CN109021711A - 一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨 - Google Patents
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Abstract
本案涉及一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,包括有导电填料、有机载体、有机溶剂和表面活性剂;其中,所述表面活性剂为有机氟硅改性丙烯酸酯共聚物。本案在常规功能油墨中添加高分子型表面活性剂,当油墨填充到槽中并经固化后,表面活性剂仍保留在油墨层中,并且在随后的活化及化学镀过程中,由于表面活性剂的存在,能有效降低油墨表面与活性溶液和化学镀液的表面张力,从而油墨层与活性溶液和化学镀液充分接触,经活化并化学镀形成完整连续的导体,使其具有导电功能。
Description
技术领域
本发明涉及导电油墨领域,特别涉及一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨。
背景技术
触摸屏(又名触控屏)中含有的金属网格结构是指在PET薄膜表面设置有10-20微米宽的细槽,然后通过刮印的方法在细槽中填充导电材料(如银浆)或活性油墨(如含钯油墨),再通过活化和加成方法在其表面化学镀形成导电材料,使其具有导体功能。
现有技术的不足:为了提高触摸屏的光透过率,需尽可能减小功能材料的面积(因为其遮光),所以采取的手段是减小网格图形中的线宽,例如将线宽从原来的15微米减小到3微米。但是,当线宽降至3微米后,功能油墨填充进槽中后,由于槽壁的有机物属性及细槽线宽而导致的表面张力效应,使以水为主体的活化溶液及化学镀液难以进入槽中与功能油墨充分接触,难以充分活化和化学镀,所以很难形成完整且连续的导体。
发明内容
针对现有技术中的不足之处,本发明提供了一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,以期通过在现有的功能油墨中添加高分子型表面活性剂,来降低油墨表面与活性溶液和化学镀液的表面张力,使油墨层与活性溶液和化学镀液进行充分接触,再经活化并化学镀形成完整而连续的导体,使其具有导电功能。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其包括有导电填料、有机载体、有机溶剂和表面活性剂;
其中,所述表面活性剂为有机氟硅改性丙烯酸酯共聚物。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述有机溶剂为非质子极性溶剂。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述有机载体为高分子聚合物。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述高分子聚合物选自聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯氧树脂、聚酯或其组合;
所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯或酚醛树脂中的一种。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述导电填料包括有碳粉和钯粉的组合。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述非质子极性溶剂选自DMSO(二甲亚砜)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、HMPA(六甲基磷酰三胺)或其组合。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述非质子极性溶剂为DMSO、DMF和HMPA的组合;DMSO、DMF和HMPA三者的体积比为2.2-2.6∶1.3-1.5∶1。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述表面活性剂的化学式为:
其中,m和n为大于10的整数。
优选的是,所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其中,所述表面活性剂采用间歇乳液聚合法制得。
本发明的有益效果是:本案在常规功能油墨中添加高分子型表面活性剂,当油墨填充到槽中并经固化后,表面活性剂仍保留在油墨层中,并且在随后的活化及化学镀过程中,由于表面活性剂的存在,能有效降低油墨表面与活性溶液和化学镀液的表面张力,从而油墨层与活性溶液和化学镀液充分接触,经活化并化学镀形成完整连续的导体,使其具有导电功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为用于油墨测试的U型槽的结构示意图。
图2为用于油墨测试的弧形槽和V型槽的结构示意图。
图3为因油墨溶剂变化而导致油墨层与槽壁产生缝隙的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其包括有导电填料(碳粉,1-20%;金属钯粉,0.01-1%)、有机载体(聚氨酯,20-30%)、有机溶剂(50-60%)和表面活性剂(2-10%),上述各组分之和为100%(该百分比是质量百分比)。
上述各组分的比例可根据对导电性能的设计要求进行更改。有机载体除了是聚氨酯外,它还可以是由下列高分子聚合物中的一种或者两种以上按任意重量比例混合构成:聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯氧树脂、聚酯;聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯或酚醛树脂。
表面活性剂为有机氟硅改性丙烯酸酯共聚物。在该实施例中,它的具体化学式为:
其中,m和n为大于10的整数。在本实施例中,m和n大约比例是1∶1;进一步地,m和n大约是100。表面活性剂优选采用间歇乳液聚合法制得。表面活性剂的制备方法如下:
1)单体制备:
将三乙氧基乙烯基硅烷、对甲苯磺酸(PTSA)和四氢呋喃搅拌混匀,加热回流,滴加含2,2,3,3-四氟丙醇的四氢呋喃溶液,滴加完毕后保温反应1h,过滤,减压蒸馏制得氟硅单体。
2)间歇乳液聚合法制有机氟硅改性丙烯酸酯共聚物:
在氮气氛围下,将氟硅单体、甲基丙烯酸异丁酯、乳化剂、碳酸氢钠和水在室温下高速乳化半小时,加入过硫酸钾,升温到82℃反应3小时,保温1小时,降低至35℃后出料。
油墨中的有机溶剂为非质子极性溶剂。进一步地,非质子极性溶剂优选选自DMSO、DMF、HMPA或其组合。更进一步地,非质子极性溶剂优选为DMSO、DMF和HMPA的组合;在本实施例中,DMSO、DMF和HMPA三者的体积比为2.2-2.6∶1.3-1.5∶1。
本实施例油墨的制备方法为:将上述各组分按比例称取,搅拌混匀,三辊研磨机分散后,调整粘度至5-25Pa·s。
将实施例制得的油墨进行测试。测试的PET的槽型如图1所示,槽型为U型槽1,槽宽3±1微米,槽深8±1微米,共8条通道,通道长350毫米。
