CN108192422B - 一种数码喷墨导电墨水及其制备方法 - Google Patents

一种数码喷墨导电墨水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数码喷墨导电墨水及其制备方法,所述墨水由颜料，石墨烯、超支化聚合物、超支化聚合纳米导电粒子、光敏剂和溶剂组成，通过共混技术，实现石墨烯与导电粒子溶液均匀分散，制备的墨水稳定性和再分散性良好。本发明制备方法简单，与传统墨水相比，具有高导电性、印刷膜层薄且均匀光滑、性能优良优点，适用于多种印刷工艺和基材，尤其适合在智能纺织品领域的应用。

Description

一种数码喷墨导电墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及喷墨导电墨水及其生产方法，具体涉及一种数码喷墨导电墨水及其制备方法。
背景技术
导电油墨是指印刷于承印物上，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的油墨，是印制电子技术中的关键材料。导电油墨性能的提高，必将推动智能标签、智能纺织品等高端纺织、电子产业的发展。而随着人们对电子产品功能性需求不断增加，导电墨水作为喷墨打印技术的关键因素之一也得到了迅速发展，近年来出现了纳米金属粒子墨水、导电高分子墨水，如传统的金属纳米粒子墨水在常用溶剂中不稳定，易聚沉，导电高分子墨水，如聚苯胺等，电导率较低，化学性能不稳定。
因承印材料和印刷工艺的不同，导电油墨的黏度、表面张力、固含量、密度等可以有很大差别。纺织和电气电子产业的发展以及新的拓展应用对导电油墨的性能提出了更多、更高的要求，这使得导电油墨更加追求纳米技术的应用。而石墨烯作为新型墨水得到了大家的广泛关注。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种数码喷墨导电墨水及其制备方法,产品具有高导电性、印刷膜层薄且均匀光滑、性能优良优点，适用于多种印刷工艺和基材，尤其适合在智能纺织品领域的应用，是现有产品理想的替代产品。
技术方案：一种数码喷墨导电墨水，所述的数码喷墨导电墨水包括颜料，石墨烯、超支化聚合物分散剂、超支化聚合纳米导电粒子、光敏剂、其他助剂和溶剂组成，通过共混技术制备而成；各组分按照如下重量份数组成为：颜料1-10份，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份、光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份和溶剂10-90份。
作为优化：所述的石墨烯为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯，咪唑类改性氧化石墨烯、钾盐插层的氧化石墨烯,十二烷基苯磺酸钠改性石墨烯，碳骨架的加成类石墨烯、叠氮基化氧化石墨烯、蒽醌改性氧化石墨烯中的一种或几种。
作为优化：所述的超支化聚合物分散剂为超支化苯乙烯-马来酸酐酯聚合物、酰胺-酯类超支化聚合物，改性端氨基聚酰胺超支化聚合物、线性超支化磷酸酯聚合物中的一种或几种。
作为优化：所述的超支化聚合纳米导电粒子的类型为纳米颗粒/超支化聚合物复合材料，为超支化-纳米银聚合物、超支化-纳米铜聚合物、超支化-纳米金聚合物、超支化-纳米氧化锌聚合物、超支化-纳米二氧化钛聚合物中的一种或几种；其中纳米颗粒的粒径在50-80nm。
一种根据所述的数码喷墨导电墨水的制备方法，所述的石墨烯分散液制备过程为，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份，溶剂5-45份，研磨，超声分散20-40min，在球磨得石墨烯悬浊液，再加入颜料1-10份，光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份、溶剂5-45份超声波细胞粉碎机以600-900W功率超声粉碎20-40min，得到墨水，pH值为5-7，黏度为15-22mPa·s。
作为优化：所述研磨工序采用星式球磨机进行，球磨时间为5-6h，转速为：公转：300-400转/分钟，自转：500-600转/分钟。
有益效果：本发明工艺简单，可操作性强，可采用喷墨打印技术可实现，大规模自动化生产，该产品具有高导电性、印刷膜层薄且均匀光滑、性能优良优点，适用于纺织面料、玻璃，透明晶体，透明陶瓷，高分子薄膜、户外广告等多种印刷工艺和基材，此数码喷墨导电墨水制备成本低，节能环保，尤其适合在智能纺织品领域的应用，是现有产品理想的替代产品。
本发明中采用的石墨烯的类型为改性处理氧化石墨烯，表面有大量活性基团及水溶性基团，极大的提高了其分散性，结合超支化聚合纳米导电粒子，制成的导电墨水导电性能优异，无需添加助溶剂提高其溶解性。
本发明中采用的超支化分散剂溶解性很好，易溶于溶剂，轻易对颜料、石墨烯、纳米导电粒子产生有效包裹、封闭，防止粉碎的粒子发生再次聚集或凝聚，使分散体系保持较小的粒径有较好的分散效果，
本发明中采用的超支化聚合纳米导电粒子为稳定的“核—壳”结构，具有高导电性，超支化聚合材料对导电纳米金属粒子起到保护作用，保持纳米金属粒子的稳定性及分散性，降低后处理温度以适应于各种承印材料，同时能控制导电纳米金属粒子的粒径，进一步减小粒子尺寸。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例1
一种数码喷墨导电墨水，所述的数码喷墨导电墨水包括颜料，石墨烯、超支化聚合物分散剂、超支化聚合纳米导电粒子、光敏剂、其他助剂和溶剂组成，通过共混技术制备而成；各组分按照如下重量份数组成为：颜料1-10份，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份、光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份和溶剂10-90份。
