專利名稱:環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料及其制備方法,屬于涂料行業(yè)。
背景技術(shù):
印刷電子是指利用印刷技術(shù)低成本地制造電子產(chǎn)品的技術(shù)。近幾年來,印刷電子已經(jīng)在我國廣泛發(fā)展,用于制造透明導(dǎo)電薄膜、RFID標(biāo)簽、TFT、柔性線路等。相比于傳統(tǒng)的硅基電路制作工藝,印刷電子技術(shù)將提供更具低成本、柔性化、可批量生產(chǎn)的優(yōu)勢。實現(xiàn)這一技術(shù)的關(guān)鍵原材料是導(dǎo)電漿料,根據(jù)導(dǎo)電顆粒的類型和大小,可分為不同的種類,其中納米銀導(dǎo)電漿料是最具發(fā)展前途的一種。納米銀導(dǎo)電墨水低溫度干燥(100°C 150°C)便可獲得高導(dǎo)電性,極大地拓展了承印物的使用范圍,例如PET、紙張等;銀顆粒粒徑處于納米級別,適合于印刷精細(xì)線路;納米銀導(dǎo)電墨水化學(xué)穩(wěn)定性高,抗氧化,以上優(yōu)點使其能夠廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品印刷。使用納米銀導(dǎo)電墨水印刷電子產(chǎn)品,大多數(shù)情況下,承印基材為薄膜(PET、P1、PE等),要求墨層干燥后電阻低、附著力高。薄膜的表面性質(zhì)對墨層的附著力有重大影響,經(jīng)過預(yù)處理(電暈放電或化學(xué)腐蝕)的薄膜表面能高(40達(dá)因以上)并且粗糙,能與納米銀導(dǎo)電墨水產(chǎn)生高的結(jié)合力。未經(jīng)處理的薄膜表面光滑,表面能低,不易吸附其他物質(zhì),且納米銀導(dǎo)電墨水采用環(huán)保型溶劑,對薄膜沒有溶解、溶脹能力,致使附著力較低。提高納米導(dǎo)電墨水在低能薄膜表面附著力的途徑有1.在導(dǎo)電墨水中加入樹脂,但樹脂的量大于3%就會對導(dǎo)電墨水的導(dǎo)電性產(chǎn)生極大的降低,同時對附著力的提高不明顯。2.導(dǎo)電墨水印刷后高溫加熱(大于300°C),附著力提高明顯,但大部分薄膜無法經(jīng)受如此高的溫度。3.在薄膜表面涂布附著力促進(jìn)涂層,能同時與薄膜和導(dǎo)電墨水產(chǎn)生高的結(jié)合力,顯著提高導(dǎo)電墨水在薄膜上的附著力。涂層中的多孔性納米顆粒有強大的吸附力,能夠?qū)⒛珜又械亩嘤啾Wo(hù)劑吸附到底部,銀顆粒中間的絕緣層變薄,可以降低墨層的電阻。此種方法具有涂布工藝簡單,涂層漿料制備成本低,附著力提高明顯等優(yōu)點,可廣泛用于印刷電子行業(yè)。目前由于納米銀導(dǎo)電墨水還未大量用于印刷電子產(chǎn)品,未見到納米銀導(dǎo)電墨水專用附著力促進(jìn)涂層的專利和文章報道。申請?zhí)枮?00880106452.0的中國專利公布了改進(jìn)的層間附著力的聚氨酯涂層,未添加無機填料,未解決提高納米銀導(dǎo)電墨水附著力和導(dǎo)電性方面的作用。申請?zhí)枮?01010130782. 2的中國專利公開了一種具有高附著力的納米銀墨水,其添加了氨基丙基三甲氧基硅烷,但未解決降低墨層電阻的問題。申請?zhí)枮?01010611523.1的中國專利公開了一種高附著力PE粉末涂料,其采用有毒溶劑丙酮和環(huán)己烷,并未解決提高納米銀導(dǎo)電墨水在基材的附著力和降低電阻的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種能提高納米銀導(dǎo)電墨水在低表面能薄膜附著力的涂層漿料,該漿料采用環(huán)保型溶劑,組成成份對環(huán)境友好。漿料經(jīng)過涂布后,所需成膜條件低(7(T90°C,Γ2分鐘),對各種低表面能薄膜均有良好的附著,涂布均勻性高,具有優(yōu)良的耐水、耐磨、耐刮擦性以及柔性。在涂層表面印刷納米銀導(dǎo)電墨水,兩者能產(chǎn)生強的結(jié)合,并能吸收導(dǎo)電墨水中多余的保護(hù)劑到涂層內(nèi)部,一定程度上降低了墨層的電阻,根據(jù)導(dǎo)電墨水成分的不同,可使電阻下降309Γ99. 9%。涂層能提高納米銀導(dǎo)電墨水的潤濕鋪展性能,印刷的線條均勻性良好。為了達(dá)到以上目的,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其組成和重量配比為樹脂連結(jié)料(10 24份),溶劑(52 70份),無機填料(15 25份),助劑(5 8份)。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的樹脂連結(jié)料包含聚氨酯、乙基纖維素、醛酮樹脂、氯化聚丙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種或多種復(fù)配。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的樹脂連結(jié)料是液體聚氨酯(異丙醇、乙酸乙酯作為溶劑,固含量30%)和氯化聚丙烯固體粉末;液體聚氨酯和氯化聚丙烯固體粉末的質(zhì)量比范圍為O. 67 4。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的溶劑包含異丙醇、正丙醇、乙酸乙酯、乙
