CN112259279A - 一种汽车玻璃环保水性导电银浆 - Google Patents

一种汽车玻璃环保水性导电银浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车玻璃环保水性导电银浆,由以下原料制成:低熔点的玻璃粉3‑9wt%、超细微球状银粉70‑85wt%、环保水性调配油14‑21wt%、分散剂0.5‑2wt%、消泡剂0.5‑2wt%、流平剂0‑1wt%。本发明筛选出二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯等无色无味且易溶于水的环保型有机溶剂,配以丙烯酸树脂等亲水性的有机树脂以及合适的流平剂、消泡剂、分散剂作为玻璃粉体、银粉等材料的调和油,从而制备成印刷性能优越的环保水性导电银浆材料。

Description

一种汽车玻璃环保水性导电银浆
技术领域
本发明涉及印刷电路技术领域的电子浆料,具体涉及一种汽车玻璃环保水性导电银浆。
背景技术
传统的汽车玻璃印刷导电银浆是采用用异氟尔酮,环己酮,二甲苯,松油醇等有机溶剂制备而得,在应用过程,烘干和烧结时都有毒害、有刺激性气味的挥发弊端,且需要使用有毒害的化学溶剂松节油,洗网水或者汽油进行清洗,会造成二次污染,且残留银粉无法回收。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题是提供一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其采用环保水性调配油、低熔点的玻璃粉、超细微球状银粉、分散剂、消泡剂等助剂制备而成,具有印刷性能优良,慢干,无气味的优点,同时在导电性能上更稳定。并且可以采用普通自来水冲洗清洁施工用的网版,避免再次使用有毒害的化学溶剂或者汽油进行清洁,不会造成环境污染,也为后续的残留银粉回收提供了更大的可行性和便利性。
本发明采用的技术方案是:
一种汽车玻璃环保水性导电银浆,由以下原料制成:低熔点的玻璃粉3-9wt%、超细微球状银粉70-85wt%、环保水性调配油14-21wt%、分散剂0.5-2wt%、消泡剂0.5-2wt%、流平剂0-1wt%。
优选地,所述超细微球状银粉的粒径分布为0.2-0.5μm,比表面积为0.8-2m2/g,松装密度为1.2-3g/ml,振实密度为2-5g/ml,含水率为≤0.15%,烧损为≤0.5%。
优选地,所述低熔点的无铅玻璃粉的制备方法为:按重量百分比计,将8-30%二氧化硅、3-5%二氧化钛、3-6%(氧化锌+氧化铝)、42-75%氧化铋、6-15%硼酸、(碳酸锂+氧化钾)3-9%均匀混合,放入预清洁的氧化铝窑炉中,设置温度800度,烧制30min,然后升高窑炉温度至1250度,保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后,按照玻璃体熔渣:无水乙醇:氧化锆球比例1:1:1混合,使用行星式快速研磨机研磨2h左右,至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,检测粒径D90≤5μm,即获得低熔点的无铅玻璃粉。
优选地,所述低熔点的无铅玻璃粉熔点在550-580度,热线性膨胀系数7.6-8.5*10-6/℃,D90为4μm,耐酸测试强度为0.1N H2SO4@80℃持续浸泡48h无侵蚀变色。
优选地,所述环保水性调配油,按重量百分比计,由28-60%二乙二醇丁醚、15-30%二丙二醇甲醚、12-35%二乙二醇丁醚醋酸酯、2-6%乙基纤维素、3-7%水性改性丙烯酸树脂组成。
优选地,所述分散剂选自SILCO WET D-504/PEG(润湿分散剂)、BYK-306(有机硅表面润湿剂)、SILCO WET 075(高性能的聚合润湿剂)中的一种或多种混合。
优选地,所述消泡剂选自BYK-300(有机硅消泡剂)、SILCO AF 100(高分子聚合硅消泡剂)中的一种或混合。
优选地,所述流平剂选自BYK-358N(聚丙烯酸酯表面流平剂)、SILCO FLW B-127(改性聚硅醚流平剂)。
相应地,本发明还提供了上述汽车玻璃环保水性导电银浆的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将低熔点的玻璃粉、超细微球状银粉、环保水性调配油、分散剂、消泡剂、流平剂按照配比称量后,投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机搅拌分散均匀,得混合浆料;所述高速分散搅拌机转速设置在800转/min,搅拌时间为2-3h;
