for coating the metal nanoparticles has at least one functional group selected from the group consisting of a group having a nitrogen atom, a hydroxyl group and a carboxyl group. Compounds are preferred. Such compounds include amines, amides, hydroxy compounds, carboxylic acids and the like.

(アミン類)
アミン類は、モノアミン類、ポリアミン類を含み、さらに第1級〜第3級アミンに分類される。
(Amines)
Amines include monoamines and polyamines, and are further classified into primary to tertiary amines.

モノアミン類のうち、第1級アミンとしては、例えば、モノアルキルアミン類[例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン(n−オクチルアミン、2−エチルへキシルアミンなど)、ノニルアミン、デシルアミンなどのC1−10アルキルアミンなど]、アルカノールアミン[例えば、モノエタノールアミン(2−アミノエチルアルコール)、モノプロパノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ブタノールアミン、ヘキサノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオールなどのモノC2−6アルカノールアミン又はこれらのエチレンオキサイド付加体など]、シクロアルキルアミン類(例えば、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミンなどのC4−10シクロアルキルアミン)、アリールアミン類(例えば、アニリン、トルイジン、アニシジン、フェネチジン、アミノナフタレンなどのC6−10アリールアミン)、アラルキルアミン類(例えば、ベンジルアミンなど)などが挙げられる。 Among the monoamines, primary amines include, for example, monoalkylamines [for example, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine (n-octylamine, 2- such as hexylamine to ethyl), nonyl, etc. C 1-10 alkylamines such as decylamine, alkanolamine [e.g., monoethanolamine (2-aminoethyl alcohol), mono-propanolamine, monoisopropanolamine, butanol amine, hexanol amine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol mono-C 2-6 alkanolamines or their ethylene oxide adducts, such as, etc.], cyclo Rukiruamin compound (such as cyclopentylamine, C 4-10 cycloalkyl amines, such as cyclohexylamine), arylamines (e.g., aniline, toluidine, anisidine, phenetidine, C 6-10 aryl amines such as amino naphthalene), aralkyl amines (For example, benzylamine and the like).

第2級アミンとしては、例えば、ジアルキルアミン類(例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミンなどのジC1−10アルキルアミンなど)、アルキルアルカノールアミン類(例えば、N−メチルエタノールアミンなどのN−C1−3アルキルモノC2−6アルカノールアミン又はこれらのエチレンオキサイド付加体など)、ジアルカノールアミン(例えば、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのジC2−6アルカノールアミン又はこれらのエチレンオキサイド付加体など)、アルキルシクロアルキルアミン類(例えば、メチルシクロヘキシルアミンなど)、アルキルアリールアミン類(例えば、N−メチルアニリンなど)、アルキルアラルキルアミン類(例えば、N−メチルベンジルアミンなど)、環状アミン類(例えば、ピロリジン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、モルホリンなどの5〜8員環状アミンなど)などが挙げられる。 Secondary amines include, for example, dialkylamines (eg, diC 1-10 alkylamines such as dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine), alkylalkanolamines (eg, N- such as N-C 1-3 alkyl mono- C 2-6 alkanolamines or their ethylene oxide adducts, such as methyl ethanolamine), di-alkanolamines (e.g., diethanolamine, di-propanolamine, di-and di-isopropanolamine C 2- 6 alkanolamines or their ethylene oxide adducts), alkylcycloalkylamines (eg, methylcyclohexylamine), alkylarylamines (eg, N-methylaniline), alkyl Examples thereof include aralkylamines (for example, N-methylbenzylamine), cyclic amines (for example, 5- to 8-membered cyclic amines such as pyrrolidine, piperidine, hexamethyleneimine, morpholine).

第3級アミンとしては、例えば、トリアルキルアミン類(例えば、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミンなどのトリC1−10アルキルアミンなど)、アルキルアルカノールアミン類[例えば、N−メチルジエタノールアミンなどのN−C1−3アルキルジC2−10アルカノールアミン又はこれらのエチレンオキサイド付加体、N,N−ジメチルエタノールアミン(ジメチルアミノエタノール)、ジメチルアミノプロパノールなどのジC1−3アルキルモノC2−10アルカノールアミン又はこれらのエチレンオキサイド付加体など]、トリアルカノールアミン(例えば、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのトリC2−10アルカノールアミン又はこれらのエチレンオキサイド付加体など)、シクロアルキルジアルキルアミン類(例えば、シクロヘキシルジメチルアミンなど)、ジアルキルアリールアミン類(例えば、N,N−ジメチルアニリンなど)、ジアルキルアラルキルアミン類(例えば、N,N−ジメチルベンジルアミンなど)、環状アミン類(例えば、ピリジン、ピコリン、キノリン、N−メチルピロリジン、N−メチルピペリジンなどの5〜8員環状アミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−1など)などが挙げられる。 Examples of the tertiary amine include trialkylamines (for example, tri-C 1-10 alkylamines such as dimethylethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, and tripropylamine), alkylalkanolamines [for example, N-methyl Di-C 1-3 alkyl mono-C such as N-C 1-3 alkyl di-C 2-10 alkanolamine such as diethanolamine or these ethylene oxide adducts, N, N-dimethylethanolamine (dimethylaminoethanol), dimethylaminopropanol 2-10 alkanolamine or an ethylene oxide adduct, trialkanolamine (e.g., triethanolamine, tripropanolamine, tri C 2-10 alkanol such as triisopropanolamine Diamines or their ethylene oxide adducts), cycloalkyldialkylamines (eg, cyclohexyldimethylamine), dialkylarylamines (eg, N, N-dimethylaniline), dialkylaralkylamines (eg, N, N). N-dimethylbenzylamine), cyclic amines (for example, 5- to 8-membered cyclic amines such as pyridine, picoline, quinoline, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0]) Undecene-1, etc.).

ポリアミン類としては、前記モノアミン類に対応するポリアミン類、例えば、鎖状第1級ポリアミン[例えば、アルカンジアミン類(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのC2−10アルカンジアミンなど)、ポリアルキレンポリアミン類(又はポリアルキレンイミン、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタアミンなどのポリC2−4アルキレンポリアミン)、アルカノールアミン(2−(3−アミノプロピルアミノ)エタノールなど)など]、鎖状第2級ポリアミン(例えば、N,N′−ジメチルエチレンジアミン、N,N′−ジメチル−1,3−ジアミノプロパンなどのアルカンアミンなど)、鎖状第3級ポリアミン(例えば、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパンなどのアルカンアミンなど)、芳香族第1級ポリアミン(例えば、キシリレンジアミンなど)、芳香族第2級ポリアミン(例えば、N,N′−ジメチルキシリレンジアミンなど)、芳香族第3級ポリアミン(例えば、N,N,N′,N′−テトラメチルキシリレンジアミンなど)、複素環式第2級ポリアミン(例えば、ピペラジン、1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカン、トリエチレンジアミンなど)、複素環式第3級ポリアミン(ピリミジン、N,N′−ジメチルピペラジンなど)などが挙げられる。 Examples of polyamines include polyamines corresponding to the monoamines such as chain primary polyamines [eg, alkane diamines (C 2-10 alkane diamine such as ethylene diamine, propylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc. ), Polyalkylene polyamines (or polyalkylene imines such as poly C 2-4 alkylene polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine), alkanolamines (2- (3-aminopropylamino) ethanol, etc.) Etc.], chain secondary polyamines (eg, alkaneamines such as N, N′-dimethylethylenediamine, N, N′-dimethyl-1,3-diaminopropane, etc.), chain tertiary polyamines (eg, , N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, alkaneamines such as N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-diaminopropane), aromatic primary polyamines (for example, xylylene diene) Amine), aromatic secondary polyamine (eg, N, N′-dimethylxylylenediamine, etc.), aromatic tertiary polyamine (eg, N, N, N ′, N′-tetramethylxylylenediamine, etc.) ), Heterocyclic secondary polyamines (eg, piperazine, 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane, triethylenediamine, etc.), heterocyclic tertiary polyamines (pyrimidine, N, N′-dimethylpiperazine, etc.) ) And the like.

これらのアミン類は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。これらのアミン類のうち、C1−10アルキルアミン(例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、オクチルアミンなど)、モノC2−4アルカノールアミン(例えば、モノエタノールアミンなど)、ジC1−3アルキルアミン(例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミンなど)、N−C1−3アルキルモノC2−6アルカノールアミン(例えば、N−メチルエタノールアミンなど)、ジC2−4アルカノールアミン(例えば、ジエタノールアミンなど)、トリC1−3アルキルアミン(例えば、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミンなど)、N−C1−3アルキルジC2−6アルカノールアミン(例えば、N−メチルジエタノールアミンなど)、ジC1−3アルキルモノC2−6アルカノールアミン(例えば、N,N−ジメチルエタノールアミンなど)などが好ましい。さらに、これらのアミン類のうち、親水性又は水溶性アミンが特に好ましい。 These amines may be used alone or in combination of two or more. Among these amines, C 1-10 alkylamine (eg, methylamine, ethylamine, propylamine, octylamine), mono C 2-4 alkanolamine (eg, monoethanolamine), diC 1-3 Alkylamine (eg, dimethylamine, diethylamine, etc.), N—C 1-3 alkylmono C 2-6 alkanolamine (eg, N-methylethanolamine, etc.), diC 2-4 alkanolamine (eg, diethanolamine, etc.) , Tri C 1-3 alkylamine (eg, dimethylethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, etc.), N—C 1-3 alkyl diC 2-6 alkanolamine (eg, N-methyldiethanolamine, etc.), diC 1-3 alkyl mono-C 2-6 alkanol Triethanolamine (e.g., N, N-dimethylethanolamine, etc.) are preferred. Furthermore, among these amines, hydrophilic or water-soluble amines are particularly preferable.

(アミド類)
アミド類としては、例えば、ホルムアミド、アセトアミド、プロピオン酸アミド、酪酸アミド、カプリル酸アミドなどのC1−10アシルアミド類、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルプロピオン酸アミド、N−メチル酪酸アミド、N−メチルカプリル酸アミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルプロピオン酸アミド、N,N−ジメチル酪酸アミド、N,N−ジメチルカプリル酸アミドなどのモノ又はジC1−4アルキルC1−10アシルアミド類、シュウ酸アミド、マロンアミド、コハク酸アミド、グルタール酸アミド、アジピン酸アミド、ピメリン酸アミド、コルク酸アミド、アゼライン酸アミド、セバシン酸アミド、ドデカンニ酸アミドなどのC2−10脂肪族ジカルボン酸アミドなどが挙げられる。
(Amides)
The amides, such as formamide, acetamide, amide propionic acid, butyric acid amide, C 1-10 acyl amides, such as caprylic acid amide, N- methylformamide, N- methylacetamide, N- methylpropionic acid amide, N- methyl Butyric acid amide, N-methylcaprylic acid amide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylpropionic acid amide, N, N-dimethylbutyric acid amide, N, N-dimethylcaprylic acid amide, etc. Mono- or di-C 1-4 alkyl C 1-10 acylamides, oxalic acid amide, malonamide, succinic acid amide, glutaric acid amide, adipic acid amide, pimelic acid amide, corkic acid amide, azelaic acid amide, sebacic acid amide, C 2-1, such as dodecanedioic acid amide 0 aliphatic dicarboxylic acid amide and the like.

これらのアミド類は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのアミド類のうち、アセトアミド、プロピオン酸アミドなどのC1−4アシルアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルプロピオン酸アミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのモノ又はジC1−2アルキルC1−4アシルアミドが好ましい。さらに、これらのアミド類のうち、親水性又は水溶性アミドが特に好ましい。 These amides can be used alone or in combination of two or more. Among these amides, C1-4 acylamides such as acetamide and propionic acid amide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropionic acid amide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide Mono or di C 1-2 alkyl C 1-4 acylamides are preferred. Furthermore, among these amides, hydrophilic or water-soluble amides are particularly preferable.

(ヒドロキシ化合物)
ヒドロキシ化合物としては、例えば、アルカノール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、オクタデカノールなどのC1−20アルカンモノオール)、シクロアルカノール類(例えば、シクロヘキサノールなど)、アルカンジオール類(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオールなどのC2−6アルカンジオールなど)、ポリアルキレングリコール類(例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのポリC2−4アルキレングリコールなど)、アラルキルアルコール類(例えば、ベンジルアルコールなど)、多価アルコール類(例えば、グリセリン、ポリグリセリンなど)などが挙げられる。
(Hydroxy compound)
Examples of the hydroxy compound include alkanols (for example, C 1-20 alkane monools such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, decanol, dodecanol, octadecanol, etc.), cycloalkanols (for example, , Cyclohexanol, etc.), alkanediols (eg, C 2-6 alkanediols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol), polyalkylene glycols (eg, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol) and poly C 2-4 alkylene glycol), such as, aralkyl alcohols (e.g., benzyl alcohol), polyhydric alcohols (e.g. If, glycerin, polyglycerin, etc.) and the like.

これらのヒドロキシ化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのヒドロキシ化合物のうち、C1−4アルカノール(例えば、メタノール、エタノールなど)、C2−4アルカンジオール(例えば、エチレングリコールなど)、グリセリンなどが好ましい。さらに、さらに、これらのヒドロキシ化合物のうち、親水性又は水溶性のヒドロキシ化合物が特に好ましい。 These hydroxy compounds can be used alone or in combination of two or more. Of these hydroxy compounds, C 1-4 alkanol (eg, methanol, ethanol, etc.), C 2-4 alkanediol (eg, ethylene glycol, etc.), glycerin and the like are preferable. Furthermore, among these hydroxy compounds, hydrophilic or water-soluble hydroxy compounds are particularly preferable.

(カルボン酸類)
カルボン酸類には、例えば、モノカルボン酸、ポリカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸(又はオキシカルボン酸)、フェノール性水酸基、アミノカルボン酸を有するカルボン酸などが含まれる。
(Carboxylic acids)
Examples of the carboxylic acids include monocarboxylic acids, polycarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids (or oxycarboxylic acids), phenolic hydroxyl groups, and carboxylic acids having aminocarboxylic acids.

モノカルボン酸としては、例えば、脂肪族モノカルボン酸[飽和脂肪族モノカルボン酸(例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプリル酸、カプロン酸、ヘキサン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、シクロヘキサンカルボン酸、デヒドロコール酸、コラン酸などのC1−34脂肪族モノカルボン酸、好ましくはC1−30脂肪族モノカルボン酸など)、不飽和脂肪族モノカルボン酸(例えば、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、アビエチン酸などのC4−34不飽和脂肪族カルボン酸、好ましくはC10−30不飽和脂肪族カルボン酸)]、芳香族モノカルボン酸(安息香酸、ナフトエ酸などのC7−12芳香族モノカルボン酸など)などが挙げられる。 Examples of monocarboxylic acids include aliphatic monocarboxylic acids [saturated aliphatic monocarboxylic acids (eg, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, caprylic acid, caproic acid, hexanoic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, C 1-34 aliphatic monocarboxylic acid such as stearic acid, cyclohexanecarboxylic acid, dehydrocholic acid, colanic acid, preferably C1-30 aliphatic monocarboxylic acid), unsaturated aliphatic monocarboxylic acid (for example, olein) C4-34 unsaturated aliphatic carboxylic acid such as acid, erucic acid, linoleic acid, and abietic acid, preferably C10-30 unsaturated aliphatic carboxylic acid)], aromatic monocarboxylic acid (benzoic acid, naphthoic acid, etc.) C 7-12 aromatic monocarboxylic acid, etc.).

ポリカルボン酸としては、例えば、脂肪族ポリカルボン酸[例えば、脂肪族飽和ポリカルボン酸(例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などのC2−14脂肪族飽和ポリカルボン酸、好ましくはC2−10脂肪族飽和ポリカルボン酸など)、脂肪族不飽和ポリカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ソルビン酸、テトラヒドロフタル酸などのC4−14脂肪族不飽和ポリカルボン酸、好ましくはC4−10脂肪族不飽和ポリカルボン酸など)など]、芳香族ポリカルボン酸(例えば、フタル酸、トリメリット酸などのC8−12芳香族ポリカルボン酸など)などが挙げられる。 Examples of polycarboxylic acids include aliphatic polycarboxylic acids [for example, aliphatic saturated polycarboxylic acids (for example, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, etc. C 2-14 aliphatic saturated polycarboxylic acid, preferably C 2-10 aliphatic saturated polycarboxylic acid, etc., aliphatic unsaturated polycarboxylic acid (eg maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, sorbic acid, tetrahydro C 4-14 aliphatic unsaturated polycarboxylic acid such as phthalic acid, preferably C 4-10 aliphatic unsaturated polycarboxylic acid etc.], aromatic polycarboxylic acid (eg phthalic acid, trimellitic acid etc.) C 8-12 aromatic polycarboxylic acid and the like).

ヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシモノカルボン酸[脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸(例えば、グリコール酸、乳酸、オキシ酪酸、グリセリン酸、6−ヒドロキシヘキサン酸、コール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、12−オキソケノデオキシコール酸、グリココール酸、リトコール酸、ヒオデオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、アポコール酸、タウロコール酸などのC2−50脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸、好ましくはC2−34脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸、さらに好ましくはC2−30脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸など)、芳香族ヒドロキシモノカルボン酸(サリチル酸、オキシ安息香酸、没食子酸などのC7−12芳香族ヒドロキシモノカルボン酸など)など]、ヒドロキシポリカルボン酸[脂肪族ヒドロキシポリカルボン酸(例えば、タルトロン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸などのC2−10脂肪族ヒドロキシポリカルボン酸など)など]などが挙げられる。 Hydroxycarboxylic acids include hydroxymonocarboxylic acids [aliphatic hydroxymonocarboxylic acids (eg, glycolic acid, lactic acid, oxybutyric acid, glyceric acid, 6-hydroxyhexanoic acid, cholic acid, deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, 12-oxo C 2-50 aliphatic hydroxymonocarboxylic acids, preferably C 2-34 aliphatic hydroxymonocarboxylic acids such as chenodeoxycholic acid, glycocholic acid, lithocholic acid, hyodeoxycholic acid, ursodeoxycholic acid, apocholic acid, taurocholic acid More preferably, C 2-30 aliphatic hydroxy monocarboxylic acid, etc.), aromatic hydroxy monocarboxylic acid (eg, C 7-12 aromatic hydroxy monocarboxylic acid such as salicylic acid, oxybenzoic acid, gallic acid, etc.)], hydroxy Polica Rubonic acid [aliphatic hydroxypolycarboxylic acid (for example, C 2-10 aliphatic hydroxypolycarboxylic acid such as tartronic acid, tartaric acid, citric acid, malic acid and the like)] and the like.

フェノール性水酸基を有するカルボン酸としては、例えば、サリチル酸、オキシ安息香酸、プロトカテチュ酸、ゲンチシン酸、レゾルシン酸、オルセリン酸、カフェー酸、ウンペル酸、没食子酸、オキシフタル酸、タンニン酸などが挙げられる。   Examples of the carboxylic acid having a phenolic hydroxyl group include salicylic acid, oxybenzoic acid, protocatechuic acid, gentisic acid, resorcinic acid, orthoric acid, caffeic acid, umperic acid, gallic acid, oxyphthalic acid, and tannic acid.

アミノカルボン酸としては、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、アミノヘプタン酸、アミノノナン酸などのC2−10アミノカルボン酸、N−メチルアミノ酢酸、N,N−ジメチルアミノ酢酸、N,N−ジメチルアミノプロピオン酸、N,N−ジメチルアミノ酪酸などのC1−4アルキルC2−10アミノカルボン酸などが挙げられる。 The amino acids, e.g., glycine, alanine, valine, leucine, amino heptanoic acid, C 2-10 aminocarboxylic acids such as aminononanoic acid, N- methylamino acid, N, N- dimethylamino acetate, N, N- Examples thereof include C 1-4 alkyl C 2-10 aminocarboxylic acids such as dimethylaminopropionic acid and N, N-dimethylaminobutyric acid.

なお、これらのカルボン酸は、塩を形成していてもよく、無水物、水和物などであってもよい。なお、カルボン酸は、前記と同様に、塩(特に、アミンとの塩などの塩基性化合物との塩)を形成していない場合が多い。   These carboxylic acids may form a salt, and may be anhydrides, hydrates, and the like. As described above, the carboxylic acid often does not form a salt (in particular, a salt with a basic compound such as a salt with an amine).

これらのカルボン酸類は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。これらのカルボン酸類のうち、C1−24飽和脂肪族モノカルボン酸(例えば、酢酸、プロピオン酸、ステアリン酸など)、C4−24不飽和脂肪族モノカルボン酸(例えば、リノール酸、オレイン酸など)、C10−34縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸(例えば、コール酸など)、C10−34縮合多環式脂肪族カルボン酸(例えば、デヒドロコール酸、コラン酸など)、C2−10脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸(例えば、グリコール酸、乳酸、オキシ酪酸など)、C2−10脂肪族ヒドロキシポリカルボン酸(例えば、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸など)、C2−6アミノカルボン酸(例えば、グリシン、アラニンなど)、C1−4アルキルC2−6アミノカルボン酸(例えば、N,N−ジメチルアミノ酢酸、N,N−ジメチルアミノプロピオン酸など)などが好ましい。さらに、これらのカルボン酸類のうち、親水性又は水溶性カルボン酸が特に好ましい。 These carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more. Among these carboxylic acids, C 1-24 saturated aliphatic monocarboxylic acid (eg, acetic acid, propionic acid, stearic acid, etc.), C 4-24 unsaturated aliphatic monocarboxylic acid (eg, linoleic acid, oleic acid, etc.) ), C 10-34 condensed polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acid (eg, cholic acid), C 10-34 condensed polycyclic aliphatic carboxylic acid (eg, dehydrocholic acid, colanic acid, etc.), C 2− 10 aliphatic hydroxy monocarboxylic acids (eg, glycolic acid, lactic acid, oxybutyric acid, etc.), C 2-10 aliphatic hydroxy polycarboxylic acids (eg, tartaric acid, citric acid, malic acid, etc.), C 2-6 aminocarboxylic acid (e.g., glycine, alanine), C 1-4 alkyl C 2-6 amino acids (e.g., N, N-dimethylamino acetate, N, N Dimethylamino such acid) and the like are preferable. Furthermore, among these carboxylic acids, hydrophilic or water-soluble carboxylic acids are particularly preferable.

凝集助剤(B1)の分子量は、例えば、1000以下(例えば、46〜900程度)、好ましくは800以下(例えば、50〜500程度)、さらに好ましくは300以下(例えば、55〜200程度)であってもよい。   The molecular weight of the aggregation aid (B1) is, for example, 1000 or less (for example, about 46 to 900), preferably 800 or less (for example, about 50 to 500), and more preferably 300 or less (for example, about 55 to 200). There may be.

また、凝集助剤(B1)のpKa値は、例えば、1以上(例えば、1〜10程度)、好ましくは2以上(例えば、2〜8程度)程度であってもよい。   Further, the pKa value of the aggregation aid (B1) may be, for example, about 1 or more (for example, about 1 to 10), preferably about 2 or more (for example, about 2 to 8).

凝集助剤(B1)は、同種の化合物だけでなく、異種の化合物の組み合わせであってもよいが、カルボン酸のカルボキシル基が金属ナノ粒子との親和性が高いため、少なくともカルボン酸類を含むのが好ましい。カルボン酸類は、単独であってもよく、他の凝集助剤、例えば、アミン類(例えば、ジメチルアミンやオクチルアミンなどのC1−10アルキルアミン、N−メチルジエタノールアミンやN,N−ジメチルエタノールアミンなどのC1−3アルキルC2−6アルカノール第3級アミンなど)、アミド類(例えば、N,N−ジメチルホルムアミドなど)、ヒドロキシ化合物(例えば、エタノールなどのC1−4アルカノールなど)などとの組み合わせであってもよい。 The aggregation assistant (B1) may be not only the same type of compound but also a combination of different types of compounds. However, since the carboxyl group of the carboxylic acid has a high affinity with the metal nanoparticles, it contains at least a carboxylic acid. Is preferred. Carboxylic acids may be used alone or as other agglomeration aids such as amines (for example, C 1-10 alkylamines such as dimethylamine and octylamine, N-methyldiethanolamine and N, N-dimethylethanolamine). C 1-3 alkyl C 2-6 alkanol tertiary amine, etc.), amides (eg, N, N-dimethylformamide, etc.), hydroxy compounds (eg, C 1-4 alkanols such as ethanol, etc.) and the like A combination of these may be used.

さらに、凝集助剤(B1)は、コロイド粒子の製造工程において、生成するコロイド粒子が溶媒中で凝集し、かつ焼結膜の形成において、低温で分解して焼結サイトを形成できる点から、炭素数が1〜18、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6(特に1〜4)程度が好ましい。このような凝集助剤は、焼成温度で金属粒子から脱離又は消失し、焼結サイトを形成することにより金属膜の連続性及び導電性を向上できる。   Further, the agglomeration aid (B1) is a carbon material because the produced colloidal particles are aggregated in a solvent in the production process of the colloidal particles and can be decomposed at a low temperature to form a sintered site in the formation of the sintered film. The number is preferably 1 to 18, preferably 1 to 10, more preferably about 1 to 6 (particularly 1 to 4). Such an agglomeration aid can be desorbed or disappeared from the metal particles at the firing temperature to improve the continuity and conductivity of the metal film by forming sintered sites.

具体的には、金属ナノ粒子の表面と親和性が高く、凝集性及び焼結性にも優れる点から、前記炭素数を有するカルボン酸類、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸などのC1−10アルカン酸(アルカンカルボン酸)が好ましく、酢酸やプロピオン酸などのC1−6アルカン酸(好ましくはC1−4アルカン酸、さらに好ましくはC2−3アルカン酸、特に酢酸)がより好ましい。特に、酢酸などのC1−4アルカン酸を用いると、金属コロイド粒子が適度に凝集されているためか、燃焼時の割れやボイドの発生が抑制され、緻密で硬質な焼成膜を形成できる。 Specifically, from the point of high affinity with the surface of the metal nanoparticles, excellent cohesiveness and sinterability, carboxylic acids having the above carbon number, for example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, etc. C 1-10 alkanoic acid (alkanecarboxylic acid) of C 1-6 alkanoic acid such as acetic acid and propionic acid (preferably C 1-4 alkanoic acid, more preferably C 2-3 alkanoic acid, especially acetic acid) Is more preferable. In particular, when a C1-4 alkanoic acid such as acetic acid is used, the generation of cracks and voids during combustion is suppressed because the metal colloidal particles are appropriately aggregated, and a dense and hard fired film can be formed.

凝集助剤(B1)の沸点は、例えば、200℃以下が好ましく、例えば、80〜180℃、好ましくは90〜170℃、さらに好ましくは100〜150℃(特に110〜130℃)程度であってもよい。   The boiling point of the aggregation aid (B1) is preferably 200 ° C. or less, for example, 80 to 180 ° C., preferably 90 to 170 ° C., more preferably 100 to 150 ° C. (particularly 110 to 130 ° C.). Also good.

(B2)高分子分散剤
本発明では、分散剤(B)を、前記凝集助剤(B1)と高分子分散剤(B2)とで組み合わせて構成する。このような組み合わせで分散剤(B)を構成することにより、粗大粒子が著しく少ない金属ナノ粒子を含む金属コロイド粒子が得られる。特に、前記分散剤(B)の組み合わせにより、金属ナノ粒子の割合を大きくでき、還元反応工程において、金属コロイド粒子を安定して生成できるとともに、得られた金属コロイド粒子は、生成後は速やかに凝集して沈殿するため、容易に反応液から取り出すことができる。前記組み合わせにより、このような優れた金属コロイド粒子が得られ、かつ凝集する理由は定かではないが、以下のような理由が考えられる。
(B2) Polymer Dispersant In the present invention, the dispersant (B) is constituted by combining the aggregation aid (B1) and the polymer dispersant (B2). By configuring the dispersant (B) in such a combination, metal colloidal particles containing metal nanoparticles with extremely few coarse particles can be obtained. In particular, the combination of the dispersant (B) can increase the proportion of the metal nanoparticles, and can stably produce the metal colloid particles in the reduction reaction step. Since it aggregates and precipitates, it can be easily removed from the reaction solution. The reason why such an excellent colloidal metal particle is obtained and agglomerated by the combination is not clear, but the following reasons are conceivable.

まず、高分子分散剤(B2)は、その構造から、比較的大きな粒子を分散安定化する効果に優れているが、比較的小さな粒子の安定化効果が十分ではないため、金属ナノ粒子原料の濃度を大きくすると、生成する粒子を十分に安定化できなくなる。一方、このようなナノ粒子の合成初期段階に生成する比較的小さい粒子を、前記凝集助剤(B1)が分散安定化する。このような凝集助剤(B1)と高分子分散剤(B2)との相乗的な作用により、金属ナノ粒子の原料が高濃度であっても金属ナノ粒子を生成できるものと考えられる。   First, the polymer dispersant (B2) is excellent in the effect of stabilizing the dispersion of relatively large particles due to its structure, but the effect of stabilizing the relatively small particles is not sufficient. When the concentration is increased, the generated particles cannot be sufficiently stabilized. On the other hand, the agglomeration aid (B1) stabilizes dispersion of relatively small particles generated in the initial synthesis stage of such nanoparticles. It is considered that the metal nanoparticles can be generated even when the raw material of the metal nanoparticles is at a high concentration by such a synergistic action of the aggregation assistant (B1) and the polymer dispersant (B2).

また、本発明では、分散剤(B)の割合を比較的少量にしているため、生成した比較的大きな金属コロイド粒子の分散安定性を維持することができず、凝集助剤(B1)の結合サイトがウイークポイントになって、金属コロイド粒子が生成するとともに、凝集が開始すると考えられる。特に、本発明では、金属コロイドの粒子の凝集は起こるものの、特定の割合で組み合わせた凝集助剤(B1)と高分子分散剤(B2)とが金属ナノ粒子を適度に被覆するため、金属ナノ粒子の成長は適度に抑制され、数百nm単位の金属粒子は生成しない。従って、本発明では、このような作用機構によって、ナノメータサイズの金属コロイド粒子を沈殿物として容易に取り出すことができると推定できる。   Further, in the present invention, since the proportion of the dispersant (B) is relatively small, the dispersion stability of the relatively large metal colloid particles produced cannot be maintained, and the binding of the aggregation aid (B1). It is considered that the site becomes a weak point, colloidal metal particles are generated, and aggregation starts. In particular, in the present invention, although aggregation of the metal colloid particles occurs, the aggregation assistant (B1) and the polymer dispersant (B2) combined at a specific ratio appropriately coat the metal nanoparticles. The growth of the particles is moderately suppressed, and metal particles with a unit of several hundred nm are not generated. Therefore, in this invention, it can be estimated that nanometer-sized metal colloidal particles can be easily taken out as a precipitate by such an action mechanism.

さらに、本発明では、金属コロイド粒子は、凝集しているものの、金属粒子はナノメータサイズを保持しているため、焼成により、導電性が高く、硬質で緻密な焼結膜を形成できる。特に、金属コロイド粒子が焼成前から凝集してナノ粒子が近接しているためか、焼成膜の割れやボイドの発生も抑制できる。すなわち、前記組み合わせにより、金属ナノ粒子の表面には、高分子分散剤(B2)の吸着部、前記凝集助剤(B1)の吸着部が形成されている。そして、前記高分子分散剤(B2)の吸着部は、強い表面保護能力により安定化されている一方、凝集助剤(B1)の吸着部は金属ナノ粒子表面から脱離し易く、低温焼結の反応サイトとしての役割を担う。このような反応サイトは、室温程度の雰囲気においては高分子分散剤(B2)の作用により保護されているが、比較的低温での焼成温度(例えば、約50℃以上)においてナノ粒子間で焼結反応を開始し、結果として低温焼成でも低抵抗の金属膜などを得ることができるようである。特に、焼成温度が高くなれば、さらに高分子分散剤の保護能力よりも粒子間衝突や焼結性が高くなるため、導電性はバルクの金属並になる。また、高分子分散剤は、基材に対する密着性を向上させる効果があるだけでなく、本発明では基材における高分子分散剤の残存量を小さくできる。従って、本発明では、体積収縮が小さい緻密かつ密着性の高い膜を形成できるため、これらの点も基材に対する密着性に優れるとともに基材に強固に固定され、かつ金属膜の導電性を向上できる要因となっている。   Furthermore, in the present invention, although the metal colloidal particles are aggregated, the metal particles have a nanometer size, so that a highly conductive, hard and dense sintered film can be formed by firing. In particular, cracking of the fired film and generation of voids can be suppressed because the metal colloidal particles are aggregated before firing and the nanoparticles are close to each other. That is, by the combination, an adsorption part of the polymer dispersant (B2) and an adsorption part of the aggregation aid (B1) are formed on the surface of the metal nanoparticles. The adsorbing part of the polymer dispersant (B2) is stabilized by a strong surface protection ability, whereas the adsorbing part of the coagulation aid (B1) is easily detached from the surface of the metal nanoparticle, and is subjected to low-temperature sintering. Play a role as a reaction site. Such a reaction site is protected by the action of the polymer dispersant (B2) in an atmosphere of about room temperature, but is baked between nanoparticles at a relatively low firing temperature (eg, about 50 ° C. or more). As a result, it seems that a low-resistance metal film or the like can be obtained even by low-temperature firing. In particular, the higher the firing temperature, the higher the interparticle collision and sinterability than the protective ability of the polymer dispersant, so that the conductivity is comparable to that of a bulk metal. In addition, the polymer dispersant not only has an effect of improving the adhesion to the substrate, but in the present invention, the residual amount of the polymer dispersant in the substrate can be reduced. Therefore, in the present invention, a dense and highly adhesive film with small volume shrinkage can be formed, so that these points are also excellent in adhesion to the substrate and firmly fixed to the substrate, and the conductivity of the metal film is improved. It is a possible factor.

高分子分散剤(又は高分子型分散剤)(B2)としては、両親媒性の高分子分散剤(又はオリゴマー型分散剤)を好適に使用できる。   As the polymer dispersant (or polymer type dispersant) (B2), an amphiphilic polymer dispersant (or oligomer type dispersant) can be suitably used.

