UV导电油墨及其制备方法.pdf

本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种UV导电油墨及其制备方法。由以下重量份数的原料制成：金属导电微粒30-40份、聚合性预聚物20-40份、感光性单体(活性稀释剂)20-25份、光引发剂0.5-2份和助剂(稳定剂、流平剂、消泡剂和分散剂)1-3份。本发明所述的UV导电油墨印刷时在UV灯的照射下，瞬间干燥固化，不需要外设烘干装置，采用UV紫外光照射固化的方式，减少化学溶剂排放，提高生产效率，降低RFID天线生产成本，本发明还提供其制备方法，工艺简单合理。

权利要求书
1.  一种UV导电油墨，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
金属导电微粒30-40份、聚合性预聚物20-40份、感光性单体20-25份、光引发剂0.5-2份和助剂1-3份。

2.  根据权利要求1所述的UV导电油墨，其特征在于：聚合性预聚物为含有C＝C不饱和双键的低分子树脂。

3.  根据权利要求1所述的UV导电油墨，其特征在于：聚合性预聚物为环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸树脂、聚丙烯酸丙酯或不饱和聚酯树脂中的一种或几种。

4.  根据权利要求1所述的UV导电油墨，其特征在于：感光性单体为含有丙烯酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基或烯丙基的化合物。

5.  根据权利要求1所述的UV导电油墨，其特征在于：感光性单体为烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯酸酯、咪唑基单丙烯酸酯、环碳酸酯单丙烯酸酯、环氧硅酮单体、硅酮类丙烯酸酯或乙烯基醚类单体中的一种或几种。

6.  根据权利要求1所述的UV导电油墨，其特征在于：光引发剂为二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮或安息二甲香醚。

7.  根据权利要求1所述的UV导电油墨，其特征在于：助剂为稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂按照质量比为(0.5-1):(1.2-2):(0.7-1.4)：(1.5-3)混合。

8.  根据权利要求7所述的UV导电油墨，其特征在于：稳定剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌或2，6-二叔丁基甲苯酚；流平剂为1081流平剂；消泡剂为聚有机硅氧烷消泡剂；分散剂为聚醚型超分散剂。

9.  一种权利要求1-8任一所述的UV导电油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂和助剂投入分散机中，搅拌混合，得到油墨连接料；
(2)将金属导电微粒加入到步骤(1)制备得到的油墨连接料中，然后进入砂磨机中进行研磨分散，混合均匀后密封包装。

