[发明专利]一种水性导电油墨及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种低成本导电油墨，特别涉及一种低成本、低VOC、无溶剂、无铅无卤素、绿色环保的水性导电油墨及其制备方法，属于电子化学品技术领域。

背景技术

导电油墨(主要是指混合型导电复合油墨)是借助分散在油墨载体内的导电性材料来传导电流。溶剂型油墨已经问世近一个世纪，传统溶剂型油墨所用的溶剂为挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, 简称VOC)，在大气的污染源中占有很大的比重。而且，长期使用溶剂型油墨既危害操作工人和用户的身体健康, 又造成大量的环境污染，还常常引起中毒、爆炸等事故，成为导电油墨用户、企业的重点安全隐患之一。例如，中国专利申请201010148263.9公开了一种低温烧结的溶剂型纳米银导电油墨及其制备方法，其纳米银粉制备后需要用乙醇、四氢呋喃、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮等有机溶剂分散，溶剂质量比达50%以上，VOC值往往高达或超过约500 g/L。事实上，由于导电油墨往往需要采用热塑型混合物配合有机溶剂作为有机载体和粘合剂，使导电油墨VOC数值较高成为一个普遍问题，例如，市场上某公司生产的三款通用导电油墨，其VOC值分别达到177 g/L，816 g/L和745 g/L。

随着印刷电子学和微电子工业的发展，环境保护问题越来越受到人们的重视，开发一类低成本、绿色环保导电油墨的需要也越来越迫切。以水代替有机溶剂，安全无毒，有着天然的环保优势和成本优势。针对溶剂型油墨毒性大、成本高等问题，中国专利申请200610019148.5公开了一种水性导电油墨及其制备方法，其水性导电油墨含有30~50 ％水性高分子树脂、15~25％导电颜料乙炔碳墨、12~20％的水、8~12％的乙醇、3~8％的乙二醇丁醚、4~9％硅烷表面处理剂、2~5％的防静电剂和1~3％助剂。但是，该发明公开的产品中仍然含有10~20%的乙二醇丁醚等有机溶剂，其VOC值高达约100~200 g/L。而且，该发明采用15~25％导电颜料乙炔碳墨作为导电填料，导电涂料的导电性能有限，其体积电阻1×10^-2~1×10^-3 Ω·cm。中国专利申请201110338394.8公开了一种碳系水性导电油墨，其主要组分是水，水溶性树脂，水溶性蜡，微米鳞片石墨，纳米导电炭黑以及分散剂、增稠剂、消泡剂等助剂。该碳系水性导电油墨由于仅采用碳系填料(微米鳞片石墨，纳米导电炭黑)，石墨单晶因晶体结构中存在大量离域电子，石墨可以导电。但是石墨粒径较大，而且由于石墨的取向，其与晶体层平行的方向电阻率为(2.5～5.0)×10^-6 Ω·m，与层垂直的方向电阻率为3×10^-3 Ω·m，在电性能方面也存在着明显的各向异性，制成的导电油墨导电性能不佳，无法满足对导电性能要求较高的需要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低成本、低VOC、无溶剂、无铅无卤素的可印刷低成本绿色环保水性导电油墨及其制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种水性导电油墨，其特征在于，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为：

高分子乳液或分散液   1%-40%；

纤维素               0.1%-1.0%；

分散剂               0.1%-0.7%；

润湿剂               0.1%-3.0%；

杀菌剂               0.1%-0.5%；

消泡剂               0.2%-1.8%；

导电材料             30%-70%；

成膜助剂             0.5%-3%；

增稠剂               0.1%-1.5%；

水                   5%-60%。

进一步，所述的水性导电油墨还包括纤维素和抗氧化剂，所述的纤维素和杀菌剂的质量百分含量分别为0.1%-1.0%和0.1%-0.5%。

还可进一步包括增稠剂，所述的增稠剂的质量百分含量为0.1%-1.5%。

进一步，所述的高分子乳液为丙烯酸类合成乳液、水性聚氨酯类合成乳液、水性环氧树脂、水性醇酸树脂、水性氟碳乳液、改性合成乳液、天然高分子、水溶性高分子中的至少一种。