一种有机系导电油墨、其制备方法及柔性器件技术

本发明专利技术提供一种有机系导电油墨、其制备方法及柔性器件，属于导电油墨技术领域。有机系导电油墨包括导电材料、有机溶剂和粘结剂，其中，粘结剂包括异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物。有机系导电油墨的制备方法是将导电材料、有机溶剂和粘结剂均匀分散混合得到。柔性器件，包括柔性衬底和附着在柔性衬底表面的有机系导电油墨。此柔性器件的柔性衬底的表面附着上述制备方法制得的有机系导电油墨，与柔性衬底的附着效果更好，避免导电涂膜在衬底表面剥离，使得到的柔性器件的电学性能更佳。

An organic conductive ink, its preparation method and flexible device

The invention provides an organic conductive ink, a preparation method thereof and a flexible device, belonging to the technical field of conductive ink. Organic conductive inks include conductive materials, organic solvents and binders, including isocyanate compounds and oligomers containing active hydroxyl groups. The preparation method of organic conductive ink is to uniformly disperse and mix conductive materials, organic solvents and binders. Flexible devices include flexible substrates and organic conductive inks attached to flexible substrates. The surface of the flexible substrate of the flexible device is adhered to the organic conductive ink prepared by the above method, which has better adhesion effect with the flexible substrate, avoids the stripping of the conductive film on the substrate surface, and makes the electrical performance of the flexible device better.

【技术实现步骤摘要】
一种有机系导电油墨、其制备方法及柔性器件
本专利技术涉及导电油墨
，具体而言，涉及一种有机系导电油墨、其制备方法及柔性器件。
技术介绍
根据所含导电材料的种类不同，导电油墨主要分为金属系导电油墨(如金、银、铜等)，导电高分子油墨(如PEDOT/PSS(聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐))以及碳系导电油墨(如石墨、炭黑、碳纳米管等)，主要用于印刷电路、电极、电容器、传感器等材料。现有的导电油墨与柔性衬底的附着力较差，通常的解决办法是以下两种：1、利用物理刻蚀与研磨的方法，增加柔性衬底/基底表面的凹凸性与粗糙度，从而提高导电油墨对柔性衬底的附着力。其存在的缺点是：衬底的前处理需引入额外设备，工序复杂，生产成本变高。2、在导电油墨中加入粘结剂或粘结层等，如热塑性高分子环氧树脂、热固性高分子丙烯酸树脂或聚氨酯等，以增强其附着力。其存在的缺点是：目前采用的粘结剂的分子量较大，粘度较高，与石墨烯为代表的导电材料或小分子溶剂的相溶性差，导致各组分之间无法均匀分散。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种有机系导电油墨，各组分之间均匀分散，与柔性衬底的附着效果更好，避免导电涂膜的剥离。本专利技术的第二目的在于提供一种有机系导电油墨的制备方法，方法简单，分散效果好。本专利技术的第三目的在于提供一种柔性器件，在衬底表面涂覆上述有机系导电油墨，避免导电涂膜在衬底表面剥离，使得到的柔性器件的电学性能更佳。基于上述第一目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种有机系导电油墨，包括导电材料、有机溶剂和粘结剂，其中，粘结剂包括异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述异氰酸酯类化合物的异氰酸酯官能团与含活性羟基的低聚物的活性羟基官能团的摩尔比为(1－100)：1；可选地，异氰酸酯官能团与活性羟基官能团的摩尔比为(1－30)：1。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述异氰酸酯类化合物选自含异氰酸酯官能团的单异氰酸酯化合物，二异氰酸酯化合物和多异氰酸酯化合物中的至少一种；可选地，单异氰酸化合物选自甲基异氰酸酯和正丁基异氰酸酯中的至少一种；可选地，二异氰酸酯化合物选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯至少一种。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述含活性羟基的低聚物包选自多元醇类化合物、酚类化合物、聚醚、聚酯酰胺和蓖麻油的至少一种；可选地，多元醇类化合物至少包括三个羟基，多元醇类化合物选自伯醇、叔醇和仲醇中的至少一种；可选地，酚类化合物选自双酚A、双酚F、双酚S和双酚芴中的至少一种。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述导电材料选自碳系材料、金属材料和导电高分子材料中的至少一种；碳系材料选自石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯、碳纳米管、富勒烯、导电石墨和炭黑中的至少一种；可选地，金属材料选自金、银和铜中的至少一种；可选地，导电高分子材料选自聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐中的至少一种。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述有机溶剂选自丙酮、松油醇、苯丙乳液、N－甲基吡咯烷酮、甲醚化氨基和150#溶剂油中的至少一种。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述粘结剂还包括低分子量聚氨酯化合物，其中，低分子量聚氨酯化合物的分子量小于10000。进一步地，本专利技术的另一实施例中，上述有机系导电油墨还包括添加剂，添加剂选自流平剂、消泡剂和成膜助剂的至少一种；可选地，流平剂选自烯酸类流平剂、氟类流平剂和有机硅流平剂中的至少一种；可选地，消泡剂选自有机硅氧烷和聚醚中的至少一种；可选地，成膜助剂选自丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯和醇酯十二中的至少一种。基于上述第二目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种有机系导电油墨的制备方法，将导电材料、有机溶剂和粘结剂均匀分散混合得到。基于上述第三目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种柔性器件，包括柔性衬底和附着在柔性衬底表面的有机系导电油墨。与现有技术相比，本专利技术的实施例提供的有机系导电油墨的有益效果包括：由于粘结剂包括异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物，异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物均为分子量比较低的化合物，能够使导电材料、有机溶剂和粘结剂之间能够均匀地分散。并且，在将有机系导电油墨附着在衬底的表面的时候，能够很好的铺展在衬底的表面，然后在热固化的过程中，异氰酸酯类化合物中的异氰酸酯官能团和含活性羟基的低聚物中的活性羟基官能团发生反应生成聚氨酯，且由于分子间力和氢键作用力，起到粘合作用，使有机系导电油墨涂层与衬底之间产生界面咬合力，使有机系导电油墨在柔性衬底的表面的附着效果更好。本专利技术提供的有机系导电油墨的制备方法的有益效果包括：将有机系导电油墨的各组分均匀分散，得到的有机系导电油墨与柔性衬底的附着效果更好，避免导电涂膜的剥离。本专利技术提供的柔性器件的有益效果包括：在衬底表面涂覆上述有机系导电油墨，避免导电涂膜在衬底表面剥离，使得到的柔性器件的电学性能更佳。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的有机系导电油墨、其制备方法及柔性器件进行具体说明。有机系导电油墨，主要是用于涂覆在柔性衬底的表面，从而制备成柔性器件。有机系导电油墨包括导电材料、有机溶剂和粘结剂，其中，粘结剂包括异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物。由于异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物均为分子量比较低的化合物，能够使导电材料、有机溶剂和粘结剂之间能够均匀地分散。并且，在将有机系导电油墨附着在衬底的表面的时候，能够很好的铺展在衬底的表面，然后在热固化的过程中，异氰酸酯类化合物中的异氰酸酯官能团和含活性羟基的低聚物中的活性羟基官能团发生反应生成聚氨酯，且由于分子间力和氢键作用力，起到粘合作用，使有机系导电油墨涂层与衬底之间产生界面咬合力，使有机系导电油墨在柔性衬底的表面的附着效果更好。可选地，异氰酸酯类化合物的异氰酸酯官能团与含活性羟基的低聚物的活性羟基官能团的摩尔比为(1－100)：1；进一步地，异氰酸酯官能团与活性羟基官能团的摩尔比为(1－30)：1。异氰酸酯官能团与活性羟基官能团的摩尔比在上述范围内，有机系导电油墨在柔性衬底的表面的附着力更强。其中，异氰酸酯类化合物选自含异氰酸酯官能团的单异氰酸酯化合物，二异氰酸酯化合物和多异氰酸酯化合物中的至少一种；可选地，单异氰酸化合物选自甲基异氰酸酯和正丁基异氰酸酯中的至少一种；可选地，二异氰酸酯化合物选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯至少一种。含活性羟基的低聚物包选自多元醇类化合物、酚类化合物、聚醚、聚酯酰胺和蓖麻油的至少一种；可选地，多元醇类化合物至少包括三个羟基，多元醇类化合物选自伯醇、叔醇和仲醇中的至少一种；可选地，酚类化合物选自双酚A、双酚F、双酚S和双酚芴中的至少一种。需要说明的是：多元醇类化合物至少包括三个羟基，得到的有机系导电油墨的附着力更佳。导电材料选自碳系材料、金属材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机系导电油墨，其特征在于，包括导电材料、有机溶剂和粘结剂，所述粘结剂包括异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物。

