一种书写型碳系导电油墨记号笔及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种书写型碳系导电油墨记号笔及其制备方法，属于导电墨水技术领域。该记号笔导电性能良好、常温下能够快速成型、书写流畅、不易堵笔。所述记号笔中的书写型碳系导电油墨以重量份计，包括如下组分：分散剂14～21份、去离子水50～75份、树脂2～6份、石墨0.5～5份、导电炭黑8～11份、多壁碳纳米管0.5～1份、消泡剂0.5～2份。该导电油墨具有良好导电性、成本低、常温可固化及书写流畅的优点，克服了传统导电油墨只适用于印刷使用的缺陷。本发明专利技术还提供了所述书写型碳系导电油墨记号笔的制备方法，简捷高效，易于控制和调节，具有良好的开发和应用前景。好的开发和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种书写型碳系导电油墨记号笔及其制备方法


[0001]本专利技术涉及导电墨水
，尤其涉及一种书写型碳系导电油墨记号笔及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统用于印刷的导电油墨制备技术已经比较成熟，但国内仍缺少能速干用于直接书写的导电油墨，同时也缺少以可书写导电油墨为墨水的导电笔相关产品，美国品牌Scribe曾研制出一款以贵金属为主要材料的导电笔，但因其材料原因具有价格昂贵、保存条件苛刻和寿命较短等问题，并未广泛运用在实践之中。
[0003]在现有技术中，已知有多种技术能够生产可以在多种基底上书写的导电油墨，特别是银基导电油墨。申请号为CN201610904581.0的中国专利公开了一种导电油墨及其制备方法，包括如下按质量份数计的组分：导电填料35～55份，粘结剂20～30份，溶剂9～21份，助剂2～5份；其中，所述导电填料包括石墨烯、片状银粉和球形银粉，所述石墨烯、片状银粉和球形银粉分别占导电填料总量的0.2～2份、30～40份和5～15份。该专利技术还公开了其制备方法，包括如下步骤：(1)粘结剂的制备，(2)石墨烯前驱体的制备，(3)粗浆的制备，(4)研磨过滤，(5)成品。该专利技术能够明显提高油墨的导电性能和抗弯曲性能，且具有印刷适应性广和导电油墨的固含量低等特点。但是，银基油墨面临诸多技术问题。首先，油墨或浆料需要在高温下固化以形成具有适当导电性的印刷迹线。因此，这类油墨不适合用于生产具有可书写功能和笔类外形的产品，从而不适和用于快速原型和教育玩具行业。
[0004]申请号为CN201810609197.7的中国专利则提供了一种用于玻璃的LED固化和热固化导电油墨。该导电油墨按质量百分比计，由以下组分组成：环氧丙烯酸酯10～15％、聚氨酯丙烯酸酯10～30％、改性球形纳米银粉10～15％、改性片状纳米银粉30～40％、活性稀释剂6～15％、光引发剂1～5％、消泡剂0.1～1％、流平剂0.1～1％、玻璃密着剂0.5～3％。该专利技术提供的导电油墨以环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯作为主体树脂，具有较快的固化速度和较好的附着力，还确定了环氧丙烯酸酯与聚氨酯丙烯酸酯以及活性稀释剂的质量比，环氧丙烯酸酯在聚合过程中的开环作用可以弥补聚氨酯丙烯酸酯和活性稀释剂在聚合时的体积收缩，提高印制电路的精度；该专利技术的球形银粉会在片状银粉中起到了良好的补充和桥接作用，有利于导电通路的形成。然而这种油墨的干燥/固化过程需时较长，并且油墨在书写后不会立即导电。这类油墨中多数含有纳米颗粒，而纳米颗粒需要较高的固化温度，并且颗粒型导电墨水存在团聚和阻塞笔尖出水口的可能，这很大程度上对于产品造成了限制并降低了大规模的可用性。不仅于此，上述现有技术中存在的导电油墨的银颗粒成本高昂，这对于作为墨水灌注在书写用笔中进行书写使用多有不便。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种书写型碳系导电油墨记号笔，该记号笔书写流畅、不易堵笔，书写后在常温下快速成型，导电性能良好。
[0006]本专利技术实现目的之一所采用的技术方案是：
[0007]一种书写型碳系导电油墨记号笔，包括纤维笔头、书写型碳系导电油墨及容纳书写型碳系导电油墨的笔管；所述纤维笔头与所述笔管的出墨端连接并采用阀门设计，通过按压纤维笔头改变阀门的开合状态，使书写型碳系导电油墨从笔管的出墨端流出；所述书写型碳系导电油墨包括导电材料，所述导电材料包括石墨、导电炭黑及碳纳米管。
[0008]优选的，所述纤维笔头的笔头直径为3～7mm，长度为2.5～3.5mm。
[0009]优选的，所述笔管的容量为8～30mL。
[0010]优选的，所述书写型碳系导电油墨，以重量份计，包括如下组分：
[0011]分散剂14～21份、去离子水50～75份、树脂2～6份、石墨0.5～5份、导电炭黑8～11份、碳纳米管0.5～1份、消泡剂0.5～2份。
[0012]进一步优选的，所述分散剂为非离子型分散剂；进一步的，所述非离子型分散剂为190
‑
WB、HLD
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6、FA
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196、HT
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A10中的至少一种。
[0013]进一步优选的，所述树脂为水性聚酯树脂；进一步的，所述水性聚酯树脂为WP
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536、WX
