一种用于丝网印刷的水性荧光导电油墨、其制备方法及应用与流程

本发明涉及印刷油墨领域，具体涉及一种用于丝网印刷的水性荧光导电油墨、其制备方法及应用。

背景技术：

现如今电子行业飞速发展，导电油墨作为印刷材料中的一颗新星被广泛应用于柔性电子器件产业中。导电油墨是在油墨配方中添加了具有导电性能的金属或非金属材料作为导电填料，从而使油墨具有一定导电能力的功能性油墨，可作为印刷导电点或导电线路之用，在薄膜开关、加热元件、太阳能电池、集成电路等方面都有广泛的应用。

纵观当今社会，许多新型电子产品如柔性电子器件，在发展过程中作为基石的技术，绝大比例上是由这种具有特殊功能的材料——导电油墨提供的。环保型导电油墨因其环保、低毒及具备功能性等优势已成为印刷电子、微纳制造行业等先进高端领域的重要材料。

丝网印刷具有受人推崇的极佳印刷效果和非常广泛的适用性，能对各种高分子材料进行印刷，其中在电子产品领域的表现尤为突出，这些电子产品的飞速发展，使日渐低迷的丝网印刷行业看到了曙光。在印刷兼具防伪功能的电子产品时，需要一种既有荧光又能导电的油墨，但目前尚未有合适的兼具荧光和导电的油墨。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

发明目的

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于丝网印刷的水性荧光导电油墨、其制备方法及应用。本发明提供的水性荧光导电油墨，具有优异的荧光性质和导电性能；且纳米银粉在体系中的分散性好，体系均匀、性能稳定，用于丝网印刷，印刷适性极好。本发明提供的水性荧光导电油墨的制备方法，简单易行，环保，可以批量生产。

解决方案

为实现本发明目的，本发明实施例提供了一种水性荧光导电油墨，所述水性荧光导电油墨包括：水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、纳米银粉、荧光配合物、溶剂、和ph调节剂。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述水性荧光导电油墨中，水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、纳米银粉和荧光配合物的重量比为3-8：3-8：0.5-3：0.5-3。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述水性荧光导电油墨中，水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、纳米银粉和荧光配合物的重量比为5：5：1-2：1-2。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述荧光配合物由包括下述步骤的方法制得：按照摩尔比为0.5-2：1-3：1-3的比例稀土硝化物或稀土氯化物：苯甲酸(ba)：邻菲罗啉(phen)，分别将其溶于一定量的无水乙醇中并混合，加热溶液至50-60℃，搅拌2-5小时后，将所得沉淀物依次用水和乙醇洗涤、干燥，即得荧光配合物。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述稀土硝化物为六水硝酸铕。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述稀土氯化物为六水氯化铕。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述溶剂包括去离子水、无水乙醇和异丙醇；其中，去离子水：无水乙醇：异丙醇的体积比＝2：6：1。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述ph调节剂为氨水。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述水性聚氨酯树脂的粘度值≤500mpa·s，固含量为35％，比重为1.05g/cm³，ph值为6-9。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述纳米银粉的粒度为200-500nm，松比为0.22-0.31g/㎝³。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述水性荧光导电油墨还包括颜色。所述颜色在印刷时根据实际需要加入所述水性荧光导电油墨。

上述水性荧光导电油墨在一种可能的实现方式中，所述水性荧光导电油墨还包括水性调节剂。所述水性调节剂用于调节所述水性荧光导电油墨的黏度，在印刷时根据实际需要适量加入。

本发明实施例还提供了利用上述水性荧光导电油墨的配方制备水性荧光导电油墨的制备方法。

上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述制备方法包括下述步骤：按上述配方分别称取水性聚氨酯和水性丙烯酸树脂，混合，搅拌至呈乳白色，得溶液s1；

按上述配方分别称取纳米银粉和荧光配合物，用溶剂溶解，搅拌分散均匀，得溶液s2；

将溶液s1与s2混合，用ph调节剂调ph至8-9，搅拌即得。水性油墨的ph值直接关系到油墨的黏度和干性：黏度随着ph值的下降而升高，干性随着ph值的升高而降低；水性油墨合适的ph值范围为8-9，若ph值太高，油墨干燥速度慢，易引起印刷品之间粘结、墨膜的耐水性下降等问题。

