新型导电油墨的制备

新型导电油墨的制备

在现代印刷物中，非导电承印物上通过使用电性油墨可以保证印刷过程中的油墨具有排除积累静电、导电的作用。该种油墨的应用范围一般是在非导电性的承印物上，例如纸板、玻璃、塑料以及陶瓷等。印刷方式的选择范围也相对较广，例如丝网印、柔性版印刷、凹版凸版印刷以及平板印刷等。

标签：导电油墨；制备；聚氨酯

通过膜厚的不同可以选择不一样的印刷方式，由于膜厚具有差异因此阻焊性、电阻以及耐磨性都具有差异。依照油墨的结构不同可以将导电油墨氛围填充型和结构性两大类。复合型油墨是目前市场上使用最多的油墨种类，其油墨中导电料大多会选择无机填料，例如石墨、碳纤维以及金银和铜、镍、炭黑等，而石墨的连接料通常会选择聚氨酯、环氧树脂或者酚醛树脂等。而在所有的连接料树脂中，性能最佳的为环氧树脂，并且原料价格也相对较低。不过环氧树脂的耐冲击性差且弹性小、脆性、粘度都相对较大，因此需要对其进行改性，才能够更好的适应导电油墨的应用要求。在聚合物改性技术中，IPN即互穿聚合物网络，能够复合环氧树脂和聚氨酯，从而形成完整的互穿聚合物网络，这是目前粘结料领域中研究中最热门的内容。通过强迫互容作用和协同作用，IPN结构能将环氧树脂的耐热性、粘接性同聚氨酯的高弹性相互结合，从而增加材料的韧性。文章则是研究分析了在环氧树脂中加入醚键，从而增加韧性，并在改性后的材料中加入导电填料，导电油墨便从此制得。

在油墨的制备中，制备原料主要使用石墨、炭黑，并使用改性环氧树脂作为连接料，并使用适宜的溶剂加入其中、固化剂以及分散剂，从而得到性能优良的导电油墨，通过对该油墨的性能进行研究，并引用在RFID中，可以看出，改性环氧树脂的优势十分明显。

1 油墨制备

1.1 预聚体制备

将容量适宜的三口烧瓶至于实验台，并在其中加入聚乙二醇，对烧瓶进行加热处理，即真空脱水，脱水后进行冷却，待冷却完成后加入N2进行保护，并保持内部维持80℃，尽快将适宜量的TDI加入，保证聚乙二醇和TDI摩尔量比为1：1.2，充分搅拌4h，停止反应，得到预聚体，带反应物冷却至室温后放置待用。并用二正丁胺法进行测量，测得NCO含量为5%。

1.2 IPN合成

将环氧树脂加入到待用的三口烧瓶中进行充分搅拌，搅拌过程中嫁入CAC，即乙二醇乙醚酸酯，直到将环氧树脂溶解完全，保证反应容器内部温度为70℃，同时将化学计量预聚体加入到反应溶脂中，保证预聚体同环氧树脂质量比为1：

9，反应时间两小时，得到IPN。

1.3 油墨制备

将导电石墨同炭黑充分混合，其质量比为2：3，并加入IPN，即改性环氧树脂，保证加入改性树脂、混合物之间的质量比为6：25，并将环己酮、聚氨酯树脂加入其中，从而作为溶剂以及固化剂，在加入分散剂后充分予以研磨，研磨时间控制为30min，得到导电油墨。

2 检测分析

2.1 导电油墨固化行为分析

用Perkin ElmerDSC-7型热分析仪进行差示扫描热分析（DSC），气氛为静态空气，升温固化，DSC的升温速率为10℃/min，温度范围为35～180℃。

充分的分析证明后可以得出，在140℃时，导电油墨存在一个明显放热峰，这一性能同改性环氧树脂有关。当导电油墨在140℃下加热15分钟后，导电油墨基本固化完全。

2.2 柔性电路板耐弯折性

用拓斯达TOS-817型摇摆实验机测试改性环氧树脂基导电油墨印刷线路的耐弯折性。测定导电线条长2.4cm、宽0.9mm、厚3pm，测5个平行值，取平均值。实验参数如下：摇摆角度：180°；摇摆速度：60次omin-1；摇摆次数：10000次；温度：28℃，相对湿度：80%。

通过表1可以看出，导电碳浆中使用改性环氧树脂作为油墨的连接料，并使用丝网印印刷成导电线路，对制成的导电线路进行180°弯折万次后，其电阻率有所上升，由此可以看出使用聚氨酯改性环氧树脂使得油墨的柔韧性得到了提升，因此使用该连接料制备的油墨符合电路印刷需求。

2.3 改性环氧树脂基导电油墨印刷电路线条附着力

在印刷号的式样线条上使用3米600#胶粘带进行粘结，保证导电线条宽0.9mm，长10cm，厚度为3pm，保证导线方向同胶带方向相互平行，并使用橡皮将胶带擦平，静置一分钟，并垂直用力将胶带撕开，观察式样条同胶带上是否有拉脱的磨层，并对粘附后的线条进行检测，观察其电阻变化，每组线条需要進行五个平行值的测试，取其平均值。

表2 改性环氧树脂基导电油墨印刷电路粘附实验的电阻值x106Q

经3M600#胶粘带拉脱实验后，改性环氧树脂基导电油墨印刷线条无膜层拉脱。由表可知粘附实验后导电线路电阻r升率为29.95%。说明利用改性的环氧

树脂作连结料的导电油墨的附着力较好。

3 结束语

以2，4-甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇反应合成的端异氰酸酯聚氨酯预聚体，对环氧树脂改性中使用该种预聚体，并将改性后的环氧树脂作为导电油墨的连接料，油墨使用导电石墨、炭黑作为填料，并适当的加入适量溶剂、固化剂、分散剂、固化剂等混合制成导电油墨，通过对该种导电油墨进行性能测试表明其附着力良好，且制备的导电线路能够弯折10000次。

参考文献

[1]王廷婷.导电油墨与RFID[J].印刷质量与标准化，2010.

[2]王艳芳，吴子刚，李士学，等.丝印导电油墨的研制[J].粘接，2011.