CN103232799A

CN103232799A - 一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN103232799A
Application number: CN2013101823139A
Authority: CN
Inventors: 顾贤科; 杜瑞
Original assignee: Peter-Lacke (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Peter-Lacke (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: CN103232799B

Abstract

本发明涉及一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及其制备方法，其原料以质量百分比计组成为：基体树脂为20.0～40.0％，导电基体为20.0～35.0％，特殊炭黑粉为1.0～2.0％，分散剂为0.5～2.0％，流平剂为0.1～1.0％，固化剂为5.0～10.0％，稀释剂为余量。本发明所制备的涂料不仅具有良好的导电性，而且还具有高分子体系涂料所具有的良好附着力、耐化学、耐热性和稳定性等性能，不仅能通过汽车内饰漆行业标准，同时该黑金色导电涂料具有较好的遮盖力，因此容易镭射雕刻。该涂料所制备的涂层可应用于高档轿车车载收音机、车载导航仪等智能触摸面板的电容感应电极。

Description

一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及导电涂料技术领域，具体地说，是一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及其制备方法。

【背景技术】

电容式触摸屏是一种通过电极和人体特性结合来感应触摸信号的触摸屏。当触摸屏四边均镀上狭长的电极后，在导电体内形成一个低电压交流电场。在人体(手指)触摸屏幕时，由于人体电场作用，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极产生的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。

电容式传感器通常由以下几个部分组成：触摸面板，感应电极，以及装有传感元件的PCB部件。其中感应电极的形状直接决定了触摸控制的功能，如按钮，滑条，转轮等。一般来讲，传统感应片通常由金属片组成，很显然固体金属片在制作形状复杂的感应片具有很大的局限性。最近，也有公司使用打印的方法制作感应片，但是感应片与触摸面板复合的时候需要高温高压等工艺，限制其在电容感应器上的使用。

作为电容感应器电极的材料通常有铜片、导电石墨、银粉墨、PEDOT以及ITO等。国内外目前已有的电容感应器电极制作方法主要有以下几种：

(1)直接用铜、铝等金属料制作成片，使用传统蚀刻法中的复杂工艺制作特定的电极图案，但是很显然这种复杂工艺对材料的损耗极大，需要的能耗比较大同时对环境并不友好；

(2)使用印刷技术，随着印刷精度的不断提高，采用直接印刷法制作电容感应器电极也是一个趋势。这种直接印刷法的优势可以进行卷对卷(Roll-to-Roll)的大批量生产。其使用的喷墨导电油墨主要由金属颗粒、溶剂、连结料、助剂等成分组成。其中在金属颗粒中，应用最多的是纳米银。然而这种方法的缺点是必须依赖于额外的基材，同时在做复杂部件的时候会产生很多问题，如与面板粘附不牢、高压弯曲的时候电极发生破裂等。

我们开发出一系列新型的导电涂料，可以直接喷涂到触摸面板背面，然后通过镭射雕刻，获得各种所需要的形状(如按钮、滑条、转轮等)，通过线路连接到装有电容感应芯片的集成电路板(PCB)后，从而可以实现在基材正面触摸控制操作。这种发明对于制作更加复杂的3D部件的触摸面板，在工艺上具有更大的优越性。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其原料以质量百分比计组成为：

所述的导电涂料的基体树脂主要是羟基丙烯酸树脂。例如的美国氰特的Macrynal540，帝斯曼(DSM)的Uracron cy468，Uracron cy430体系等。

所述的导电涂料的导电基体是片状镀银铜粉，银粉质量分数为6～10％，松装密度0.5～0.7g/cm₃，振实密度0.9～1.3g/cm³，方阻≤0.02/cm²，比表面积为0.3～0.5m²/g，粒径D50：12.68μm。

所述的特殊炭黑粉末，购自德国赢创德固赛公司的Special Black4，具有很强的遮盖力。

所述的导电涂料的分散剂为有机硅分散剂，例如毕克公司的Dispersant BYK-161，Dispersant BYK-163；EFKA公司的EFKA4310；Borchi公司的Borchi Gen0451等。

