CN110527357A - 一种用于导电线路的填充式导电油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于导电线路的填充式导电油墨，该填充式导电油墨的配方包括以下组份：环氧树脂15％‑20％、聚乙二醇3％‑7％、甲苯二异氰酸酯1％‑4％、固化剂2％‑6％、溶剂1％‑5％、分散剂2％‑6％、导电炭黑5％‑9％、导电石墨29％‑35％、其余为银纳米线；本发明还公开了一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：聚氨酯预制体制备，聚合反应，柔性导电填料制备，合成导电油墨；本发明制备出的填充式导电油墨得到较大提升，以端异氰酸酯聚氨酯为增韧剂，通过端异氰酸酯基与环氧树脂上的仲羟基反应，在环氧树脂上引入柔韧性的醚键对环氧树脂成功进行了改性,改善了环氧树脂的柔性,用改性后的环氧树脂制成的导电油墨与PET薄膜有良好的附着力。

Description

一种用于导电线路的填充式导电油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及填充式导电油墨制备技术领域，具体为一种用于导电线路的填充式导电油墨及其制备方法。

背景技术

触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果，触摸屏技术作为目前一种最简单、方便、自然的人机交互方式已受到全球的普遍重视，并被广泛应用于各个行业中。随着科技发展以及人们对产品要求的提高，柔性触摸屏逐渐应用于手机和掌上电脑等移动电子设备。柔性触摸屏是采用柔性材料制成的可以任意弯曲变形的触控显示面板，具有轻、薄、可折叠和便携等突出优点；

触摸屏采用柔性电路板配合工作，柔性电路板利用导电油墨或导电墨水通过印刷或者打印的方式在柔性绝缘基板上形成导电线路，但是传统的导电油墨与PET薄膜附着性差；且传统的导电油墨附着的导电线路板韧性差，耐弯性能欠佳；为此，本发明提出一种用于导电线路的填充式导电油墨及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于导电线路的填充式导电油墨及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于导电线路的填充式导电油墨，该聚丙烯的配方包括以下组份：环氧树脂15％-20％、聚乙二醇3％-7％、甲苯二异氰酸酯1％-4％、固化剂2％-6％、溶剂1％-5％、分散剂2％-6％、导电炭黑5％-9％、导电石墨29％-35％、其余为银纳米线。

优选的，包括环氧树脂15％、聚乙二醇7％、甲苯二异氰酸酯1％、固化剂6％、溶剂1％、分散剂6％、导电炭黑5％、导电石墨35％、其余为银纳米线。

优选的，包括环氧树脂16％、聚乙二醇6％、甲苯二异氰酸酯2％、固化剂5％、溶剂2％、分散剂5％、导电炭黑6％、导电石墨34％、其余为银纳米线。

优选的，包括环氧树脂17％、聚乙二醇5％、甲苯二异氰酸酯3％、固化剂4％、溶剂3％、分散剂4％、导电炭黑7％、导电石墨33％、其余为银纳米线。

优选的，包括环氧树脂20％、聚乙二醇3％、甲苯二异氰酸酯4％、固化剂2％、溶剂5％、分散剂2％、导电炭黑9％、导电石墨29％、其余为银纳米线。

优选的，所述固化剂为二氰二胺，溶剂为甲基咪唑，分散剂为二甲基甲酰胺。

一种如上所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：聚氨酯预制体制备，在三口烧瓶中加入聚乙二醇，加热抽真空脱水，冷却后充氮气保护，保持内温75-85℃,尽快加入化学计量的甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5-1.2h后停止反应，即得到端异氰酸酯聚氨酯预聚体，冷却至室温待用，用二正丁胺法测NCO含量为5％；

S2：聚合反应，在三口烧瓶中加入环氧树脂，再加入乙二醇乙醚醋酸酯溶解完全,保持内温65-75℃,加入化学计量的步骤一中制得的聚氨酯预聚体，反应1.5-2.5h,得到聚氨酯改性环氧树脂IPN；

S3：柔性导电填料制备，以导电石墨为主要原料，并配备导电炭黑，采用Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨采用微波辐射热解膨胀法制得三维网状石墨烯，取硝酸银加入乙二醇中超声至完全溶解，再加入三维网状石墨烯搅拌分散1.2h得到分散液，将分散液加入二甲基甲酰胺中搅拌，随后加入FeCl·6HO醇溶液搅拌混匀，密封静置13h，得到的反应液先后用去离子水、无水乙醇洗涤数次，离心分离后，真空干燥得到石墨烯/银纳米线复合物，取石墨烯/银纳米线复合物和石墨烯纳米片加入球磨罐中球磨6～10h，即得到柔性导电填料；

