CN111484772A - 一种硅胶移印导电油墨及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本申请公开了硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂75～100份、二氧化硅消光粉5～10份、含氢硅油5～10份、氧化石墨烯浆料0.5～10份、有机溶剂10～25份、铂金催化剂0.3～5份、温变粉1～20份；所述硅胶移印导电油墨的成本较低，且废弃的成品对环境无污染，可大量回收作为建筑隔热填充料。

Description

一种硅胶移印导电油墨及其制备方法、应用

技术领域

本申请属于油墨技术领域，具体涉及一种硅胶移印导电油墨及其制备方法、应用。

背景技术

油墨一般包括丝印油墨和移印油墨，丝印油墨由于其施工工艺较为麻烦，以及其油墨细度要求太高而不常用，目前大部分采用移印油墨。移印油墨在3C产品如计算机、通讯和消费电子产品中应用较为广泛，在印刷图案时为了导电或消除静电的目的，通常会在导电温变油墨中添加金属系成分，但是其成本较高，且废弃的成品对环境不友好。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种硅胶移印导电油墨及其制备方法、应用，以解决现有的导电移印油墨的成本较高、废弃的成品对环境不友好的问题。

为实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种硅胶移印导电油墨，包括环状甲基聚硅氧烷树脂75～100份、二氧化硅消光粉5～10份、含氢硅油5～10份、氧化石墨烯浆料0.5～10份、有机溶剂10～25份、铂金催化剂0.3～5份、温变粉1～20份。

可选地，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂75～85份、二氧化硅消光粉6～8份、含氢硅油5～7份、氧化石墨烯浆料1～5份、有机溶剂10～14份、铂金催化剂0.3～3份、温变粉10～18份。

可选地，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂100份、二氧化硅消光粉5份、含氢硅油9份、氧化石墨烯浆料5份、有机溶剂12份、铂金催化剂3份、温变粉15份。

可选地，所述环状甲基聚硅氧烷树脂的粘度为50000～70000mPa·s；和/或所述氧化石墨烯浆料的粘度为25000～30000mPa·s。

可选地，所述有机溶剂为煤油、正庚烷、乙酸乙酯、醋酸丁酯和戊醇中的至少一种。

可选地，所述有机溶剂包括煤油和醋酸丁酯，所述煤油和所述醋酸丁酯的质量比为2：1。

本申请实施例另一方面提供了一种硅胶移印导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

按照上述所述的硅胶移印导电油墨所包含的组分及其含量准备原料：

将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中进行混合处理，混合处理后研磨，制得混合物；

将铂金催化剂加入混合物中进行混合处理，制得硅胶移印导电油墨。

可选地，所述制得混合物的步骤中，所述混合处理是将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中，依次于500r/min～800r/min下分散5min～20min，于1800r/min～2000r/min下分散5min～20min进行混合处理；和/或

所述混合物的细度为30μm以下。

可选地，所述制得硅胶移印导电油墨的步骤中，所述混合处理是将铂金催化剂加入混合物中，于500r/min～800r/min下分散5min～10min进行混合处理。

本申请实施例又一方面提供了一种如上述所述的硅胶移印导电油墨在基材中的应用，将所述硅胶移印导电油墨印制于基材上，于80℃～150℃下烘干处理60min～90min，得到厚度为8μm～12μm涂膜。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例中，在高温固化的过程中，氧化石墨烯浆料中包含的羟基或羧基与环状甲基聚硅氧烷树脂中的基团发生交联反应，形成互穿网络结构，可以充分发挥各组分的性能，涂膜拉伸率大于700％，橡皮摩擦次数达到3970次以上，涂膜的韧性、耐磨性优异；且所述硅胶移印导电油墨具有导电性，涂膜电阻值大于22KΩ，导电过程中由于电阻产生热量，温变粉发生变色，涂膜变为需要的外观效果；所述硅胶移印导电油墨中的各组分成本较低，且废弃的成品对环境无污染，可大量回收作为建筑隔热填充料。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例说明书中所提到的各组分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书组合物各组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的重量份可以是μg、mg、g、kg等油墨领域公知的重量单位。

本申请实施例提供了一种硅胶移印导电油墨及其制备方法、应用。

一方面，本申请实施例提供了一种硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷75～100份、二氧化硅消光粉5～10份、含氢硅油5～10份、氧化石墨烯浆料4～10份、有机溶剂10～25份、铂金催化剂0.3～5份、温变粉7～20份。

