一种纳米水性导电油墨及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于印刷材料技术领域，具体涉及一种纳米水性导电油墨，本发明还涉及该纳米水性导电油墨的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米水性导电油墨是一种既具有水性油墨特性又具有导电性能的添加了纳米级导电填料的新型功能油墨。
[0003]其中纳米银水性导电油墨:制备纳米银材料的成本较高，而且将纳米银颗粒重新分散到溶剂中需要额外的分散技术(如球磨分散、超声分散)，该工序较为复杂，而且再分散到溶剂中的纳米银颗粒稳定性较难控制。
[0004]复合的纳米水性导电油墨:如纳米铜表面形成一层纳米银，可以增强印制图形的导电性、抗氧化性，同时又可以降低成本。但该类油墨导电组分之间的亲和性较差，混合颗粒之间易发生凝聚。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种纳米水性导电油墨，解决了现有复合纳米水性导电油墨导电组分之间的亲和性差和混合颗粒之间易发生凝聚的问题。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种纳米水性导电油墨的制备方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是，一种纳米水性导电油墨，按照质量百分比由以下组分组成:多壁碳纳米管8?10%、六亚甲基二异氰酸酯20?22%、聚乙二醇-20008?10%、二羟甲基丙酸I?3%、N-甲基吡咯烷酮2?4%、1，6-己二醇0.3?3%、三乙胺I?3%、去离子水20?30%、二月桂酸丁基锡0.1?I %、丙酮I?3%、乙二醇6?9%、乙醇胺2?4%、聚乙二醇2001?2%、聚丙烯酰胺I?2%、聚丙烯乙酯I?2%、聚丙烯蜡I?2%、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚I?2%和大红色浆10%，上述组分质量百分比值和为 100%。
[0008]本发明所采用的另一个技术方案是，一种纳米水性导电油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0009]步骤1，按照质量百分比分别称取多壁碳纳米管8?10%、六亚甲基二异氰酸酯20?22%、聚乙二醇-20008?10%、二羟甲基丙酸I?3%、N_甲基吡咯烷酮2?4%、I, 6-己二醇0.3?3 %、三乙胺I?3 %、去离子水20?30 %、二月桂酸丁基锡0.1?I %、丙酮I?3 %、乙二醇6?9 %、乙醇胺2?4%、聚乙二醇2001?2 %、聚丙烯酰胺I?2%、聚丙烯乙酯I?2%、聚丙烯蜡I?2%、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚I?2%和大红色浆10%，上述组分质量百分比值和为100% ；
[0010]步骤2，将多壁碳纳米管加入乙二醇中磁力搅拌30min后超声分散30min，得到混合物A ;
[0011]步骤3，将六亚甲基二异氰酸酯和聚乙二醇-2000加入带有回流冷凝器、温度计和搅拌装置的四口烧瓶中，水浴加热升温至85°C搅拌2h后加入二月桂酸丁基锡反应30min ;然后将温度降至60°C快速加入二羟甲基丙酸和N-甲基吡咯烷酮的混合物，然后将水浴温度控制在60?70°C反应lOmin，在70°C处继续升温至85°C反应2h，再将温度降至35°C ；
[0012]步骤4，将1，6-己二醇溶于丙酮中，并与步骤2得到的混合物A混合均匀，然后缓慢加入步骤3的反应体系中，高速搅拌剪切Ih ;将溶于去离子水的三乙胺在高速搅拌下加入反应体系，然后加入剩下的去离子水乳化25?30min，反应完成后将混合物进行减压蒸馏，蒸出助溶剂丙酮，得到含碳纳米管的水性聚氨酯分散体；
[0013]步骤5，将大红色浆、步骤4得到的含碳纳米管的水性聚氨酯分散体、部分聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚混合并缓慢搅拌30min后倒入球磨罐中进行球磨后加入乙醇胺、聚乙二醇200、聚丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、聚丙烯蜡和剩下的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚，继续球磨4h，球磨机转速为400转/分，得到纳米水性导电油墨。