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1005、HZ
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821中的至少一种。
[0014]进一步优选的，所述石墨的中值粒径(D50)低于6μm，比表面积为20～100m2/g。
[0015]进一步优选的，所述导电炭黑的电阻率为0.8～1.0Ω/cm。
[0016]进一步优选的，所述碳纳米管为长度是10～30μm的多壁碳纳米管。
[0017]进一步优选的，所述消泡剂为水性有机硅消泡剂；进一步的，所述水性有机硅消泡剂为BYK
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410、DAPRO AP7015、Sago
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1551中的至少一种。
[0018]上述书写型碳系导电油墨以石墨作为导电粒子，具有足够高的导电性能，能够与显色的导电碳黑匹配成为油墨中的导电材料，在满足使用所需的电导性同时也能满足防静电要求。由于未采用贵金属导电材料，该导电油墨的成本较低。此外，本专利技术采用聚酯树脂作为成膜物质，使导电粒子在连结料中分散性好、移动性小、到点误差小，能够赋予导电墨水物理和化学稳定性，聚酯树脂在成膜过程中不发生进一步交联，相对分子量较大，具有良好的保光保色性、耐水耐化学性，同时能够促进书写后的导电墨水快速干燥。不仅于此，本专利技术采用合理比例的分散剂，提高了组分分散性，避免了堵笔现象发生；加入合适比例的消泡剂能够快速消除搅拌过程中产生的气泡，增强抑泡时间，保证各组分粒子均匀分散。
[0019]本专利技术的目的之二在于提供一种书写型碳系导电油墨记号笔的制备方法，该制备方法简单，易于控制和调节。
[0020]本专利技术实现目的之二所采用的技术方案是：
[0021]一种书写型碳系导电油墨记号笔的制备方法，包括书写型碳系导电油墨的制备及书写型碳系导电油墨与纤维笔头及笔管的组装；书写型碳系导电油墨的制备包括如下步骤：
[0022]步骤1)制备预混液；
[0023]步骤2)制备初级导电墨水；
[0024]步骤3)制备书写型碳系导电油墨。
[0025]优选的，步骤1)的具体方法如下：分别称取书写型碳系导电油墨的组分，将分散剂、去离子水和消泡剂混合均匀，得到预混液，备用；
[0026]优选的，步骤2)的具体方法如下：向所述预混液中依次加入导电炭黑、石墨和碳纳
米管，混合均匀；待导电炭黑、石墨和碳纳米管的表面充分润湿后，继续混合均匀，随后加入树脂，混合至各组分分散均匀，得到初级导电墨水；
[0027]优选的，步骤3)的具体方法如下：通过研磨降低所述初级导电墨水中粒子的粒径，得到书写型碳系导电油墨。
[0028]进一步优选的，步骤3)中所述初级导电墨水中粒子的中值粒径(D5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种书写型碳系导电油墨记号笔，其特征在于：包括纤维笔头、书写型碳系导电油墨及容纳书写型碳系导电油墨的笔管；所述纤维笔头与所述笔管的出墨端连接并采用阀门设计，通过按压纤维笔头改变阀门的开合状态，使书写型碳系导电油墨从笔管的出墨端流出；所述书写型碳系导电油墨包括导电材料，所述导电材料包括石墨、导电炭黑及碳纳米管。2.根据权利要求1所述的书写型碳系导电油墨记号笔，其特征在于：所述纤维笔头的笔头直径为3～7mm，长度为2.5～3.5mm；所述笔管的容量为8～30mL。3.根据权利要求1所述的书写型碳系导电油墨记号笔，其特征在于，所述书写型碳系导电油墨以重量份计，包括如下组分：分散剂14～21份、去离子水50～75份、树脂2～6份、石墨0.5～5份、导电炭黑8～11份、碳纳米管0.5～1份、消泡剂0.5～2份。4.根据权利要求3所述的书写型碳系导电油墨记号笔，其特征在于：所述分散剂为非离子型分散剂，所述非离子型分散剂为190
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WB、HLD
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6、FA
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196、HT
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A10中的至少一种；所述树脂为水性聚酯树脂，所述水性聚酯树脂为WP
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536、WX
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1005、HZ
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821中的至少一种；所述消泡剂为水性有机硅消泡剂，所述水性有机硅消泡剂为BYK
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410、DAPRO AP7015...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪文奎，钱俊，高智勇，王鑫，邓钰洋，郭晟铭，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：