一种导电油墨的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种导电油墨的制备方法，属于导电油墨技术领域。本发明专利技术在乙醇中形成氯化钠的立方状结晶，加入硝酸银生成氯化银，离心分离沉淀，还原氯化银，得到氯化钠/银核壳结构，最后洗涤去除氯化钠内核，得到立方空心银盒子；在制备立方空心银盒子过程中加入碳纤维，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好，具有良好的导电导热性能和电磁屏蔽性；立方空心银盒子具有较小的界面电阻，且在较低的温度下粒子间即可连接成导电通路，且能防止金属银的强烈聚集，使得导电油墨的导电性能较好。

A Method of Preparing Conductive Ink

The invention relates to a preparation method of conductive ink, belonging to the technical field of conductive ink. The invention forms a cubic crystal of sodium chloride in ethanol, adds silver nitrate to form silver chloride, centrifugally separates and precipitates silver chloride, reduces silver chloride, obtains sodium chloride/silver core-shell structure, and finally washes and removes sodium chloride core to obtain cubic hollow silver box; in the process of preparing cubic hollow silver box, carbon fibers are added with high axial strength and modulus, low density and high specific performance. It has no creep, high temperature resistance, good fatigue resistance, good specific heat and electrical conductivity between non-metal and metal, low thermal expansion coefficient and anisotropy, good corrosion resistance, good X-ray transmission, good conductivity, thermal conductivity and electromagnetic shielding; cubic hollow silver box has small interface resistance, and can be connected between particles at lower temperature. The conductive ink has good conductivity because it can prevent the strong aggregation of silver.

