一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及导电油墨技术领域，尤其涉及一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨及其制备方法；一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨包括以下重量份数的组分：低熔点液态金属50‑92份、乙二醇50‑85份、丙烯酸树脂5‑8份、羧甲基纤维素1‑3份、抗氧化分散剂0.1‑0.2份、1‑羟基环己基苯基甲酮0.2‑0.6份、苯甲酰甲酸甲酯0.2‑0.3份、海藻酸钠0.1‑0.5份、二丁基羟基甲苯0.2‑0.5份、聚乙烯醇1‑4份、聚乙二醇0.1‑0.4份、高分子溶液100‑300份；本发明专利技术具有低弹性模量、柔性、可延展等特性，能够适用于柔性、薄膜的高分子包装材料上的图形化印刷。

【技术实现步骤摘要】
一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨及其制备方法
：本专利技术涉及导电油墨
，尤其涉及一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨及其制备方法。
技术介绍
：导电油墨是构筑功能印刷电子元件的基础材料，是印刷电子的核心技术。当前，广泛采用以纳米银、石墨烯、碳纳米管等高弹性模量高导电颗粒作为导电介质制备导电油墨。然而，以金属类(铜、银等)和碳系(石墨烯、碳纳米管等)为导电介质制备导电油墨具有以下不足：高弹性模量、断裂伸长率低，不具备很好的可拉伸性。采用上述材料制备的导电油墨，印刷在柔性、薄膜的高分子包装材料中，由于导电油墨材料与高分子基体的弹性模量差异高达5-6数量级，在包装材料受外力发生压缩、拉伸共形变时易产生微裂纹，降低了电信号传输能力，进而影响器件的可靠性与使用寿命。因此，制备低弹性模量、柔性、可延展的导电油墨将能有效地保证印刷电子元件在压缩、拉伸过程中的可靠性。
技术实现思路
：本专利技术的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，具有低弹性模量、柔性、可延展等特性，能够适用于柔性、薄膜的高分子包装材料上的图形化印刷；本专利技术还提供了一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，包括以下重量份数的组分：低熔点液态金属50-92份、乙二醇50-85份、丙烯酸树脂5-8份、羧甲基纤维素1-3份、抗氧化分散剂0.1-0.2份、1-羟基环己基苯基甲酮0.2-0.6份、苯甲酰甲酸甲酯0.2-0.3份、海藻酸钠0.1-0.5份、二丁基羟基甲苯0.2-0.5份、聚乙烯醇1-4份、聚乙二醇0.1-0.4份、高分子溶液100-300份。对上述方案的进一步改进为，所述低熔点液态金属是以镓基为主要成分的镓基液态金属，镓基液态金属包括以下重量份数的组分：金属镓65-85份、金属铟0-20份、金属锡0-13份。对上述方案的进一步改进为，所述抗氧化分散剂包括以下重量份数的组分：苯并三唑2-6份、乙醇6-12份、聚乙烯吡咯烷酮1-3份。对上述方案的进一步改进为，所述高分子溶液的溶质为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺聚氨酯、聚丙烯酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物、聚己内酯中的一种或多种组合；所述高分子溶液的溶剂为水、醇、丙酮、三氯甲烷、环己酮、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种组合。一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨的制备方法，包括以下步骤：A1、将抗氧化分散剂加入高分子溶液中并搅拌，所述搅拌速度为110-120r/min，搅拌时间为2-5min，得到第一混合液；B1、将低熔点液态金属加入所述第一混合液中并搅拌，所述搅拌速度为100-150r/min，搅拌时间为1-3min，得到第二混合液；C1、通过物理方法将第二混合液中的低熔点液态金属粉碎为纳米级的纳米金属颗粒；D1、对具有纳米级的纳米金属颗粒的第二混合液采用去离子水反复清洗后，离心分散，去除多余液相，烘干得到第一纳米金属颗粒；E1、将第一纳米金属颗粒、乙二醇、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素、1-羟基环己基苯基甲酮、苯甲酰甲酸甲酯、海藻酸钠、二丁基羟基甲苯、聚乙烯醇、聚乙二醇搅拌并混合，所述搅拌速度为30-70r/min，搅拌时间为8-20min，得到所述纳米金属导电油墨。对上述方案的进一步改进为，在所述步骤C1中，将第二混合液中的低熔点液态金属粉碎为纳米级的纳米金属颗粒的物理方法为超声波粉碎和/或高速旋转剪切。对上述方案的进一步改进为，所述将第二混合液中的低熔点液态金属粉碎为纳米级的纳米金属颗粒的物理方法为超声波粉碎，超声波粉碎包括以下步骤：A2、将第二混合液放入超声波细胞粉碎机中；B2、将超声波细胞粉碎机的超声功率设置为500-2000W，将超声波细胞粉碎机的超声频率设置为18-20KHz，将超声波细胞粉碎机的超声振幅设置为45％-55％，将超声波细胞粉碎机的的超声处理时间设置为5-50min，启动超声波细胞粉碎机并对第二混合液中的低熔点液态金属进行粉碎；C2、将第二混合液从超声波细胞粉碎机中取出；D2、对具有纳米级的纳米金属颗粒的第二混合液采用去离子水反复清洗后，离心分散，去除多余液相，烘干得到第一纳米金属颗粒。对上述方案的进一步改进为，本专利技术还包括以下步骤：E2、将第一纳米金属颗粒放入超声波细胞粉碎机中；F2、将超声波细胞粉碎机的超声功率设置为1000-2000W，将超声波细胞粉碎机的超声频率设置为18-20KHz，将超声波细胞粉碎机的超声振幅设置为50％-55％，将超声波细胞粉碎机的的超声处理时间设置为15-50min，启动超声波细胞粉碎机并对第一纳米金属颗粒进行粉碎；G2、获得比第一纳米金属颗粒粒径更小的第二纳米金属颗粒；H2、将第二纳米金属颗粒、乙二醇、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素、1-羟基环己基苯基甲酮、苯甲酰甲酸甲酯、海藻酸钠、二丁基羟基甲苯、聚乙烯醇、聚乙二醇搅拌并混合，所述搅拌速度为30-70r/min，搅拌时间为8-20min，得到所述纳米金属导电油墨。对上述方案的进一步改进为，在所述步骤E2中，在将第一纳米金属颗粒放入超声波细胞粉碎机中前，还包括以下步骤：E21、将第一纳米金属颗粒加入到pH值在3-10之间的去氧化层溶液中，加热并搅拌所述去氧化层溶液，加热温度为200-260°，加热时间为10-35min，搅拌速度为30-200r/min，搅拌时间为10-35min。对上述方案的进一步改进为，在所述步骤E2中，还包括以下步骤：E22、将第一纳米金属颗粒从去氧化层溶液中分离出来；E23、向第一纳米金属颗粒中加入抗氧化保护剂并混合；所述抗氧化保护剂包括以下重量份数的组分：石英砂5～15份、萤石15～25份、无水硼砂10～20份、纯碱22～35份和硅灰石10～20份。本专利技术有益效果在于：本专利技术提供的一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，包括以下重量份数的组分：低熔点液态金属50-92份、乙二醇50-85份、丙烯酸树脂5-8份、羧甲基纤维素1-3份、抗氧化分散剂0.1-0.2份、1-羟基环己基苯基甲酮0.2-0.6份、苯甲酰甲酸甲酯0.2-0.3份、海藻酸钠0.1-0.5份、二丁基羟基甲苯0.2-0.5份、聚乙烯醇1-4份、聚乙二醇0.1-0.4份、高分子溶液100-300份；本专利技术具有以下优点：1、相较于以常见金属、碳材料作为导电介质制备导电油墨，低熔点液态金属的电导率为3.4-6.7×104S/cm，低熔点液态金属的弹性模量要低10-12个数量级，本专利技术以低熔点液态金属作为导电介质制备导电油墨，由于低熔点液态金属具备独特的机械变形能力，易形貌重构、可变形，本专利技术制得的导电油墨可拉伸、可弯曲、可压缩、可扭曲，能够适用于柔性、薄膜的高分子包装材料上的图形化印刷；2、由于液态金属具有高表面张力，会阻碍在包装材料上的大面积图形化印制，本专利技术通过大功率超声波粉碎对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，其特征在于：包括以下重量份数的组分：低熔点液态金属50-92份、乙二醇50-85份、丙烯酸树脂5-8份、羧甲基纤维素1-3份、抗氧化分散剂0.1-0.2份、1-羟基环己基苯基甲酮0.2-0.6份、苯甲酰甲酸甲酯0.2-0.3份、海藻酸钠0.1-0.5份、二丁基羟基甲苯0.2-0.5份、聚乙烯醇1-4份、聚乙二醇0.1-0.4份、高分子溶液100-300份。/n

