CN113292884B - 一种气凝胶水性油墨及其制备方法和应用 - Google Patents

一种气凝胶水性油墨及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种气凝胶水性油墨，按如下步骤制备得到：将乳化剂、分散剂、湿润剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌；再与水性乳液混合物混合后持续搅拌，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液组成；再依次加入消泡剂和阻燃剂后持续搅拌；最后同填料混合物一起高速搅拌研磨后经筛网过滤制成气凝胶水性油墨，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末混合分散制得。本发明还公开其制备方法和应用。本发明将疏水性SiO2气凝胶粉末用于油墨制备，且以水为溶剂，再辅以合适的成膜物质、助剂、填料，制备得到的气凝胶水性油墨具有优异性能。

Description

一种气凝胶水性油墨及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水性油墨技术领域，具体涉及一种气凝胶水性油墨及其制备方法和应用。
背景技术
在制造印制电路板(PCB)时通常会在其表面覆盖一层特定图形的保护膜，即防焊层。PCB防焊层的存在可防止PCB不该被焊上的部分被焊锡连接或导体之间因潮湿、化学品侵蚀从而造成短路，以及有效抵抗各种恶劣环境对PCB的腐蚀从而保证其发挥正常功用，除此之外防焊层还可以有效起到标识作用。目前现有常规阻焊油墨的介电常数和损耗因子分别为3.9和0.03左右，这会降低信号传输速度以及增大外层线路传输损耗，因此研发低介电常数和低损耗因子阻焊油墨具有较大的经济效益和社会效益。
中国专利CN104974595A(公开日期2015.10.14)公开了一种具有低介电常数及低介电损耗的热固型防焊油墨及其制法，该发明申请主要将由长碳链脂肪族二胺单体、带有酸基的芳香族二胺单体、芳香族二酐单体及具有酸基的单酐单体反应得到的聚酰胺酸进行环化得到聚酰亚胺，最后令该聚酰亚胺与固化剂交联制备得到热固型防焊油墨。该发明申请的优点是由此制备得到的防焊油墨在具备低介电常数及低介电损耗的前提下，还具有良好的电性、耐挠折性、防焊性、耐翘曲性、耐燃性、耐酸性、耐碱性、耐有机溶剂性及低吸湿率等特性；该方法的缺点是工艺复杂，其使用的有机物溶剂不仅会产生环境污染，且部分溶剂具有毒性会严重危害生产人员和施工人员的身体健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种气凝胶水性油墨及其制备方法和应用，以解决现有技术的不足。
本发明采用以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种气凝胶水性油墨，所述气凝胶水性油墨采用如下步骤制备得到：
(1)将乳化剂、湿润剂、分散剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌，得到SiO2气凝胶浆料；其中，SiO2气凝胶粉末为疏水性SiO2气凝胶粉末，乳化剂为吐温类乳化剂，湿润剂为脂肪酸酯类湿润剂，分散剂剂为聚羧酸钠盐型分散剂，成膜助剂为醇酯类成膜助剂；
(2)将步骤(1)中SiO2气凝胶浆料与水性乳液混合物混合后并进行持续搅拌，得到水性乳液-气凝胶混合液体；其中，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120～150：60～110：10～60组成；
(3)向步骤(2)中水性乳液-气凝胶混合液体依次加入消泡剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶水性油墨中间体；其中，消泡剂为石蜡类消泡剂，阻燃剂为磷氮型无卤阻燃剂；
(4)将步骤(3)中气凝胶水性油墨中间体同填料混合物加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨后经筛网过滤，得到气凝胶水性油墨；其中，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末按质量比15～20：10～15：5～10：10～30置于高速混合机中持续混合分散制得，聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种；
