文獻(xiàn)綜述-水性導(dǎo)電碳漿的制備及性能研究

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1、文獻(xiàn)綜述學(xué)院輕工學(xué)院專業(yè)印刷工程導(dǎo)師學(xué)生學(xué)號(hào)2015年3月20日1緒論1.1前言導(dǎo)電碳漿也可稱為碳系導(dǎo)電油墨，是以非金屬導(dǎo)體材料碳系顆粒均勻地分布于熱塑性或熱固性樹(shù)脂中形成的粘稠漿狀物。導(dǎo)電碳漿經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷再加熱干燥固化（低于150℃）之后所得的絲印圖形，其墨膜的墨層具有非常好的導(dǎo)電性能，而且固化膜層不易被氧化，性能較穩(wěn)定，耐酸性、耐堿性及溶劑腐蝕性，可起到保護(hù)和導(dǎo)電的作用。導(dǎo)電碳漿在基材上的附著力強(qiáng)，抗剝離，適用于PET、銅箔及線路板等材質(zhì)，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域及對(duì)固化膜層電阻的要求，具有不同型號(hào)[1]。導(dǎo)

2、電碳漿的方阻一般都大于30?/□/mil，與導(dǎo)電銀漿（一般都小于50m?/□/mil）相比方阻值較大，但性能穩(wěn)定、成本低、性價(jià)比高，是電子元器件封裝、電極和互聯(lián)的關(guān)鍵材料[2]。目前，導(dǎo)電碳漿以其優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕等性能，廣泛應(yīng)用于薄膜開(kāi)關(guān)、柔性電路、醫(yī)療電子、通訊設(shè)備、汽車電子、電磁屏蔽等諸多行業(yè)[3]。1.1.1導(dǎo)電碳漿的優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)電碳漿具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：1.性能穩(wěn)定：碳漿比其他金屬油墨更具有耐磨性。環(huán)境的變化對(duì)它的導(dǎo)電性能影響很小。2.阻值可控：碳漿的阻值可以根據(jù)需要進(jìn)行的配比設(shè)計(jì)，一般

3、可設(shè)定為：50Ω、100Ω、100kΩ、100MΩ等不同等級(jí),以便某些電子元器件能夠生產(chǎn)出恒定阻值的產(chǎn)品。3.固化溫度低：碳漿較銀漿而言，其固化溫度一般較銀漿低(10～20)℃。4.微粒細(xì)：碳漿中的石墨或碳黑通過(guò)球磨可以獲得更細(xì)的微粒，有利于網(wǎng)版印刷作業(yè)。5.價(jià)格低廉：碳漿的價(jià)格一般僅有銀漿的1/10左右，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行搭配使用，能夠降低生產(chǎn)成本。由于真實(shí)導(dǎo)電性優(yōu)良的是石墨化的碳，石墨化程度越高，導(dǎo)電性越好。所以通常來(lái)講，石墨的導(dǎo)電性優(yōu)于碳黑（兩者均純度很高的情況下，假如純度不高，沒(méi)可比性）。但是在聚合物

4、系統(tǒng)中，起導(dǎo)電作用的要素除了所加導(dǎo)電粉體自身的導(dǎo)電性外，還與導(dǎo)電粒子在聚合物中的散布狀況有關(guān)。平等質(zhì)量的碳黑和石墨，因?yàn)樘己诒戎馗?，其在聚合物中占有了更大的體積分?jǐn)?shù)，有利于構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，然后獲得了比石墨粉做填料非常好的導(dǎo)電作用。由于炭黑能形成鏈狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)有許多間隙，加入石墨填滿這些間隙就能得到電阻率最小和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好的導(dǎo)電混合物，所以本實(shí)驗(yàn)，選用導(dǎo)電炭黑與石墨作為填料。1.2水性導(dǎo)電油墨研究意義2由于印刷電路制造工藝及電取暖的飛速發(fā)展,導(dǎo)電油墨在數(shù)量上的需求越來(lái)越大，質(zhì)量上的要求越來(lái)越精細(xì)化、科學(xué)化