高分子分散剤としては、通常、塗料、インキ分野などで着色剤の分散に用いられている高分子分散剤が例示できる。このような分散剤には、スチレン系樹脂(スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体など)、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸などの(メタ)アクリル酸系樹脂など)、水溶性ウレタン樹脂、水溶性アクリルウレタン樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(ニトロセルロース;エチルセルロースなどのアルキルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースなどのアルキル−ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシアルキルセルロースなどのセルロースエーテル類など)、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール(液状のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなど)、天然高分子(ゼラチン、デキストリン、アラビヤゴム、カゼインなど)、ポリエチレンスルホン酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、窒素原子含有高分子化合物[例えば、ポリアルキレンイミン(ポリエチレンイミンなど)、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリエーテルポリアミン(ポリオキシエチレンポリアミンなど)などのアミノ基を有する高分子化合物]などが含まれる。   Examples of the polymer dispersant include polymer dispersants usually used for dispersing colorants in the paint and ink fields. Such dispersants include styrene resins (styrene- (meth) acrylic acid copolymers, styrene-maleic anhydride copolymers, etc.), acrylic resins ((meth) methyl acrylate- (meth) acrylic acid). Copolymers, (meth) acrylic acid resins such as poly (meth) acrylic acid), water-soluble urethane resins, water-soluble acrylic urethane resins, water-soluble epoxy resins, water-soluble polyester resins, cellulose derivatives (nitrocellulose; Cellulose ethers such as alkyl celluloses such as ethyl cellulose, alkyl-hydroxyalkyl celluloses such as ethyl hydroxyethyl cellulose, hydroxyalkyl celluloses such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, and carboxyalkyl celluloses such as carboxymethyl cellulose. Ters), polyvinyl alcohol, polyalkylene glycol (liquid polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), natural polymer (gelatin, dextrin, arabic gum, casein, etc.), polyethylene sulfonic acid or salt thereof, polystyrene sulfonic acid or salt thereof, Formalin condensate of naphthalene sulfonic acid, nitrogen atom-containing polymer compound [for example, polymer having amino group such as polyalkyleneimine (polyethyleneimine etc.), polyvinylpyrrolidone, polyallylamine, polyether polyamine (polyoxyethylene polyamine etc.) Compound] and the like.

代表的な高分子分散剤(両親媒性の高分子分散剤)としては、親水性モノマーで構成された親水性ユニット(又は親水性ブロック)を含む樹脂(又は水溶性樹脂、水分散性樹脂)が含まれる。   As a typical polymer dispersant (amphiphilic polymer dispersant), a resin (or water-soluble resin, water-dispersible resin) containing a hydrophilic unit (or hydrophilic block) composed of a hydrophilic monomer. Is included.

前記親水性モノマーとしては、例えば、カルボキシル基又は酸無水物基含有単量体(アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル系単量体、マレイン酸などの不飽和多価カルボン酸、無水マレイン酸など)、ヒドロキシル基含有単量体(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ビニルフェノールなど)などの付加重合系モノマー;アルキレンオキシド(エチレンオキシドなど)などの縮合系モノマーなどが例示できる。前記縮合系モノマーは、ヒドロキシル基などの活性基(例えば、前記ヒドロキシル基含有単量体など)との反応により、親水性ユニットを形成していてもよい。親水性モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて親水性ユニットを形成していてもよい。   Examples of the hydrophilic monomer include carboxyl group or acid anhydride group-containing monomers ((meth) acrylic monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, unsaturated polycarboxylic acids such as maleic acid, and maleic anhydride. Acid), hydroxyl group-containing monomers (hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, vinylphenol, etc.) and other addition polymerization monomers; condensation monomers such as alkylene oxide (ethylene oxide, etc.) Etc. can be exemplified. The condensed monomer may form a hydrophilic unit by a reaction with an active group such as a hydroxyl group (for example, the hydroxyl group-containing monomer). The hydrophilic monomers may form a hydrophilic unit alone or in combination of two or more.

高分子分散剤は、少なくとも親水性ユニット(又は親水性ブロック)を含んでいればよく、親水性モノマーの単独又は共重合体(例えば、ポリアクリル酸又はその塩など)であってもよく、前記例示のスチレン系樹脂やアクリル系樹脂などのように、親水性モノマーと疎水性モノマーとのコポリマーであってもよい。疎水性モノマー(非イオン性モノマー)としては、(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリルなどの(メタ)アクリル酸C1−20アルキル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどの(メタ)アクリル酸シクロアルキル、(メタ)アクリル酸フェニルなどの(メタ)アクリル酸アリール、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−フェニルエチルなどの(メタ)アクリル酸アラルキルなど]などの(メタ)アクリル系モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系モノマー;α−C2−20オレフィン(エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ドデセンなど)などのオレフィン系モノマー;酢酸ビニル、酪酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル系モノマーなどが挙げられる。疎水性モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて疎水性ユニットを構成していてもよい。 The polymer dispersant only needs to contain at least a hydrophilic unit (or hydrophilic block), and may be a homopolymer or a copolymer of a hydrophilic monomer (for example, polyacrylic acid or a salt thereof). It may be a copolymer of a hydrophilic monomer and a hydrophobic monomer, such as an exemplary styrene resin or acrylic resin. Examples of hydrophobic monomers (nonionic monomers) include (meth) acrylic acid esters [methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate. , (Meth) acrylic acid lauryl, (meth) acrylic acid C 1-20 alkyl such as stearyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid cycloalkyl such as cyclohexyl, (meth) acrylic acid phenyl, etc. (Meth) acrylic monomers such as aryl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, aralkyl (meth) acrylate such as 2-phenylethyl (meth) acrylate, etc .; styrene, α-methylstyrene, styrenic monomers such as vinyl toluene; α-C 2-20 olefin (ethylene , Propylene, 1-butene, isobutylene, 1-hexene, 1-octene, 1-dodecene, etc.) olefin monomers such as, vinyl acetate, and the like carboxylic acid vinyl ester monomers such as vinyl butyrate. Hydrophobic monomers may constitute a hydrophobic unit alone or in combination of two or more.

高分子分散剤がコポリマー(例えば、親水性モノマーと疎水性モノマーとのコポリマー)である場合、コポリマーは、ランダムコポリマー、交互共重合体、ブロックコポリマー(例えば、親水性モノマーで構成された親水性ブロックと、疎水性モノマーで構成された疎水性ブロックとで構成されたコポリマー)、星型ポリマー(又は星型ブロックコポリマー)、くし型コポリマー(又はくし型グラフトコポリマー)などであってもよい。前記ブロックコポリマーの構造は、特に限定されず、ジブロック構造、トリブロック構造(ABA型、BAB型)などであってもよい。また、前記くし型コポリマーにおいて、主鎖は、前記親水性ブロックで構成してもよく、前記疎水性ブロックで構成してもよく、親水性ブロックおよび疎水性ブロックで構成してもよい。   When the polymeric dispersant is a copolymer (eg, a copolymer of a hydrophilic monomer and a hydrophobic monomer), the copolymer can be a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer (eg, a hydrophilic block composed of hydrophilic monomers). And a copolymer composed of a hydrophobic block composed of a hydrophobic monomer), a star polymer (or a star block copolymer), a comb copolymer (or a comb graft copolymer), and the like. The structure of the block copolymer is not particularly limited, and may be a diblock structure, a triblock structure (ABA type, BAB type), or the like. In the comb copolymer, the main chain may be composed of the hydrophilic block, the hydrophobic block, or the hydrophilic block and the hydrophobic block.

なお、前記のように、親水性ユニットは、アルキレンオキシド(エチレンオキシドなど)で構成された親水性ブロック(ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドなどのポリアルキレンオキシド)などの縮合系ブロックで構成することもできる。親水性ブロック(ポリアルキレンオキシドなど)と疎水性ブロック(ポリオレフィンブロックなど)とは、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、ウレタン結合などの連結基を介して結合していてもよい。これらの結合は、例えば、疎水性ブロック(ポリオレフィンなど)を変性剤[不飽和カルボン酸又はその無水物((無水)マレイン酸など)、ラクタム又はアミノカルボン酸、ヒドロキシルアミン、ジアミンなど]で変性した後、親水性ブロックを導入することにより形成してもよい。また、ヒドロキシル基やカルボキシル基などの親水性基を有するモノマー(前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなど)から得られるポリマーと、前記縮合系の親水性モノマー(エチレンオキシドなど)とを反応(又は結合)させることにより、くし型コポリマー(主鎖が疎水性ブロックで構成されたくし型コポリマー)を形成してもよい。   As described above, the hydrophilic unit may be composed of a condensation block such as a hydrophilic block (polyalkylene oxide such as polyethylene oxide or polyethylene oxide-polypropylene oxide) composed of alkylene oxide (such as ethylene oxide). it can. The hydrophilic block (such as polyalkylene oxide) and the hydrophobic block (such as polyolefin block) may be bonded via a linking group such as an ester bond, an amide bond, an ether bond, or a urethane bond. For example, the hydrophobic block (polyolefin, etc.) is modified with a modifying agent [unsaturated carboxylic acid or its anhydride ((anhydrous) maleic acid), lactam or aminocarboxylic acid, hydroxylamine, diamine, etc.]. Later, it may be formed by introducing a hydrophilic block. In addition, a polymer obtained from a monomer having a hydrophilic group such as a hydroxyl group or a carboxyl group (such as the hydroxyalkyl (meth) acrylate) is reacted (or bonded) with the condensed hydrophilic monomer (such as ethylene oxide). By doing so, a comb-type copolymer (comb-type copolymer having a main chain composed of a hydrophobic block) may be formed.

さらに、共重合成分として、親水性の非イオン性モノマーを使用することにより、親水性と疎水性とのバランスを調整してもよい。このような成分としては、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(例えば、数平均分子量200〜1000程度)などのアルキレンオキシ(特にエチレンオキシ)ユニットを有するモノマー又はオリゴマーなどを例示できる。また、親水性基(カルボキシル基など)を変性(例えば、エステル化)することにより親水性と疎水性とのバランスを調整してもよい。   Furthermore, the balance between hydrophilicity and hydrophobicity may be adjusted by using a hydrophilic nonionic monomer as a copolymerization component. Examples of such components include monomers having alkyleneoxy (particularly ethyleneoxy) units such as 2- (2-methoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate and polyethylene glycol monomethacrylate (for example, a number average molecular weight of about 200 to 1,000). An oligomer etc. can be illustrated. Further, the balance between hydrophilicity and hydrophobicity may be adjusted by modifying (for example, esterifying) a hydrophilic group (such as a carboxyl group).

高分子分散剤(B2)は、官能基を有していてもよい。このような官能基としては、例えば、酸基(又は酸性基、例えば、カルボキシル基(又は酸無水物基)、スルホ基(スルホン酸基)など)、塩基性基(例えば、アミノ基など)、ヒドロキシル基などが挙げられる。これらの官能基は、単独で又は2種以上組み合わせて高分子分散剤(B2)が有していてもよい。   The polymer dispersant (B2) may have a functional group. Examples of such functional groups include acid groups (or acidic groups such as carboxyl groups (or acid anhydride groups) and sulfo groups (sulfonic acid groups)), basic groups (such as amino groups), A hydroxyl group etc. are mentioned. These functional groups may be contained in the polymer dispersant (B2) alone or in combination of two or more.

これらの官能基のうち、高分子分散剤(B2)は、酸基又は塩基性基、特に、遊離のカルボキシル基を有しているのが好ましい。   Among these functional groups, the polymer dispersant (B2) preferably has an acid group or a basic group, particularly a free carboxyl group.

また、高分子分散剤(B2)が、酸基(カルボキシル基など)を有している場合、少なくとも一部又は全部の酸基(カルボキシル基など)は、塩(アミンとの塩、金属塩など)を形成していてもよいが、特に、本発明では、カルボキシル基(特に、すべてのカルボキシル基)などの酸基が、塩[特に、塩基性化合物との塩(アミンとの塩又はアミン塩など)]を形成していない高分子分散剤[すなわち、遊離の酸基(特にカルボキシル基)を有する高分子分散剤]を好適に使用できる。   Further, when the polymer dispersant (B2) has an acid group (such as a carboxyl group), at least a part or all of the acid group (such as a carboxyl group) is a salt (a salt with an amine, a metal salt, or the like). In particular, in the present invention, an acid group such as a carboxyl group (especially all carboxyl groups) is a salt [especially a salt with a basic compound (a salt with an amine or an amine salt). Etc.]] [that is, a polymer dispersant having a free acid group (particularly a carboxyl group)] can be suitably used.

酸基(特に遊離のカルボキシル基)を有する高分子分散剤(B2)において、酸価は、例えば、1mgKOH/g以上(例えば、2〜1500mgKOH/g程度)、好ましくは3mgKOH/g以上(例えば、4〜1200mgKOH/g程度)、さらに好ましくは5mgKOH/g以上(例えば、8〜1000mgKOH/g程度)、特に10mgKOH/g以上(例えば、12〜900mgKOH/g程度)の範囲から選択できる。特に、酸基(特にカルボキシル基)を有する高分子分散剤(B2)が、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを有する化合物などである場合、酸価は、1mgKOH/g以上(例えば、2〜100mgKOH/g程度)、好ましくは3mgKOH/g以上(例えば、4〜90mgKOH/g程度)、さらに好ましくは5mgKOH/g以上(例えば、6〜80mgKOH/g程度)、特に7mgKOH/g以上(例えば、8〜70mgKOH/g程度)であってもよく、通常3〜50mgKOH/g(例えば、5〜30mgKOH/g)程度であってもよい。酸基を有する高分子分散剤(B2)において、アミン価は0(又はほぼ0)であってもよい。   In the polymer dispersant (B2) having an acid group (particularly a free carboxyl group), the acid value is, for example, 1 mgKOH / g or more (for example, about 2 to 1500 mgKOH / g), preferably 3 mgKOH / g or more (for example, 4 to 1200 mgKOH / g), more preferably 5 mgKOH / g or more (for example, about 8 to 1000 mgKOH / g), particularly 10 mgKOH / g or more (for example, about 12 to 900 mgKOH / g). In particular, when the polymer dispersant (B2) having an acid group (particularly a carboxyl group) is a compound having a hydrophilic unit and a hydrophobic unit, the acid value is 1 mgKOH / g or more (for example, 2 to 100 mgKOH / g), preferably 3 mgKOH / g or more (for example, about 4 to 90 mgKOH / g), more preferably 5 mgKOH / g or more (for example, about 6 to 80 mgKOH / g), particularly 7 mgKOH / g or more (for example, 8 to 70 mgKOH). / G) or about 3 to 50 mg KOH / g (for example, 5 to 30 mg KOH / g). In the polymer dispersant (B2) having an acid group, the amine value may be 0 (or almost 0).

なお、高分子分散剤において、上記のような官能基の位置は、特に限定されず、主鎖であってもよく、側鎖であってもよく、主鎖および側鎖に位置していてもよい。このような官能基は、例えば、親水性モノマー又は親水性ユニット由来の官能基(例えば、ヒドロキシル基など)であってもよく、官能基を有する共重合性モノマー(例えば、無水マレイン酸など)の共重合によりポリマー中に導入することもできる。   In the polymer dispersant, the position of the functional group as described above is not particularly limited, and may be a main chain, a side chain, or a main chain and a side chain. Good. Such a functional group may be, for example, a hydrophilic monomer or a functional group derived from a hydrophilic unit (for example, a hydroxyl group), or a copolymerizable monomer having a functional group (for example, maleic anhydride). It can also be introduced into the polymer by copolymerization.

高分子分散剤(B2)は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   The polymer dispersant (B2) may be used alone or in combination of two or more.

なお、高分子分散剤として、特開平11−80647号公報に記載の高分子分散剤(高分子量顔料分散剤)を使用してもよい。   As the polymer dispersant, a polymer dispersant (high molecular weight pigment dispersant) described in JP-A No. 11-80647 may be used.

また、高分子分散剤は、合成したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。以下に、市販の高分子分散剤(又は少なくとも両親媒性の分散剤で構成された分散剤)を具体的に例示すると、ソルスパース13240、ソルスパース13940、ソルスパース32550、ソルスパース31845、ソルスパース24000、ソルスパース26000、ソルスパース27000、ソルスパース28000、ソルスパース41090などのソルスパースシリーズ[アビシア(株)製];ディスパービック160、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック164、ディスパービック166、ディスパービック170、ディスパービック180、ディスパービック182、ディスパービック184、ディスパービック190、ディスパービック191、ディスパービック192、ディスパービック193、ディスパービック194、ディスパービック2001、ディスパービック2010、ディスパービック2050、ディスパービック2090、ディスパービック2091などのディスパービックシリーズ[ビックケミー(株)製];EFKA−46、EFKA−47、EFKA−48、EFKA−49、EFKA−1501、EFKA−1502、EFKA−4540、EFKA−4550、ポリマー100、ポリマー120、ポリマー150、ポリマー400、ポリマー401、ポリマー402、ポリマー403、ポリマー450、ポリマー451、ポリマー452、ポリマー453[EFKAケミカル(株)製];アジスパーPB711、アジスパーPAl11、アジスパーPB811、アジスパーPB821、アジスパーPW911などのアジスパーシリーズ[味の素(株)製];フローレンDOPA−158、フローレンDOPA−22、フローレンDOPA−17、フローレンTG−700、フローレンTG−720W、フローレン−730W、フローレン−740W、フローレン−745Wなどのフローレンシリーズ[共栄社化学(株)製];ジョンクリル678、ジョンクリル679、ジョンクリル62などのジョンクリルシリーズ[ジョンソンポリマー(株)製]などが挙げられる。   The polymer dispersant may be a synthesized one or a commercially available product. Specific examples of commercially available polymer dispersants (or dispersants composed of at least an amphiphilic dispersant) include Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 32550, Solsperse 31845, Solsperse 24000, Solsperse 26000, Solsperse series such as Solsperse 27000, Solsperse 28000, Solsperse 41090 [manufactured by Avicia Co., Ltd.]; Dispersic 160, Dispersic 161, Dispersic 162, Dispersic 163, Dispersic 164, Dispersic 166, Dispersic 170, Dispers Big 180, Dispersic 182, Dispersic 184, Dispersic 190, Dispersic 191, Dispersic 92, Dispersic 193, Dispersic 194, Dispersic 2001, Dispersic 2010, Dispersic 2050, Dispersic 2090, Dispersic 2091, etc. Dispersic series [manufactured by BYK Chemie Corp.]; EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-1501, EFKA-1502, EFKA-4540, EFKA-4550, polymer 100, polymer 120, polymer 150, polymer 400, polymer 401, polymer 402, polymer 403, polymer 450, polymer 451 , Polymer 452, polymer 453 [manufactured by EFKA Chemical Co., Ltd.]; Ajisper PB711, Azisper PAl11, Azisper PB811, Ajisper P 821, Ajisper series such as Ajisper PW911 [manufactured by Ajinomoto Co., Inc.]; Floren DOPA-158, Floren DOPA-22, Floren DOPA-17, Floren TG-700, Floren TG-720W, Floren-730W, Floren-740W, Florene series such as Floren-745W [manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.]; John Kuryl series such as John Kuril 678, John Kuryl 679, and John Kuryl 62 [Johnson Polymer Co., Ltd.].

