本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電油墨，具體涉及一種基于改性碳納米管的導(dǎo)電油墨及其制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電油墨是一類(lèi)具有特殊功能與用途的特種油墨，該油墨可被印刷在紙張、PVC、PE、玻璃等材料上，用作導(dǎo)電點(diǎn)、電路、電阻、天線等部件，在無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)、智能包裝、電子芯片、顯示屏幕等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，市場(chǎng)前景十分看好。目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)話的導(dǎo)電油墨以熱固性油墨居多，在使用一般需要較高的固化溫度，不適于在PET、PVC等材料上?；谧贤饩€光固化技術(shù)開(kāi)發(fā)的光固化導(dǎo)電油墨恰能克服傳統(tǒng)熱固性油墨的這一缺點(diǎn)，其較低的固化溫度、便捷的施工操作大大拓展了導(dǎo)電油墨的應(yīng)用領(lǐng)域。
導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電性功能主要是由其導(dǎo)電填料提供的，目前使用的導(dǎo)電填料有主要有金、銀、銅、炭黑、石墨烯、碳納米管等微粒，此外再配以溶劑、膠黏劑、填料以及一些添加劑就可制成油墨漿液。其中金系、銀系導(dǎo)電油墨雖然化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、導(dǎo)電性能好，但是成本高昂；銅系導(dǎo)電油墨雖然價(jià)格低廉，但是穩(wěn)定性較差；而廣泛使用的炭黑系導(dǎo)電油墨，雖然穩(wěn)定性好且價(jià)格便宜，但是其導(dǎo)電性并不理想，限制了其使用范圍。石墨烯與碳納米管極低的電阻率、優(yōu)異的穩(wěn)定性以及較低的價(jià)格使其成為傳統(tǒng)導(dǎo)電填料的最佳替代品，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的導(dǎo)電油墨在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)導(dǎo)電油墨的不足，在提高導(dǎo)電油墨穩(wěn)定性、導(dǎo)電能力的同時(shí)又能很好地控制其成本。同時(shí)，石墨烯和碳納米管具有較高的比表面積，容易交聯(lián)形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，非常適合用來(lái)印刷柔性電子器件，在目前電子信息時(shí)代有著重要的用途。
基于碳納米管開(kāi)發(fā)新型導(dǎo)電油墨之時(shí)，碳納米管與基體樹(shù)脂、溶劑等用料的相容性是限制其性能的一個(gè)重要因素；同時(shí)這些用作膠黏劑的樹(shù)脂本身導(dǎo)電能力又較差，其過(guò)高的投料比例也會(huì)進(jìn)一步降低油墨的導(dǎo)電性能。為此，從材料復(fù)合的角度來(lái)看，對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性，在提高其分散性與基質(zhì)相容性的同時(shí)不破壞其導(dǎo)電能力，對(duì)合成碳納米管導(dǎo)電油墨來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種合成光敏聚合離子液體改性碳納米管的方法，并以此作為填料來(lái)制備紫外線光固化碳納米管導(dǎo)電油墨的方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征在于聚合離子液體修飾碳納米管的制備，其技術(shù)方案可歸納為如下步驟：將碳納米管用混酸（H2SO4/HNO3）進(jìn)行活化之后經(jīng)丙烯酰氯處理可得到乙烯基功能化的碳納米管；取乙烯基功能化的碳納米管與鹵代烯烴進(jìn)行共聚，所得產(chǎn)物與乙烯基咪唑再進(jìn)行季銨鹽化反應(yīng)，隨后再進(jìn)行相應(yīng)的離子交換，即可得光敏聚合離子液體改性的碳納米管填料。
本發(fā)明所述導(dǎo)電油墨是取20-40份光敏聚合離子液體改性碳納米管填料、10-30份光敏預(yù)聚物、20-50份光敏單體、3-5份光引發(fā)劑、1-5份助劑，將上述材料混合，室溫下超聲攪拌均勻即可制得。
本發(fā)明所述的光敏預(yù)聚物為市售的含有“C=C”、環(huán)氧基團(tuán)等的不飽和聚酯、聚醚丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸樹(shù)脂以及不飽和樹(shù)脂中的一種或者幾種的復(fù)配混合物。
