CN106700736A - 一种复合型导电油墨的制备工艺及复合型导电油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于包括步骤：1）将稀释的树脂以雾状喷入正在搅拌的搅拌桶中，将金属粉或镀镍膨胀石墨粉或膨胀石墨粉中的一种或多种也喷入搅拌桶中，搅拌后进行干燥；2）向搅拌桶吹入石墨烯粉或石墨粉或镀镍膨胀石墨或膨胀石墨中的一种或多种，吹入方式为边吹边搅拌；3）再向搅拌桶喷入雾状的树脂混合剂并搅拌，所述树脂混合剂包括树脂和掺杂在树脂中的石墨烯或石墨或镀镍膨胀石墨或膨胀石墨的一种或多种；4）搅拌后取出制成的半成品，依次进行加热工艺和挤压工艺获得导电油墨成品。本发明制备工艺过程简单易操作，制作的复合型导电油墨构成了具有良好导电性能的印刷电路板的基本原料。
Description
技术领域
本发明涉及导电油墨技术领域，尤其涉及一种复合型导电油墨的制备工艺及复合型导电油墨。
背景技术
现有导电油墨有银系导电油墨、金系导电油墨、碳系导电油墨、铜系导电油墨，现有铜系导电油墨比银价廉，但存在易氧化的缺点。现在多使用经过防氧化处理的铜粉，使用这种油墨印刷的电路不易被氧化，但缺点是一经高温处理，就会失去防氧化效果。
由于现有导电油墨在印刷电路板（PCB）生产工艺中的使用或因价格高或易氧化等因素而不能完全替代传统印刷电路板（PCB）生产工艺中的铜箔、覆铜板。现有印刷电路板（PCB）生产工艺要用高浓度腐蚀液将电路以外的铜箔、覆铜板去除，属于高污染行业，且工艺复杂，生产周期长，成本高，生产建设一次性投入大。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合型导电油墨的制备工艺及复合型导电油墨，为改变传统印刷电路板的生产工艺提供良好导电性能的印刷电路板的基本原料。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种复合型导电油墨的制备工艺，包括步骤：
1）将稀释的树脂以雾状喷入正在搅拌的搅拌桶中，将金属粉或镀镍膨胀石墨粉或膨胀石墨粉中的一种或多种也喷入搅拌桶中，搅拌后进行干燥；
2）向搅拌桶吹入石墨烯粉或石墨粉或膨胀石墨粉或镀镍膨胀石墨粉中的一种或多种，吹入方式为边吹边搅拌；
3）再向搅拌桶喷入雾状的树脂混合剂并搅拌，所述树脂混合剂包括树脂和掺杂在树脂中的石墨烯或石墨或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨的一种或多种；
4）搅拌后取出制成的半成品，进行加热工艺和挤压工艺获得导电油墨成品。
优选的，所述金属粉包括铜粉、镁粉或铝粉其中的一种或多种。
优选的，所述步骤1）中干燥采用电热烘干机进行干燥。
优选的，所述步骤4）中加热工艺为将所述半成品利用电热烘干机加热。
优选的，所述步骤4）中加热工艺中所述半成品放入功率为不高于2000W的微波炉中加热，加热时间不超过2分钟。
进一步的，所述树脂中添加有催化剂。
一种复合型导电油墨，包括由复合型导电油墨微结构单元通过树脂混合剂粘结而成；所述复合型导电油墨微结构单元包括由内而外依次粘结的金属粉颗粒或镀镍膨胀石墨粉颗粒或膨胀石墨粉颗粒、树脂粘胶层和石墨烯层或石墨层或膨胀石墨层或镀镍膨胀石墨层中的一种或多种的混合层；所述树脂混合剂包括树脂和参杂在树脂中的石墨烯或石墨或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨中的一种或多种。
优选的，所述金属粉颗粒包括铜粉、镁粉或铝粉中的一种或多种。
进一步的，所述树脂粘胶层中含有催化剂。
进一步的，所述复合型导电油墨中的复合型导电油墨微结构单元的体积总和不超过所述复合型导电油墨体积的90%。
本发明的有益效果为：本发明的一种复合型导电油墨的制备工艺和复合型导电油墨，具有：
制备工艺过程简单易操作，制作的复合型导电油墨时以石墨烯粉或石墨粉或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨的一种或多种、金属粉、树脂、树脂混合剂经过混合搅拌、加热和挤压工艺制备，构成了具有良好导电性能的印刷电路板的基本原料；
复合型导电油墨比金、银系导电油墨价格低廉，比碳系导电油墨、铜系导电油墨导电性高，且在高温下抗氧化能力强，为3D打印印刷电路板提供了完美的解决方案；
复合型导电油墨可以完全代替现在使用的用于印刷电路板工艺上的铜箔、覆铜板，可以节约大量的被刻蚀掉的铜；
结合3D打印机实用，极大地简化了现有印刷电路板PCB的生产工艺，而此工艺无污染，操作简单，成本低，效率高，效率比传统印刷电路板的生产工艺可提高十倍，并完全可以替代传统印刷电路板的生产工艺，不似传统印刷电路板的生产工艺需要大规模，高成本一次性投入。
附图说明
图1是本发明具体实施例的复合型导电油墨的微结构单元；
图2是本发明具体实施例的复合型导电油墨微结构。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本实施例以石墨烯铜粉树脂复合型导电油墨为例进一步说明复合型导电油墨的制备工艺，工艺包括步骤：
1）将稀释的树脂以雾状喷入正在搅拌的搅拌桶中，铜粉也喷入搅拌桶中，搅拌后利用电热烘干机进行干燥，树脂中添加有镍催化剂；本实施例中采用铜粉作为骨架，树脂作为粘结剂，通过搅拌桶的搅拌，树脂覆盖在铜粉的外层，铜粉颗粒表面覆上了一层很薄的具有强粘合力的树脂层，本实施例中铜粉可由其他金属粉颗粒代替或由镀镍膨胀石墨粉或膨胀石墨粉代替，或金属粉、镀镍膨胀石墨粉或膨胀石墨粉的几种物质的混合体；对含有镍催化剂的树脂的稀释浓度不做限制，另外树脂中的催化剂可由其他催化剂代替；
