CN110014764B

CN110014764B - 液液印刷方法

Info

Publication number: CN110014764B
Application number: CN201810017997.XA
Authority: CN
Inventors: 侯旭; 闵伶俐
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2038-01-09
Also published as: CN110014764A; WO2019137327A1

Abstract

本发明公开了液液印刷方法。即利用供体液体图案和受体液态承印物两者接触后的界面浸润、沾湿、粘附、吸附或扩散作用，实现供体在受体内部或表面的印刷。本发明的方法可实现但不限于任意墨水在任意液膜上的印刷、多色打印、复杂图案印刷、功能物质转印、防水地图的印刷、可水洗字帖的印刷及打印柔性电路。液液印刷工艺简单、成本低、环保。

Description

液液印刷方法

技术领域

本发明涉及印刷领域，尤其涉及一种液液印刷方法。

背景技术

印刷的本质是材料界面科学问题。当今，各种印刷技术日趋成熟。常见的印刷工艺包括平版印刷、凹版印刷、凸版印刷等。这些印刷方法均基于固/液界面或固/固界面接触，一般需要高温或其他外部作用力来实现目标物质(比如墨水、功能物质、待检测物质等)的转移，而且对转移目标物的理化性质要求较高，印刷工艺复杂、成本高，且易对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于新概念体系的印刷方法，利用供体液体图案和受体液态承印物两者接触后的界面浸润、沾湿、粘附、吸附或扩散作用，实现供体在受体内部或表面的印刷，即液液印刷。

为实现上述目的，本发明提供一种液液印刷方法，其特征在于，利用供体液体图案和受体液态承印物两者接触后的界面浸润、沾湿、粘附、吸附或扩散作用，实现供体在受体内部或表面的印刷。

进一步，液液印刷分液液转印和液液直写两类。

进一步，所述液液转印包括如下步骤:

在基底上制备供体液体图案；

用电纺丝或电喷的方法在供体液体图案上覆盖液膜；或用电纺丝或电喷的方法单独制备含液体的承印物，然后在其完全干燥前将其与所述供体液体图案贴合；

将所述基底和液膜分离，供体液体图案即被转印到液膜表面或扩散至液膜内部；或将承印物与基底分离。

进一步，所述基底是固体基底或比供体液体图案中所使用的墨水或功能物质密度高的液体基底；

任选的，供体液体图案为采用墨水或功能物质溶液或悬浊液制备；优选的，功能物质为磁性颗粒、导电物质、生物高分子、荧光物质、有药物活性的小分子、大分子、微纳米粒子或团簇；

所述液膜采用受体有机高分子或聚合物溶液制备得到。

进一步，所述液液直写印刷包括如下步骤:

制备含液体的承印物或液膜；

在上述含液体的承印物上制备液体图案；

待液膜中的溶剂挥发干，图案则被稳定印刷到固体膜的内部或表面。

进一步，制备含液体的承印物或液膜步骤中，所述含液体的承印物或液膜为采用聚合物溶液制备得到；

任选的，所述制备的方法为旋转涂布、紫外光固化、电纺丝或电喷。

进一步，所述液体图案是用墨水制备得到，或用功能物质溶液或悬浊液制备得到；优选的，功能物质为磁性颗粒、导电物质、生物高分子、荧光物质、有药物活性的小分子、大分子、微纳米粒子或团簇；

任选的，所述制备液体图案的制备方法为笔画，写字机写，毛笔刷，滴注或光刻胶。

在基底上制备供体液体图案；不限定得到图案的方式，比如用笔画,写字机写，毛笔刷，滴注，光刻胶等都可以。

将所述供体和受体接触后分离，供体即被转印到受体表面或扩散至受体内部，承印物分离通过揭开，撕开，或者吸走方式分离。

本发明所述液液转印基本原理图如图1所示，液液直写基本原理如图2所示，基于高压静电纺丝技术的液液转印示意图如图3所示。

同现有技术相比较，本发明所述液液转印方式的技术效果在于:

可转印不同性质的墨水并存的图案，为满足不同的应用要求提供更广阔的空间；液液印刷可进行但不限于多色打印、复杂图案印刷、功能物质转印、防水地图的印刷、可水洗字帖的印刷及打印柔性电路。

同现有技术相比较，本发明所述液液直写印刷的技术效果在于可实现但不限于任意墨水在任意液膜上的印刷、多色打印、复杂图案印刷、功能物质转印、防水地图的印刷、可水洗字帖的印刷及打印柔性电路。液液印刷工艺简单、成本低、环保。