其中，水性乳液混合物、SiO2气凝胶粉末、乳化剂、湿润剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、阻燃剂、填料混合物和水的添加量按如下质量比：150～450：25～50：0.5～1：0.1～1：0.2～2：0.1～1：1～3：3～5：40～60：350～750。
进一步地，步骤(1)中搅拌转速为250r/min～800r/min，持续搅拌时间为5min～30min；步骤(2)中搅拌转速为450r/min～900r/min，持续搅拌时间为45min～90min；步骤(3)中搅拌转速为500r/min～1200r/min，持续搅拌时间为30min～90min；步骤(4)中高速搅拌研磨转速为1500r/min～3000r/min，高速搅拌研磨时间为15min～30min；填料混合物制备时，碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末置于高速混合机中于1200r/min～3000r/min持续混合分散10min～30min。
进一步地，步骤(1)中水为去离子水或自来水，步骤(4)中钛白粉粉末为电子级钛白粉粉末。
进一步地，步骤(1)中疏水性SiO2气凝胶粉末的粒径为1μm～50μm；步骤(4)中碳酸钙粉末的粒径为0.1μm～0.5μm，钛白粉粉末的粒径为0.1μm～5μm，空心玻璃微珠的粒径为10μm～100μm，聚合物颗粒/粉末的粒径为50目～1000目，筛网的目数为100～200目。
本发明第二方面提供了一种气凝胶水性油墨的制备方法，采用如下步骤：
(1)将乳化剂、湿润剂、分散剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌，得到SiO2气凝胶浆料；其中，SiO2气凝胶粉末为疏水性SiO2气凝胶粉末，乳化剂为吐温类乳化剂，湿润剂为脂肪酸酯类湿润剂，分散剂剂为聚羧酸钠盐型分散剂，成膜助剂为醇酯类成膜助剂；
(2)将步骤(1)中SiO2气凝胶浆料与水性乳液混合物混合后并进行持续搅拌，得到水性乳液-气凝胶混合液体；其中，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120～150：60～110：10～60组成；
(3)向步骤(2)中水性乳液-气凝胶混合液体依次加入消泡剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶水性油墨中间体；其中，消泡剂为石蜡类消泡剂，阻燃剂为磷氮型无卤阻燃剂；
(4)将步骤(3)中气凝胶水性油墨中间体同填料混合物加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨后经筛网过滤，得到气凝胶水性油墨；其中，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末按质量比15～20：10～15：5～10：10～30置于高速混合机中持续混合分散制得，聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种；
其中，水性乳液混合物、SiO2气凝胶粉末、乳化剂、湿润剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、阻燃剂、填料混合物和水的添加量按如下质量比：150～450：25～50：0.5～1：0.1～1：0.2～2：0.1～1：1～3：3～5：40～60：350～750。
进一步地，步骤(1)中搅拌转速为250r/min～800r/min，持续搅拌时间为5min～30min；步骤(2)中搅拌转速为450r/min～900r/min，持续搅拌时间为45min～90min；步骤(3)中搅拌转速为500r/min～1200r/min，持续搅拌时间为30min～90min；步骤(4)中高速搅拌研磨转速为1500r/min～3000r/min，高速搅拌研磨时间为15min～30min；填料混合物制备时，碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末置于高速混合机中于1200r/min～3000r/min持续混合分散10min～30min。
进一步地，步骤(1)中水为去离子水或自来水，步骤(4)中钛白粉粉末为电子级钛白粉粉末。