5、。目前，國(guó)內(nèi)外都在環(huán)保方面做積極的研究。本實(shí)驗(yàn)研制的導(dǎo)電碳漿是以水為溶劑的導(dǎo)電油墨可替代替代傳統(tǒng)的導(dǎo)電油墨，在固定水性連結(jié)料的情況下通過(guò)改變混合的石墨和炭黑不同比例的填充量來(lái)研究不同配比下油墨的性能，并且通過(guò)調(diào)配樹(shù)脂比例使其附著強(qiáng)度和柔韌性都符合要求,克服了傳統(tǒng)的溶劑型導(dǎo)電油墨在使用過(guò)程中污染環(huán)境、成本高的弊端。檢測(cè)結(jié)果表明水性導(dǎo)電油墨不僅具有安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有很好的導(dǎo)電性能。對(duì)今后水性導(dǎo)電碳漿的改進(jìn)研究有重要意義。1.3水性導(dǎo)電油墨的組成水性油墨簡(jiǎn)稱為水墨，是由色料、連結(jié)料和各種混合助劑經(jīng)復(fù)合

6、研磨加工而成。水性導(dǎo)電油墨與水性油墨一樣主要由導(dǎo)電填料、連結(jié)料、水性導(dǎo)電油墨用助劑、水性導(dǎo)電油墨用溶劑組成。1.3.1導(dǎo)電填料導(dǎo)電填料：金屬粉末、碳黑、石墨、金屬氧化物等，水性導(dǎo)電油墨一般是將導(dǎo)電填料均勻地分散在有機(jī)或者無(wú)機(jī)的成膜基材中從而形成的復(fù)合體。導(dǎo)電填料在連結(jié)料樹(shù)脂體系和溶劑中，干燥固化之前一直處于獨(dú)立是互不接觸狀態(tài)，此時(shí)油墨既是處于相對(duì)絕緣狀態(tài)。成膜時(shí)，溶劑和水不斷地?fù)]發(fā)，樹(shù)脂體系的基料也不斷地干燥固化，體系狀態(tài)收縮，干燥后的墨層變硬，一定程度后，填料間由于相互接觸網(wǎng)絡(luò)初步形成從而使涂層具備

7、導(dǎo)電性。1.3.2連結(jié)料連結(jié)料是導(dǎo)電油墨的主要成膜物質(zhì)，在導(dǎo)電涂層中起骨架作用。水性油墨的連接料主要由水性高分子乳液或水分散性樹(shù)脂胺類化合物及其他有機(jī)溶劑（及少量醇類）組成。樹(shù)脂是連結(jié)料最主要的成分，導(dǎo)電油墨連結(jié)料中的樹(shù)脂普遍采用的是水溶性丙烯酸共聚樹(shù)脂，它對(duì)油墨的粘度、附著力、光澤度、干燥性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、耐熱性及印刷適應(yīng)性都有很大的影響。水性油墨即水基印刷油墨，是經(jīng)過(guò)物理及化學(xué)反應(yīng)將水性高分子乳液、有機(jī)顏料、樹(shù)脂、表面活性劑及相關(guān)助劑混合制得的，由于它的溶劑區(qū)別于傳統(tǒng)油墨，以水為溶劑，替換掉

8、了傳統(tǒng)油墨中揮發(fā)性、毒性很強(qiáng)的有機(jī)溶劑，印刷過(guò)程中防止印刷操作工人操作時(shí)健康安全受到威脅，避免了污染大氣環(huán)境，對(duì)操作環(huán)境，工作場(chǎng)所消除了易燃易爆的安全隱患，使工作的安全性得以提高。另一方面，水性油墨相于比溶劑型油墨，大大節(jié)約了其使用成本，成本節(jié)約了大概30%左右。水墨的這種獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)符合日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，在全球范圍內(nèi)越來(lái)越受到包裝印刷界的青睞，并逐漸向報(bào)刊印刷行業(yè)迅速擴(kuò)展。本實(shí)驗(yàn)選用的連結(jié)料樹(shù)脂為改性聚酰胺樹(shù)脂。21.3.3水性導(dǎo)電油墨所用的溶劑水性油墨