二醇、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚中的至少一種或多種復(fù)配。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的無機填料包括碳酸鈣、硫酸鋇、硅藻土、高嶺土、氧化鋁、二氧化硅中的至少一種或多種復(fù)配,無機填料平均粒徑小于lOOnm。所述的無機填料可優(yōu)選氧化鋁和二氧化硅粉末,粒徑在7 lOOnm,氧化鋁和二氧化硅粉末兩者的質(zhì)量比范圍為O. 5^12. 5。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的助劑包括偶聯(lián)劑和消泡劑。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的偶聯(lián)劑為KH550 ( Y -氯丙基三乙氧基硅烷),KH560 ( Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷),KH570 ( Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)中的至少一種或多種復(fù)配。一種優(yōu)選的技術(shù)方案,其特征在于所述的消泡劑為BYK-141、BYK-066N、BYK-052中的一種。 本發(fā)明同時還提供了上述環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料的制備方法。以下方法中所述的“份”均指重量配比。1、選用的樹脂連接料為固體粉末(例如氯化聚丙烯、醛酮樹脂、聚乙烯醇縮丁醛)時,制備方法包括如下步驟(I)先將1(Γ24份樹脂連接料加入到52 70份溶劑的一部分中,攪拌溶解,得到樹脂連接料的溶解液;(2)將5 8份助劑加入剩余的52 70份溶劑中,攪拌均勻后,加入15 25份無機填料,超聲分散1(Γ30分鐘;(3)將超聲分散的體系加入到樹脂連接料的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到180(Γ2200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散8(Γ100分鐘,得到漿料。2、選用的樹脂連接料為液體時(例如聚氨酯、聚乙烯醇),制備方法包括如下步驟(I)先將5 8份助劑與15 25份無機填料加入52 70份溶劑,超聲分散1(Γ30分鐘;
(2)加入1(Γ24份液體樹脂連接料,經(jīng)預(yù)分散后,加入到高速砂磨機容器中;(3)加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到180(Γ2200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散8(Tl00分鐘,得到漿料。通過以上配方和制備技術(shù)得到的漿料,具備以下性能(I)漿料穩(wěn)定性高,顆粒粒度分布為8(T200nm。室溫存儲可達(dá)I年,基本無顆粒沉降。采用環(huán)保溶劑,對環(huán)境基本無污染。(2)漿料的涂布性能較好,在低表面能薄膜表面有較好的潤濕鋪展。干燥條件低(7(Γ90 ,Γ2分鐘),附著力極高。膜層均勻,無針孔,具有優(yōu)良的耐水、耐磨、耐刮擦性以及 柔性。(3)干燥后的涂層與納米銀導(dǎo)電墨水的親和性好,兩者能產(chǎn)生強的結(jié)合力。同時涂層中的多孔性顆粒有強的吸附能力,將導(dǎo)電墨水中的多余保護(hù)劑吸收到涂層底部,很大程度上能降低墨層的電阻。本發(fā)明的優(yōu)點(I)漿料制備工藝簡單,適用于涂布,對環(huán)境基本無污染。 (2)通過聚氨酯和氯化聚丙烯復(fù)合,可保證樹脂含量少便能獲得高附著力的涂層。(3)通過加入偶聯(lián)劑,能在薄膜一涂層和涂層一導(dǎo)電墨水兩個界面中產(chǎn)生雙向偶聯(lián)效果,增強界面結(jié)合力。(4)納米氧化鋁和二氧化硅的加入,提高了涂層的吸附能力,有利于導(dǎo)電墨水的潤濕鋪展性能。涂層的多孔結(jié)構(gòu)吸附導(dǎo)電墨水中的多余保護(hù)劑,根據(jù)導(dǎo)電墨水成分的不同,可使電阻下降30% 99. 9%。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明,但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。以下實施例中的“份”均指“重量份”。