CN108424685A - 一种电子墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子墨水及其制备方法，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇10‑20份、过硫酸铵15‑25份、表面活性剂30‑40份、聚合剂10‑20份、油溶性染料20‑30份、二氯甲烷20‑30份、对甲氧基苯酚30‑40份、石墨20‑25份、纤维素30‑35份、丙烯酸15‑25份、苯乙烯10‑20份、丙烯酸丁酯25‑45份。本发明通过添加表面活性剂使得电子墨水的稳定性能较普通电子墨水提高2‑3倍，使得使用该电子墨水制得的显示屏工作更加稳定，寿命更长，降低了成本10‑20％；络合剂起到分散、悬浮作用，能够阻止溶液中沉淀物的产生，使沉淀物流态化，从而使电子墨水中无颗粒物，细化度提升20‑30％，该电子墨水加工速度快，制作效率高，成本低廉，制得的电子墨水导电性能好，工作稳定，响应时间短。

Description

一种电子墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子墨水技术领域，尤其涉及一种电子墨水及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，电子信息行业也迅速的崛起，成为了人们工作生活中必不可少的一部分，与此同时，电子行业之间的竞争也越来越激烈，电子产品的价格也愈来愈低，这给不少的电子信息企业带来了很大的压力，其中，传统的电子半导体、液晶显示器等行业受到了尤其大的冲击。在此压力下，能在常温常压下实现低成本制造的印刷电子技术应运而生，与传统印刷工艺相比，它所使用的墨料为具有导电或半导体特性的可印刷电子材料，工艺简单，成本低，是一种具有广阔市场的印刷技术。而次技术的关键之一即为所使用的墨料，因此，研究开发一种具有良好的导电性能、性能稳定、柔韧性强以及耐水性强等优点的电子墨水对于电子印刷行业的发展具有重要的意义。

经检索，中国专利授权公告号为CN107175055A公开了一种电子墨水微胶囊及其制备方法，包括将颜料和α-烯基磺酸钠溶液进行球磨，得颜料悬浊液，过滤，将滤渣与丙烯酸等进行分散得分散液，将分散液与十二烷基苯磺酸钠混合后，与过硫酸铵进行加热反应，经离心分离，干燥，得改性颜料，再将改性颜料、松节油等混合球磨，得电泳显示液，接着将羧甲基纤维素钠和桃胶加入水中加热搅拌，并滴加电泳显示液反应，并加入茶多酚进行固化，最后静置分层，抽滤，干燥即可。

现有的电子墨水微胶囊及其制备方法存在以下不足之处：该制备方法工序复杂，加工速度慢，成本较高，制得的电子墨水导电性能一般，稳定性差，显示速度慢，响应时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子墨水及其制备方法，具备加工速度快，制作效率高，成本低廉，制得的电子墨水导电性能好，工作稳定，响应时间短的优点，解决了制作方法繁琐，制作效率低，加工成本高，制得的电子墨水导电性能一般，稳定性差，显示速度慢，响应时间长的问题。

根据本发明实施例的一种电子墨水，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇10-20份、过硫酸铵15-25份、表面活性剂30-40份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷20-30份、对甲氧基苯酚30-40份、石墨20-25份、纤维素30-35份、丙烯酸15-25份、苯乙烯10-20份、丙烯酸丁酯25-45份、有机溶剂10-30份、二甲硫醚25-35份。

在上述方案基础上，该种电子墨水还包括以下重量份的原料：络合剂15-20份。

在上述方案基础上，该种电子墨水还包括以下重量份的原料：聚丙烯20-25份。

在上述方案基础上，所述络合剂为氨水、脂肪胺、醇胺、酰胺、芳香胺中的一种或多种混合物。

在上述方案基础上，所述表面活性剂羧酸、磺酸、硫酸、氨基中的一种或多种混合物。

在上述方案基础上，所述有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯10-15份、甲酸乙酯5-15份、碳酸二甲酯20-25份、乙酸丁酯25-30份、甲苯10-20份、四氯乙烯15-25份、丙二醇***25-30份、水30-40份。

在上述方案基础上，所述纤维素为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或者多种混合物。

所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠10-15份、氯化铵5-10份、碳酸钠10-20份。

