新型導(dǎo)電油墨的制備工藝解析

　　導(dǎo)電性油墨是指印刷在非導(dǎo)電承印物上，使之具有傳導(dǎo)電流和排除積累靜電荷能力的油墨，一般是印在塑料、玻璃、陶瓷或紙板等非導(dǎo)電承印物上。印刷方式很多，如絲網(wǎng)印刷、凸版印刷、柔性版印刷、凹版印刷和平板印刷等均可采用?？筛鶕?jù)膜厚的要求選用不同的印刷方法，膜厚不同則電阻、阻焊性及耐磨擦性等亦各異。導(dǎo)電油墨按其結(jié)構(gòu)不同可分為結(jié)構(gòu)型和填充型兩類，目前應(yīng)用于電子行業(yè)的導(dǎo)電油墨主要是復(fù)合型導(dǎo)電油墨，所用的導(dǎo)電填料一般為無機(jī)填料，如金、銀、銅、鎳、炭黑、石墨、碳纖維等，而連結(jié)料樹脂通常選用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯等。其中環(huán)氧樹脂因性能優(yōu)良及原料廉價(jià)易得而在導(dǎo)電聚合物中廣為應(yīng)用，但也存在粘度大、脆性大、彈性小、耐沖擊性差等缺點(diǎn)，所以有必要對其改性增韌?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)（IPN）是聚合物改性的新領(lǐng)域，使聚氨酯和環(huán)氧樹脂復(fù)合、共混形成IPN體系，是近年來研究較多的課題。IPN結(jié)構(gòu)可通過強(qiáng)迫互容與協(xié)同效應(yīng)使聚氨酯的高彈性與環(huán)氧樹脂的良好耐熱性與粘接性有機(jī)結(jié)合在一起，以取得良好的增韌效果。我以端異氰酸酯聚氨酯為增韌劑，通過端異氰酸酯基與環(huán)氧樹脂上的仲羥基反應(yīng)，在環(huán)氧樹脂上引入柔韌性的醚鍵，從而改善環(huán)氧樹脂的韌性，并用改性后的環(huán)氧樹脂加入導(dǎo)電填料制得導(dǎo)電油墨。  

    在其應(yīng)用方面，它可以應(yīng)用在柔性電路和RFID上面。柔性電路是實(shí)現(xiàn)電子信息產(chǎn)品多功能化、集成化、小型化和低成本的關(guān)鍵部件。隨著電子產(chǎn)品與設(shè)備向輕、薄、小、低成本、多功能、高可靠性等方向發(fā)展，柔性電路的用量越來越大，利用導(dǎo)電油墨或?qū)щ娔ㄟ^印刷或打印的方式，在柔性絕緣基板上形成導(dǎo)電線路引起了廣泛關(guān)注。通過檢測表明改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨有良好的附著力，印制的導(dǎo)電線路抗彎折性達(dá)到10000次，滿足柔性印刷電路的要求。RFID是一種預(yù)期能夠代替條形碼的電子標(biāo)簽，由天線和微型芯片構(gòu)成，但是在推廣過程中，因其技術(shù)不夠經(jīng)濟(jì)而使發(fā)展受到阻礙，而用新型導(dǎo)電油墨印制的低成本標(biāo)簽天線，低成本封裝技術(shù)將促進(jìn)RFID標(biāo)簽的大規(guī)模生產(chǎn)，并成為未來一段時(shí)間內(nèi)決定該產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的關(guān)鍵因素之一。我以改性環(huán)氧樹脂作為連結(jié)料，導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨作為導(dǎo)電填料，加上適量的固化劑、溶劑和分散劑，制備了改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨，并對其性能進(jìn)行了研究，將其運(yùn)用到RFID中，天線的優(yōu)勢將會(huì)越來越突出。  

    一、連接料及油墨的制備  

    1.聚氨酯預(yù)聚體的制備  

    先在三口燒瓶中加入聚乙二醇，再加熱抽真空脫水1小時(shí)，待其冷卻后再充氮?dú)獗Ｗo(hù)，保持內(nèi)溫80℃，盡快加入化學(xué)計(jì)量的TDI，TDI和聚乙二醇用量的摩爾量比為1.2：1，攪拌4小時(shí)后停止反應(yīng)，即得到端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體，冷卻至室溫待用。用二正丁胺法測NCO含量為5%。  

    2.聚氨酯改性環(huán)氧樹脂IPN的合成  

    在三口燒瓶中加入環(huán)氧樹脂，再進(jìn)行攪拌，一邊進(jìn)行攪拌一邊加入乙二醇乙醚醋酸酯（CAC），直至環(huán)氧樹脂完全溶解，然后保持內(nèi)溫70℃，加入化學(xué)計(jì)量的聚氨酯預(yù)聚體，環(huán)氧樹脂：預(yù)聚體二者質(zhì)量比為9：1，反應(yīng)時(shí)間為2h，最后得到聚氨酯改性環(huán)氧樹脂IPN。  

    3.改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨的制備  

    先將質(zhì)量比為3：2的導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨混在一起，再加入聚氨酯改性環(huán)氧樹脂IPN（與混合物的質(zhì)量比為6：25），再加入少量固化劑（聚氨酯樹脂）、溶劑(環(huán)己酮)和分散劑（FA-196），在研磨機(jī)中研磨30分鐘，得到改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨。 

    二、導(dǎo)電油墨的檢測  

    1.改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨的固化行為  

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

    2.柔性電路板耐彎折性  

    用拓斯達(dá)TOS-817型搖擺實(shí)驗(yàn)機(jī)測試改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨印刷線路的耐彎折性。測定導(dǎo)電線條長2.4cm、寬0.9mm、厚3μm，測5個(gè)平行值，取平均值。實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：搖擺角度：180°；搖擺速度：60次·min-1；搖擺次數(shù)：10000次；溫度：28℃，相對濕度：80％。  

    3.改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨印刷電路線條附著力  

    將3M600#膠粘帶粘在已固化好的印刷試樣線條上，導(dǎo)電線條長10cm、寬0.9mm、厚3μm，保證粘膠帶長邊與導(dǎo)電線條方向平行，用高級繪圖橡皮用力擦平，放置1分鐘后，用力垂直迅速拉脫膠帶，觀察膠帶及試樣線條是否有膜層拉脫，并測粘附前后線條電阻變化值，每種導(dǎo)電線條測5個(gè)平行值，取平均值。  

    三、結(jié)論  

    以2，4-甲苯二異氰酸酯與聚乙二醇反應(yīng)合成的端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體，將其用于環(huán)氧樹脂的改性，以改性環(huán)氧樹脂作為連結(jié)料，導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨作為導(dǎo)電填料，加上適量的固化劑、溶劑和分散劑，制備的改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨，通過檢測表明改性環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電油墨有良好的附著力，印制的導(dǎo)電線路抗彎折性達(dá)到10000次。