これらのうち、代表的な酸基を有する高分子分散剤には、ポリ(メタ)アクリル酸類[又はポリアクリル酸系樹脂、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸と共重合性単量体(例えば、(メタ)アクリレート、無水マレイン酸など)との共重合体などの(メタ)アクリル酸を主成分とするポリマー、これらの塩(例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩など)など]、ディスパービック190、ディスパービック194などが挙げられる。また、代表的な塩基性基(アミノ基)を有する高分子分散剤には、ポリアルキレンイミン(ポリエチレンイミンなど)、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリエーテルポリアミン(ポリオキシエチレンポリアミンなど)などが挙げられる。   Among these, polymer dispersants having typical acid groups include poly (meth) acrylic acids [or polyacrylic resins such as poly (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid. Polymers mainly composed of (meth) acrylic acid, such as copolymers with monomers (for example, (meth) acrylate, maleic anhydride, etc.), and salts thereof (for example, alkali metal salts such as sodium polyacrylate) Etc.), Dispersic 190, Dispersic 194 and the like. Examples of the polymer dispersant having a typical basic group (amino group) include polyalkyleneimine (polyethyleneimine etc.), polyvinylpyrrolidone, polyallylamine, polyether polyamine (polyoxyethylene polyamine etc.) and the like. .

高分子分散剤(B2)の数平均分子量は、1000〜1000000(例えば、1200〜800000)の範囲から選択でき、例えば、1500〜500000(例えば、1500〜100000)、好ましくは2000〜80000(例えば、2000〜60000)、さらに好ましくは3000〜50000(例えば、5000〜30000)、特に7000〜20000程度であってもよい。   The number average molecular weight of the polymer dispersant (B2) can be selected from the range of 1000 to 1000000 (for example, 1200 to 800000), for example, 1500 to 500000 (for example, 1500 to 100000), preferably 2000 to 80000 (for example, 2000 to 60000), more preferably 3000 to 50000 (for example, 5000 to 30000), particularly about 7000 to 20000.

金属コロイド粒子において、分散剤(B)(凝集助剤(B1)及び高分子分散剤(B2)の総量)の割合は、固形分換算で、金属ナノ粒子(A)100質量部に対して、0.1〜15質量部程度の範囲から選択でき、操作性及び焼結膜の導電性のバランスに優れる点から、例えば、0.5〜12質量部(例えば、0.5〜10質量部)、好ましくは1〜10質量部(例えば、2〜10質量部)、さらに好ましくは3〜8質量部(特に4〜6質量部)程度であってもよい。さらに、高度に緻密で導電性に優れた焼成膜を得る点から、分散剤(B)の割合は、金属ナノ粒子(A)100質量部に対して、例えば、0.5〜5質量部、好ましくは1〜4質量部、さらに好ましくは1.5〜3質量部程度であってもよい。   In the metal colloidal particles, the ratio of the dispersant (B) (the total amount of the coagulation aid (B1) and the polymer dispersant (B2)) is, in terms of solid content, 100 parts by mass of the metal nanoparticles (A). From the point which can be selected from the range of about 0.1-15 mass parts, and is excellent in the balance of operativity and the electroconductivity of a sintered film, for example, 0.5-12 mass parts (for example, 0.5-10 mass parts), Preferably, it may be about 1 to 10 parts by mass (for example, 2 to 10 parts by mass), more preferably about 3 to 8 parts by mass (particularly 4 to 6 parts by mass). Furthermore, the ratio of the dispersing agent (B) is, for example, 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles (A) from the viewpoint of obtaining a highly dense and highly conductive fired film. Preferably it may be about 1 to 4 parts by mass, more preferably about 1.5 to 3 parts by mass.

凝集助剤(B1)と高分子分散剤(B2)との割合(溶媒などを含む場合は固形分の割合)は、例えば、前者/後者(質量比)=99/1〜1/99程度の範囲から選択でき、例えば、90/10〜1/99、好ましくは80/20〜3/97(例えば、70/30〜5/95)、さらに好ましくは50/50〜10/90(特に30/70〜15/85)程度であってもよい。さらに、コロイドの焼結サイトを大きくして、高度に緻密で導電性に優れた焼成膜を得る点から、前者/後者(質量比)=90/10〜10/90、好ましくは70/30〜20/80、さらに好ましくは60/40〜30/70程度であってもよい。凝集助剤(B1)の割合を大きくするためには、還元剤以外に、凝集助剤(特に、アルカンカルボン酸)を配合するのが効果的である。   The ratio of the agglomeration aid (B1) and the polymer dispersant (B2) (the ratio of the solid content when a solvent or the like is included) is, for example, the former / the latter (mass ratio) = about 99/1 to 1/99. The range can be selected, for example, 90/10 to 1/99, preferably 80/20 to 3/97 (for example, 70/30 to 5/95), more preferably 50/50 to 10/90 (particularly 30 / 70 to 15/85). Furthermore, the former / the latter (mass ratio) = 90/10 to 10/90, preferably 70/30 to the point that a sintered film of colloid is enlarged to obtain a highly dense and highly conductive fired film. It may be about 20/80, more preferably about 60/40 to 30/70. In order to increase the proportion of the aggregation assistant (B1), it is effective to add an aggregation assistant (particularly alkanecarboxylic acid) in addition to the reducing agent.

本発明では、分散剤(B)の割合をこのような範囲にすることにより、前述のように、金属ナノ粒子を含むコロイド粒子を凝集体として得ることができる。   In the present invention, by setting the ratio of the dispersing agent (B) in such a range, colloidal particles containing metal nanoparticles can be obtained as aggregates as described above.

なお、金属コロイド粒子中の凝集助剤(B1)、高分子分散剤(B2)などの割合は、慣用の方法、例えば、熱分析(例えば、熱質量/示差熱同時分析など)により、測定することができる。   The proportion of the coagulation aid (B1), polymer dispersant (B2), etc. in the metal colloid particles is measured by a conventional method, for example, thermal analysis (for example, thermal mass / differential thermal simultaneous analysis, etc.). be able to.

(金属コロイド粒子凝集体の特性)
本発明の金属コロイド粒子凝集体は、金属粒子がナノサイズを保持しつつ、各コロイド粒子が適度に凝集している。このような凝集体は、分散剤(B)を介在して金属ナノ粒子が凝集しており、例えば、金属ナノ粒子(A)の表面が分散剤(B)で被覆された金属コロイド粒子同士が、分散剤(B)のうち、主として、凝集助剤(B1)が吸着(又は被覆)した部分がウイークポイントになって引き付け合い、凝集していると推定される。すなわち、本発明の金属コロイド粒子凝集体は、従来の保護コロイドで被覆されたコロイド粒子よりも各金属コロイド粒子が分散剤(B)を介して強固に凝集しており、分散剤(B)(特に高分子分散剤(B2))の良溶媒及び貧溶媒のいずれの溶媒に対しても、機械的撹拌で均一に微分散せず(特に分散剤が親水性の場合、水などの良溶媒に機械的撹拌で分散せず)、超音波処理した場合に、高分子分散剤(B2)の良溶媒(例えば、水)に対して、わずかに分散して茶色〜黄色のプラズモン吸収を示す特性を有している。超音波処理は、例えば、20〜100kHz(特に30〜50kHz)において、10秒〜5時間(好ましくは、1分〜3時間、さらに好ましくは10分〜2時間)程度照射する処理であってもよい。本発明では、金属コロイド粒子のこのような特性により、還元反応に使用する分散剤(B)に対する良溶媒中で、凝集体が沈殿し、容易に金属コロイド粒子を回収できる。
(Characteristics of metal colloid particle aggregates)
In the metal colloidal particle aggregate of the present invention, each colloidal particle is moderately aggregated while the metal particle maintains the nano size. In such an aggregate, metal nanoparticles are aggregated via the dispersant (B). For example, metal colloidal particles in which the surfaces of the metal nanoparticles (A) are coated with the dispersant (B) In the dispersant (B), it is presumed that the portion of the dispersing agent (B1) adsorbed (or coated) attracts and becomes a weak point and aggregates. That is, in the metal colloid particle aggregate of the present invention, each metal colloid particle is aggregated more strongly via the dispersant (B) than the colloid particles coated with the conventional protective colloid, and the dispersant (B) ( In particular, neither good solvent nor poor solvent of the polymer dispersant (B2) is uniformly finely dispersed by mechanical stirring (especially when the dispersant is hydrophilic, it is used as a good solvent such as water). (Not dispersed by mechanical agitation), and when ultrasonically treated, the polymer dispersant (B2) has a characteristic of exhibiting brown to yellow plasmon absorption by slightly dispersing with respect to a good solvent (for example, water) Have. The ultrasonic treatment is, for example, a treatment in which irradiation is performed for 10 seconds to 5 hours (preferably 1 minute to 3 hours, more preferably 10 minutes to 2 hours) at 20 to 100 kHz (particularly 30 to 50 kHz). Good. In the present invention, due to such characteristics of the metal colloid particles, aggregates precipitate in a good solvent for the dispersant (B) used in the reduction reaction, and the metal colloid particles can be easily recovered.

また、本発明の凝集体は、溶媒に分散はしないものの、適度な柔軟性及び離解性又は解こう性を有しているため、分散剤(B)に対して親和性を有する有機溶媒を用いて高濃度で混合すれば、焼成膜を形成するための均一なペーストを調製できる。さらに、金属コロイド粒子は、分散剤(B)が少量で、かつ焼結サイトを形成可能な凝集助剤(B1)を含むとともに、適度にコロイド粒子が凝集しているため、低温焼成であっても、金属ナノ粒子が焼結して緻密で導電性の高い焼結膜を形成できる。   In addition, although the aggregate of the present invention does not disperse in the solvent, it has an appropriate flexibility and disaggregation or peptization, so an organic solvent having an affinity for the dispersant (B) is used. If mixed at a high concentration, a uniform paste for forming a fired film can be prepared. Furthermore, the metal colloidal particles are low-temperature fired because they contain a small amount of the dispersing agent (B) and an aggregating aid (B1) that can form a sintering site, and the colloidal particles are appropriately aggregated. In addition, the metal nanoparticles can be sintered to form a dense and highly conductive sintered film.

[金属コロイド粒子凝集体の製造方法]
本発明の金属コロイド粒子凝集体は、前記凝集助剤(B1)及び/又はその前駆体と、高分子分散剤(B2)との存在下、溶媒中で、前記金属ナノ粒子(A)に対応する金属化合物を還元して金属コロイド粒子を生成するとともに、金属コロイド粒子の凝集体を沈殿物として生成させる工程、この工程で生成した凝集体を分離して回収する工程を含む製造方法により調製できる。
[Method for producing metal colloid particle aggregate]
The metal colloidal particle aggregate of the present invention corresponds to the metal nanoparticle (A) in a solvent in the presence of the aggregation assistant (B1) and / or its precursor and the polymer dispersant (B2). The metal compound is reduced to produce metal colloidal particles, and can be prepared by a production method including a step of producing aggregates of metal colloidal particles as precipitates, and a step of separating and collecting the aggregates produced in this step .

前記反応工程において、前記金属ナノ粒子(A)に対応する金属化合物は、例えば、金属酸化物、金属水酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、金属酸塩[金属無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩などのオキソ酸塩など)、金属有機酸塩(酢酸塩など)など]などであってもよい。なお、金属塩の形態は、単塩、複塩又は錯塩のいずれであってもよく、多量体(例えば、2量体)などであってもよい。これらの金属化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの金属化合物のうち、金属ハロゲン化物、金属酸塩[金属無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩などのオキソ酸塩など)、金属有機酸塩(酢酸塩など)など]などを使用する場合が多い。なお、これらの金属化合物は、溶媒に溶解又は分散させて(例えば、水溶液などの水系溶媒の溶液の形態で)用いてもよい。   In the reaction step, the metal compound corresponding to the metal nanoparticles (A) includes, for example, metal oxide, metal hydroxide, metal sulfide, metal halide, metal acid salt [metal inorganic acid salt (sulfate, Nitrates, oxoacid salts such as perchlorate), metal organic acid salts (such as acetate), and the like]. In addition, the form of the metal salt may be any of a single salt, a double salt, or a complex salt, and may be a multimer (for example, a dimer). These metal compounds can be used alone or in combination of two or more. Among these metal compounds, metal halides, metal acid salts [metal inorganic acid salts (such as sulfates, nitrates, perchlorates, etc.), metal organic acid salts (such as acetates), etc.] Often used. These metal compounds may be used by dissolving or dispersing in a solvent (for example, in the form of a solution of an aqueous solvent such as an aqueous solution).

金属化合物の還元剤としては、慣用の成分、例えば、水素化ホウ素ナトリウム類(水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素ナトリウムなど)、水素化アルミニウムリチウム、次亜リン酸又はその塩(ナトリウム塩など)、ボラン類(ジボラン、ジメチルアミノボランなど)、ヒドラジン、ホルマリン、アミン類、アルコール類(ヒドロキシ化合物)、ヒドロキシカルボン酸、フェノール性水酸基を有するカルボン酸などが例示できる。これらの還元剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   Examples of the reducing agent for the metal compound include conventional components such as sodium borohydrides (sodium borohydride, sodium cyanoborohydride, sodium triethylborohydride, etc.), lithium aluminum hydride, hypophosphorous acid or the like. Examples thereof include salts (such as sodium salts), boranes (such as diborane and dimethylaminoborane), hydrazine, formalin, amines, alcohols (hydroxy compounds), hydroxycarboxylic acids, and carboxylic acids having a phenolic hydroxyl group. These reducing agents can be used alone or in combination of two or more.

なお、還元剤は、凝集体を構成する凝集助剤(B1)又はその前駆体であってもよい。すなわち、還元剤として、凝集助剤(B1)又は前駆体を使用し、その残余(余剰)物が凝集体の分散剤(B)を構成してもよく、またその分解物又は誘導体が凝集体の分散剤(B)を構成してもよい。このような還元剤としては、例えば、前記凝集助剤(B1)で記載のアミン類、ヒドロキシ化合物、ヒドロキシカルボン酸、フェノール性水酸基を有するカルボン酸などが挙げられる。   The reducing agent may be an aggregation assistant (B1) constituting the aggregate or a precursor thereof. That is, the coagulant aid (B1) or precursor may be used as the reducing agent, and the residual (excess) product may constitute the aggregate dispersant (B), and the decomposition product or derivative thereof is the aggregate. The dispersant (B) may be constituted. Examples of such a reducing agent include amines, hydroxy compounds, hydroxycarboxylic acids, and carboxylic acids having a phenolic hydroxyl group described in the above-mentioned aggregation aid (B1).

