專利名稱：彩色導電油墨及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色導電油墨及其制備方法，屬于導電印刷技術領域。
背景技術：
目前，微電子技術正向各個領域滲透，導電印刷技術作為一種高新技術應運而生。例如薄膜開關電路版就是將油墨印刷在PET薄膜上，然后將印好的薄膜與裝潢藝術面板等組合而成；具有結構簡單、外形美觀、耐環境性優良、使用壽命長(100萬次以上)等優點，被廣泛用于傳真機、復印機、電話機、手機、電子玩具、測量裝置和醫療儀器等。油墨印刷電路板工藝簡單，效率高，而且還節約金屬銅，是降低微電子產品成本的一條有效途徑，其他還有用在接觸式傳感面板、印刷扁平精細電纜、低成本太陽能電池、液晶顯示器用電流以及紅外線探測敏感元件等，在微電子領域的應用是多種多樣的。但在現有導電印刷技術中，上述產品的傳統制作方法是用僅有黑色或白色兩種單一色彩的導電炭漿或銀漿，采用絲網印刷的方式生產，因絲網印刷方式產量低、成本高，所以不可能實現大批量生產。而隨著現代科技的發展，市場不僅需要多彩的導電油墨，而且需要可以采用凹版印刷方式的彩色導電油墨，以大大提高生產效率，因此，彩色導電油墨已成為導電印刷技術的一個發展方向。
發明內容
為克服現有導電印刷技術中存在的色彩單調和絲網印刷效率低的問題，本發明提供了一種彩色導電油墨及其制備方法，這種彩色導電油墨不僅克服了傳統的導電油墨只有黑色或白色的色彩單調的缺點，而且具有電阻率可調，導電性能穩定、耐彎曲性好，附著力強的特點，特別適于用作彩色電路板的印刷，又因其高導電性與低電阻率可被靈活應用，提高了設計的靈活性，因而也適用于諸如RFID標簽、“智能衣”等多種新型電子設備。。
實現本發明目的的技術方案是一種彩色導電油墨，含有30～38％的聚酮樹脂液、15～20％的硝化棉液、6～10％的聚苯胺、10～16％的鈦白粉、5～9％的染料、20～30％的復合稀釋劑、1～3％的鈦酸酯、2～5％的芥酸酰胺、0.5～1.5％的除靜電劑和0.5～1％的蠟粉，以上百分比均為質量百分比。
其中，聚酮樹脂液由質量百分比為35～45％的固體聚酮樹脂和55～65％的異丙醇組成，硝化棉液由質量百分比為25～35％的1/8號硝化棉、15～25％的乙酯、15～25％的丁酯和25～35％的異丙醇組成，復合稀釋劑由質量百分比為35～45％的乙酯、5～15％的丁酮和45～55％的異丙醇組成。
本發明提供的上述彩色導電油墨的制備方法是(1)用質量百分比為35～45％的固體聚酮樹脂和55～65％的異丙醇制備好聚酮樹脂液；用質量百分比為25～35％的1/8號硝化棉、15～25％的乙酯、15～25％的丁酯和25～35％的異丙醇制備好硝化棉液；用質量百分比為35～45％的乙酯、5～15％的丁酮和45～55％的異丙醇制備好復合稀釋劑待用；(2)將鈦白粉作表面處理后使其具有高導電性；(3)最后按構成彩色導電油墨的配方量將聚酮樹脂液、硝化棉液、聚苯胺、鈦白粉、染料與復合稀釋劑、鈦酸酯、芥酸酰胺、除靜電劑和蠟粉混合，經研磨加工得彩色導電油墨。
由于這種彩色導電油墨是將聚酮樹脂液和硝化棉液混合后加入金屬高分子化合物聚笨胺來作油墨的連結料；再將合適的鈦白粉作表面處理后使之具有高導電性，能與各色染料相匹配而成為油墨中的導電顏料；然后與溶劑及相關助劑經復合研磨加工而成。因此本發明提供的彩色導電油墨具有如下突出特點1、所用的油墨樹脂能滿足彩色導電油墨連接料的特性要求。
連接料是導電油墨中的成膜物質，一般導電油墨中的連接料并不一定要求是導電性的聚合物，但彩色導電油墨的連接料必須要有導電性能。作為連接料的樹脂在彩色導電油墨中既起到導電顏料的密封作用，又起到導電粒子連結成膜的作用，所以需要采用有電阻變化小，穩定性高的且可以導電的高分子聚合物作為連接料，還要使導電粒子在連接料中分散性好、移動性小、導電誤差小，能夠賦于油墨膜的物理和化學穩定性。連接料在印刷圖形前使導電顏料構成一定粘度的印料，以完成印刷方式的圖形轉移，印刷后經過固化過程，使導電顏料的微粒與微粒之間，微粒與基材之間形成穩定的結合。本發明中利用聚酮樹脂液和硝化棉液混合后加入金屬高分子化合物聚笨胺作為油墨連接料，可以完全滿足制備彩色導電油墨的要求。
