CN110364284A - 一种导电银浆用有机载体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种导电银浆用有机载体及其制备方法，该有机载体由聚酯树脂、环氧改性丙烯酸树脂、助剂、溶剂、粉体组成，所述助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂；该有机载体的制备方法是：分别将聚酯树脂和环氧改性丙烯酸树脂水浴加热溶解于溶剂中，冷却至室温，得到固含量为30‑40％的树脂粘结料A和固含量为10‑30％的树脂粘结料B；将树脂粘结料A、树脂粘结料B、流平剂，消泡剂、增塑剂、固化剂、溶剂和粉体混合搅拌均匀，制得有机载体。该有机载体可实现与银粉的均匀分散，并且粘结性高，化学性质稳定，采用该有机载体的导电银浆在耐弯折性、导电性、附着力和硬度等方面的性能优异，该制备方法工艺简单，易于工业化。

Description

一种导电银浆用有机载体及其制备方法

技术领域

本发明属于导电材料技术领域，具体涉及一种导电银浆用有机载体及其制备方法，用于柔性电子元器件和柔性电子线路等柔性电子材料的制作。

背景技术

随着柔性电子学的发展，需要在柔性基材上构筑电路，主要方法是在将电子浆料在柔性基材上涂膜，加热除掉溶剂，银浆固化，实现导电功能。导电银浆具有导电率高，性能稳定，与柔性基材结合强度大等特点，广泛应用于柔性电子元器件和柔性电子线路的制作。导电银浆主要是由有机载体相和导电相组成，其中有机载体相是溶于包括树脂、功能性助剂、溶剂和粉体等，其控制浆料的流变特性，调节浆料的粘稠度，使固体形态的导电相和其他作用的固体微粒混合物均匀地包裹起来，分散成具有流体特性的浆料，使得导电银浆料不容易产生沉淀和氧化，以便于高速高精度地印刷到基板上，形成所需的导电图案。有机载体的流动性、流平性、挥发性及流变学行为等是保证电子浆料在丝网印刷过程中浆料从丝印网版到工件表面优良转移，形成优良导电图形的关键。柔性电子元器件和柔性电子线路对银导电图形的性能要求越来越高，但目前的柔性电子元器件和柔性电子线路在制作过程中，导电银浆中的银粉与有机载体不能够很好的均匀分散和结合，使得导电银浆在耐弯折性、导电性、附着力和硬度等方面的性能不能满足柔性电子元器件和柔性电子线路的制作要求。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的之一是提供一种导电银浆用有机载体，该有机载体可实现与银粉的均匀分散和结合作用，并且粘结性高，化学性质稳定。采用该有机载体的导电银浆在粘度、印刷性、触变性等方面的化学性能稳定，更利于储存、运输和使用，同时能够满足柔性电子材料的制作中对于耐弯折性、导电性、附着力和硬度等方面的性能的要求，极大的提高柔性电子材料的综合性能以及使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种导电银浆用有机载体，由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，所述助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，所述树脂A为聚酯树脂，所述树脂B为环氧改性丙烯酸树脂。

聚酯树脂和环氧改性丙烯酸树脂的混合使用，能够均衡树脂的耐弯折性、硬度、附着力。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，各组分重量份数组成为：20-50份树脂A，15-40份树脂B，1-5份流平剂，1-5份消泡剂、1-5份增塑剂、1-5份固化剂，10-250份溶剂，1-10份粉体。

更进一步地，上述导电银浆用有机载体中，各组分重量份数组成为：30-40份树脂A，25-35份树脂B，2-4份流平剂，2-3份消泡剂、2-3份增塑剂、3-5份固化剂，20-170份溶剂，3-5份粉体。

更进一步地，上述导电银浆用有机载体中，各组分重量份数组成为：40份树脂A，35份树脂B，4份流平剂，3份消泡剂、3份增塑剂、5份固化剂，170份溶剂，5份粉体。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，聚酯树脂的分子量为10000-50000，其粘度适中，更适于工业生产。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，环氧改性丙烯酸树脂的分子量为5000-30000，其粘度适中，更适于工业生产。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇醚、己二酸二甲酯、甲酸-2-乙基已酯或混合二元酸酯中的任意一种或多种，该溶剂能更好的与树脂相容。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，固话剂为脂环族多元胺、氨基树脂或酰肼中的任意一种或多种，该固化剂增强树脂固化后的硬度。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，增塑剂为氢化蓖麻油或柠檬酸三丁酯中的任意一种或两种，该增塑剂改善有机载体粘度，提高有机载体的韧性。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，流平剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷聚醚共聚物、丙烯酸酯化聚硅氧烷或聚硅氧烷中的任意一种或多种，该流平剂提高有机载体的流动性，改善最终导电银浆的印刷适用性。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，消泡剂为聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、高碳醇脂肪酸酯复合物中的任意一种或多种，该消泡剂改善最终导电银浆的消泡效果，消除浆料气泡，提高银浆的印刷适用性和固化膜平整度。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，粉体为羟乙基纤维素、气相二氧化硅、有机膨润土中的任意一种或多种，该粉体可以更好的相容于有机载体中，调整有机载体粘度。

