水性导电碳浆的制备及性能研究

水性导电碳浆的制备 及性能研究,答辩人 ： 指导教师： 专 业 ：印刷工程 学 号 ：,结构框架,1.研究目的及意义,由于印刷电路制造工艺及电取暖的飞速发展,导电油墨在数量上的需求越来越大，质量上的要求越来越精细化、科学化。目前，国内外都在环保方面做积极的研究。本实验研制的导电碳浆是以水为溶剂的导电油墨可替代替代传统的导电油墨，在固定水性连结料的情况下通过改变混合的石墨和炭黑不同比例的填充量来研究不同配比下油墨的性能，并且通过调配树脂比例使其附着强度和柔韧性都符合要求,克服了传统的溶剂型导电油墨在使用过程中污染环境、成本高的弊端。检测结果表明水性导电油墨不仅具有安全环保的优点，同时具有很好的导电性能。对今后水性导电碳浆的改进研究有重要意义。,2.实验过程及原理,2.水性导电油墨的制备,1.树脂体系的制备,丙烯酸与聚酰胺树脂接枝共聚的合成 改性后的树脂乳液制备,导电填料的选择 各组分的配比,制备工艺,混料,丙烯酸改性 聚酰胺树脂乳液,石墨、炭黑,去离子水,导电填料,树脂体系,溶剂,改性聚酰胺树脂的制备,无水乙醇 正丙醇,丙烯酸类单体,引发剂BPO,苯乙烯,混合物,胺化试剂三乙胺,本实验连结料选用采用丙烯酸类单体AA、MMA与APR接枝共聚合成的改性聚酰胺树脂。初步选定三乙胺为胺化试剂。再利用相反转技术将胺化后的改性聚酰胺树脂制成乳液。,溶剂,丁酮 BPO,改性聚酰胺树脂的制备,9.2%,9.9%,64.4%,16.5%,各组分所占总体系比例,10.0g,64.5g,9.5g,新型,17.0g,改性聚酰胺树脂的制备,本实验连结料选用采用丙烯酸类单体AA、MMA与APR接枝共聚合成的改性聚酰胺树脂。初步选定三乙胺为胺化试剂。再利用相反转技术将胺化后的改性聚酰胺树脂制成乳液。,(a),(b),(c),(d),水性导电油墨的制备,不同配比下的导电油墨 石墨/导电炭黑 2/3 石墨/导电炭黑 3/2 石墨/导电炭黑 2/2 （其中有两组连结料为水性丙烯酸）,丝印试样电阻检测,表1. 改性聚酰胺树脂基导电油墨印刷线路 粘附实验的电阻值/103,(a),(b),附着力测试,表2. 改性聚酰胺树脂基导电油墨印刷线路 粘附实验的电阻值/103,附着力测试方法 将3M胶粘带粘在已固化好的干燥的膜层导电碳浆印刷试样线路上，导电线条长9cm、宽2mm、厚105m,用高级绘图橡皮用力擦平，静置一分钟左右后，用力沿基材面的垂直方向迅速拉脱胶带，观察胶带上碳粉颗粒的粘附情况及试样线条是否有膜层拉脱，并测试粘附前后线路上的电阻变化情况。,导电机理,导电碳浆的导电机理包括两个方面：导电通路的形成和导电通路形成后的导电过程。,1.导电通路的形成：是指分散在基体中的导电填料在一定的工艺条件下达到电接触并实现导电的自组织宏观过程。当导电膜层中导电颗粒与基体中的非导电成分的比例达到一定限度（渗流阀值）后，导电颗粒相互接触形成导电通道，膜层电阻率突然下降，且随着导电填料颗粒的增多，粒子间距离进一步缩小，从而建立不同方向的导电通道，形成链状导电网络。 2.导电通路形成后的导电过程是载流子的迁移过程。 目前存在的导电理论有很多种，主要应用的是渗流理论、场致发射效应、量子力学隧道理论。,3.结果分析与讨论,从图中可以看出，当石墨和导电炭黑的比例为2:3时，实验制得的导电碳浆电阻阻值最小。原因是当导电炭黑含量不足时，石墨颗粒之间的空隙不能被炭黑的量充分填充，不能形成更完整的导电网络，导电填料间粒子的间距增大，因为隧道效应致使导电能力降低，体系的导电能力受影响也相应降低。,4X 显微镜分析,4倍显微镜下观察如图所示，通过比较分析可得，当石墨与导电炭黑的用量比为2：3时样品的印刷适性最好，试样印刷均匀，几乎无气泡，此比例下的油墨附着的均匀，反射性最好。随着石墨用量的减少，试样透射率不断减小，反射性越来越好，印刷效果越来越好，油墨附着的比较牢固。,(a),(b),(c),(d),4、结论,研究得出 以下结论,3）从印刷适性的实验结果可以看出，随着石墨用量的减少，印刷试样的透射率不断减小，反射性越来越好，油墨的附着力不断增强，印刷效果越来越好。,2）导电填料的总量固定不变时，石墨与炭黑之例为2:3时，油墨墨层的电阻最低，导电性最好。增大或减小炭黑的比例均使导电性降低。增加导电炭黑的用量可以提高导电碳浆中的溶剂挥发性能，丝网印刷时膜层所耗的干燥固化时间也相应的缩短。,1）AA、MMA的加入，能有效提高乳液性能，但是加量过高会影响乳液的耐水性。丙