CN109810562A - 一种rfid标签天线的制备方法 - Google Patents

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黄爱宾
刘彩凤
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Abstract

本发明公开了一种RFID标签天线的制备方法。该制备方法包括：将钛碳化硅、钛碳化铝MAX相或碳化钛原料浸泡于强碱性溶液中，得到黑色沉淀物；将洗涤后的黑色沉淀物与氯化锂溶液进行混合，冰水浴控温，搅拌，超声振荡，收集上层黑色液体；在黑色液体中加入增稠剂，得到胶体溶液；采用丝网印刷或喷涂机喷涂的方法将所述胶体溶液在天线基材上进行印刷或喷涂，制备得到RFID标签天线。本发明具有工艺简单、制造过程绿色环保，成本低等优点。

Description

一种RFID标签天线的制备方法
技术领域
本发明属于电磁材料制造技术领域，特别是涉及一种RFID标签天线的制备方法。
背景技术
射频识别，RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，是物联网技术中的核心技术。它通过射频信号自动识别目标对象并且获取数据，识别工作不需要人工干预，可在各种恶劣环境下工作。RFID电子标签主要由芯片和天线构成，芯片主要负责接收和传送数据，通过阅读器发出无线射频信号来读取信息，阅读器、天线和计算机网络连接，构成一个电子模块，阅读器发送信号给电子标签，再把标签天线反馈来的信息经处理后传送给计算机网络，从而使管理人员获得商品的一些特殊信息。
目前，RFID天线的主要制备方法包括刻蚀、电镀、印刷等。例如：
CN200610119267公开了一种RFID蚀刻铝天线的制造方法，该专利以铝箔与聚酯PET塑料膜覆合作为天线基材，通过蚀刻的方法制备得到RFID天线。
CN201710756544公开了一种选择性电镀RFID天线镀金层的导电掩模和导电掩模组的制备方法，该专利采用选择电镀的方法制备RFID天线。
CN201811206118公开了一种RFID印刷天线及其制备方法，该专利采用印刷碳浆油墨的方法制备RFID天线。
CN201711418088公开了一种利用激光制备RFID天线的方法，该专利采用激光刻蚀RFID天线，但是，该方法受设备限制，难以量产，更适合小样制作。
CN201811206212公开了一种导电油墨及其应用的RFID印刷天线，该专利采用导电银浆油墨印制RFID天线。
CN201820630842公开了一种易损石墨烯RFID标签，该专利通过石墨烯作为基底制备得到RFID标签天线。
然而上述现有的制备RFID天线的方法存在制造过程工艺复杂，制造原料对环境不友好，成本较高等问题。
因此，为了克服现有技术存在的缺陷，本发明开发了一种RFID标签天线的制备方法，该方法通过二维结构的碳化钛新材料MXENE喷涂或印制RFID天线，工艺简单，制造过程绿色环保，且成本较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RFID标签天线的制备方法。本发明具有工艺简单、制造过程绿色环保，成本低等优点。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种RFID标签天线的制备方法，包括如下步骤：
(1)将钛碳化硅、钛碳化铝MAX相或碳化钛原料浸泡于强碱性溶液中，静置一定时间后，得到黑色沉淀物，对黑色沉淀物进行洗涤；
(2)将洗涤后的黑色沉淀物与氯化锂溶液进行混合，冰水浴控温，搅拌1-24小时后，超声振荡至上清液逐渐变为黑色，收集上层黑色液体；
(3)在黑色液体中加入增稠剂，得到胶体溶液；所述增稠剂的作用是为了调节体系的黏度和粘弹性，以方便后续喷涂或印刷步骤；
(4)采用丝网印刷或喷涂机喷涂的方法将所述胶体溶液在天线基材上进行印刷或喷涂，制备得到RFID标签天线。
进一步地，在上述制备方法中，所述强碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、过碳酸钠溶液中的一种或几种组合。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(1)中浸泡温度为20-95℃。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(1)中黑色沉淀物用去离子进行洗涤，直至洗液pH为7-8。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(2)氯化锂溶液的浓度为0.2-2mol/L。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(2)黑色沉淀物与氯化锂溶液混合的质量比为1：1.2-1：20之间。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(3)增稠剂选自水性聚氨酯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和丙烯酸树脂中的一种或几种组合。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(3)在黑色液体中加入增稠剂，使胶体溶液的运动粘度为25-58mm2/s。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(4)的天线基材选自PET、PI或纸张中的一种。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(4)丝网印刷具体为：在基材上使用步骤(3)配制获得的胶体溶液在100-300目印版上直接印刷天线，最后干燥。
