一种射频识别天线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种射频识别天线及其制备方法。所述一种射频识别天线，天线图案通过光固化导电油墨印制并压实于易碎纸基材，厚度在3～15μm，结构密实，性能优异，可用于制作易碎、防撕、防转移的电子标签，且制造过程难度低、生产效率高，具有良好的工业实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种射频识别天线及其制备方法
本专利技术涉及一种射频识别天线及其制备方法。
技术介绍
在射频识别(RFID)电子标签中，天线是主要的功能层，其用途是传输最大的能量进出标签芯片。天线是按照射频识别所要求的功能而设计的电子线路。天线的制作质量是RFID标签制造过程中需要控制的关键问题。最常用的做法是通过蚀刻工艺将金属薄膜(铝箔、铜箔)天线负载到PVC、PI或PET等基材上，但该方法制作过程繁琐、污染严重。另一种做法是采用烫印金属箔直接将天线烫印在基材上，无需薄膜材料，但采用烫印技术制作天线，良率较低，制作成本相对较高，不利于大范围推广。采用导电油墨或导电浆料印刷制备RFID天线，以替代传统蚀刻法，是近年来发展出的较好地方法。此种方法一般分为接触式和非接触式两种。在采用接触式印刷时，由于导电油墨的性能所致，极容易发生蹭脏现象，对精细印刷产生不良影响。导电油墨的导电性能会被导电材料种类、粒子大小、形状、填充量、分散状态、黏合剂种类以及固化时间等诸多因素影响。RFID天线对导电性要求极高，在印刷过程中，可能会遇到由于烘干不完全、印刷厚度薄而引起的油墨电阻增大等现象。RFID天线制造的电子标签一大应用领域是防伪，要求标签具有易碎、防撕、防转移的特性，多应用于烟草、酒类、药品、化妆品及汽车零部件等物品的溯源和防伪。目前的主流技术有两种：一种是通过将超薄铝箔制备的天线烫印于基材表面，再结合易碎纸面材封装成易碎标签；另一种是采用导电银浆直接在PET基材上印刷天线图案。前者制作过程难度大、成本较高；后者使用贵金属银的成本较高，而且需要通过长时间的烘干处理工艺，生产效率低，且PET基材在易撕毁、防转移方面总是不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种射频识别天线及其制备方法，解决了上述
技术介绍
中的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种射频识别天线的制备方法，包括以下步骤：(1)导电油墨的制备：按质量称取基体预聚物、活性稀释单体，依次加入称取的石墨烯纳米片、银颗粒进行搅拌分散，然后加入分散剂和偶联剂继续搅拌分散，再加入光引发剂、光敏剂和助剂继续搅拌分散；将分散后的混合物经过三辊研磨和均质处理得到导电油墨；(2)印刷：将导电油墨通过印刷工艺在易碎纸基材上进行印刷，得到天线图案；(3)光固化：将天线图案用UV-LED光源照射5s～120s至固化，所述UV-LED光源包括中心波长为315-420nm的UVA光源，所述UV-LED光源单位面积的能量为5000～7000MJ/cm2；(4)压实：将光固化后的天线图案通过压制工艺进行压实至厚度为3～15μm，得到密实的射频识别天线。在本专利技术一较佳实施例中，所述石墨烯纳米片大小为0.01～20μm。在本专利技术一较佳实施例中，所述银颗粒粒度为0.01～20μm。在本专利技术一较佳实施例中，所述基体预聚物包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨改性丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯树脂中的至少一种。在本专利技术一较佳实施例中，所述活性稀释单体包括脂肪族丙烯酸酯、芳香族丙烯酸酯、烷氧化丙烯酸酯。在本专利技术一较佳实施例中，所述光引发剂为自由基型光引发剂，包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,4-二乙基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮中的至少一种。在本专利技术一较佳实施例中，所述光敏剂为4-甲基二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、苯甲酰甲酸甲酯、硫杂蒽酮中的一种或两种。在本专利技术一较佳实施例中，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。在本专利技术一较佳实施例中，所述分散剂包括聚丙烯酸、巯基乙酸类分散剂中的至少一种。在本专利技术一较佳实施例中，所述助剂包括氟改性丙烯酸树脂、聚醚改性有机硅氧烷流平剂中的至少一种。在本专利技术一较佳实施例中，所述易碎纸基材在非印刷的一面涂布有胶水。本专利技术还提供了一种射频识别天线，利用上述方法制备而成，包括易碎纸基材和天线图案；所述天线图案由导电油墨通过光固化印制并压实于易碎纸基材；所述导电油墨按重量份包括如下组分：石墨烯纳米片0.1～30份，银颗粒1～80份，基体预聚物1～26份，活性稀释单体1～15份，光引发剂0.1～5.5份，光敏剂0.1～2份，偶联剂0.1～3份，分散剂0.1～5份，助剂0.1～5份。上述配比的光固化导电油墨主要成分为石墨烯纳米碳材料，在确保导电性要求的基础上很大程度上降低了导电金属的含量。采用石墨烯基导电油墨印制RFID天线，可以避免传统方法中生产铝材和蚀刻铝天线的高污染工艺流程。