本发明涉及一种安全健康环保的导电油墨及其制备方法，特别是涉及一种用于课堂教学的导电油墨及其制备方法。
背景技术：
导电油墨是采用导电材料分散在连结料中所制成的糊状油墨，俗称糊剂油墨。因其中含有导电材料，因此具有一定程度的导电性质，在工业上应用广泛，常用于印刷导电点或导电线路。但导电油墨中的成份较多，并含有大量的有毒有害物质，同时生产成本较高，不适于作为教具使用的学校的物理教学展示及相关实验当中。
技术实现要素：
本发明提供了一种安全健康环保的导电油墨及其制备方法，以至少解决导电油墨因含有有毒成份、成本高而无法作为教学教具来应用的问题。
本发明提供了一种安全健康环保的导电油墨，包括下列重量份的原料：导电炭黑5-20份、天然高分子水性油墨连接料30-40份、水30-40份、保湿剂0-0.5份、防腐剂0-0.5份。
进一步地，所述天然高分子水性油墨连接料选自阿拉伯胶、淀粉、明胶、琼脂中的一种或多种。
进一步地，所述保湿剂选自甘油、丙二醇、山梨醇中的一种或多种。
进一步地，所述防腐剂选自苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙中的一种或多种。
进一步地，所述导电油墨还包括金属粉末5-20份，所述金属粉末选自铜粉、镍粉、锌粉中的一种或多种。
进一步地，所述导电油墨还包括萜烯树脂5-20份。
进一步地，所述导电油墨还包括电致发光粉1-10份，所述电致发光粉为纳米硫化锌发光粉。
更进一步地，所述导电油墨还包括压电陶瓷粉5-25份，所述压电陶瓷粉选自偏铌酸钾钠、偏铌酸锶钡中的一种或多种。
本发明的另一目地在于提供一种安全健康环保导电油墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1：取天然高分子水性油墨连接料加入水中，在20-90℃下搅拌溶解后，加入保湿剂和防腐剂继续搅拌，形成均一的透明溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得的透明溶液，并进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为3-15μm，即得到导电油墨。
进一步地，所述步骤2中搅拌温度为50-80℃。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1.本发明导电油墨的成份简单，具有较低的生产成本，同时因其中含有大量的导电炭黑，使油墨具有良好的导电效果，可作为教具向学生进行物理展示及实验；
2.本发明通过采用水性油墨连接料，使油墨以水作为溶剂，避免了有机溶剂在油墨中的应用，从而降低环境污染，确保学生在应用该油墨进行物理实验时的安全；
3.本发明还采用天然高分子作为水性油墨连接料，利用天然高分子无毒无害可食用的特点，进一步的提高了油墨使用的安全性，确保导电油墨的安全环保；
4.本发明通过在油墨中加入防腐剂，有效解决天然高分子水性油墨连接料易受菌类污染的问题，确保油墨具有较长的使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
如无特殊说明，本发明实施例以及对照例中所使用的物料配比、百分比均为重量单位，水性油墨连接料、保湿剂、防腐剂为食品级。
实施例1
本发明实施例1导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑20份、阿拉伯胶40份、水40份、甘油0.5份、山梨酸钾0.5份。
本发明实施例1导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取阿拉伯胶加入水中，在60-80℃下搅拌溶解后，加入甘油和山梨酸钾继续搅拌，形成均一的透明溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得的透明溶液，在50-60℃下进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为3-5μm，即得到实施例1导电油墨。
实施例2
本发明实施例2导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑5份、淀粉30份、水40份、山梨醇0.2份、苯甲酸钠0.4份，锌粉20份。
本发明实施例2导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取淀粉加入水中，在70-90℃下搅拌溶解后，加入山梨醇和苯甲酸钠继续搅拌，形成均一的透明溶液
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得的溶液，在70-80℃下进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为5-10μm，即得到实施例2导电油墨。
实施例3
本发明实施例3导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑20份、琼脂30份、水30份、丙二醇0.5份、丙酸钙0.2份，萜烯树脂20份。
