一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备与打印方法技术

本发明专利技术公开了一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备与打印方法，导电墨水的制备方法为：配置有机溶剂；在有机溶剂中加入0.75～1wt％的分散剂，分散剂为聚丙烯酸铵、柠檬酸铵、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种或多种任意质量比混合；称取质量比为1：0.079～0.01的纳米铜粉和聚乙烯吡咯烷酮，加入，充分搅拌后进行超声分散，固相含量为4.5vol％～5vol％；放到高速匀浆机下搅拌，滤除粒径大于1μm的团聚形成的大颗粒，即得。本发明专利技术能够精确控制导电墨水的粘度和表面张力，极大地改善了打印机喷头堵塞的问题，能够通过商用喷墨打印机打印。商用喷墨打印机打印。商用喷墨打印机打印。

【技术实现步骤摘要】
一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备与打印方法


[0001]本专利技术属于增材制造
，涉及一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备与打印方法。

技术介绍

[0002]得益于其低成本、免接触、低原料消耗、数字化和增材制造等优点，喷墨打印在印刷电子的制造工作方面展现出了独特的优势，它为人们提供了一种集成电子电路的简易方法，但是如果将这项技术运用于制造电子器件和产品，还存在许多的技术难题；比如，喷墨打印机对于墨水的性能要求很高，比如墨水的粘度和表面张力都需要在合适的范围内，粘度太低无法满足按需喷墨，粘度太高会使喷头堵塞，表面张力太高墨水就无法喷出，表面张力太低会对打印图案的连续性产生影响。此外，墨水能否与基板紧密黏附，影响打印图案的精度与完整度，这些都对电子器件的制造有很大的影响。
[0003]现有导电油墨打印的打印机多为用于实验研究的数字化电子线路打印机，选用的喷头都是工业喷头，喷嘴数量为720～1440，三轴打印，配备固化烧结系统等。设备比较大，并且成本非常高。目前国内没有利用商用喷墨打印机来实现导电油墨打印的，主要还是导电墨水的打印性能问题，包括墨水的粘度、表面张力以及墨滴喷射性能都对打印机有着很高的要求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，精确控制导电墨水的粘度和表面张力，极大地改善了打印机喷头堵塞的问题，能够通过商用喷墨打印机打印，解决了现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术的另一目的是，提供一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的打印方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1，配置有机溶剂；有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇或二乙二醇中的任意一种或多种任意质量比混合，进行超声分散；
[0008]S2，在有机溶剂中加入0.75～1wt％的分散剂，分散剂为聚丙烯酸铵、柠檬酸铵、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种或多种任意质量比混合；搅拌均匀并且进行超声分散；
[0009]S3，称取质量比为1：0.079～0.01的纳米铜粉和聚乙烯吡咯烷酮，加入步骤S2所配制的溶液中，充分搅拌后进行超声分散，固相含量为4.5vol％～5vol％；
[0010]S4，将步骤S3所配得的纳米铜墨水放到转速为13000～14000r/min的可调高速匀浆机下搅拌25～30min，使金属粉能够充分均匀分散；
[0011]S5，滤除粒径大于1μm的团聚形成的大颗粒，即得。
[0012]进一步的，所述步骤S1中，有机溶剂为体积比为3：1：1的乙醇、乙二醇和丙三醇配
制成混合溶剂。
[0013]进一步的，所述步骤S2中，分散剂为聚乙二醇与十六烷基三甲基溴化铵按照质量比1：1混合。
[0014]进一步的，所述步骤S3中纳米铜粉为市售的平均粒径为50nm的球形铜粉。
[0015]进一步的，所述步骤S1、S2中超声分散的时间为10～15min，所述步骤S3中超声分散的时间为25～30min。
[0016]一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的打印方法，包括以下步骤：
[0017]步骤1，选择未烧结致密的陶瓷材料作为打印的基板，陶瓷基板的烧结温度为1100℃，并且对打印基板进行表面处理；
[0018]步骤2，将画好的图案导入到打印软件中，将基底放置在字车上，调整字车与喷头的相对高度，由控制系统控制字车前后移动，同时控制系统控制墨车在水平X方向、Y方向移动以打印出需要的图案；