其中，所述氧化石墨烯浆料可以是由以下步骤制备而成：

将氧化石墨烯与乙二醇乙醚混合，制备成氧化石墨烯浆料；

所述氧化石墨烯可以是由以下步骤制备而成：

于1℃～10℃下，向100份石墨烯中加入20份浓硫酸，再加入15份高锰酸钾和5份硝酸钠，分散1d，添加8wt％稀硫酸进行洗涤，洗涤后在烘箱内于50℃下干燥得到片状氧化石墨烯。其中，洗涤步骤包括依次通过浓度为4～6mol/L硫酸洗涤、双氧水混合溶液洗涤以及氯化氢洗涤，洗涤步骤可重复数次。

通过氧化处理的石墨烯，石墨烯的六元体结构被氧化，增加了羟基或者羧基，在铂金催化剂催化的情况下氧化石墨烯与环状甲基聚硅氧烷树脂交联反应形成电子共轭结构，可以形成导电体系，因此硅胶移印导电油墨具有导电性，且增加了涂膜的韧性、耐磨性；因硅胶移印导电油墨具有导电性，导电过程中由于电阻会产生热量，体系温度发生变化，温变粉由于体系温度变化，使得硅胶移印导电油墨发生颜色变化，可以使得涂膜变为需要的外观效果。其温变粉在体系中对韧性、耐磨性没有起到阻碍作用，且为体系起到颜色变化作用，体系在兼顾韧性的同时可以很好的完成颜色的转变。

其中，所述氧化石墨烯浆料可以是由以下步骤制备而成：

将氧化石墨烯与乙二醇乙醚混合，制备成氧化石墨烯浆料，其中氧化石墨烯和乙二醇乙醚的质量份数比为40～60：50～80；作为一具体实施例，氧化石墨烯和乙二醇乙醚的质量份数比可以为50：50，也可以为40：60，也可以为60:50；当氧化石墨烯和乙二醇乙醚的质量份数为50:50时，氧化石墨烯在乙二醇乙醚中分散更均匀；所述混合的步骤包括：于常温下将氧化石墨烯与乙二醇乙醚于800～1000r/min分散，分散5min～30min；作为一具体实施例，所述混合的步骤包括：于常温下将氧化石墨烯与乙二醇乙醚于900r/min分散，分散20min。

氧化石墨烯浆料以浆料形式存在，乙二醇乙醚作为润湿分散剂，氧化石墨烯分散于乙二醇乙醚中，分散更为均匀，在与环状甲基聚硅氧烷树脂交联反应时，通过乙二醇乙醚与环状甲基聚硅氧烷树脂的相容性，有利于氧化石墨烯与环状甲基聚硅氧烷树脂反应，且因氧化石墨烯均匀分散于乙二醇乙醚中，氧化石墨烯与环状甲基聚硅氧烷树脂反应时反应接触面积更大，反应更充分。

氧化石墨烯浆料以浆料形式存在，无粉尘污染，易添加，易分散，可赋予硅胶移印导电油墨优异的抗静电性和防腐性能。且氧化石墨烯浆料中包含的石墨烯结构，可以以纳米材料的填充方式填充于体系中，使得体系导电；并且由于碳的六元体结构，氧化石墨烯浆料可以稳定存在于体系中。

本申请实施例中，在高温固化的过程中，氧化石墨烯浆料中包含的羟基或羧基与环状甲基聚硅氧烷树脂中的基团发生交联反应，形成互穿网络结构，可以充分发挥各组分的性能，涂膜拉伸率大于700％，橡皮摩擦次数达到3970次以上，涂膜的韧性、耐磨性优异；且所述硅胶移印导电油墨具有导电性，涂膜电阻值大于22KΩ，导电过程中由于电阻产生热量，温变粉发生变色，涂膜可变色为需要的外观效果；所述硅胶移印导电油墨中的各组分成本较低，且废弃的成品对环境无污染，可大量回收作为建筑隔热填充料。

一实施例中，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂75～100份、二氧化硅消光粉5～10份、含氢硅油5～10份、氧化石墨烯浆料4～10份、有机溶剂10～25份、铂金催化剂0.3～5份、温变粉7～20份。