本發(fā)明所述的光敏單體為己二醇丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1-乙烯基-3-丁基雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、1-乙烯基-3丁基四氟硼酸鹽、1-乙烯基-3丁基六氟磷酸鹽的兩種或三種按一定的比例復(fù)配而成。
本發(fā)明所述的光引發(fā)劑為L(zhǎng)UCIRIN TPO、IRGACURE 651、IRGACURE 907和IRGACURE 2959中的一種或者幾種的混合物。
本發(fā)明所述的助劑為流平劑、消泡劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑中的一種或者幾種的混合物，具體看光敏預(yù)聚物和光敏聚合離子液體改性導(dǎo)電填料的種類(lèi)與含量而調(diào)整。
相對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在聚合離子液體的引入能提升碳納米管導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電能力，拓展導(dǎo)電油墨的使用范圍，還可提升導(dǎo)電油墨的穩(wěn)定性，同時(shí)本技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，可操作性極強(qiáng)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明簡(jiǎn)要的技術(shù)路線示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的所描述的內(nèi)容并不局限于此。
實(shí)施例1：取10g直徑50nm的多壁碳納米管，分散到混酸（H2SO4/HNO3）中，150 oC下反應(yīng)20 h，然后過(guò)濾烘干得到活化的碳納米管。取2g活化后的碳納米管，超聲分散到30ml丙酮溶液，加入3ml三乙胺，10ml丙烯酰氯，50 oC下反應(yīng)20 h，隨后過(guò)濾洗滌無(wú)水乙醇洗滌并真空干燥即得乙烯基功能的化的碳納米管。取1g乙烯基功能的化的碳納米管分散到100ml DMF中，加入1ml 4-溴-1-丁烯，加入1%的偶氮二異丁腈，氮?dú)獗Ｗo(hù)下聚合反應(yīng)15h，隨后抽濾并用充分的無(wú)水乙醇洗滌并烘干即得到聚合物修飾的碳納米管。接著將1g的聚合物修飾的碳納米管分散到20ml乙烯基咪唑溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)，70 oC下反應(yīng)48 h，隨后過(guò)濾并用充分的無(wú)水乙醇洗滌烘干，將烘干后的產(chǎn)物依次在10ml 25%、10ml 35%、10ml 45%四氟硼酸鈉溶液中各24h，最后抽濾用大量的去離子水洗滌即得到聚1-乙烯基-3丁基四氟硼酸鹽修飾的碳納米管填料。最后，取20份碳納米管填料、35份聚丙烯酸樹(shù)脂、35份單體（25份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯+10份1-乙烯基-3丁基四氟硼酸鹽）、5份LUCIRIN TPO、5份助劑（3份光穩(wěn)定劑LQ-292+2份流平劑BYK-333）混合，在Scientz-1500F超聲波分散儀（1500W）中分散1h，混合均勻后即得所要制備的UV光固化導(dǎo)電油墨。
實(shí)施例2：取10g直徑80nm的多壁碳納米管，分散到混酸（H2SO4/HNO3）中，150 oC下反應(yīng)30 h，然后過(guò)濾烘干得到活化的碳納米管。取2g活化后的碳納米管，超聲分散到30ml丙酮溶液，加入3ml三乙胺，10ml丙烯酰氯，50 oC下反應(yīng)20 h，隨后過(guò)濾洗滌無(wú)水乙醇洗滌并真空干燥即得乙烯基功能的化的碳納米管。取1g乙烯基功能的化的碳納米管分散到100ml DMF中，加入1ml 4-溴-苯乙烯，加入1%的偶氮二異丁腈，氮?dú)獗Ｗo(hù)下聚合反應(yīng)15h，隨后抽濾并用充分的無(wú)水乙醇洗滌并烘干即得到聚合物修飾的碳納米管。接著將1g的聚合物修飾的碳納米管分散到20ml乙烯基咪唑溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)，70 oC下反應(yīng)48 h，隨后過(guò)濾并用充分的無(wú)水乙醇洗滌烘干，將烘干后的產(chǎn)物依次在10ml 25%、10ml 35%、10ml 45%雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰溶液中各24h，最后抽濾用大量的去離子水洗滌即得到聚合離子液體修飾的碳納米管填料。最后，取15份碳納米管填料、35份聚丙烯酸樹(shù)脂、40份單體（25份三羥甲基丙烷三丙烯酸酯+15份1-乙烯基-3-丁基雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰）、5份IRGACURE 907、5份助劑（3份光穩(wěn)定劑LQ-292+2份流平劑BYK-333）混合，在Scientz-1500F超聲波分散儀（1500W）中分散1h，混合均勻后即得所要制備的UV光固化導(dǎo)電油墨。