一種導電漿料及其制備與應用
【專利說明】-種導電漿料及其制備與應用 (-)技術領域
[0001] 本發明設及一種導電漿料及其制備與應用。 (二)【背景技術】
[0002] 3D噴墨打印技術是一種增材制造 (Additive Manufacturing)技術，是信息化技 術、智能化制造和新材料科學結合的一種新興的快速成型技術。3D噴墨打印不需要模具和 后續加工，被認為有可能改變制造業的未來，因而越來越引起各國政府和產業界的關注。3D 噴墨打印的位置精度和尺寸精度在各種快速成型技術中最高，通過采用多個噴頭可W方便 地實現多材質的打印，因而最適合于制造高精度、多材質和復雜結構的目標物。
[0003] W集成電路板(PCB板)為例，如今PCB板均是W厚膜印刷和薄膜印刷的方式進行制 造。它們各有自己的優劣勢所在:薄膜印刷通過減法間接工藝制造 PCB板，廢"問題尤其 是廢水問題嚴重，單層制備，對化學腐蝕敏感，成本高，但是在制作精度上遠遠優于厚膜印 巧化材質均勻性好;厚膜印刷W加成法直接工藝制造 PCB板，成本低、S廢"問題不突出，對 苛刻環境穩定，多層制備，但是精度低，線條精細度差，材質均勻性差。而如若用3D噴墨打印 的方式來進行PCB板的制造，不僅可W綜合雙方的優勢，還可W弱化雙方劣勢所在。但是也 不可否認，其成本相對于薄膜印刷還是會有一定的提高，性能也弱于有燒結過程的厚膜印 刷技術。
[0004] 利用3D噴墨打印技術實現多種材料的3D打印的前提條件是要有可W用于3D噴墨 打印的各種材質的均勻漿料體系，要打印具有電子功能的目標物，就需要有適用于3D噴墨 打印的電子漿料W打印導線、電阻、電容、電感、半導體等各種電子元器件。運方面的研究目 前國際上還非常少見。
[0005] 現有技術中對于用于噴墨打印的電子漿料類的研究，尤其是導電漿料的研究，還 是屢見不鮮的。如專利CN 101560349A公開發表了一種噴墨導電墨水的制備方法，專利CN 101547980A公開發表了一種高電阻率噴墨墨水組合物的制備方法等。但是運些發明都是針 對于薄膜印刷開發的，真正用于3D噴墨打印的電子漿料研究極為罕見。 (H)
【發明內容】
[0006] 本發明目的是針對現有技術中沒有制作導電元件的3D噴墨打印材料，提供了一種 可用于3D噴墨打印的高固含量導電漿料及其制備方法與應用。
[0007] 本發明采用的技術方案是：
[000引本發明提供一種導電漿料，所述導電漿料由如下質量比的原料組成:光熱雙重固 化樹脂1份，稀釋劑1.5~4份，銀粉0.5~11份;所述光熱雙重固化樹脂為含丙締酸基的樹 月旨;所述稀釋劑沸點80°C~180°C、粘度ImPa ? S~2mPa ? S、表面張力20mN/m~30mN/m，易揮 發;所述銀粉粒徑為0.1~1皿。
[0009]所述光熱雙重固化樹脂優選為環氧丙締酸樹脂、聚醋丙締酸醋、聚酸丙締酸醋或 脂肪族環氧樹脂。光熱雙重固化樹脂是指既可W單獨進行光固化，又可W單獨進行熱固化 的樹脂。運里選用該類樹脂作為固化基體是因為銀粉的加入會影響光的傳播，運樣內層難 W固化部分就可W用熱固化來進行彌補。稀釋劑為所選光熱雙重固化樹脂的良好溶劑，在 漿料中的作用為溶解樹脂并使樹脂充分分散，使漿料有一個合適的粘度W達到3D噴墨打印 的流變性要求。稀釋劑性能要求為：沸點80°C~180°C，粘度Im化? S~2m化? S，表面張力 20mN/m~30mN/m，較易揮發，優選稀釋劑為無水乙醇、丙二醇甲酸醋酸醋或異丙醇。銀粉的 加入是為了讓漿料具有導電性能，從而可W使所打印的元件具有導電性能，拓展3D噴墨打 印的應用范圍，要求銀粉的粒徑在0.1~1皿之間，而導電率的大小通過銀粉與樹脂的比例 來調節。
[0010] 進一步，所述導電漿料還包括0.03-0.09份觸變劑，所述觸變劑為觸變劑MT6900-20X(聚酷胺化合物，太原美特翔科技有限公司）。觸變劑是一種分散在溶液中W后，通過氨 鍵/分子間作用力等非化學鍵建立起空間=維網狀結構的助劑，其作用是為漿料在存放過 程中提供穩定性，由于其空間結構并非化學鍵所建立，在一定外力作用下，仍然能夠回復粘 度W保證漿料符合3D噴墨打印要求。其性能要求為:與所選稀釋劑具有良好的相容性，能夠 快速建立=維結構，受力作用后其粘度變化明顯。
[001。 進一步，所述導電漿料還包括0.008-0.025份光引發劑，所述光引發劑為2，4，6-S 甲基苯甲酯基-二苯基氧化麟(化學符號TP0)。光引發劑為通過吸收一定光波長的能量分解 成自由基，然后自由基引發組分中的單體、預聚體、官能團進行聚合反應。運里光引發劑是 為了漿料中的樹脂在紫外光照下進一步進行交聯固化反應。光引發劑要求為:最佳吸收波 長在400nm ~300nm。