作为一具体实施例，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂100份、二氧化硅消光粉5份、含氢硅油9份、氧化石墨烯浆料5份、有机溶剂12份、铂金催化剂3份、温变粉15份。

作为另一具体实施例，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂75份、二氧化硅消光粉6份、含氢硅油8份、氧化石墨烯浆料6份、有机溶剂15份、铂金催化剂2份、温变粉10份。

作为又一具体实施例，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂80份、二氧化硅消光粉8份、含氢硅油6份、氧化石墨烯浆料5份、有机溶剂12份、铂金催化剂2.5份、温变粉15份。

作为又一具体实施例，所述硅胶移印导电油墨，以重量份计包括以下组分：环状甲基聚硅氧烷树脂90份、二氧化硅消光粉5份、含氢硅油10份、氧化石墨烯浆料4份、有机溶剂12份、铂金催化剂2份、温变粉12份。

本申请上述各实施例中，所述环状甲基聚硅氧烷树脂的粘度为50000～70000mPa·s；采用此粘度，施工效果优异，可以较好的控制涂膜性能。优选地，所述环状甲基聚硅氧烷树脂的粘度可以为50000mPa·s、60000mPa·s或70000mPa·s。

所述氧化石墨烯浆料的粘度为25000～30000mPa·s，采用此粘度，进一步提高施工效果，以此进一步控制涂膜性能。优选地，所述氧化石墨烯浆料的粘度为25000mPa·s、28000Pa·s或30000mPa·s。

其中，所述有机溶剂为煤油、正庚烷、乙酸乙酯、醋酸丁酯和戊醇中的至少一种。

作为示例而非限定性示例，所述有机溶剂可以包括煤油，所述有机溶剂可以包括煤油和正庚烷，所述有机溶剂可以包括乙酸乙酯、醋酸丁酯和戊醇，所述有机溶剂可以包括煤油、正庚烷、乙酸乙酯、醋酸丁酯和戊醇，或所述有机溶剂可以包括煤油和醋酸丁酯；其中，所述有机溶剂可以包括煤油和醋酸丁酯，煤油：醋酸丁酯质量比为2：1，可以通过有机溶剂加入的重量份数调节体系中的粘度。

其中，温变粉可以为多种不同颜色的温变粉，如红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、紫色的温变粉，为满足不同产品的外观需求，各种不同颜色的温变粉可单独使用，也可搭配使用。通过所述硅胶移印导电油墨的中电阻发热引起体系温度变化，以此达到涂膜外观变化。

另一方面，本申请实施例提供了所述硅胶移印导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

S01，按照上述实施例所述硅胶移印导电油墨所包含的组分及其含量准备原料：

S02，将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中进行混合处理，混合处理后研磨，制得混合物；

S03，将铂金催化剂加入混合物中进行混合处理，制得硅胶移印导电油墨。

铂金催化剂的加入步骤可以为环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中混合处理之后，加入铂金催化剂进行混合。

步骤S02，S03中的混合处理可以直接采用搅拌混料处理，也可以采用其他混合处理，只要能够实现各组分均匀分散的目的即可，均属于本申请公开的范围。当采用搅拌混合处理时，搅拌条件可以顺时针旋转或逆时针旋转或者顺时针与逆时针结合。

具体地，步骤S02中所述制得混合物的步骤中，所述混合处理是将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中，依次于500r/min～800r/min下分散5min～20min，于1800r/min～2000r/min下分散5min～20min进行混合处理；所述混合物的细度为30μm以下。优选地，可以依次于500r/min下分散10min，于2000r/min下分散5min进行混合处理。

步骤S03中，所述制得硅胶移印导电油墨的步骤中，所述混合处理是将铂金催化剂加入混合物中，于500r/min～800r/min下分散5min～10min进行混合处理；优选地，可以于600r/min下分散10min进行混合处理。

本申请实施例所述硅胶移印导电油墨的制备方法中，铂金催化剂也可以和环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉一同加入有机溶剂中；具体为：将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉、铂金催化剂加入有机溶剂中进行混合处理，混合处理后研磨，制得硅胶移印导电油墨；所述混合处理的步骤可以为：依次于500r/min～800r/min下分散5min～20min，于1800r/min～2000r/min下分散5min～20min进行混合处理；所述混合物的细度为30μm以下。优选地，可以依次于500r/min下分散10min，于2000r/min下分散5min进行混合处理。