本发明的目的之二是提供一种导电银浆用有机载体的制备方法，该制备方法工艺简单，制得的有机载体可适配导电相，易于工业化。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种导电银浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将20-50份树脂A和5-100份溶剂在60-65℃温度条件下水浴加热搅拌，至全部溶解，冷却至室温，得到固含量为30-40％的树脂粘结料A；

(2)将15-40份树脂B和5-150份溶剂在60-65℃温度条件下水浴加热搅拌，至全部溶解，冷却至室温，得到固含量为10-30％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、1-5份流平剂，1-5份消泡剂、1-5份增塑剂、1-5份固化剂、0-10份溶剂和1-10份粉体混合搅拌均匀，制得有机载体。

进一步地，上述的步骤(1)中，树脂A水浴加热时间为6-8小时，搅拌速度为300-500转/分钟，使树脂A在溶剂中完全溶解。

进一步地，上述的步骤(2)中，树脂B水浴加热时间为6-8小时，搅拌速度为300-500转/分钟，使树脂B在溶剂中完全溶解。

进一步地，上述的步骤(3)中，混合搅拌时间为0.5-1小时，搅拌速度为100-500转/分钟，使混合物分散均匀。

本发明的有益技术效果：

本发明的导电银浆用有机载体，由聚酯树脂、环氧改性丙烯酸树脂、流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂、溶剂、粉体组成，通过各组分间的相互作用，树脂实现了良好的伸展和交叉，形成一种特殊的网状结构，具有良好的防沉降作用和结合金属原子的能力；该有机载体可实现银粉的均匀分散，并且粘结性高，化学性质稳定。采用该有机载体的导电银浆印刷性好、粘度适中、触变性好、可自行流平，其稳定的化学性质利于储存、运输和使用，固化后导电性、附着力、硬度、弯折等性能优异。将该导电银浆用于柔性电子材料中，能够有效降低柔性电子基材在伸展和弯曲后线路阻抗值，满足柔性电子材料在导电性、附着力、硬度、弯折等性能方面的要求，提高产品良率，提高柔性电子材料的综合性能以及使用寿命。

本发明的导电银浆用有机载体的制备方法，其制备工艺简单，制得的有机载体可适配导电相，适合大规模量产。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。

一种导电银浆用有机载体，由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，所述助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，所述树脂A为聚酯树脂，所述树脂B为环氧改性丙烯酸树脂。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，各组分重量份数组成为：20-50份树脂A，15-40份树脂B，1-5份流平剂，1-5份消泡剂、1-5份增塑剂、1-5份固化剂，10-250份溶剂，1-10份粉体。

更进一步地，上述导电银浆用有机载体中，各组分重量份数组成为：30-40份树脂A，25-35份树脂B，2-4份流平剂，2-3份消泡剂、2-3份增塑剂、3-5份固化剂，20-170份溶剂，3-5份粉体。

更进一步地，上述导电银浆用有机载体中，各组分重量份数组成为：40份树脂A，35份树脂B，4份流平剂，3份消泡剂、3份增塑剂、5份固化剂，170份溶剂，5份粉体。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，聚酯树脂的分子量为10000-50000。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，环氧改性丙烯酸树脂的分子量为5000-30000。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇醚、己二酸二甲酯、甲酸-2-乙基已酯或混合二元酸酯中的任意一种或多种。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，固化剂为脂环族多元胺、氨基树脂或酰肼中的任意一种或多种。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，增塑剂为氢化蓖麻油或柠檬酸三丁酯中的任意一种或两种。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，流平剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷聚醚共聚物、丙烯酸酯化聚硅氧烷或聚硅氧烷中的任意一种或多种。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，消泡剂为聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、高碳醇脂肪酸酯复合物中的任意一种或多种。

