一种水性UV导电油墨的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性UV导电油墨的制备方法，以该导电油墨的总重量为基准，由以下质量百分含量的组分组成：40～60％的导电聚合物PEDOT、10～30％的去离子水、1～8％的氧化剂、10～20％的纳米铜粉、0.2～1.2％的稳定剂、2～5％的粘合剂、1～6％的流平剂、0.2～1.2％的消泡剂、0.2～2％的阻聚剂和10～30％的溶剂。采用本发明专利技术的技术方案，由于采用价格相对低廉的导电聚合物PEDOT和纳米铜制备导电油墨，大大降低了成本且操作简单，易于实现工业化生产；同时本发明专利技术的技术方案在印刷过程中无需对油墨进行高温烧结不仅简化了工艺同时提高了导电油墨的稳定性和一致性。

A preparation method of water based UV conductive ink

The invention discloses a preparation method of a water based UV conductive ink, which is based on the total weight of the conductive ink and consists of the following mass fraction components: 40 to 60% conductive polymer PEDOT, 10 ~ 30% deionized water, 1 ~ 8% oxidant, 10 to 20% nanometer copper powder, 0.2 ~ 1.2% stabilizer, 2 ~ 5% Binders, 1 to 6% leveling agents, 0.2 to 1.2% defoamers, 0.2 to 2% inhibitors and 10 to 30% solvents. By adopting the technical scheme of the invention, because of the use of conductive polymer PEDOT and nano copper to prepare conductive ink, the cost is greatly reduced and the operation is simple and easy to realize industrial production. At the same time, the technical scheme of the invention is not necessary to make the ink in high temperature sintering in the printing process not only to simplify the process at the same time, but also to raise the process at the same time. The stability and consistency of the conductive ink are higher.

【技术实现步骤摘要】
一种水性UV导电油墨的制备方法本申请为申请号为2015107903117的专利申请的分案申请，母案的申请日为2015年11月16日，专利技术名称为：一种水性UV导电油墨及其制备方法。
本专利技术属于高分子导电材料领域，尤其涉及一种水性UV导电油墨的制备方法。
技术介绍
水性UV(紫外光固化)导电油墨是近年来发展的一种新型油墨，水性UV油墨干燥速度快，环境污染低，能源消耗少，成为当前油墨行业普遍认可的新型油墨品种，主要应用于无线射频识别(RFID)、印制线路板(PCB)、电子屏显示器、传感器、电子纸、太阳能电池和薄膜开关等领域，水性UV导电油墨代表了薄膜印刷电子材料、甚至整个印刷电子产业的发展方向，有望成为未来改变人类生活方式的前沿技术。目前应用于印制电子行业的导电油墨主要是填充型导电油墨，所用的导电填料多为无机填料,如金、银、铜、镍、炭黑、石墨、碳纤维等,其中,金属银以良好的导电性、稳定性而应用最为广泛。水性UV导电油墨以水性光固化树脂为连接料，添加纳米银粉为填料，并辅以其他成分制备而成。其印刷原理是用将银系导电油墨印刷于上述印制线路板等基材上，先放置于烘箱中干燥，随后经紫外固化机固化，将其在大约150℃～350℃下烧结，待冷却至常温。烧结后银导电层的电导率可以达到2.4×10-5Ω·cm，表面电阻可达0.1Ω/□(□为方块电阻印刷工艺，指一个正方形的薄膜导电材料边到边之间的电阻，方块电阻的特性为任意大小的正方形边到边的电阻都是一样的，仅与导电膜的厚度等因素有关)以下，完全可以满足RFID天线及PCB线路板等方面的应用需求。但以下原因制约了水性UV导电油墨的工业化应用：(1)印刷过程中会发生化学反应，且烧结的温度高。如美国化学学会的ShlomoMagdassi等在论文“Triggeringthesinteringofsilvernanoparticlesatroomtemperature”中指出，当纳米银颗粒与反向充电聚合电解质接触后，会自发形成金属结合，从而实现导电油墨的常温烧结，但是实验装备较为复杂。