【技术特征摘要】
1.一种有机系导电油墨，其特征在于，包括导电材料、有机溶剂和粘结剂，所述粘结剂包括异氰酸酯类化合物和含活性羟基的低聚物。2.根据权利要求1所述的有机系导电油墨，其特征在于，所述异氰酸酯类化合物的异氰酸酯官能团与所述含活性羟基的低聚物的活性羟基官能团的摩尔比为(1－100)：1；可选地，异氰酸酯官能团与所述活性羟基官能团的摩尔比为(1－30)：1。3.根据权利要求1所述的有机系导电油墨，其特征在于，所述异氰酸酯类化合物选自含异氰酸酯官能团的单异氰酸酯化合物，二异氰酸酯化合物和多异氰酸酯化合物中的至少一种；可选地，所述单异氰酸化合物选自甲基异氰酸酯和正丁基异氰酸酯中的至少一种；可选地，所述二异氰酸酯化合物选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯至少一种。4.根据权利要求1所述的有机系导电油墨，其特征在于，所述含活性羟基的低聚物包选自多元醇类化合物、酚类化合物、聚醚、聚酯酰胺和蓖麻油的至少一种；可选地，所述多元醇类化合物至少包括三个羟基，所述多元醇类化合物选自伯醇、叔醇和仲醇中的至少一种；可选地，所述酚类化合物选自双酚A、双酚F、双酚S和双酚芴中的至少一种。5.根据权利要求1所述的有机系导电油墨，其特征在于，所述导电材料选自碳系材料、金属材料和导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕红，卢珂鑫，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33