[0014]本发明的特点还在于，
[0015]步骤I中称取多壁碳纳米管之前需纯化，具体纯化步骤为:将未经处理的多壁碳纳米管在700°C空气中煅烧2h，加入4mol/L的NaOH溶液，加热回流2h，过滤、水洗，80°C下干燥2h后加入浓硝酸和浓硫酸的混合物，再在80 °C下加热回流50min后用去离子水洗涤至pH为7，最后在50°C下的真空干燥24h即得。
[0016]浓硝酸和浓硫酸的混合物中浓硝酸和浓硫酸的体积比为1:3。
[0017]步骤5中球磨机转速为400转/分，球磨时间为2h。
[0018]本发明的有益效果是，
[0019]1.本发明纳米水性导电油墨粘度小，固化速度快，省时省力节能；不存在自然挥发，油墨粘度稳定性好；印刷中不会有拉丝现象；光泽度高，墨层固化后有较好的耐摩擦和耐抗性，不存在有机挥发物，绿色、环保。
[0020]2.本发明纳米水性导电油墨的制备方法，通过纯化、磁力搅拌、超声等方法使多壁碳纳米管得到了充分地分离、分散，通过预聚体法制备水性聚氨酯，制备工艺方法新颖，在制备过程中添加碳纳米管，两者通过化学键结合，结合效果显著，稳定性好，且其工艺流程操作简单，设备成本低，可以实现批量化生产。
【附图说明】
[0021]图1是实施例1制备的纳米水性导电油墨的粒径及粒径分布图；
[0022]图2是实施例2制备的纳米水性导电油墨的粒径及粒径分布图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0024]本发明纳米水性导电油墨，按照质量百分比由以下组分组成:多壁碳纳米管8?10%、六亚甲基二异氰酸酯20?22%、聚乙二醇-20008?10%、二羟甲基丙酸I?3%、N-甲基吡咯烷酮2?4%、1,6-己二醇0.3?3%、三乙胺I?3%、去离子水20?30%、二月桂酸丁基锡0.1?1%、丙酮I?3%、乙二醇6?9%、乙醇胺2?4%、聚乙二醇2001?2%、聚丙烯酰胺I?2%、聚丙烯乙酯I?2%、聚丙烯蜡I?2%、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚I?2%和大红色浆10%，上述组分质量百分比值和为100%。
[0025]上述纳米水性导电油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施:
[0026]步骤1，将未经处理的多壁碳纳米管在700°C空气中煅烧2h，加入4mol/L的NaOH溶液，加热回流2h，过滤、水洗，80°C下干燥2h后加入浓硝酸和浓硫酸的混合物(浓硝酸和浓硫酸的体积比为1:3)，再在80°C下加热回流50min后用去离子水洗涤至pH为7，最后在50°C下的真空干燥24h得到纯化后的多壁碳纳米管；
[0027]步骤2，按照质量百分比分别称取纯化后的多壁碳纳米管8?10%、六亚甲基二异氰酸酯20?22%、聚乙二醇-20008?10%、二羟甲基丙酸I?3%、N_甲基吡咯烷酮2?4%、1，6_己二醇0.3?3%、三乙胺I?3%、去离子水20?30%、二月桂酸丁基锡0.1?I %、丙酮I?3%、乙二醇6?9%、乙醇胺2?4%、聚乙二醇2001?2%、聚丙烯酰胺I?2%、聚丙烯乙酯I?2%、聚丙烯蜡I?2%、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚I?2%和大红色浆10%，上述组分质量百分比值和为100% ；
[0028]步骤3，将纯化后的多壁碳纳米管加入乙二醇中磁力搅拌30min后超声分散30min，得到混合物A ;
[0029]步骤4，将六亚甲基二异氰酸酯和聚乙二醇-2000加入带有回流冷凝器、温度计和搅拌装置的四口烧瓶中，水浴加热升温至85°C搅拌2h后加入二月桂酸丁基锡反应30min ;然后将温度降至60°C快速加入二羟甲基丙酸和N-甲基吡咯烷酮的混合物，然后将水浴温度控制在60?70°C反应lOmin，在70°C处继续升温至85°C反应2h，再将温度降至35°C ；
[0030]步骤5，将1，6-己二醇溶于丙酮中，并与步骤3得到的混合物A混合均匀，然后缓慢加入步骤4的反应体系中，高速搅拌剪切Ih ;将溶于去离子水的三