[发明专利]铜系导电印刷墨

说明书

本发明涉及一种铜系导电印刷墨。

目前，在导电印刷中常用的是银墨和碳墨两大类，前者导电性优良，一般体积电阻为10^-3-10^-5Ωcm，是软膜电路常用墨种。其缺点是价格昂贵，有银的迁移现象发生，导电线路很难做到高密度化、高性能化。要解决银的迁移问题常用两种方法，一是在银墨印制的线路上，再覆盖一层非导电性树脂墨，使银墨线路与空气中的湿气隔绝，防止银迁移;二是在填料银粉中掺入适量的钯或铂，以抑制迁移现象的发生。不管采取哪种方法，都有不足之处。前者为导电印刷增加工序、降低了效率;后者由于价格比银高得多的钯或铂的引入，使本来昂贵的银墨，变得更难让用户接受。

碳墨虽没有这些缺点，然而其导电性大大低于银墨，其体积电阻为10⁶-10^-2Ωcm，不能用作导电线路，一般只作电阻和电极材料。

由于银墨和碳墨存在着上述这些问题，所以人们在试图寻找一种即可消除银墨、碳黑之不足，又可集此两墨之优点于一身的金属导电墨，经过多年的研究探索后发现，如能解决铜的抗氧化问题，那么铜系导电墨便是人们寻找的理想导电墨。

人们都清楚，铜，尤其是微细铜粉很容易氧化，一旦被氧化，铜就由电的良导体变为非导体，因此，铜的抗氧化技术，便是铜墨开发应用的技术关键。为解决导电铜粉的氧化问题，有许多人作了大量探索，提出了不少方法，归纳一下，不外乎采用了如下两种方法：

其一是在配制导电墨之前，用抗氧剂对导电铜粉进行表面处理或用较不活泼的金属（如Sn，Ni，Ag）包覆铜粉，以提高其抗氧化能力;

其二是在配制导电墨中，将还原剂或偶联剂作为必要的组份添加到导电墨中去，制得具有一定抗氧化能力的导电墨。

用上述两种方法得到的导电铜墨（下称其他导电铜墨），初期导电性都比较好，但在长期保存中，稳定性都不够理想，有的会出现铜绿，有的导电填料会凝聚沉降，有的导电性下降较大，在苛刻环境中这种变化更为明显。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种用特殊结构的导电铜粉作填料，改性丙烯酸树脂作粘结料，配与其他组份制得的铜系导电印刷墨。

简单地说，本发明提供的铜系导电墨是一种单组份、树脂型热固体系。该墨适于在聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、ABS、聚酰亚胺等基材上印刷或涂布，与其他无机物（如金属、金属氧化物、木材、纸张等）基体也有很好的粘附性。本发明提供的铜系导电墨比用前面提到的方法制得的铜墨，具有更优异的电性能和使用性能。本发明提供的铜系导电印刷墨可用于个人计算机、文字处理机、家用电器、电子游艺机、复印机、数控机床、电子照相机、通讯导航设备以及其它精密电子仪器等方面，作控制线路扁平电缆及新的电磁屏蔽材料。

本发明的铜系导电印刷墨是这样一种组合物，它是由多层结构铜粉、改性丙烯酸树脂、辅助树脂、添加剂及有机溶剂所组成。

本发明的关键和主要成分是在导电墨组份中采用了多层结构的铜粉（多层结构铜粉的制备方法已另申请专利）作导电填料。这种导电填料是以铜粉为内核，其表面包覆中间保护层，在中间保护层的外围又均匀地裹着一层极薄而十分紧密牢固的特殊抗氧化层。用这种独特结构的导电填料配制铜系导电印刷墨，其电性能特别优良，体积电阻为10^-4Ωcm，性能稳定，而且该墨在保存时不沉降，不出现铜绿、填料也不团聚，是一种很有实用价值的铜系导电印刷墨。

图1表示本发明导电墨中所用多层结构铜粉的示意图，其中1-中间保护层，2-特殊抗氧化层。

另外，本发明的铜系导电墨还应用了这样一种结构特征的聚合物作粘结料：

（1）该聚合物是一种长链型的高分子，当其固化成膜后，既有一定的刚性，又有良好的耐弯曲特性;

（2）在该聚合物的高分子链上，同时具有多个可参与反应的活性官能团，这些官能团在通常条件下很稳定，一旦达到某一温度，即能迅速固化;

（3）聚合物的分子量及其分布适度，能满足印刷适性的要求。

由这种聚合物作粘结料，制得的导电墨，比其它导电铜墨的固化温度低，时间短，应用中既可节约能源，又可提高效率。

本发明铜系导电墨中所用的聚合物其结构式如下：

R2＝4-8个碳链的烷基;

R3＝1-4个碳链的烷基;

R4＝-CH₂CH₂OH、

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本发明铜系导电墨中所指的辅助树脂可以是环氧树脂、氨基树脂，合成橡胶、聚氨酯等。