專利名稱：一種射頻識(shí)別天線用水性油墨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以水性高分子樹(shù)脂作連接料、導(dǎo)電碳墨作導(dǎo)電材料，與水、乙醇及 消泡劑加工而成的射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)寫(xiě)成RFID)天線用水性 油墨及其制備方法，屬于印刷技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
目前，微電子技術(shù)正向各個(gè)領(lǐng)域滲透，導(dǎo)電印刷技術(shù)作為一種高新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 本產(chǎn)品是專門(mén)為RFID元件的發(fā)射天線上的印刷油墨，將印好的發(fā)射天線與RFID板等組合 而成；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形美觀、耐性久等優(yōu)點(diǎn)。油墨印刷電路工藝簡(jiǎn)單，效率高，而且還節(jié) 約金屬銅，是降低微電子產(chǎn)品成本的一條有效途徑，其他還有用在接觸式傳感面板，印刷扁 平精細(xì)電纜，低成本太陽(yáng)能電池，液晶顯示器用電流以及紅外線探測(cè)敏感元件等與可以調(diào) 試后應(yīng)用，在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用是多種多樣的。此外RFID是將油墨印刷在商品的的承印物 后制成，它是通過(guò)導(dǎo)電油墨將芯片發(fā)出的電波放大發(fā)送出去，根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)不同的頻 率規(guī)格等。傳統(tǒng)的天線制造都是在金屬范圍內(nèi)的加工，如金屬電鍍；金屬蝕刻等形成線狀天 線。用印刷法的探索會(huì)出現(xiàn)印刷的線條導(dǎo)電性不夠或線體只能加厚等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種RFID天線用水性油墨及 其制備方法，該油墨導(dǎo)電性好，穩(wěn)定性高，附著力好，固化溫度低，原料來(lái)源廣泛，而且其制 備方法簡(jiǎn)單易行。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種射頻識(shí)別天線用水性油墨，是以水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、乙醇、抗靜電劑、 炭黑分散劑、三乙醇胺、消泡劑和水為原料，各原料占原料總質(zhì)量的百分比分別為水性高 分子樹(shù)脂30% 50%、導(dǎo)電炭黑15% 25%、乙醇8% 12%、抗靜電劑3% 8%、炭黑 分散劑4% 9%、三乙醇胺2 % 5%和消泡劑1 % 3%，其余為水，然后將水性高分子 樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、水、乙醇、抗靜電劑和炭黑分散劑混合，分散均勻，充分研磨至細(xì)度不超過(guò) 10 μ m,過(guò)濾后再與三乙醇胺、消泡劑分散均勻而制得。本發(fā)明還提供了上述射頻識(shí)別天線用水性油墨的制備方法，該方法是以水性高分 子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、乙醇、抗靜電劑、炭黑分散劑、三乙醇胺、消泡劑和水為原料，各原料占 原料總質(zhì)量的百分比分別為水性高分子樹(shù)脂30% 50%、導(dǎo)電炭黑15% 25%、乙醇 8% 12%、抗靜電劑3% 8%、炭黑分散劑4% 9%、三乙醇胺2% 5%和消泡劑 3%，其余為水，按照上述原料和配比，采用以下步驟制備(1)將水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、水、乙醇、抗靜電劑和炭黑分散劑混合，充分?jǐn)?拌分散均勻；(2)將分散好的物料研磨至細(xì)度不超過(guò)10 μ m，否則再繼續(xù)研磨，直至細(xì)度符合要 求；
