一种环境友好型有机金导体浆料的制作方法

1.本发明属于电子浆料技术领域，具体涉及一种环境友好型有机金导体浆料，其采用环境友好型的水溶性体系有效降低了对环境的污染。


背景技术：

2.随着全球气候变暖，极端天气频发给世界各国都带来了巨额的经济损失，保护环境成为全球共识。各个国家都在加快淘汰污染严重的企业，并从各方面支持绿色环保能耗低的企业的发展，随着智能化、信息化相关产业的快速发展，其市场规模不断扩大，其中热敏打印机市场2019年全球规模已经达到409亿美元。
3.热敏打印头最关键材料的有机金浆导体浆料溶剂体系多采用二乙二醇丁醚、松油醇、松节油、十二醇酯等有机溶剂的一种或多种，使用中会造成大量有机溶剂挥发，加剧环境的污染，随着全球环境保护措施越来越严厉，有机金导体浆料行业朝着环境友好型方向的转型升级势在必行。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种环境友好型有机金导体浆料，采用环境友好型的水溶性体系有效降低对环境的污染。
5.针对上述目的，本发明采用的环境友好型有机金导体浆料是将重量百分比组成为：硫化香脂金40%～50%、金属有机物混合剂1.5%～9%、水溶性载体40%～60%的组分，采用高速乳化分散机在转速为20000～22000r/min下时长30～40min获得。
6.上述硫化香脂金由硫化香脂和三氯化金反应制得，具体制备方法为：将2%～8%的氯化金溶于异丙醇，制得氯化金含量（重量比）为 20%～30%的溶液，将上述溶液倒入含硫量为5%～15%的硫化香脂中，制成金、硫摩尔比为1∶0.1～0.2之间的溶液，将该溶液在80～90℃的温度下搅拌反应4～8小时，反应后采用异丙醇清洗结晶析出，减压至0.5～0.8个大气压蒸馏干燥0.5～1.5小时，最终得到黑褐色膏状硫化香脂金。
7.所述金属有机物混合剂为醇铅化合物、醇铋化合物、醇钴化合物、硅水溶性混合物、硼水溶性混合物和醇钒化合物的混合剂，所述醇铅化合物为异丙醇铅、乙二醇铅、丁二醇铅等中任意一种或多种，所述醇铋化合物为异丙醇铋、叔戊醇铋、乙醇铋等中任意一种或多种，所述醇钴化合物为异丙醇钴、乙醇钴等中任意一种或多种，所述硅水溶性混合物为硅溶胶等水溶性混合物，所述硼水溶性混合物为糖醇硼、螯合硼等水溶性混合物中任意一种或多种，所述醇钒化合物为三异丙醇氧钒、乙醇钒、叔丁醇钒等中任意一种或多种。优选所述金属有机物混合剂中，醇铅化合物、醇铋化合物、醇钴化合物、硅水溶性混合物、醇钒化合物、硼水溶性混合物添加量依次占所述有机金导体浆料重量的0.2%～1%、0.1%～1%、0.1%～0.5%、0.5%～2%、0.1%～0.5%、0.5%～4%。
8.上述水溶性载体由水溶性树脂、乳化剂和去离子水组成，优选其重量百分比组成为：28%～36%水溶性树脂、2%～3%乳化剂、60%～70%去离子水。其中，所述水溶性树脂为水溶
性聚氨酯、水溶性环氧树脂、水溶性丙烯酸树脂、水溶性纤维素、聚乙烯醇中任意一种或多种，所述乳化剂为乳化剂o-10、o-20、o-30等脂肪醇类非离子型乳化剂中任意一种或多种。
9.本发明的有益效果如下：本发明导体浆料的载体体系摒弃原有的有机溶剂体系，采用水体系，其中分散乳化是关键，为此本发明采用水溶性树脂、脂肪醇类非离子型乳化剂，金属有机物混合剂采用醇铅化合物、醇铋化合物、醇钴化合物、硅溶胶、糖醇硼、醇钒化合物等，通过高速乳化分散制备浆料。所制备导体浆料的烧结膜具有表面致密平整、耐酸碱、方阻低、附着力高等特点，达到现有有机溶剂体系的水平，最大程度降低挥发性有机溶剂对环境造成的污染，绿色环保属于环境友好型产品。
具体实施方式
10.下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
11.硫化香脂金的制备：将酸度为6%的氯化金溶于异丙醇，制得氯化金含量（重量比）为 24%的溶液，将上述溶液倒入含硫量为12%的硫化香脂中，制成金、硫摩尔比为1∶0.16的溶液，将该溶液在80～90℃的温度下搅拌反应7小时，反应后采用异丙醇清洗结晶析出，减压至0.8个大气压蒸馏干燥1.5小时，最终得到黑褐色膏状硫化香脂金。
12.1号水溶性载体的制备：按照重量百分比，将14%固体水溶性丙烯酸树脂s-90、14%聚乙烯醇bp-05、70%去离子水和2%乳化剂o-10混合，水浴加热至90～95℃，不断搅拌直至溶解完全、呈现均一状态后，停止加热，室温冷却，得到1号水溶性载体。
13.2号水溶性载体的制备：按照重量百分比，将18%固体水溶性丙烯酸树脂s-90、18%聚乙烯醇bp-05、62%去离子水和2%乳化剂o-10混合，水浴加热至90～95℃，不断搅拌直至溶解完全、呈现均一状态后，停止加热，室温冷却，得到2号水溶性载体。
14.3号水溶性载体的制备：按照重量百分比，将14%固体水溶性丙烯酸树脂s-90、14%聚乙烯醇bp-05、69%去离子水和3%乳化剂o-10混合，水浴加热至90～95℃，不断搅拌直至溶解完全、呈现均一状态后，停止加热，室温冷却，得到3号水溶性载体。