进一步地，上述导电银浆用有机载体中，粉体为羟乙基纤维素、气相二氧化硅、有机膨润土中的任意一种或多种。

上述导电银浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将20-50份树脂A和5-100份溶剂置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热搅拌，至全部溶解，冷却至室温，得到固含量为30-40％的树脂粘结料A；

(2)将15-40份树脂B和5-150份溶剂置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热搅拌，至全部溶解，冷却至室温，得到固含量为10-30％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、1-5份流平剂，1-5份消泡剂、1-5份增塑剂、1-5份固化剂、0-10份溶剂和1-10份粉体混合搅拌均匀，制得有机载体。

进一步地，上述的步骤(1)中，树脂A水浴加热时间为6-8小时，搅拌速度为300-500转/分钟，使树脂A在溶剂中完全溶解。

进一步地，上述的步骤(2)中，树脂B水浴加热时间为6-8小时，搅拌速度为300-500转/分钟，使树脂B在溶剂中完全溶解。

进一步地，上述的步骤(3)中，混合搅拌时间为0.5-1小时，搅拌速度为100-500转/分钟，使混合物分散均匀。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

一种导电银浆用有机载体，由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，树脂A为聚酯树脂，树脂B为环氧改性丙烯酸树脂，流平剂为聚醚改性聚硅氧烷，消泡剂为聚乙二醇，增塑剂为氢化蓖麻油，固化剂为异佛尔酮二胺，溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯，粉体为羟乙基纤维素，各组分按照重量份数计分别为：20份聚酯树脂，15份环氧改性丙烯酸树脂，1份聚醚改性聚硅氧烷，1份聚乙二醇，1份氢化蓖麻油，1份异佛尔酮二胺，183份丙二醇甲醚乙酸酯，1份羟乙基纤维素。

上述导电银浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将20份的聚酯树脂和45份的丙二醇甲醚乙酸酯置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为30％的树脂粘结料A；

(2)将15份的环氧改性丙烯酸树脂和135份的丙二醇甲醚乙酸酯置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为10％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、1份的聚醚改性聚硅氧烷，1份的聚乙二醇、1份的氢化蓖麻油、1份的异佛尔酮二胺、3份的丙二醇甲醚乙酸酯和1份的羟乙基纤维素置于容器内，以100-500转/分钟的速度混合搅拌0.5-1小时至均匀，制得有机载体。

实施例2

一种导电银浆用有机载体，由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，树脂A为聚酯树脂，树脂B为环氧改性丙烯酸树脂，流平剂为聚硅氧烷聚醚共聚物，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，增塑剂为柠檬酸三丁酯，固化剂为异佛尔酮二胺，溶剂为乙二醇醚，粉体为气相二氧化硅，各组分按照重量份数计分别为：30份聚酯树脂，25份环氧改性丙烯酸树脂，2份聚硅氧烷聚醚共聚物，2份聚二甲基硅氧烷，2份柠檬酸三丁酯，2份异佛尔酮二胺，158份乙二醇醚，3份气相二氧化硅。

上述导电银浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将30份的聚酯树脂和55份的乙二醇醚置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为35％的树脂粘结料A；

(2)将25份的环氧改性丙烯酸树脂和100份的乙二醇醚置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为20％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、2份的聚硅氧烷聚醚共聚物，2份的聚二甲基硅氧烷、2份的柠檬酸三丁酯、2份的异佛尔酮二胺、3份的乙二醇醚和3份的气相二氧化硅置于容器内，以100-500转/分钟的速度混合搅拌0.5-1小时至均匀，制得有机载体。

实施例3

一种导电银浆用有机载体，由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，树脂A为聚酯树脂，树脂B为环氧改性丙烯酸树脂，流平剂为丙烯酸酯化聚硅氧烷，消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物，增塑剂为柠檬酸三丁酯，固化剂为氨基树脂，溶剂为己二酸二甲酯和甲酸-2-乙基已酯，粉体为有机膨润土，各组分按照重量份数计分别为：40份聚酯树脂，35份环氧改性丙烯酸树脂，4份丙烯酸酯化聚硅氧烷，3份高碳醇脂肪酸酯复合物，3份柠檬酸三丁酯，3份氨基树脂，170份己二酸二甲酯，8份甲酸-2-乙基已酯，5份有机膨润土。

上述导电银浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将40份的聚酯树脂、60份的己二酸二甲酯、2份的甲酸-2-乙基已酯置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为40％的树脂粘结料A；

