一种导电浆料及其制备与应用
【专利说明】-种导电浆料及其制备与应用 (-)技术领域
[0001] 本发明设及一种导电浆料及其制备与应用。 (二)【背景技术】
[0002] 3D喷墨打印技术是一种增材制造 (Additive Manufacturing)技术，是信息化技 术、智能化制造和新材料科学结合的一种新兴的快速成型技术。3D喷墨打印不需要模具和 后续加工，被认为有可能改变制造业的未来，因而越来越引起各国政府和产业界的关注。3D 喷墨打印的位置精度和尺寸精度在各种快速成型技术中最高，通过采用多个喷头可W方便 地实现多材质的打印，因而最适合于制造高精度、多材质和复杂结构的目标物。
[0003] W集成电路板(PCB板)为例，如今PCB板均是W厚膜印刷和薄膜印刷的方式进行制 造。它们各有自己的优劣势所在:薄膜印刷通过减法间接工艺制造 PCB板，废"问题尤其 是废水问题严重，单层制备，对化学腐蚀敏感，成本高，但是在制作精度上远远优于厚膜印 巧化材质均匀性好;厚膜印刷W加成法直接工艺制造 PCB板，成本低、S废"问题不突出，对 苛刻环境稳定，多层制备，但是精度低，线条精细度差，材质均匀性差。而如若用3D喷墨打印 的方式来进行PCB板的制造，不仅可W综合双方的优势，还可W弱化双方劣势所在。但是也 不可否认，其成本相对于薄膜印刷还是会有一定的提高，性能也弱于有烧结过程的厚膜印 刷技术。
[0004] 利用3D喷墨打印技术实现多种材料的3D打印的前提条件是要有可W用于3D喷墨 打印的各种材质的均匀浆料体系，要打印具有电子功能的目标物，就需要有适用于3D喷墨 打印的电子浆料W打印导线、电阻、电容、电感、半导体等各种电子元器件。运方面的研究目 前国际上还非常少见。
[0005] 现有技术中对于用于喷墨打印的电子浆料类的研究，尤其是导电浆料的研究，还 是屡见不鲜的。如专利CN 101560349A公开发表了一种喷墨导电墨水的制备方法，专利CN 101547980A公开发表了一种高电阻率喷墨墨水组合物的制备方法等。但是运些发明都是针 对于薄膜印刷开发的，真正用于3D喷墨打印的电子浆料研究极为罕见。 (H)
【发明内容】
[0006] 本发明目的是针对现有技术中没有制作导电元件的3D喷墨打印材料，提供了一种 可用于3D喷墨打印的高固含量导电浆料及其制备方法与应用。
[0007] 本发明采用的技术方案是：
[000引本发明提供一种导电浆料，所述导电浆料由如下质量比的原料组成:光热双重固 化树脂1份，稀释剂1.5~4份，银粉0.5~11份;所述光热双重固化树脂为含丙締酸基的树 月旨;所述稀释剂沸点80°C~180°C、粘度ImPa ? S~2mPa ? S、表面张力20mN/m~30mN/m，易挥 发;所述银粉粒径为0.1~1皿。
[0009]所述光热双重固化树脂优选为环氧丙締酸树脂、聚醋丙締酸醋、聚酸丙締酸醋或 脂肪族环氧树脂。光热双重固化树脂是指既可W单独进行光固化，又可W单独进行热固化 的树脂。运里选用该类树脂作为固化基体是因为银粉的加入会影响光的传播，运样内层难 W固化部分就可W用热固化来进行弥补。稀释剂为所选光热双重固化树脂的良好溶剂，在 浆料中的作用为溶解树脂并使树脂充分分散，使浆料有一个合适的粘度W达到3D喷墨打印 的流变性要求。稀释剂性能要求为：沸点80°C~180°C，粘度Im化? S~2m化? S，表面张力 20mN/m~30mN/m，较易挥发，优选稀释剂为无水乙醇、丙二醇甲酸醋酸醋或异丙醇。银粉的 加入是为了让浆料具有导电性能，从而可W使所打印的元件具有导电性能，拓展3D喷墨打 印的应用范围，要求银粉的粒径在0.1~1皿之间，而导电率的大小通过银粉与树脂的比例 来调节。
[0010] 进一步，所述导电浆料还包括0.03-0.09份触变剂，所述触变剂为触变剂MT6900-20X(聚酷胺化合物，太原美特翔科技有限公司）。触变剂是一种分散在溶液中W后，通过氨 键/分子间作用力等非化学键建立起空间=维网状结构的助剂，其作用是为浆料在存放过 程中提供稳定性，由于其空间结构并非化学键所建立，在一定外力作用下，仍然能够回复粘 度W保证浆料符合3D喷墨打印要求。其性能要求为:与所选稀释剂具有良好的相容性，能够 快速建立=维结构，受力作用后其粘度变化明显。
[001。 进一步，所述导电浆料还包括0.008-0.025份光引发剂，所述光引发剂为2，4，6-S 甲基苯甲酯基-二苯基氧化麟(化学符号TP0)。光引发剂为通过吸收一定光波长的能量分解 成自由基，然后自由基引发组分中的单体、预聚体、官能团进行聚合反应。运里光引发剂是 为了浆料中的树脂在紫外光照下进一步进行交联固化反应。光引发剂要求为:最佳吸收波 长在400nm ~300nm。
