CN113512323A - 一种导电墨水及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电墨水，其原料按重量份包括：银纳米线0.25‑0.3份、分散剂0.03‑0.07份、胶黏剂2.5‑3份、巯基改性聚氨酯1.5‑2份、水100份；其中，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，取二异氰酸酯和聚乙二醇反应得到异氰酸酯封端的预聚体；将异氰酸酯封端的预聚体与丙酮肟反应得到物料A；将物料A与二硫醇反应得到巯基改性聚氨酯。本发明还公开了上述导电墨水在柔性透明聚酰亚胺导电膜中的应用。本发明粘结性好，银纳米线不易脱落，导电性好。

Description

一种导电墨水及其应用
技术领域
本发明涉及导电膜技术领域，尤其涉及一种导电墨水及其应用。
背景技术
随着可穿戴器件和柔性显示为代表的柔性电子产业展现出巨大的商业前景，柔性透明导电薄膜也日益受到关注。柔性透明导电薄膜主要由柔性透明基膜和导电材料两部分组成。其制备工艺一般为将导电墨水涂覆在柔性透明基膜表面，干燥得到。
银纳米线透明导电薄膜具有优良的光电性能和良好的机械和化学稳定性，常作为导电墨水中的导电成分。但是对于聚酰亚胺等柔性透明基膜来说，银纳米线和基膜之间的附着力较差，容易脱落，影响导电性；且银纳米线在干燥过程中，在毛细管力的作用下容易发生团聚，会降低透明导电薄膜的均匀性和导电性，不利于后续的应用；另外导电墨水的用量会导致导电膜的透明度降低，透明导电膜的导电性和透明度很难同时达到较好水平。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种导电墨水及其应用，本发明粘结性好，银纳米线不易脱落，导电性好。
本发明提出了一种导电墨水，其原料按重量份包括：银纳米线0.25-0.3份、分散剂0.03-0.07份、胶黏剂2.5-3份、巯基改性聚氨酯1.5-2份、水100份；
其中，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，取二异氰酸酯和聚乙二醇反应得到异氰酸酯封端的预聚体；将异氰酸酯封端的预聚体与丙酮肟反应得到物料A；将物料A与二硫醇反应得到巯基改性聚氨酯。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯、聚乙二醇的摩尔比为2:0.9-1.1。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯、丙酮肟的摩尔比为2:1-1.2。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯、二硫醇的摩尔比为2:0.9-1.1。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，于40-50℃反应3-4h得到异氰酸酯封端的预聚体。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，于40-50℃反应4-6h得到物料A。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，于40-50℃反应2-3h得到巯基改性聚氨酯。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二硫醇为乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,6-己二硫醇中的至少一种。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，聚乙二醇为聚乙二醇200。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，反应溶剂为丙酮。
优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，在惰性气体氛围中进行反应。
优选地，分散剂为氟碳表面活性剂SM-FC-100。
优选地，粘结剂为水溶性丙烯酸酯树脂、水溶性环氧树脂、水溶性聚氨酯树脂中的至少一种。
优选地，粘结剂为水溶性环氧树脂。
上述导电墨水的制备方法为：将银纳米线、分散剂、胶黏剂、巯基改性聚氨酯和水混匀即得。
上述水均为去离子水。
本发明还提出了上述导电墨水在柔性透明聚酰亚胺导电膜中的应用。
在柔性透明聚酰亚胺基膜表面涂覆上述导电墨水后，于120-130℃干燥5-10min即可。
有益效果：
1.本发明选用聚乙二醇和二异氰酸酯反应得到异氰酸酯封端的预聚体，再与适量的丙酮肟反应得到一边封端，另一边为异氰酸酯基团的预聚体(即为物料A)；然后物料A中剩余的异氰酸酯基团与二硫醇反应从而得到含有巯基的改性聚氨酯；巯基与银纳米线可以螯合紧密连接，被封端的异氰酸酯基团，可以在120-130℃解封成异氰酸酯基团，与聚酰亚胺、环氧树脂中的活性基团结合，从而将银纳米线牢固粘结在聚酰亚胺基膜表面，避免了在使用和弯折过程中银纳米线容易脱落的问题。
2.选用氟碳表面活性剂SM-FC-100，与巯基改性聚氨酯相互配合，使得导电墨水中银纳米线均匀分布，并且在干燥过程中避免银纳米线团聚，从而提高导电薄膜的导电均匀性能；氟碳表面活性剂还可以提高导电墨水对基膜的润湿性能，进一步提高导电墨水的粘附性能。
3.氟碳表面活性剂SM-FC-100不导电，选择合适的添加量，可以在提高粘附性和分散均匀性的同时，使得本发明保持良好的导电性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种导电墨水，其原料按重量份包括：银纳米线(直径25-30nm，长度为25-30μm)0.25g、氟碳表面活性剂SM-FC-1000.03g、水溶性环氧树脂2.5g、巯基改性聚氨酯1.5g、水100g；