(2)混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,最后再次进行两遍研磨分散后装罐,即得环保水性导电银浆。
本发明的有益效果是:
1.本发明采用的环保水性调配油,二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯通过合理的比例组合可以调配出合适的挥发温度域,使得印刷好的导电银浆材料可以在80-200度的工业隧道烘干炉中呈线性挥发烘干,流平,保证得到一种光洁、平整的烘干膜层,同时该溶剂体系具有合适的亲水基团,能与水有很好的相溶性。适当含量的乙基纤维素和水性改性丙烯酸树脂,可以调整出合适的粘度和胶黏性能,为导电银浆材料的成浆和印刷后的烘干附着力提供了保证,同时在导电银浆的烧结初始熔融阶段的二次挥发,提供了一定的流动性,为银粉颗粒和玻璃粉的重排提供了膜层内部牵引力。
2.本发明筛选出二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚醋酸酯等无色无味且易溶于水的环保型有机溶剂,配以丙烯酸树脂等亲水性的有机树脂以及合适的流平剂、消泡剂、分散剂作为玻璃粉体、银粉等材料的调和油,从而制备成印刷性能优越的水性环保导电银浆材料。分散剂、消泡剂、流平剂等相应助剂体系的选择可以有效的降低浮法玻璃基材表面的表面张力,增加对材不良基表面状况的兼容性,同时改进流平,并防止缩孔,保证了导电银浆材料浆料本身的稳定性,也大大优化了浆料的印刷性能。
3.本发明采用的低熔点玻璃粉,硼酸(H3BO3)本身可作为玻璃相结构材料,同时根据玻璃体系中游离氧的含量变化,可以从[B03]向[BO4]结构转变,形成更加稳定的结构单元,高温熔融时,硼酸(H3BO3)的熔点也比较低,在6-15wt%范围内调整可以降低玻璃的软化点,同时有着稳定的热膨胀系数。二氧化硅本身是一种稳定的正四面体结构,其Si-O键既能独立以晶体状态存在又能形成庞大的网络结构,其稳定的化学性质能给玻璃体带来优越的耐酸性能,同时基于硅酸盐材质的汽车玻璃基板可以提供更好的“锚定”结构,提高烧结银层的附着力。(氧化锌+氧化铝)在玻璃形成过程中,Zn和Al离子云变形,[ZnO4]、[ZnO6]和[AlO4]、[AlO6]作为玻璃网络结构的中间体,在(氧化锌+氧化铝)3-6Wt%范围内调整,形成更紧密的玻璃相结构。二氧化钛在该玻璃体系中以[TiO4]的形式存在,Ti4+和Si4+半径相差不大,Ti4+可以置换Si4+进入玻璃结构中,以3-5Wt%的比例调整增可以增强玻璃体的韧性,同时其作为玻璃体熔融过程中的“成核剂”可以引发玻璃体部分析出晶体,有助于控制银在烧结过程中过深的渗入浮法玻璃基材,从而得到稳定优越的导电性能。(碳酸锂+氧化钾)作为碱性金属氧化物引入,对于低熔点玻璃粉体系非常重要,其一价阳离子特性活泼,可以为玻璃体熔融过程中提供充足的游离氧,促进基础玻璃体结构的形成,有效降低玻璃体的初始熔融温度,在3-8Wt%范围内调整可以降低玻璃粉的软化点。常规玻璃体结构中,同为Na20的碱金属氧化物却不能被引入该玻璃体系,因为Na+具有与Ag+相似的离子半径,在高温烧结过程中容易发生离子交换,造成Ag+在浮法玻璃基材表面的扩散(银扩散路径:2Ag++Sn2+>2Ag+Sn4+)。氧化铋本身具有低熔点,采用合适的质量分数,是传统Pb系玻璃体中Pb最佳替代材料,更具有无毒无害的环保性,Bi2O3在42-75Wt%范围内调整,可以有效控制整个玻璃粉体系的软化温度以及得到优良的热膨胀系数。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此,在不脱离本发明上述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的范围内。
实施例一
一种水性环保汽车玻璃导电银浆,由以下重量份数的原材料制成:超细微球状银粉70份,低熔点玻璃粉8份,水性环保调配油20份,分散剂0.5份,消泡剂1份,流平剂0.5份。
所述超细微球状银粉为:中科铜都粉体新材料股份有限公司AG-07。
所述低熔点玻璃粉由以下重量份数的配比组成:SiO2 9%、TiO2 4%、ZnO 3%、Al2O3 2%、Bi2O3 67%、H3BO3 8%、Li2CO3 3%、K2O 4%.