通过在导电油墨配方中采用适合于黑色体系颜料的引发剂以及预聚体和稀释单体，避免使用挥发性溶剂，并采用先进的光固化工艺，可以进一步促进天线生产过程的低碳节能和环保化。在标签完成溯源使用目的后，废弃的传统铝制天线标签和PET基材无法自然降解，也将对环境保护造成损害。而石墨烯基RFID天线及配合使用的纸质基材与面材基本无需回收处理，也不会对环境造成污染问题，可以很大程度上确保产品生命周期的绿色循环。采用光固化工艺是在室温条件下进行，固化时间一般仅为数十秒，而一般的导电银浆热固化工艺温度为100～160℃，热固化至少需要数十分钟。光固化的生产过程无溶剂挥发，低碳节能且绿色环保。传统的热固化处理后，由于溶剂挥发，烘干后的干膜厚度明显小于印刷后的湿膜厚度。采用光固化处理后，干膜厚度基本相当于湿膜厚度，再通过一定的压实工艺处理，可以在相对较大干膜厚度基础上确保干膜的密实性，从而在厚度及密实性上双方面确保膜层的导电性。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：1.通过采用具有高导电性的UV-LED光固化石墨烯基导电油墨印刷制作RFID天线，天线性能优异，生产过程无溶剂挥发、固化时间短、节能绿色环保，所生产的产品成本低于采用低温导电银浆制作的同款天线成本。2.通过调节导电油墨性能，提高天线图案印刷精度，光固化工艺大大减短油墨干燥时间，快速干燥使后续压实工艺得以实现，通过压实工艺，可以确保光固化后的天线图案具有密实的微观结构。3.采用易碎纸作为天线基材，确保了印刷天线的附着力；封装的面材与基材都属于可自然降解材料，标签使用与废弃过程环保无污染；采用镭射或模切设备在天线基材上加工出切口，确保了基材及封装面材在切口处受力撕下时天线图案即时撕毁破坏。附图说明图1为一种射频识别天线制备工艺流程图。图2为一种射频识别天线印刷后结构示意图。图3为一种易碎防转移的RFID电子标签制造后的结构示意图，其中d-△d指的是印刷并经光固化后的天线厚度为d，再经压实工艺处理后，天线厚度减少△d，天线实际厚度为d-△d。图4为一种易碎防转移的RFID电子标签应用结构示意图。图5为一种易碎防转移的RFID电子标签制备工艺流程图。其中，S01:粘附有易碎纸的铜版纸；S02：带有胶水的易碎纸背面(特碎)；S03：铜版纸底材；S04：印制有RFID天线的易碎纸-铜版纸组合纸；S05：S04铜版纸背面；S06：封装后的RFID电子标签成品；S07：镭射或模切设备；S08：RFID电子标签成品图6为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频识别天线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)导电油墨的制备：按质量称取基体预聚物、活性稀释单体，依次加入称取的石墨烯纳米片、银颗粒进行搅拌分散，然后加入分散剂和偶联剂继续搅拌分散，再加入光引发剂、光敏剂和助剂继续搅拌分散；将分散后的混合物经过三辊研磨和均质处理得到导电油墨；(2)印刷：将导电油墨通过印刷工艺在易碎纸基材上进行印刷，得到天线图案；(3)光固化：将天线图案用UV‑LED光源照射5s～120s至固化，所述UV‑LED光源包括中心波长为315‑420nm的UVA光源，所述UV‑LED光源单位面积的能量为5000～7000MJ/cm2；(4)压实：将光固化后的天线图案通过压制工艺进行压实至厚度为3～15μm，得到密实的射频识别天线。

【技术特征摘要】
1.一种射频识别天线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)导电油墨的制备：按质量称取基体预聚物、活性稀释单体，依次加入称取的石墨烯纳米片、银颗粒进行搅拌分散，然后加入分散剂和偶联剂继续搅拌分散，再加入光引发剂、光敏剂和助剂继续搅拌分散；将分散后的混合物经过三辊研磨和均质处理得到导电油墨；(2)印刷：将导电油墨通过印刷工艺在易碎纸基材上进行印刷，得到天线图案；(3)光固化：将天线图案用UV-LED光源照射5s～120s至固化，所述UV-LED光源包括中心波长为315-420nm的UVA光源，所述UV-LED光源单位面积的能量为5000～7000MJ/cm2；(4)压实：将光固化后的天线图案通过压制工艺进行压实至厚度为3～15μm，得到密实的射频识别天线。2.根据权利要求1所述一种射频识别天线的制备方法，其特征在于：所述石墨烯纳米片大小为0.01～20μm。3.根据权利要求1所述一种射频识别天线的制备方法，其特征在于：所述银颗粒粒度为0.01～20μm。4.根据权利要求1所述一种射频识别天线的制备方法，其特征在于：所述基体预聚物包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨改性丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯树脂中的至少一种。5.根据权利要求1所述一种射频识别天线的制备方法，其特征在于：所述活性稀释单体包括脂肪族丙烯酸酯、芳香族丙烯酸酯、烷氧化丙烯酸酯。6.根据权利要求1所述一种射频识别天线的制备方法，其特征在于：所述光引发剂为自由基型光引发剂，包括2,4,6-三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宜波，魏岚，曾冬清，
申请(专利权)人：厦门信达光电物联科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35