进一步地，步骤(1)中疏水性SiO2气凝胶粉末的粒径为1μm～50μm；步骤(4)中碳酸钙粉末的粒径为0.1μm～0.5μm，钛白粉粉末的粒径为0.1μm～5μm，空心玻璃微珠的粒径为10μm～100μm，聚合物颗粒/粉末的粒径为50目～1000目，筛网的目数为100～200目。
本发明第三方面提供了上述气凝胶水性油墨在PCB板上的应用。
进一步地，所述PCB板包括PCB铝基板、PCB铜基板、酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板。
本发明的有益效果：
1、本发明将疏水性SiO2气凝胶粉末用于油墨制备，且以水为溶剂，再辅以合适的成膜物质、助剂、填料，制备得到的气凝胶水性油墨具有优异的附着力(实施例1、实施例2均匀一级)、耐热性(实施例1在140℃高温条件下30d以上不变质，实施例2在135℃高温条件下30d以上不变质)、耐溶剂性(实施例1、实施例2在自来水、0.5mol/l的HCl和0.5mol/l的NaOH中浸泡72h后均未出现任何病膜)、阻燃性能(实施例1为B级，实施例2为A级)、隔热性能(实施例1隔热温差为12℃/mm，实施例2隔热温差为15℃/mm)，极高的击穿强度(实施例1为8Kv/mm，实施例2为7.8Kv/mm)和体积电阻率(实施例1为1.9*107Ω·m，实施例2为2.1*107Ω·m)，以及较低的介电常数(实施例1为1.2，实施例2为1.1)、介电损耗(实施例1为0.004，实施例2为0.003)和吸水率(实施例1为0.5％，实施例2为0.6％)。同时本发明水性油墨属于单组份常温固化油墨，无需在特定条件下进行发生交联成膜反应。
2、本发明气凝胶水性油墨制备使用的所有原料均无毒无害，易保存，不存在安全隐患，制备过程中也不会对人体和环境产生任何危害。
3、本发明气凝胶水性油墨的制备方法简便易操作，过程绿色环保，成本低廉。
4、本发明将疏水性SiO2气凝胶粉末应用于制备水性油墨，可赋予油墨特殊性能，包括低的介电常数与介电损耗，以及极高的击穿压强和电绝缘性；SiO2气凝胶粉末介电常数低(1.1～1.2)，可以大大降低油墨的介电常数，这将极大提升信号传输速度；而且SiO2气凝胶粉末具有阻燃性，阻燃性可以保证应用的PCB板不易燃，因为在家电和电子设备领域使用PCB板需要具备一定的阻燃性；同时通过对比发现，与亲水性SiO2气凝胶粉末相比，疏水性SiO2气凝胶粉末可以使油墨具备较低的吸水率。
5、本发明选用水作为溶剂，市面上大部分油墨的溶剂为有机物，有机物存在易燃、有毒等危害，对人体和环境产生影响，而用水代替则可以消除这些潜在危害。
6、本发明选用吐温类乳化剂，有利于疏水性SiO2气凝胶粉末的分散，间接促使SiO2气凝胶浆料的形成；选用脂肪酸酯类湿润剂，有利于油墨在基材上的铺展，可有效增强其附着力；选用聚羧酸钠盐型分散剂，用于分散填料；选用醇酯类成膜助剂，降低油墨成膜温度，促使其可在低温下成膜，与此同时还可以保证油墨在低温下的稳定性。本发明选用上述四类助剂其一是可与水性体系有很好的相容性，其二是在使用与储存过程中无需特定处理，且对人体无伤害，其三是容易购买。
7、本发明以水性乳液混合物作为成膜物质，由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液组成，具体各成分：水性聚丙烯酸乳液，成膜物质，含有-COOH基团，可以保证油墨具备优异的附着力；水性聚酰亚胺溶液，成膜物质，具备低介电性，这有利于提升信号传输速度；水性环氧树脂乳液，成膜物质，可以保证油墨的耐溶剂性(水、酸、碱)。
8、本发明选用石蜡类消泡剂，具备环保性，且可有效消灭油墨生产过程中产生的气泡，该气泡的存在不仅影响油墨外观，还会严重影响油墨性能，如附着力等；选用磷氮型无卤阻燃剂，可以保证应用的PCB板不易燃，因为在家电和电子设备领域使用PCB板需要具备一定的阻燃性，而且在火灾发生时，含卤阻燃材料在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，而磷氮型无卤阻燃剂则完全可避免此类危害发生。
9、本发明以填料混合物作为填料，由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末高速分散制得，具体各成分：碳酸钙粉末，填料，成本低；钛白粉粉末，填料，成本低；空心玻璃微珠，填料，高电阻值，可提升油墨的绝缘性，热收缩系数小，从而减少油墨因热胀冷缩而引起的开裂和脱落；聚合物颗粒/粉末，填料，低介电性，有利于提升信号传输速度，高电阻值，可提升油墨的绝缘性。聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种，聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物都具备低介电性和高分子的高电阻值。
