CN110364285A - 一种低温快速固化的rfid电子浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低温快速固化的RFID电子浆料及其制备方法，该电子浆料包括如下重量比的各组分：35～45％的片状银粉、3～5％的镍粉、7～10％的高分子树脂和40～50％的有机溶剂；该制备方法包括按重量比称取原料、制备有机载体、对片状银粉和镍粉原料进行热处理、制备混合浆料和对混合浆料进行轧制，最终制备得到低温快速固化的RFID电子浆料。本发明提供的电子浆料固化温度低、固化时间短，能够避免使铜版纸翘曲，以及电子浆料中银含量降低；本发明提供的制备方法工艺简单，成本明显降低，制备得到的浆料具备低温快速固化性能。

Description

一种低温快速固化的RFID电子浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，尤其是一种低温快速固化的RFID电子浆料及其制备方法。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理等，RFID技术应用于物流、制造、防伪、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率。RFID标签的基材一般为铜版纸和PET薄膜，铜版纸在超过110℃温度中，极易翘曲变形，直接影响RFID标签制作的成品率。

RFID电子浆料是由导电功能相(银粉)和粘接相(树脂和有机溶剂)组成，适用于网印刷。低温固化电子浆料广泛应用于柔性线路板、RFID等。

目前，现有工艺的RFID电子浆料存在固化温度高、固化时间长(130℃&30min)，容易使铜版纸翘曲，以及电子浆料中银含量高导致成本高等问题。

发明内容

本发明提供一种低温快速固化的RFID电子浆料及其制备方法，用于克服现有技术中固化温度高、固化时间长，易使铜版纸翘曲，以及电子浆料中银含量高导致成本高等缺陷，实现固化温度低、固化时间短，避免使铜版纸翘曲，以及电子浆料中银含量降低。

为实现上述目的，本发明提出一种低温快速固化的RFID电子浆料，所述电子浆料包括如下重量比的各组分：35～45％的片状银粉、3～5％的镍粉、7～10％的高分子树脂和40～50％的有机溶剂。

为实现上述目的，本发明还提供一种低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量比(35～45)：(3～5)：(7～10)：(40～50)称取片状银粉、镍粉、高分子树脂和有机溶剂；

(2)将步骤(1)称取的高分子树脂加入到有机溶剂中，加热搅拌至所述高分子树脂完全溶解，过滤，得到有机载体；

(3)将步骤(1)称取的片状银粉和镍粉进行热处理，之后冷却至室温；

(4)将经过步骤(3)处理的片状银粉和镍粉加入到步骤(2)制得的有机载体中，分散均匀，得到混合浆料；

(5)将步骤(4)制得的混合浆料进行轧制，得到低温快速固化的RFID电子浆料。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提供的低温快速固化的RFID电子浆料包括如下重量比的各组分：35～45％的片状银粉、3～5％的镍粉、7～10％的高分子树脂和40～50％的有机溶剂。该电子浆料与现有浆料相比，固化温度明显降低，固化时间明显缩短，能够避免由于固化温度高而导致的铜版纸翘曲问题；此外，本发明提供的电子浆料银含量明显降低，能够有效降低制备和使用成本。

2、本发明提供的低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，该方法将片状银粉和镍粉在制浆前，先进行热处理，以降低金属粉体的水分含量以及其表面包裹的有机物，可加快金属粉体在电子浆料膜层固化时的收缩速度，从而降低电子浆料的固化温度和缩短固化时间；同时热处理可使金属粉体进行回复与再结晶，从而降低金属粉体的本征电阻。该方法采用的微米级镍粉可填充片状银粉在搭接时存在的间隙，增大粉体之间的导电通路；此外，镍粉的添加增大了电子浆料的固含量，使得所制电子浆料的干膜厚度大，增大了导电通路。金属粉体本证电阻的降低以及粉体间导电通路的增大，可提高所制备电子浆料的导电性能。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。

本发明提出一种低温快速固化的RFID电子浆料，所述电子浆料包括如下重量比的各组分：35～45％的片状银粉、3～5％的镍粉、7～10％的高分子树脂和40～50％的有机溶剂。

所述电子浆料的在固化温度110℃、固化时间15min的条件下可完全固化。此外，所述电子浆料银含量低，能够有效降低制备和使用成本。

本发明还提出一种低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量比(35～45)：(3～5)：(7～10)：(40～50)称取片状银粉、镍粉、高分子树脂和有机溶剂；