S4：合成导电油墨，将一定比例的由步骤三制得的柔性导电填料与聚氨酯改性环氧树脂IPN混合，加入固化剂、溶剂、分散剂，在研磨机中研磨20-40min，得到改性环氧树脂基导电油墨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所采用的配方均为国标规定原料，且本发明制备出的填充式导电油墨得到较大提升，以端异氰酸酯聚氨酯为增韧剂，通过端异氰酸酯基与环氧树脂上的仲羟基反应，在环氧树脂上引入柔韧性的醚键对环氧树脂成功进行了改性,改善了环氧树脂的柔性,用改性后的环氧树脂制成的导电油墨与PET薄膜有良好的附着力，印制的导电线路抗弯折性达到了10000次，电气性能与耐弯折性均达到了同类产品的指标，满足柔性印刷电路的要求。

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。

实施例一

本发明提供一种技术方案：一种用于导电线路的填充式导电油墨，该聚丙烯的配方包括以下组份：包括环氧树脂15％、聚乙二醇7％、甲苯二异氰酸酯1％、固化剂6％、溶剂1％、分散剂6％、导电炭黑5％、导电石墨35％、其余为银纳米线。

其中，固化剂为二氰二胺，溶剂为甲基咪唑，分散剂为二甲基甲酰胺。

一种如上所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：聚氨酯预制体制备，在三口烧瓶中加入聚乙二醇，加热抽真空脱水，冷却后充氮气保护，保持内温75℃,尽快加入化学计量的甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5h后停止反应，即得到端异氰酸酯聚氨酯预聚体，冷却至室温待用，用二正丁胺法测NCO含量为5％；

S2：聚合反应，在三口烧瓶中加入环氧树脂，再加入乙二醇乙醚醋酸酯溶解完全,保持内温65℃,加入化学计量的步骤一中制得的聚氨酯预聚体，反应1.5h,得到聚氨酯改性环氧树脂IPN；

S3：柔性导电填料制备，以导电石墨为主要原料，并配备导电炭黑，采用Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨采用微波辐射热解膨胀法制得三维网状石墨烯，取硝酸银加入乙二醇中超声至完全溶解，再加入三维网状石墨烯搅拌分散1.2h得到分散液，将分散液加入二甲基甲酰胺中搅拌，随后加入FeCl·6HO醇溶液搅拌混匀，密封静置13h，得到的反应液先后用去离子水、无水乙醇洗涤数次，离心分离后，真空干燥得到石墨烯/银纳米线复合物，取石墨烯/银纳米线复合物和石墨烯纳米片加入球磨罐中球磨6h，即得到柔性导电填料；

S4：合成导电油墨，将一定比例的由步骤三制得的柔性导电填料与聚氨酯改性环氧树脂IPN混合，加入固化剂、溶剂、分散剂，在研磨机中研磨20-40min，得到改性环氧树脂基导电油墨。

实施例二

本发明提供一种技术方案：一种用于导电线路的填充式导电油墨，该聚丙烯的配方包括以下组份：包括环氧树脂16％、聚乙二醇6％、甲苯二异氰酸酯2％、固化剂5％、溶剂2％、分散剂5％、导电炭黑6％、导电石墨34％、其余为银纳米线。

其中，固化剂为二氰二胺，溶剂为甲基咪唑，分散剂为二甲基甲酰胺。

一种如上所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：聚氨酯预制体制备，在三口烧瓶中加入聚乙二醇，加热抽真空脱水，冷却后充氮气保护，保持内温77℃,尽快加入化学计量的甲苯二异氰酸酯，搅拌0.6h后停止反应，即得到端异氰酸酯聚氨酯预聚体，冷却至室温待用，用二正丁胺法测NCO含量为5％；

S2：聚合反应，在三口烧瓶中加入环氧树脂，再加入乙二醇乙醚醋酸酯溶解完全,保持内温67℃,加入化学计量的步骤一中制得的聚氨酯预聚体，反应1.7h,得到聚氨酯改性环氧树脂IPN；