(2)将35份的环氧改性丙烯酸树脂、105份的己二酸二甲酯、2份的甲酸-2-乙基已酯置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为25％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、4份的丙烯酸酯化聚硅氧烷，3份的高碳醇脂肪酸酯复合物、3份的柠檬酸三丁酯、3份的氨基树脂、5份的己二酸二甲酯、4份的甲酸-2-乙基已酯和5份的有机膨润土置于容器内，以100-500转/分钟的速度混合搅拌0.5-1小时至均匀，制得有机载体。

实施例4

一种导电银浆用有机载体，由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，树脂A为聚酯树脂，树脂B为环氧改性丙烯酸树脂，流平剂为聚硅氧烷，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，增塑剂为柠檬酸三丁酯，固化剂为酰肼，溶剂为混合二元酸酯，粉体为有机膨润土，各组分按照重量份数计分别为：50份聚酯树脂，40份环氧改性丙烯酸树脂，5份聚硅氧烷，5份聚二甲基硅氧烷，5份柠檬酸三丁酯，5份酰肼，170份混合二元酸酯，10份有机膨润土。

上述导电银浆用有机载体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将50份的聚酯树脂、75份的混合二元酸酯置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为40％的树脂粘结料A；

(2)将40份的环氧改性丙烯酸树脂、93份的混合二元酸酯置于容器内在60-65℃温度条件下水浴加热6-8小时，并以300-500转/分钟的速度搅拌，至全部溶解，得到透明均匀且无结块的溶液，冷却至室温，得到固含量为30％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、5份的聚硅氧烷，5份的聚二甲基硅氧烷、5份的柠檬酸三丁酯、5份的酰肼、10份的混合二元酸酯和10份的有机膨润土置于容器内，以100-500转/分钟的速度混合搅拌0.5-1小时至均匀，制得有机载体。

实施例5

按重量份数比为30％的实施例1-4所制备的有机载体与70％的银粉配置成导电银浆，在柔性基材上经过420目丝网印刷，130℃下固化30min后，进行附着力、硬度、电阻率和弯折性测试，结果如表1所示。

附着力测试：3M610胶带，白格测试垂直剥离15次。

硬度测试：《JIS K5400 8.4铅笔划痕实验》。

电阻率测试：四探针电阻仪，《GBT 15662-1995导电、防静电塑料体积电阻率测试方法》。

弯折性测试：3kg砝码，弯折≥10次，阻抗值升高≤30％。

表1银浆性能测试数据

由表1可知，采用本发明的有机载体配置的银浆具有导电性高、硬度高、附着力高、耐弯折的优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种导电银浆用有机载体，其特征在于，所述导电银浆用有机载体由树脂A、树脂B、助剂、溶剂、粉体组成，所述助剂包括流平剂、消泡剂、增塑剂、固化剂，所述树脂A为聚酯树脂，所述树脂B为环氧改性丙烯酸树脂。

2.根据权利要求1所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述导电银浆用有机载体由20-50份树脂A、15-40份树脂B、1-5份流平剂、1-5份消泡剂、1-5份增塑剂、1-5份固化剂、10-250份溶剂和1-10份粉体组成，以重量份数计。

3.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述聚酯树脂的分子量为10000-50000，所述环氧改性丙烯酸树脂的分子量为5000-30000。

4.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述溶剂为丙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇醚、己二酸二甲酯、甲酸-2-乙基已酯或混合二元酸酯中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述固话剂为脂环族多元胺、氨基树脂或酰肼中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述增塑剂为氢化蓖麻油或柠檬酸三丁酯中的任意一种或两种。

7.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷聚醚共聚物、丙烯酸酯化聚硅氧烷或聚硅氧烷中的任意一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述消泡剂为聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷、高碳醇脂肪酸酯复合物中的任意一种或多种。

9.根据权利要求1或2所述的导电银浆用有机载体，其特征在于，所述粉体为羟乙基纤维素、气相二氧化硅、有机膨润土中的任意一种或多种。

10.根据权利要求1-10任意一项所述的导电银浆用有机载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将20-50份树脂A和5-100份溶剂在60-65℃温度条件下水浴加热搅拌，至全部溶解，冷却至室温，得到固含量为30-40％的树脂粘结料A；

(2)将15-40份树脂B和5-150份溶剂在60-65℃温度条件下水浴加热搅拌，至全部溶解，冷却至室温，得到固含量为10-30％的树脂粘结料B；

(3)将步骤(1)中的树脂粘结料A、步骤(2)中的树脂粘结料B、1-5份流平剂，1-5份消泡剂、1-5份增塑剂、1-5份固化剂、0-10份溶剂和1-10份粉体混合搅拌均匀，制得有机载体。