CN103436091A - 低电阻率水性导电丝网油墨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低电阻率水性导电丝网油墨，以水性油墨连结料为载体，同时含有无机导电材料与有机高分子导电材料。本发明降低了油墨印刷成膜后的电阻率，减少了油墨使用量，降低器件制造成本；降低了油墨粘度，提高了油墨的流动性与转移的印刷适应性，解决了高导电填料含量油墨成膜干燥后容易出现空隙与缺陷的问题。

Description

低电阻率水性导电丝网油墨

技术领域

本发明涉及一种丝网油墨组合物，尤其涉及一种同时含有无机导电材料与有机高分子导电材料的水性导电丝网油墨。

背景技术

导电油墨一般由导电功能单元与基体材料组成，导电功能单元多为导电金属粉末、导电高分子材料，而基体材料则为陶瓷粉体和高分子聚合物，主要起粘接与机械支撑作用。按照导电油墨组成材料的性质，大体上可分为无机系导电油墨、有机系导电油墨和复合导电油墨3大类。无机系导电油墨的功能单元是导电金属粉体，如分散在陶瓷粉体中的导电银浆等，该类产品具有可靠性高、稳定、储存性能高等优点，但固化温度较高。有机系导电油墨的功能单元为合成导电高分子材料，该类材料具有固化温度低、使用方便、可实现分子线路与器件的制造等优势，但目前性能还不稳定、电阻率较高。复合导电油墨是由无机导电功能单元和支撑体有机材料组成，具有导电性能良好、固化温度低、工艺操作性强等特点，成为最具有竞争力的一大类。

导电油墨作为印制电子技术中使用的关键电子材料，通过丝网、喷墨、照相凹版等印刷方式在薄膜开关、柔性印制电路、电磁屏蔽、电位器、无线射频识别***(RFID)等电子行业中进行应用。随着RFID在证卡票券等领域应用的日趋广泛，使用丝网导电油墨进行射频天线印刷的优势受到了人们广泛关注，因其可观的市场前景，吸引了许多国际大公司投资开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低电阻率水性导电丝网油墨，以克服现有技术存在的缺陷，满足人们的需求。

本发明所述的低电阻率水性导电丝网油墨，以水性油墨连结料为载体，同时含有无机导电材料与有机高分子导电材料，以所述的低电阻率水性导电丝网油墨为基准，无机导电材料与有机高分子导电材料总的重量含量为40%-85%，优选的为48.5～80%，无机导电材料与有机导电高分子材料的重量比为0.01:1-10:1，优选的范围为0.09:1～9.5:1。

所述的无机导电材料为导电金属片、导电金属粉或炭黑中的一种以上；

所述的金属材料选自Ag、Au、Cu、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac或Th中的一种以上；或所述成分的合金或所述成分的合金氧化物；

所述有机导电高分子材料为具有水分散性的基于聚乙烯基二氧噻吩的电子结构性导电聚合物，优选聚-3,4-乙烯二氧噻吩、含全氟烷基链的3,4-乙烯二氧噻吩聚合物或聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)的水性分散体等。

所述水性油墨连结料为本领域常规的连结料，比如：所述的水性油墨连结料为聚氨酯树脂、丙烯酸树脂水分散体或水性乳液。所述的水性丙烯酸乳液可选择成膜乳液与非成膜乳液，可选择DSM利康树脂的NeoCrylA-1131，BASF公司的Joncryl DFC3050，Joncryl ECO2189，Joncryl77，Joncryl624，Joncryl2136，Joncryl LMV7040，Joncryl661，Joncryl667；欧宝迪公司的AC2508，AS26080VP，MAC34；所述的水性聚氨酯为水性聚氨酯乳液与分散体，聚氨酯乳液可选择脂肪族聚氨酯树脂、丙烯酸脂肪族聚氨酯树脂乳液，可选择欧宝迪公司U5200，U5201，U9160，APU10120，UC90；聚氨酯分散体可选择脂肪族聚氨酯分散体、芳香族聚氨酯分散体，可选择CYTEC公司脂肪族聚氨酯分散体TW6431，VTW1236，VTW1250，VTW1262，芳香族聚氨酯分散体VTW1237；DSM利康树脂的NeoRez R-650脂肪族聚氨酯分散体。

比较好的，所述电阻率水性导电丝网油墨，由如下重量百分比的组分组成：

导电材料中，无机导电材料与有机导电高分子材料的重量比为0.01～10；

所述的水，其电阻率小于18MΩ·cm；

所述的油墨辅助材料为水性丝网油墨常用的流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、溶剂或稳定剂中的一种以上。

所述分散剂，可选择不饱和多元酸聚合物、聚羧酸盐类、丙烯酸嵌段共聚物以及基于长链聚酯的酰胺与亚酰胺中的一种或几种；

所述消泡剂，可选择聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、聚醚改性硅中的一种或几种，或是含有上述物质的乳液或溶液；

所述流平剂，可选择聚醚改性的聚二甲基硅氧烷、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液、烷基苯改性聚二甲基硅氧烷、烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、硅酮二丙烯酸酯中的一种或几种，或是含有上述物质的乳液或溶液。

所述溶剂，选择乙醇、丁醇、异丙醇、二丙二醇甲醚、二丙二醇***、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、酯醇Texanol。