【技术特征摘要】
1.一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，其特征在于：包括以下重量份数的组分：低熔点液态金属50-92份、乙二醇50-85份、丙烯酸树脂5-8份、羧甲基纤维素1-3份、抗氧化分散剂0.1-0.2份、1-羟基环己基苯基甲酮0.2-0.6份、苯甲酰甲酸甲酯0.2-0.3份、海藻酸钠0.1-0.5份、二丁基羟基甲苯0.2-0.5份、聚乙烯醇1-4份、聚乙二醇0.1-0.4份、高分子溶液100-300份。


2.根据权利要求1所述的一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，其特征在于：所述低熔点液态金属是以镓基为主要成分的镓基液态金属，镓基液态金属包括以下重量份数的组分：金属镓65-85份、金属铟0-20份、金属锡0-13份。


3.根据权利要求1所述的一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，其特征在于：所述抗氧化分散剂包括以下重量份数的组分：苯并三唑2-6份、乙醇6-12份、聚乙烯吡咯烷酮1-3份。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨，其特征在于：所述高分子溶液的溶质为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺聚氨酯、聚丙烯酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物、聚己内酯中的一种或多种组合；所述高分子溶液的溶剂为水、醇、丙酮、三氯甲烷、环己酮、二氯甲烷、四氢呋喃中的一种或多种组合。


5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A1、将抗氧化分散剂加入高分子溶液中并搅拌，所述搅拌速度为110-120r/min，搅拌时间为2-5min，得到第一混合液；
B1、将低熔点液态金属加入所述第一混合液中并搅拌，所述搅拌速度为100-150r/min，搅拌时间为1-3min，得到第二混合液；
C1、通过物理方法将第二混合液中的低熔点液态金属粉碎为纳米级的纳米金属颗粒；
D1、对具有纳米级的纳米金属颗粒的第二混合液采用去离子水反复清洗后，离心分散，去除多余液相，烘干得到第一纳米金属颗粒；
E1、将第一纳米金属颗粒、乙二醇、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素、1-羟基环己基苯基甲酮、苯甲酰甲酸甲酯、海藻酸钠、二丁基羟基甲苯、聚乙烯醇、聚乙二醇搅拌并混合，所述搅拌速度为30-70r/min，搅拌时间为8-20min，得到所述纳米金属导电油墨。


6.根据权利要求5所述的一种可图形化印刷的纳米金属导电油墨的制备方法，其特征在于：在所述步骤C1中，将第二混合液中的低熔点液态金属粉碎为纳米级的纳米金属颗粒的物理方法为超声波粉碎和/或高速旋转剪切。

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭红，李小东，张峻岭，
申请(专利权)人：东莞职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44