實施例1先將15份乙基纖維素加入26份乙二醇乙醚中,攪拌溶解;將3份消泡劑ΒΥΚ-141和5份偶聯(lián)劑ΚΗ550加入剩余的26份乙二醇乙醚中,攪拌均勻后,加入25份納米碳酸鈣,超聲分散20分鐘;將超聲分散的體系加入到乙基纖維素的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到2200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散100分鐘,得到漿料。實施例2先將20份醛酮樹脂加入26.5份丙二醇甲醚中,攪拌溶解;將3份消泡劑ΒΥΚ-141和4份偶聯(lián)劑ΚΗ550加入剩余的26. 5份丙二醇甲醚中,攪拌均勻后,加入20份硅藻土,超聲分散30分鐘;將超聲分散的體系加入到醛酮樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到2100轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散80分鐘,得到漿料。實施例3先將24份氯化聚丙烯樹脂加入30份乙酸乙酯中,攪拌溶解;將2份消泡劑ΒΥΚ-066Ν和4份偶聯(lián)劑ΚΗ560加入剩余的30份乙酸乙酯中,攪拌均勻后,加入20份高嶺土,超聲分散10分鐘;將超聲分散的體系加入到氯化聚丙烯樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到1800轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散90分鐘,得到漿料。實施例4將10份聚乙烯醇縮丁醛樹脂加入35份異丙醇中,攪拌溶解;將2份消泡劑ΒΥΚ-066Ν和3份偶聯(lián)劑ΚΗ560加入剩余的35份異丙醇中,攪拌均勻后,加入15份氧化鋁,超聲分散25分鐘;將超聲分散的體系加入到聚乙烯醇縮丁醛樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到2000轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散95分鐘,得到漿料。實施例5先將2份消泡劑BYK-066N和3份偶聯(lián)劑KH570與18份二氧化硅加入56份異丙醇溶劑,超聲分散20分鐘;加入22份液體聚氨酯樹脂(異丙醇、乙酸乙酯作為溶齊U,固含量30%)連接料,經(jīng)預(yù)分散后,加入到高速砂磨機容器中;加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到180(Γ2200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散90分鐘,得到漿料。實施例6將6份氯化聚丙烯樹脂與4份液體聚氨酯(異丙醇、乙酸乙酯作為溶劑,固含量30%)加入35份異丙醇中,攪拌溶解;將2份消泡劑ΒΥΚ-052和3份偶聯(lián)劑ΚΗ570加入剩余的35份異丙醇中,攪拌均勻后,加入15份氧化鋁,超聲分散15分鐘;將超聲分散的體系加入到兩種樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到1900轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散80分鐘,得到衆(zhòng)料。實施例7將4份氯化聚丙烯樹脂與6份液體聚氨酯(異丙醇、乙酸乙酯作為溶劑,固含量30%)加入35份異丙醇中,攪拌溶解;將3份消泡劑ΒΥΚ-052和3份偶聯(lián)劑ΚΗ570加入剩余的35份異丙醇中,攪拌均勻后,加入15份氧化鋁,超聲分散25分鐘;將超聲分散的體系加入到兩種樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到2200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散100分鐘,得到衆(zhòng)料。實施例8將5份氯化聚丙烯樹脂與5份液體聚氨酯(異丙醇、乙酸乙酯作為溶齊U,固含量30%)加入35份異丙醇中,攪拌溶解;將3份消泡劑ΒΥΚ-052和3份偶聯(lián)劑ΚΗ570加入剩余的35份異丙醇中,攪拌均勻后,加入5份氧化鋁和10份二氧化硅,超聲分散30分鐘;將超聲分散的體系加入到兩種樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到1800轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散95分鐘,得到漿料。實施例9將2份氯化聚丙烯樹脂與8份液體聚氨酯(異丙醇、乙酸乙酯作為溶劑,固含量30%)加入35份異丙醇中,攪拌溶解;將3份消泡劑ΒΥΚ-052和3份偶聯(lián)劑ΚΗ570加入剩余的35份異丙醇中,攪拌均勻后,加入14. 93份氧化鋁和O. 07份二氧化硅,超聲分散10分鐘;將超聲分散的體系加入到兩種樹脂的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到2000轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散85分鐘,得到漿料。實施例Γ9涂層漿料的性能參數(shù)如表I所示。實施例Γ9中得到的涂層漿料穩(wěn)定性高,顆粒粒徑分布在8(T200nm。采用不銹鋼絲棒涂布,涂布后,涂層干燥條件為7(T90°C,
