CN112908514B - 易擦拭加黑型碳浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易擦拭加黑型碳浆及其制备方法，本发明易擦拭加黑型碳浆，按质量百分比计，由10～30％碳粉和70～90％有机载体组成；其中，有机载体中包括60～80％有机溶剂、1～5％聚甲基丙烯酸甲酯树脂、5～15％醋酸丁酸纤维素树脂和5～20％有机添加剂。本发明通过聚甲基丙烯酸甲酯与醋酸丁酸纤维素良相互配合，达到既易擦拭，且高附着的目的。此外，聚甲基丙烯酸甲酯和醋酸丁酸纤维素有着良好的体系兼容性，保证了浆料的性质稳定。

Description

易擦拭加黑型碳浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种易擦拭加黑型碳浆及其制备方法，属于加黑型碳浆技术领域。

背景技术

电子设备产品现已走进千家万户，其中柔性透明导电薄膜更是作为电子产品的显示终端起着至关重要的作用，除此之外，柔性透明导电薄膜在照明、触摸屏、能源、电磁屏蔽等多个领域同样都扮演着举足轻重的作用。而其关键的导电性主要由薄膜沟槽中填充的银浆实现，但银浆烘干后主要呈现银白色，对薄膜整体外观有较大影响。目前，主要的解决方案为在银浆上覆盖一层加黑型碳浆，用来起到遮蔽保护作用。

而常规碳浆不易清洁，需要用到醇、酯、醚类等有机溶剂擦拭。一方面对环境造成影响，另一方面对施工人员身体健康不利。同时，由于加黑型碳粉颗粒较小，分散困难，因此碳浆中树脂占比较高，这也对后期擦拭造成一定影响，由于柔性透明导电薄膜沟槽宽度基本都在微米级别，未完全擦除的沟槽边缘浆料肉眼很难分辨，这会对产品良率造成较大影响。

发明内容

为解决上述问题。本发明提供一种易擦拭加黑型碳浆，本发明通过聚甲基丙烯酸甲酯与醋酸丁酸纤维素良相互配合，达到既易擦拭，且高附着的目的。此外，聚甲基丙烯酸甲酯和醋酸丁酸纤维素有着良好的体系兼容性，保证了浆料的性质稳定。

本发明的第一个目的是提供一种易擦拭加黑型碳浆，按质量百分比计，由10～30％碳粉和70～90％有机载体组成；其中，有机载体中包括60～80％有机溶剂、1～5％聚甲基丙烯酸甲酯树脂、5～15％醋酸丁酸纤维素树脂和5～20％有机添加剂。

进一步地，所述的碳粉的粒径为10～100nm。

进一步地，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、异佛尔酮、二丙二醇甲醚中的一种或多种组成。

进一步地，所述的有机添加剂由附着力促进剂、消泡剂、流平剂、增塑剂、分散剂中的一种或多种组成。

进一步地，在有机载体中，附着力促进剂的质量分数为0-3％，消泡剂的质量分数为0-3％，流平剂的质量分数为0-3％，增塑剂的质量分数为0-3％，分散剂在有机载体中的质量分数为5-15％。

进一步地，所述的附着力促进剂由BYK-4510(德国毕克)、BYK-4511(德国毕克)、BYK-4512(德国毕克)、JER 4005P(日本三菱化学)、JER4007P(日本三菱化学)、JER 4010P(日本三菱化学)、YX8000(日本三菱化学)、YX8034(日本三菱化学)和YX8040(日本三菱化学)的一种或多种组成。

进一步地，所述的消泡剂由BYK-052(毕克化学)、BYK-065(毕克化学)、TEGO Airex900(迪高助剂)和TEGO Airex 900(迪高助剂)中的一种或多种组成。

进一步地，所述的流平剂由TEGO Flow 425(迪高助剂)、TEGO Flow 400(迪高助剂)和TEGO Flow 300(迪高助剂)中的一种或多种组成。

进一步地，所述的增塑剂由邻苯二甲酸二丁脂、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丙酯或柠檬酸三丁酯中的一种或多种组成。

进一步地，所述的分散剂由BYK-106(德国毕克)、BYK-190(德国毕克)、BYK-9076(德国毕克)、ZetaSperse 1600(德国赢创)和ZetaSperse 3600(德国赢创)的一种或多种组成。

本发明的第二个目的是提供所述的易擦拭加黑型碳浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、将聚甲基丙烯酸甲酯树脂和醋酸丁酸纤维素树脂与有机溶剂混合，在60～100℃搅拌1～10小时，配制成树脂溶液；

S2、将碳粉和有机添加剂添加到树脂溶液中，混合均匀后研磨，得到所述的易擦拭加黑型碳浆。

本发明的有益效果：

本发明通过聚甲基丙烯酸甲酯与醋酸丁酸纤维素良相互配合，达到既易擦拭，且高附着的目的。此外，聚甲基丙烯酸甲酯和醋酸丁酸纤维素有着良好的体系兼容性，保证了浆料的性质稳定。