附图说明

图1液液转印基本原理图；

图2液液直写基本原理图；

图3基于高压静电纺丝技术的液液转印示意图；

图4基于高压静电纺丝技术的典型液液转印流程图；

图5液液转印基本图案；

图6液液转印复杂图案；

图7位于曲面上的液液转印图案；

图8基于高压静电纺丝技术的液液转印图案的扩散可控性图；

图9液液转印多色图案；

图10液液转印防水图案；

图11液液转印可水洗字帖图；

图12液液直写滴印图案；

图13液液转印石墨烯柔性电路图；

图14基于液体基底的液液转印示意图；

图15基于液体基底的液液转印图案。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：印刷各种墨水图案

(1)液液转印墨水的步骤如下：结合图1的液液转印基本原理图。

1)用墨水在基底(固体或液体都可以)表面制备供体液体图案；墨水包括但不限于中性墨水、油性墨水、醇溶性墨水、荧光墨水；墨水的颜色不限；图案的制备方法包括但不限于二维、三维写字机，自组装的供液系统，印章压印，光刻图案；

2)用电纺丝或电喷的方法在供体液体图案上覆盖受体有机高分子得到液膜。

3)将液膜与基底分离，供体液体图案被转印到液膜上；或待液膜中溶剂挥干后，剥离膜与基底，图案被转印到膜上。基于高压静电纺丝技术的液液转印示意图如图3所示，其中1为注射泵，2为聚合物溶液，3为供体液体图案，4为基底，5为受体液态承印物；基于高压静电纺丝技术的典型液液转印流程图如图4所示，图5是利用中性笔墨水进行液液转印得到的基本图案，图6是液液转印复杂图案的展示。当基底是圆柱体金属棒时，得到位于曲面上的液液转印图案，如图7所示。

当供体为中性笔墨水，受体为电纺聚合物液膜时，通过调控电纺液膜时的喷射速率，能够控制墨水分子在受体中的扩散程度，如图8所示。

方案一，步骤2)中的图案采用不同颜色的墨水绘制，步骤3)得到多色印刷品。如图9所示：花瓣为红白逐渐过渡色，花蕊为黄色，荷叶为浅绿色，茎干为深绿色。

方案二，步骤2)采用疏水性聚合物制备液膜，步骤3)得到防水抗腐蚀图案，如图10所示：其中的A和B均为防水抗腐蚀图案。所述疏水性聚合物包括但不限于聚己内酯(PCL)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混纤维膜，二氧化硅(SiO₂)/聚偏氟乙烯(PVDF)，过氧乙酰硝酸酯(PAN)/聚偏氟乙烯(PVDF)/聚苯乙烯(PS)复合材料，聚氯乙烯膜(PVC)，含氟聚苯并嗯嗪(F-PBZ)/醋酸纤维素(CA)，羧甲基纤维素醋酸丁酸酯(CMCAB)，二氧化钛(TiO₂)，聚氰基丙烯酸乙酯(PECA)或改性海藻酸钠(SA)/聚乙烯醇(PVA)。

方案三，步骤2)采用疏水性聚合物制备透明液膜，液膜挥干后膜仍然保持透明；

方案四，步骤2)绘制字帖图案，步骤3)得到可水洗重复利用的字帖，如图11所示。

(2)液液直写印刷墨水的步骤如下：结合图2的液液直写基本原理图。

1)把聚合物溶液制成液膜；

2)用墨水在液膜上制备图案；墨水包括但不限于中性墨水、油性墨水、水性墨水、醇溶性墨水、荧光墨水、圆珠笔墨水、颜料墨水、自来水笔墨水、记号笔墨水、水彩笔墨水、石墨烯墨水、纳米颗粒导电墨水、油漆笔墨水；图案的制备方法包括但不限于二维、三维写字机，自组装的供液系统，印章及指纹压印，光刻胶。

3)液膜中溶剂挥干，图案被稳定印刷到固体膜内部或表面。

当步骤2)中的图案制备方法是：将染料溶液滴在电纺液膜上，步骤3)得到液液直写滴印图案，如图12所示。

实施例2：印刷功能物质

(1)液液转印功能物质的步骤如下：

1)配制功能物质溶液或悬浊液(不同溶剂的颗粒溶液也可以转印)作为待印刷混合液。功能物质包括但不限于磁性颗粒、导电物质、生物高分子、荧光物质、有药物活性的小分子、大分子、微纳米粒子或团簇。

