[發明專利]一種納米水性導電油墨及其制備方法

有效

• 申請號: 201510363554.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104962133B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 方長青;何鑫玉;周星;單迪;雷婉青
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C08G18/73;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于印刷材料技術領域，具體涉及一種納米水性導電油墨，本發明還涉及該納米水性導電油墨的制備方法。

背景技術

納米水性導電油墨是一種既具有水性油墨特性又具有導電性能的添加了納米級導電填料的新型功能油墨。

其中納米銀水性導電油墨：制備納米銀材料的成本較高，而且將納米銀顆粒重新分散到溶劑中需要額外的分散技術(如球磨分散、超聲分散)，該工序較為復雜，而且再分散到溶劑中的納米銀顆粒穩定性較難控制。

復合的納米水性導電油墨：如納米銅表面形成一層納米銀，可以增強印制圖形的導電性、抗氧化性，同時又可以降低成本。但該類油墨導電組分之間的親和性較差，混合顆粒之間易發生凝聚。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米水性導電油墨，解決了現有復合納米水性導電油墨導電組分之間的親和性差和混合顆粒之間易發生凝聚的問題。

本發明的另一個目的是提供一種納米水性導電油墨的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種納米水性導電油墨，按照質量百分比由以下組分組成：多壁碳納米管8～10％、六亞甲基二異氰酸酯20～22％、聚乙二醇-20008～10％、二羥甲基丙酸1～3％、N-甲基吡咯烷酮2～4％、1,6-己二醇0.3～3％、三乙胺1～3％、去離子水20～30％、二月桂酸丁基錫0.1～1％、丙酮1～3％、乙二醇6～9％、乙醇胺2～4％、聚乙二醇2001～2％、聚丙烯酰胺1～2％、聚丙烯乙酯1～2％、聚丙烯蠟1～2％、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚1～2％和大紅色漿10％，上述組分質量百分比值和為100％。

本發明所采用的另一個技術方案是，一種納米水性導電油墨的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，按照質量百分比分別稱取多壁碳納米管8～10％、六亞甲基二異氰酸酯20～22％、聚乙二醇-20008～10％、二羥甲基丙酸1～3％、N-甲基吡咯烷酮2～4％、1,6-己二醇0.3～3％、三乙胺1～3％、去離子水20～30％、二月桂酸丁基錫0.1～1％、丙酮1～3％、乙二醇6～9％、乙醇胺2～4％、聚乙二醇2001～2％、聚丙烯酰胺1～2％、聚丙烯乙酯1～2％、聚丙烯蠟1～2％、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚1～2％和大紅色漿10％，上述組分質量百分比值和為100％；

步驟2，將多壁碳納米管加入乙二醇中磁力攪拌30min后超聲分散30min，得到混合物A；

步驟3，將六亞甲基二異氰酸酯和聚乙二醇-2000加入帶有回流冷凝器、溫度計和攪拌裝置的四口燒瓶中，水浴加熱升溫至85℃攪拌2h后加入二月桂酸丁基錫反應30min；然后將溫度降至60℃快速加入二羥甲基丙酸和N-甲基吡咯烷酮的混合物，然后將水浴溫度控制在60～70℃反應10min，在70℃處繼續升溫至85℃反應2h，再將溫度降至35℃；

步驟4，將1,6-己二醇溶于丙酮中，并與步驟2得到的混合物A混合均勻，然后緩慢加入步驟3的反應體系中，高速攪拌剪切1h；將溶于去離子水的三乙胺在高速攪拌下加入反應體系，然后加入剩下的去離子水乳化25～30min，反應完成后將混合物進行減壓蒸餾，蒸出助溶劑丙酮，得到含碳納米管的水性聚氨酯分散體；

步驟5，將大紅色漿、步驟4得到的含碳納米管的水性聚氨酯分散體、部分聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚混合并緩慢攪拌30min后倒入球磨罐中進行球磨后加入乙醇胺、聚乙二醇200、聚丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、聚丙烯蠟和剩下的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚，繼續球磨4h，球磨機轉速為400轉/分，得到納米水性導電油墨。

本發明的特點還在于，

步驟1中稱取多壁碳納米管之前需純化，具體純化步驟為：將未經處理的多壁碳納米管在700℃空氣中煅燒2h，加入4mol/L的NaOH溶液，加熱回流2h，過濾、水洗，80℃下干燥2h后加入濃硝酸和濃硫酸的混合物，再在80℃下加熱回流50min后用去離子水洗滌至pH為7，最后在50℃下的真空干燥24h即得。

濃硝酸和濃硫酸的混合物中濃硝酸和濃硫酸的體積比為1：3。

步驟5中球磨機轉速為400轉/分，球磨時間為2h。

本發明的有益效果是，

1.本發明納米水性導電油墨粘度小，固化速度快，省時省力節能；不存在自然揮發，油墨粘度穩定性好；印刷中不會有拉絲現象；光澤度高，墨層固化后有較好的耐摩擦和耐抗性，不存在有機揮發物，綠色、環保。