优选地，所述片状银粉的平均粒径为5～7μm；所述镍粉的平均粒径为0.5～1μm，采用微米级镍粉可填充片状银粉在搭接时存在的间隙，从而增大粉体之间的导电通路。

优选地，所述高分子树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂中的至少一种。高分子树脂溶解在有机溶剂中形成胶状物，该胶状物用于将片状银粉搭接起来，形成导电通路。

优选地，所述有机溶剂为丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、乙二醇丁醚醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、二丙二醇正丙醚中的至少一种，能够更好地溶解高分子树脂。

(2)将步骤(1)称取的高分子树脂加入到有机溶剂中，加热搅拌至所述高分子树脂完全溶解，过滤，得到有机载体；

优选地，所述加热搅拌的温度为90～100℃，时间为2.5～3h，转速为600r/min；选择合适的加热搅拌条件，既能使高分子树脂溶解完全，又能提交溶解的效率，还保证不破坏树脂的原有性能；所述过滤为用250～325目过滤网过滤，以除去不溶物。

(3)将步骤(1)称取的片状银粉和镍粉进行热处理，之后冷却至室温；

优选地，所述热处理的温度为160～180℃，时间为1～1.25h。对片状银粉和镍粉先进行热处理，以降低金属粉体的水分含量以及其表面包裹的有机物，可加快金属粉体在电子浆料膜层固化时的收缩速度，从而降低电子浆料的固化温度和缩短固化时间；同时热处理可使金属粉体进行回复与再结晶，从而降低金属粉体的本征电阻。

(4)将经过步骤(3)处理的片状银粉和镍粉加入到步骤(2)制得的有机载体中，分散均匀，得到混合浆料；

优选地，所述分散采用行星重力脱泡搅拌机进行，搅拌过程中，在自转与公转的能使浆料在罐子内高速剪切，达到混合均匀目的。

优选地，所述分散的温度为25～35℃，搅拌的转速为1000r/min，时间为7.5min。

(5)将步骤(4)制得的混合浆料进行轧制，得到低温快速固化的RFID电子浆料。

优选地，所述轧制为用三辊轧机轧制3～5道。轧制使得片状银粉在高分子树脂胶状物内分散均匀，利于导电。

实施例1

本实施例提供一种低温快速固化的RFID电子浆料，包括如下重量的各组分：43.3％片状银粉，3.8％镍粉，9.6％聚酯树脂，43.3％丙二酸二甲酯和N-甲基吡咯烷酮。

本实施例还提供一种低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)称取45g平均粒径为5～7μm的片状银粉、4g平均粒径为0.5～1μm的镍粉、10g聚酯树脂和40g丙二酸二甲酯、5g N-甲基吡咯烷酮；

(2)将步骤(1)称取的聚酯树脂加入到丙二酸二甲酯与N-甲基吡咯烷酮的混合溶剂中，90℃下加热搅拌3h，直至聚酯树脂完全溶解，用300目过滤网过滤除去不溶物，得到有机载体；

(3)将步骤(1)称取的片状银粉和镍粉放置于温度为180℃的鼓风干燥箱中烘烤1h，之后冷却至室温；

(4)将经过步骤(3)处理的片状银粉和镍粉加入到步骤(2)制得的有机载体中，在25℃下用行星分散搅拌机(搅拌的转速为1000r/min，时间为7.5min)分散均匀，得到混合浆料；

(5)将步骤(4)制得的混合浆料用三辊轧机轧制5道后，得到低温快速固化的RFID电子浆料。

实施例2

本实施例提供一种低温快速固化的RFID电子浆料，包括如下重量的各组分：43.5％片状银粉，4.3％镍粉，8.7％丙烯酸树脂，43.5％丁二酸二甲酯和二丙二醇正丙醚。

本实施例还提供一种低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)称取50g平均粒径为5～7μm的片状银粉、5g平均粒径为0.5～1μm的镍粉、10g丙烯酸树脂和45g丁二酸二甲酯、5g二丙二醇正丙醚；

(2)将步骤(1)称取的丙烯酸树脂加入到丁二酸二甲酯与二丙二醇正丙醚的混合溶剂中，95℃下加热搅拌2.8h，直至丙烯酸树脂完全溶解，用250目过滤网过滤除去不溶物，得到有机载体；

