一种易储存长效导电墨水的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种易储存长效导电墨水的制备方法，属于导电材料制备技术领域。本发明专利技术先用甲基丙烯酰氧乙烯氯化铵制得预改性聚苯乙烯微球，随后，用卤代烃改性木质素磺酸钠制得添加剂，将添加剂处理预改性聚苯乙烯微球，并加入硫酸铜和还原剂，共同反应后，制得导电剂；最后将导电剂与丙酮混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入交联剂，粘结剂和固化剂，于温度为30～40℃，转速为300～320r/min的条件下，搅拌混合30～60min后，并于频率为45～55kHz的条件下超声分散20～30min后，得导电墨水，本发明专利技术制得的易储存长效导电墨水具有较好的储存性，并且导电效果优异，对本技术领域具有较大的促进作用。

A Method for Preparing Long-lasting Conductive Ink for Easy Storage

The invention discloses a preparation method for easy storage and long-term conductive ink, which belongs to the technical field of conductive material preparation. The method first uses ammonium methacryloxyethylene chloride to prepare pre-modified polystyrene microspheres, then uses halogenated hydrocarbons to modify sodium lignosulfonate to prepare additives, treats the pre-modified polystyrene microspheres with additives, adds copper sulfate and reductant, reacts together to prepare conductive agent; finally, the conductive agent and acetone are mixed in the mixer, and cross-linking agent is added to the mixer. The binder and curing agent, under the conditions of temperature 30-40 C and rotating speed 300-320 r/min, mix 30-60 minutes after mixing, and disperse 20-30 minutes under the condition of frequency 45-55 kHz by ultrasound, can obtain conductive ink. The storage and long-term conductive ink prepared by the invention has good storage performance and excellent conductive effect, and has great promotion effect on the technical field.