これらの還元剤のうち、安全で還元力(還元速度)が強い点から、3級アミン(例えば、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミンなどのトリC1−3アルキルアミンなど)が好ましく、さらに余剰成分又は分解成分が凝集体の凝集助剤(B1)として機能することが可能であり、かつ溶媒(特に水系溶媒)に対する分散性が高い点から、アルキルアルカノール第3級アミン類(例えば、N−メチルジエタノールアミンなどのN−C1−3アルキルジC2−6アルカノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミンなどのジC1−3アルキルモノC2−6アルカノールアミン)が特に好ましい。例えば、還元剤がジメチルアミノエタノールである場合、還元反応の終了後、余剰のジメチルエタノールアミンの他、分解生成物として、酢酸などのカルボン酸、エタノールなどのアルコール、アルキルアミン、ジメチルホルムアミドなどのアルキルホルムアミド、アルキルアミノカルボン酸、硝酸塩、硝酸イオン又水酸化物イオンとの錯体などが生成し、金属ナノ粒子に吸着又は結合すると推定できる。なお、本発明では還元剤として、凝集助剤(B1)又は前駆体を使用した場合であっても、さらにカルボン酸などの凝集助剤(B1)を配合してもよい。特に、還元剤としてアミン類を使用した場合、酢酸などの低分子カルボン酸は、金属ナノ粒子に対する吸着性が強く、還元剤由来の凝集助剤よりも優先的に金属ナノ粒子に吸着し、優れた凝集性や焼成膜の特性を発現できると推定される。 Of these reducing agents, tertiary amines (for example, tri-C 1-3 alkylamines such as dimethylethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, etc.) are preferable from the viewpoint of safety and strong reduction power (reduction rate), and a surplus. Since the component or the decomposition component can function as an aggregation aid (B1) for the aggregate and has high dispersibility in a solvent (particularly an aqueous solvent), alkylalkanol tertiary amines (for example, N- N-C 1-3 alkyl di C 2-6 alkanolamines such as methyldiethanolamine, N, N-di-C 1-3 alkyl mono- C 2-6 alkanolamines such as dimethylethanolamine) are particularly preferred. For example, when the reducing agent is dimethylaminoethanol, after completion of the reduction reaction, in addition to excess dimethylethanolamine, decomposition products such as carboxylic acids such as acetic acid, alcohols such as ethanol, alkylamines such as alkylamine and dimethylformamide It can be presumed that a formamide, alkylaminocarboxylic acid, nitrate, complex with nitrate ion or hydroxide ion, etc. is generated and adsorbed or bound to the metal nanoparticles. In the present invention, the aggregation aid (B1) or the precursor may be used as the reducing agent, or an aggregation aid (B1) such as carboxylic acid may be further blended. In particular, when amines are used as a reducing agent, low-molecular carboxylic acids such as acetic acid have strong adsorptivity to metal nanoparticles, and are preferentially adsorbed to metal nanoparticles over aggregation agents derived from reducing agents. It is estimated that the cohesiveness and the characteristics of the fired film can be expressed.

還元剤の使用量は、金属原子換算で前記金属化合物1当量(又は1モル)に対して、1〜30モル(例えば、1.2〜20モル)、好ましくは1.5〜15モル、さらに好ましくは2〜10モル程度であってもよく、通常1〜5モル程度であってもよい。   The amount of the reducing agent used is 1 to 30 mol (for example, 1.2 to 20 mol), preferably 1.5 to 15 mol, based on 1 equivalent (or 1 mol) of the metal compound in terms of metal atom. Preferably, it may be about 2 to 10 mol, and usually about 1 to 5 mol.

還元反応は、慣用の方法、例えば、温度10〜75℃(例えば、15〜50℃、好ましくは20〜35℃)程度で行うことができる。反応系の雰囲気は、空気、不活性ガス(窒素ガスなど)であってもよく、還元性ガス(水素ガスなど)を含む雰囲気であってもよい。また、反応は、通常、攪拌下(又は攪拌しながら)で行ってもよい。   The reduction reaction can be performed by a conventional method, for example, at a temperature of about 10 to 75 ° C. (for example, about 15 to 50 ° C., preferably about 20 to 35 ° C.). The atmosphere of the reaction system may be air, an inert gas (such as nitrogen gas), or an atmosphere containing a reducing gas (such as hydrogen gas). Moreover, you may perform reaction under stirring (or stirring) normally.

高分子分散剤(B2)の配合量は、凝集体における割合が前記範囲にあれば特に限定されないが、金属化合物の金属100質量部に対して、例えば、0.1〜10質量部(例えば、0.1〜7.5質量部)、好ましくは0.5〜8質量部、さらに好ましくは1〜7.5質量部(特に3〜7質量部)程度であってもよい。   Although the compounding quantity of a polymer dispersing agent (B2) will not be specifically limited if the ratio in an aggregate exists in the said range, For example, 0.1-10 mass parts (for example, with respect to 100 mass parts of metals of a metal compound) 0.1 to 7.5 parts by mass), preferably 0.5 to 8 parts by mass, more preferably about 1 to 7.5 parts by mass (particularly 3 to 7 parts by mass).

凝集助剤(B1)の配合量も、凝集体における割合が前記範囲にあれば特に限定されず、還元剤として凝集助剤を使用するか否かに応じて選択できるが、例えば、金属化合物の金属100質量部に対して、例えば、100質量部以下、好ましくは0.1〜50質量部、さらに好ましくは1〜40質量部(特に10〜30質量部)程度であってもよい。   The blending amount of the aggregation aid (B1) is not particularly limited as long as the ratio in the aggregate is within the above range, and can be selected depending on whether or not the aggregation aid is used as the reducing agent. For example, it may be 100 parts by mass or less, preferably 0.1 to 50 parts by mass, and more preferably 1 to 40 parts by mass (particularly 10 to 30 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the metal.

反応溶媒としては、還元剤や分散剤(B)の種類に応じて、極性溶媒(水溶性溶媒)であっても、疎水性溶媒(非水溶性溶媒)であってもよい。   The reaction solvent may be a polar solvent (water-soluble solvent) or a hydrophobic solvent (water-insoluble solvent) depending on the type of reducing agent or dispersant (B).

極性溶媒には、例えば、水、アルコール類(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのC1−4アルカノールなど)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなど)、アミド類(ホルムアミド、アセトアミドなどのアシルアミド類、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド,N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのN−モノ又はN,N−ジC1−4アシルアミド類など)、ケトン類(アセトンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、有機カルボン酸類(酢酸など)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのC1−4アルキルセロソルブ類など)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテートなどのC1−4アルキルセロソルブアセテート類など)、カルビトール類(メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピルカルビトール、ブチルカルビトールなどのC1−4アルキルカルビトール類など)、ハロゲン化炭化水素系溶媒(塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素類など)などが例示できる。これらの極性溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、これらの極性溶媒の極性パラメータは、通常、後述の極性パラメータの範囲内にある場合が多い。 Examples of the polar solvent include water, alcohols (C 1-4 alkanols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol), aliphatic polyhydric alcohols (ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, Polyethylene glycol, glycerol, etc.), amides (formamide, acylamides such as acetamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-mono or N, N, such as N, N-dimethylacetamide - di C 1-4 acyl amides, etc.), ketones (such as acetone), ethers (dioxane, tetrahydrofuran, etc.), organic carboxylic acids (such as acetic acid), cellosolves (methyl cellosolve, Echirusero Lube and C 1-4 alkyl cellosolve such as butyl cellosolve), cellosolve acetates (C 1-4 alkyl cellosolve acetates such as ethyl cellosolve acetate), carbitol (methyl carbitol, ethyl carbitol, propyl carbitol And C 1-4 alkyl carbitols such as butyl carbitol), halogenated hydrocarbon solvents (halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane, etc.). These polar solvents can be used alone or in combination of two or more. The polar parameters of these polar solvents are usually in the range of the polar parameters described later in many cases.

また、これらの極性溶媒のうち、環境保全性及び簡便性などの観点から、少なくとも水を含む極性溶媒であってもよい。さらに、用途に応じて、溶媒の蒸発を抑制するなどの点から、水にアルコール類(例えば、エタノールなどのC1−4アルカノール、エチレングリコールやグリセリンなどの脂肪族多価アルコールなど)を組み合わせてもよい。アルコール類の割合は、水100質量部に対して、例えば、0.1〜50質量部、好ましくは1〜30質量部、さらに好ましくは3〜20質量部(特に5〜15質量部)程度であってもよい。 Of these polar solvents, a polar solvent containing at least water may be used from the viewpoints of environmental conservation and simplicity. Further, depending on the application, from the standpoint of suppressing the evaporation of the solvent, alcohol (for example, C 1-4 alkanol such as ethanol, aliphatic polyhydric alcohol such as ethylene glycol and glycerin, etc.) is combined with water. Also good. The proportion of alcohol is, for example, about 0.1 to 50 parts by mass, preferably 1 to 30 parts by mass, and more preferably about 3 to 20 parts by mass (particularly 5 to 15 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of water. There may be.

疎水性溶媒としては、例えば、炭化水素類(ヘキサン、トリメチルペンタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカンなどの脂肪族炭化水素類;シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素類など)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチルなど)、ケトン類(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、エーテル類(ジエチルエーテル、ジプロピルエーテルなど)などが例示できる。これらの疎水性溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   Examples of the hydrophobic solvent include hydrocarbons (aliphatic hydrocarbons such as hexane, trimethylpentane, octane, decane, dodecane, and tetradecane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; aromatic carbonization such as toluene and xylene. Hydrogens: halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and trichloroethane), esters (such as methyl acetate and ethyl acetate), ketones (such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone), ethers (such as diethyl ether and dipropyl ether) Can be illustrated. These hydrophobic solvents can be used alone or in combination of two or more.

溶媒は、少なくとも極性溶媒(特に非芳香族系極性溶媒又は脂肪族系極性溶媒)で構成するのが好ましい。このような溶媒の極性パラメータ(Snyderによる極性パラメータ)は、例えば、2.8〜11、好ましくは3〜10.5、さらに好ましくは3.1〜10.2程度であってもよい。また、本発明では、溶媒としては、環境の負荷が少なく、取り扱いが簡便である点から、水溶性溶媒、特に、少なくとも水及び/又はアルコール類などの水溶性溶媒(特に水)が好ましい。   The solvent is preferably composed of at least a polar solvent (particularly a non-aromatic polar solvent or an aliphatic polar solvent). The polarity parameter (polarity parameter by Snyder) of such a solvent may be, for example, 2.8 to 11, preferably 3 to 10.5, and more preferably about 3.1 to 10.2. In the present invention, the solvent is preferably a water-soluble solvent, particularly water-soluble solvent (especially water) such as at least water and / or alcohols from the viewpoint that the environmental load is small and handling is simple.

反応液中の金属化合物の濃度は、金属の質量換算で、例えば、0.1質量%以上(例えば、1〜50質量%)、好ましくは3質量%以上(例えば、5〜45質量%)、さらに好ましくは10質量%以上(例えば、12〜40質量%)、通常5〜35質量%程度の高濃度であってもよい。本発明では、このような高濃度で反応させても、効率よく金属ナノ粒子を得ることができる。   The concentration of the metal compound in the reaction solution is, for example, 0.1% by mass or more (for example, 1 to 50% by mass), preferably 3% by mass or more (for example, 5 to 45% by mass) in terms of metal mass. More preferably, it may be a high concentration of 10% by mass or more (for example, 12 to 40% by mass), usually about 5 to 35% by mass. In the present invention, metal nanoparticles can be efficiently obtained even when the reaction is performed at such a high concentration.

なお、反応溶媒の種類などに応じて反応系のpHを調製してもよい。pH調整は、慣用の方法、例えば、酸(塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸、酢酸などの有機酸)、アルカリ[水酸化ナトリウム、アンモニアなどの無機塩基、アミン類(例えば、アルキルアミン、アルカノールアミンなどの第三級アミン類などの有機塩基)などの塩基類]を用いて行うことができる。   The pH of the reaction system may be adjusted according to the type of reaction solvent. The pH is adjusted by a conventional method, for example, an acid (an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or phosphoric acid, an organic acid such as acetic acid), an alkali [an inorganic base such as sodium hydroxide or ammonia, or an amine (for example, an alkyl). Bases such as organic bases such as tertiary amines such as amines and alkanolamines].

本発明では、還元反応とともに、生成した金属コロイド粒子が凝集して、沈殿し始めるため、回収工程において、反応液から上澄み液を除去した後、洗浄溶媒で洗浄するだけで凝集体を回収できる。   In the present invention, since the produced metal colloid particles start to aggregate and precipitate together with the reduction reaction, the aggregate can be recovered simply by washing with a washing solvent after removing the supernatant from the reaction solution in the collecting step.

上澄み液の除去方法としては、慣用の方法が利用でき、濃縮、遠心分離、ろ過などの方法も使用できるが、簡便性の点から、デカンテーションによる除去方法が好ましい。特に、本発明では、凝集体が分散剤(B)の良溶媒にも溶解又は均一に微分散せず、分散剤(B)や還元剤に対して良溶媒を洗浄溶媒として利用できるため、デカンテーションにより上澄み液を除去した沈殿物に対して、限外ろ過などの精密で煩雑な処理を利用せずに、不純物(還元剤又はその分解物、残存した分散剤、イオン、塩など)を容易に除去できる。   As a method for removing the supernatant, a conventional method can be used, and methods such as concentration, centrifugation, and filtration can be used, but from the viewpoint of simplicity, a removal method by decantation is preferable. In particular, in the present invention, the aggregate is not dissolved or uniformly finely dispersed in the good solvent of the dispersant (B), and the good solvent can be used as a washing solvent for the dispersant (B) and the reducing agent. Eliminate impurities (reducing agent or its degradation products, residual dispersant, ions, salts, etc.) on the precipitate from which the supernatant liquid has been removed by aflation, without using precise and complicated processing such as ultrafiltration. Can be removed.

洗浄溶媒を用いた洗浄方法において、洗浄溶媒としては、反応溶媒として使用可能な前記極性又は疎水性溶媒が利用でき、還元反応に利用した溶媒(例えば、水)を使用してもよい。洗浄溶媒の使用量は、凝集体に対して、重量比で、例えば、2〜100倍、好ましくは3〜50倍、さらに好ましくは5〜30倍程度であってもよい。このような洗浄処理は、複数回(例えば、2〜5回)繰り返してもよい。複数回繰り返す場合は、異なる種類の洗浄溶媒(例えば、より揮発性の高い溶媒など)を使用してもよい。さらに、洗浄溶媒で洗浄後は、自然乾燥してもよく、メンブレンフィルタなどの簡易なろ過を行って精製してもよい。   In the washing method using a washing solvent, as the washing solvent, the polar or hydrophobic solvent that can be used as a reaction solvent can be used, and a solvent (for example, water) used for a reduction reaction may be used. The amount of the washing solvent used may be, for example, 2 to 100 times, preferably 3 to 50 times, and more preferably about 5 to 30 times by weight with respect to the aggregate. Such a cleaning process may be repeated a plurality of times (for example, 2 to 5 times). When repeating a plurality of times, different types of cleaning solvents (for example, solvents having higher volatility) may be used. Furthermore, after washing with a washing solvent, it may be naturally dried or purified by simple filtration such as a membrane filter.

[金属ナノ粒子ペースト]
本発明の金属コロイド粒子凝集体は、有機溶媒を配合してペーストを調製してもよい。前述したように、本発明の凝集体は、適度に凝集しているため、適度な柔軟性及び解こう性を有しており、特定の有機溶媒を配合すると、凝集体が再分散して均質で粘性なペーストを容易に調製できる。なお、ペースト中における凝集体の再分散とは、凝集体が溶媒中でナノメーターサイズの一次粒子が均一に微分散した状態ではなく、黄色〜青色のプラズモン吸収を示すような微分散した一次粒子と、プラズモン吸収を示さない大きさで一次粒子が会合した二次粒子又は凝集体とが混在した状態であると推定される。25℃におけるペーストの粘度[シェアレート:50(1/s)]は、例えば、0.1〜100mPa・s、好ましくは1〜80mPa・s、さらに好ましくは5〜50mPa・s程度であってもよい。
[Metal nanoparticle paste]
The metal colloid particle aggregate of the present invention may be prepared by blending an organic solvent. As described above, since the aggregate of the present invention is appropriately aggregated, it has moderate flexibility and peptization. When a specific organic solvent is added, the aggregate is redispersed and homogeneous. A viscous paste can be easily prepared. The redispersion of the aggregate in the paste means that the aggregate is not in a state where the nanometer-sized primary particles are uniformly finely dispersed in the solvent, but the finely dispersed primary particles exhibiting yellow to blue plasmon absorption. And secondary particles or aggregates in which primary particles are associated with a size that does not exhibit plasmon absorption. The viscosity [share rate: 50 (1 / s)] of the paste at 25 ° C. is, for example, 0.1 to 100 mPa · s, preferably 1 to 80 mPa · s, and more preferably about 5 to 50 mPa · s. Good.

有機溶媒としては、分散剤(B)の種類に応じて、前記反応溶媒として記載した極性溶媒及び疎水性溶媒を使用できるが、均質なペーストを調製するためには、分散剤(B)と親和性を有する溶媒を使用するのが好ましく、例えば、分散剤(B)が親水性である場合には、極性溶媒を使用するのが好ましい。好ましい極性溶媒としては、例えば、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトールなどのカルビトール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールなどが挙げられる。これらの極性溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの極性溶媒のうち、分散剤(B)に対する親和性に優れる点から、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコール(特にエチレングリコールなどのアルキレングリコール)が好ましい。   As the organic solvent, the polar solvent and the hydrophobic solvent described as the reaction solvent can be used depending on the type of the dispersant (B), but in order to prepare a homogeneous paste, the affinity with the dispersant (B) For example, when the dispersant (B) is hydrophilic, it is preferable to use a polar solvent. Preferred polar solvents include, for example, alcohols such as ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, and butyl alcohol, cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve, and carbitols such as methyl carbitol, ethyl carbitol, and butyl carbitol. Examples include tall polyols, aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, and glycerin. These polar solvents can be used alone or in combination of two or more. Of these polar solvents, aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol and glycerin (especially alkylene glycols such as ethylene glycol) are preferred because of their excellent affinity for the dispersant (B).