所述的石墨烯为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯，咪唑类改性氧化石墨烯、钾盐插层的氧化石墨烯,十二烷基苯磺酸钠改性石墨烯，碳骨架的加成类石墨烯、叠氮基化氧化石墨烯、蒽醌改性氧化石墨烯中的一种或几种。
所述的超支化聚合物分散剂为超支化苯乙烯-马来酸酐酯聚合物、酰胺-酯类超支化聚合物，改性端氨基聚酰胺超支化聚合物、线性超支化磷酸酯聚合物中的一种或几种。
所述的超支化聚合纳米导电粒子的类型为纳米颗粒/超支化聚合物复合材料，为超支化-纳米银聚合物、超支化-纳米铜聚合物、超支化-纳米金聚合物、超支化-纳米氧化锌聚合物、超支化-纳米二氧化钛聚合物中的一种或几种；其中纳米颗粒的粒径在50-80nm。
所述的数码喷墨导电墨水的制备方法：所述的石墨烯分散液制备过程为，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份，溶剂5-45份，研磨，超声分散20-40min，在球磨得石墨烯悬浊液，再加入颜料1-10份，光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份、溶剂5-45份超声波细胞粉碎机以600-900W功率超声粉碎20-40min，得到墨水，pH值为5-7，黏度为15-22mPa·s。所述研磨工序采用星式球磨机进行，球磨时间为5-6h，转速为：公转：300-400转/分钟，自转：500-600转/分钟。
具体实施例2
一种数码喷墨导电墨水，所述的数码喷墨导电墨水包括颜料，石墨烯、超支化聚合物分散剂、超支化聚合纳米导电粒子、光敏剂、其他助剂和溶剂组成，通过共混技术制备而成；各组分按照如下重量份数组成为：颜料1-10份，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份、光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份和溶剂10-90份。
所述的石墨烯为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯，咪唑类改性氧化石墨烯、钾盐插层的氧化石墨烯,十二烷基苯磺酸钠改性石墨烯，碳骨架的加成类石墨烯、叠氮基化氧化石墨烯、蒽醌改性氧化石墨烯中的一种或几种。
所述的超支化聚合物分散剂为超支化苯乙烯-马来酸酐酯聚合物、酰胺-酯类超支化聚合物，改性端氨基聚酰胺超支化聚合物、线性超支化磷酸酯聚合物中的一种或几种。
所述的超支化聚合纳米导电粒子的类型为纳米颗粒/超支化聚合物复合材料，为超支化-纳米银聚合物、超支化-纳米铜聚合物、超支化-纳米金聚合物、超支化-纳米氧化锌聚合物、超支化-纳米二氧化钛聚合物中的一种或几种；其中纳米颗粒的粒径在50-80nm。
所述的数码喷墨导电墨水的制备方法：所述的石墨烯分散液制备过程为，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份，溶剂5-45份，研磨，超声分散20-40min，在球磨得石墨烯悬浊液，再加入颜料1-10份，光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份、溶剂5-45份超声波细胞粉碎机以600-900W功率超声粉碎20-40min，得到墨水，pH值为5-7，黏度为15-22mPa·s。
所述研磨工序采用星式球磨机进行，球磨时间为5-6h，转速为：公转：300-400转/分钟，自转：500-600转/分钟。
具体实施例3
一种数码喷墨导电墨水，所述的数码喷墨导电墨水包括颜料，石墨烯、超支化聚合物分散剂、超支化聚合纳米导电粒子、光敏剂、其他助剂和溶剂组成，通过共混技术制备而成；各组分按照如下重量份数组成为：颜料1-10份，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份、光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份和溶剂10-90份。
所述的石墨烯为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯，咪唑类改性氧化石墨烯、钾盐插层的氧化石墨烯,十二烷基苯磺酸钠改性石墨烯，碳骨架的加成类石墨烯、叠氮基化氧化石墨烯、蒽醌改性氧化石墨烯中的一种或几种。
所述的超支化聚合物分散剂为超支化苯乙烯-马来酸酐酯聚合物、酰胺-酯类超支化聚合物，改性端氨基聚酰胺超支化聚合物、线性超支化磷酸酯聚合物中的一种或几种。
所述的超支化聚合纳米导电粒子的类型为纳米颗粒/超支化聚合物复合材料，为超支化-纳米银聚合物、超支化-纳米铜聚合物、超支化-纳米金聚合物、超支化-纳米氧化锌聚合物、超支化-纳米二氧化钛聚合物中的一种或几种；其中纳米颗粒的粒径在50-80nm。
所述的数码喷墨导电墨水的制备方法：所述的石墨烯分散液制备过程为，石墨烯1-3份、超支化聚合物1-3份、超支化聚合纳米导电粒子1-2份，溶剂5-45份，研磨，超声分散20-40min，在球磨得石墨烯悬浊液，再加入颜料1-10份，光敏剂1-2份，其他助剂0.5-20份、溶剂5-45份超声波细胞粉碎机以600-900W功率超声粉碎20-40min，得到墨水，pH值为5-7，黏度为15-22mPa·s。
所述研磨工序采用星式球磨机进行，球磨时间为5-6h，转速为：公转：300-400转/分钟，自转：500-600转/分钟。

