发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种导电涂料及其制备方法,该导电涂料具有成膜表面导电性能稳定,电阻率低,透光率高,附着力强,耐高温和腐蚀性,抗划伤性能好的特点,该导电涂料的制备工艺简单成熟,便于推广应用,生产成本低。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 50-70%
松油醇 2-5%
二甲基乙酰胺 3-8%
乙酰柠檬酸三丁酯 1-3%
有机硅油 2-8%
聚乙二醇400 1-5%
司班85 2-3%
乙基纤维素 1.5-3%
聚酰亚胺树脂 0.5-2%
聚酯树脂 0.5-1.5%
20-35纳米的银粉 3-8%
150-300纳米的银粉 10-18%。
其中,所述粒径150-300纳米的银粉与所述粒径20-35纳米的银粉的粒径之比为6.5-8:1。由于加入粒径大小不同的纳米银颗粒,混合时粒径小的纳米银颗粒可嵌入粒径大的纳米银颗粒内部以及相邻两个粒径大的纳米银颗粒之间,粒径150-300纳米的银粉与所述粒径20-35纳米的银粉的粒径之比为6.5-8:1,确保大粒径的纳米银粉的四周和内部均匀包覆有小粒径的纳米银粉,从而使纳米银导电颗粒连接更加紧密,提高导电率。
其中,所述聚酯树脂为水性聚氨酯树脂或丙烯酸树脂。
水性聚氨酯树脂,外观 :乳白/微不透明/液体,固成分:22%,PH:6-7,主要用于增进涂饰的接着性,具有超细致并且延伸的薄膜,优异的耐寒性,但是不会对粒面过度填充。配合聚酰亚胺树脂一起使用能调整涂膜的软硬度,确保涂膜表面硬度不小于2H。丙烯酸树脂色浅、水白透明。涂膜性能优异,耐光、耐候性佳,耐热,耐过度烘烤、耐化学品性及耐腐蚀等性能都极好。
优选地,一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 55-65%
松油醇 3-4%
二甲基乙酰胺 4-6%
乙酰柠檬酸三丁酯 1-2%
有机硅油 3-6%
聚乙二醇400 1-3%
司班85 2-2.5%
乙基纤维素 2-2.5%
聚酰亚胺树脂 1-1.2%
聚酯树脂 0.5-0.8%
20-35纳米银粉 4-6%
150-300纳米银粉 12-16%。
优选地,一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 50-60%
松油醇 3-5%
二甲基乙酰胺 3-5%
乙酰柠檬酸三丁酯 1.5-3%
有机硅油 4-8%
聚乙二醇400 3-5%
司班85 2.5-3%
乙基纤维素 2-3%
聚酰亚胺树脂 0.5-1%
聚酯树脂 1-1.5%
20-35纳米银粉 5-8%
150-300纳米银粉 14-18%。
优选地,一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 60-70%
松油醇 2-3%
二甲基乙酰胺 5-8%
乙酰柠檬酸三丁酯 1-1.5%
有机硅油 2-4%
聚乙二醇400 1-3.5%
司班85 2-2.5%
乙基纤维素 1.5-2%
聚酰亚胺树脂 1-2%
聚酯树脂 0.5-1%
20-35纳米银粉 3-5%
150-300纳米银粉 10-15%。
更优选地,一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 50%
松油醇 5%
二甲基乙酰胺 3.5%
乙酰柠檬酸三丁酯 3%
有机硅油 6%
聚乙二醇400 4%
司班85 3%
乙基纤维素 3%
聚酰亚胺树脂 1%
聚酯树脂 1.5%
30纳米银粉 4%
200纳米银粉 16%。
更优选地,一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 57%
松油醇 3%
二甲基乙酰胺 5%
乙酰柠檬酸三丁酯 2%
有机硅油 4%
聚乙二醇400 2%
司班85 2.5%
乙基纤维素 2.5%
聚酰亚胺树脂 0.8%
聚酯树脂 1.2%
20纳米银粉 6%
150纳米银粉 14%。
更优选地,一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 60%
松油醇 2%
二甲基乙酰胺 6%
乙酰柠檬酸三丁酯 1%
有机硅油 2%
聚乙二醇400 1.5%
司班85 2%
乙基纤维素 1.5%
聚酰亚胺树脂 1%
聚酯树脂 1%
35纳米银粉 4%
280纳米银粉 18%。
本发明利用无水乙醇、松油醇、二甲基乙酰胺、乙酰柠檬酸三丁酯、有机硅油、聚乙二醇400、司班85、乙基纤维素、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂等有机载体与纳米银材料(纳米银材料由粒径分别为20-35纳米银粉、150-300纳米银粉颗粒级配而成)制备得到导电涂料,上述有机载体主要的作用是分散、增稠、增塑、流平、增滑等作用。
无水乙醇、松油醇为溶剂,乙基纤维素为增稠剂,乙酰柠檬酸三丁酯是增塑剂,其沸点也较低,仅在173℃,常用于涂料增塑。有机硅油可以起到润滑、流平的作用,也可以提高涂料的润湿性。聚乙二醇400(简称PEG-400)可以在搅拌的过程中起到消泡的作用。
松油醇其结构中含有氧原子,这可以减少纳米银颗粒的团聚,使用松油醇作为溶剂还可以在涂料干燥时控制涂料挥发速度,防止涂料膜层局部因为溶剂挥发过快导致膜层收缩,产生开裂;而乙醇与松油醇混合得到的混合溶剂可以在挥发速度稳定的同时加快涂料挥发速度。
二甲基乙酰胺(简称DMAC),分子式CH3CON(CH3)2,分子量:87.12,CAS号:127-19-5。无色透明液体,可燃。能与水、醇、醚、酯、苯、三氯甲烷和芳香化合物等有机溶剂任意混合。
乙基纤维素作为常用增稠剂能增加溶液的粘稠度,这对涂料中颗粒的悬浮有相当积极的作用,同时对本发明的导电涂料的成膜也有促进作用。
分子量大的司班85(失水山梨醇油酸三酯),其在有机介质中有良好的相溶性,较高的轻值和分子量可以在吸附较多颗粒的同时保证其悬浮,对涂料的稳定性有促进作用。
聚酰亚胺树脂具有耐高温、耐腐蚀和优良的电性能。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一,耐高温达 400℃以上 ,长期使用温度范围-200~300℃,无明显熔点,高绝缘性能,103 赫下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属F至H级绝缘材料。聚酰亚胺树脂溶于DMAC,且DMAC可与乙醇以任意比例互溶,聚酰亚胺树脂与银粉混合制得的导电胶具有耐高温和耐腐蚀性能。
