本發明涉及觸摸屏技術領域，具體涉及一種觸摸屏銀漿及其制備方法。
背景技術：
20世紀70年代電子漿料開始興起，觸摸屏銀漿也應運而出，特別是觸摸屏在手機上成功運用后，人們發現其具有能省去很多繁瑣的輸入步驟，可以簡化設備操作界面，優化設備外觀，使得人機互動更便捷、親切等優點，使得觸摸屏銀漿用量大幅增加。目前市場上比較常見的觸摸屏銀漿銀含量大多在72％左右，而銀價的高昂和銀礦資源的減少大大制約了觸摸屏行業的發展，因此急需儲量更豐富價格更低廉的導電材料來替代。
過渡金屬氫化物的成鍵理論為：①氫以H+形式存在于氫化物中，即氫原子將價電子供給氫化物導帶中；②氫以H-形式存在于氫化物中，即氫原子從導帶中取得電子。兩種模型均能說明這類氫化物的金屬性，如導電性。鋯元素儲量充足，氫化鋯易得價廉，在300℃下對水和空氣穩定且硬度高。因此加入氫化鋯使得觸摸屏銀漿在降低銀含量的同時不減少粉體填充量，保證了導電性能且提高了硬度和耐劃性能。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明的目的在于提出一種觸摸屏銀漿及其制備方法，該觸摸屏銀漿為銀/ZrH2復合導電漿料，該復合導電漿料在保證導電性能的同時可以降低15％～30％的銀粉使用量，節約了成本，而且提高了硬度和耐劃性能。
基于上述目的，本發明提供的一種觸摸屏銀漿，包括如下重量份的各組分：銀粉40～60份，氫化鋯10～30份，高分子樹脂10～15份，有機溶劑15～28份，添加劑為2～5份。
優選地，所述銀粉為粒徑為0.8～5μm的不規則銀粉。
優選地，所述氫化鋯的粒徑為3～5μm。
優選地，所述高分子樹脂選自聚酯樹脂，聚乙烯-聚乙烯醇，聚乙烯-聚醋 酸乙烯，聚氨酯，聚丙烯酸樹脂，環氧樹脂中的一種或數種。
優選地，所述有機溶劑選自丁酸丁酯、丙二酸二甲酯、乙二酸二乙酯、丁二酸二乙酯、戊二酸二乙酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯、松油醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇丙醚中的一種或數種。
優選地，所述添加劑選自納米白炭黑、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、丙三醇、苯甲醇、聚乙二醇、導電石墨烯中的一種或數種。
觸摸屏銀漿是以金屬銀粉作為導電相，與高分子樹脂、有機溶劑及添加劑混合而成的具有一定粘性的漿料，漿料中銀的含量對銀漿的導電性能起著關鍵性的作用。銀的含量越高銀漿導電性能越好，電阻率越小，但是隨著銀含量的增高，銀漿的流變性能變差，從而導致銀漿的印刷性能變差；同時銀含量越高，銀漿的綜合成本就會越高。發明人研究發現，在銀漿中加入氫化鋯可以很好地解決上述技術問題，氫化鋯的加入不但降低了銀漿中15％～30％的銀粉使用量，而且氫化鋯具有導電性，使本發明制得的銀/ZrH2復合導電漿料的導電性能不會降低；同時氫化鋯在300℃下對水和空氣穩定且硬度高，因此氫化鋯的加入同時也提高了銀漿的硬度和耐劃性能。
在本發明的觸摸屏銀漿配方中，銀粉、ZrH2和高分子樹脂共同影響著導電漿料的導電性能和電阻率，同時也會影響導電漿料的硬度；有機溶劑用于溶解樹脂，使導電微粒在聚合物中充分分散，調整導電漿料的粘度及粘度的穩定性；添加劑可以改善導電填料在樹脂基體中的分散效果，提高導電漿料的導電性能。本發明觸摸屏銀漿配方中各組分不是單獨起作用的，各組分之間相互作用共同影響著觸摸屏銀漿的導電性能和機械性能。
本發明觸摸屏銀漿配方中各組分的用量也會對銀漿的導電性能和機械性能產生影響，本發明導電銀漿的導電主要靠加入銀粉和ZrH2在高分子樹脂基體中形成穩定連續的導電網絡，因此，銀粉、ZrH2和高分子樹脂的重量比非常重要。當加入的導電相銀粉和ZrH2在導電銀漿中較少時，不能在高分子樹脂中形成有效的導電網絡，此時不夠成通路；同時銀漿中過多的高分子樹脂存在于銀粉和ZrH2顆粒之間，干燥固化之后，高分子樹脂在銀粉和ZrH2顆粒之間的空隙會形成阻隔，導致銀粉和ZrH2顆粒之間不能形成穩定連續的接觸，不利于導電通路的形成，導電銀漿的導電性能下降，電阻率升高。當加入的導電相銀粉和ZrH2在導電銀漿中過量時，高分子樹脂不能將銀粉和ZrH2全部包覆起來，銀粉和ZrH2表面存在巨大的表面能， 這將導致銀粉顆粒之間、ZrH2顆粒之間以及銀粉與ZrH2顆粒之間發生嚴重的團聚現象，影響導電銀漿的電阻率。只有當銀粉、ZrH2和高分子樹脂的重量比在一個合適的范圍內，在此范圍內，高分子樹脂能夠將銀粉和ZrH2包覆保護起來，銀粉和ZrH2能均勻分散在銀漿中，形成連續穩定的導電通路，此時導電銀漿的導電性能最好，電阻率最小，硬度和耐劃性能最佳。本發明考慮到方阻大小、硬度大小、阻值的穩定、附著力和成本等因素，最終確定了銀粉、ZrH2和高分子樹脂的重量比，在此基礎上，進一步確定了本發明觸摸屏銀漿配方中其余組分的用量。
本發明所得到的觸摸屏銀漿導電性能優異，固化后方阻<60Ω/□；在ITO/PET膜、ITO/玻璃上均具有優異的附著性能，耐候性佳，并且通過鉛筆硬度計測得硬度＞6H。在70℃、90％RH溫濕條件下放置240h，導電線路無脫落、鼓包，導電性能變化<12％；
