CN116970314A - 一种可印刷的导电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可印刷的导电涂料，其组分包括：丙烯酸乳液、改性二氧化硅、醇类、改性导电炭黑、表面活性剂、柠檬酸、水。其中，所述改性二氧化硅的原料为二氧化硅和柠檬酸；所述改性导电炭黑的原料为导电炭黑和柠檬酸。本发明中的导电涂料能够保持长期良好的导电性能，环境适应性好，不容易发生电阻率的变化，该导电涂料涂覆在印刷介质上可以有效阻止印刷油墨在印刷过程中的偏移，使得印刷的对位精准度更高，图像更加清晰。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种可印刷的导电涂料及其制备方法。
背景技术
在静电数字印刷中，印刷介质表面的静电荷会干扰喷头和墨水之间的电荷平衡，影响印刷质量。导电涂料因为具有使用方便、电磁屏蔽能力好的作用，在印刷介质表面上涂覆一层导电涂料形成承印层，将静电荷转移至涂料表面，可以减少静电干扰，从而提高印刷质量。而导电涂料一般按照是否依靠外加导电性填料来实现导电功能可分为结构型导电涂料和掺合型导电涂料。其中，掺合型导电涂料是通过在本身不具备导电性能的成膜树脂中掺入具有优异导电性的填料粒子，来最终实现涂层的导电性能。目前，在静电数字印刷领域中，传统的掺合型导电涂料往往存在导电材料与涂料基体及其它材料之间的相容性差、分散性差、电阻率不稳定、导电材料的环境适应性差等问题，严重影响印刷产品的质量。
中国专利CN105385321A公开了一种导电粉末涂料，该涂料的组分包括：树脂、固化剂、钛白粉、氧化锌粉、导电炭黑、消泡剂、交联剂，具备导电效果好的效果。但是导电炭黑与树脂基体相容性较差，容易出现聚合物与导电炭黑之间的界面剥离和分离，导致导电涂料的导电效果和耐久性受到影响。
因此，亟需开发一种材料组分之间稳定、相容性好、电阻率稳定的导电涂料。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可印刷的导电涂料，所述可印刷的导电涂料包括质量份数如下的成分：
丙烯酸乳液 50-80份
改性二氧化硅 20-30份
醇类 10-15份
改性导电炭黑 15-20份
表面活性剂 1-2份
水。
所述改性二氧化硅的原料为二氧化硅和柠檬酸；所述改性导电炭黑的原料为导电炭黑和柠檬酸。
进一步地，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
进一步地，所述醇类选自乙醇、丙醇、丁醇、甘油的一种或多种。
进一步地，所述丙烯酸乳液选自纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液的一种或多种。
进一步地，所述二氧化硅的粒径为0.5-10μm。
进一步地，所述导电炭黑的粒径为1-50μm。
本发明的另一个目的在于，提供所述可印刷的导电涂料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1、将二氧化硅和导电炭黑表面羟基化，得到羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑；
S2、将所述羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑与柠檬酸共混，超声加热，得到改性二氧化硅和改性导电炭黑；
S3、将所述改性二氧化硅和改性导电炭黑与其他成分共混，得到所述可印刷的导电涂料。
进一步地，步骤S2中，加热的温度为80-90℃。
进一步地，步骤S2中，加热的时间为1-3h。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的导电涂料制备过程中，柠檬酸与羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑发生酯化反应，形成改性二氧化硅和改性导电炭黑，改性后的二氧化硅和导电炭黑能够更好地分散在丙烯酸乳液中，提高了涂料组分之间的相容性和导电涂料的稳定性，从而提高静电数字印刷的印刷效率和稳定性。
2、导电炭黑作为导电填料具有高比表面积、良好耐久性、价格低廉特点，本发明中经改性后的导电炭黑可以在导电涂料基体中形成导电网络，能够保持长期良好的导电性能，环境适应性比传统导电炭黑更好，不容易发生电阻率的变化。
3、二氧化硅具有熔点高，一定的导热性，且加热时不容易产生形变等特点，本发明中经改性后的二氧化硅能够更均匀地分散在涂料中，杜绝了不同部位的隔热性能不同的情况，提高了涂料的耐高温性能，使用本发明的导电涂料可以防止印刷介质的承印层过热造成软化粘连等问题，而且本发明通过选择粒径大小合适的改性二氧化硅掺入导电涂料能在承印层表面形成众多微小的凹坑，阻止油墨在印刷过程中的偏移，使得印刷的对位精准度更高，图像更加清晰。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
本发明的实施例和对比例中所述丙烯酸乳液为巴德富RS-916F丙烯酸乳液。
本发明的实施例和对比例中所述二氧化硅的平均粒径为2μm。
本发明的实施例和对比例中所述导电炭黑的平均粒径为10μm。
本发明涉及的份数，除特别指明，否则均指质量份数。
实施例1
一种可印刷的导电涂料，所述可印刷的导电涂料包括如下质量份数的成分：
丙烯酸乳液 60份
二氧化硅 20份
乙醇 10份
导电炭黑 20份
十二烷基苯磺酸钠 2份
水 80份
所述可印刷的导电涂料的制备方法如下：
S1、将二氧化硅和导电炭黑浸泡分别在体积分数为70％的硫酸和25％的双氧水混合液中10h，过滤后用水反复洗涤后在60℃下干燥24h，得到羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑；