聚酯树脂具有良好的柔韧性,对薄膜附着力好,单独成膜后的铅笔硬度在2H以下,而制得的导电涂料铅笔硬度在2H以上,有利于提高涂料的粘度。聚酯树脂与银粉混合制得的导电胶能提高导电膜的抗划伤性能,且具有防沉降性能。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置20-30分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌10-15min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌15-20min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径为20-35nm的纳米银粉、粒径为150-300nm的纳米银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌20-25min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为1-2h,得到粒径200-350nm,pH值为6.5-8.5,固含量为10%,密度为1.01±0.2g/ml的无色透明导电涂料。
以上述步骤方法制得的纳米银导电涂料,电阻达到了100-300Ω左右,涂料的附着力、硬度、冲击力等性能良好。本发明的纳米银导电涂料,用于在聚酯薄膜上涂布,使聚酯薄膜得到优良的导电性能和力学性能的导电涂层。
本发明的有益效果为:本发明的导电涂料具有成膜表面导电性能稳定,电阻率低,透光率高,附着力强,耐高温和腐蚀性,抗划伤性能好的特点,其成膜透光率高达90%以上、表面硬度不小于2H(铅笔硬度),该导电涂料的制备工艺简单成熟,便于推广应用,生产成本低。此外,本发明制得的导电涂料还具有化学稳定性良好,防腐性能优异的特性,可用于电磁屏蔽,抗静电,及电子电路等领域,具有广泛应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 50%
松油醇 5%
二甲基乙酰胺 3.5%
乙酰柠檬酸三丁酯 3%
有机硅油 6%
聚乙二醇400 4%
司班85 3%
乙基纤维素 3%
聚酰亚胺树脂 1%
丙烯酸树脂 1.5%
30纳米银粉 4%
200纳米银粉 16%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置20分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌10min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌15min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径30纳米的银粉、粒径200纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌20min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为2h,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径250nm,pH值为6.5,固含量为10%,密度为1.01/ml的无色透明液体。
实施例2。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 57%
松油醇 3%
二甲基乙酰胺 5%
乙酰柠檬酸三丁酯 2%
有机硅油 4%
聚乙二醇400 2%
司班85 2.5%
乙基纤维素 2.5%
聚酰亚胺树脂 0.8%
丙烯酸树脂 1.2%
20纳米银粉 6%
150纳米银粉 14%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置22分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌10min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌16min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径20纳米的银粉、粒径150纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌20min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为2h,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径200nm,pH值为6.5,固含量为10%,密度为1.01/ml的无色透明液体。
实施例3。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 60%
松油醇 2%
二甲基乙酰胺 6%
乙酰柠檬酸三丁酯 1%
有机硅油 2%
聚乙二醇400 1.5%
司班85 2%
乙基纤维素 1.5%
聚酰亚胺树脂 1%
丙烯酸树脂 1%
25纳米银粉 4%
200纳米银粉 18%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置24分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌11min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌17min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径25纳米的银粉、粒径300纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌21min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为80min,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径250nm,pH值为7,固含量为10%,密度为0.91g/ml的无色透明液体。
实施例4。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 55%
松油醇 4%
二甲基乙酰胺 5%
乙酰柠檬酸三丁酯 3%
有机硅油 4.5%
聚乙二醇400 3.5%
司班85 2.4%
乙基纤维素 2.1%
聚酰亚胺树脂 1%
丙烯酸树脂 0.5%
35纳米银粉 6%
245纳米银粉 13%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置25分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌12min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌18min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径40纳米的银粉、粒径450纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌22min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为1.5h,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径300nm,pH值为7,固含量为10%,密度为0.91g/ml的无色透明液体。