所述的导电涂料的流平剂是聚醚改性的硅氧烷，例如德国Borchers公司的Baysilone OL17，Baysilone OL44等。

所述的导电涂料的固化剂主要是异氰酸酯类固化剂HDI，例如拜耳公司(BAYER)的Desmodur N3390，Desmodur N75，Desmodur N3200，DesmodurN3300，N3600等。

所述的导电涂料的稀释剂主要是醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸异丁酯、丙酮、二异丁基甲酮、丙二醇甲醚乙酸酯、甲基异丁基酮、二丙酮醇等中的一种或几种混合溶剂。

所述的导电涂料可以用于各种塑料接触面板，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等等。

所述的导电涂料是一种双组份热固化导电涂料，在常温下流平10分钟后，另外需要在80度温度下烘烤30分钟。

一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料的制备方法，其具体步骤为：

(1)以质量百分比计，30.0～40.0wt％的甲基异丁基酮和二丙酮醇混合溶剂，30.0～40.0wt％的羟基丙烯酸树脂，1.0～2.0wt％的特殊炭黑粉末，1.0～2.0wt％的分散剂依次加入到分散缸中，高速分散机高速搅拌10分钟后，把混合物转移到研磨缸中，加入锆珠后进行充分研磨，使黑色填料分散均匀，观察细度板，直至色浆细度小于5μm，出料获得黑色色浆；

(2)然后依次加入20.0～40.0％的银粉包覆的铜粉，60.0～70.0wt％的黑色色浆，0.1～0.2wt％的有机硅流平剂，再用30.0～40.0wt％的甲基异丁基酮和二丙酮醇混合溶剂将其稀释至固含量为40.0～50.0wt％，然后使用三叶搅拌桨中速搅拌，直至其分散完全，获得的导电涂料的A组份；

(3)将步骤(2)得到的A组份与B组份为异氰酸酯类固化剂HDI进行混合，再加入40～50％稀释剂进行稀释，得到最终的产品智能触摸屏电容感应器电极导电涂料。

使用时，需要与B组份HDI固化剂进行复配，复配比例按照异氰酸酯和羟基含量1.2～1.0/1.0计算。

与现有技术相比，具有的更加先进的地方是：

首次利用具有羟基丙烯酸双组分树脂为高分子基体制备高性能的用于塑料基底的导电涂料；

特殊炭黑粉末的使用能够非常有效地提高了涂料的遮盖力，使涂层能够顺利的进行激光镭射雕刻；

当导电涂料中银粉包覆的铜粉的含量占固体含量的50.0wt％时，涂层仍然具有良好的耐冲击性、稳定性和良好的附着力。

总之，本发明中所制备的涂层不仅具有良好的导电性，而且还保留了涂料本身所具有的良好的耐化学新能、机械性能以及其它各种物理性能。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及其制备方法的具体实施方式。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的导电涂料及导电涂层的制备方法。

按如下步骤配制导电涂料和制备导电涂层：

将16.0g甲基异丁基酮和4.0g二丙酮醇加入搅拌缸中，然后依次加入15.0g的Macrynal540树脂(美国氰特)和15.0g LR-7615树脂(日本戴安娜)，1.0g特殊炭黑粉末(德国赢创德固赛)，1.0g Dispersant BYK-161(德国毕克)，0.5g Baysilone OL17依次加入到分散缸中，高速分散机高速搅拌10分钟后，把混合物转移到研磨缸中，加入锆珠后进行充分研磨，使黑色填料分散均匀，观察细度板，直至色浆细度小于5μm，使用300目滤网过滤，出料获得黑色色浆。

将另外16.0g甲基异丁基酮和4.0g二丙酮醇混合稀释剂加入到分散缸中，依次加入上述的52.5g黑色色浆，27.5g片状镀银铜粉(昆山鑫盛丰金属粉末有限公司)，高速搅拌至分散均匀，获得100.0g导电涂料A组份。所述的100.0g A组份与7.5g Desmodur N3390(B组份)混合，再加入40.0g甲基异丁基酮和10.0g二丙酮醇混合稀释剂进行稀释获得最终的导电涂料。