2、其中的導電顏料可以很方便地將導電油墨調制成各種顏色的導電油墨。
導電顏料就是導電粒子，它要求導電性好，穩定性高，固化溫度低，材料來源廣泛，常用的有金粉、銀粉、銅粉、鎳粉、鋁粉、碳黑、石墨及其他復合粉末。本發明選擇合適的鈦白粉作表面處理后使之具有高導電性，能與各色染料相匹配而成為油墨中的導電顏料，這樣雖然導電性沒有銀粉高，但價格便宜，也能滿足防靜電要求，如用量得當，對油墨的物理性能影響不大。
3、所用的復合稀釋劑作為油墨的溶劑提高了該油墨的印刷適應性。
溶劑在導電油墨中的主要作用是(1)溶解樹脂，使導電微粒(即顏料)在聚合物中充分的分散，給予墨性；(2)調節粘度，給與印刷適應性；(3)調節油墨的干燥速度。彩色導電油墨的溶劑特別要求能與樹脂、導電顏料完全相匹配，以保證彩色導電油墨的印刷性能，本發明中的復合稀釋劑完全滿足彩色導電油墨對溶劑的要求，使之能在凹版上具有良好的印刷適性，生產效率比絲網印刷方式大為提高。
所以本發明制備的彩色導電油墨產品由于其高導電性與低電阻率可被靈活應用，提高了設計的靈活性，適用于從RFID標簽到“智能衣”的多種新型電子設備，其獨特的化學系統維持了外界應力下的低電阻率，寬泛的固化條件以及高靈活性滿足了許多低成本基座的應用；可印刷的濕材料及可使用標準設備生產帶來低成本的快速加工。這種色彩多異的導電油墨不僅彌補了顏料在抗靜電涂料和電磁屏蔽涂料等包裝應用上的空白，且其材料來源廣、生產成本低，能滿足市場日益提高的需要。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步闡明。
實施例1(1)用質量百分比為40％的固體聚酮樹脂和60％的異丙醇合成聚酮樹脂液。
(2)用質量百分比為30％的1/8號硝化棉、20％的乙酯、20％的丁酯和30％的異丙醇合成硝化棉液。
(3)用質量百分比為40％的乙酯、10％的丁酮和50％的異丙醇制成復合稀釋劑。
(4)將鈦白粉用常規方法作表面處理后使之具有高導電性。
(5)取32％的聚酮樹脂液、15％的硝化棉液、8％的聚苯胺、12％的鈦白粉、6％的紅色染料、22％的復合稀釋劑、1％的鈦酸酯、3％的芥酸酰胺、0.5％的除靜電劑和0.5％的蠟粉；以上百分比均為質量百分比，混合后按照常規油墨的制造方法經研磨加工得紅色導電油墨。
按上述制作彩色導電油墨的具體步驟操作，制備成的紅色導電油墨產品的主要技術指標如下表
將該導電油墨產品用凹版印刷方式在PET薄膜上印刷，制作的電腦鍵盤符合要求。
實施例2按上述實施例1的操作方法聚酮樹脂液制備好聚酮樹脂液、硝化棉液、復合稀釋劑以后，取31％的聚酮樹脂液、16％的硝化棉液、8％的聚苯胺、10％的鈦白粉、7％的藍色染料、24％的復合稀釋劑、1％的鈦酸酯、2％的芥酸酰胺、0.5％的除靜電劑和0.5％的蠟粉；以上百分比均為質量百分比，混合后按照常規油墨的制造方法經研磨加工得黃色導電油墨。
按上述制作彩色導電油墨的具體步驟操作，制備成的藍色導電油墨產品的主要技術指標如下細度10μm粘度1000～3000cp表面電阻 ≤5Ω/cm2(可根據需要調節)體積電阻(墨膜厚10μm)≤1×10-2Ω·cm(可根據需要調節)鉛筆硬度 ≥3H附著力 100％(膠帶剝離試驗)耐熱性 (85℃52℃，480h)電阻值變化在10％以內耐濕性 (40℃190％RH480h)電阻值變化在10％以內耐彎曲性 在360度范圍內折曲3次，電阻值的變化在15％以內將本品采用絲網印刷方式在聚酯膜上印刷，制作成的薄膜開關耐按壓，無裂紋，產品性能穩定。