本申请实施例所述硅胶移印导电油墨的制备方法按照先后顺序将所述硅胶移印导电油墨所含的组分进行混合处理，因此，其工艺条件可控，配制的硅胶移印导电油墨分散性和稳定性好，且硅胶移印导电油墨成膜性能稳定，生产效率高。

由于上述所述硅胶移印导电油墨具有上述优异性能，因此，本申请实施例第三方面提供了所述硅胶移印导电油墨在基材如3C产品中的应用。

喷涂前需要对基材进行预处理，如采用酒精或异丙醇擦拭基材表面，去除基材表面的灰尘或脱模剂等；将所述硅胶移印导电油墨印制于基材上，进行烘干处理，得到涂膜。

将所述硅胶移印导电油墨于80℃～150℃下烘干处理60min～90min，得到厚度为8μm～12μm涂膜。优选地，烘干温度可以于80℃下烘干处理90min，可以于90℃下烘干处理60min，可以于70℃下烘干处理80min。涂膜的厚度可以为8μm、8μm、9μm、10μm或12μm。

以下通过具体实施例对本申请作进一步说明：

实施例1

本实施例提供一种硅胶移印导电油墨及其制备方法，一种硅胶移印导电油墨的各组分组成如表1所示：

表1

组分	重量份数
		环状甲基聚硅氧烷树脂	100
氧化石墨烯浆料	15
		含氢硅油	9
煤油	8
		蓝色温变粉	15
二氧化硅消光粉	7
		醋酸丁酯	4
铂金催化剂	3

所述硅胶移印导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

S101，按照上述所述硅胶移印导电油墨所包含的组分及其含量准备原料：

S102，将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、蓝色温变粉加入煤油和醋酸丁酯中，依次于500r/min下分散10min，于2000r/min下分散5min进行混合处理，混合处理后研磨，制得混合物，混合物的细度为25μm；

S103，将铂金催化剂加入混合物中于600r/min下分散10min进行混合处理，制得硅胶移印导电油墨。

实施例2

本实施例提供一种硅胶移印导电油墨及其制备方法，一种硅胶移印导电油墨的各组分组成如表2所示：

表2

组分	重量份数
		环状甲基聚硅氧烷树脂	100
氧化石墨烯浆料	15
		含氢硅油	9
煤油	8
		红色温变粉	15
二氧化硅消光粉	7
		醋酸丁酯	4
铂金催化剂	3

所述硅胶移印导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

S201，按照上述所述硅胶移印导电油墨所包含的组分及其含量准备原料：

S202，将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、红色温变粉加入煤油和醋酸丁酯中，依次于600r/min下分散8min，于1800r/min下分散20min进行混合处理，混合处理后研磨，制得混合物，混合物的细度为25μm；

S203，将铂金催化剂加入混合物中于600r/min下分散10min进行混合处理，制得硅胶移印导电油墨。

对比例1～5

对比例1～5分别提供一种油墨，与实施例1不同的是，对比例1中的油墨组分不包括氧化石墨烯浆料；与实施例2不同的是，对比例2中的油墨组分不包括氧化石墨烯浆料；与实施例1不同的是，对比例3中的油墨组分不包括氧化石墨烯浆料，且添加了导电金属铜粉；与实施例1不同的是，对比例4中的油墨组分不包括氧化石墨烯浆料，且添加了石墨烯粉体；与实施例1不同的是，对比例5中的油墨组分不包括氧化石墨烯浆料，且添加了氧化石墨烯粉体；对比例1～5中各组分组成(以重量份数计)如表3所示：

表3

二、涂膜性能实验

实施例1～2、对比例1～5所述的硅胶移印导电油墨分别印制于基材上，于90℃下进行烘干处理60min，得到涂膜，涂膜厚度为10μm；对涂膜进行性能实验，涂膜性能实验结果如表4～5所示：

导电性能测试：通过测定电阻值来表征涂膜的导电性能，采用电用万能表及HIOKI公司的IR3455-30电子式绝缘电阻表读出电阻数值，100千欧以下，可以起到泄放静电荷的作用；1兆欧以上，基本上是绝缘体，起隔绝电荷运动的作用；表4为电阻数据值。