实施例5。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 56%
松油醇 3.5%
二甲基乙酰胺 4%
乙酰柠檬酸三丁酯 2.5%
有机硅油 4%
聚乙二醇400 2.5%
司班85 2.8%
乙基纤维素 2.2%
聚酰亚胺树脂 1.5%
水性聚氨酯树脂 0.5%
35纳米银粉 6.5%
280纳米银粉 14%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置25分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌12min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌19min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径40纳米的银粉、粒径300纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌23min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为1.5h,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径350nm,pH值为7.5,固含量为10%,密度为1.11/ml的无色透明液体。
实施例6。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 58%
松油醇 3.2%
二甲基乙酰胺 7%
乙酰柠檬酸三丁酯 1%
有机硅油 3%
聚乙二醇400 2%
司班85 2.3%
乙基纤维素 2%
聚酰亚胺树脂 2%
水性聚氨酯树脂 0.5%
30纳米银粉 5%
225纳米银粉 14%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置26分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌13min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌20min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径30纳米的银粉、粒径250纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌24min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为100min,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径300nm,pH值为7.5,固含量为10%,密度为0.81g/ml的无色透明液体。
实施例7。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 60%
松油醇 3.4%
二甲基乙酰胺 8%
乙酰柠檬酸三丁酯 2.5%
有机硅油 2%
聚乙二醇400 1.5%
司班85 2.1%
乙基纤维素 2%
聚酰亚胺树脂 1.3%
水性聚氨酯树脂 0.7%
30纳米银粉 4.5%
200纳米银粉 12%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置28分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌14min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌15min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径30纳米的银粉、粒径200纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌25min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为1h,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径250nm,pH值为8,固含量为10%,密度为1.21g/ml的无色透明液体。
实施例8。
一种导电涂料,包括以下重量百分比的原料:
无水乙醇 70%
松油醇 2%
二甲基乙酰胺 3%
乙酰柠檬酸三丁酯 1.5%
有机硅油 3.5%
聚乙二醇400 1%
司班85 2%
乙基纤维素 2%
聚酰亚胺树脂 1.4%
水性聚氨酯树脂 0.6%
25纳米银粉 3%
165纳米银粉 10%。
一种导电涂料的制备方法,包括以下工艺步骤:
(1)按比例称取上述配方量的原料,将纳米银粉放入100℃烤箱中放置30分钟去除原料中的水分;
(2)在容器中分别加入称量好的无水乙醇、松油醇、聚乙二醇400、乙基纤维素,将该混合物放入搅拌器中以1000rpm转速搅拌15min;
(3)在步骤(2)中加入称量好的二甲基乙酰胺、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂,将该混合物放入搅拌器以1000rpm转速搅拌18min;
(4)在上述混合物中依次加入粒径35纳米的银粉、粒径275纳米的银粉和有机硅油,在搅拌器中以1000rpm转速搅拌25min;
(5)将司班85和乙酰柠檬酸三丁酯加入步骤(4)的混合物中,采用超声波方式分散,分散时间为1h,得到导电涂料。
本发明制得的导电涂料为粒径210nm,pH值为8.5,固含量为10%,密度为1.11g/ml的无色透明液体。本发明使用的配方中的原料均可从市面上购买得到。
对本发明的实施例1-8的导电涂料的性能进行测试,其理化指标为:粒径为200-350nm,pH值为6.5-8.5,固含量为10%,密度为1.01±0.2g/ml,外观为无色透明液体。
将本发明的导电涂料使用不锈钢线棒,线棒线束为30线涂布在PET聚酯保护膜上,得到纳米银柔性导电膜,其性能如下:硬度3H、附着力4B、表面电阻200Ω/cm、热收缩率MD≤1.0%,TD≤0.8%,透光率90%、密度1.40±0.5g/ml,雾度≤5。
以上所述实施方式,只是本发明的较佳实施方式,并非来限制本发明实施范围,故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括本发明专利申请范围内。