【技术实现步骤摘要】
一种易储存长效导电墨水的制备方法
本专利技术公开了一种易储存长效导电墨水的制备方法，属于导电次材料制备

技术介绍
导电墨水为多组分体系，主要由导电填料和多种添加剂组成。导电填料一般分散在水性或有机溶剂型溶液中，添加剂多为润湿剂、粘合剂、表面活性剂、消泡剂等，这些组分有机的组合起来以保证导电墨水通过印制设备印制到基材后能达到最佳的效果。导电填料的选择主要取决于印制图案的各种印制要求，如对物理性能的要求有导电性、透光性、耐弯折性、牢度（对于柔性印制电子尤其重要），对物理化学性能的要求有耐聚集稳定性，以及要满足与印制设备有相容性的要求。印刷电子技术中，功能化印刷墨水对于电子器件的性能至关重要。印刷墨水是一种包含了微纳米材料、稳定剂和流变改性剂的多组分系统。印刷电子器件的不同组成部分需要不同性能的墨水，例如，在印刷薄膜晶体管时，有源层使用半导体类型的墨水，电极使用导电型墨水，介电层使用绝缘型墨水。导电型墨水在具有传统墨水的稳定性、低成本和印刷适性的同时，应具有优良的载流子迁移率、功能稳定性、可重复性，同时避免过于复杂或极端的后续处理。因此，从传统印刷的单纯信息转移拓展至印刷电子的功能化制造的进程，与微纳米材料的研究发展密切相关。应用于印刷导电线路的微纳米材料主要包括纳米碳材料、金属纳米材料、高聚物等。其中，金属纳米粒子的导电机理为自由电子移动，主要使用金、银、铜、铝4类金属。金银纳米粒子或纳米线具有优秀的抗氧化与导电性能，但成本高；铜与铝纳米粒子或纳米线导电性能优良，但易氧化。根据导电填料的不同，导电墨水可分为无机系导电墨水、有机系导电墨水和复合系导电墨水。无机系导电墨水的功能单元包含金属类和非金属类。非金属类导电组分主要为碳材料等，传统的碳材料虽然价格低廉，但导电性不佳，因而目前应用范围并不广泛。但是随着近年来石墨烯，碳纳米管等碳材料领域取得巨大的发展，碳材料也具有广阔的发展前景。如石墨烯和碳纳米管就具有非常优异的电学性能、光学性能和机械性能，是很好的电子学和光电子学材料。单个碳纳米管的导电性甚至接近金属的导电性。但是由于存在着完美结构难以再现和高长径比带来的易堵塞印制设备等问题，其应用受到限制有机系导电墨水的功能单元主要是合成导电高分子材料，其也被称作本征型导电高分子，也称为合成金属。具有共轭π键、长链结构的导电高分子在掺杂状态下可具有与金属相似的电化学性质的特点，并且具有传统聚合物所具有的机械性和可加工性，可实现降低固化温度，简化分子线路与器件制造程序的目的，但是，有机系导电墨水电导率比较低，且化学性能不稳定，应用受到限制。复合导电油墨是导电墨水的重要发展方向，旨在充分发挥无机系导电墨水和有机系导电墨水的优势，将无机导电功能单元和有机材料支撑体有机的结合起来。无机纳米材料电荷迁移率远高于有机电子材料，并且性能稳定，而有机电子材料固化温度低、工艺操作性强。但是，由于无机材料和高分子材料亲和性差，复合导电油墨的研发必须解决保证金属颗粒在导电墨水中保持高浓度单颗粒化且不发生凝聚的问题。目前传统的导电墨水的储存性能和导电性能还无法进一步提高的问题，以求探索研制出具有良好综合性能的导电墨水是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统的导电墨水储存性能和导电性能无法进一步提升的问题，提供了一种易储存长效导电墨水的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种易储存长效导电墨水的制备方法，具体制备步骤为：（1）将预处理苯乙烯与乙醇溶液按质量比1：5～1：6混合，并加入预处理苯乙烯质量0.02～0.04倍的引发剂，于氮气氛围下，搅拌反应，得预聚体混合物，将预聚体混合物与甲基丙烯酰氧乙烯氯化铵按质量比200：1～500：1混合，于氮气氛围下搅拌反应后，过滤，干燥，得预改性聚苯乙烯微球；（2）将木质素磺酸钠溶液与甲醛按质量比20：1～25：1混合，并加入甲醛质量2～4倍的亚硫酸钠，搅拌反应后，得预处理木质素磺酸钠溶液，将预处理木质素磺酸钠溶液与碘化钾按质量比90：1～120：1混合，并加入预处理木质素磺酸钠溶液质量0.1～0.3倍的1,6-二溴己烷溶液，于碱性条件下搅拌反应后，得处理剂混合物，将处理剂混合物萃取，过滤，得滤液，将滤液旋蒸浓缩，即得添加剂；（3）将预改性聚苯乙烯微球与水按质量比1：10～1：12混合，并加入预改性聚苯乙烯微球质量2～3倍的添加剂，搅拌混合后，得预改性聚苯乙烯微球混合物，将预改性聚苯乙烯微球混合物与硫酸铜按质量比15：1～15：3混合，并加入预改性聚苯乙烯微球混合物质量0.1～0.2倍的柠檬酸三钠和预改性聚苯乙烯微球混合物质量0.1～0.3倍的还原剂，调节pH至9.0～10.0后，于氮气氛围下搅拌反应，同时以15～35mL/min的速率滴入预改性聚苯乙烯微球混合物质量8～9倍的无水乙醇，搅拌混合后，过滤，干燥，得导电剂；（4）按重量份数计，依次称取：60～80份丙酮，5～8份交联剂，15～35份粘结剂，5～6份固化剂和15～25份导电剂；将导电剂与丙酮混合，并加入交联剂，粘结剂和固化剂，搅拌混合后，超声分散，得导电墨水。步骤（1）所述预处理苯乙烯为将苯乙烯与质量分数为4～6%的氢氧化钠溶液按质量会比1：5～1：6混合，减压蒸馏，得预处理苯乙烯。步骤（1）所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰中任意一种。步骤（2）所述将木质素磺酸钠与水按质量比1：10～1：12混合，并调节pH至11.0～11.5，得木质素磺酸钠溶液。步骤（2）所述所述1,6-二溴己烷溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比5：1混合，得1,6-二溴己烷溶液。步骤（3）所述还原剂为水合肼，硼氢化钠或硼氢化钾中任意一种。步骤（4）所述所述粘结剂为环氧树脂E-20，环氧树脂E-44或环氧树脂E-51中任意一种。步骤（4）所述所述固化剂为将乙二胺与三乙烯四胺按质量比3：1～5：1混合，并加入乙二胺质量2～3倍的二乙胺，搅拌混合，得固化剂。步骤（2）所述萃取所用萃取剂为石油醚，乙醚或氯仿中任意一种，优选为石油醚。步骤（4）所述交联剂为将伯胺类化合物与异氰酸酯按质量比5：1～8：1混合，并加入伯胺类化合物质量0.1～0.2倍的碳酸氢钙，搅拌混合后，得交联剂，所述伯胺类化合物为聚烯丙胺或聚乙烯亚胺中任意一种。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备导电墨水时使用聚苯乙烯微球作为导电剂的基料，首先，使用聚苯乙烯为核制备导电剂可使导电剂在加入产品中后，由于聚苯乙烯核壳结构的密度相对于纯金属较小，因此在加入产品中后不易发生沉降，从而保证导电剂在产品中的分散性，进而使产品的储存时间延长，其次，聚苯乙烯微球在经过改性后，聚苯乙烯微表面带有电荷，在加入产品中后，聚苯乙烯微球可在静电斥力的作用下，均匀分布于产品中，从而在铜离子发生还原反应时，将产生的铜颗粒均匀分布于还原体系中，阻止铜的团聚，并吸附与聚苯乙烯微球表面，进而在加入产品中后，铜单质可随聚苯乙烯微球一同均匀分布于产品之中，使产品的导电性能提高；（2）本专利技术在制备导电墨水时使用添加剂对预改性聚苯乙烯微球进行处理，制得导电剂，一方面，添加剂中经1,6-二溴己烷改性的木质素磺酸钠具有三维网络结构，且木质素磺酸钠中含有大量磺酸根基团，在与预改性聚苯乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种易储存长效导电墨水的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将预处理苯乙烯与乙醇溶液按质量比1：5～1：6混合，并加入预处理苯乙烯质量0.02～0.04倍的引发剂，于氮气氛围下，搅拌反应，得预聚体混合物，将预聚体混合物与甲基丙烯酰氧乙烯氯化铵按质量比200：1～500：1混合，于氮气氛围下搅拌反应后，过滤，干燥，得预改性聚苯乙烯微球；（2）将木质素磺酸钠溶液与甲醛按质量比20：1～25：1混合，并加入甲醛质量2～4倍的亚硫酸钠，搅拌反应后，得预处理木质素磺酸钠溶液，将预处理木质素磺酸钠溶液与碘化钾按质量比90：1～120：1混合，并加入预处理木质素磺酸钠溶液质量0.1～0.3倍的1,6‑二溴己烷溶液，于碱性条件下搅拌反应后，得处理剂混合物，将处理剂混合物萃取，过滤，得滤液，将滤液旋蒸浓缩，即得添加剂；（3）将预改性聚苯乙烯微球与水按质量比1：10～1：12混合，并加入预改性聚苯乙烯微球质量2～3倍的添加剂，搅拌混合后，得预改性聚苯乙烯微球混合物，将预改性聚苯乙烯微球混合物与硫酸铜按质量比15：1～15：3混合，并加入预改性聚苯乙烯微球混合物质量0.1～0.2倍的柠檬酸三钠和预改性聚苯乙烯微球混合物质量0.1～0.3倍的还原剂，调节pH至9.0～10.0后，于氮气氛围下搅拌反应，同时以15～35mL/min的速率滴入预改性聚苯乙烯微球混合物质量8～9倍的无水乙醇，搅拌混合后，过滤，干燥，得导电剂；（4）按重量份数计，依次称取：60～80份丙酮，5～8份交联剂，15～35份粘结剂，5～6份固化剂和15～25份导电剂；将导电剂与丙酮混合，并加入交联剂，粘结剂和固化剂，搅拌混合后，超声分散，得导电墨水。...