(3)将步骤(1)称取的片状银粉和镍粉放置于温度为170℃的鼓风干燥箱中烘烤1.15h，之后冷却至室温；

(4)将经过步骤(3)处理的片状银粉和镍粉加入到步骤(2)制得的有机载体中，在30℃下用行星分散搅拌机(搅拌的转速为1000r/min，时间为7.5min)分散均匀，得到混合浆料；

(5)将步骤(4)制得的混合浆料用三辊轧机轧制4道后，得到低温快速固化的RFID电子浆料。

实施例3

本实施例提供一种低温快速固化的RFID电子浆料，包括如下重量比的各组分：44.2％片状银粉，4.5％镍粉，7.1％聚氨酯树脂，44.2％乙二醇丁醚醋酸酯和N-甲基吡咯烷酮。

本实施例还提供一种低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，包括以下步骤：

(1)称取50g平均粒径为5～7μm的片状银粉、5g平均粒径为0.5～1μm的镍粉、8g聚氨酯树脂和40g乙二醇丁醚醋酸酯、10g N-甲基吡咯烷酮；

(2)将步骤(1)称取的聚氨酯树脂加入到乙二醇丁醚醋酸酯与N-甲基吡咯烷酮的混合溶剂中，100℃下加热搅拌2.5h，直至聚氨酯树脂完全溶解，用325目过滤网过滤除去不溶物，得到有机载体；

(3)将步骤(1)称取的片状银粉和镍粉放置于温度为160℃的鼓风干燥箱中烘烤1.25h，之后冷却至室温；

(4)将经过步骤(3)处理的片状银粉和镍粉加入到步骤(2)制得的有机载体中，在35℃下用行星分散搅拌机(搅拌的转速为1000r/min，时间为7.5min)分散均匀，得到混合浆料；

(5)将步骤(4)制得的混合浆料用三辊轧机轧制3道后，得到低温快速固化的RFID电子浆料。

对比例1

本对比例提供一种RFID电子浆料的制备方法，与实施例1相比，本对比例未进行步骤(3)，其他制备过程同实施例1。

对比例2

本对比例提供一种RFID电子浆料的制备方法，与实施例2相比，本对比例未进行步骤(3)，其他制备过程同实施例2。

对比例3

本对比例提供一种RFID电子浆料的制备方法，与实施例3相比，本对比例未进行步骤(3)，其他制备过程同实施例3。

对比例4

本对比例提供一种RFID电子浆料的制备方法，与实施例1相比，本对比例在制备过程中未加入镍粉，其他制备过程同实施例1。

对比例5

本对比例提供一种RFID电子浆料的制备方法，与实施例2相比，本对比例在制备过程中未加入镍粉，其他制备过程同实施例2。

对比例6

本对比例提供一种RFID电子浆料的制备方法，与实施例3相比，本对比例在制备过程中未加入镍粉，其他制备过程同实施例3。

用325目不锈钢丝网版将实施例1～3和对比例1～6制得的电子浆料印刷在铜版纸上，印刷膜层厚度8～10μm，经不同固化温度(100℃、110℃、130℃)与时间(15min、30min)，固化膜层厚度4～5μm，测试该电子浆料固化膜的性能。实施例1-3制备得到的低温快速固化的RFID电子浆料和对比例1-6制备得到的电子浆料的性能指标如表1所示。

测试方法：

1、电子浆料固化膜方阻的测定按GB/T 17473.3的规定进行。印刷图形1mm×100mm，测出固化膜电阻及厚度，然后换算得到电子浆料固化膜方阻。

2、电子浆料固化膜硬度的测定按GB/T 6739的规定进行。通过铅笔硬度计测得。

3、电子浆料固化膜的附着力采用百格测试，百格刀划线后，3M#600胶带剥离测试。

由表1可以看出，实施例1～3中的电子浆料在100℃&15min条件下，便基本能实现膜层的完全固化，附着力达到5B，硬度达到3H，所得膜层的方阻比在130℃&30min完全固化后的膜层的方阻仅仅大8％左右，在110℃15min条件下，膜层便可完全固化，方阻、硬度、附着力等指标均达到130℃&30min条件下所得的膜层的指标。