油墨的使用:
(1)在图1所示的各个槽中刮印上油墨;
(2)150℃下烘烤固化60分钟;
(3)活化和化学镀铜。
活化和化学镀铜的具体工艺为:
①酸性除油3分钟;
②预浸处理1分钟;
③钯活化处理3分钟;
④化学镀厚铜,依功能要求化镀到必要厚度;
适用于化学镀厚铜的配方为:
操作条件:化学镀铜过程中,通空气搅拌化学镀铜溶液,并连续过滤,自动控制pH和Cu2+离子含量。
化学镀后测试电阻(电阻测试方法:经化学镀后,测试8条通道的电阻,然后计算出平均值)。
表1
碳粉 | 金属钯粉 | 双酚A环氧树脂 | 有机溶剂 | 表面活性剂 | |
实施例1 | 10% | 1% | 25% | 54% | 10% |
实施例2 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5% |
实施例3 | 10% | 1% | 27% | 60% | 2% |
对比例1 | 10% | 1% | 25% | 64% | 0 |
注:表1中有机溶剂为DMSO、DMF和HMPA三者的体积比为2.4∶1.4∶1。表面活性剂为:
表2
电阻(欧姆) | |
实施例1 | 973 |
实施例2 | 692 |
实施例3 | 569 |
对比例1 | ∞ |
表2说明,当不含表面活性剂时,油墨层与活性溶液和化学镀液无法接触,不能导通形成回路。
作为进一步地对比,本案挑选以下表面活性剂作为对比:
以实施例2作为模板,更换不同的表面活性剂,见表3。
表3
碳粉 | 金属钯粉 | 双酚A环氧树脂 | 有机溶剂 | 表面活性剂 | |
实施例2 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5% |
对比例2 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5%(式A) |
对比例3 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5%(式B) |
对比例4 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5%(式C) |
对比例5 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5%(式D) |
测试结果见表4:
表4
电阻(欧姆) | |
实施例2 | 692 |
对比例2 | ∞ |
对比例3 | ∞ |
对比例4 | 10071 |
对比例5 | 7492 |
表4表明,当更换表面活性剂中的氟基团后(对比例2和3),表面活性剂已不能降低油墨表面与活性溶液和化学镀液的表面张力,油墨层与活性溶液和化学镀液的接触被限制,无法形成完整连续的导体;当更换表面活性剂中的丙烯酸酯的酯基基团后(对比例4和5),表面活性剂还尚能在一定程度上降低油墨表面与活性溶液和化学镀液的表面张力,但油墨层与活性溶液和化学镀液的接触也受到了影响,使得局部形成的导体不完整,例如太细,导致整个导体的电阻值过大,不符合产品实际应用需求。
如图2所示,PET的槽型除了如图1所示的U型槽1外,还可包括有弧形槽2和V型槽3。然而,本案发现,针对不同的槽型,油墨中有机溶剂的组分也会对最终形成的导体产生一定的影响。以实施例2作为模板,其他组分均不变,只更换不同的有机溶剂,具体溶剂和测试结果见表5。
表5
由表5可知,并参见图3,不同的溶剂组合会对不同类型的槽型产生一定影响,这主要是采用不同的溶剂组合后,在烘干后,有一定几率使油墨层4与槽的侧壁产生缝隙(1a、2a、3a),该缝隙将导致后续活化和化学镀铜所形成的导体产生断裂或局部收窄,断裂导致电阻值无限大,局部收窄导致电阻值大幅上升。
对比例10:以实施例2作为模板,其他组分均不变,只将表面活性剂由间歇乳液聚合法替换为采用核壳乳液聚合法制备出的表面活性剂。制备方法为:在氮气氛围下,将部分甲基丙烯酸异丁酯、乳化剂、碳酸氢钠和水在室温下高速乳化半小时,加入过硫酸钾,升温到80℃反应1小时,制得种子乳液;于另一反应容器中,加入氟硅单体、部分甲基丙烯酸异丁酯、过硫酸钾、乳化剂、碳酸氢钠和水,高速乳化半小时,而后在3小时内将其滴加入到上述种子乳液中进行聚合,滴加完毕后保温1小时,降低至35℃后出料。测试结果见表6。
表6
碳粉 | 金属钯粉 | 双酚A环氧树脂 | 有机溶剂 | 表面活性剂 | 电阻/Ω | |
实施例2 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5% | 692 |
对比例10 | 10% | 1% | 25% | 59% | 5% | ∞ |
两种制备方法所获得的乳胶粒子的形态结构不同,间歇乳液聚合法制得的粒子呈规整球型,分布均一,粒径分布窄。表6说明乳胶粒子的形态结构能够影响油墨表面与活性溶液和化学镀液的表面张力。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,包括有导电填料、有机载体、有机溶剂和表面活性剂;
其中,所述表面活性剂为有机氟硅改性丙烯酸酯共聚物。
2.根据权利要求1所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述有机溶剂为非质子极性溶剂。
3.根据权利要求1所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述有机载体为高分子聚合物。
4.根据权利要求3所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述高分子聚合物选自聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯氧树脂、聚酯或其组合;
所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯或酚醛树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述导电填料包括有碳粉和钯粉的组合。
6.根据权利要求2所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述非质子极性溶剂选自DMSO、DMF、HMPA或其组合。
7.根据权利要求6所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述非质子极性溶剂为DMSO、DMF和HMPA的组合;DMSO、DMF和HMPA三者的体积比为2.2-2.6∶1.3-1.5∶1。
8.根据权利要求1所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述表面活性剂的化学式为:
其中,m和n为大于10的整数。
9.根据权利要求1所述的用于制造含金属网格结构触摸屏的油墨,其特征在于,所述表面活性剂采用间歇乳液聚合法制得。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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