Claims (4)

1.一种数码喷墨导电墨水，其特征在于：所述的数码喷墨导电墨水按照如下重量份数组成：颜料 1-10 份、石墨烯 1-3 份、超支化聚合物分散剂 1-3 份、超支化聚合纳米导电粒子 1-2 份、光敏剂 1-2 份，其他助剂 0.5-20 份和溶剂 10-90 份；
所述数码喷墨导电墨水的制备过程为：石墨烯 1-3 份、超支化聚合物分散剂 1-3 份、超支化聚合纳米导电粒子 1-2 份、溶剂 5-45 份，研磨，超声分散 20-40min，再球磨得石墨烯悬浊液，再加入颜料1-10 份、光敏剂 1-2 份、其他助剂 0.5-20 份、溶剂 5-45 份，超声波细胞粉碎机以 600-900W 功率超声粉碎 20-40min，得到墨水，pH值为 5-7，黏度为15-22mPa·s；
所述的超支化聚合物分散剂为超支化苯乙烯-马来酸酐酯聚合物、酰胺-酯类超支化聚合物、改性端氨基聚酰胺超支化聚合物和线性超支化磷酸酯聚合物中的一种或几种；
所述的超支化聚合纳米导电粒子的类型为纳米颗粒/超支化聚合物复合材料、超支化-纳米银聚合物、超支化-纳米铜聚合物、超支化-纳米金聚合物、超支化-纳米氧化锌聚合物和超支化-纳米二氧化钛聚合物中的一种或几种；其中纳米颗粒的粒径在 50-80nm。
2.根据权利要求1所述的数码喷墨导电墨水，其特征在于：所述的石墨烯为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、咪唑类改性氧化石墨烯、钾盐插层的氧化石墨烯、十二烷基苯磺酸钠改性石墨烯、碳骨架的加成类石墨烯、叠氮基化氧化石墨烯和蒽醌改性氧化石墨烯中的一种或几种。
3.一种根据权利要求1所述的数码喷墨导电墨水的制备方法，其特征在于：所述数码喷墨导电墨水的制备过程为：石墨烯 1-3份、超支化聚合物 1-3 份、超支化聚合纳米导电粒子 1-2 份、溶剂5-45 份，研磨，超声分散 20-40min，再球磨得石墨烯悬浊液，再加入颜料1-10 份、光敏剂 1-2 份、其他助剂 0.5-20 份、溶剂 5-45份，超声波细胞粉碎机以 600-900W 功率超声粉碎 20-40min，得到墨水，pH 值为 5-7，黏度为 15-22mPa·s。
4.根据权利要求 3所述的数码喷墨导电墨水的制备方法，其特征在于：所述研磨工序采用星式球磨机进行，球磨时间为 5-6h，转速为：公转：300-400 转/分钟，自转：500-600转/分钟。
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