實施例3(1)用質量百分比為45％的固體聚酮樹脂和55％的異丙醇合成聚酮樹脂液。
(2)用質量百分比為35％的1/8號硝化棉、18％的乙酯、25％的丁酯和22％的異丙醇合成硝化棉液。
(3)用質量百分比為42％的乙酯、12％的丁酮和46％的異丙醇制成復合稀釋劑。
(4)將鈦白粉用常規方法作表面處理后使之具有高導電性。
(5)取30％的聚酮樹脂液、15％的硝化棉液、9％的聚苯胺、12％的鈦白粉、6％的黃色染料、24％的復合稀釋劑、1％的鈦酸酯、2％的芥酸酰胺、0.5％的除靜電劑和0.5％的蠟粉；以上百分比均為質量百分比，混合后按照常規油墨的制造方法經研磨加工得藍色導電油墨。
按上述制作導電油墨的具體步驟操作，制備成的黃色導電油墨產品的主要技術指標如下細度≤5μm粘度1000～3000cp表面電阻 ≤5Ω/cm2(可根據需要調節)體積電阻(墨膜厚1.5μm)≤1×10-2Ω·cm(可根據需要調節)鉛筆硬度 ≥2H附著力100％(膠帶剝離試驗)耐熱性(85℃52℃，480h)電阻值變化在10％以內耐濕性(40℃190％RH480h)電阻值變化在10％以內耐彎曲性 在360度范圍內折曲3次，電阻值的變化在15％以內將本品采用凹版印刷方式在PVC片材上印刷，制作成的電子產品包裝袋能起屏弊作用。
權利要求
1.一種彩色導電油墨，含有30～38％的聚酮樹脂液、15～20％的硝化棉液、6～10％的聚苯胺、10～16％的鈦白粉、5～9％的染料、20～30％的復合稀釋劑、1～3％的鈦酸酯、2～5％的芥酸酰胺、0.5～1.5％的除靜電劑和0.5～1％的蠟粉，以上百分比均為質量百分比。
2.根據權利要求1所述的彩色導電油墨，其特征是聚酮樹脂液由質量百分比為35～45％的固體聚酮樹脂和55～65％的異丙醇組成。
3.根據權利要求1或2所述的彩色導電油墨，其特征是硝化棉液由質量百分比為25～35％的1/8號硝化棉、15～25％的乙酯、15～25％的丁酯和25～35％的異丙醇組成。
4.根據權利要求1或2所述的彩色導電油墨，其特征是復合稀釋劑由質量百分比為35～45％的乙酯、5～15％的丁酮和45～55％的異丙醇組成。
5.一種權利要求1所述的彩色導電油墨的制備方法，其特征是采用如下步驟(1)用質量百分比為35～45％的固體聚酮樹脂和55～65％的異丙醇制備好聚酮樹脂液；用質量百分比為25～35％的1/8號硝化棉、15～25％的乙酯、15～25％的丁酯和25～35％的異丙醇制備好硝化棉液；用質量百分比為35～45％的乙酯、5～15％的丁酮和45～55％的異丙醇制備好復合稀釋劑待用；(2)將鈦白粉作表面處理后使其具有高導電性；(3)最后按構成彩色導電油墨的配方量將聚酮樹脂液、硝化棉液、聚苯胺、鈦白粉、染料與復合稀釋劑、鈦酸酯、芥酸酰胺、除靜電劑和蠟粉混合，經研磨加工得彩色導電油墨。
全文摘要
本發明提供了一種彩色導電油墨及其制備方法，該彩色導電油墨含有30～38％的聚酮樹脂液、15～20％的硝化棉液、6～10％的聚苯胺、10～16％的鈦白粉、5～9％的染料、20～30％的復合稀釋劑、1～3％的鈦酸酯、2～5％的芥酸酰胺、0.5～1.5％的除靜電劑和0.5～1％的蠟粉；其制備方法是先分別制備好聚酮樹脂、硝化棉液和復合稀釋劑待用，并將鈦白粉作表面處理使之具有高導電性，再按配方量將聚酮樹脂液、硝化棉液、聚苯胺、鈦白粉、染料與復合稀釋劑、鈦酸酯、芥酸酰胺、除靜電劑和蠟粉混合，經研磨加工而得。該油墨具有電阻率可調、導電性穩定、耐彎曲性好、附著力強的特點，且適應凹版印刷方式，能大大提高生產率。
文檔編號C09D11/10GK1903952SQ200610019768
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者錢俊, 黎厚斌, 劉武輝, 馬立勝 申請人:武漢大學