其中，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，在氮气氛围中，将0.011mol聚乙二醇200、0.02mol二苯甲烷二异氰酸酯、20ml丙酮溶液混匀，于40℃反应4h得到异氰酸酯封端的预聚体溶液；然后加入0.01mol丙酮肟混匀，然后于40℃反应6h得到物料A溶液；再加入0.011mol1,3-丙二硫醇混匀，于40℃反应3h，减压浓缩除去丙酮得到巯基改性聚氨酯。
实施例2
一种导电墨水，其原料按重量份包括：银纳米线(直径25-30nm，长度为25-30μm)0.3g、氟碳表面活性剂SM-FC-1000.07g、水溶性环氧树脂3g、巯基改性聚氨酯2g、水100g；
其中，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，在氮气氛围中，将0.009mol聚乙二醇200、0.02mol二苯甲烷二异氰酸酯、20ml丙酮溶液混匀，于50℃反应3h得到异氰酸酯封端的预聚体溶液；然后加入0.012mol丙酮肟混匀，然后于50℃反应4h得到物料A溶液；再加入0.009mol1,3-丙二硫醇混匀，于50℃反应2h，减压浓缩除去丙酮得到巯基改性聚氨酯。
实施例3
一种导电墨水，其原料按重量份包括：银纳米线(直径25-30nm，长度为25-30μm)0.28g、氟碳表面活性剂SM-FC-1000.08g、水溶性环氧树脂2.75g、巯基改性聚氨酯1.75g、水100g；
其中，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，在氮气氛围中，将0.01mol聚乙二醇200、0.02mol二苯甲烷二异氰酸酯、20ml丙酮溶液混匀，于45℃反应3.5h得到异氰酸酯封端的预聚体溶液；然后加入0.011mol丙酮肟混匀，然后于45℃反应5h得到物料A溶液；再加入0.01mol1,3-丙二硫醇混匀，于45℃反应2.5h，减压浓缩除去丙酮得到巯基改性聚氨酯。
对比例1
不含巯基改性聚氨酯，其他同实施例3。
对比例2
不含氟碳表面活性剂SM-FC-100，其他同实施例3。
对比例3
不含巯基改性聚氨酯，将氟碳表面活性剂SM-FC-100替换成羟乙基纤维素，其他同实施例3。
取6片尺寸、厚度、透明度相同的聚酰亚胺薄膜，依次用丙酮、乙醇、水超声洗涤3次，干燥，然后分别涂覆实施例1-3和对比例1-3，然后均于125℃干燥8min得到导电膜，检测各组导电膜的性能，结果如表1所示。
表1检测结果
Figure BDA0002998512690000051
由上表可以看出，本发明具有良好的粘结性能、附着力、透光率和导电性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导电墨水，其特征在于，其原料按重量份包括：银纳米线0.25-0.3份、分散剂0.03-0.07份、胶黏剂2.5-3份、巯基改性聚氨酯1.5-2份、水100份；
其中，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，取二异氰酸酯和聚乙二醇反应得到异氰酸酯封端的预聚体；将异氰酸酯封端的预聚体与丙酮肟反应得到物料A；将物料A与二硫醇反应得到巯基改性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述导电墨水，其特征在于，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯、聚乙二醇的摩尔比为2:0.9-1.1；优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯、丙酮肟的摩尔比为2:1-1.2；优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯、二硫醇的摩尔比为2:0.9-1.1。
3.根据权利要求1或2所述导电墨水，其特征在于，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，于40-50℃反应3-4h得到异氰酸酯封端的预聚体；优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，于40-50℃反应4-6h得到物料A；优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，于40-50℃反应2-3h得到巯基改性聚氨酯。
4.根据权利要求1-3任一项所述导电墨水，其特征在于，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二硫醇为乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,6-己二硫醇中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述导电墨水，其特征在于，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，聚乙二醇为聚乙二醇200。
6.根据权利要求1-5任一项所述导电墨水，其特征在于，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，二异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯。
7.根据权利要求1-6任一项所述导电墨水，其特征在于，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，反应溶剂为丙酮；优选地，在巯基改性聚氨酯的制备过程中，在惰性气体氛围中进行反应。
8.根据权利要求1-7任一项所述导电墨水，其特征在于，分散剂为氟碳表面活性剂SM-FC-100。
9.根据权利要求1-8任一项所述导电墨水，其特征在于，粘结剂为水溶性丙烯酸酯树脂、水溶性环氧树脂、水溶性聚氨酯树脂中的至少一种；优选地，粘结剂为水溶性环氧树脂。
10.一种如权利要求1-9任一项所述导电墨水在柔性透明聚酰亚胺导电膜中的应用。
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