所述油性染料为油溶蓝、油溶黄、油溶红、油溶绿中的一种或几种混合物。

一种电子墨水的制备方法，具体步骤如下：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚合剂加入一定重量份数的水中，于55-65℃下均匀搅拌1-3h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于70-90℃下均匀搅拌2-5h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨20-30min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于20-30℃下搅拌30-50min，加入络合剂以及油溶性染料，通过频率为50-100kHz的超声波搅拌仪中搅拌20-40min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为6000-8000的透析袋内，于去离子水中透析24-48h获得电子墨水。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：通过添加表面活性剂使得电子墨水的稳定性能较普通电子墨水提高2-3倍，使得使用该电子墨水制得的显示屏工作更加稳定，寿命更长，降低了成本10-20％；聚合剂能够加速成分反应，并通过络合剂起到分散、悬浮作用，能够阻止溶液中沉淀物的产生，使沉淀物流态化，从而使电子墨水中无颗粒物，细化度提升20-30％，利用石墨的良好导电性能，能够使电子墨水的导电性能提高2-3倍，通过超声波搅拌仪搅拌溶液并通过透析袋透析，将溶液粒子粒径控制在纳米级，使得电子墨水的响应时间缩短16-23％，通过油溶性染料能够改变电子墨水的颜色；因此，本发明制得的电子墨水加工速度快，制作效率高，成本低廉，制得的电子墨水导电性能好，工作稳定，响应时间短。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种电子墨水，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇10份、过硫酸铵15份、表面活性剂30份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷20份、对甲氧基苯酚30份、石墨20份、纤维素30份、丙烯酸15份、苯乙烯10份、丙烯酸丁酯25份、有机溶剂10份、二甲硫醚25份、络合剂15份、聚丙烯20-25份。

其中，络合剂为氨水、脂肪胺、醇胺的混合物，其混合比为1:2:1，表面活性剂羧酸、磺酸的混合物，其混合比为2:1，有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯10份、甲酸乙酯5份、碳酸二甲酯20份、乙酸丁酯25份、甲苯10份、四氯乙烯15份、丙二醇***25份、水30份，纤维素为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比为2:1，所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠10份、氯化铵5份、碳酸钠10份，所述油性染料为油溶蓝、油溶黄、油溶红、油溶绿的混合物，其混合比为2:1:3:2。

一种电子墨水的制备方法，具体步骤如下：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚丙烯、加入一定重量份数的水中，于55℃下均匀搅拌1h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于70℃下均匀搅拌2h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨20min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于20℃下搅拌30min，加入络合剂以及油溶性染料，通过在频率为50kHz的超声波搅拌仪中搅拌20min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为6000的透析袋内，于去离子水中透析24h获得电子墨水。

实施例2

本实施例提供了一种电子墨水，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇20份、过硫酸铵25份、表面活性剂40份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷30份、对甲氧基苯酚40份、石墨25份、纤维素35份、丙烯酸25份、苯乙烯20份、丙烯酸丁酯45份、有机溶剂30份、二甲硫醚35份、络合剂20份、聚丙烯20-25份。

其中，络合剂为醇胺、酰胺、芳香胺的混合物，其混合比为2:1:1，表面活性剂羧酸、磺酸、氨基的混合物，其混合比为1:3:2，有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯15份、甲酸乙酯15份、碳酸二甲酯25份、乙酸丁酯30份、甲苯20份、四氯乙烯25份、丙二醇***30份、水40份，纤维素为羟乙基纤维素、乙基纤维素的混合物，其混合比为2:1，所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠15份、氯化铵10份、碳酸钠20份，所述油性染料为油溶蓝油溶绿的混合物，其混合比为1:1。

一种电子墨水的制备方法，具体步骤如下：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚丙烯、加入一定重量份数的水中，于65℃下均匀搅拌3h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于90℃下均匀搅拌5h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨30min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于30℃下搅拌50min，加入络合剂以及油溶性染料，通过频率为100kHz的超声波搅拌仪中搅拌40min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为8000的透析袋内，于去离子水中透析48h获得电子墨水。

实施例3

本实施例提供了一种电子墨水，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇15份、过硫酸铵20份、表面活性剂35份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷25份、对甲氧基苯酚35份、石墨22份、纤维素32份、丙烯酸20份、苯乙烯15份、丙烯酸丁酯35份、有机溶剂20份、二甲硫醚30份、络合剂17份、聚丙烯20-25份。

其中，络合剂为氨水、脂肪胺、醇胺、酰胺、芳香胺的混合物，其混合比为1:2:1:3:1，表面活性剂羧酸、磺酸、硫酸、氨基的混合物，其混合比为3:1:1:2，有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯12份、甲酸乙酯10份、碳酸二甲酯22份、乙酸丁酯27份、甲苯15份、四氯乙烯20份、丙二醇***27份、水35份，纤维素为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素的混合物，其混合比为3:1:2，所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠12份、氯化铵7份、碳酸钠15份，所述油性染料为油溶绿。

一种电子墨水的制备方法，具体步骤如下：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚合剂加入一定重量份数的水中，于60℃下均匀搅拌2h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于80℃下均匀搅拌3.5h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨25min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于25℃下搅拌40min，加入络合剂以及油溶性染料，通过频率为75kHz的超声波搅拌仪中搅拌30min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为7000的透析袋内，于去离子水中透析36h获得电子墨水。

实施例4

本实施例提供了一种电子墨水，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇12份、过硫酸铵17份、表面活性剂32份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷22份、对甲氧基苯酚32份、石墨21份、纤维素31份、丙烯酸17份、苯乙烯12份、丙烯酸丁酯30份、有机溶剂15份、二甲硫醚27份、络合剂16份、聚丙烯20-25份。

其中，络合剂为脂肪胺，表面活性剂磺酸，有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯11份、甲酸乙酯7份、碳酸二甲酯21份、乙酸丁酯26份、甲苯12份、四氯乙烯17份、丙二醇***26份、水32份，纤维素为羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素的混合物，其混合比为3:1，所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠11份、氯化铵6份、碳酸钠12份，所述油性染料为油溶黄、油溶红、油溶绿的混合物，其混合比为2:3:1。