使用聚碳酸酯(PC)作为基材，进行喷涂，在常温条件下流平10分钟，然后烘箱80度烘烤30分钟后，获得膜厚为20～30μm的导电涂层1，测得涂层的电阻率约为50.0Ω/cm²。

实施例2

按如下步骤配制导电涂料和制备导电涂层：

将16.0g甲基异丁基酮和4.0g二丙酮醇加入搅拌缸中，然后依次加入15.0g的Macrynal540树脂(美国氰特)和15.0g LR-7615树脂(日本戴安娜)，1.0g特殊炭黑粉末(德国赢创德固赛)，1.0g Dispersant BYK-163(德国毕克)，0.2g Baysilone OL17(拜耳材料)依次加入到分散缸中，高速分散机高速搅拌10分钟后，把混合物转移到研磨缸中，加入锆珠后进行充分研磨，使黑色填料分散均匀，观察细度板，直至色浆细度小于5μm，使用300目滤网过滤，出料获得黑色浆。

将另外20.0g甲基异丁基酮和5.0g二丙酮醇混合稀释剂加入到分散缸中，依次加入上述的52.5g黑色色浆，22.5g片状镀银铜粉(昆山鑫盛丰金属粉末有限公司)，高速搅拌至分散均匀，获得100.0g导电涂料A组份。所述的100gA组份与7.5g Desmodur N3390(B组份)混合，再加入40.0g甲基异丁基酮和10.0g二丙酮醇混合稀释剂进行稀释获得最终的导电涂料。

使用聚碳酸酯(PC)作为基材，进行喷涂，在常温条件下流平10分钟，然后烘箱80度烘烤30分钟后，获得膜厚为20～30μm的导电涂层2，测得涂层的电阻率约为280Ω/cm²。

实施例3

按如下步骤配制导电涂料和制备导电涂层：

将16.0g甲基异丁基酮和4.0g二丙酮醇加入搅拌缸中，然后依次加入15.0g的Macrynal540树脂(美国氰特)和15.0g LR-7615树脂(日本戴安娜)，1.0g特殊炭黑粉末(德国赢创德固赛)，1.0g Dispersant BYK-163(德国毕克)，0.5g Baysilone OL17依次加入到分散缸中，高速分散机高速搅拌10分钟后，把混合物转移到研磨缸中，加入锆珠后进行充分研磨，使黑色填料分散均匀，观察细度板，直至色浆细度小于5μm，使用300目滤网过滤，出料获得黑色色浆。

将另外13.6g甲基异丁基酮和3.4g二丙酮醇混合稀释剂加入到分散缸中，依次加入上述的52.5g黑色色浆，30.5g片状镀银铜粉(昆山鑫盛丰金属粉末有限公司)，高速搅拌至分散均匀，获得100.0g导电涂料A组份。所述的100gA组份与7.5g Desmodur N3390(B组份)混合，再加入40.0g甲基异丁基酮和10.0g二丙酮醇混合稀释剂进行稀释获得最终的导电涂料。

使用聚碳酸酯(PC)作为基材，进行喷涂，载常温条件下流平10分钟，然后烘箱80度烘烤30分钟后，获得膜厚为20～30μm的导电涂层3，测得涂层的电阻率约为10Ω/cm²。

实施例4

按如下步骤配制导电涂料和制备导电涂层：

将另外12.0g甲基异丁基酮和3.0g二丙酮醇混合稀释剂加入到分散缸中，依次加入上述的52.5g黑色色浆，32.5g片状镀银铜粉(昆山鑫盛丰金属粉末有限公司)，高速搅拌至分散均匀，获得100.0g导电涂料A组份。所述的100gA组份与7.5g Desmodur N3390(B组份)混合，再加入40.0g甲基异丁基酮和10.0g二丙酮醇混合稀释剂进行稀释获得最终的导电涂料。

使用聚碳酸酯(PC)作为基材，进行喷涂，常温流平10分钟，然后烘箱80度烘烤30分钟后，获得膜厚为20～30μm的导电涂层4，测得涂层的电阻率约为3Ω/cm²。

本发明所制备的涂料不仅具有良好的导电性，而且还具有高分子体系涂料所具有的良好附着力、耐化学、耐热性和稳定性等性能，不仅能通过汽车内饰漆行业标准，同时该黑金色导电涂料具有较好的遮盖力，因此容易镭射雕刻。该涂料所制备的涂层可应用于高档轿车车载收音机、车载导航仪等智能触摸面板的电容感应电极。

