CN112409847A - 一种可拉伸环保型导电油墨及其制作方法 - Google Patents

一种可拉伸环保型导电油墨及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种可拉伸环保型导电油墨，由以下重量百分比的原料制备而成：甘油10～12，聚乙烯醇10～15，CNT8～15，蒸馏水60～75，水性消泡剂0.3～0.6，硼酸0.008～0.014。本发明与现有导电油墨相比，制作工艺简单、拉伸率高、可降解、可控性好、制作成本低，室温环境中可以快速晾干并保持拉伸率，可应用与丝网印刷。

Description

一种可拉伸环保型导电油墨及其制作方法
技术领域
本发明涉及导电油墨技术领域，尤其是涉及一种可拉伸环保型导电油墨及其制作方法。
背景技术
随着科学技术的发展，机器人的研究受到越来越多的重视。机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料和金属材料及其化合物断裂极限应变较低，传统的导电油墨存在有机物挥发物质排放的问题，难以满足可延展的柔弹性电子皮肤的要求。因此，研究一种在一定的拉伸调节下仍具有导电特性的能力且环保、可循环利用的导电油墨意义重大。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种可拉伸环保型导电油墨，有效的解决现在导电油墨难以满足可延展的柔弹性的问题。
为实现上述目的，一种可拉伸环保型导电油墨，由以下重量百分比的原料制备而成：甘油10～12，聚乙烯醇10～15，CNT8～15，蒸馏水60～75，水性消泡剂0.3～0.6，硼酸0.008～0.014。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯10，CNT10，蒸馏水69.492，水性消泡剂0.5，硼酸0.008。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.49，水性消泡剂0.5，硼酸0.01。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.486，水性消泡剂0.5，硼酸0.014。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT12，蒸馏水67.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.01,。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT14，蒸馏水65.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
优选的，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT15，蒸馏水64.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
优选的，所述硼酸的浓度为99.5％。
优选的，所述水性消泡剂为二甲基硅油类消泡剂粤万Z-5517。
优选的，一个可拉伸环保型导电油墨的制作方法，包括以下步骤：
第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴适量硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到可拉伸导电油墨。
本发明与现有导电油墨相比，制作工艺简单、拉伸率高、可降解、可控性好、制作成本低，室温环境中可以快速晾干并保持拉伸率，可应用与丝网印刷。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明制作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
实施例一，一种可拉伸环保型导电油墨，由以下重量百分比的原料制备而成：甘油10～12，聚乙烯醇10～15，CNT8～15，蒸馏水60～75，水性消泡剂0.3～0.6，硼酸0.008～0.014。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴适量硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到可拉伸导电油墨。
甘油的加入是为了防止可拉伸油墨中水分的大量丢失，使其一直具备拉伸性能。
硼酸是为了使聚乙烯醇发生化学交联形成交联键，为CNT提供拉伸骨架。
CNT平均粒径小于10um。
水性消泡剂为二甲基硅油类消泡剂粤万Z-5517。
其中步骤五中的加热是为了更好的除去导电油墨的气泡，以免降低油墨的拉伸性能。
实施例二，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯10，CNT10，蒸馏水69.492，水性消泡剂0.5，硼酸0.008。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.008，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为1000％，方阻为16.8Ω/□/mil导电油墨。
实施例三，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.49，水性消泡剂0.5，硼酸0.01。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.01，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为1200％，方阻为16.8Ω/□/mil导电油墨。
实施例四，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.012，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为1500％，方阻为16.8Ω/□/mil导电油墨。
实施例五，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.486，水性消泡剂0.5，硼酸0.014。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.014，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为900％，方阻为16.8Ω/□/mil导电油墨。
对比例一，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT12，蒸馏水67.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012,。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.012，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为1500％，方阻为15.8Ω/□/mil导电油墨。
对比例二，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT14，蒸馏水65.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.012，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为1500％，方阻为14.5Ω/□/mil导电油墨。
对比例三，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT15，蒸馏水64.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
制作方法，包括如下步骤：第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴组分为0.012，浓度为99.5％的硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到拉伸率为1280％，方阻为13.85Ω/□/mil导电油墨。
下表为实施例二至实施例五和对比例一至对比例三的对比实验数据。
对比实施例二、实施例三、实施例四和实施例五，可以看出，随着硼酸的量的增加，可拉伸油墨拉伸率先变大后变小，硼酸的量会影响化学键的数量，
Figure BDA0002798054880000081
选择适当的比例非常关键。
对比实施例四，对比例一、对比例二和对比例三，可以看出，CNT的量会影响可拉伸油墨的方阻，CNT越多，方阻越小，但CNT的量太大会降低油墨的拉伸率。
本发明与现有导电油墨相比，制作工艺简单、拉伸率高、可降解、可控性好、制作成本低，室温环境中可以快速晾干并保持拉伸率，可应用与丝网印刷。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：甘油10～12，聚乙烯醇10～15，CNT8～15，蒸馏水60～75，水性消泡剂0.3～0.6，硼酸0.008～0.014。
2.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯10，CNT10，蒸馏水69.492，水性消泡剂0.5，硼酸0.008。
3.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.49，水性消泡剂0.5，硼酸0.01。
4.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
5.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT10，蒸馏水69.486，水性消泡剂0.5，硼酸0.014。
6.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT12，蒸馏水67.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.01,。
7.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT14，蒸馏水65.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
8.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成，甘油10，聚乙烯醇10，CNT15，蒸馏水64.488，水性消泡剂0.5，硼酸0.012。
9.根据权利要求1所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，所述硼酸的浓度为99.5％。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种可拉伸环保型导电油墨，其特征在于，一个可拉伸环保型导电油墨的制作方法，包括以下步骤：
第一步，按照配方进行备料；
第二步，将甘油、聚乙烯醇、CNT、蒸馏水和水性消泡剂四种药品按照比例进行混合后加入四颈烧瓶中，放入磁力搅拌子，然后用橡皮塞封上烧杯口，放入加热套中，使用铁架固定好，在80-100℃条件下加热1-3小时，待聚乙烯醇完全溶解；
第三步，将上述第二步产生的混合溶液倒入烧杯中，然后使用移液器向其中逐滴适量硼酸，边加边搅拌，待形成粘稠状后停止；
第四步，将适量水性消泡剂加入上述烧杯中，并搅拌均匀；
第五步，将第四步产生的溶液在80-100℃水浴锅中加热至油墨无气泡状态，然后静置，得到可拉伸导电油墨。
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