15.4号水溶性载体的制备：按照重量百分比，将18%固体水溶性丙烯酸树脂s-90、18%聚乙烯醇bp-05、61%去离子水和3%乳化剂o-10混合，水浴加热至90～95℃，不断搅拌直至溶解完全、呈现均一状态后，停止加热，室温冷却，得到3号水溶性载体。
16.上述固体水溶性丙烯酸树脂s-90由广州市顺泽沣化工有限公司提供，聚乙烯醇bp-05由东莞市伟才塑胶原料有限公司提供，乳化剂o-10由海安石油化工厂提供。
17.实施例1取40g硫化香脂金、52.5g 1号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
18.实施例2取45g硫化香脂金、47.5g 1号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/
l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
19.实施例3取50g硫化香脂金、42.5g 1号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
20.实施例4取45g硫化香脂金、47.5g 2号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
21.实施例5取45g硫化香脂金、47.5g 3号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
22.实施例6取45g硫化香脂金、47.5g 4号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
23.对比例1取45g硫化香脂金、47.5g 1号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为20000r/min下乳化15min，得到有机金导体浆料。
24.对比例2取45g硫化香脂金、47.5g 1号水溶性载体、0.5g异丙醇铅、0.5g异丙醇铋、0.3g异丙醇钴、2g硅溶胶（二氧化硅重量含量为50%）、0.2g三异丙醇氧钒、4g糖醇硼（硼含量200g/l）混合均匀，采用hcm-2.5型高速乳化分散机在转速为10000r/min下乳化30min，得到有机金导体浆料。
25.将上述实施例和对比例制备的有机金导体浆料分别采用325目的不锈钢丝网印刷在230
×
60mm的上釉基板上，流平，150℃烘干10～11min，采用网带式烧结炉按照850
±
2℃保持时间9.5～10.5min、升温时间为20～25min、降温时间为30～35min的烧结曲线进行烧结，得到样片。对样片进行耐酸碱、背光、粗糙度、方阻、附着力等测试，测试方法如下，测试数据见表1。
26.耐酸性测试：取干净烧杯添加硫酸和去离子水，直到溶液ph值为3。在溶液中放入样片，浸泡2小时后，将样片取出，吸干其表面水分，观察其是否有变色、起泡、脱落等现象。
27.耐碱性测试：取干净烧杯添加碳酸钠和去离子水，直到溶液ph值为12。在溶液中放入样片，浸泡2小时后，将样片取出，吸干其表面水分，观察其是否有变色、起泡、脱落等现象。
28.金膜附着力：采用刀片或无尘纸刮擦样片，观察金膜剥落状况，金膜无剥落即为达标。
29.方阻：将样片水平放置于四探针方阻仪的测量台上，使仪器的四探针垂直压下与样片表面接触，即可得到方阻值。
30.粗糙度测试：采用德国布鲁克台阶仪dektak xt测试。
31.背光测试：光源从样片背面照射，样片正面放大300倍后观察是否有透光现象。
32.附着力测试：采用gb/t 5210-2006中方法。
33.表1 浆料性能测试数据表1实验结果表明：本发明实施例1～6中，采用水溶性树脂，金属有机物混合剂采用醇类配合物或溶胶等水性混合物，并且将混合物在20000r/min转速下乳化30min，所的浆料印刷烧结后具有表面致密平整、耐酸碱、方阻低、附着力高特点，突出优点是载体体系环保。从对比例1和2的测试结果可以看出，乳化这个步骤非常重要，乳化时长缩短为15min或转速降低为10000r/min，产品烧结后的粗糙度、方阻、背光、耐酸碱、附着力性能均会显著变差。
34.上述实施例中，所述醇铅化合物可选自异丙醇铅、乙二醇铅、丁二醇铅中任意一种或多种，所述醇铋化合物可选自异丙醇铋、叔戊醇铋、乙醇铋中任意一种或多种，所述醇钴化合物可选自异丙醇钴、乙醇钴中任意一种或两种，所述硼水溶性混合物可选自糖醇硼、螯
合硼中任意一种或两种，所述醇钒化合物可选自三异丙醇氧钒、乙醇钒、叔丁醇钒中任意一种或多种；其中醇铅化合物、醇铋化合物、醇钴化合物、硅水溶性混合物、醇钒化合物、硼水溶性混合物的添加量依次占所述有机金导体浆料重量的0.2%～1%、0.1%～1%、0.1%～0.5%、0.5%～2%、0.1%～0.5%、0.5%～4%均可。
35.上述实施例中，所述水溶性树脂可选自水溶性聚氨酯、水溶性环氧树脂、水溶性丙烯酸树脂、水溶性纤维素、聚乙烯醇中任意一种或多种。