(3)將研磨好的物料過(guò)濾，再與三乙醇胺、消泡劑分散均勻，即制得射頻識(shí)別天線 用水性油墨。本發(fā)明 是以水性高分子樹(shù)脂作連接料、導(dǎo)電炭黑作導(dǎo)電材料，與水、乙醇、三乙醇 胺、消泡劑等加工制備RFID天線用水性油墨，其主要特點(diǎn)如下一、本發(fā)明所選用的水溶性高分子樹(shù)脂能滿足導(dǎo)電油墨連接料的特性要求。連接料是導(dǎo)電油墨中的成膜物質(zhì)，在油墨中連接料并不一定要求是導(dǎo)電性的聚合 物，它僅要求只要在某一溫度范圍內(nèi)固化時(shí)不產(chǎn)生電阻率，這一點(diǎn)是導(dǎo)電油墨的特性。作 為連接料的樹(shù)脂在油墨中既起到對(duì)導(dǎo)電材料的密封作用，又起到使導(dǎo)電粒子連結(jié)成膜的作 用，所以需要采用電阻變化小，穩(wěn)定性高的高分子聚合物作為連接料，使導(dǎo)電粒子在連接料 中分散性好、移動(dòng)性小、導(dǎo)電誤差小，能夠賦與油墨膜的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。連接料在印刷 圖形前使導(dǎo)電材料構(gòu)成一定粘度的印料，以完成印刷方式的圖形轉(zhuǎn)移，印刷后經(jīng)過(guò)固化過(guò) 程，使導(dǎo)電材料的微粒與微粒之間，微粒與基材之間形成穩(wěn)定的結(jié)合。利用目前市場(chǎng)上現(xiàn) 有的水性樹(shù)脂作為粘連劑，制成RFID天線用水性油墨，本發(fā)明人考慮選用韌性好、成膜后 疏水性強(qiáng)、表面張力小的由有機(jī)硅單體和丙烯酯類單體接枝共聚而制成的水溶性高分子樹(shù) 月旨，以改善導(dǎo)電油墨的表面張力，降低樹(shù)脂的內(nèi)聚力和提高樹(shù)脂的柔韌性，從而提高樹(shù)脂對(duì) PET薄膜的附著力。而水性丙烯酸已是公認(rèn)的環(huán)保型樹(shù)脂，也達(dá)到了導(dǎo)電油墨連接料的要 求。二、本發(fā)明以導(dǎo)電炭黑作導(dǎo)電材料，價(jià)廉物美。導(dǎo)電材料就是導(dǎo)電粒子，它要求導(dǎo)電性好、穩(wěn)定性高、固化溫度低、材料來(lái)源廣泛， 常用的有金粉、銀粉、銅粉、鎳粉、鋁粉、炭黑、石墨及其他復(fù)合粉末。以炭黑作為導(dǎo)電材料， 其導(dǎo)電性雖然沒(méi)有銀粉高，但價(jià)格便宜，也能滿足防靜電要求，如果用量得當(dāng)，對(duì)油墨的物 理性能影響不大。導(dǎo)電炭黑作為油墨的導(dǎo)電材料，其平均粒徑只有4 μ m，DET比表面積為 65(m2/g)，吸油值為250(g/100g)如HG-IF型。因此，兼顧導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電性和較好的涂層 性能，并考慮到要盡量降低生產(chǎn)成本，導(dǎo)電炭黑的濃度選擇在15% 30%的穩(wěn)定區(qū)域。三、本發(fā)明以水、乙醇等作為RFID天線用水性油墨的溶劑，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。溶劑在油墨中的主要作用是(1)溶解樹(shù)脂，使導(dǎo)電微粒(即導(dǎo)電材料)在聚合物 中充分分散，給予墨性；(2)調(diào)節(jié)粘度，給與印刷適應(yīng)性；(3)調(diào)節(jié)油墨的干燥速度。RFID天 線用水性油墨的溶劑不但要求具有親水性，而且也應(yīng)具有環(huán)保特性。本發(fā)明選擇水、乙醇和 抗靜電劑作為油墨的溶劑，與高分子水性樹(shù)脂、導(dǎo)電材料完全相匹配，從而保證了 RFID天 線用水性油墨的環(huán)保性能。四、選擇助劑適當(dāng)。消泡劑的加入會(huì)對(duì)導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電性能產(chǎn)生不良影響，在權(quán)衡利弊的情況下本發(fā) 明人有選擇性的加入了一定量的炭黑分散劑、消泡劑、三乙醇胺等。這些消泡劑的加入均能 導(dǎo)電油墨干燥后無(wú)空穴，使RFID天線用水性油墨的印刷產(chǎn)品得到最密集導(dǎo)電線體，質(zhì)量得 到提高。綜上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)產(chǎn)品不帶刺激性氣味，無(wú)有機(jī)溶劑(VOC)揮發(fā)，有利于環(huán)保，保障了印刷車(chē)間 操作工人的安全健康。(2)產(chǎn)品在使用過(guò)程中可直接用水稀釋，印刷完畢后印刷設(shè)備可直接用水清洗，對(duì)印刷車(chē)間環(huán)境無(wú)污染(3)產(chǎn)品不但適用于傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，而且更適用于當(dāng)今先進(jìn)的柔性版、凹版印刷 方式(60-80°C下30-80m/min)。與絲網(wǎng)印刷(80-110°C下l_8m/min)對(duì)比，提高生產(chǎn)效率 20倍以上，并可連續(xù)性生產(chǎn)。本發(fā)明解決了其原因?yàn)橛∷r(shí)產(chǎn)生的印刷空隙所致，為此，我 們采用了分散劑和消泡劑，得到了最密集的印刷堆積線段，獲得了高導(dǎo)效果，完成了水性的 高難度并提高了印刷速度，滿足了機(jī)器印刷的印刷條件(60-80°C下30-80m/min)(4)產(chǎn)品低溫固化，墨層固化快，附著牢度好，固化溫度在60-80°C。