【技术实现步骤摘要】
一种导电油墨的制备方法
本专利技术涉及一种导电油墨的制备方法，属于导电油墨

技术介绍
印制电子技术利用高速高效的喷墨打印方式在承印基材上形成连续导电线路或直接生成整个印制电路板，使得电子产品日趋轻薄、精致，且具有低成本、多功能、可靠性好等优点。导电油墨作为印制电子技术的核心材料，其开发具有实际而深远的意义。目前研究较多的导电油墨的导电材料有石墨烯、碳纳米管、金属和高分子等。而其中，金属由于其高导电性能得到了广泛的应用。承印材料从硅基、玻璃纤维基板向轻薄的柔性基材转变的同时对导电油墨的属性提出了更高的要求。通常，诸如PE，PP，PVC，PET等作为柔性基材的塑料薄膜的耐热性较差，故发展低温导电油墨成为印制电子技术的关键所在。油墨是由作为分散相的颜料和作为连续相的连结料构成的一种稳定的粗分散体系。导电油墨作为一种功能性特种油墨，一般由导电功能单元代替颜料分散在基体材料中。导电功能单元以金属颗粒、导电碳黑、导电高分子材料为主。基体材料类似于传统油墨连结料中树脂的作用，主要起到粘接与机械支撑的作用，多为高分子聚合物和陶瓷粉体。另外，为了提高油墨的储存稳定性和使用粘度，通常加入稀释剂、分散剂等助剂用于提高油墨性能。不同材料性质的多样性赋予了导电油墨更多的可能性。虽然能够用于导电油墨的材料种类繁多，但基于导电功能单元划分，基本能划分为有机导电油墨、无机导电油墨和复合导电油墨三大类。导电油墨作为印制电子技术的基础材料，其开发具有实际而深远的意义。银导电油墨由于其高导电性能、良好稳定性及相对较低成本是最具发展前景的研究方向之一。纳米银通过液相还原法制备，利用保护剂来控制其粒度增长。由于大多封端剂都是有机绝缘体，封端剂吸附在纳米银表面阻止了电荷在金属间的传递，所以直接由纳米银印制的电路电阻通常都非常大。通常的作法是对印刷电路进行高温烧结，一方面烧结使纳米银表面的有机封端剂剥离；另一方面，烧结使纳米粒子熔化，使原本的物理接触变成金属结合，减少了接触电阻，提高导电性能。但是，用于柔性电路的承印材料通常为热敏塑料或有机薄膜。目前，烧结温度一般在200℃或者更高，在有机薄膜的玻璃化转变温度之上，烧结会导致承印材料的破坏。幸运的是，当纳米粒子粒径小于100nm时，金属纳米粒子的熔点会随尺寸下降而急剧下降。所以通过减小纳米粒子的粒度来降低烧结温度是一个行之有效的方法。封端剂作为控制纳米粒子粒度降低烧结温度的主要手段可以一定程度改善导电油墨与塑料基材的兼容性。但另一方面我们注意到，纸张作为柔性基材的一种，具有环保、可再生、产量高、便宜、应用广泛等优点。纸基在印制电子中的应用也逐渐得到了人们的关注。不像由玻璃纤维、陶瓷或聚酰亚胺制成的印刷电路板，纸可以反复折叠、三维构型、报废后可焚烧处置。纸基电子电路轻薄，在消费电子、包装、国防军事用一次性系统、医疗感应或低成本的便携式诊断等领域都可有较大应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有导电油墨导电性能较差的问题，提供了一种导电油墨的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将浓度为0.05mol/L的氯化钠水溶液和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌5～10min，得浑浊液；将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌20～30min，得混合液A，加入浓度为0.5mol/L的硝酸银-乙醇溶液，得混合液B；按体积比1∶1将浑浊液和混合液B混合，磁力搅拌并离心分离，收集沉淀，用氯化钠饱和的无水乙醇溶液洗涤1～2次，得洗涤后沉淀，按重量份数计，分别称取10～18份洗涤后沉淀、15～20份氯化钠饱和的无水乙醇溶液、1～10份抗坏血酸溶液、1～5份氢氧化钠-乙醇溶液、1～6份碳纤维，将洗涤后沉淀和氯化钠饱和的无水乙醇溶液混合均匀，得分散液，加入抗坏血酸溶液、氢氧化钠-乙醇溶液和碳纤维混合均匀，静置10～12h，得复合液，离心分离，收集下层滤渣，洗涤并干燥处理，得填料；（2）按重量份数计，分别称取16～24份环氧树脂、30～40份丙酮、10～26份填料、5～12份石墨粉、0.1～0.3份磷酸三丁酯、0.4～0.6份酞酸丁酯、0.1～0.8份固化剂，将环氧树脂和丙酮混合，加入石墨粉和填料搅拌均匀，得共混物，然后分别加入磷酸三丁脂、酞酸丁酯和固化剂，搅拌均匀，得复合共混物，超声波震荡处理，即得导电油墨。步骤（1）所述的浓度为0.05mol/L的氯化钠水溶液和无水乙醇按质量比1∶20混合。步骤（1）所述的聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇按质量比1∶10混合。步骤（1）所述的浓度为0.5mol/L的硝酸银-乙醇溶液和混合液A按体积比1∶5混合。步骤（1）所述的磁力搅拌并离心分离为磁力搅拌2～4h，并在转速为4000～5000r/min下离心分离5～10min。步骤（1）所述的离心分离为在转速为5000～7000r/min下离心分离3～5min。步骤（1）所述的洗涤并干燥处理为用无水乙醇洗涤1～3次，并置于60～80℃下干燥至恒重。步骤（2）所述的超声波震荡处理为将复合共混物超声波震荡处理20～30min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：本专利技术首先是在乙醇中形成氯化钠的立方状结晶，然后加入硝酸银反应生成氯化银，控制氯化银在氯化钠晶体表面异相成核，得到氯化钠/氯化银核壳结构，然后离心分离沉淀，用抗坏血酸原位还原氯化银，得到氯化钠/银核壳结构，最后洗涤去除氯化钠内核，得到立方空心银盒子；在还原过程中形成新的晶核，然后以聚集的形式生长，在适宜的反应条件下，这种聚集可能按线形的方式进行，从而形成纳米纤维，或者是按并列方式聚集，从而形成枝状交叉，最终形成网络状的纳米纤维；在制备立方空心银盒子过程中加入碳纤维，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好，具有良好的导电导热性能和电磁屏蔽性；立方空心银盒子具有较小的界面电阻，且在较低的温度下粒子间即可连接成导电通路，且能防止金属银的强烈聚集，使得导电油墨的导电性能较好。具体实施方式按质量比1∶20将浓度为0.05mol/L的氯化钠水溶液和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌5～10min，得浑浊液；按质量比1∶10将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌20～30min，得混合液A，按体积比1∶5加入浓度为0.5mol/L的硝酸银-乙醇溶液，得混合液B；按体积比1∶1将浑浊液和混合液B混合，磁力搅拌2～4h，并在转速为4000～5000r/min下离心分离5～10min，收集沉淀，用氯化钠饱和的无水乙醇溶液洗涤1～2次，得洗涤后沉淀，按重量份数计，分别称取10～18份洗涤后沉淀、15～20份氯化钠饱和的无水乙醇溶液、1～10份抗坏血酸溶液、1～5份氢氧化钠-乙醇溶液、1～6份碳纤维，将洗涤后沉淀和氯化钠饱和的无水乙醇溶液混合均匀，得分散液，加入抗坏血酸溶液、氢氧化钠-乙醇溶液和碳纤维混合均匀，静置10～12h，得复合液，在转速为5000～7000r/min下离心分离3～5min，收集下层滤渣，用无水乙醇洗涤1～3次，并置于60～80℃下干燥至恒重，得填料；按重量份数计，分别称取16～24份环氧树脂、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电油墨的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将浓度为0.05mol/L的氯化钠水溶液和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌5～10min，得浑浊液；将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌20～30min，得混合液A，加入浓度为0.5mol/L的硝酸银‑乙醇溶液，得混合液B；按体积比1∶1将浑浊液和混合液B混合，磁力搅拌并离心分离，收集沉淀，用氯化钠饱和的无水乙醇溶液洗涤1～2次，得洗涤后沉淀，按重量份数计，分别称取10～18份洗涤后沉淀、15～20份氯化钠饱和的无水乙醇溶液、1～10份抗坏血酸溶液、1～5份氢氧化钠‑乙醇溶液、1～6份碳纤维，将洗涤后沉淀和氯化钠饱和的无水乙醇溶液混合均匀，得分散液，加入抗坏血酸溶液、氢氧化钠‑乙醇溶液和碳纤维混合均匀，静置10～12h，得复合液，离心分离，收集下层滤渣，洗涤并干燥处理，得填料；（2）按重量份数计，分别称取16～24份环氧树脂、30～40份丙酮、10～26份填料、5～12份石墨粉、0.1～0.3份磷酸三丁酯、0.4～0.6份酞酸丁酯、0.1～0.8份固化剂，将环氧树脂和丙酮混合，加入石墨粉和填料搅拌均匀，得共混物，然后分别加入磷酸三丁脂、酞酸丁酯和固化剂，搅拌均匀，得复合共混物，超声波震荡处理，即得导电油墨。...