ぺースト中の金属ナノ粒子(A)の濃度は、例えば、30〜95質量%、好ましくは50〜93質量%、さらに好ましくは60〜90質量%(特に65〜85質量%)程度であってもよい。このような金属ナノ粒子ペーストは、高濃度で金属ナノ粒子(A)を含んでいても、沈降などを生じることなく長期安定性に優れている。さらに、高濃度で、かつ金属コロイド粒子は、適度に凝集しているため、金属膜(焼結膜)を形成しても、緻密で硬質な金属膜を形成できるとともに、抵抗値も増大することなく、優れた導電性を維持できる。   The concentration of the metal nanoparticles (A) in the paste is, for example, about 30 to 95% by mass, preferably about 50 to 93% by mass, more preferably about 60 to 90% by mass (especially 65 to 85% by mass). Also good. Such a metal nanoparticle paste is excellent in long-term stability without causing precipitation or the like even if it contains the metal nanoparticles (A) at a high concentration. Furthermore, since the metal colloidal particles are highly aggregated at a high concentration, even if a metal film (sintered film) is formed, a dense and hard metal film can be formed and the resistance value does not increase. , Excellent conductivity can be maintained.

(金属フィラー)
本発明の金属ナノ粒子ペーストには、さらに金属フィラー(金属粉末)を配合することにより、ペーストに流動性を付与できるとともに、焼結膜の導電性を向上できる。
(Metal filler)
By adding a metal filler (metal powder) to the metal nanoparticle paste of the present invention, the paste can be given fluidity and the conductivity of the sintered film can be improved.

金属コロイド粒子を含むペーストでは、ペースト中の粒子濃度が上昇するにつれて、粒子間距離が小さくなり、粒子間又は表面に存在する分散剤(B)の絡み合いなどによる相互作用が生じ、粘度が急激に上昇し、取り扱い性が低下する。本発明では、大粒径の金属フィラーを添加することにより、高濃度のペーストであっても高い流動性を付与することができる。なお、流動性が発現する機構としては以下の理由が考えられる。   In a paste containing colloidal metal particles, as the particle concentration in the paste increases, the distance between the particles decreases, interaction due to entanglement of the dispersing agent (B) existing between the particles or on the surface occurs, and the viscosity rapidly increases. As a result, the handleability decreases. In the present invention, by adding a metal filler having a large particle size, high fluidity can be imparted even with a high-concentration paste. In addition, the following reasons can be considered as a mechanism in which fluidity develops.

(1)粒子の表面間距離Dは、式:D=[{(√2×π)/(6f)}1/3−1]×d(式中、f:ペースト中に占める微粒子の体積分率、d:粒径)で表され、同一の金属濃度のペーストで比較した場合、粒径が大きい成分を含む分散液の方が粒子表面間距離は大きくなるため、粘度が低下すると推定される。   (1) The distance D between the surfaces of the particles is expressed by the formula: D = [{(√2 × π) / (6f)} 1 / 3-1] × d (where f: volume fraction of fine particles in the paste) When the comparison is made with pastes having the same metal concentration, it is estimated that the dispersion containing the component having a larger particle size has a larger distance between the particle surfaces and thus the viscosity is lowered. .

(2)粒子の沈降速度Dは、式:D=kT/(3πηd)(式中、k:ボルツマン定数、T:絶対温度、η:溶媒粘度、d:粒径)で表され、同一の金属濃度のペーストで大粒子は沈降速度が大きくなるため、分散液中に大粒子が存在すると凝集構造が破壊され易く、流動性が発現すると推定される。   (2) The sedimentation velocity D of the particles is expressed by the formula: D = kT / (3πηd) (where k: Boltzmann constant, T: absolute temperature, η: solvent viscosity, d: particle size), and the same metal Since large particles have a large sedimentation speed in a paste having a concentration, if large particles are present in the dispersion, it is presumed that the aggregated structure is easily broken and fluidity is developed.

さらに、本発明では、金属ナノ粒子ペーストにさらに大粒径の金属フィラーを添加することにより、ペースト中に含まれる分散剤(B)の割合が減少し、焼成に際して発生する分散剤(B)由来のガス量が低減され、膜中からのガス抜けによる膨れや割れの発生が抑制できる。さらに、ナノ粒子と金属フィラーとの組み合わせにより、充填効率が向上するためか、低温(例えば、150℃以下)で焼成しても、高い導電性を有する被膜が得られる。   Furthermore, in the present invention, by adding a metal filler having a larger particle size to the metal nanoparticle paste, the ratio of the dispersant (B) contained in the paste is reduced, and the dispersant (B) generated during firing is derived. The amount of gas is reduced and the occurrence of blistering and cracking due to outgassing from the film can be suppressed. Furthermore, a coating film having high conductivity can be obtained even if firing is performed at a low temperature (for example, 150 ° C. or less) because the filling efficiency is improved by the combination of the nanoparticles and the metal filler.

このような金属フィラーの体積基準の平均粒子径は200nm以上であればよいが、例えば、0.2〜10μm、好ましくは0.3〜8μm(例えば、0.5〜7μm)、さらに好ましくは0.7〜6μm(特に1〜5μm)程度である。金属フィラー(B)の粒径範囲は、例えば、0.1〜30μm、好ましくは0.2〜20μm(例えば、0.25〜10μm)、さらに好ましくは0.3〜8μm(特に0.5〜7μm)程度であってもよい。金属フィラーの粒子径が大きすぎると、例えば、スクリーン印刷などにおいて目詰まりが発生し易くなる。一方、粒子径が小さすぎると、金属フィラーの分散性が低下するため、分散剤(B)の使用量が増加し、焼成におけるガスの発生量も増加する。   The volume-based average particle diameter of such a metal filler may be 200 nm or more, but is, for example, 0.2 to 10 μm, preferably 0.3 to 8 μm (for example, 0.5 to 7 μm), and more preferably 0. About 7 to 6 μm (particularly 1 to 5 μm). The particle size range of the metal filler (B) is, for example, 0.1 to 30 μm, preferably 0.2 to 20 μm (for example, 0.25 to 10 μm), more preferably 0.3 to 8 μm (particularly 0.5 to About 7 μm). If the particle diameter of the metal filler is too large, clogging is likely to occur in screen printing, for example. On the other hand, when the particle diameter is too small, the dispersibility of the metal filler is lowered, so that the amount of the dispersant (B) used is increased and the amount of gas generated during firing is also increased.

金属フィラーの比表面積は、例えば、0.1〜5m/g、好ましくは0.3〜2.6m/g程度の範囲から選択できる。低温焼成では、比表面積は、比較的小さい方が焼成膜の比抵抗を向上できるため、例えば、0.1〜2.6m/g(例えば、0.1〜1.5m/g)、好ましくは0.3〜1.2m/g(例えば、0.3〜0.6m/g)程度であってもよい。一方、高温焼成では、比表面積は、比較的大きい方が粒子間焼結が起こり易く、焼成膜の比抵抗を向上できるため、例えば、0.3〜5m/g、好ましくは0.4〜2.6m/g程度であってもよい。 The specific surface area of the metal filler, for example, 0.1 to 5 m 2 / g, preferably about 0.3~2.6m 2 / g. In low-temperature firing, the specific surface area is relatively small, so that the resistivity of the fired film can be improved. For example, 0.1 to 2.6 m 2 / g (for example, 0.1 to 1.5 m 2 / g), Preferably, it may be about 0.3 to 1.2 m 2 / g (for example, 0.3 to 0.6 m 2 / g). On the other hand, in high-temperature firing, a relatively large specific surface area is more likely to cause interparticle sintering, and the specific resistance of the fired film can be improved. For example, 0.3 to 5 m 2 / g, preferably 0.4 to It may be about 2.6 m 2 / g.

金属ナノ粒子と金属フィラーとの平均粒径の比は、金属ナノ粒子/金属フィラー=1/1000/1〜1/5、好ましくは1/500〜1/10(例えば、1/300〜1/20)、さらに好ましくは1/250〜1/50(特に1/200〜1/100)程度である。両者の比がこの範囲にあると、金属ナノ粒子と金属フィラーとの充填効率が向上するため、焼成膜の導電性を向上できる。   The ratio of the average particle diameter of the metal nanoparticles and the metal filler is as follows: metal nanoparticles / metal filler = 1/1000/1 to 1/5, preferably 1/500 to 1/10 (for example, 1/300 to 1 / 20), more preferably about 1/250 to 1/50 (particularly 1/200 to 1/100). When the ratio between the two is in this range, the filling efficiency of the metal nanoparticles and the metal filler is improved, so that the conductivity of the fired film can be improved.

金属フィラーを構成する金属は、金属ナノ粒子(A)の項で例示された金属単体、合金、金属化合物などが挙げられる。これらの金属のうち、少なくとも銀や金などの貴金属(特に周期表第1B族金属)を含む金属(金属単体及び金属合金)、特に貴金属単体(例えば、金単体など)であるのが好ましい。金属ナノ粒子を構成する金属と金属フィラーを構成する金属とは異なっていてもよいが、焼結し易い点から、同一又は同族の金属(特に同一の金属)であるのが好ましい。   Examples of the metal constituting the metal filler include simple metals, alloys, and metal compounds exemplified in the section of metal nanoparticles (A). Among these metals, a metal (a simple metal and a metal alloy) including at least a noble metal such as silver or gold (particularly a Group 1B metal of the periodic table), particularly a simple noble metal (for example, a simple gold) is preferable. The metal constituting the metal nanoparticles and the metal constituting the metal filler may be different, but are preferably the same or the same group metals (particularly the same metal) from the viewpoint of easy sintering.

金属コロイド粒子凝集体と金属フィラーとの割合(質量比)は、金属コロイド粒子凝集体/金属フィラー=90/10〜10/90、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは70/30〜30/70(特に60/40〜40/60)程度である。両者の比がこの範囲にあると、両者の焼結が緻密に行われるため、焼成膜の導電性を向上できる。   The ratio (mass ratio) between the metal colloid particle aggregate and the metal filler is: metal colloid particle aggregate / metal filler = 90/10 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, more preferably 70/30. About 30/70 (especially 60 / 40-40 / 60). If the ratio between the two is in this range, the sintering of the two is densely performed, so that the conductivity of the fired film can be improved.

本発明の金属ナノ粒子ペーストには、用途に応じて、慣用の添加剤、例えば、着色剤(染顔料など)、色相改良剤、染料定着剤、光沢付与剤、金属腐食防止剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、界面活性剤又は分散剤(アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤など)、分散安定化剤、増粘剤又は粘度調整剤、保湿剤、チクソトロピー性賦与剤、レベリング剤、消泡剤、殺菌剤、充填剤などが含まれていてもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   In the metal nanoparticle paste of the present invention, conventional additives such as colorants (dyeing pigments), hue improvers, dye fixing agents, gloss imparting agents, metal corrosion inhibitors, stabilizers (for example) Antioxidants, UV absorbers, etc.), surfactants or dispersants (anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, etc.), dispersion stabilizers, thickeners Alternatively, a viscosity modifier, a humectant, a thixotropic agent, a leveling agent, an antifoaming agent, a disinfectant, a filler, and the like may be included. These additives can be used alone or in combination of two or more.

(金属ナノ粒子ペーストの用途)
本発明の金属粒子ペーストは、種々の用途に使用でき、例えば、金属膜(特に導電性膜)を形成するためのペースト、無機素材を接合するための接合剤などとして利用できる。
(Application of metal nanoparticle paste)
The metal particle paste of the present invention can be used for various applications, for example, a paste for forming a metal film (particularly a conductive film), a bonding agent for bonding inorganic materials, and the like.

(導電性膜)
導電性膜を形成する場合、本発明の金属粒子ペーストは、高濃度で金属ナノ粒子を含んでおり、比較的低温(例えば、150℃以下)で焼結可能であるため、金属膜(連続膜、焼結膜)の中でも、所定のパターン(回路パターンなど、特に導電性パターンなど)を有する焼結層を形成し、導電性基材を製造するためのペーストとして好適である。以下、前記金属粒子ペーストを用いて、導電性基材を製造する方法について詳述する。
(Conductive film)
When forming a conductive film, the metal particle paste of the present invention contains metal nanoparticles at a high concentration and can be sintered at a relatively low temperature (for example, 150 ° C. or lower). Among the sintered films), a sintered layer having a predetermined pattern (such as a circuit pattern, particularly a conductive pattern) is formed, which is suitable as a paste for producing a conductive substrate. Hereinafter, a method for producing a conductive substrate using the metal particle paste will be described in detail.

このような方法では、通常、基材に、前記金属粒子ペースト(又は金属粒子ペーストの塗布)により、被膜(塗布層又はパターン)を形成(描画)し、形成された被膜(描画パターン)を焼成処理することにより焼結層(焼結膜、焼結パターン、金属膜、焼結体層、導体層)を形成できる。   In such a method, usually, a coating (coating layer or pattern) is formed (drawn) on the base material by the metal particle paste (or coating of the metal particle paste), and the formed coating (drawing pattern) is baked. By processing, a sintered layer (sintered film, sintered pattern, metal film, sintered body layer, conductor layer) can be formed.

基材(又は基板)としては、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。基材を構成する材質は、無機材料であってもよく、有機材料であってもよい。無機材料としては、例えば、ガラス類(ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、バリウム含有ガラス、ストロンチウム含有ガラス、ホウ素含有ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、シリカガラス、石英ガラス、耐熱ガラスなど)、金属酸化物(アルミナ、サファイア、ジルコニア、チタニア、酸化イットリウム、酸化インジウム−酸化錫系複合酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)など)などが挙げられる。有機材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂[ポリアルキレンアリレート系樹脂(ポリエチレンテレタフタレートなど)、ポリアリレート系樹脂や液晶ポリマーを含む]、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロース誘導体、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの材料は、焼成工程を経るため、耐熱性の高い材料、例えば、無機材料、エンジニアリングプラスチック(例えば、芳香族ポリエステル系樹脂(ポリアリレート系樹脂を含む)、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂など)、液晶ポリマー、フッ素樹脂などが好ましい。特に、本発明では、低温焼結可能であるため、樹脂を材質とする基材であってもパターン形成可能である。なお、基材は、表面処理されていてもよい。   It does not specifically limit as a base material (or board | substrate), According to a use, it can select suitably. The material constituting the substrate may be an inorganic material or an organic material. Examples of inorganic materials include glasses (soda glass, borosilicate glass, crown glass, barium-containing glass, strontium-containing glass, boron-containing glass, low alkali glass, alkali-free glass, crystallized transparent glass, silica glass, and quartz glass. And heat-resistant glass), metal oxides (alumina, sapphire, zirconia, titania, yttrium oxide, indium oxide-tin oxide composite oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), etc.). Examples of the organic material include polymethyl methacrylate resin, styrene resin, vinyl chloride resin, polyester resin [including polyalkylene arylate resin (polyethylene terephthalate, etc.), polyarylate resin and liquid crystal polymer], Examples include polyamide resins, polycarbonate resins, polysulfone resins, polyethersulfone resins, polyimide resins, cellulose derivatives, and fluororesins. Since these materials undergo a baking process, they are highly heat-resistant materials, such as inorganic materials, engineering plastics (for example, aromatic polyester resins (including polyarylate resins), polyimide resins, polysulfone resins, etc.) A liquid crystal polymer, a fluororesin and the like are preferable. In particular, in the present invention, since it can be sintered at low temperature, a pattern can be formed even on a base material made of resin. In addition, the base material may be surface-treated.

基材は、易接着処理(表面処理)されていてもよい。易接着処理された基材(有機基材)を使用すると、基材に対する金属コロイド粒子(又はその金属膜)の密着性を向上でき、強固に固定された金属膜を得るのに有利である。   The base material may be subjected to easy adhesion treatment (surface treatment). The use of a base material (organic base material) that has been subjected to an easy adhesion treatment can improve the adhesion of the metal colloid particles (or the metal film thereof) to the base material, and is advantageous for obtaining a strongly fixed metal film.

易接着処理としては、酸化処理[表面酸化処理、例えば、放電処理(コロナ放電処理、グロー放電など)、酸処理(クロム酸処理など)、紫外線照射処理、焔処理など]、表面凹凸処理(溶剤処理、サンドブラスト処理など)などの他、基材(基材表面)に、易接着層を形成する方法などが挙げられる。すなわち、有機基材として、易接着層が形成された基材を使用してもよい。   Easy adhesion treatment includes oxidation treatment [surface oxidation treatment, for example, discharge treatment (corona discharge treatment, glow discharge, etc.), acid treatment (chromic acid treatment, etc.), ultraviolet irradiation treatment, wrinkle treatment, etc., surface unevenness treatment (solvent In addition to a process, a sandblast process, etc., the method of forming an easily bonding layer on a base material (base material surface), etc. are mentioned. That is, you may use the base material in which the easily bonding layer was formed as an organic base material.