(5)滿足電阻率低、導(dǎo)電性能好，穩(wěn)定性高的使用要求，且材料來(lái)源廣，生產(chǎn)成本 低，為綠色產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以 下實(shí)施例。本發(fā)明所用水性高分子樹(shù)脂均為改性丙烯酸水溶性樹(shù)脂，該樹(shù)脂在60 80°C能 產(chǎn)生固化，且不產(chǎn)生高阻率，本發(fā)明實(shí)施例中采用水性高分子樹(shù)脂ViviPrint 540。實(shí)施例1本實(shí)施例中所用各原料及其占原料總質(zhì)量的百分比分別為38%水性高分子樹(shù) 月旨、18%超導(dǎo)導(dǎo)電炭黑BP2000、18%水、10%乙醇、5%抗靜電劑、6%炭黑分散劑、3%三乙 醇胺和2%消泡劑，然后采用上述原料和配比按照以下步驟進(jìn)行制備(1)將水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、水、乙醇、抗靜電劑和炭黑分散劑混合，充分?jǐn)?拌分散均勻；(2)將分散好的物料研磨至細(xì)度不超過(guò)10 μ m，否則再繼續(xù)研磨，直至細(xì)度符合要 求；(3)將研磨好的物料過(guò)濾，再與三乙醇胺、消泡劑分散均勻，即制得RFID天線用水 性油墨。將該RFID天線用水性油墨產(chǎn)品用凹版印刷方式在PET薄膜上印刷，制作成RFID 電子產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了測(cè)試結(jié)果，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1 表1.實(shí)施例1所得RFID天線用水性油墨的測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
一種射頻識(shí)別天線用水性油墨，其特征在于該油墨是以水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、乙醇、抗靜電劑、炭黑分散劑、三乙醇胺、消泡劑和水為原料，各原料占原料總質(zhì)量的百分比分別為水性高分子樹(shù)脂30％～50％、導(dǎo)電炭黑15％～25％、乙醇8％～12％、抗靜電劑3％～8％、炭黑分散劑4％～9％、三乙醇胺2％～5％和消泡劑1％～3％，其余為水，然后將水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、水、乙醇、抗靜電劑和炭黑分散劑混合，分散均勻，充分研磨至細(xì)度不超過(guò)10μm，過(guò)濾后再與三乙醇胺、消泡劑分散均勻而制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別天線用水性油墨，其特征在于所述水性高分子樹(shù) 脂為改性丙烯酸水溶性樹(shù)脂。
3.—種權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別天線用水性油墨的制備方法，其特征在于采用以下 步驟備(1)按權(quán)利要求中1所述原料和配比，將水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、水、乙醇、抗靜電 劑和炭黑分散劑混合，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆颍?2)將分散好的物料研磨至細(xì)度不超過(guò)10μ m，否則再繼續(xù)研磨，直至細(xì)度符合要求；(3)將研磨好的物料過(guò)濾，再與三乙醇胺、消泡劑分散均勻，即制得射頻識(shí)別天線用水性油墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻識(shí)別天線用水性油墨的制備方法，其特征在于步驟(1) 中所述水性高分子樹(shù)脂為改性丙烯酸水溶性樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種射頻識(shí)別天線用水性油墨及其制備方法，將水性高分子樹(shù)脂、導(dǎo)電炭黑、水、乙醇、抗靜電劑和炭黑分散劑按比例混合、分散均勻后，研磨使其細(xì)度符合要求，過(guò)濾后再與一定量三乙醇胺和消泡劑分散均勻，即制得射頻識(shí)別天線用水性油墨。本發(fā)明的油墨墨層固化快，附著牢度好，在使用過(guò)程中可直接用水稀釋，印刷完畢后印刷設(shè)備可直接用水清洗，適用于多種印刷方式，安全環(huán)保，且制備方法簡(jiǎn)單，材料來(lái)源廣，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)C09D11/10GK101967319SQ201010294968
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者李達(dá), 王君涵, 謝翠萍, 錢(qián)俊, 陳小雙, 馬立勝, 魏安娜 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)