10、本发明中采取的配比、加工步骤及参数均与本发明中使用的成分匹配而来，本发明原料的配比原则上是在保持其各项性能指标稳定的情况下尽可能降低成本；本发明加工步骤可操作性强且操作过程安全，使用的设备仪器简单且易购买，且加工步骤均可在常温下进行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
一种气凝胶水性油墨，所述气凝胶水性油墨采用如下步骤制备得到：
(1)将乳化剂、湿润剂、分散剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌，得到SiO2气凝胶浆料；其中，SiO2气凝胶粉末为疏水性SiO2气凝胶粉末，疏水性SiO2气凝胶粉末的粒径为1μm～50μm；乳化剂为吐温类乳化剂，湿润剂为脂肪酸酯类湿润剂，分散剂剂为聚羧酸钠盐型分散剂，成膜助剂为醇酯类成膜助剂，水为去离子水或自来水；搅拌转速为250r/min～800r/min，持续搅拌时间为5min～30min。
本发明将疏水性SiO2气凝胶粉末应用于制备水性油墨，可赋予油墨特殊性能，包括低的介电常数与介电损耗，以及极高的击穿压强和电绝缘性；SiO2气凝胶粉末介电常数低(1.1～1.2)，可以大大降低油墨的介电常数，这将极大提升信号传输速度；而且SiO2气凝胶粉末具有阻燃性，阻燃性可以保证应用的PCB板不易燃，因为在家电和电子设备领域使用PCB板需要具备一定的阻燃性；同时通过对比发现，与亲水性SiO2气凝胶粉末相比，疏水性SiO2气凝胶粉末可以使油墨具备较低的吸水率。
本发明选用水作为溶剂，市面上大部分油墨的溶剂为有机物，有机物存在易燃、有毒等危害，对人体和环境产生影响，而用水代替则可以消除这些潜在危害。
本发明选用吐温类乳化剂，有利于疏水性SiO2气凝胶粉末的分散，间接促使SiO2气凝胶浆料的形成；选用脂肪酸酯类湿润剂，有利于油墨在基材上的铺展，可有效增强其附着力；选用聚羧酸钠盐型分散剂，用于分散填料；选用醇酯类成膜助剂，降低油墨成膜温度，促使其可在低温下成膜，与此同时还可以保证油墨在低温下的稳定性。本发明选用上述四类助剂其一是可与水性体系有很好的相容性，其二是在使用与储存过程中无需特定处理，且对人体无伤害，其三是容易购买。
(2)将步骤(1)中SiO2气凝胶浆料与水性乳液混合物混合后并进行持续搅拌，得到水性乳液-气凝胶混合液体；其中，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120～150：60～110：10～60组成；搅拌转速为450r/min～900r/min，持续搅拌时间为45min～90min。
本发明水性乳液混合物作为成膜物质，由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液组成，具体各成分：水性聚丙烯酸乳液，成膜物质，含有-COOH基团，可以保证油墨具备优异的附着力；水性聚酰亚胺溶液，成膜物质，具备低介电性，这有利于提升信号传输速度；水性环氧树脂乳液，成膜物质，可以保证油墨的耐溶剂性(水、酸、碱)。
(3)向步骤(2)中水性乳液-气凝胶混合液体依次加入消泡剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶水性油墨中间体；其中，消泡剂为石蜡类消泡剂，阻燃剂为磷氮型无卤阻燃剂；搅拌转速为500r/min～1200r/min，持续搅拌时间为30min～90min。
本发明选用石蜡类消泡剂，具备环保性，且可有效消灭油墨生产过程中产生的气泡，该气泡的存在不仅影响油墨外观，还会严重影响油墨性能，如附着力等；选用磷氮型无卤阻燃剂，可以保证应用的PCB板不易燃，因为在家电和电子设备领域使用PCB板需要具备一定的阻燃性，而且在火灾发生时，含卤阻燃材料在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，而磷氮型无卤阻燃剂则完全可避免此类危害发生。