S3：柔性导电填料制备，以导电石墨为主要原料，并配备导电炭黑，采用Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨采用微波辐射热解膨胀法制得三维网状石墨烯，取硝酸银加入乙二醇中超声至完全溶解，再加入三维网状石墨烯搅拌分散1.2h得到分散液，将分散液加入二甲基甲酰胺中搅拌，随后加入FeCl·6HO醇溶液搅拌混匀，密封静置13h，得到的反应液先后用去离子水、无水乙醇洗涤数次，离心分离后，真空干燥得到石墨烯/银纳米线复合物，取石墨烯/银纳米线复合物和石墨烯纳米片加入球磨罐中球磨7h，即得到柔性导电填料；

S4：合成导电油墨，将一定比例的由步骤三制得的柔性导电填料与聚氨酯改性环氧树脂IPN混合，加入固化剂、溶剂、分散剂，在研磨机中研磨25min，得到改性环氧树脂基导电油墨。

实施例三

本发明提供一种技术方案：一种用于导电线路的填充式导电油墨，该聚丙烯的配方包括以下组份：包括环氧树脂17％、聚乙二醇5％、甲苯二异氰酸酯3％、固化剂4％、溶剂3％、分散剂4％、导电炭黑7％、导电石墨33％、其余为银纳米线。

其中，固化剂为二氰二胺，溶剂为甲基咪唑，分散剂为二甲基甲酰胺。

一种如上所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：聚氨酯预制体制备，在三口烧瓶中加入聚乙二醇，加热抽真空脱水，冷却后充氮气保护，保持内温77℃,尽快加入化学计量的甲苯二异氰酸酯，搅拌0.8h后停止反应，即得到端异氰酸酯聚氨酯预聚体，冷却至室温待用，用二正丁胺法测NCO含量为5％；

S2：聚合反应，在三口烧瓶中加入环氧树脂，再加入乙二醇乙醚醋酸酯溶解完全,保持内温69℃,加入化学计量的步骤一中制得的聚氨酯预聚体，反应2.1h,得到聚氨酯改性环氧树脂IPN；

S3：柔性导电填料制备，以导电石墨为主要原料，并配备导电炭黑，采用Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨采用微波辐射热解膨胀法制得三维网状石墨烯，取硝酸银加入乙二醇中超声至完全溶解，再加入三维网状石墨烯搅拌分散1.2h得到分散液，将分散液加入二甲基甲酰胺中搅拌，随后加入FeCl·6HO醇溶液搅拌混匀，密封静置13h，得到的反应液先后用去离子水、无水乙醇洗涤数次，离心分离后，真空干燥得到石墨烯/银纳米线复合物，取石墨烯/银纳米线复合物和石墨烯纳米片加入球磨罐中球磨8h，即得到柔性导电填料；

S4：合成导电油墨，将一定比例的由步骤三制得的柔性导电填料与聚氨酯改性环氧树脂IPN混合，加入固化剂、溶剂、分散剂，在研磨机中研磨30min，得到改性环氧树脂基导电油墨。

实施例四

本发明提供一种技术方案：一种用于导电线路的填充式导电油墨，该聚丙烯的配方包括以下组份：包括环氧树脂20％、聚乙二醇3％、甲苯二异氰酸酯4％、固化剂2％、溶剂5％、分散剂2％、导电炭黑9％、导电石墨29％、其余为银纳米线。

其中，固化剂为二氰二胺，溶剂为甲基咪唑，分散剂为二甲基甲酰胺。

一种如上所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：聚氨酯预制体制备，在三口烧瓶中加入聚乙二醇，加热抽真空脱水，冷却后充氮气保护，保持内温85℃,尽快加入化学计量的甲苯二异氰酸酯，搅拌1.2h后停止反应，即得到端异氰酸酯聚氨酯预聚体，冷却至室温待用，用二正丁胺法测NCO含量为5％；

S2：聚合反应，在三口烧瓶中加入环氧树脂，再加入乙二醇乙醚醋酸酯溶解完全,保持内温75℃,加入化学计量的步骤一中制得的聚氨酯预聚体，反应2.5h,得到聚氨酯改性环氧树脂IPN；