表4

性能

实施例1

实施例2

对比例1

对比例2

对比例3

对比例4

对比例5

电阻值

22.5KΩ

22.1KΩ

1.8TΩ

1.9TΩ

1.5Ω

12.1KΩ

15.2KΩ

由表4可知，对比例1和对比例2由于未添加具有导电性的成分，因此其电阻值较高，对比例3由于添加铜粉，其导电性较高，电阻值较小；对比例4中添加了石墨烯粉体，对比例5中添加了氧化石墨烯粉体，相比于对比例4～5，实施例1～2实施例1～2的电阻值均大于22KΩ，电阻值更高，在起到泄放静电荷的作用的同时，可以在气温低于室温时即可完成变色功能，温变粉的温变效果更好。

涂膜附着力、韧性和耐磨性能实验结果如表5所示：

表5

韧性是指涂膜在受到使其发生形变的力时对折断的抵抗力，拉伸强度越大，所移印的油墨对外界变形的力没出现断裂现象，说明油墨的韧性越好；通过涂膜在基材上的拉伸率来体现其韧性。由表2可知，实施例1～2的拉伸率为700％以上，涂膜的韧性较高；且其橡皮摩擦达到了3970次以上，相比于对比例1～5，实施例1～2的耐磨性和韧性明显提高。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅胶移印导电油墨，其特征在于，以重量份计包括以下组分：

环状甲基聚硅氧烷树脂75～100份、

二氧化硅消光粉5～10份、

含氢硅油5～10份、

氧化石墨烯浆料0.5～10份、

有机溶剂10～25份、

铂金催化剂0.3～5份、

温变粉1～20份。

2.根据权利要求1所述的硅胶移印导电油墨，其特征在于，以重量份计包括以下组分：

环状甲基聚硅氧烷树脂75～85份、

二氧化硅消光粉6～8份、

含氢硅油5～7份、

氧化石墨烯浆料1～5份、

有机溶剂10～14份、

铂金催化剂0.3～3份、

温变粉10～18份。

3.根据权利要求1所述的硅胶移印导电油墨，其特征在于，以重量份计包括以下组分：

环状甲基聚硅氧烷树脂100份、

二氧化硅消光粉5份、

含氢硅油9份、

氧化石墨烯浆料5份、

有机溶剂12份、

铂金催化剂3份、

温变粉15份。

4.根据权利要求1所述的硅胶移印导电油墨，其特征在于，所述环状甲基聚硅氧烷树脂的粘度为50000mPa·s～70000mPa·s；和/或

所述氧化石墨烯浆料的粘度为25000mPa·s～30000mPa·s。

5.根据权利要求1所述的硅胶移印导电油墨，其特征在于，所述有机溶剂为煤油、正庚烷、乙酸乙酯、醋酸丁酯和戊醇中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的硅胶移印导电油墨，其特征在于，所述有机溶剂包括煤油和醋酸丁酯，所述煤油和所述醋酸丁酯的质量比为2：1。

7.一种硅胶移印导电油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照权利要求1～6任一项所述的硅胶移印导电油墨所包含的组分及其含量准备原料：

将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中进行混合处理，混合处理后研磨，制得混合物；

将铂金催化剂加入混合物中进行混合处理，制得硅胶移印导电油墨。

8.根据权利要求7所述的硅胶移印导电油墨的制备方法，其特征在于，所述制得混合物的步骤中，所述混合处理是将环状甲基聚硅氧烷树脂、二氧化硅消光粉、含氢硅油、氧化石墨烯浆料、温变粉加入有机溶剂中，依次于500r/min～800r/min下分散5min～20min，于1800r/min～2000r/min下分散5min～20min进行混合处理；和/或

所述混合物的细度为30μm以下。

9.根据权利要求7所述的硅胶移印导电油墨的制备方法，其特征在于，所述制得硅胶移印导电油墨的步骤中，所述混合处理是将铂金催化剂加入混合物中，于500r/min～800r/min下分散5min～10min进行混合处理。

10.一种如权利要求1所述的硅胶移印导电油墨在基材中的应用，其特征在于，将所述硅胶移印导电油墨印制于基材上，于80℃～150℃下烘干处理60min～90min，得到厚度为8μm～12μm涂膜。