2)将待印刷混合液在基底表面制备图案。图案的制备方法包括但不限于二维、三维写字机，自组装的供液系统，印章压印，光刻图案。

3)把聚合物溶液制成液膜，然后将其覆盖到图案上。

4)揭开液膜，图案被转印到液膜上；或待液膜中溶剂挥干后，揭开干膜，图案被转印到膜上。

优选的，步骤1)中的功能物质为磁性颗粒，磁性颗粒包括但不限于四氧化三铁(Fe₃SO₄)单质及其复合材料，钴(Co)及其复合材料，铁氧体，铁镍合金，钴镍合金，铁钴合金。

优选的，步骤1)中的功能物质为导电物质，导电物质包括但不限于导电聚合物、导电金属粒子或微/纳米粒子。步骤2)绘制电路图案。步骤3)制备得到的透明柔性液膜，液膜中的溶剂挥干后仍保持良好的柔韧性和透光性。步骤4)得到柔性透明电路。见图13，即为液液转印石墨烯柔性电路图。其中的A为液液转印石墨烯柔性电路图，B为将A贴于手指上，说明其柔性。

(2)液液直写功能物质的步骤如下：

1)配制功能物质溶液或浊液作为待印刷混合液。功能物质包括但不限于磁性颗粒、生物高分子溶液、荧光物质、有药物活性的小分子、大分子、微纳米粒子、团簇。

2)采用聚合物制备液膜。

3)用待印刷混合液在液膜上制备图案。

4)待液膜中溶剂挥干，图案被稳定印刷到固体膜内部或表面。

优选的，步骤1)中的功能性物质为导电物质，导电物质包括但不限于导电聚合物、导电金属粒子或微/纳米颗粒。步骤2)使用的液膜干燥后仍保持很好的柔韧性。步骤3)绘制电路图案。步骤4)得到印刷的电路图。

优选的，步骤1)中的功能性物质为导电物质，导电物质包括但不限于导电聚合物、导电金属粒子或微/纳米颗粒。步骤2)使用的液膜干燥后仍保持很好的柔韧性。步骤3)绘制电路图案。步骤4)得到柔性电路。

优选的，步骤1)中的功能性物质为导电物质，导电物质包括但不限于导电聚合物、导电金属粒子或微/纳米颗粒。步骤2)使用透明柔性液膜，液膜中的溶剂挥干后仍保持良好的柔韧性和透光性。步骤3)绘制电路图案。步骤4)得到柔性透明电路。

实施例3：密度印刷

基于液液界面接触物质扩散机理的密度打印技术步骤如下：原理见图14。其中1是基底液体，2是颜料液体，3是供体液体图案，4是受体液膜。

1)配制基底液体层。

2)在所述基底液体层上形成图案：在基底液体层上按所需要的图案颜色依次滴加墨水液体，墨水密度均低于基底液体，由于液液接触扩散作用，或同时借助外力作用形成液体图案。外力作用包括但不限于用牙签、棒状物品、锯齿结构物品、梳子搅动液面。

3)采用聚合物制备受体液膜，然后在受体液膜中的溶剂挥干前将受体液膜覆盖到步骤2)所制备的液体图案上。

4)揭开液膜，图案被转印到液膜上。如图15所示为基于液体基底的液液转印图案。其中的A，B，C均为基于液体基底的液液转印图案。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种液液印刷方法，其特征在于，利用供体液体图案和受体液态承印物两者接触后的界面浸润、沾湿、粘附、吸附或扩散作用，实现供体在受体内部或表面的印刷；所述液液印刷为液液转印，所述液液转印包括如下步骤:

在基底上制备供体液体图案；

2.如权利要求1所述液液印刷方法，其特征在于，所述基底是固体基底或比供体液体图案中所使用的墨水或功能物质密度高的液体基底。

3.如权利要求1所述液液印刷方法，其特征在于，供体液体图案为采用墨水或功能物质溶液或悬浊液制备。

4.如权利要求3所述液液印刷方法，其特征在于，功能物质为磁性颗粒、导电物质、生物高分子、荧光物质、有药物活性的小分子、大分子、微纳米粒子或团簇。

5.如权利要求1所述液液印刷方法，其特征在于，所述液膜采用受体有机高分子或聚合物溶液制备得到。