(4)将步骤(3)中气凝胶水性油墨中间体同填料混合物加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨后经筛网过滤，得到气凝胶水性油墨；其中，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末按质量比15～20：10～15：5～10：10～30置于高速混合机中持续混合分散制得，碳酸钙粉末的粒径为0.1μm～0.5μm，钛白粉粉末为电子级钛白粉粉末，钛白粉粉末的粒径为0.1μm～5μm，空心玻璃微珠的粒径为10μm～100μm，聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种，聚合物颗粒/粉末的粒径为50目～1000目，碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末置于高速混合机中于1200r/min～3000r/min持续混合分散10min～30min；高速搅拌研磨转速为1500r/min～3000r/min，高速搅拌研磨时间为15min～30min；筛网的目数为100～200目。
本发明以填料混合物作为填料，由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末高速分散制得，具体各成分：碳酸钙粉末，填料，成本低；钛白粉粉末，填料，成本低；空心玻璃微珠，填料，高电阻值，可提升油墨的绝缘性，热收缩系数小，从而减少油墨因热胀冷缩而引起的开裂和脱落；聚合物颗粒/粉末，填料，低介电性，有利于提升信号传输速度，高电阻值，可提升油墨的绝缘性。
聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种，聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物都具备低介电性和高分子的高电阻值。
水性乳液混合物、SiO2气凝胶粉末、乳化剂、湿润剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、阻燃剂、填料混合物和水的添加量按如下质量比：150～450：25～50：0.5～1：0.1～1：0.2～2：0.1～1：1～3：3～5：40～60：350～750。
本发明原料的配比原则上是在保持其各项性能指标稳定的情况下尽可能降低成本。
一种气凝胶水性油墨的制备方法，采用如下步骤：
(1)将乳化剂、湿润剂、分散剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌，得到SiO2气凝胶浆料；其中，SiO2气凝胶粉末为疏水性SiO2气凝胶粉末，疏水性SiO2气凝胶粉末的粒径为1μm～50μm；乳化剂为吐温类乳化剂，湿润剂为脂肪酸酯类湿润剂，分散剂剂为聚羧酸钠盐型分散剂，成膜助剂为醇酯类成膜助剂，水为去离子水或自来水；搅拌转速为250r/min～800r/min，持续搅拌时间为5min～30min；
(2)将步骤(1)中SiO2气凝胶浆料与水性乳液混合物混合后并进行持续搅拌，得到水性乳液-气凝胶混合液体；其中，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120～150：60～110：10～60组成；搅拌转速为450r/min～900r/min，持续搅拌时间为45min～90min；
(3)向步骤(2)中水性乳液-气凝胶混合液体依次加入消泡剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶水性油墨中间体；其中，消泡剂为石蜡类消泡剂，阻燃剂为磷氮型无卤阻燃剂；搅拌转速为500r/min～1200r/min，持续搅拌时间为30min～90min；
(4)将步骤(3)中气凝胶水性油墨中间体同填料混合物加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨后经筛网过滤，得到气凝胶水性油墨；其中，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末按质量比15～20：10～15：5～10：10～30置于高速混合机中持续混合分散制得，碳酸钙粉末的粒径为0.1μm～0.5μm，钛白粉粉末为电子级钛白粉粉末，钛白粉粉末的粒径为0.1μm～5μm，空心玻璃微珠的粒径为10μm～100μm，聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种，聚合物颗粒/粉末的粒径为50目～1000目，碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末置于高速混合机中于1200r/min～3000r/min持续混合分散10min～30min；高速搅拌研磨转速为1500r/min～3000r/min，高速搅拌研磨时间为15min～30min；筛网的目数为100～200目；