所述调配油由以下重量份数的配比组成:二乙二醇丁醚40%、二乙二醇甲醚25%、二乙二醇丁醚醋酸酯26%、乙基纤维素5%、水性改性丙烯酸树脂4%。
所述分散剂为SILCO WET D-504/PEG(润湿分散剂)。
所述消泡剂为BYK-300(有机硅消泡剂)。
所述流平剂为SILCO FLW B-127(改性聚硅醚流平剂)。
所述水性环保汽车玻璃导电银浆制备方法及步骤如下:
1.将低熔点玻璃粉的原料均匀混合,在1250度高温窑炉中保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后快速研磨2h左右,至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,即得低熔点玻璃粉。
2.将水性调配油的原料混合,投入反应釜中加热80度,以400r/min持续2-3小时,即得环保水性调配油。
3.将低熔点玻璃粉、水性环保调配油、超细微球状银粉,消泡剂、分散剂、流平剂投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机在800转/min,搅拌时间为2h;再混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,即得环保水性导电银浆。
将制备成的水性环保汽车玻璃导电银浆,进行丝网印刷测试,印刷成线径1mm的环形电路,线长1000mm,测试电阻为:7.5欧姆,浆料无气味,印刷性能优越,施工后的网版用自来水很容易清洗干净。
实施例二
一种水性环保汽车玻璃导电银浆,由以下重量份数的原材料制成:超细微球状银粉75份,低熔点玻璃粉6份,水性环保调配油17份,分散剂1份,消泡剂0.5份,流平剂0.5份。
所述超细微球状银粉为:中科铜都粉体新材料股份有限公司AG-07.
所述低熔点玻璃粉由以下重量份数的配比组成:SiO2 14%、TiO2 4%、ZnO 3%、Al2O3 2%、Bi2O3 65%、H3BO3 5%、Li2CO3 3%、K2O 4%.
所述调配油由以下重量份数的配比组成:二乙二醇丁醚40%、二乙二醇甲醚25%、二乙二醇丁醚醋酸酯26%、乙基纤维素5%、水性改性丙烯酸树脂4%。
所述分散剂为SILCO WET D-504/PEG(润湿分散剂)。
所述消泡剂为BYK-300(有机硅消泡剂。
所述流平剂为BYK-358N(聚丙烯酸酯表面流平剂)。
所述水性环保汽车玻璃导电银浆制备方法及步骤如下:
1.将低熔点玻璃粉的原料均匀混合,在1250度高温窑炉中保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后快速研磨2h左右,至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,即得低熔点玻璃粉。
2.将水性调配油的原料混合,投入反应釜中加热80度,以400r/min持续2-3小时,即得环保水性调配油。
3.将低熔点玻璃粉、水性环保调配油、超细微球状银粉,消泡剂、分散剂、流平剂投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机在800转/min,搅拌时间为2h;再混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,即得环保水性导电银浆。
将制备成的水性环保汽车玻璃导电银浆,进行丝网印刷测试,印刷成线径1mm的环形电路,线长1000mm,测试电阻为:6.7欧姆,浆料无气味,印刷性能优越,施工后的网版用自来水很容易清洗干净。
实施例三
一种水性环保汽车玻璃导电银浆,由以下重量份数的原材料制成:超细微球状银粉78份,低熔点玻璃粉5份,水性环保调配油12份,分散剂2份,消泡剂2份,流平剂1份。
所述超细微球状银粉为:中科铜都粉体新材料股份有限公司AG-07.
所述低熔点玻璃粉由以下重量份数的配比组成:SiO2 20%、TiO2 4%、ZnO 3%、Al2O3 2%、Bi2O3 55%、H3BO3 7%、Li2CO3 5%、K2O 4%.