【技术特征摘要】
1.一种导电油墨的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将浓度为0.05mol/L的氯化钠水溶液和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌5～10min，得浑浊液；将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合，在室温下磁力搅拌20～30min，得混合液A，加入浓度为0.5mol/L的硝酸银-乙醇溶液，得混合液B；按体积比1∶1将浑浊液和混合液B混合，磁力搅拌并离心分离，收集沉淀，用氯化钠饱和的无水乙醇溶液洗涤1～2次，得洗涤后沉淀，按重量份数计，分别称取10～18份洗涤后沉淀、15～20份氯化钠饱和的无水乙醇溶液、1～10份抗坏血酸溶液、1～5份氢氧化钠-乙醇溶液、1～6份碳纤维，将洗涤后沉淀和氯化钠饱和的无水乙醇溶液混合均匀，得分散液，加入抗坏血酸溶液、氢氧化钠-乙醇溶液和碳纤维混合均匀，静置10～12h，得复合液，离心分离，收集下层滤渣，洗涤并干燥处理，得填料；（2）按重量份数计，分别称取16～24份环氧树脂、30～40份丙酮、10～26份填料、5～12份石墨粉、0.1～0.3份磷酸三丁酯、0.4～0.6份酞酸丁酯、0.1～0.8份固化剂，将环氧树脂和丙酮混合，加入石墨粉和填料搅拌均匀，得共混物，然后分别加入磷酸三丁脂、酞酸丁酯和固化剂，搅拌均匀，得复合共混...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭亚，张鑫，骆兵建，
申请(专利权)人：谭亚，
类型：发明
国别省市：江苏,32