一种电子墨水的制备方法，具体步骤如下：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚合剂加入一定重量份数的水中，于57℃下均匀搅拌1.5h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于75℃下均匀搅拌2.7h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨22min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于22℃下搅拌35min，加入络合剂以及油溶性染料，通过频率为62kHz的超声波搅拌仪中搅拌25min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为6500的透析袋内，于去离子水中透析30h获得电子墨水。

实施例5

本实施例提供了一种电子墨水，该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇17份、过硫酸铵22份、表面活性剂37份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷27份、对甲氧基苯酚37份、石墨23份、纤维素33份、丙烯酸22份、苯乙烯17份、丙烯酸丁酯40份、有机溶剂25份、二甲硫醚32份、络合剂18份、聚丙烯20-25份。

其中，络合剂为醇胺、酰胺、芳香胺的混合物，其混合比为3:1:2，表面活性剂羧酸、氨基的混合物，其混合比为1:2，有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯13份、甲酸乙酯12份、碳酸二甲酯23份、乙酸丁酯28份、甲苯17份、四氯乙烯22份、丙二醇***28份、水37份，纤维素为羟乙基纤维素，所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠13份、氯化铵8份、碳酸钠17份，所述油性染料为油溶蓝。

一种电子墨水的制备方法，具体步骤如下：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚合剂加入一定重量份数的水中，于62℃下均匀搅拌2.5h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于85℃下均匀搅拌4.2h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨27min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于27℃下搅拌45min，加入络合剂以及油溶性染料、，通过频率为87kHz的超声波搅拌仪中搅拌35min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为7500的透析袋内，于去离子水中透析42h获得电子墨水。

对照例

将本发明通过上述五个实验例制得的电子墨水作为实验组，以普通方法制得的电子墨水作为对照组，分别测试电子墨水的电阻率、响应时间、表面张力，测试结果如下表所示：

综上所述，本发明制得的电子墨水与普通电子墨水相比较，电阻率降低了15-22％，响应时间缩短了16-23％，表面张力降低了30-50％，因此，本发明制得的电子墨水导电性能更好，响应时间短，更适用于制作电子墨水显示屏。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电子墨水，其特征在于：该种电子墨水包括以下重量份的原料：聚乙烯醇10-20份、过硫酸铵15-25份、表面活性剂30-40份、聚合剂10-20份、油溶性染料20-30份、二氯甲烷20-30份、对甲氧基苯酚30-40份、石墨20-25份、纤维素30-35份、丙烯酸15-25份、苯乙烯10-20份、丙烯酸丁酯25-45份、有机溶剂10-30份、二甲硫醚25-35份。

2.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：该种电子墨水还包括以下重量份的原料：络合剂15-20份。

3.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：该种电子墨水还包括以下重量份的原料：聚丙烯20-25份。

4.根据权利要求2所述的一种电子墨水，其特征在于：所述络合剂为氨水、脂肪胺、醇胺、酰胺、芳香胺中的一种或多种混合物。

5.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：所述表面活性剂羧酸、磺酸、硫酸、氨基中的一种或多种混合物。

6.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：所述有机溶剂包括以下重量份的原料：乙酸乙酯10-15份、甲酸乙酯5-15份、碳酸二甲酯20-25份、乙酸丁酯25-30份、甲苯10-20份、四氯乙烯15-25份、丙二醇***25-30份、水30-40份。

7.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：所述纤维素为羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或者多种混合物。

8.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：所述聚合剂包括以下重量份的原料：偏硅酸钠10-15份、氯化铵5-10份、碳酸钠10-20份。

9.根据权利要求1所述的一种电子墨水，其特征在于：所述油性染料为油溶蓝、油溶黄、油溶红、油溶绿中的一种或几种混合物。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种电子墨水的制备方法，包括如下步骤：

(1)备料：按上述重量份取原料备用；

(2)制A液：将上述重量份数的聚乙烯醇、过硫酸铵、丙烯酸、苯乙烯、聚合剂加入一定重量份数的水中，于55-65℃下均匀搅拌1-3h，制得A溶液；

(3)制B液：将上述重量份的对甲氧基苯酚、纤维素、聚丙烯、丙烯酸丁酯、二甲硫醚加入有机溶剂内，于70-90℃下均匀搅拌2-5h，然后加入二氯甲烷进行沉淀、过滤，获得B溶液；

(4)混合：将步骤(2)、(3)中所获得的A、B溶液予以混合均匀获得混合溶液，将石墨研磨20-30min形成石墨粉，将石墨粉、表面活性剂加入至混合溶液中，于20-30℃下搅拌30-50min，加入络合剂以及油溶性染料，通过频率为50-100kHz的超声波搅拌仪中搅拌20-40min获得均匀溶液；

(5)透析：将均匀溶液装入截留分子量为6000-8000的透析袋内，于去离子水中透析24-48h获得电子墨水。