[0012] 进一步，所述导电浆料由如下质量配比的原料组成：光热双重固化树脂1份，稀释 剂1.5~4份，银粉0.5~11份，触变剂为0.03-0.09份，光引发剂为0.008-0.025份，优选导电 浆料由如下质量配比的原料组成:光热双重固化树脂1份，稀释剂2~3份，银粉2~11份，触 变剂为0.02-0.08份，光引发剂为0.006-0.024份。
[0013] 本发明提供一种所述导电浆料的制备方法，所述方法为:将各组分按配方量混合， 超声分散，揽拌均匀，获得所述导电浆料，优选将光热双重固化树脂加入到稀释剂中，充分 揽拌使溶解完全，向溶液中加入银粉，充分揽拌后，超声5分钟，使银粉充分润湿分散，用质 量守恒法补充因挥发而损失的稀释剂，揽拌均匀，密封保存，得到产品。
[0014] 如果适当的添加触变剂将有利于浆料的稳定，具体的制作步骤如下:按配方量，将 光热双重固化树脂加入到稀释剂中，充分揽拌使其溶解完全，再加入触变剂(必要时可W用 机械揽拌效果更好），充分揽拌至溶液中看不到明显颗粒物，静置形成均一溶胶为止，揽拌 均匀，再加入银粉，充分揽拌后，超声5分钟，使银粉充分润湿分散，揽拌均匀，获得导电浆 料。
[0015] 如果适当的添加光引发剂将有利于浆料更快的进行光固化，具体的制作步骤如 下：按配方量，将光热双重固化树脂加入到稀释剂中，充分揽拌使其溶解完全，然后加入光 引发剂，充分揽拌使其溶解完全，再加入触变剂，充分揽拌至溶液中看不到明显颗粒物(必 要时可W用机械揽拌效果更好），静置形成均一溶胶为止，揽拌均匀，再加入银粉，充分揽拌 后，超声5分钟，使银粉充分润湿分散，揽拌均匀，获得导电浆料。
[0016] 此外，本发明还提供一种所述导电浆料在3D喷墨打印导电元件中的应用。
[0017] 与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在：
[0018] 本发明所述导电浆料选用光热双重固化树脂作为固化基体，可W用热固化来弥补 因填料对光散射、折射、吸收而造成的不能深度固化。同时，W稀释剂/触变剂相互调节的办 法，使本浆料保证3D喷墨打印喷射要求的同时又具有良好的稳定性。
[0019] 本发明采用3D喷墨打印的方式制作导电元件，可提升导电元件的精度并实现导电 元件的创意制作的多元化，将3D打印的领域由食品领域、医学领域拓宽到食品、医学、工业 领域，使3D打印的应用性进一步增加。此外，运种稀释剂/触变剂共同调节的办法，可W大大 提高最终零件中银粉的固含量，从而减小打印零件与传统制造件在功能上的差异。
[0020] W印刷PCB板上的电路为例：薄膜印刷由于是单层制造，且层厚在一定的范围内 (一般湿膜层不超过10微米），导致需要用优质的导电原料及通过加粗线宽来使电阻降到一 定的范围内W减少发热损耗，但是运样做又会使线路板面积大幅增加;厚膜印刷精度较低， 导致精细度较高的线路不稳定。然而，用本发明的导电浆料配W3的T印的方式，可进行多层 打印，打印目标性强，精确度高。 (四）【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于 此：
[0022] 本发明实施例所用银粉购自瞧锡纳米科技有限公司，粉末粒均径为0.8微米。所述 环氧丙締酸树脂购自江苏=木化工股份有限公司。
[0023] 本发明实施例所述超声破碎是采用超声波破碎机(JY99-IIDN，宁波新芝生物科技 有限公司，仪器频率:19.5~20.5KHZ)进行。
[0024] 实施例1
[0025] 将5g光热双重固化树脂（环氧丙締酸树脂）加入到IOg稀释剂（无水乙醇：粘度 1.06mPa ? S，沸点78.4°C，表面张力22.32mN/m，易挥发）中，充分揽拌使溶解完全。向溶液中 加入Ilg银粉(瞧锡纳米科技有限公司，粉末粒均径为0.8微米），充分揽拌后，超声破碎5分 钟，使银粉充分润湿分散，用质量守恒法补充因挥发而损失的稀释剂，揽拌均匀，即得到产 品导电浆料26g。各性能测试见表1。
[00%] 实施例2
[0027] 将5g光热双重固化树脂（环氧丙締酸树脂）加入到15g稀释剂（无水乙醇：粘度 1.06mPa ? S，沸点78.4°C，表面张力22.32mN/m，易挥发）中，充分揽拌使溶解完全。向溶液中 加入Ilg银粉(瞧锡纳米科技有限公司，粉末粒均径为0.8微米），充分揽拌后，超声破碎5分 钟，使