2）向搅拌桶吹入石墨烯粉，吹入方式为边吹边搅拌；向搅拌桶吹入石墨烯粉的比例是按照铜粉颗粒表面积及所覆石墨烯的厚度确定的。
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，石墨烯常温下其电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，石墨烯是碳同素异形体，除具有石墨烯的物理、化学性质外还具有碳的相关物理、化学性质；本实施例采用石墨烯粉，但不限于石墨烯粉，石墨粉或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨，其都能达到良好的效果，当然，也可是这三种中任意两种或三种的混合体；
3）高速搅拌一段时间后再向搅拌桶喷入雾状的树脂混合剂并搅拌，本实施例树脂混合剂包括树脂和掺杂在树脂中的石墨烯粉；一般树脂和石墨烯粉或石墨粉或或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨中的一种或多种混合得到的树脂混合剂都能满足要求，均在本发明保护的范围。
4）搅拌后从搅拌桶中取出制成的半成品，依次进行加热工艺和挤压工艺获得导电油墨成品；
本实施例加热工艺为将所述半成品利用电热烘干机加热，也可采用微波炉加热，只要能满足将半成品加热的其他加热方式都可以，加热一定时间以消除氧化石墨烯中的氧成分同时也能将树脂部分转化成石墨烯，从而更加提高石墨烯铜粉树脂复合型导电油墨的电导率；本实施例将半成品放入功率为2000W的微波炉中加热和放在1000W的微波炉中加热，加热时间小于2分钟；挤压工艺将经过加热工艺后的半成品挤压成丝状或其他形状。
石墨烯铜粉树脂复合型导电油墨根据使用途径不同可以有不同型号，即印刷电路板每层厚度不同，石墨烯铜粉树脂复合型导电油墨中的铜粉颗粒也将不同，而其中的石墨烯、铜粉、树脂三种材料的配比也将不同，生产中的其他各项参数也将要作出相应调整。
石墨烯铜粉树脂复合型导电油墨也可以用于丝网印刷的导电油墨。
如图1至2所示，一种复合型导电油墨，包括由复合型导电油墨微结构单元1通过树脂混合剂2粘结而成；复合型导电油墨微结构单元包括由内而外依次粘结的金属粉颗粒或镀镍膨胀石墨粉颗粒或膨胀石墨粉颗粒11、树脂粘胶层12和石墨烯层或石墨层或膨胀石墨层或镀镍膨胀石墨层中的一种或多种的混合层13；树脂混合剂2包括树脂和参杂在树脂中的石墨烯粉或石墨粉或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨中的一种或多种。
金属粉颗粒包括铜粉、镁粉或铝粉中的一种或多种。
本实施例中树脂粘胶层中含有镍催化剂，也可为其他催化剂。
复合型导电油墨中的复合型导电油墨微结构单元的体积总和不超过复合型导电油墨体积的90%。
需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于包括步骤：
1）将稀释的树脂以雾状喷入正在搅拌的搅拌桶中，将金属粉或镀镍膨胀石墨粉或膨胀石墨粉中的一种或多种也喷入搅拌桶中，搅拌后进行干燥；
2）向搅拌桶吹入石墨烯粉或石墨粉或膨胀石墨粉或镀镍膨胀石墨粉中的一种或多种，吹入方式为边吹边搅拌；
3）再向搅拌桶喷入雾状的树脂混合剂并搅拌，所述树脂混合剂包括树脂和掺杂在树脂中的石墨烯或石墨或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨的一种或多种；
4）搅拌后取出制成的半成品，进行加热工艺和挤压工艺获得导电油墨成品。
2.如权利要求1所述的复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于：所述金属粉包括铜粉、镁粉或铝粉其中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于：所述步骤1）中干燥采用电热烘干机进行干燥。
4.如权利要求1所述的复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于：所述步骤4）中加热工艺为将所述半成品利用电热烘干机加热。
5.如权利要求1所述的复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于：所述步骤4）中加热工艺中所述半成品放入功率为不高于2000W的微波炉中加热，加热时间不超过2分钟。
6.如权利要求1所述的复合型导电油墨的制备工艺，其特征在于：所述树脂中添加有催化剂。
7.一种复合型导电油墨，其特征在于：包括由复合型导电油墨微结构单元通过树脂混合剂粘结而成；所述复合型导电油墨微结构单元包括由内而外依次粘结的金属粉颗粒或镀镍膨胀石墨粉颗粒或膨胀石墨粉颗粒、树脂粘胶层和石墨烯层或石墨层或膨胀石墨层或镀镍膨胀石墨层中的一种或多种的混合层；所述树脂混合剂包括树脂和参杂在树脂中的石墨烯或石墨或膨胀石墨或镀镍膨胀石墨中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的复合型导电油墨，其特征在于：所述金属粉颗粒包括铜粉、镁粉或铝粉中的一种或多种。
9.如权利要求7所述的复合型导电油墨，其特征在于：所述树脂粘胶层中含有催化剂。
10.如权利要求7所述的复合型导电油墨，其特征在于：所述复合型导电油墨中的复合型导电油墨微结构单元的体积总和不超过所述复合型导电油墨体积的90%。
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