技术特征：
1.一种环境友好型有机金导体浆料，其特征在于，所述浆料是将重量百分比组成为：硫化香脂金40%～50%、金属有机物混合剂1.5%～9%、水溶性载体40%～60%的组分，采用高速乳化分散机在转速为20000～22000r/min下时长30～40min获得；所述硫化香脂金由硫化香脂和三氯化金反应制得；所述金属有机物混合剂为醇铅化合物、醇铋化合物、醇钴化合物、硅水溶性混合物、硼水溶性混合物和醇钒化合物的混合剂；所述醇铅化合物为异丙醇铅、乙二醇铅、丁二醇铅中任意一种或多种，所述醇铋化合物为异丙醇铋、叔戊醇铋、乙醇铋中任意一种或多种，所述醇钴化合物为异丙醇钴、乙醇钴中任意一种或两种，所述硅水溶性混合物为硅溶胶，所述硼水溶性混合物为糖醇硼、螯合硼中任意一种或两种，所述醇钒化合物为三异丙醇氧钒、乙醇钒、叔丁醇钒中任意一种或多种；所述水溶性载体由水溶性树脂、乳化剂和去离子水组成。2.根据权利要求1所述的环境友好型有机金导体浆料，其特征在于，所述金属有机物混合剂中，醇铅化合物、醇铋化合物、醇钴化合物、硅水溶性混合物、醇钒化合物、硼水溶性混合物的添加量依次占所述有机金导体浆料重量的0.2%～1%、0.1%～1%、0.1%～0.5%、0.5%～2%、0.1%～0.5%、0.5%～4%。3.根据权利要求1所述的环境友好型有机金导体浆料，其特征在于，所述水溶性载体的重量百分比组成为：28%～36%水溶性树脂、2%～3%乳化剂、60%～70%去离子水。4.根据权利要求1或3所述的环境友好型有机金导体浆料，其特征在于，所述水溶性树脂为水溶性聚氨酯、水溶性环氧树脂、水溶性丙烯酸树脂、水溶性纤维素、聚乙烯醇中任意一种或多种。5.根据权利要求1或3所述的环境友好型有机金导体浆料，其特征在于，所述乳化剂为脂肪醇类非离子型乳化剂。

技术总结
本发明公开了一种环境友好型有机金导体浆料，其是将树脂酸金、金属有机物混合剂、水溶性载体经高速乳化分散机乳化后制备而成，其中金属有机物混合剂为铅、铋、钴、硅、硼和钒的水溶性化合物或混合物，水溶性载体由水溶性树脂、乳化剂和去离子水组成。本发明浆料采用环境友好型的水溶性体系，有效降低了对环境的污染，且浆料印刷烧结后具有表面致密平整、耐酸碱、方阻低、附着力高，达到有机载体体系的产品水平，具有更好的应用前景。具有更好的应用前景。


技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构
受保护的技术使用者：西安宏星电子浆料科技股份有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/5/25