[發明專利]一種水性導電油墨及其制備方法

在審

• 申請號: 201710476183.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107033676A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 錢俊;廖宇;馬立勝;劉鋒;鄧亞峰;吳愛亮;劉一;李戰;吳麗輝
• 申請（專利權）人: 武漢潤易尚光電科技有限公司
• 主分類號: C09D11/52
• 分類號: C09D11/52;C09D11/107;C09D11/03
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所42214
• 代理人: 劉天鈺

技術領域

本發明涉及一種水性導電油墨及其制備方法，適用于多種新型電子設備，屬于印刷及電子技術領域。

背景技術

目前，微電子技術正向各個領域滲透，導電繪制技術作為一種高新技術應運而生。例如薄膜開關電路版可以將導電油墨繪制在PET薄膜上，然后將印好的薄膜與裝潢藝術面板等組合而成；具有結構簡單、外形美觀、耐環境性優良、使用壽命長等優點，被廣泛用于電子玩具、教具，測量裝置和醫療儀器等。油墨繪制電路板工藝簡單，效率高，而且還節約金屬銅，是降低微電子產品成本的一條有效途徑，其他還有用在接觸式傳感面板，繪制扁平精細電纜，低成本太陽能電池，液晶顯示器用電流以及紅外線探測敏感元件等，在微電子領域的應用是多種多樣的。上述產品的傳統制作方法是用導電炭漿或銀漿，僅有黑色或白色兩種單調通導，采用網版繪制的方式；由于網版繪制方式產量低、成本高，也不能大批量生產。隨著現代科技的發展，市場需要多彩的導電油墨，且水性導電油墨可以采用各種繪制的方式，能大大提高生產效率，將會受到人們的普遍重視，由于其高導電性與低導電率可被靈活應用，提高了設計的靈活性，適用于多種新型電子設備。從RFID標簽到“智能衣”，獨特的化學系統維持了外界應力下的低導電率，寬泛的固化條件以及高靈活性支援了許多低成本基座的應用；可繪制的電子材料電子教具。

發明內容

本發明提供了一種水性導電油墨，該油墨克服了傳統的油墨不導電性的缺陷，其具有導電性能穩定、耐彎曲性好、附著力強的特點；可以用作水性電路板的繪制；且由于其高導電性與低導電阻可被靈活應用，提高了設計的靈活性。

實現本發明上述目的所采用的技術方案為：

一種水性導電油墨，該水性導電油墨的原料由以下組分組成，各組分以及各組分所占的質量百分比為：去離子水30～38％、水性丙烯酸樹脂15～20％、丙二醇甲醚6～10％、碳納米管10～16％、導電碳黑5～9％、乙醇20～30％、十八烷基甲苯磺酸鈉1～3％、三乙醇胺2～5％、分散劑0.5～1.5％、蠟粉0.5～1％。

本發明所提供的水性導電油墨按照相關國家標準進行檢測，該水性導電油墨的粘度(涂-4杯)＞50秒，細度為8～15μm，硬度≥2H，附著牢度≥95％，干燥時間≤5min，單位體積導電率≤1×10^－2Ω.cm。

本發明還提供了上述水性導電油墨的制備方法，包括以下步驟：(1)、按上述百分比稱取各原料，先將去離子水、十八烷基甲苯磺酸鈉、碳納米管投入攪拌器中，攪拌30～60分鐘；

(2)、然后再將水性丙烯酸樹脂、丙二醇甲醚、導電碳黑、乙醇、三乙醇胺、分散劑和蠟粉投入攪拌器中，攪拌30～60分鐘，然后將所得產物用砂磨機研磨5～10遍，即制得所述水性導電油墨。

本申請是將活性劑修飾碳納米管來作油墨的導電料，再加入合適的水性樹脂后使油墨具有高導電性，能與導電碳黑相匹配而成為油墨中的導電材料；最后與乙醇及相關助劑經復合研磨加工而成。

連接料是導電油墨中的成膜物質，一般導電油墨中的連接料并不一定要求是導電性的聚合物，但水性導電油墨的連接料必須要有導電性能。本申請中作為連接料的樹脂在水性導電油墨中既起到導電材料的密封作用，又起到導電粒子連結成膜的作用，所以需要采用有導電變化小，穩定性高的且可以導電的高分子聚合物作為連接料，還要使導電粒子在連接料中分散性好、移動性小、導電誤差小，能夠賦于油墨膜的物理和化學穩定性。連接料在繪制圖形前使導電材料構成一定粘度的印料，以完成繪制方式的圖形轉移，繪制后經過固化過程，使導電材料的微粒與微粒之間，微粒與基材之間形成穩定的結合。

本申請中導電材料就是導電粒子，它要求導電性好、穩定性高、固化溫度低、材料來源廣泛，常用的有金粉、銀粉、銅粉、鎳粉、鋁粉、碳黑、石墨及其他復合粉末。本申請中選擇合適的碳納米管作表面處理后使之具有高導電性，能與各色導電碳黑相匹配而成為油墨中的導電材料，這樣雖然導電性沒有銀粉高，但價格便宜，也能滿足防靜電要求，如用量得當，對油墨的物理性能影響不大。

本申請中的原料組分中還有20～30％的乙醇，乙醇在導電油墨中的主要作用是(1)溶解樹脂，使導電微粒(即材料)在聚合物中充分的分散，給予墨性；(2)調節粘度，給與繪制適應性；(3)調節油墨的干燥速度。水性導電油墨中的乙醇特別要求能與樹脂、導電材料完全相匹配，以保證水性導電油墨的繪制性能。本申請的組分中所采用的乙醇完全滿足以上要求，使之能在凹版上具有良好的繪制適性，生產效率比網版繪制方式大為提高。