附图说明

图1为不同配方碳浆刮涂到沟槽中的薄膜显微镜形貌图；

图2为不同配方碳浆经过水擦拭后的薄膜显微镜形貌图；

图3为不同配方碳浆经过无水乙醇擦拭后的薄膜显微镜形貌图；

图4为胶带提拉法测试后的薄膜显微镜形貌图；

图5左：碳浆涂布分界处放大后的显微镜图，右：配方3碳浆加黑效果图。

其中，1-覆盖有碳浆；2-未覆盖碳浆；3-覆盖有碳浆；4-未覆盖碳浆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

配方1：

一种碳浆，各组分质量百分比如下所示：

碳粉：卡博特660R，粒径为20-30nm，质量百分比为20％

有机溶剂：丁二酸二甲酯，质量百分比为60％

树脂：聚甲基丙烯酸甲酯，质量百分比为10％

有机添加剂：附着力促进剂，BYK-4510(德国毕克)，质量百分比为1％；流平剂，TEGO Flow 300(迪高助剂)，质量百分比为2％，分散剂，BYK-9076(德国毕克)，质量百分比7％。

上述碳浆的制备方法如下所示：

(1)配制树脂溶液，将60.0g有机溶剂和10.0g树脂加入150ml锥形瓶中，80℃恒温加热搅拌5小时，配制成树脂溶液；

(2)将20.0g碳粉颗粒、10.0g有机添加剂与步骤(1)中制得的树脂溶液混合均匀；

(3)将步骤(2)中的混合物经过搅拌机搅拌3次，每次3分钟；充分混匀后在三辊研磨机上研磨3次以上，制得均一碳浆。

配方2：

一种碳浆，各组分质量百分比如下所示：

碳粉：卡博特660R，粒径为20-30nm，质量百分比为20％

有机溶剂：丁二酸二甲酯，质量百分比为60％

树脂：醋酸丁酸纤维素，质量百分比为10％

有机添加剂：附着力促进剂，BYK-4510(德国毕克)，质量百分比为1％；流平剂，TEGO Flow 300(迪高助剂)，质量百分比为2％，分散剂，BYK-9076(德国毕克)，质量百分比7％。

上述碳浆的制备方法如下所示：

(1)配制树脂溶液，将60.0g有机溶剂和10.0g树脂加入150ml锥形瓶中，80℃恒温加热搅拌5小时，配制成树脂溶液；

(2)将20.0g碳粉颗粒、10.0g有机添加剂与步骤(1)中制得的树脂溶液混合均匀；

(3)将步骤(2)中的混合物经过搅拌机搅拌3次，每次3分钟；充分混匀后在三辊研磨机上研磨3次以上，制得均一碳浆。

配方3：

一种碳浆，各组分质量百分比如下所示：

碳粉：卡博特660R，粒径为20-30nm，质量百分比为20％

有机溶剂：丁二酸二甲酯，质量百分比为60％

树脂：聚甲基丙烯酸甲酯，质量百分比为2％；醋酸丁酸纤维素，质量百分比为8％。

有机添加剂：附着力促进剂，BYK-4510(德国毕克)，质量百分比为1％；流平剂，TEGO Flow 300(迪高助剂)，质量百分比为2％，分散剂，BYK-9076(德国毕克)，质量百分比7％。