(2)银是常温下导电性最好的金属，但纳米银粉价格昂贵是制约水性UV导电油墨工业化广泛应用的主要原因。研究能解决上述问题的新型水性UV导电油墨，是国内外印刷油墨行业的研究热点，因此对水性UV导电油墨的研究和开发有很重要的现实意义。故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种水性UV导电油墨的制备方法，能够简化了工艺同时提高了导电油墨的稳定性和一致性。为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提供以下技术方案：一种水性UV导电油墨的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：以该导电油墨的总重量为基准，将质量百分含量为以下的组分均匀混合形成混合溶液：导电聚合物PEDOT(聚3,4-乙撑二氧噻吩)：40～60％；所述PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物；去离子水：10～30％；氧化剂：1～8％；所述氧化剂为次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钠或次氯酸钾中的一种或者多种；溶剂，10～30％；所述溶剂为二乙二醇丁醚、桐油或正丙醇中的一种或多种；纳米铜粉导电填料，10～20％；稳定剂：0.2～1.2％；所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、十二烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；粘合剂：2～5％；所述粘合剂为2,2-二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或聚丙烯酰胺中的一种或多种；流平剂：1～6％；所述流平剂为TEGOGlide100、纯丙烯酸流平剂、环氧乙烷或环氧丙烷中的一种或多种；消泡剂：0.2～1.2％；所述消泡剂为消泡剂6800、消泡剂810、消泡剂D105、消泡剂T-20GA或消泡剂DF-100中的一种或多种；阻聚剂：0.2～2％；所述阻聚剂为对苯二酚、酚噻嗪、β－苯基萘胺、甲基氢醌THQ或亚甲基蓝中一种或多种；步骤S2：将上述混合溶液加热至65～80℃持续搅拌1小时，然后在常温下冷却2小时，得油墨混合物；步骤S3：将步骤S2中得到的油墨混合物以喷墨打印的方式打印在已预热至60～95℃的基板上形成油墨图形后将该基板放入热风干燥箱中30分钟干燥成型；步骤S4：对基板上的油墨图形进行紫外光固化。作为优选的技术方案，所述步骤S1进一步包括以下步骤：先制备导电聚合物PEDOT水溶液后再形成混合溶液，其中，制备导电聚合物PEDOT水溶液的步骤如下：将质量百分比为40～60％的PEDOT置于圆底烧瓶中,加入质量百分比为10～30％的去离子水,以400r/min的速度进行机械搅拌10分钟，再倒入质量百分比为1～8％氧化剂；将圆底烧瓶加热并保持50～80℃之间，以800r/min的速度进行机械搅拌50分钟,然后再常温下冷却1小时，形成导电聚合物PEDOT水溶液。作为优选的技术方案，所述氧化剂为次氯酸钙(Ca(ClO)2)时，在所述步骤S1中，所述PEDOT与所述次氯酸钙的氧化反应过程如下：作为优选的技术方案，在所述步骤S3中，所述基板选用经玻纤增强后的PET板。作为优选的技术方案，所述纳米铜粉的颗粒直径小于50nm，纯度大于99.9％。与现有技术相比较，由于本专利技术的技术方案，采用价格相对低廉、比容量高的导电聚合物PEDOT和纳米铜制备导电油墨，相比现有技术中采用纳米银颗粒，大大降低了成本且操作简单，易于实现工业化生产；本专利技术的技术方案在印刷过程中无需对油墨进行高温烧结，只需将准备印刷的基底预热至60～95℃，再采用喷墨打印的方式将本专利技术制备的水性UV导电油墨采用喷墨打印的方式打印在预热好的基底上，预热好的基底能加快油墨在基底打印成型，最后将基底干燥成型并紫外光固化。因此本专利技术不仅简化了工艺同时提高了导电油墨的稳定性和一致性。附图说明图1为本专利技术一种水性UV导电油墨的其制备方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例1的水性UV导电油墨的SEM照片。图3为本专利技术实施例2的水性UV导电油墨的SEM照片。图4为本专利技术实施例3的水性UV导电油墨的SEM照片。图5为本专利技术实施例4的水性UV导电油墨的SEM照片。如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术作进一步说明。现有技术中其印刷原理是用将银系导电油墨印刷于印制线路板等基材上，先放置于烘箱中干燥，随后经紫外固化机固化，将其在大约150℃～350℃下烧结，待冷却至常温。纳米银粉价格昂贵极大制约了导电油墨的工业化应用；同时高温烧结会引入不确定的化学反应，从而无法保证导电油墨的稳定性和一致性，使其在实际应用中增加了不确定性。