[0012] 進一步，所述導電漿料由如下質量配比的原料組成：光熱雙重固化樹脂1份，稀釋 劑1.5~4份，銀粉0.5~11份，觸變劑為0.03-0.09份，光引發劑為0.008-0.025份，優選導電 漿料由如下質量配比的原料組成:光熱雙重固化樹脂1份，稀釋劑2~3份，銀粉2~11份，觸 變劑為0.02-0.08份，光引發劑為0.006-0.024份。
[0013] 本發明提供一種所述導電漿料的制備方法，所述方法為:將各組分按配方量混合， 超聲分散，攬拌均勻，獲得所述導電漿料，優選將光熱雙重固化樹脂加入到稀釋劑中，充分 攬拌使溶解完全，向溶液中加入銀粉，充分攬拌后，超聲5分鐘，使銀粉充分潤濕分散，用質 量守恒法補充因揮發而損失的稀釋劑，攬拌均勻，密封保存，得到產品。
[0014] 如果適當的添加觸變劑將有利于漿料的穩定，具體的制作步驟如下:按配方量，將 光熱雙重固化樹脂加入到稀釋劑中，充分攬拌使其溶解完全，再加入觸變劑(必要時可W用 機械攬拌效果更好），充分攬拌至溶液中看不到明顯顆粒物，靜置形成均一溶膠為止，攬拌 均勻，再加入銀粉，充分攬拌后，超聲5分鐘，使銀粉充分潤濕分散，攬拌均勻，獲得導電漿 料。
[0015] 如果適當的添加光引發劑將有利于漿料更快的進行光固化，具體的制作步驟如 下：按配方量，將光熱雙重固化樹脂加入到稀釋劑中，充分攬拌使其溶解完全，然后加入光 引發劑，充分攬拌使其溶解完全，再加入觸變劑，充分攬拌至溶液中看不到明顯顆粒物(必 要時可W用機械攬拌效果更好），靜置形成均一溶膠為止，攬拌均勻，再加入銀粉，充分攬拌 后，超聲5分鐘，使銀粉充分潤濕分散，攬拌均勻，獲得導電漿料。
[0016] 此外，本發明還提供一種所述導電漿料在3D噴墨打印導電元件中的應用。
[0017] 與現有技術相比，本發明有益效果主要體現在：
[0018] 本發明所述導電漿料選用光熱雙重固化樹脂作為固化基體，可W用熱固化來彌補 因填料對光散射、折射、吸收而造成的不能深度固化。同時，W稀釋劑/觸變劑相互調節的辦 法，使本漿料保證3D噴墨打印噴射要求的同時又具有良好的穩定性。
[0019] 本發明采用3D噴墨打印的方式制作導電元件，可提升導電元件的精度并實現導電 元件的創意制作的多元化，將3D打印的領域由食品領域、醫學領域拓寬到食品、醫學、工業 領域，使3D打印的應用性進一步增加。此外，運種稀釋劑/觸變劑共同調節的辦法，可W大大 提高最終零件中銀粉的固含量，從而減小打印零件與傳統制造件在功能上的差異。
[0020] W印刷PCB板上的電路為例：薄膜印刷由于是單層制造，且層厚在一定的范圍內 (一般濕膜層不超過10微米），導致需要用優質的導電原料及通過加粗線寬來使電阻降到一 定的范圍內W減少發熱損耗，但是運樣做又會使線路板面積大幅增加;厚膜印刷精度較低， 導致精細度較高的線路不穩定。然而，用本發明的導電漿料配W3的T印的方式，可進行多層 打印，打印目標性強，精確度高。 (四）【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于 此：
[0022] 本發明實施例所用銀粉購自瞧錫納米科技有限公司，粉末粒均徑為0.8微米。所述 環氧丙締酸樹脂購自江蘇=木化工股份有限公司。
[0023] 本發明實施例所述超聲破碎是采用超聲波破碎機(JY99-IIDN，寧波新芝生物科技 有限公司，儀器頻率:19.5~20.5KHZ)進行。
[0024] 實施例1
[0025] 將5g光熱雙重固化樹脂（環氧丙締酸樹脂）加入到IOg稀釋劑（無水乙醇：粘度 1.06mPa ? S，沸點78.4°C，表面張力22.32mN/m，易揮發）中，充分攬拌使溶解完全。向溶液中 加入Ilg銀粉(瞧錫納米科技有限公司，粉末粒均徑為0.8微米），充分攬拌后，超聲破碎5分 鐘，使銀粉充分潤濕分散，用質量守恒法補充因揮發而損失的稀釋劑，攬拌均勻，即得到產 品導電漿料26g。各性能測試見表1。
[00%] 實施例2
[0027] 將5g光熱雙重固化樹脂（環氧丙締酸樹脂）加入到15g稀釋劑（無水乙醇：粘度 1.06mPa ? S，沸點78.4°C，表面張力22.32mN/m，易揮發）中，充分攬拌使溶解完全。向溶液中 加入Ilg銀粉(瞧錫納米科技有限公司，粉末粒均徑為0.8微米），充分攬拌后，超聲破碎5分 鐘，使