S3：柔性导电填料制备，以导电石墨为主要原料，并配备导电炭黑，采用Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨采用微波辐射热解膨胀法制得三维网状石墨烯，取硝酸银加入乙二醇中超声至完全溶解，再加入三维网状石墨烯搅拌分散1.2h得到分散液，将分散液加入二甲基甲酰胺中搅拌，随后加入FeCl·6HO醇溶液搅拌混匀，密封静置13h，得到的反应液先后用去离子水、无水乙醇洗涤数次，离心分离后，真空干燥得到石墨烯/银纳米线复合物，取石墨烯/银纳米线复合物和石墨烯纳米片加入球磨罐中球磨10h，即得到柔性导电填料；

S4：合成导电油墨，将一定比例的由步骤三制得的柔性导电填料与聚氨酯改性环氧树脂IPN混合，加入固化剂、溶剂、分散剂，在研磨机中研磨40min，得到改性环氧树脂基导电油墨。

通过对四组实施例进行成分检测，并且从市场上挑选了一组填充式导电油墨进行对比，检测结果如下：

从上表的实验数据可知，本方案的第四组填充式导电油墨与PET薄膜附着性和喷涂后的导电线路抗弯性能最佳，因此具有较好的推广价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于导电线路的填充式导电油墨，其特征在于；该填充式导电油墨的配方包括以下组份：环氧树脂15％-20％、聚乙二醇3％-7％、甲苯二异氰酸酯1％-4％、固化剂2％-6％、溶剂1％-5％、分散剂2％-6％、导电炭黑5％-9％、导电石墨29％-35％、其余为银纳米线。

2.根据权利要求1所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨，其特征在于：包括环氧树脂15％、聚乙二醇7％、甲苯二异氰酸酯1％、固化剂6％、溶剂1％、分散剂6％、导电炭黑5％、导电石墨35％、其余为银纳米线。

3.根据权利要求1所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨，其特征在于：包括环氧树脂16％、聚乙二醇6％、甲苯二异氰酸酯2％、固化剂5％、溶剂2％、分散剂5％、导电炭黑6％、导电石墨34％、其余为银纳米线。

4.根据权利要求1所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨，其特征在于：包括环氧树脂17％、聚乙二醇5％、甲苯二异氰酸酯3％、固化剂4％、溶剂3％、分散剂4％、导电炭黑7％、导电石墨33％、其余为银纳米线。

5.根据权利要求1所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨，其特征在于：包括环氧树脂20％、聚乙二醇3％、甲苯二异氰酸酯4％、固化剂2％、溶剂5％、分散剂2％、导电炭黑9％、导电石墨29％、其余为银纳米线。

6.根据权利要求1所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨，其特征在于：所述固化剂为二氰二胺，溶剂为甲基咪唑，分散剂为二甲基甲酰胺。

7.一种如权利要求1-6任意一条所述的一种用于导电线路的填充式导电油墨的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：

S1：聚氨酯预制体制备，在三口烧瓶中加入聚乙二醇，加热抽真空脱水，冷却后充氮气保护，保持内温75-85℃,尽快加入化学计量的甲苯二异氰酸酯，搅拌0.5-1.2h后停止反应，即得到端异氰酸酯聚氨酯预聚体，冷却至室温待用，用二正丁胺法测NCO含量为5％；

S2：聚合反应，在三口烧瓶中加入环氧树脂，再加入乙二醇乙醚醋酸酯溶解完全,保持内温65-75℃,加入化学计量的步骤一中制得的聚氨酯预聚体，反应1.5-2.5h,得到聚氨酯改性环氧树脂IPN；

S3：柔性导电填料制备，以导电石墨为主要原料，并配备导电炭黑，采用Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨采用微波辐射热解膨胀法制得三维网状石墨烯，取硝酸银加入乙二醇中超声至完全溶解，再加入三维网状石墨烯搅拌分散1.2h得到分散液，将分散液加入二甲基甲酰胺中搅拌，随后加入FeCl·6HO醇溶液搅拌混匀，密封静置13h，得到的反应液先后用去离子水、无水乙醇洗涤数次，离心分离后，真空干燥得到石墨烯/银纳米线复合物，取石墨烯/银纳米线复合物和石墨烯纳米片加入球磨罐中球磨6～10h，即得到柔性导电填料；

S4：合成导电油墨，将一定比例的由步骤三制得的柔性导电填料与聚氨酯改性环氧树脂IPN混合，加入固化剂、溶剂、分散剂，在研磨机中研磨20-40min，得到改性环氧树脂基导电油墨。