其中，水性乳液混合物、SiO2气凝胶粉末、乳化剂、湿润剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、阻燃剂、填料混合物和水的添加量按如下质量比：150～450：25～50：0.5～1：0.1～1：0.2～2：0.1～1：1～3：3～5：40～60：350～750。
上述气凝胶水性油墨在PCB板上的应用，所述PCB板包括PCB铝基板、PCB铜基板、酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板。
以下实施例涉及的碳酸钙粉末采用广西贺州市科隆粉体有限公司的CC968(粒径为0.3μm)，钛白粉粉末采用宁波极微纳新材料科技有限公司的钛白粉粉末(粒径为3μm)，空心玻璃微珠采用中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司的32P4000(粒径为40μm)，聚酰亚胺采用常州亚安新材料有限公司的PI1001(粒径为100目)，水性聚丙烯酸乳液采用深圳市吉田化工有限公司的E0504，水性聚酰亚胺溶液采用美国EAIPI易尔普爱公司的EAIPIPolyimide，水性环氧树脂乳液采用上海润碳新材料科技有限公司的MU-6101，吐温60采用广东华纳化工有限公司的吐温60，SN-WET L采用日本圣诺普科有限公司的SN-WET L，SN-5040采用日本圣诺普科有限公司的SN-DISPERSANT 5040，醇酯12采用深圳市吉田化工有限公司的醇酯-12，疏水性SiO2气凝胶粉末采用韩国jios aerogel的疏水性SiO2气凝胶粉末(粒径≤5μm)，消泡剂SN1340采用日本圣诺普科有限公司的SN-DEFOAMER 1340，聚磷酸铵采用山东昶盛阻燃新材料股份有限公司的CS FR APP121H。
以下实施例印刷后的制件按照GBT1720-79《漆膜附着力测定法》测试附着力，按照HGT 3856-2006《绝缘漆漆膜吸水率测定法》测试吸水率性，按照GBT1735-2019《色漆和清漆耐热性的测定》测试耐热性，按照GBT 18724-2008《印刷技术印刷品与印刷油墨耐各种试剂性的测定》测试耐溶剂性，按照HG/T 3330-1980《绝缘漆漆膜击穿强度测定法》测试击穿强度，按照GB/T 5654-2007《液体绝缘材料相对电容率、介质损耗因数和直流电阻率的测量》测试介电损耗与体积电阻率，按照GB 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试燃烧等级，按照GB/T 1693-2007《硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法》测试介电常数，DB34/T 2987-2017《保温隔热材料热物性实验方法(恒温平面热源法)》测试隔热性能。
实施例1
本实施例填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚酰亚胺按质量比20：10：5：10置于高速混合机中1200r/min持续混合分散30min得到；水性乳液混合物水由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120：60：20组成。
(1)、将0.5g吐温60，0.5g SN-WET L，1g SN-5040和1g醇酯12混合均匀后加入500g去离子水和30g疏水性SiO2气凝胶粉末后800r/min的转速下对其进行持续搅拌5min得到SiO2气凝胶浆料；
(2)、取200g水性乳液混合物与步骤(1)得到的SiO2气凝胶浆料进行混合，并在900r/min的条件下进行持续搅拌45min得到水性乳液-气凝胶混合液体；
(3)、向步骤(2)得到的水性乳液-气凝胶混合液体中依次加入1g消泡剂SN1340和5g聚磷酸铵，并在500r/min的条件下进行持续搅拌45min得到气凝胶水性油墨中间体；
(4)、将步骤(3)得到的气凝胶水性油墨中间体与45g填料混合物一起加入到高速研磨机中，并在1500r/min的条件下进行持续搅拌研磨30min后经100目筛网过滤得到气凝胶水性油墨。