【技术特征摘要】
1.一种易储存长效导电墨水的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将预处理苯乙烯与乙醇溶液按质量比1：5～1：6混合，并加入预处理苯乙烯质量0.02～0.04倍的引发剂，于氮气氛围下，搅拌反应，得预聚体混合物，将预聚体混合物与甲基丙烯酰氧乙烯氯化铵按质量比200：1～500：1混合，于氮气氛围下搅拌反应后，过滤，干燥，得预改性聚苯乙烯微球；（2）将木质素磺酸钠溶液与甲醛按质量比20：1～25：1混合，并加入甲醛质量2～4倍的亚硫酸钠，搅拌反应后，得预处理木质素磺酸钠溶液，将预处理木质素磺酸钠溶液与碘化钾按质量比90：1～120：1混合，并加入预处理木质素磺酸钠溶液质量0.1～0.3倍的1,6-二溴己烷溶液，于碱性条件下搅拌反应后，得处理剂混合物，将处理剂混合物萃取，过滤，得滤液，将滤液旋蒸浓缩，即得添加剂；（3）将预改性聚苯乙烯微球与水按质量比1：10～1：12混合，并加入预改性聚苯乙烯微球质量2～3倍的添加剂，搅拌混合后，得预改性聚苯乙烯微球混合物，将预改性聚苯乙烯微球混合物与硫酸铜按质量比15：1～15：3混合，并加入预改性聚苯乙烯微球混合物质量0.1～0.2倍的柠檬酸三钠和预改性聚苯乙烯微球混合物质量0.1～0.3倍的还原剂，调节pH至9.0～10.0后，于氮气氛围下搅拌反应，同时以15～35mL/min的速率滴入预改性聚苯乙烯微球混合物质量8～9倍的无水乙醇，搅拌混合后，过滤，干燥，得导电剂；（4）按重量份数计，依次称取：60～80份丙酮，5～8份交联剂，15～35份粘结剂，5～6份固化剂和15～25份导电剂；将导电剂与丙酮混合，并加入交联剂，粘结剂和固化剂，搅拌混合后，超声分散，得导电墨水。2.根据权利要求1所述的一种易储存长效导电墨水的制备方法，其特征在于：步骤（1）所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玲玲，
申请(专利权)人：江苏奔拓电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32