新型導電油墨的制備

王瑩瑩

摘 要：在現代印刷物中，非導電承印物上通過使用電性油墨可以保證印刷過程中的油墨具有排除積累靜電、導電的作用。該種油墨的應用范圍一般是在非導電性的承印物上，例如紙板、玻璃、塑料以及陶瓷等。印刷方式的選擇范圍也相對較廣，例如絲網印、柔性版印刷、凹版凸版印刷以及平板印刷等。

關鍵詞：導電油墨；制備；聚氨酯

通過膜厚的不同可以選擇不一樣的印刷方式，由于膜厚具有差異因此阻焊性、電阻以及耐磨性都具有差異。依照油墨的結構不同可以將導電油墨氛圍填充型和結構性兩大類。復合型油墨是目前市場上使用最多的油墨種類，其油墨中導電料大多會選擇無機填料，例如石墨、碳纖維以及金銀和銅、鎳、炭黑等，而石墨的連接料通常會選擇聚氨酯、環氧樹脂或者酚醛樹脂等。而在所有的連接料樹脂中，性能最佳的為環氧樹脂，并且原料價格也相對較低。不過環氧樹脂的耐沖擊性差且彈性小、脆性、粘度都相對較大，因此需要對其進行改性，才能夠更好的適應導電油墨的應用要求。在聚合物改性技術中，IPN即互穿聚合物網絡，能夠復合環氧樹脂和聚氨酯，從而形成完整的互穿聚合物網絡，這是目前粘結料領域中研究中最熱門的內容。通過強迫互容作用和協同作用，IPN結構能將環氧樹脂的耐熱性、粘接性同聚氨酯的高彈性相互結合，從而增加材料的韌性。文章則是研究分析了在環氧樹脂中加入醚鍵，從而增加韌性，并在改性后的材料中加入導電填料，導電油墨便從此制得。

在油墨的制備中，制備原料主要使用石墨、炭黑，并使用改性環氧樹脂作為連接料，并使用適宜的溶劑加入其中、固化劑以及分散劑，從而得到性能優良的導電油墨，通過對該油墨的性能進行研究，并引用在RFID中，可以看出，改性環氧樹脂的優勢十分明顯。

1 油墨制備

1.1 預聚體制備

將容量適宜的三口燒瓶至于實驗臺，并在其中加入聚乙二醇，對燒瓶進行加熱處理，即真空脫水，脫水后進行冷卻，待冷卻完成后加入N2進行保護，并保持內部維持80℃，盡快將適宜量的TDI加入，保證聚乙二醇和TDI摩爾量比為1：1.2，充分攪拌4h，停止反應，得到預聚體，帶反應物冷卻至室溫后放置待用。并用二正丁胺法進行測量，測得NCO含量為5%。

1.2 IPN合成

將環氧樹脂加入到待用的三口燒瓶中進行充分攪拌，攪拌過程中嫁入CAC，即乙二醇乙醚酸酯，直到將環氧樹脂溶解完全，保證反應容器內部溫度為70℃，同時將化學計量預聚體加入到反應溶脂中，保證預聚體同環氧樹脂質量比為1：9，反應時間兩小時，得到IPN。

1.3 油墨制備

將導電石墨同炭黑充分混合，其質量比為2：3，并加入IPN，即改性環氧樹脂，保證加入改性樹脂、混合物之間的質量比為6：25，并將環己酮、聚氨酯樹脂加入其中，從而作為溶劑以及固化劑，在加入分散劑后充分予以研磨，研磨時間控制為30min，得到導電油墨。

2 檢測分析

2.1 導電油墨固化行為分析

用Perkin ElmerDSC-7型熱分析儀進行差示掃描熱分析 （DSC），氣氛為靜態空氣，升溫固化，DSC的升溫速率為10℃/min，溫度范圍為35～180℃。

充分的分析證明后可以得出，在140℃時，導電油墨存在一個明顯放熱峰，這一性能同改性環氧樹脂有關。當導電油墨在140℃下加熱15分鐘后，導電油墨基本固化完全。

2.2 柔性電路板耐彎折性

用拓斯達TOS-817型搖擺實驗機測試改性環氧樹脂基導 電油墨印刷線路的耐彎折性。測定導電線條長2.4cm、寬0.9mm、厚3pm，測5個平行值，取平均值。實驗參數如下：搖擺角度：180°；搖擺速度：60次omin-1；搖擺次數：10000次；溫度：28℃，相對濕度：80%。

通過表1可以看出，導電碳漿中使用改性環氧樹脂作為油墨的連接料，并使用絲網印印刷成導電線路，對制成的導電線路進行180°彎折萬次后，其電阻率有所上升，由此可以看出使用聚氨酯改性環氧樹脂使得油墨的柔韌性得到了提升，因此使用該連接料制備的油墨符合電路印刷需求。

2.3 改性環氧樹脂基導電油墨印刷電路線條附著力

在印刷號的式樣線條上使用3米600#膠粘帶進行粘結，保證導電線條寬0.9mm，長10cm，厚度為3pm，保證導線方向同膠帶方向相互平行，并使用橡皮將膠帶擦平，靜置一分鐘，并垂直用力將膠帶撕開，觀察式樣條同膠帶上是否有拉脫的磨層，并對粘附后的線條進行檢測，觀察其電阻變化，每組線條需要進行五個平行值的測試，取其平均值。

表2 改性環氧樹脂基導電油墨印刷電路粘附實驗的電阻值x106Q

經3M600#膠粘帶拉脫實驗后，改性環氧樹脂基導電油墨印刷線條無膜層拉脫。由表可知粘附實驗后導電線路電阻r升率為29.95%。說明利用改性的環氧樹脂作連結料的導電油墨的附著力較好。

3 結束語

以2，4-甲苯二異氰酸酯與聚乙二醇反應合成的端異氰酸酯聚氨酯預聚體，對環氧樹脂改性中使用該種預聚體，并將改性后的環氧樹脂作為導電油墨的連接料，油墨使用導電石墨、炭黑作為填料，并適當的加入適量溶劑、固化劑、分散劑、固化劑等混合制成導電油墨，通過對該種導電油墨進行性能測試表明其附著力良好，且制備的導電線路能夠彎折10000次。

參考文獻

[1]王廷婷.導電油墨與RFID[J].印刷質量與標準化，2010.

[2]王艷芳，吳子剛，李士學，等.絲印導電油墨的研制[J].粘接，2011.