比较例1-2

按表1中比较例配方，采用实施例1-4同样的方法制备导电涂料。所得涂料的性能见表2-5的比较例。

表1 本发明的智能触摸屏电容感应器电极导电涂料及比较例配比(单位：kg)

性能测试

这种基于电容感应器的智能触摸面板，其触摸式汽车车载收音机，触摸式车载导航仪都是其未来的目标市场，因此导电涂料的部分性能测试是基于汽车内饰部件行业标准进行的。

一附着力实验：

测试方法DIN EN ISO 2409：

在样件的三个不同部位进行划格试验，划格的宽度为1mm，数目为6，用软毛刷清理切割缝隙。用Tesa 4657胶带，粘附在百格表面，用手挤压胶带表面，使胶带和试件表面完全结合好。然后用力猛然撕下胶带，检查样件百格处油漆脱落情况。均没有发现油漆脱落现象。测试要求：附着力≤1级。

测试结果见表2：

表2 本发明感应器电极导电涂料附着力性能与现有涂料比较

二耐刮擦实验：

测试方法PV 3952：

试验采用Erichsen硬度试验棒型号318，负载10N用0.75mm的针尖进行测试。测试要求：漆膜不得出现裂缝。

测试结果见表3

表3 本发明感应器电极导电涂料耐刮擦性能与现有涂料比较

三耐气候性测试

冷凝水实验

测试方法：DIN EN ISO 6270-2，DIN EN ISO 2409以及PV 3952

将样件在40°C，相对湿度100％，保持240小时，试验结束后，常温放置30分钟后，同时进行附着力实验和耐刮擦。

测试要求：油漆外观无变色，起泡，起皱等现象。附着力实验小于等于1级，10N耐刮擦无裂缝。

测试结果见表4：

表4 本发明感应器电极导电涂料耐湿性能与现有涂料比较

四耐水解实验

测试方法：DIN EN ISO 2409，以及PV 3952

样件在90℃，相对湿度≥96％水解箱内保持72小时。试验结束后，常温放置30分钟后，同时进行附着力实验和耐刮擦。

测试结果见表5：

表5 本发明感应器电极导电涂料耐湿热性能与现有涂料比较

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims

1.一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，其原料以质量百分比计组成为：

2.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料的基体树脂主要是羟基丙烯酸树脂。

3.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料的导电基体是片状镀银铜粉，银粉质量分数为6.0～10.0％，松装密度0.5～0.7g/cm₃，振实密度0.9～1.3g/cm³，方阻≤0.02/cm²，比表面积为0.3～0.5m²/g，粒径D50：12.68μm。

4.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料的分散剂为有机硅分散剂。

5.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料的流平剂是聚醚改性的硅氧烷。

6.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料的固化剂主要是异氰酸酯类固化剂HDI。

7.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料的稀释剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸异丁酯、丙酮、二异丁基甲酮、丙二醇甲醚乙酸酯、甲基异丁基酮、二丙酮醇等中的一种或几种混合溶剂。

8.如权利要求1所述的一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料，其特征在于，所述的导电涂料是一种双组份热固化导电涂料，在常温下流平10分钟后，另外需要在80度温度下烘烤30分钟。

9.一种智能触摸屏电容感应器电极导电涂料的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：

(2)然后依次加入20.0～35.0％的银粉包覆的铜粉，60.0～70.0wt％的黑色色浆，0.1～0.2wt％的有机硅流平剂，再用30.0～40.0wt％的甲基异丁基酮和二丙酮醇混合溶剂将其稀释至固含量为40.0～50.0wt％，然后使用三叶搅拌桨中速搅拌，直至其分散完全，获得的导电涂料的A组份；

(3)将步骤(2)得到的A组份与B组份为异氰酸酯类固化剂HDI进行混合，再加入40～50％稀释剂进行稀释，得到最终的产品为智能触摸屏电容感应器电极导电涂料。