10.  根据权利要求9所述的UV导电油墨的制备方法，其特征在于：步骤(2)中进入砂磨机为：按照0.05升-0.1升/分钟的流量进入砂磨机。

说明书UV导电油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于油墨技术领域，具体涉及一种UV导电油墨及其制备方法。
背景技术
导电油墨，导电油墨(electrically conductive printing ink)，用导电材料(金、银、铜和碳)分散在连结料中制成的糊状油墨，俗称糊剂油墨。具有一定程度导电性质，可作为印刷导电点或导电线路之用。金系导电墨、银系导电墨、铜系导电墨、碳系导电墨等已达到实用化，用于印刷电路、电极、电镀底层、键盘接点、印制电阻等材料。
RFID的英文全称是Radio Frequency Identification RFID，射频识别简单地讲就是一种非接触式的自动识别技术，它是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，整个识别工作无须人工干预，可以工作于各种恶劣环境。RFID技术可以识别高速运动的物体和单个非常具体的物体，并可同时识别多个标签。由于它采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而且可以同时对多个物体进行识别，所以，更方便快捷，除了这些，还有一个最大的特点是存储信息量非常大。未来电子标签的应用范围将是非常广泛的。
目前天线生产技术主要有蚀刻法(也称减法)、绕线法、电镀法(也称电铸法或电化学法)以及印刷法。印刷法天线是直接用导电油墨在绝缘基板(薄膜)上印刷导电线路，形成天线和电路，又叫添加法制作技术。主要的印刷方法已从只用丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等制作方法，较为成熟的制作工艺为网印与凹印技术。印刷技术的进步及其进一步应用于RFID天线的制作使RFID标签的生产成本降低，从而促进了RFID电子标签的应用。但目前天线印刷后干燥的方式主要靠红外线加热干燥的方式。
现有的普通导电油墨在印刷RFID天线时，需要通过电加热的大型烘箱进行干燥，温度90-120℃，停留时间在15-20分钟，需要消耗大量的电能，烘干箱占用较大空间，油墨中的化学溶剂挥发后，对环境造成污染，印刷天线的基材在高温环境下容易变形，烘干导电墨的时间长，生产效率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种UV导电油墨，采用UV紫外光照射固化的方式，减少化学溶剂排放，提高生产效率，降低RFID天线生产成本，本发明还提供其制备方法。
本发明所述的UV导电油墨，由以下重量份数的原料制成：
金属导电微粒30-40份、聚合性预聚物20-40份、感光性单体20-25份、光引发剂0.5-2份和助剂1-3份。
聚合性预聚物为含有C＝C不饱和双键的低分子树脂，低分子树脂分子量优选为1000-1500。
聚合性预聚物为环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸树脂、聚丙烯酸丙酯或不饱和聚酯树脂中的一种或几种，均为市售产品，优选为丙烯酸树脂。聚合性预聚物是决定UV导电油墨性能的重要成分，是UV导电油墨中的最基本成分，是成膜物质。本发明UV导电油墨采用该聚合性预聚物，在紫外线激发下，聚合反应形成的墨膜层硬度适中、耐摩擦性优异、附着性好、耐光性、耐化学品性和耐水性稳定，附着力好，满足做RFID天线的技术要求。
感光性单体(活性稀释剂)，在结构上为含“C＝C”不饱和双键的化合物，“C＝C”不饱和双键为丙烯酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基或烯丙基中的一种或几种，感光性单体优选为烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯酸酯、咪唑基单丙烯酸酯、环碳酸酯单丙烯酸酯、环氧硅酮单体、硅酮类丙烯酸酯或乙烯基醚类单体中的一种或几种。活性稀释剂是一种功能性单体，其在油墨中的作用是调节油墨的粘度、固化速度和固化膜性能。
光引发剂为夺氢型光引发剂、蒽醌类合硫杂蒽酮类光引发剂或裂解型光引发剂，优选为二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮或安息二甲香醚。采用本发明所述的聚合性预聚物、活性稀释剂和光引发剂，在遇到紫外光时，在紫外光的激发下，光引发剂会释放出自由基，引发聚合性预聚物、活性稀释剂一起进行聚合反应，成为高分子成膜物质，组成墨膜。
稳定剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、2，6-二叔丁基甲苯酚；稳定剂能够防止油墨存放时发生热聚合，提高油墨储存稳定性。
流平剂为1081流平剂，成分为聚醚改性聚硅氧烷；流平剂能够改善油墨层的流平性，防止缩孔的产生，使墨膜表面平整，同时也增加了油墨印刷的光泽度。
消泡剂为聚有机硅氧烷消泡剂；消泡剂能够消除油墨中的气泡，防止在印刷过程中在墨层中产生小孔，使墨膜平整均匀，方阻值一致，确保导电油墨导电性能的稳定性，除此之外还能有效地降低液体的表面张力，具体优异的消泡效果。
分散剂为聚醚型超分散剂，聚醚型超分散剂为本领域常规市售产品，其溶剂化链主要是环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃的均聚物或共聚物，其中主要包括环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。分散剂优选聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)及丙烯酸(AA)的共聚物。这类超分散剂的合成可以用锚固基团为起始剂，在加热、加压及催化剂存在的条件下，通过环醚物质的 开环反应制得。分散剂可以使UV导电油墨体系稳定，分散剂能够使纳米级导电微粒(颜料)降低表面张力，提高与连接料的相容性，使颜料在油墨中有很好的分散性，缩短油墨制造时的研磨时间；降低颜料的吸油量，以制造高浓度的油墨；防止油墨中颜料颗粒的凝聚合沉淀。