上述碳浆的制备方法如下所示：

(1)配制树脂溶液，将60.0g有机溶剂和10.0g两种树脂的混合颗粒加入150ml锥形瓶中，80℃恒温加热搅拌5小时，配制成树脂溶液；

(2)将20.0g碳粉颗粒、10.0g有机添加剂与步骤(1)中制得的树脂溶液混合均匀；

(3)将步骤(2)中的混合物经过搅拌机搅拌3次，每次3分钟；充分混匀后在三辊研磨机上研磨3次以上，制得均一碳浆。

配方4：

一种导电银浆，各组分质量百分比如下所示：

银颗粒：表面修饰有丁胺和正己胺，粒径为500-800nm，质量百分比为83％有机溶剂：丁二酸二甲酯，质量百分比为10％

树脂：聚甲基丙烯酸甲酯，质量百分比为1％；醋酸丁酸纤维素，质量百分比为4％。

有机添加剂：附着力促进剂，NPEF-198(中国台湾南亚)，质量百分比为1％；流平剂，TEGO Flow 300(迪高助剂)，质量百分比为1％。

上述导电银浆的制备方法如下所示：

(1)配制树脂溶液，将10.0g有机溶剂和5.0g混合树脂加入50ml锥形瓶中，80℃恒温加热搅拌3小时，配制成树脂溶液；

(2)将83.0g纳米银颗粒、2.0g有机添加剂与步骤(1)中制得的树脂溶液混合均匀；

(3)将步骤(2)中的混合物经过搅拌机搅拌3次，每次3分钟；充分混匀后在三辊研磨机上研磨3次以上，制得均一导电银浆。

实施例2：

将配方1中的碳浆刮涂到带沟槽的PET薄膜上，放置于加热板上50℃烘烤1min后取出待测；将配方2中的碳浆刮涂到带沟槽的PET薄膜上，放置于加热板上50℃烘烤1min后取出待测；将配方3中的碳浆刮涂到带沟槽的PET薄膜上，放置于加热板上50℃烘烤1min后取出待测。最终得到图1中所示三张薄膜，由于刮涂过程中无法避免会带出沟槽中部分碳浆，为不影响最终产品外观，需要对沟槽外的碳浆进行清洁。图2所示为水擦拭后的薄膜表面，配方1的碳浆刮涂的薄膜依旧有残留，无法清洁，配方2和3的残留碳浆可被水完全清洁；图3所示为无水乙醇擦拭后的薄膜表面，配方1的碳浆刮涂的薄膜依旧存在残留，无法完全清洁，配方2沟槽中的碳浆也被一并擦出，耐溶剂性较差，配方3的残留碳浆可被完全清洁且沟槽中碳浆保留完好。图2和图3共同说明本发明的易擦拭碳浆(配方3)可完美匹配水或乙醇擦拭。水擦拭更加环保节能，是未来发展趋势。但导电薄膜中碳浆需配合银浆共同使用，而目前市面上的大部银浆产品都需要乙醇或醚酯类有机物擦拭，相较于配方2的水擦拭碳浆。本发明的易擦拭碳浆(配方3)同样可以兼容乙醇擦拭，极大地拓宽了应用面。

实施例3：

表1中给出实施案例1中配方4的导电银浆在带沟槽的PET薄膜上刮涂3遍及覆盖完配方3中的碳浆之后的线阻。烘烤温度固定130℃，烘烤时间固定30min，电阻测试使用多功能数字式电阻测试仪。由于加黑用的碳本身不导电，依碳浆品质的不同都会对整体电阻有一定影响。表1中数据说明，本发明的易擦拭碳浆对银浆整体电阻并无过大影响，可符合生产要求。此外，通过3M-610胶带3次提拉之后，沟槽内的银浆或碳浆并未被拉出，如图4所示。这也表明本发明的易擦拭碳浆对银线及薄膜都有较好的附着力。

表1

刮涂方式	3遍银浆	3遍银浆+1遍碳浆
			线阻Ω/cm	3.72±0.09	3.88±0.07

实施例4：

将实施案例1中配方4的导电银浆在带沟槽的PET薄膜上刮涂3遍，随后在薄膜上半部分刮涂配方3的易擦拭碳浆，如图5所示。从图5中可以直观看到本发明的碳浆卓越的加黑效果，此外，右侧的显微镜图进一步说明了该款碳浆优异的覆盖性和均一性。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种加黑型碳浆在制备柔性透明导电薄膜中的应用，其特征在于，所述加黑型碳浆用于对柔性透明导电薄膜的金属网格沟槽内填充的银浆上表层加黑；

按质量百分比计，所述加黑型碳浆由10~30%加黑型碳粉和70~90%有机载体组成；其中，按质量百分比计，有机载体中包括60~80%有机溶剂、1~5%聚甲基丙烯酸甲酯树脂、5~15%醋酸丁酸纤维素树脂和5~20%有机添加剂。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的加黑型碳粉的粒径为10~100nm。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、异佛尔酮和二丙二醇甲醚中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的有机添加剂由附着力促进剂、消泡剂、流平剂、增塑剂、分散剂中的一种或多种组成；在有机载体中，附着力促进剂的质量分数为0-3%，消泡剂的质量分数为0-3%，流平剂的质量分数为0-3%，增塑剂的质量分数为0-3%，分散剂在有机载体中的质量分数为5-15%。

5.根据权利要求4 所述的应用，其特征在于，所述的附着力促进剂由BYK-4510、BYK-4511、BYK-4512、JER 4005P、JER4007P、JER 4010P、YX8000、YX8034和YX8040中的一种或多种组成。

6.根据权利要求4 所述的应用，其特征在于，所述的消泡剂由BYK-052、 BYK-065、TEGOAirex 900和 TEGO Airex 900中的一种或多种组成。

7.根据权利要求4 所述的应用，其特征在于，所述的流平剂由TEGO Flow 425、TEGOFlow 400和TEGO Flow 300中的一种或多种组成。

8.根据权利要求4 所述的应用，其特征在于，所述的增塑剂由邻苯二甲酸二丁脂、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丙酯或柠檬酸三丁酯中的一种或多种组成。

9.根据权利要求4 所述的应用，其特征在于，所述的分散剂由BYK-106、BYK-190、BYK-9076、ZetaSperse 1600和ZetaSperse 3600的一种或多种组成。

Images