進一步的，本發明還提供了一種所述的觸摸屏銀漿的制備方法，包括如下步驟：
a、將所述重量份的高分子樹脂加至所述重量份的有機溶劑中，加熱攪拌至所述高分子樹脂完全溶解，過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、將所述重量份的銀粉、氫化鋯、添加劑加入到有機載體中分散均勻，經過軋制后，過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
優選地，步驟a中所述加熱攪拌為在70～80℃下攪拌1.5～2.5h；所述過濾除去不溶物為將完全溶解的高分子樹脂用250～350目過濾網過濾除去不溶物。
優選地，步驟b中所述分散均勻為在25～35℃下用行星分散攪拌機分散均勻；所述軋制為用三輥軋機軋制5～10道；所述過濾除去不溶物為用400～500目過濾網過濾除去不溶物。
本發明的高分子樹脂能充分溶解于有機溶劑中，形成有機載體，具有導電性能的銀粉、氫化鋯加入后可以得到很好的分散，提高本發明的導電性，添加劑的加入能增加漿料塑性以及流變性能。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明中氫化鋯的加入使得觸摸屏銀漿在降低15％～30％的銀粉使用量的同時不減少粉體填充量，保證了導電性能且提高了硬度和耐劃性能，節約了成本；同時本發明觸摸屏銀漿的制備方法簡單，生產效率高。本發明銀漿中 不含有害重金屬離子以及鹵素，符合環保要求。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進一步詳細說明。
實施例1
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉58g，氫化鋯(ZrH2)10g，聚酯樹脂10g，丁酸丁酯20g，納米白炭黑2g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚酯樹脂10g加至20g丁酸丁酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚酯樹脂完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉58g，粒徑為3～5μm的ZrH2粉末10g，納米白炭黑2g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
實施例2
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉53g，氫化鋯(ZrH2)15g，聚氨酯10g，二乙二醇乙醚醋酸酯20g，苯甲酸甲酯2g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚氨酯10g加至20g二乙二醇乙醚醋酸酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚氨酯完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉53g，粒徑為3～5μm的ZrH2粉末15g，苯甲酸甲酯2g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
實施例3
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉48g，氫化鋯(ZrH2)20g，聚丙烯酸樹脂15g，二乙二醇甲醚25g，聚乙二醇5g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚丙烯酸樹脂15g加至25g二乙二醇甲醚中，70℃下加熱攪拌2.5h，直至聚酯樹脂完全溶解，用350目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉48g，粒徑為3～5μm的ZrH2粉末20g，聚乙二醇5g，加入至步驟a中的有機載體，在35℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制8道后，再用500目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
實施例4
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉43g，氫化鋯(ZrH2)25g，環氧樹脂12g，松油醇24g，導電石墨烯4g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取環氧樹脂12g加至24g松油醇中，80℃下加熱攪拌1.5h，直至環氧樹脂完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉43g，粒徑為3～5μm的ZrH2粉末25g，導電石墨烯4g，加入至步驟a中的有機載體，在25℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制5道后，再用500目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