分鐘。涂層在低表面能薄膜的附著力高,測試結(jié)果為O級(GB/T9286-1998)。膜層均勻,無針孔,具有優(yōu)良的耐水、耐磨、耐刮擦性以及柔性。在涂層表面印刷納米銀導(dǎo)電墨水,界面間產(chǎn)生強結(jié)合力,墨層的附著力測試結(jié)果為O級(GB/T9286-1998)。涂層的多孔結(jié)構(gòu)吸附導(dǎo)電墨水中的多余保護(hù)劑,根據(jù)導(dǎo)電墨水成分的不同,可使電阻下降309Γ99. 9%。表I本發(fā)明涂層漿料的性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于該漿料的組成和重量配比為樹脂連結(jié)料1(T24份,溶劑52 70份,無機填料15 25份,助劑5 8份。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的樹脂連結(jié)料為聚氨酯、乙基纖維素、醛酮樹脂、氯化聚丙烯、聚乙烯醇和聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的樹脂連結(jié)料是液體聚氨酯和氯化聚丙烯,液體聚氨酯的固含量為30%,溶劑為異丙醇和乙酸乙酯;液體聚氨酯和氯化聚丙烯的質(zhì)量比為0. 67 4。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的溶劑為異丙醇、正丙醇、乙酸乙酯、乙二醇、乙二醇乙醚和丙二醇甲醚中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的無機填料為碳酸鈣、硫酸鋇、硅藻土、高嶺土、氧化鋁和二氧化硅中的至少一種,無機填料平均粒徑小于lOOnm。
6.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的助劑為偶聯(lián)劑和消泡劑。
7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的偶聯(lián)劑為Y-氯丙基三乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。
8.如權(quán)利要求6所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料,其特征在于所述的消泡劑為 BYK-141、BYK-066N 或 BYK-052。
9.權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料的制備方法,當(dāng)樹脂連接料為固體時,包括如下步驟 (1)先將10 24份樹脂連接料加入到52 70份溶劑的一部分中,攪拌溶解,得到樹脂連接料的溶解液; (2)將5 8份助劑加入剩余的52 70份溶劑中,攪拌均勻后,加入15 25份無機填料,超聲分散1(T30分鐘; (3)將超聲分散的體系加入到樹脂連接料的溶解液中,經(jīng)預(yù)分散后加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到180(T2200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散8(Tl00分鐘,得到漿料。
10.權(quán)利要求1所述的環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料的制備方法,當(dāng)樹脂連接料為液體時,包括如下步驟 (1)先將5 8份助劑與15 25份無機填料加入52 70份溶劑,超聲分散1(T30分鐘; (2)加入1(T24份液體樹脂連接料,經(jīng)預(yù)分散后,加入到高速砂磨機容器中; (3)加入200份氧化鋯珠,將轉(zhuǎn)速提高到18001200轉(zhuǎn)/分鐘,砂磨分散8(Tl00分鐘,得到漿料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型納米銀導(dǎo)電墨水附著力促進(jìn)涂層漿料及其制備方法,屬于涂料行業(yè)。該漿料的組成和重量配比為樹脂連結(jié)料10~24份,溶劑52~70份,無機填料15~25份,助劑5~8份。本發(fā)明的涂層漿料制備工藝簡單,適用于涂布,對環(huán)境基本無污染。通過聚氨酯和氯化聚丙烯兩種樹脂復(fù)合,可保證樹脂含量少便能獲得高附著力的涂層。偶聯(lián)劑能在低表面能薄膜——涂層和涂層——導(dǎo)電墨水兩個界面中產(chǎn)生雙向連接效果,增強界面結(jié)合力。納米氧化鋁和二氧化硅的加入,提高了涂層的耐磨、吸收能力,有利于導(dǎo)電墨水的潤濕鋪展性能,根據(jù)導(dǎo)電墨水成分的不同,可使電阻下降30%~99.9%。
文檔編號C09D129/14GK103013317SQ20121057651
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者李路海, 胡旭偉, 李文博, 莫黎昕 申請人:北京印刷學(xué)院