将本实施例制备得到的气凝胶水性油墨印刷在PCB铝基板上，厚度为9μm，经检测该水性油墨附着力为一级，分别在自来水、0.5mol/l的HCl和0.5mol/l的NaOH中浸泡72h后未出现任何病膜，阻燃等级为B级，隔热温差为12℃/mm，击穿强度为8Kv/mm，体积电阻率为1.9*107Ω·m，介电常数、介电损耗和吸水率分别仅为1.2、0.004和0.5％，该油墨层在140℃高温条件下存在30d以上不变质。
实施例2
本实施例填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚酰亚胺按质量比20：15：10：10置于高速混合机中1500r/min持续混合分散20min得到；水性乳液混合物水由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120：80：10组成。
(1)、将1g吐温60，1g SN-WET L，2g SN-5040和1g醇酯12混合均匀后加入600g去离子水和25g疏水性SiO2气凝胶粉末后600r/min的转速下对其进行持续搅拌15min得到SiO2气凝胶浆料；
(2)、取210g水性乳液混合物与步骤(1)得到的SiO2气凝胶浆料进行混合，并在500r/min的条件下进行持续搅拌60min得到水性乳液-气凝胶混合液体；
(3)、向步骤(2)得到的水性乳液-气凝胶混合液体中依次加入3g消泡剂SN1340和5g聚磷酸铵，并在1000r/min的条件下进行持续搅拌50min得到气凝胶水性油墨中间体；
(4)、将步骤(3)得到的气凝胶水性油墨中间体与55g填料混合物一起加入到高速研磨机中，并在2000r/min的条件下进行持续搅拌研磨30min后经120目筛网过滤得到气凝胶水性油墨。
将本实施例制备得到的气凝胶水性油墨印刷在PCB铜基板上，厚度为12μm，经检测该水性油墨附着力为一级，分别在自来水、0.5mol/l的HCl和0.5mol/l的NaOH中浸泡72h后未出现任何病膜，阻燃等级为A级，隔热温差为15℃/mm，击穿强度为7.8Kv/mm，体积电阻率为2.1*107Ω·m，介电常数、介电损耗和吸水率分别仅为1.1、0.003和0.6％，该油墨层在135℃高温条件下存在30d以上不变质。

Claims (6)

1.一种在PCB板上应用的气凝胶水性油墨，其特征在于，所述气凝胶水性油墨采用如下步骤制备得到：
(1)将乳化剂、湿润剂、分散剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌，得到SiO2气凝胶浆料；其中，SiO2气凝胶粉末为疏水性SiO2气凝胶粉末，疏水性SiO2气凝胶粉末的粒径为1μm～50μm，乳化剂为吐温类乳化剂，湿润剂为脂肪酸酯类湿润剂，分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，成膜助剂为醇酯类成膜助剂；搅拌转速为250r/min～800r/min，持续搅拌时间为5min～30min；
(2)将步骤(1)中SiO2气凝胶浆料与水性乳液混合物混合后并进行持续搅拌，得到水性乳液-气凝胶混合液体；其中，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120～150：60～110：10～60组成；搅拌转速为450r/min～900r/min，持续搅拌时间为45min～90min；
(3)向步骤(2)中水性乳液-气凝胶混合液体依次加入消泡剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶水性油墨中间体；其中，消泡剂为石蜡类消泡剂，阻燃剂为磷氮型无卤阻燃剂；搅拌转速为500r/min～1200r/min，持续搅拌时间为30min～90min；
(4)将步骤(3)中气凝胶水性油墨中间体同填料混合物加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨后经筛网过滤，得到气凝胶水性油墨；其中，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末按质量比15～20：10～15：5～10：10～30置于高速混合机中持续混合分散制得，聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种，碳酸钙粉末的粒径为0.1μm～0.5μm，钛白粉粉末的粒径为0.1μm～5μm，空心玻璃微珠的粒径为10μm～100μm，聚合物颗粒/粉末的粒径为50目～1000目；高速搅拌研磨转速为1500r/min～3000r/min，高速搅拌研磨时间为15min～30min；填料混合物制备时，碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末置于高速混合机中于1200r/min～3000r/min持续混合分散10min～30min；筛网的目数为100～200目；