本发明实施例还提供了上述水性荧光导电油墨、制备方法在丝网印刷中的应用。

上述应用在一种可能的实现方式中，所述丝网印刷包括下述步骤：制作菲林胶片；制作网版；调颜色和黏度；印刷；油墨固化。

上述应用在一种可能的实现方式中，所述丝网印刷包括下述步骤：

a.制作菲林胶片：排版印刷图片，把印刷内容打印到菲林片上；

b.制作网版：在暗房中将感光槽里倒入感光胶，在网上涂抹感光胶，涂抹完毕后将网版放到烘箱内烘干，温度为55-70℃；完全干燥后取出；将步骤a中得到的菲林片贴到网上后一起进行曝光处理，处理完成后清洗网版；

c.调节颜色和黏度：取上述水性荧光导电油墨，加入油墨颜色调节颜色；加水性调和剂调节黏度；

d.印刷和油墨固化：将步骤c中处理后的水性荧光导电油墨倒在网版的所需要印刷处，开始涂布油墨；放置承印物；用刮板将油墨在网上刮开；晾干承印物上的水性荧光导电油墨。

上述应用在一种可能的实现方式中，所述应用包括：兼具防伪功能的电子产品的印刷。

有益效果

(1)本发明实施例提供的水性荧光导电油墨，通过水性聚氨酯和水性丙烯酸树脂作为连接料，加入纳米银粉为导电填料，加入荧光配合物为荧光填料，成功制备出水性荧光导电油墨。该油墨具有优异的荧光性质和导电性能，其荧光强度可通过荧光配合物的加入量进行调节；其电导率通过调节纳米银粉的用量，可介于2.85×10^-3s/m-7.20×10^-3s/m之间，具有良好的导电性能。

(2)本发明实施例提供的水性荧光导电油墨，纳米银粉在体系中的分散性好，体系均匀、性能稳定；用于丝网印刷，印刷后的图文信息呈现度完整、清晰，没有粘接或糊版等现象，印刷适性极好。

(3)本发明实施例提供的水性荧光导电油墨，对水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、纳米银粉、荧光配合物的配比进一步进行了选择，在特定配比下，水性荧光导电油墨的印刷适性得到了进一步提高。

(4)本发明实施例提供的水性荧光导电油墨，对所用溶剂进行了选择，乙醇与异丙醇在特定配比下的混合溶剂，具有很好的溶解树脂连接料的能力，可进一步提高该油墨体系的附着力、分散性和印刷适性。

(5)本发明实施例提供的水性荧光导电油墨的制备方法，简单易行，环保，可以批量生产。

(6)本发明实施例提供的水性荧光导电油墨的制备方法，用ph调节剂调ph至8-9，ph值的高低直接关系到水性荧光导电油墨的黏度和干性，若ph值太低，油墨黏度高，不适于丝网印刷；若ph值太高，油墨干燥速度慢，易引起印刷品之间粘结、墨膜的耐水性下降等问题。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

图1a是本发明实施例1丝网印刷对照图(从左到右两张图分别为在白光和在254nm紫外光下的照片)。

图1b是本发明实施例2丝网印刷对照图(从左到右两张图分别为在白光和在254nm紫外光下的照片)。

图2是本发明实施例2(曲线c)、实施例4(曲线b)、实施例5(曲线a)的荧光光谱图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的原料、元件、方法、手段等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

下述实施例中，水性聚氨酯油墨树脂购自安徽安大华泰新材料有限公司，型号为ah-1502e13，粘度值≤500mpa·s，固含量为35％，比重为1.05g/cm³，ph值为6-9，为半透明液体；

水性丙烯酸树脂购自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号为sigma-aldrich-l9774；