本发明实施例3导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取琼脂加入水中，在70-80℃下搅拌溶解后，加入丙二醇、丙酸钙和萜烯树脂继续搅拌，形成均一的透明溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得的透明溶液，在70-80℃下进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为10-15μm，即得到实施例3导电油墨。
实施例4
本发明实施例4导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑20份、明胶30份、水30份、甘油0.5份、山梨酸0.5份，纳米硫化锌发光粉10份。
本发明实施例4导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取明胶加入水中，在80-90℃下搅拌溶解后，加入甘油、山梨酸和纳米硫化锌发光粉继续搅拌，形成均一溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得溶液，在70-80℃下进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为3-15μm，即得到实施例4导电油墨。
实施例5
本发明实施例5导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑15份、阿拉伯胶35份、水35份、甘油0.5份、山梨酸钾0.5份，纳米硫化锌发光粉10份，偏铌酸钾钠压电陶瓷粉20份。
本发明实施例5导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取阿拉伯胶加入水中，在50-60℃下搅拌溶解后，加入甘油、山梨酸钾、纳米硫化锌发光粉和偏铌酸钾钠压电陶瓷粉继续搅拌，形成均一溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得溶液，在50-60℃进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为10-15μm，即得到实施例5导电油墨。
对照例1
本对照例1导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑20份、聚丙烯酸酯40份、水40份、甘油0.5份、山梨酸钾0.5份。
本发明对照例1导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取聚丙烯酸酯加入水中，在60-80℃下搅拌溶解后，加入甘油和山梨酸钾继续搅拌，形成均一的透明溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得的透明溶液，在50-70℃进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为3-5μm，即得到对照例1导电油墨。
对照例2
本发明对照例2导电油墨包括下列重量份的原料：导电炭黑20份、阿拉伯胶40份、水40份、甘油0.5份。
本发明对照例2导电油墨的制备方法如下：
步骤1：取阿拉伯胶加入水中，在60-80℃下搅拌溶解后，加入甘油继续搅拌，形成均一的透明溶液；
步骤2：取导电炭黑加入步骤1所得的透明溶液，在50-60℃下进行搅拌，待导电炭黑均匀分散后进行研磨，至油墨细度为3-5μm，即得到对照例2导电油墨。
为考察本发明所提供导电油墨的物理特性，取实施例1～5及对照例1～2的导电油墨分别在纸上画10厘米长、0.5厘米宽的墨线，将纸放于空旷处自然风干。待导电油墨凝固后，取两节1号碱性电池串联作为电源，取工作电压为3v的小灯泡作为电路上的用电设备。电源一端的电极与小灯泡内电路的一端相连，电源另一端的电极和小灯泡内电路的另一端分别与墨线两端相接，检测墨线导电性，测定结果如下表所示。
如上表所示，实施例1-5通过在油墨中添加导电炭黑，使油墨所形成的墨线具有导电能力，可以替代导线进行导电，适于作为教具向学生进行物理展示及实验。对照例1由于采用化工合成的油墨连接剂，使墨线具有少量异味，不利于学生的身体健康，因此不能用于教学。而实施例1-5则采用天然高分子作为油墨连接剂，具有安全环保的特点，可作为教学教具在学校中使用。实施例1-5相比于对照例2，通过添加防腐剂，阻止霉菌对天然高分子的代谢，有效抑制霉菌在墨线表面的生长，进而确保油墨具有较长的使用寿命。此外，实施例1-5采用食品级的水性油墨连接料、保湿剂和防腐剂作为导电油墨的原料，在确保原料简单易得的同时，保证导电油墨的安全环保。
特别的，如表中所示，实施例2中通过添加锌粉，在提高油墨导电能力的同时，使油墨及墨线表面具有金属光泽，进而提高油墨的外观。实施例3中通过添加萜烯树脂，使油墨干涸所形成的墨线表面具有黏性，可以将导线粘在表面，避免了连接过程中胶带的使用。实施例4中通过加入纳米硫化锌发光粉，使电流流经墨线时，对墨线内的纳米硫化锌发光粉进行激发，从而使墨线表面发光，提高了物理实验了乐趣性。实施例5中通过加入纳米硫化锌发光粉和偏铌酸钾钠压电陶瓷粉，在没有外界电压时，学生可以通过对墨线表面的按压使偏铌酸钾钠压电陶瓷粉产电，进而激发纳米硫化锌发光粉发光，从而激发学生对于物理的兴趣，促进学生认真学习。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。