S2、将所述羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑与柠檬酸溶液加入反应釜中(二氧化硅:导电炭黑:柠檬酸＝1:1:100，m/m/m)，混合均匀，于80℃下进行超声反应3h，得到粗产物，然后用水反复洗涤粗产物，去除未反应的原料和副产物，在60℃下烘干24h，得到改性二氧化硅和改性导电炭黑；
S3、将20份改性二氧化硅、20份改性导电炭黑、10份乙醇、60份丙烯酸乳液中混合在80份水中，在搅拌器上搅拌3h，之后再加入2份十二烷基苯磺酸钠，搅拌30min，得到所述可印刷的导电涂料。
实施例2
一种可印刷的导电涂料，所述可印刷的导电涂料包括如下质量份数的成分：
所述可印刷的导电涂料的制备方法如下：
S1、将二氧化硅和导电炭黑浸泡分别在体积分数为70％的硫酸和25％的双氧水混合液中10h，过滤后用水反复洗涤后在60℃下干燥24h，得到羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑；
S2、将所述羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑与柠檬酸溶液加入反应釜中(二氧化硅:导电炭黑:柠檬酸＝1:1:100，m/m/m)，混合均匀，于80℃下进行超声反应3h，得到粗产物，然后用水反复洗涤粗产物，去除未反应的原料和副产物，在60℃下烘干24h，得到改性二氧化硅和改性导电炭黑；
S3、将20份改性二氧化硅、15份改性导电炭黑、10份乙醇、70份丙烯酸乳液中混合在100份水中，搅拌3h，之后再加入2份十二烷基苯磺酸钠，搅拌30min，得到所述可印刷的导电涂料。
对比例1
一种导电涂料，其制备方法、所用成分和质量份数，与实施例1均相同，唯一不同点在于，对比例1的导电涂料不含有改性二氧化硅和改性导电炭黑，而是以等质量份数的二氧化硅和导电炭黑代替。
测试例
导电性测试：将实施例1和对比例1所得的导电涂料分别使用丝棒以25g/m2涂布在尺寸为200mm×100mm、厚度为200μm涂塑纸基上，各制备样品3个(编号分别为1-3，和4-6)。使用RTS-9双电测四探针测试仪测试样品表面的电阻，记录为表面电阻①。然后再将样品置于90℃和85％相对湿度的条件下72h后，再次测量测试样品表面的电阻，记录为表面电阻②。最后取其平均值。
涂层外观测试：将实施例1和对比例1所得的导电涂料涂覆在200μm涂塑纸基的表面，涂层厚度为10μm，得到印刷介质。使用实施例1和对比例1的导电涂料制备得到的印刷介质进行打印，油墨采用HP indigo3500，然后通过肉眼观察样品之间色阶均匀性的区别。
测试结果如表1所示。
表1实施例1和对比例1导电涂料的性能测试结果
分析上表1可以得出，在表面电阻方面，实施例1与对比例1的表面电阻几乎相当，但经过72h的高温高湿处理后，对比例1的导电涂料表面电阻发生了明显变化，而实施例1仍然保持着稳定的表面电阻、导电性良好，说明该导电涂料具有较好的耐高温高湿性能，涂料的稳定性高。
在色差测试方面，使用实施例1的导电涂料制得的印刷介质打印出来的样品颜色均匀，无色差，而对比例1的样品则出现了略有色点的情况，说明实施例1的导电涂料在提高印刷产品的色阶均匀性方面表现更好。
综上所述，实施例1的导电涂料在导电性能、环境适应性能和印刷性能方面表现优异，应用前景良好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种可印刷的导电涂料，其特征在于，所述可印刷的导电涂料，包括如下质量份数的成分：
丙烯酸乳液 50-80份
改性二氧化硅 20-30份
醇类 10-15份
改性导电炭黑 15-20份
表面活性剂 3-5份
水。
所述改性二氧化硅的原料为二氧化硅和柠檬酸；所述改性导电炭黑的原料为导电炭黑和柠檬酸。
2.根据权利要求1所述可印刷的导电涂料，其特征在于，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
3.根据权利要求1所述可印刷的导电涂料，其特征在于，所述醇类选自乙醇、丙醇、丁醇、甘油的一种或多种。
4.根据权利要求1所述可印刷的导电涂料，其特征在于，所述丙烯酸乳液选自纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液的一种或多种。
5.根据权利要求1所述可印刷的导电涂料，其特征在于，所述二氧化硅的粒径为0.5-10μm。
6.根据权利要求1所述可印刷的导电涂料，其特征在于，所述导电炭黑的粒径为1-50μm。
7.如权利要求1-6任一项所述可印刷的导电涂料的制备方法，其特征在于，所述可印刷的导电涂料的制备方法包括如下步骤：
S1、将二氧化硅和导电炭黑表面羟基化，得到羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑；
S2、将所述羟基化的二氧化硅和羟基化的导电炭黑与柠檬酸共混，超声加热，得到改性二氧化硅和改性导电炭黑；
S3、将所述改性二氧化硅和改性导电炭黑与其他成分共混，得到所述可印刷的导电涂料。
8.根据权利要求7所述可印刷的导电涂料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，加热的温度为80-90℃。
9.根据权利要求7所述可印刷的导电涂料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，加热的时间为1-3h。
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