所述的稳定剂可选择氨水、乙醇胺类稳定剂。优选乙醇胺类稳定剂。

本发明所述的一种低电阻率水性导电丝网油墨组合物的制备方法为常规的物理混合方法，将各个组分混合均匀即可。

本发明有以下优点：

1、有机高分子导电油墨中引入无机导电材料，降低了油墨印刷成膜后的电阻率，减少了油墨使用量，降低器件制造成本；

2、无机导电材料为导电填料的油墨中引入有机高分子导电材料，降低了无机导电填料含量，降低了油墨粘度，提高了油墨的流动性与转移的印刷适应性，解决了高导电填料含量油墨成膜干燥后容易出现空隙与缺陷的问题。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进一步叙述：

实施例1

配方（重量百分比）

导电材料：片状导电银粉（平均粒径6微米）      58%

          球状银粉（平均粒径0.1微米）        2%

          水分散性聚乙烯基二氧噻吩导电聚合物 6.5%

水性连结料：欧宝迪公司U5200                  5%；

            Basf公司Joncryl624               18.2%

水：                                         6%

流平剂：华夏助剂HX5600(有机改性聚二甲基硅氧烷溶液)   0.5%

消泡剂：华夏助剂HX5041(矿物油、破泡聚硅氧烷、无机疏水化合物混合物)   0.5%

溶剂：酯醇Texanol   2%

分散剂：圣诺普科SN-DISPERSANT5029(特殊结构的多聚羧酸氨盐)   0.3%

消泡剂：聚硅氧烷                  0.5%

流平剂：聚醚改性聚二甲基硅氧烷    0.5%

按照配方将除银粉以外的组分混合分散均匀，将银粉按比例加入，经充分混合至均匀，得到本发明的丝网导电油墨组合物。

采用HAKKE RV1粘度仪25℃进行检测，油墨粘度为1.2Pas，使用S-DF600平版丝网机印刷，油墨成膜干燥后，使用VHX-900超景深显微镜观察，墨膜表面无明显空隙与缺陷。

实施例2

配方（重量百分比）

导电材料：水分散性聚乙烯基二氧噻吩导电聚合物    54%

          片状导电银粉（平均粒径6微米）         10%

水性连结料：欧宝迪公司AS2615                    8%；

            Basf公司Joncryl2178                 20%

水：                                            6%

流平剂：华夏助剂HX5600(有机改性聚二甲基硅氧烷溶液)   0.3%

消泡剂：华夏助剂HX5041(矿物油、破泡聚硅氧烷、无机疏水化合物混合物)   0.5%

分散剂：圣诺普科SN-DISPERSANT5029(特殊结构的多聚羧酸氨盐)   0.2%

增稠剂：疏水基改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物   0.2%

消泡剂：聚硅氧烷                  0.5%

流平剂：聚醚改性聚二甲基硅氧烷    0.3%

按照配方将AS2615与Joncryl2178混合加入增稠剂，快速剪切搅拌0.5h后，加入其余组分混合分散均匀，得到本发明的丝网导电油墨组合物。

采用HAKKE RV1粘度仪25℃进行检测，油墨粘度为3.5Pas，使用S-DF600平版丝网机印刷，油墨成膜干燥后，使用VHX-900超景深显微镜观察，墨膜表面无明显空隙与缺陷。

Claims (10)

1.低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，以水性油墨连结料为载体，同时含有无机导电材料与有机高分子导电材料。

2.根据权利要求1所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，以所述的低电阻率水性导电丝网油墨为基准，无机导电材料与有机高分子导电材料总的重量含量为40%-85%。

3.根据权利要求1或2所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，无机导电材料与有机导电高分子材料的重量比为0.01:1-10:1。

4.根据权利要求3所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，所述的无机导电材料为导电金属片、导电金属粉或炭黑中的一种以上；

所述有机导电高分子材料为具有水分散性的基于聚乙烯基二氧噻吩的电子结构性导电聚合物。

5.根据权利要求4所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，所述的金属选自Ag、Au、Cu、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac或Th中的一种以上；或所述成分的合金或所述成分的合金氧化物。

6.根据权利要求4所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，所述有机导电高分子材料聚-3,4-乙烯二氧噻吩、含全氟烷基链的3,4-乙烯二氧噻吩聚合物或聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)的水性分散体。

7.低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：

导电材料中，无机导电材料与有机导电高分子材料的重量比为0.01～10。

8.根据权利要求7所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，所述的无机导电材料为导电金属片、导电金属粉或炭黑中的一种以上；

所述有机导电高分子材料为具有水分散性的基于聚乙烯基二氧噻吩的电子结构性导电聚合物；

所述的金属选自Ag、Au、Cu、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac或Th中的一种以上；或所述成分的合金或所述成分的合金氧化物；

所述有机导电高分子材料聚-3,4-乙烯二氧噻吩、含全氟烷基链的3,4-乙烯二氧噻吩聚合物或聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)的水性分散体。

9.根据权利要求7所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，所述的油墨辅助材料为流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、溶剂或稳定剂中的一种以上。

10.根据权利要求9所述的低电阻率水性导电丝网油墨，其特征在于，所述分散剂，选择不饱和多元酸聚合物、聚羧酸盐类、丙烯酸嵌段共聚物以及基于长链聚酯的酰胺与亚酰胺中的一种或几种；

所述消泡剂，选择聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、聚醚改性硅中的一种或几种，或是含有上述物质的乳液或溶液；

所述流平剂，选择聚醚改性的聚二甲基硅氧烷、氟碳改性聚丙烯酸酯溶液、烷基苯改性聚二甲基硅氧烷、烷基改性聚甲基烷基硅氧烷、硅酮二丙烯酸酯中的一种或几种，或是含有上述物质的乳液或溶液；

所述溶剂，选择乙醇、丁醇、异丙醇、二丙二醇甲醚、二丙二醇***、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、酯醇Texanol；所述的稳定剂选择氨水、乙醇胺类稳定剂。