对比例1～3中，金属粉体未进行热处理，所制得的电子浆料在100℃&15min条件下固化所得的膜层硬度为2H，附着力为3B，方阻是130℃&30min条件下固化膜层的方阻值的7倍以上，电子浆料在110℃&15min条件下固化所得的膜层硬度为2H，附着力为3B，方阻是130℃&30min条件下固化膜层的方阻值得4倍以上。通过实施例1～3h和对比例1～3在100℃&15min和110℃&15min所得膜层的方阻、硬度、附着力的指标与130℃&30min膜层相关指标的对比，可知在制浆前，对金属粉体进行热处理，能够降低金属粉体的水分含量以及其表面包裹的有机物，从而使电子浆料膜层在低温、短时间内便能完全固化，固化效率明显提高。实施例1～3与对比例1～3在130℃&30min固化后膜层的方阻的对比可知，金属粉体热处理后所制得的电子浆料比未热处理所制得的电子浆料的方阻低约6％，分析可知，金属粉体在经过热处理后，其内部一定程度的回复再结晶，使金属粉体内部结构中的位错减少，金属粉体本证电阻降低，所以制得的电子浆料的方阻也得到降低。

实施例1～3与对比例4～6在110℃&15min与130℃&30min条件下均已实现膜层的完全固化，添加了小粒径的镍粉所制得的电子浆料的方阻低约5％，说明在电子浆料中添加少量镍粉，可降低电子浆料的方阻，原因在于：小粒径镍粉可填充片状银粉在膜层中相互搭接时存在的部分间隙，增大了导电通路；镍粉的添加增大了电子浆料的固含量，使得所制电子浆料的干膜厚度大，增大了导电通路。

综上所述，本发明对RFID电子浆料配方成分及制备方法进行优化，将银粉与镍粉在制浆前，先进行热处理，降低降低金属粉体的水分含量以及其表面包裹的有机物，从而降低电子浆料的固化温度和缩短固化时间，在110℃下、15min可固化完全。同时热处理可使金属粉体进行回复再结晶，能降低金属粉体的本征电阻，微米级镍粉可填充片状银粉在搭接时存在的间隙，增大粉体之间的导电通路，上述两点可提高所制作的电子浆料的导电性能。

表1实施例1-3制备得到的低温快速固化的RFID电子浆料和对比例1-6制备得到的电子浆料的性能指标表

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述电子浆料包括如下重量比的各组分：35～45％的片状银粉、3～5％的镍粉、7～10％的高分子树脂和40～50％的有机溶剂。

2.一种低温快速固化的RFID电子浆料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量比(35～45)：(3～5)：(7～10)：(40～50)称取片状银粉、镍粉、高分子树脂和有机溶剂；

(2)将步骤(1)称取的高分子树脂加入到有机溶剂中，加热搅拌至所述高分子树脂完全溶解，过滤，得到有机载体；

(3)将步骤(1)称取的片状银粉和镍粉进行热处理，之后冷却至室温；

(4)将经过步骤(3)处理的片状银粉和镍粉加入到步骤(2)制得的有机载体中，分散均匀，得到混合浆料；

(5)将步骤(4)制得的混合浆料进行轧制，得到低温快速固化的RFID电子浆料。

3.如权利要求2所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(1)中，所述片状银粉的平均粒径为5～7μm；所述镍粉的平均粒径为0.5～1μm。

4.如权利要求3所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(1)中，所述高分子树脂为聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯-乙烯醇树脂中的至少一种。

5.如权利要求4所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(1)中，所述有机溶剂为丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、乙二醇丁醚醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、二丙二醇正丙醚中的至少一种。

6.如权利要求2所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(2)中，所述加热搅拌的温度为90～100℃，时间为2.5～3h，转速为600r/min；所述过滤为用250～325目过滤网过滤。

7.如权利要求2所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(3)中，所述热处理的温度为160～180℃，时间为1～1.25h。

8.如权利要求2所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(4)中，所述分散采用行星重力脱泡搅拌机进行。

9.如权利要求8所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述分散的温度为25～35℃，搅拌的转速为1000r/min，时间为7.5min。

10.如权利要求2所述的一种低温快速固化的RFID电子浆料，其特征在于，所述步骤(5)中，所述轧制为用三辊轧机轧制3～5道。