實施例5
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉40g，氫化鋯(ZrH2)28g，聚乙烯-聚乙烯醇13g，檸檬酸三丁酯26g，丙三醇3g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚乙烯-聚乙烯醇13g加至26g檸檬酸三丁酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚乙烯-聚乙烯醇完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉40g，粒徑為3～5μm的ZrH2粉末28g，丙三醇3g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
實施例6
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉60g，氫化鋯(ZrH2)25g， 聚乙烯-聚乙烯醇和聚乙烯-聚醋酸乙烯的混合物15g，乙二酸二乙酯25g，苯甲酸乙酯4g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚乙烯-聚乙烯醇和聚乙烯-聚醋酸乙烯的混合物15g加至25g乙二酸二乙酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚乙烯-聚乙烯醇和聚乙烯-聚醋酸乙烯的混合物完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉60g，粒徑為3～5μm的ZrH2粉末25g，苯甲酸乙酯4g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
對比例1
本對比例中的觸摸屏銀漿不包括氫化鋯組分，其余組分的重量與實施例1完全相同，觸摸屏銀漿的制備方法同實施例1。具體如下：
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉58g，聚酯樹脂10g，丁酸丁酯20g，納米白炭黑2g。
本對比例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚酯樹脂10g加至20g丁酸丁酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚酯樹脂完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉58g，納米白炭黑2g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
對比例2
本對比例中的觸摸屏銀漿不包括氫化鋯組分，其余組分的重量與實施例2完全相同，觸摸屏銀漿的制備方法同實施例2。具體如下：
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉53g，聚氨酯10g，二乙二醇乙醚醋酸酯20g，苯甲酸甲酯2g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚氨酯10g加至20g二乙二醇乙醚醋酸酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚氨酯完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉53g，苯甲酸甲酯2g，加入至步驟a中的有 機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
對比例3
本對比例中的觸摸屏銀漿不包括氫化鋯組分，其余組分的重量與實施例3完全相同，觸摸屏銀漿的制備方法同實施例3。具體如下：
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉48g，聚丙烯酸樹脂15g，二乙二醇甲醚25g，聚乙二醇5g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚丙烯酸樹脂15g加至25g二乙二醇甲醚中，70℃下加熱攪拌2.5h，直至聚酯樹脂完全溶解，用350目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉48g，聚乙二醇5g，加入至步驟a中的有機載體，在35℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制8道后，再用500目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
對比例4