[0019]步骤3，将打印好的样品放到烘箱中进行干燥，烘箱温度设为60～80℃，时间为30min；
[0020]步骤4，将干燥得到的样品在还原气氛中烧结，烧结温度为300～600℃，烧结时间为60min。
[0021]进一步的，所述步骤1中，基板表面处理：使用丙酮、甲醇和去离子水在超声波仪中对基板清洗5～10min，然后再用异丙醇溶液对基板清洗5～10min。
[0022]进一步的，所述步骤1中，基板表面处理：使用氢氧化钠溶液对基板清洗10～20min，然后再用去离子水清洗。
[0023]进一步的，所述步骤1中，基板表面处理：在超声波中用去离子水清洗基板10～20min。
[0024]进一步的，所述步骤1中，基板表面处理：使用UV/O3清洗剂清洗基板10～20min。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1.本专利技术实施例直接将市售的纳米铜颗粒在有机溶剂中进行分散，达到了较好的分散效果，并没有采用各种物理化学还原法来制备铜纳米颗粒，既减少了环境污染，也降低了成本，提高了墨水的环境友好性、稳定性，操作简单，可批量生产。
[0027]2.本专利技术实施例将导电墨水的固相含量降低到4.5～5vol％，并且只选用了有机溶剂作为分散介质，精确控制导电墨水的粘度和表面张力至合适范围内，极大地改善了打印机喷头堵塞的问题，能够通过商用喷墨打印机打印。
[0028]3.本专利技术实施例利用商用喷墨打印机实现了纳米铜导电墨水的打印，打印出的图案具有较高的精度和完整度。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术实施例打印的铜膜图案和烧结过后的铜膜图案对比。
[0031]图2是本专利技术实施例配得的纳米铜导电墨水。
[0032]图3是本专利技术实施例使用的喷墨打印机。
[0033]图4是本专利技术实施例中打印机打印参数的设置。
[0034]图5是本专利技术实施例9的得到的图案边界。
[0035]图6是本专利技术实施例10的得到的图案边界。
[0036]图7是本专利技术实施例11的得到的图案边界。
[0037]图8是本专利技术实施例12的得到的图案边界。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，包括以下步骤：
[0040]S1，配置有机溶剂；有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇或二乙二醇中的任意一种或多种任意质量比混合，进行10～15min的超声分散。
[0041]S2，在有机溶剂中加入0.75～1wt％的分散剂，分散剂为聚丙烯酸铵、柠檬酸铵、聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的任意一种或多种任意质量比混合；搅拌均匀并且进行1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，配置有机溶剂；有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇或二乙二醇中的任意一种或多种任意质量比混合，进行超声分散；S2，在有机溶剂中加入0.75～1wt％的分散剂，分散剂为聚丙烯酸铵、柠檬酸铵、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种或多种任意质量比混合；搅拌均匀并且进行超声分散；S3，称取质量比为1：0.079～0.01的纳米铜粉和聚乙烯吡咯烷酮，加入步骤S2所配制的溶液中，充分搅拌后进行超声分散，固相含量为4.5vol％～5vol％；S4，将步骤S3所配得的纳米铜墨水放到转速为13000～14000r/min的可调高速匀浆机下搅拌25～30min，使金属粉能够充分均匀分散；S5，滤除粒径大于1μm的团聚形成的大颗粒，即得。2.根据权利要求1所述一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，有机溶剂为体积比为3：1：1的乙醇、乙二醇和丙三醇配制成混合溶剂。3.根据权利要求1所述一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，分散剂为聚乙二醇与十六烷基三甲基溴化铵按照质量比1：1混合。4.根据权利要求1所述一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中纳米铜粉为市售的平均粒径为50nm的球形铜粉。5.根据权利要求1所述一种用于商用喷墨打印机的导电墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、S2中超声分散的时间为10～15min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵喆，卞宇豪，邢博航，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：