易接着層を構成(又は形成)する成分としては、金属コロイド粒子(又はその分散剤(B))と基材との密着性を向上できる成分であれば特に限定されず、例えば、オレフィン系樹脂[例えば、ポリエチレン(直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなど)、エチレン−アクリル酸エステル共重合体(エチレン−アクリル酸エチル共重合体など)、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体などのポリエチレン系樹脂、非晶性ポリプロピレン系樹脂など]、塩化ビニル系樹脂(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体など)、塩化ビニリデン系樹脂(塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体など)、アクリル系樹脂[例えば、(メタ)アクリル系単量体(例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル)など]の単独又は共重合体、これらの(メタ)アクリル系単量体と共重合性単量体(スチレン系単量体、酢酸ビニルなどのビニルエステル系単量体、不飽和ジカルボン酸又はそのエステルなど)との共重合体など]、酢酸ビニル系樹脂[ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニルと他の共重合性単量体(オレフィン系単量体(エチレンなど)、(メタ)アクリル酸エステル、不飽和ジカルボン酸又はそのエステルなど)との共重合体など]、スチレン系樹脂[例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体など]、ポリエステル系樹脂[脂肪族ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂(例えば、非晶性脂肪族又は芳香族ポリエステル)など]、ウレタン系樹脂(熱可塑性ウレタン系樹脂、イソシアネート基含有ポリマーなど)、ゴム状重合体(スチレン−ブタジエン共重合体など)、イミノ基含有ポリマー(ポリエチレンイミンなどのポリアルキレンイミンなど)などが挙げられる。これらの成分は、単独で又は2種以上組み合わせて易接着層を形成してもよい。   The component constituting (or forming) the easy-adhesion layer is not particularly limited as long as it can improve the adhesion between the metal colloidal particles (or the dispersant (B) thereof) and the base material. For example, the olefin resin [For example, polyethylene (linear low density polyethylene, low density polyethylene, etc.), ethylene-acrylate copolymer (such as ethylene-ethyl acrylate copolymer), ethylene-methacrylate copolymer, ethylene- ( (Meth) acrylic acid copolymer, ionomer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene-acrylonitrile-acrylic acid copolymer polyethylene resin, amorphous polypropylene resin, etc.] , Vinyl chloride resin (vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, etc.), vinylidene chloride resin ( Vinylidene chloride-vinyl chloride copolymer, vinylidene chloride- (meth) acrylic acid ester copolymer, vinylidene chloride-acrylonitrile copolymer, etc.), acrylic resin [for example, (meth) acrylic monomer (for example, ( (Meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester) etc.] or a copolymer thereof, and these (meth) acrylic monomers and copolymerizable monomers (styrene monomers, vinyl acetate, etc. Ester monomers, copolymers with unsaturated dicarboxylic acids or their esters, etc.], vinyl acetate resins [polyvinyl acetate, vinyl acetate and other copolymerizable monomers (olefin monomers ( Ethylene, etc.), (meth) acrylic acid esters, unsaturated dicarboxylic acids or their copolymers, etc.)], styrenic resins [for example, styrene- (meta Acrylic acid ester copolymer, styrene- (meth) acrylic acid ester- (meth) acrylic acid copolymer, etc.], polyester resin [aliphatic polyester resin, amorphous polyester resin (for example, amorphous aliphatic or Aromatic polyester), urethane resin (thermoplastic urethane resin, isocyanate group-containing polymer, etc.), rubbery polymer (styrene-butadiene copolymer, etc.), imino group-containing polymer (polyalkyleneimine, such as polyethyleneimine) Etc.). These components may be used alone or in combination of two or more to form an easy adhesion layer.

代表的な易接着層としては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂などが挙げられる。   Typical easy-adhesion layers include acrylic resins, polyester resins, urethane resins, and the like.

なお、易接着処理は、基材の表面の一部又は全部に対して施されていればよく、特に、基材(基材表面)のうち、金属膜を形成する部位(表面)に少なくとも形成されていてもよい。すなわち、前記基材が易接着処理された基材であり、この基材のうち易接着処理された部位に金属膜が形成されていてもよい。例えば、少なくとも一方の面に易接着層が形成された基材を使用し、この基材の易接着層が形成された面上に金属膜を形成してもよい。   In addition, the easy-adhesion process should just be given with respect to the one part or all part of the surface of a base material, and especially forms at least in the site | part (surface) which forms a metal film among base materials (base material surface). May be. That is, the said base material is a base material by which the easily bonding process was carried out, and the metal film may be formed in the site | part by which the easily bonding process was carried out among this base materials. For example, a base material in which an easy adhesion layer is formed on at least one surface may be used, and a metal film may be formed on the surface of the base material on which the easy adhesion layer is formed.

塗布層(パターン)を描画するための描画法(又は印刷法)としては、パターン形成可能な印刷法であれば特に限定されず、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法(例えば、グラビア印刷法など)、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などが挙げられる。   The drawing method (or printing method) for drawing the coating layer (pattern) is not particularly limited as long as it is a pattern forming printing method. For example, a screen printing method, an ink jet printing method, an intaglio printing method (for example, Gravure printing method), offset printing method, intaglio offset printing method, flexographic printing method and the like.

焼結層(又は焼結パターン)の平均厚みは、例えば、0.5〜30μm、好ましくは0.6〜25μm、さらに好ましくは0.8〜15μm(特に1〜12μm)程度であってもよい。本発明では、高濃度で金属ナノ粒子及び金属フィラーを含むペーストを用いるので、このようなミクロンオーダーの厚膜も効率よく形成できる。   The average thickness of the sintered layer (or sintered pattern) may be, for example, about 0.5 to 30 μm, preferably 0.6 to 25 μm, more preferably about 0.8 to 15 μm (particularly 1 to 12 μm). . In the present invention, since a paste containing metal nanoparticles and a metal filler at a high concentration is used, such a micron-order thick film can be formed efficiently.

焼成処理は、通常、塗布層を所定の焼成温度で加熱(又は焼成又は加熱処理)することにより行うことができる。焼成温度としては、金属ナノ粒子が融着して連続膜を形成できる限り特に限定されず、500℃以下程度から適宜選択できる。特に、本発明の金属粒子ペーストは、比較的低温であっても焼結するため、焼成温度は、350℃以下(例えば、50〜350℃程度)、好ましくは70〜320℃、さらに好ましくは80〜300℃(例えば、100〜280℃)程度であってもよく、通常100〜350℃程度であってもよい。さらに、本発明では、150℃以下[例えば、40〜150℃、好ましくは45〜145℃(例えば、50〜140℃)、さらに好ましくは55〜135℃、特に60〜130℃程度]という低温でも焼結可能である。そのため、樹脂基板などに対しても金属膜やパターンを形成でき、適用範囲が広い。なお、高い導電性を要求される場合は、200℃以上の高温(例えば、200〜500℃、好ましくは300〜450℃程度)で焼成してもよい。   The baking treatment can be usually performed by heating (or baking or heat treatment) the coating layer at a predetermined baking temperature. The firing temperature is not particularly limited as long as the metal nanoparticles can be fused to form a continuous film, and can be appropriately selected from about 500 ° C. or less. In particular, since the metal particle paste of the present invention sinters even at a relatively low temperature, the firing temperature is 350 ° C. or lower (for example, about 50 to 350 ° C.), preferably 70 to 320 ° C., more preferably 80 ° C. It may be about ˜300 ° C. (for example, 100 to 280 ° C.), and may be usually about 100 to 350 ° C. Further, in the present invention, even at a low temperature of 150 ° C. or less [eg, 40 to 150 ° C., preferably 45 to 145 ° C. (eg 50 to 140 ° C.), more preferably 55 to 135 ° C., particularly about 60 to 130 ° C.]. Sinterable. Therefore, a metal film or pattern can be formed on a resin substrate or the like, and the application range is wide. In addition, when high electroconductivity is requested | required, you may bake by 200 degreeC or more high temperature (for example, 200-500 degreeC, Preferably about 300-450 degreeC).

また、焼成処理時間(加熱時間)は、焼成温度などに応じて、例えば、10分〜6時間、好ましくは15分〜5時間、さらに好ましくは20分〜3時間程度であってもよい。   The firing time (heating time) may be, for example, 10 minutes to 6 hours, preferably 15 minutes to 5 hours, more preferably about 20 minutes to 3 hours, depending on the firing temperature and the like.

このようにして焼結層(焼結パターン)が形成される。焼結層は、金属ナノ粒子として導電性金属を用いた場合、高い導電性を有している。   In this way, a sintered layer (sintered pattern) is formed. The sintered layer has high conductivity when a conductive metal is used as the metal nanoparticles.

(無機素材の接合材)
無機素材の接合体は、第1の無機素材と第2の無機素材との間に、本発明の金属ナノ粒子ペーストを介在させて、前記ペーストを焼結することにより得ることができる。
(Inorganic material)
The joined body of inorganic materials can be obtained by sintering the paste with the metal nanoparticle paste of the present invention interposed between the first inorganic material and the second inorganic material.

無機素材としては、ガラスや炭素材などの無機素材であってもよいが、ペーストが金属ナノ粒子で構成されているため、接合力を向上する点からは、少なくとも接合面が金属を含む素材(特に接合面の略全面が金属で構成されている素材)が好ましい。金属としては、金属ナノ粒子(A)の項で例示された金属単体、合金、金属化合物などが挙げられる。これらの金属のうち、少なくとも銀や金などの貴金属(特に周期表第1B族金属)を含む金属(金属単体及び金属合金)、特に貴金属単体(例えば、金単体など)であるのが好ましい。無機素材の接合面が金属を含む場合、金属ナノ粒子を構成する金属と無機素材に含まれる金属とは異なっていてもよいが、合金化しない金属が好ましく、さらに同一又は同族の金属であるのが好ましい。   As the inorganic material, an inorganic material such as glass or carbon material may be used. However, since the paste is composed of metal nanoparticles, at least the bonding surface contains a metal (from the point of improving bonding strength) In particular, a material in which substantially the entire joining surface is made of metal is preferable. Examples of the metal include simple metals, alloys, and metal compounds exemplified in the section of metal nanoparticles (A). Among these metals, a metal (a simple metal and a metal alloy) including at least a noble metal such as silver or gold (particularly a Group 1B metal of the periodic table), particularly a simple noble metal (for example, a simple gold) is preferable. When the bonding surface of the inorganic material includes a metal, the metal constituting the metal nanoparticle may be different from the metal included in the inorganic material, but a metal that is not alloyed is preferable, and is the same or a similar metal. Is preferred.

接合する第1の無機素材と第2の無機素材とは、異種の材料であってもよく、同種の材料であってもよい。接合力の点からは、同種の材料(例えば、同一の金属材料、又は同族の金属材料など)であるのが好ましい。   The first inorganic material and the second inorganic material to be joined may be different materials or the same kind of materials. From the viewpoint of bonding force, the same kind of material (for example, the same metal material or a metal material of the same family) is preferable.

無機素材の形状は、特に限定されないが、例えば、接合する素材同士の接触面積が大きくなる形状、例えば、接合面が平面である形状(通常、板又はシート状)などであってもよい。   The shape of the inorganic material is not particularly limited, and may be, for example, a shape in which the contact area between the materials to be joined increases, for example, a shape having a flat joining surface (usually a plate or a sheet).

無機素材用接合剤の塗布量(乾燥前の塗布量)は、接合する無機素材の用途や大きさに応じて適宜選択できるが、強固に接合する点から、例えば、10〜100mg/cm、好ましくは20〜80mg/cm、さらに好ましくは30〜70mg/cm程度である。 The coating amount of the bonding agent for inorganic material (coating amount before drying) can be appropriately selected according to the use and size of the inorganic material to be bonded. From the point of strong bonding, for example, 10 to 100 mg / cm 2 , Preferably it is 20-80 mg / cm < 2 >, More preferably, it is about 30-70 mg / cm < 2 >.

塗布方法としては、特に限定されず、慣用の方法、例えば、コーターを用いる方法、スプレーコーティング、ディッピングなどが利用できる。   The application method is not particularly limited, and conventional methods such as a method using a coater, spray coating, dipping, and the like can be used.

金属ナノ粒子ペーストを焼結するための焼成温度は、例えば、150〜500℃、好ましくは200〜450℃、さらに好ましくは250〜400℃(特に300〜380℃)程度であってもよい。焼成の際には加圧してもよく、例えば、1〜500g/cm、好ましくは3〜300g/cm、さらに好ましくは5〜100g/cm(特に10〜50g/cm)程度の荷重を付与した状態で焼成してもよい。本発明では、このような比較的低温及び低圧で焼成しても、無機素材を強固に接合できる。 The firing temperature for sintering the metal nanoparticle paste may be, for example, about 150 to 500 ° C, preferably 200 to 450 ° C, more preferably about 250 to 400 ° C (particularly 300 to 380 ° C). The firing may be pressurized, for example, a load of about 1 to 500 g / cm 2 , preferably 3 to 300 g / cm 2 , more preferably 5 to 100 g / cm 2 (particularly 10 to 50 g / cm 2 ). You may bake in the state which provided. In the present invention, the inorganic material can be firmly joined even when firing at such a relatively low temperature and low pressure.

焼成処理時間(加熱時間)は、焼成温度などに応じて、例えば、1分〜10時間、好ましくは20分〜5時間、さらに好ましくは30分〜3時間程度であってもよい。   The firing time (heating time) may be, for example, 1 minute to 10 hours, preferably 20 minutes to 5 hours, more preferably about 30 minutes to 3 hours, depending on the firing temperature and the like.

焼成後の無機素材の層間に形成される焼結膜(金属膜)の厚みは、用途に応じて、1μm〜1cm程度の範囲から適宜選択できるが、例えば、5〜300μm、好ましくは10〜200μm、さらに好ましくは30〜100μm程度である。   Although the thickness of the sintered film (metal film) formed between the layers of the inorganic material after firing can be appropriately selected from the range of about 1 μm to 1 cm depending on the application, for example, 5 to 300 μm, preferably 10 to 200 μm, More preferably, it is about 30-100 micrometers.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
(銀コロイド粒子凝集体の作製)
硝酸銀336g、高分子分散剤(ビッグケミー製、「ディスパービック190」、親水性ユニットであるポリエチレンオキサイド鎖と疎水性ユニットであるアルキル基とを有する両親媒性分散剤、溶媒:水、不揮発成分40%、酸価10mgKOH/g、アミン価0)36gを、イオン交換水500gに投入し、激しく撹拌した。これに2−ジメチルアミノエタノール(和光純薬工業(株)製)500gを徐々に加えたところ、反応溶液が60℃まで上昇した。液温が50℃に下がったところで70℃に設定されたウォーターバス中で加熱撹拌した。1時間後、銀コロイド粒子凝集体が黒色の沈殿物として得られた。この銀コロイド凝集体に対して、37kHzの超音波を60分間照射すると、ほとんどの粒子は凝集したままであったが、わずかに黄色〜茶色のプラズモン吸収を示す程度に分散した。
Example 1
(Preparation of silver colloidal particle aggregates)
336 g of silver nitrate, polymer dispersant (manufactured by Big Chemie, “Dispervic 190”, amphiphilic dispersant having a polyethylene oxide chain as a hydrophilic unit and an alkyl group as a hydrophobic unit, solvent: water, non-volatile component 40% 36 g of an acid value of 10 mg KOH / g and an amine value of 0) was added to 500 g of ion-exchanged water and stirred vigorously. When 500 g of 2-dimethylaminoethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was gradually added thereto, the reaction solution rose to 60 ° C. When the liquid temperature dropped to 50 ° C, the mixture was heated and stirred in a water bath set at 70 ° C. After 1 hour, silver colloidal particle aggregates were obtained as black precipitates. When this silver colloid aggregate was irradiated with ultrasonic waves at 37 kHz for 60 minutes, most of the particles remained aggregated, but were dispersed to such an extent that they exhibited a slight yellow-brown plasmon absorption.

銀コロイド粒子凝集体が沈殿した反応溶液の上澄み液を除去し、イオン交換水で希釈した。静置した後、上澄み液を除去し、メタノールでさらに希釈した。再度、静置後、上澄み液を除去し、メタノールで希釈した。その後、メンブレンフィルタ(アドバンテック社製、ポアサイズ0.5μm)を付けた加圧ろ過機で銀コロイド粒子凝集体を回収した。   The supernatant of the reaction solution in which the silver colloid particle aggregates were precipitated was removed and diluted with ion-exchanged water. After standing, the supernatant was removed and further diluted with methanol. After standing again, the supernatant was removed and diluted with methanol. Thereafter, the silver colloidal particle aggregates were collected with a pressure filter equipped with a membrane filter (manufactured by Advantech, pore size 0.5 μm).

(銀コロイド粒子凝集体の分析)
得られた銀コロイド粒子凝集体の一部を取り出し、回収された銀コロイド粒子凝集体に含まれるメタノール及び水分を完全に揮発させた後、銀コロイド粒子に含まれる分散剤(B)の含有量を熱重量測定装置(TG/DTA、セイコーインスツルメンツ(株)製、EXSTAR6000)で測定した。TG/DTAによる測定は、一分間に10℃の速さで30℃から550℃まで昇温した時の質量減少から算出した。また、凝集助剤(B1)の量は、30℃から200℃までの質量減少から算出し、高分子分散剤(B2)の量は、分散剤(B)の量から、凝集助剤(B1)の量を引いた量(B−B1)として算出した。結果を表1に示す。
(Analysis of silver colloidal particle aggregates)
A part of the obtained silver colloid particle aggregate is taken out, and after the methanol and water contained in the collected silver colloid particle aggregate are completely volatilized, the content of the dispersant (B) contained in the silver colloid particle Was measured with a thermogravimetric apparatus (TG / DTA, manufactured by Seiko Instruments Inc., EXSTAR6000). The measurement by TG / DTA was calculated from the decrease in mass when the temperature was raised from 30 ° C. to 550 ° C. at a rate of 10 ° C. per minute. Further, the amount of the coagulation aid (B1) is calculated from the mass decrease from 30 ° C. to 200 ° C., and the amount of the polymer dispersant (B2) is calculated from the amount of the dispersant (B). ) Minus the amount (B-B1). The results are shown in Table 1.