所述调配油由以下重量份数的配比组成:二乙二醇丁醚38%、二乙二醇甲醚28%、二乙二醇丁醚醋酸酯25%、乙基纤维素6%、水性改性丙烯酸树脂3%。
所述分散剂为BYK-306(有机硅表面润湿剂)。
所述消泡剂为BYK-300(有机硅消泡剂)。
所述流平剂为BYK-358N(聚丙烯酸酯表面流平剂)。
所述水性环保汽车玻璃导电银浆制备方法及步骤如下:
1.将低熔点玻璃粉的原料均匀混合,在1250度高温窑炉中保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后快速研磨2h左右,至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,即得低熔点玻璃粉。
2.将水性调配油的原料混合,投入反应釜中加热80度,以400r/min持续2-3小时,即得环保水性调配油。
3.将低熔点玻璃粉、水性环保调配油、超细微球状银粉,消泡剂、分散剂、流平剂投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机在800转/min,搅拌时间为2h;再混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,即得环保水性导电银浆。
将制备成的水性环保汽车玻璃导电银浆,进行丝网印刷测试,印刷成线径1mm的环形电路,线长1000mm,测试电阻为:6.2欧姆,浆料无气味,印刷性能优越,施工后的网版用自来水很容易清洗干净。
实施例四
一种水性环保汽车玻璃导电银浆,由以下重量份数的原材料制成:超细微球状银粉80份,低熔点玻璃粉5份,水性环保调配油12份,分散剂1份,消泡剂1份,流平剂1份。
所述超细微球状银粉为:中科铜都粉体新材料股份有限公司AG-07.
所述低熔点玻璃粉由以下重量份数的配比组成:SiO2 26%、TiO2 4%、ZnO 2%、Al2O3 2%、Bi2O3 52%、H3BO3 7%、Li2CO3 5%、K2O 2%.
所述调配油由以下重量份数的配比组成:二乙二醇丁醚30%、二乙二醇甲醚26%、二乙二醇丁醚醋酸酯30%、乙基纤维素8%、水性改性丙烯酸树脂6%。
所述分散剂为,SILCO WET D-504/PEG(润湿分散剂)。
所述消泡剂为SILCO AF 100(高分子聚合硅消泡剂)。
所述流平剂为SILCO FLW B-127(改性聚硅醚流平剂)。
所述水性环保汽车玻璃导电银浆制备方法及步骤如下:
1.将低熔点玻璃粉的原料均匀混合,在1250度高温窑炉中保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后快速研磨2h左右,至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,即得低熔点玻璃粉。
2.将水性调配油的原料混合,投入反应釜中加热80度,以400r/min持续2-3小时,即得环保水性调配油。
3.将低熔点玻璃粉、水性环保调配油、超细微球状银粉,消泡剂、分散剂、流平剂投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机在800转/min,搅拌时间为2h;再混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,即得环保水性导电银浆。
将制备成的水性环保汽车玻璃导电银浆,进行丝网印刷测试,印刷成线径1mm的环形电路,线长1000mm,测试电阻为:6.4欧姆,浆料无气味,印刷性能优越,施工后的网版用自来水很容易清洗干净。
实施例五
一种水性环保汽车玻璃导电银浆,由以下重量份数的原材料制成:超细微球状银粉80份,低熔点玻璃粉3,水性环保调配油14,分散剂1份,消泡剂0.5份,流平剂0.5份。
所述超细微球状银粉为:中科铜都粉体新材料股份有限公司AG-07.
所述低熔点玻璃粉由以下重量份数的配比组成:SiO2 15%、TiO2 4%、ZnO 2%、Al2O3 2%、Bi2O3 67%、H3BO3 7%、Li2CO3 1%、K2O 2%.