本對比例中的觸摸屏銀漿不包括氫化鋯組分，其余組分的重量與實施例4完全相同，觸摸屏銀漿的制備方法同實施例4。具體如下：
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉43g，環氧樹脂12g，松油醇24g，導電石墨烯4g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取環氧樹脂12g加至24g松油醇中，80℃下加熱攪拌1.5h，直至環氧樹脂完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉43g，導電石墨烯4g，加入至步驟a中的有機載體，在25℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制5道后，再用500目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
對比例5
本對比例中的觸摸屏銀漿不包括氫化鋯組分，其余組分的重量與實施例5完全相同，觸摸屏銀漿的制備方法同實施例5。具體如下：
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉40g，聚乙烯-聚乙烯醇13g，檸檬酸三丁酯26g，丙三醇3g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚乙烯-聚乙烯醇13g加至26g檸檬酸三丁酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚乙烯-聚乙烯醇完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉40g，丙三醇3g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
對比例6
本對比例中的觸摸屏銀漿不包括氫化鋯組分，其余組分的重量與實施例6完全相同，觸摸屏銀漿的制備方法同實施例6。具體如下：
一種觸摸屏銀漿，包括如下重量的各組分：銀粉60g，聚乙烯-聚乙烯醇和聚乙烯-聚醋酸乙烯的混合物15g，乙二酸二乙酯25g，苯甲酸乙酯4g。
本實施例中觸摸屏銀漿的制備方法，包括以下步驟：
a、取聚乙烯-聚乙烯醇和聚乙烯-聚醋酸乙烯的混合物15g加至25g乙二酸二乙酯中，75℃下加熱攪拌2h，直至聚乙烯-聚乙烯醇和聚乙烯-聚醋酸乙烯的混合物完全溶解，用300目過濾網過濾除去不溶物，得到有機載體；
b、取粒徑為0.8～5μm的銀粉60g，苯甲酸乙酯4g，加入至步驟a中的有機載體，在30℃下用行星分散攪拌機分散均勻，用三輥軋機軋制10道后，再用450目過濾網過濾除去不溶物，得到觸摸屏銀漿。
試驗例
用325目不銹鋼絲網將實施例1-6和對比例1-6制得的銀漿印刷在ITO/PET膜及ITO/玻璃上，印刷膜層厚度8～12μm，ITO膜經130℃固化45～60min或ITO玻璃經150℃固化30～45min，固化膜層厚度6～9μm，測試該導電銀漿固化膜的性能。實施例1-6和對比例1-6制得的觸摸屏銀漿的性能指標如表1所示。
測試方法：銀漿細度的測定按GB/T 17473.2的規定進行。銀漿固化膜方阻的測定按GB/T 17473.3的規定進行，印刷圖形0.6mm×60mm，測固化膜電阻及厚度后換算；同時70℃、90％RH溫濕條件下放置240h，測定方阻值變化率。銀漿固化膜硬度的測定按GB/T 6739的規定進行，通過鉛筆硬度計測得。銀漿固化膜的附著力采用百格測試，百格刀劃線后，3M#600膠帶剝離測試。
表1觸摸屏銀漿的性能指標
由表1可以看出，實施例1-6和對比例1-6中銀漿的細度<6μm，銀漿固化后方阻<60Ω/□，附著力均為5B，在70℃、90％RH溫濕條件下放置240h，導電線路無脫落、鼓包，阻值變化<12％，這說明實施例1-6和對比例1-6中的銀漿在ITO/PET膜、ITO/玻璃上均具有優異的附著性能，耐候性佳，因此用氫化鋯代替銀漿中的部分銀粉，能夠保證導電性能不會降低；同時實施例1-6中銀漿固化后的鉛筆硬度高于對比例1-6中銀漿固化后的鉛筆硬度，而且實施例5和實施例6中銀漿固化后測得硬度＞6H，這說明了用氫化鋯代替銀漿中的部分銀粉，能夠提高硬度和耐劃性能。
綜上所述，本發明中氫化鋯的加入使得觸摸屏銀漿在降低15％～30％的銀粉使用量的同時不減少粉體填充量，保證了導電性能且提高了硬度和耐劃性能， 節約了成本；同時本發明觸摸屏銀漿的制備方法簡單，生產效率高。本發明銀漿中不含有害重金屬離子以及鹵素，符合環保要求。
所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本發明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，并存在如上所述的本發明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節中提供。因此，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。