纳米银粉购自成都核八五七新材料有限公司，粒度为200-500nm，松比为0.22-0.31g/cm³。

实施例1

1、一种水性荧光导电油墨，包括下述重量份的组分：

水性聚氨酯树脂30g、水性丙烯酸树脂30g、纳米银粉6g、荧光配合物6g、无水乙醇30ml、去离子水10ml、异丙醇5ml、25％氨水适量。

2、上述水性荧光导电油墨的制备方法包括下述步骤：

(1)制备荧光配合物c1：

分别称取eu(no3)3·6h2o、ba、phen：1.1152g、0.9159g、0.4505g，摩尔比为1:3:1。分别用6ml无水乙醇将eu(no3)3·6h2o、tta、phen溶解，用naoh溶液调节baph至6-7。将eu(no3)3·6h2o溶液和phen溶液缓慢倒入ba溶液中，搅拌至少8小时，过滤掉沉淀物，乙醇清洗烧杯中的残留产品，将滤纸和沉淀物一起放入真空干燥箱中，加热60℃烘干。

(2)制备水性荧光导电油墨：

在烧杯中加入30g水性聚氨酯和30g水性丙烯酸树脂，磁力搅拌至呈乳白色，得溶液s1；

称取6g纳米银粉和6g荧光配合物c1，用30ml无水乙醇，10ml去离子水和5ml异丙醇，溶解，搅拌分散均匀，得溶液s2；

将溶液s1与s2混合，并滴加25％氨水调ph至8-9，磁力搅拌30min后即可；

制得的水性荧光导电油墨的电导率为2.85×10^-3s/m，具备较高的电导率。本发明中，电导率通过宽频介电松驰谱仪测定(型号bds-40，德国novocontrol公司生产)。

3、将得到的上述水性荧光导电油墨通过300目丝网，通过丝网印刷的方法在承印物上印制北方工业大学学校标志，印刷成品在紫外灯下显示为红色，具有很好的荧光防伪性能。丝网印刷步骤如下：

a.制作菲林胶片：排版印刷图片，保证文件内容清晰，保留出血线，然后把印刷内容打印到菲林片上；

b.制作网版：在暗房中将感光槽里倒入感光胶，在干净的网上均匀的涂抹感光胶，涂抹完毕后将网版放到烘箱内烘干，温度为60℃；完全干燥后取出，将步骤a中得到的菲林片贴到网上后一起放入紫外箱里进行曝光处理，处理完成后清洗网版；

c.调节油墨的颜色和黏度：取上述水性荧光导电油墨，加入油墨颜色调节颜色，适当加水性调和剂调节黏度；

d.印刷和油墨固化：将步骤c中处理后的水性荧光导电油墨倒在网版的所需要印刷处，开始涂布油墨，网版的印刷区覆盖一层均匀的厚度适宜的油墨即可；为了保证印刷品平整，需要在下面铺一张白纸，然后将pet膜片(承印物)平铺在机器上；用刮板将油墨在网上均匀刮开，且用力要均匀，刮板压力不能过重也不能过轻，过重会导致压花承印物，过轻会导致印刷内容太浅；

然后晾干pet膜片上的油墨；

e.将用完的网版洗净并烘干以备用；

印刷成品如图1a所示。

实施例2

1、一种水性荧光导电油墨，包括下述重量份的组分：

水性聚氨酯树脂30g、水性丙烯酸树脂30g、纳米银粉9g、荧光配合物6g、无水乙醇30ml、去离子水10ml、异丙醇5ml、25％氨水适量。

2、上述水性荧光导电油墨的制备方法包括下述步骤：

(1)制备荧光配合物c1：同实施例1；

(2)制备水性荧光导电油墨：

在烧杯中加入30g水性聚氨酯和30g水性丙烯酸树脂，磁力搅拌至呈乳白色，得溶液s1；

称取9g纳米银粉和6g荧光配合物c1，用30ml无水乙醇，10ml去离子水和5ml异丙醇，溶解，搅拌分散均匀，得溶液s2；

将溶液s1与s2混合，并滴加25％氨水调ph至8-9，磁力搅拌30min后即可；

制得的水性荧光导电油墨的电导率为3.89×10^-3s/m，具备较高的电导率。

3、将得到的上述水性荧光导电油墨通过300目丝网，通过丝网印刷的方法在承印物上印制北京石油化工学院学校标志，印刷成品在紫外灯下显示为红色，具有很好的荧光防伪性能。丝网印刷步骤同实施例1，印刷成品如图1b所示。