所述调配油由以下重量份数的配比组成:二乙二醇丁醚30%、二乙二醇甲醚26、二乙二醇丁醚醋酸酯30、乙基纤维素8、水性改性丙烯酸树脂6。
所述分散剂为,SILCO WET D-504/PEG(润湿分散剂),
所述消泡剂为SILCO AF 100(高分子聚合硅消泡剂)
所述流平剂为SILCO FLW B-127(改性聚硅醚流平剂)
所述水性环保汽车玻璃导电银浆制备方法及步骤如下:
1.将低熔点玻璃粉的原料均匀混合,在1250度高温窑炉中保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后快速研磨2h左右,至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,即得低熔点玻璃粉。
2.将水性调配油的原料混合,投入反应釜中加热80度,以400r/min持续2-3小时,即得环保水性调配油。
3.将低熔点玻璃粉、水性环保调配油、超细微球状银粉,消泡剂、分散剂、流平剂投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机在800转/min,搅拌时间为2h;再混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,即得环保水性导电银浆。
将制备成的水性环保汽车玻璃导电银浆,进行丝网印刷测试,印刷成线径1mm的环形电路,线长1000mm,测试电阻为:6.3欧姆,浆料无气味,印刷性能优越,施工后的网版用自来水很容易清洗干净。
对照例
选择市场上通用的该系列导电银浆产品AG 7500-80(Johnson Matthey),进行丝网印刷测试,印刷成线径1mm的环形电路,线长1000mm,测试电阻为:6.4欧姆,浆料有明显的松油醇类刺激性气味,印刷性能较好,施工后的网版用自来水完全清洗不干净,可用丙酮,二甲苯或者汽油清洗干净。
尽管已经对上述各实施例进行了描述,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改,所以以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,由以下原料制成:低熔点的玻璃粉3-9wt%、超细微球状银粉70-85wt%、环保水性调配油14-21wt%、分散剂0.5-2wt%、消泡剂0.5-2wt%、流平剂0-1wt%。
2.根据权利要求1所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,所述超细微球状银粉的粒径分布为0.2-0.5μm,比表面积为0.8-2m2/g,松装密度为1.2-3g/ml,振实密度为2-5g/ml,含水率为≤0.15%,烧损为≤0.5%。
3.根据权利要求1所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,所述低熔点的玻璃粉的制备方法为:按重量百分比计,将8-30%二氧化硅、3-5%二氧化钛、3-6%(氧化锌+氧化铝)、42-75%氧化铋、6-15%硼酸、(碳酸锂+氧化钾)3-9%均匀混合,放入预清洁的氧化铝窑炉中,设置温度800度,烧制30min,然后升高窑炉温度至1250度,保温2h,水淬冷缺成玻璃体熔渣后,按照玻璃体熔渣:无水乙醇:氧化锆球比例1:1:1混合,使用研磨机研磨至粒径D90=5μm以下,然后800目过滤掉粗颗粒,60度烘箱盛盘烘干,再次通过高压气流粉碎成均匀颗粒的粉体,检测粒径D90≤5μm,即获得低熔点的无铅玻璃粉。
4.根据权利要求3所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,低熔点的玻璃粉熔点在550-580度,热线性膨胀系数7.6-8.5*10-6/℃,D90为4μm,耐酸测试强度为0.1NH2SO4@80℃,持续浸泡48h无侵蚀变色。
5.根据权利要求1所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,所述环保水性调配油,按重量百分比计,由28-60%二乙二醇丁醚、15-30%二丙二醇甲醚、12-35%二乙二醇丁醚醋酸酯、2-6%乙基纤维素、3-7%水性改性丙烯酸树脂组成。
6.根据权利要求1所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,所述分散剂选自SILCO WET D-504/PEG、BYK-306、SILCO WET 075中的一种或多种混合。
7.根据权利要求1所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,所述消泡剂选自BYK-300、SILCO AF 100中的一种或混合。
8.根据权利要求1所述一种汽车玻璃环保水性导电银浆,其特征在于,所述流平剂选自BYK-358N、SILCO FLW B-127。
9.根据权利要求1所述的汽车玻璃环保水性导电银浆的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将低熔点的玻璃粉、超细微球状银粉、环保水性调配油、分散剂、消泡剂、流平剂按照配比称量后,投入不锈钢配料桶,通过高速分散搅拌机搅拌分散均匀,得混合浆料;所述高速分散搅拌机转速设置在800转/min,搅拌时间为2-3h;
(2)混合浆料进行液压三辊机的研磨,通过粗磨三遍,细磨五遍,精磨三遍后进行抽真空过滤,除去大颗粒杂质,并进行脱泡处理,最后再次进行两遍研磨分散后装罐,即得环保水性导电银浆。
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