其中，水性乳液混合物、SiO2气凝胶粉末、乳化剂、湿润剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、阻燃剂、填料混合物和水的添加量按如下质量比：150～450：25～50：0.5～1：0.1～1：0.2～2：0.1～1：1～3：3～5：40～60：350～750。
2.根据权利要求1所述的在PCB板上应用的气凝胶水性油墨，其特征在于，步骤(1)中水为去离子水或自来水，步骤(4)中钛白粉粉末为电子级钛白粉粉末。
3.一种在PCB板上应用的气凝胶水性油墨的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：
(1)将乳化剂、湿润剂、分散剂和成膜助剂混合均匀后加入水和SiO2气凝胶粉末后持续搅拌，得到SiO2气凝胶浆料；其中，SiO2气凝胶粉末为疏水性SiO2气凝胶粉末，疏水性SiO2气凝胶粉末的粒径为1μm～50μm，乳化剂为吐温类乳化剂，湿润剂为脂肪酸酯类湿润剂，分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，成膜助剂为醇酯类成膜助剂；搅拌转速为250r/min～800r/min，持续搅拌时间为5min～30min；
(2)将步骤(1)中SiO2气凝胶浆料与水性乳液混合物混合后并进行持续搅拌，得到水性乳液-气凝胶混合液体；其中，水性乳液混合物由水性聚丙烯酸乳液、水性聚酰亚胺溶液与水性环氧树脂乳液按照质量比120～150：60～110：10～60组成；搅拌转速为450r/min～900r/min，持续搅拌时间为45min～90min；
(3)向步骤(2)中水性乳液-气凝胶混合液体依次加入消泡剂和阻燃剂后进行持续搅拌，得到气凝胶水性油墨中间体；其中，消泡剂为石蜡类消泡剂，阻燃剂为磷氮型无卤阻燃剂；搅拌转速为500r/min～1200r/min，持续搅拌时间为30min～90min；
(4)将步骤(3)中气凝胶水性油墨中间体同填料混合物加入至高速研磨机中进行高速搅拌研磨后经筛网过滤，得到气凝胶水性油墨；其中，填料混合物由碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末按质量比15～20：10～15：5～10：10～30置于高速混合机中持续混合分散制得，聚合物颗粒/粉末为聚酰亚胺、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种，碳酸钙粉末的粒径为0.1μm～0.5μm，钛白粉粉末的粒径为0.1μm～5μm，空心玻璃微珠的粒径为10μm～100μm，聚合物颗粒/粉末的粒径为50目～1000目；高速搅拌研磨转速为1500r/min～3000r/min，高速搅拌研磨时间为15min～30min；填料混合物制备时，碳酸钙粉末、钛白粉粉末、空心玻璃微珠和聚合物颗粒/粉末置于高速混合机中于1200r/min～3000r/min持续混合分散10min～30min；筛网的目数为100～200目；
其中，水性乳液混合物、SiO2气凝胶粉末、乳化剂、湿润剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂、阻燃剂、填料混合物和水的添加量按如下质量比：150～450：25～50：0.5～1：0.1～1：0.2～2：0.1～1：1～3：3～5：40～60：350～750。
4.根据权利要求3所述的在PCB板上应用的气凝胶水性油墨的制备方法，其特征在于，步骤(1)中水为去离子水或自来水，步骤(4)中钛白粉粉末为电子级钛白粉粉末。
5.权利要求1-2任一权利要求所述的气凝胶水性油墨在PCB板上的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述PCB板包括PCB铝基板、PCB铜基板、酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板。
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