进一步地，在上述制备方法中，所述步骤(4)喷涂具体为：在基材上贴上一层天线阴图遮罩层，镂空处露出天线形状，使用喷涂机喷涂，干燥后揭下遮罩层，获得喷涂的天线，最后高温干燥。
进一步地，所述干燥为在真空干燥箱中干燥，干燥温度为80-150℃，干燥时间为30-120分钟。
本发明具有以下技术特点：
1)本发明不同于传统的铝制或者铜制RFID标签天线制造工艺，制造过程不需曝光、显影、酸洗刻蚀、碱褪墨等复杂的工艺流程，仅需将MXENE胶体溶液图案化喷涂或者印刷，即可制备RFID天线，制造过程绿色环保。
2)本发明制备的胶体溶液黏度极低，可避免导电银浆丝网印刷过程中的毛刺、锯齿现象。
3)本发明技术制造胶体溶液不采用有毒的HF刻蚀制备，成本也较低。
附图说明
图1丝网印刷得到的RFID天线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
6moL/L的NaOH和1mol/L的过碳酸钠混合溶液于100℃浸泡钛碳化硅12小时，处理后倒去上层废液，下层黑色沉淀物采用去离子水洗3-5次，至pH至7-8之间，加入0.2mol/L氯化锂溶液，冰水浴下搅拌12小时，继续超声振荡20分钟，上清液逐渐变黑，转变为黑色溶液，采用3500转离心机离心2分钟，离心获得的上层黑色液体备用。
配置5％水性聚氨酯溶液和和5％羧甲基纤维素钠溶液，与离心制备的黑色胶体溶液按照10：10：80的比例混合(调节黏度和粘弹性)，搅拌。
采用200目丝网版印制RFID天线于PET基材上，红外干燥，表面干燥后继续放置真空干燥箱于120℃下干燥120分钟，可制备出RFID天线。
采用四探针法测电阻测试涂层电导率可达8000S/cm，可满足天线使用要求。该方法得到的天线如图1所示。
实施例2
2moL/L的KOH于80℃浸泡钛碳化铝MAX相20小时，处理后，下层黑色胶状物沉淀采用去离子水洗5次，至pH至7-8之间，加入0.1mol/L氯化锂溶液，冰水浴下搅拌10小时，继续超声振荡15分钟，上清液逐渐变黑，转变为黑色溶液，采用离心机3000转转速离心3分钟，离心获得的上层黑色溶液备用。加入5％水性聚氨酯调节溶液粘性，与黑色溶液的质量比为20：1。
使用双层PET，上层PET作为掩膜，镂空出天线形状，采用喷涂机喷涂墨水，自然干燥后，继续放置真空干燥箱于120℃下干燥90分钟，可制备出RFID天线。
采用四探针法测电阻测试涂层电导率可达8300S/cm。
实施例3
4moL/L的NaOH与2moL/L的KOH混合液浸泡处理碳化钛，40℃浸泡碳化钛10小时，浸泡后下层黑色沉淀采用去离子水洗4次，至pH至7-8之间，加入0.05mol/L氯化锂溶液，冰水浴下搅拌10小时，继续超声振荡15分钟，上清液逐渐变黑，转变为黑色胶体溶液。采用中速滤纸过滤，滤液备用。
加入2％的丙烯酸水性树脂，与黑色胶体溶液的比例为黑色胶体：丙烯酸为25：1质量比，调节粘度，搅拌混合。
采用150目丝网版印制RFID天线于PET基材上，红外干燥，表面干燥后继续放置真空干燥箱于150℃下干燥40分钟，可制备出RFID天线。
采用四探针法测电阻测试涂层电导率可达7800S/cm。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钛碳化硅、钛碳化铝MAX相或碳化钛原料浸泡于强碱性溶液中，静置一定时间后，得到黑色沉淀物，对黑色沉淀物进行洗涤；
(2)将洗涤后的黑色沉淀物与氯化锂溶液进行混合，冰水浴控温，搅拌1-24小时后，超声振荡至上清液逐渐变为黑色，收集上层黑色液体；
(3)在黑色液体中加入增稠剂，得到胶体溶液；
(4)采用丝网印刷或喷涂机喷涂的方法将所述胶体溶液在天线基材上进行印刷或喷涂，制备得到RFID标签天线。
2.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述强碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、过碳酸钠溶液中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸泡温度为20-95℃。
4.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)氯化锂溶液的浓度为0.2-2mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)黑色沉淀物与氯化锂溶液混合的质量比为1：1.2-1：20。
6.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)增稠剂选自水性聚氨酯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和丙烯酸树脂中的一种或几种组合。
7.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)在黑色液体中加入增稠剂，使胶体溶液的运动粘度为25-58mm2/s。
8.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的天线基材选自PET、PI或纸张中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)丝网印刷具体为：在基材上使用步骤1-(3)中的配制获得的胶体溶液在100-300目印版上直接印刷天线，最后干燥。
10.根据权利要求1所述的一种RFID标签天线的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)喷涂具体为：在基材上贴上一层天线阴图遮罩层，镂空处露出天线形状，使用喷涂机喷涂，干燥后揭下遮罩层，获得喷涂的天线，最后高温干燥。
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