(銀コロイド粒子ペーストの焼成)
得られた銀コロイド粒子凝集体に対して、エチレングリコール(和光純薬工業(株)製、沸点197.3℃、極性パラメータ6.9)を添加して乳鉢で混合し、凝集体に含まれるメタノールを揮発させて、銀濃度70質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製した。このペーストを、無アルカリガラス基板(コーニング(株)製、品番1737)上に塗布し、ホットプレート上において120℃で30分間焼成し、基板上に厚み4μmの銀膜を形成した。焼成膜の比抵抗を測定したところ、16μΩ・cmであった。
(Sintering of silver colloidal particle paste)
Ethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point: 197.3 ° C., polarity parameter: 6.9) is added to the obtained silver colloid particle aggregate and mixed in a mortar, and is contained in the aggregate. Methanol was volatilized to prepare a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 70% by mass. This paste was applied onto an alkali-free glass substrate (manufactured by Corning Co., Ltd., product number 1737) and baked at 120 ° C. for 30 minutes on a hot plate to form a silver film having a thickness of 4 μm on the substrate. When the specific resistance of the fired film was measured, it was 16 μΩ · cm.

実施例2
銀コロイド粒子凝集体の作製において、高分子分散剤の使用量を25.4gとする以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を作製したところ、銀コロイド粒子凝集体が黒色の沈殿物として得られた。この銀コロイド凝集体に対して、37kHzの超音波を60分間照射すると、ほとんどの粒子は凝集したままであったが、わずかに黄色〜茶色のプラズモン吸収を示す程度に分散した。
Example 2
Silver colloid particles were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the polymer dispersant used was 25.4 g in the production of silver colloid particle aggregates. As obtained. When this silver colloid aggregate was irradiated with ultrasonic waves at 37 kHz for 60 minutes, most of the particles remained aggregated, but were dispersed to such an extent that they exhibited a slight yellow-brown plasmon absorption.

実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀コロイド粒子凝集体に対して、実施例1と同様にして、銀濃度70質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の体積抵抗率(比抵抗)は15μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. As a result of preparing and firing a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 70% by mass on the obtained silver colloidal particle aggregate in the same manner as in Example 1, the volume resistivity (specific resistance) of the fired film was 15 μΩ. -It was cm.

実施例3
銀コロイド粒子凝集体の作製において、硝酸銀336g、高分子分散剤(ディスパービック190)36.0g、酢酸(和光純薬工業(株)製、沸点118℃、炭素数2)50gをイオン交換水500gに添加する以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を作製したところ、銀コロイド粒子凝集体が灰色沈殿物として得られた。この銀コロイド凝集体に対して、37kHzの超音波を60分間照射すると、ほとんどの粒子は凝集したままであったが、わずかに黄色のプラズモン吸収を示す程度に分散した。
Example 3
In the production of the silver colloidal particle aggregate, 336 g of silver nitrate, 36.0 g of a polymer dispersant (Disperbic 190), 50 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 118 ° C., carbon number 2) are added to 500 g of ion-exchanged water. When colloidal silver particles were produced in the same manner as in Example 1 except that they were added to the above, a silver colloidal particle aggregate was obtained as a gray precipitate. When this silver colloid aggregate was irradiated with ultrasonic waves at 37 kHz for 60 minutes, most of the particles remained aggregated, but were dispersed to such an extent as to exhibit a slight yellow plasmon absorption.

実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀コロイド粒子凝集体に対して、実施例1と同様にして、銀濃度70質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の比抵抗は13.8μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. As a result of preparing and firing a silver nanoparticle paste with a silver concentration of 70% by mass in the same manner as in Example 1 for the obtained silver colloidal particle aggregate, the specific resistance of the fired film was 13.8 μΩ · cm. there were.

実施例4
銀コロイド粒子凝集体の作製において、硝酸銀336g、高分子分散剤(ディスパービック190)25.2g、酢酸(和光純薬工業(株)製、沸点118℃、炭素数2)50gをイオン交換水500gに添加する以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を作製したところ、銀コロイド粒子凝集体が灰色の沈殿物として得られた。この銀コロイド凝集体に対して、37kHzの超音波を60分間照射すると、ほとんどの粒子は凝集したままであったが、わずかに黄色のプラズモン吸収を示す程度に分散した。
Example 4
In the production of the silver colloidal particle aggregate, 336 g of silver nitrate, 25.2 g of a polymer dispersant (Disperbic 190), 50 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 118 ° C., carbon number 2), 500 g of ion-exchanged water Silver colloidal particles were produced in the same manner as in Example 1 except that they were added to the above. As a result, silver colloidal particle aggregates were obtained as gray precipitates. When this silver colloid aggregate was irradiated with ultrasonic waves at 37 kHz for 60 minutes, most of the particles remained aggregated, but were dispersed to such an extent as to exhibit a slight yellow plasmon absorption.

実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀コロイド粒子凝集体に対して、実施例1と同様にして、銀濃度75質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の比抵抗は11μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. As a result of preparing and firing a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 75% by mass in the same manner as in Example 1 with respect to the obtained silver colloidal particle aggregate, the specific resistance of the fired film was 11 μΩ · cm. .

実施例5
銀コロイド粒子凝集体の作製において、硝酸銀336g、高分子分散剤(ディスパービック190)10.8g、酢酸(和光純薬工業(株)製、沸点118℃、炭素数2)50gをイオン交換水500gに添加する以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を作製したところ、銀コロイド粒子凝集体が灰色の沈殿物として得られた。この銀コロイド凝集体に対して、37kHzの超音波を60分間照射すると、ほとんどの粒子は凝集したままであったが、わずかに黄色のプラズモン吸収を示す程度に分散した。
Example 5
In the production of silver colloidal particle aggregates, 336 g of silver nitrate, 10.8 g of a polymer dispersant (Disperbic 190), 50 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 118 ° C., carbon number 2), 500 g of ion-exchanged water Silver colloidal particles were produced in the same manner as in Example 1 except that they were added to the above. As a result, silver colloidal particle aggregates were obtained as gray precipitates. When this silver colloid aggregate was irradiated with ultrasonic waves at 37 kHz for 60 minutes, most of the particles remained aggregated, but were dispersed to such an extent as to exhibit a slight yellow plasmon absorption.

実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀コロイド粒子凝集体に対して、実施例1と同様にして、銀濃度75質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の比抵抗は6.5μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. As a result of preparing and firing a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 75% by mass in the same manner as in Example 1 for the obtained silver colloidal particle aggregate, the specific resistance of the fired film was 6.5 μΩ · cm. there were.

実施例6
銀コロイド粒子凝集体の作製において、硝酸銀336g、高分子分散剤(ディスパービック190)3.6g、酢酸(和光純薬工業(株)製、沸点118℃、炭素数2)50gをイオン交換水500gに添加する以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を作製したところ、銀コロイド粒子凝集体が灰色の沈殿物として得られた。この銀コロイド凝集体に対して、37kHzの超音波を60分間照射すると、ほとんどの粒子は凝集したままであったが、わずかに黄色のプラズモン吸収を示す程度に分散した。
Example 6
In the production of the silver colloidal particle aggregate, 336 g of silver nitrate, 3.6 g of a polymer dispersant (Disperbic 190), 50 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 118 ° C., carbon number 2), 500 g of ion-exchanged water Silver colloidal particles were produced in the same manner as in Example 1 except that they were added to the above. As a result, silver colloidal particle aggregates were obtained as gray precipitates. When this silver colloid aggregate was irradiated with ultrasonic waves at 37 kHz for 60 minutes, most of the particles remained aggregated, but were dispersed to such an extent as to exhibit a slight yellow plasmon absorption.

実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀コロイド粒子凝集体に対して、実施例1と同様にして、銀濃度80質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の比抵抗は5.8μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. As a result of preparing and firing a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 80% by mass with respect to the obtained silver colloidal particle aggregate in the same manner as in Example 1, the specific resistance of the fired film was 5.8 μΩ · cm. there were.

比較例1
銀コロイド粒子凝集体の作製において、高分子分散剤の使用量を2472.5gとする以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子を作製したところ、銀コロイド粒子凝集体は生成せず、銀コロイド粒子の分散液が得られた。この分散液を高速遠心分離器(Kokusan製、H−200 SERIES)を用い、7000rpm、1時間遠心分離したが、銀コロイド粒子を沈殿物として回収できなかった。なお、この分散液は、高分子分散剤が多量に含まれるため、比抵抗の測定は不可能であった。
Comparative Example 1
In the production of silver colloidal particle aggregates, silver colloidal particles were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the polymer dispersant used was 2472.5 g. A dispersion of silver colloidal particles was obtained. This dispersion was centrifuged at 7000 rpm for 1 hour using a high-speed centrifuge (manufactured by Kokusan, H-200 SERIES), but the silver colloid particles could not be recovered as a precipitate. In addition, since this dispersion liquid contained a large amount of a polymer dispersant, it was impossible to measure the specific resistance.

比較例2
銀コロイド粒子凝集体の作製において、高分子分散剤の使用量を10.8gとする以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子の作製を試みたが、還元時にナノ粒子の保護能力が不足し、沈殿物として得られた粒子は、サブミクロン単位の大きさの銀粒子であった。
Comparative Example 2
In the production of silver colloidal particle aggregates, an attempt was made to produce silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 except that the amount of the polymer dispersant used was 10.8 g. Insufficient particles obtained as precipitates were submicron-sized silver particles.

実施例1と同様にして、銀粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀粒子に対して、実施例1と同様にして、銀濃度80質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の比抵抗は65μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. As a result of preparing and baking a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 80% by mass on the obtained silver particles in the same manner as in Example 1, the specific resistance of the fired film was 65 μΩ · cm.

比較例3
銀コロイド粒子凝集体の作製において、高分子分散剤の使用量を3.6gとする以外は実施例1と同様にして、銀コロイド粒子の作製を試みたが、還元時にナノ粒子の保護能力が不足し、沈殿物として得られた粒子は、サブミクロン単位の大きさの銀粒子であった。
Comparative Example 3
In the production of silver colloidal particle aggregates, an attempt was made to produce silver colloidal particles in the same manner as in Example 1 except that the amount of the polymeric dispersant used was 3.6 g. Insufficient particles obtained as precipitates were submicron-sized silver particles.

実施例1と同様にして、銀粒子を回収して分析した結果を表1に示す。得られた銀粒子に対して、実施例1と同様にして、銀濃度80質量%の銀ナノ粒子ペーストを調製して焼成した結果、焼成膜の比抵抗は58μΩ・cmであった。   The results of collecting and analyzing silver particles in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1. For the obtained silver particles, a silver nanoparticle paste having a silver concentration of 80% by mass was prepared and fired in the same manner as in Example 1. As a result, the specific resistance of the fired film was 58 μΩ · cm.

Figure 0005399100
Figure 0005399100

なお、表1中、「B2の配合量」は、高分子分散剤の硝酸銀に対する配合量(銀換算)を示し、「凝集体中のBの割合」は、コロイド粒子における分散剤(B)の銀ナノ粒子に対する割合を示し、「B1/B2」は、コロイド粒子における(B1)凝集助剤と(B)高分子分散剤との割合(重量比)を示す。   In Table 1, “B2 blending amount” indicates the blending amount of the polymer dispersant with respect to silver nitrate (in terms of silver), and “the ratio of B in the aggregate” refers to the dispersant (B) in the colloidal particles. The ratio with respect to silver nanoparticles is shown, and “B1 / B2” shows the ratio (weight ratio) of (B1) aggregation aid and (B) polymer dispersant in the colloidal particles.

表1から明らかなように、比較例に比べ、実施例では導電性の高い焼成膜が簡便に得られる。   As is apparent from Table 1, a fired film having high conductivity can be easily obtained in the example as compared with the comparative example.

本発明の金属ナノ粒子ペーストは、得られた焼成膜が高い導電性を有するため、導電性インキ(又は導電性ペースト)としても利用可能である。そのため、各種の導電体、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)、蛍光表示管(VFD)、液晶ディスプレイ(LCD)、有機及び無機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)などの表示装置、シリコン半導体系やグレッツェル式などの太陽電池、タッチパネル式表示装置などの電極、RFIDタグ、電磁波シールド、家庭又は学習用配線キットなどに使用される導電膜や導電印刷のための塗布液として利用することもできる。特に、紙類で構成された基材の上にも、加熱や光処理することなく、微細で強固にパターニングできるため、RFIDタグや電子ぺーパーに好適である。   Since the obtained fired film has high conductivity, the metal nanoparticle paste of the present invention can also be used as conductive ink (or conductive paste). Therefore, various conductors, for example, display devices such as plasma display panels (PDP), fluorescent display tubes (VFD), liquid crystal displays (LCD), organic and inorganic electroluminescent displays (ELD), silicon semiconductor systems, Gretzels, etc. It can also be used as a coating liquid for conductive printing or conductive printing used in electrodes such as solar cells, touch panel display devices, RFID tags, electromagnetic wave shields, home or learning wiring kits, and the like. In particular, it is suitable for RFID tags and electronic paper because it can be finely and strongly patterned on a base material made of paper without heating or light treatment.

さらに、本発明の金属ナノ粒子ペーストは、基材、特に無機素材に対して強固に密着できるため、金属素材などの無機素材同士、例えば、金属板などの無機基板などを強固に接合可能な接合剤としても利用できる。   Furthermore, since the metal nanoparticle paste of the present invention can be firmly adhered to a base material, particularly an inorganic material, the inorganic material such as a metal material, for example, an inorganic substrate such as a metal plate can be strongly bonded. It can also be used as an agent.

Claims (11)

数平均粒子径1〜100nmの金属ナノ粒子(A)と分散剤(B)とを含む金属コロイド粒子の凝集体であって、前記分散剤(B)が、窒素原子を有する基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基からなる群から選択された少なくとも一種の官能基を有する凝集助剤(B1)と、高分子分散剤(B2)とで構成されている金属コロイド粒子凝集体。 An aggregate of metal colloidal particles containing metal nanoparticles (A) having a number average particle diameter of 1 to 100 nm and a dispersant (B), wherein the dispersant (B) is a group having a nitrogen atom, a hydroxyl group, and A metal colloidal particle aggregate comprising an aggregation assistant (B1) having at least one functional group selected from the group consisting of carboxyl groups and a polymer dispersant (B2). 分散剤(B)の割合が、金属ナノ粒子(A)100重量部に対して、1〜10重量部であり、かつ凝集助剤(B1)と、高分子分散剤(B2)との割合(質量比)が、前者/後者=90/10〜1/99である請求項1記載の凝集体。   The ratio of the dispersant (B) is 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal nanoparticles (A), and the ratio of the aggregation aid (B1) to the polymer dispersant (B2) ( The aggregate according to claim 1, wherein the mass ratio) is the former / the latter = 90/10 to 1/99. 凝集助剤(B1)の炭素数が1〜10である請求項1又は2記載の凝集体。   The aggregate according to claim 1 or 2, wherein the aggregation assistant (B1) has 1 to 10 carbon atoms. 窒素原子を有する基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基からなる群から選択された少なくとも一種の官能基を有する凝集助剤(B1)及び/又はその前駆体と、高分子分散剤(B2)との存在下、溶媒中で金属化合物を還元して金属コロイド粒子を生成するとともに、金属コロイド粒子の凝集体を沈殿物として生成させる工程、この工程で生成した凝集体を分離して回収する工程を含む請求項1〜3のいずれかに記載の凝集体の製造方法。   In the presence of a coagulation aid (B1) and / or precursor thereof having at least one functional group selected from the group consisting of a group having a nitrogen atom, a hydroxyl group and a carboxyl group, and a polymer dispersant (B2) And a step of reducing the metal compound in a solvent to generate metal colloidal particles, generating aggregates of the metal colloidal particles as precipitates, and separating and recovering the aggregates generated in this step. The manufacturing method of the aggregate in any one of 1-3. 凝集助剤(B1)及び/又はその前駆体を還元剤として用いる請求項4記載の製造方法。   The production method according to claim 4, wherein the aggregating aid (B1) and / or a precursor thereof is used as a reducing agent. 反応液から上澄み液を除去して回収した後、洗浄溶媒で洗浄して凝集体を精製する請求項4又は5記載の製造方法。   6. The production method according to claim 4 or 5, wherein the supernatant is removed from the reaction solution and recovered, and then the aggregate is purified by washing with a washing solvent. さらにろ過により凝集体を精製する請求項4〜6のいずれかに記載の製造方法。   Furthermore, the manufacturing method in any one of Claims 4-6 which refine | purifies an aggregate by filtration. 請求項1〜3のいずれかに記載の金属コロイド粒子の凝集体及び有機溶媒で構成された金属ナノ粒子ペースト。   The metal nanoparticle paste comprised with the aggregate of the metal colloid particle in any one of Claims 1-3, and the organic solvent. さらに体積平均粒子径0.2〜10μmの金属フィラーを含む請求項8記載の金属ナノ粒子ペースト。   Furthermore, the metal nanoparticle paste of Claim 8 containing a metal filler with a volume average particle diameter of 0.2-10 micrometers. 基材の上に請求項8又は9記載の金属ナノ粒子ペーストで被膜を形成する工程、及びこの被膜を焼成処理する工程を含む導電性基材の製造方法。   The manufacturing method of the electroconductive base material including the process of forming a film with the metal nanoparticle paste of Claim 8 or 9 on a base material, and the process of baking this film. 無機素材用接合剤である請求項9記載の金属ナノ粒子ペースト。   The metal nanoparticle paste according to claim 9, which is a bonding agent for inorganic materials.
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