根据不同的聚合性预聚物、感光性单体和光引发剂选择加入的稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂的含量略有差异，比例不固定，助剂优选为稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂按照质量比为(0.5-1):(1.2-2):(0.7-1.4)：(1.5-3)混合。
金属导电微粒为银、铜或碳导电微粒，是本领域常规市售产品。金属导电微粒优选采用纳米级导电微粒，是经过纳米材料工艺制成的，优选为纳米级银导电微粒。
所述的UV导电油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂和助剂投入分散机中，搅拌混合，得到油墨连接料；
(2)将金属导电微粒加入到步骤(1)制备得到的油墨连接料中，然后进入砂磨机中进行研磨分散，混合均匀后密封包装。
其中：
步骤(1)中搅拌混合时间为2-3小时。
步骤(2)中进入砂磨机为：按照0.05升-0.1升/分钟的流量进入砂磨机。
整个制备过程要求在无紫外光，温度20-40℃的环境下进行。包装所用的包装袋要求采用不透光线的材质，产品贮存环境要求避光。
所述的UV导电油墨的整个制备过程要求在无紫外光的条件下制备，然后再避光条件下储存，使用时，印刷后在UV光线的照射下，即可固化。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的导电油墨采用UV紫外光照射固化的方式，减少了化学溶剂排放，提高生产效率，降低了RFID天线生产成本，同时为RFID防伪应用提供技术支持。
(2)本发明所述的UV导电油墨，适用于凸版、凹版、丝网及胶版印刷等方式，印刷后在UV光线作用下，迅速固化，无化学溶剂挥发，制成的天线具有附着力强、电阻率低、导电性能稳定等特点。
(3)本发明所述的UV导电油墨能够在普通纸张、PET膜、合成纸等多种材料上印刷，并且具有很好的附着力，适合多次加工流程。
(4)本发明各组分协同作用，使得到的导电油墨在UV灯的照射下，瞬间干燥固化，不需要外设烘干装置，油墨固化过程没有化学溶剂挥发，不会对环境造成污染，承印天线的基 材不会因为高温发生变形，生产速度快。
(5)本发明UV导电油墨适用于采用柔版印刷机印刷，在车速30-35米/分钟情况下，在紫外光波长200-350nm的紫外灯照射下，墨层厚度5-10μm(微米)，在17-20ms(毫秒)内干燥固化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中所用原料除特殊说明外均为市购。
实施例1
一种UV导电油墨，由以下重量份数的原料制成：
金属导电微粒35份、聚合性预聚物(环氧丙烯酸酯树脂)30份、感光性单体(烷氧基丙烯酸酯)25份、光引发剂(二苯甲酮)1份和助剂2份。
其中：助剂为稳定剂(对苯二酚)、流平剂(1081流平剂)、消泡剂(聚有机硅氧烷消泡剂)和分散剂(聚醚型超分散剂)按照质量比为0.8：1.5：1.0：2混合。
所述的UV导电油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂和助剂投入分散机中，按次序加入上述材料，控制物料温度在38℃，搅拌混合2.5小时，得到油墨连接料；
(2)将金属导电微粒加入到步骤(1)制备得到的油墨连接料中，搅拌2.5小时，然后：按照0.08升/分钟的流量进入砂磨机中进行研磨分散，混合均匀后密封包装。
对实施例1制备得到的UV导电油墨进行性能测试：
将实施例1制备得到的UV导电油墨用于采用柔版印刷机印刷，在车速35米/分钟情况下，在紫外光波长350nm的紫外灯照射下，墨层厚度10μm(微米)，在18ms(毫秒)内干燥固化。
实施例2
一种UV导电油墨，由以下重量份数的原料制成：
金属导电微粒30份、聚合性预聚物(聚丙烯酸丙酯)20份、感光性单体(碳酸单丙烯酸酯)20份、光引发剂(2-异丙基硫杂蒽酮)2份和助剂1份。
其中：助剂为稳定剂(对甲氧基苯酚)、流平剂(1081流平剂)、消泡剂(聚有机硅氧烷消泡剂)和分散剂(聚醚型超分散剂)按照质量比为0.5：1.2：0.7：1.5混合。
所述的UV导电油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂和助剂投入分散机中，按次序加入上述材 料，控制物料温度在40℃，搅拌混合2小时，得到油墨连接料；
(2)将金属导电微粒加入到步骤(1)制备得到的油墨连接料中，搅拌2小时，然后：按照0.05升/分钟的流量进入砂磨机中进行研磨分散，混合均匀后密封包装。
对实施例2制备得到的UV导电油墨进行性能测试：
将实施例2制备得到的UV导电油墨用于采用柔版印刷机印刷，在车速30米/分钟情况下，在紫外光波长200nm的紫外灯照射下，墨层厚度8μm(微米)，在20ms(毫秒)内干燥固化。
实施例3
一种UV导电油墨，由以下重量份数的原料制成：
金属导电微粒40份、聚合性预聚物(聚醚丙烯酸树脂)40份、感光性单体(咪唑基单丙烯酸酯)22份、光引发剂(安息二甲香醚)0.5份和助剂3份。
其中：助剂为稳定剂(2，6-二叔丁基甲苯酚)、流平剂(1081流平剂)、消泡剂(聚有机硅氧烷消泡剂)和分散剂(聚醚型超分散剂)按照质量比为1：2：1.4：3混合。
所述的UV导电油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂和助剂投入分散机中，按次序加入上述材料，控制物料温度在35℃，搅拌混合3小时，得到油墨连接料；
(2)将金属导电微粒加入到步骤(1)制备得到的油墨连接料中，搅拌3小时，然后：按照0.1升/分钟的流量进入砂磨机中进行研磨分散，混合均匀后密封包装。
对实施例3制备得到的UV导电油墨进行性能测试：
将实施例3制备得到的UV导电油墨用于采用柔版印刷机印刷，在车速35米/分钟情况下，在紫外光波长300nm的紫外灯照射下，墨层厚度5μm(微米)，在17ms(毫秒)内干燥固化。