[发明专利]一种高电导率的光敏电子墨水

说明书

本申请涉及墨水领域，具体公开了一种高电导率的光敏电子墨水。一种高电导率的光敏电子墨水，包括在光固化剂中固含量为30～45wt%的改性导电固体；所述改性导电固体由包括如下重量份的原料制得：石墨烯5～10份和磺化聚酰亚胺6～16份；所述改性导电固体由石墨烯和磺化聚酰亚胺经过非共价键改性制得。一种高电导率的光敏电子墨水可用于印刷PCB，其具有高电导率的优点。

技术领域

本申请涉及墨水领域，更具体地说，它涉及一种高电导率的光敏电子墨水。

背景技术

随3D打印技术的日益成熟，将光敏电子墨水置入3D打印机中，采用喷墨打印技术制得印制电路板(PCB)。光敏电子墨水一般由导电固体、光固化剂和光引发剂组成。导电固体分散在光固化剂中，随着光固化剂转移至基材(由PET等材料制成的高分子基板)上，紫外灯照后光引发剂对光固化剂进行引发，光固化剂交联固化，在基材表面形成导电材料，制得PCB。

目前，光敏电子墨水中的导电固体一般选择无机纳米材料和高分子导电材料，无机纳米材料包括纳米银等贵金属、氧化锌等金属化合物、碳纳米管、石墨烯等新型碳材料。高分子导电材料大多为稠环类芳香化合物，如并五苯、含硫杂环化合物等。

光固化剂一般为水溶性固化剂，由水性齐聚物或单体，如聚丙烯酸酯、聚氨酯等制成，水性齐聚物或单体在光引发剂的作用下产生大量自由基，几秒至几十秒内交联固化。目前，市场上主要选取较为环保的聚丙烯酸酯作为光固化剂。

但由于无机纳米材料难以相容于光固化剂中，且其纳米级尺寸易产生团聚作用，导致无机纳米材料在基材表面难以形成连续且稳定的导电网络，以无机纳米材料为导电固体的光敏电子墨水电导率较低，制得的PCB导电性能不佳。

发明内容

为了提高光敏电子墨水的电导率从而使得制得的PCB具有较高的导电性能，本申请提供一种高电导率的光敏电子墨水。

本申请提供一种高电导率的光敏电子墨水，采用如下的技术方案：

一种高电导率的光敏电子墨水，包括在光固化剂中固含量为30～45wt％的改性导电固体；所述改性导电固体由包括如下重量份的原料制得：石墨烯5～10份和磺化聚酰亚胺6～16份；所述改性导电固体由石墨烯和磺化聚酰亚胺经过非共价键改性制得。

通过采用上述技术方案，磺化聚酰亚胺为亲水性共轭聚合物，磺化聚酰亚胺与石墨烯发生非共价键改性，磺化聚酰亚胺通过π-π共轭、氢键等作用附着在石墨烯表面，对石墨烯起到阻聚作用，降低石墨烯发生团聚的可能性，同时改性导电固体在磺化聚酰亚胺的磺酸基等亲水基作用下能够均匀稳定地分散在光固化剂中。

光敏电子墨水固化后在基材表面形成导电网络，由于磺化聚酰亚胺和石墨烯之间、磺化聚酰亚胺与磺化聚酰亚胺之间均具有π-π共轭结构，可为载流子移动提供通道，且当改性导电固体在此固含量范围内时，石墨烯与石墨烯之间具有较好的电接触，载流子在导电网络中的迁移连续且高效，光敏电子墨水具有较高的电导率。

优选的，所述石墨烯和磺化聚酰亚胺的重量比为1:2。

通过采用上述技术方案，在此重量比下，光敏电子墨水的电导率由2764μs/cm提高至2991μs/cm。

优选的，所述石墨烯的尺寸结构为：片径为3μm，厚度为5nm。

通过采用上述技术方案，在此尺寸结构下，磺化聚酰亚胺对石墨烯的阻聚效果最佳，石墨烯能够充分地分散在固化剂中，同时石墨烯之间具有较高的电接触，光敏电子墨水具有较高的电导率。

优选的，所述磺化聚酰亚胺的数均分子量为1300～2100。