从图1a和1b可以看出，印刷了“北方工业大学”和“北京石油化工学院”的印刷品印刷质量好，墨层适中，油墨的粘度适中、粘结强度好，印刷后的图文信息呈现度完整、清晰，未出现糊版的现象，这充分说明了本发明提供的水性荧光导电油墨，体系均匀，性能稳定，印刷适性好。

图2中曲线c为实施例2中所制备得到的水性荧光导电油墨的荧光光谱图。从图2中曲线c可以清楚地看到在593nm和615nm处有明显发射峰，即电子在⁵d0→⁷f1和⁵d0→⁷f2的跃迁，且615nm处为eu³⁺的特征吸收峰。

实施例3

1、一种水性荧光导电油墨，包括下述重量份的组分：

水性聚氨酯树脂30g、水性丙烯酸树脂30g、纳米银粉12g、荧光配合物6g、无水乙醇30ml、去离子水10ml、异丙醇5ml、25％氨水适量。

2、上述水性荧光导电油墨的制备方法包括下述步骤：

(1)制备荧光配合物c1：同实施例1；

(2)制备水性荧光导电油墨：

在烧杯中加入30g水性聚氨酯和30g水性丙烯酸树脂，磁力搅拌至呈乳白色，得溶液s1；

称取12g纳米银粉和6g荧光配合物c1，用30ml无水乙醇，10ml去离子水和5ml异丙醇，溶解，搅拌分散均匀，得溶液s2；

将溶液s1与s2混合，并滴加25％氨水调ph至8-9，磁力搅拌30min后即可；

制得的水性荧光导电油墨的电导率为7.20×10^-3s/m，具备较高的电导率。

实施例4

1、一种水性荧光导电油墨，包括下述重量份的组分：

水性聚氨酯树脂30g、水性丙烯酸树脂30g、纳米银粉9g、荧光配合物9g、无水乙醇30ml、去离子水10ml、异丙醇5ml、25％氨水适量。

2、上述水性荧光导电油墨的制备方法包括下述步骤：

(1)制备荧光配合物c1：同实施例1；

(2)制备水性荧光导电油墨：

在烧杯中加入30g水性聚氨酯和30g水性丙烯酸树脂，磁力搅拌至呈乳白色，得溶液s1；

称取9g纳米银粉和9g荧光配合物c1，用30ml无水乙醇，10ml去离子水和5ml异丙醇，溶解，搅拌分散均匀，得溶液s2；

将溶液s1与s2混合，并滴加25％氨水调ph至8-9，磁力搅拌30min后即可。

图2中b曲线为实施例4中所制备得到的水性荧光导电油墨的荧光光谱图，图2中b曲线可以清楚地看到在593nm和615nm处有明显发射峰，即电子在⁵d0→⁷f1和⁵d0→⁷f2的跃迁，且615nm处为eu³⁺的特征吸收峰。

实施例5

1、一种水性荧光导电油墨，包括下述重量份的组分：

水性聚氨酯树脂30g、水性丙烯酸树脂30g、纳米银粉9g、荧光配合物12g、无水乙醇30ml、去离子水10ml、异丙醇5ml、25％氨水适量。

2、上述水性荧光导电油墨的制备方法包括下述步骤：

(1)制备荧光配合物c1：同实施例1；

(2)制备水性荧光导电油墨：

在烧杯中加入30g水性聚氨酯和30g水性丙烯酸树脂，磁力搅拌至呈乳白色，得溶液s1；

称取9g纳米银粉和12g荧光配合物c1，用30ml无水乙醇，10ml去离子水和5ml异丙醇，溶解，搅拌分散均匀，得溶液s2；

将溶液s1与s2混合，并滴加25％氨水调ph至8-9，磁力搅拌30min后即可。

图2中曲线a为实施例5中所制备得到的水性荧光导电油墨的荧光光谱图，图2中曲线a可以清楚地看到在593nm和615nm处有明显发射峰，即电子在⁵d0→⁷f1和⁵d0→⁷f2的跃迁，且615nm处为eu³⁺的特征吸收峰。

从图2中可以看出，从曲线c至曲线a，通过增加荧光配合物的用量，荧光强度提高，荧光性能增强。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。