为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种水性UV导电油墨的制备方法，参见图1所示，包括以下步骤：步骤S1：以该导电油墨的总重量为基准，将质量百分含量为以下的组分均匀混合形成混合溶液：导电聚合物PEDOT(聚3,4-乙撑二氧噻吩)：40～60％；所述PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物；去离子水：10～30％；氧化剂：1～8％；所述氧化剂为次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钠或次氯酸钾中的一种或者多种；溶剂，10～30％；所述溶剂为二乙二醇丁醚、桐油或正丙醇中的一种或多种；纳米铜粉导电填料，10～20％；稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性UV导电油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以该导电油墨的总重量为基准，将质量百分含量为以下的组分均匀混合形成混合溶液：导电聚合物PEDOT(聚3,4‑乙撑二氧噻吩)：40～60％；所述PEDOT是EDOT(3，4‑乙撑二氧噻吩单体)的聚合物；去离子水：10～30％；氧化剂：1～8％；所述氧化剂为次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钠或次氯酸钾中的一种或者多种；溶剂，10～30％；所述溶剂为二乙二醇丁醚、桐油或正丙醇中的一种或多种；纳米铜粉导电填料，10～20％；稳定剂：0.2～1.2％；所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵、2‑羟基‑4‑正辛氧基二苯甲酮、十二烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；粘合剂：2～5％；所述粘合剂为2,2‑二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或聚丙烯酰胺中的一种或多种；流平剂：1～6％；所述流平剂为TEGO Glide100、纯丙烯酸流平剂、环氧乙烷或环氧丙烷中的一种或多种；消泡剂：0.2～1.2％；所述消泡剂为消泡剂6800、消泡剂810、消泡剂D105、消泡剂T‑20GA或消泡剂DF‑100中的一种或多种；阻聚剂：0.2～2％；所述阻聚剂为对苯二酚、酚噻嗪、β－苯基萘胺、甲基氢醌THQ或亚甲基蓝中一种或多种；步骤S2：将上述混合溶液加热至65～80℃持续搅拌1小时，然后在常温下冷却2小时，得油墨混合物；步骤S3：将步骤S2中得到的油墨混合物以喷墨打印的方式打印在已预热至60～95℃的基板上形成油墨图形后将该基板放入热风干燥箱中30分钟干燥成型；步骤S4：对基板上的油墨图形进行紫外光固化。...

【技术特征摘要】
1.一种水性UV导电油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以该导电油墨的总重量为基准，将质量百分含量为以下的组分均匀混合形成混合溶液：导电聚合物PEDOT(聚3,4-乙撑二氧噻吩)：40～60％；所述PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物；去离子水：10～30％；氧化剂：1～8％；所述氧化剂为次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钠或次氯酸钾中的一种或者多种；溶剂，10～30％；所述溶剂为二乙二醇丁醚、桐油或正丙醇中的一种或多种；纳米铜粉导电填料，10～20％；稳定剂：0.2～1.2％；所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、十二烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；粘合剂：2～5％；所述粘合剂为2,2-二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸或聚丙烯酰胺中的一种或多种；流平剂：1～6％；所述流平剂为TEGOGlide100、纯丙烯酸流平剂、环氧乙烷或环氧丙烷中的一种或多种；消泡剂：0.2～1.2％；所述消泡剂为消泡剂6800、消泡剂810、消泡剂D105、消泡剂T-20GA或消泡剂DF-100中的一种或多种；阻聚剂：0.2～2％；所述阻聚剂为对苯二酚、酚噻嗪、β－苯基萘胺、甲基氢醌THQ或亚甲基蓝中一种或多种；步骤S2：将上述混合溶液加热至65～80℃持续搅拌1小时，然后在常温下冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢腊梅，何宏，胡更生，袁友伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33