彩色导电油墨的制备和研究(14)
通过上述实验比较得知，在油墨充分固化后，硝基纤文素和醋酸丁酸纤文素都有不错的机械强度，但不论在外观上还是在机械性能上醋酸丁酸纤文素都优于硝基纤文素，所以选择醋酸丁酸纤文素作为这次掺合型导电油墨的基料。
3.2 醋酸丁酸纤文素的改性实验
醋酸丁酸纤文素是铝粉漆中的主要组成部分，主要通过CAB的作用使铝粉浆中的铝粉定向排列，从而赋予制品表面金属感。
之前实验3.1.2所做出的油墨耐磨性、耐刮性和耐溶剂性（酒精、丁酮、丙酮）较差。表面凹凸不平，CAB的定向作用不理想，使得成膜后铝粉漆金属感不佳，其装饰性大打折扣。经咨询专业人事后，了解到通过对醋酸丁酯纤文素就行改性后可解决这方面问题。
（1）称取12.3gCAB于四颈烧瓶中。
（2）将装有冷凝器、搅拌器等的四颈烧瓶置于恒温水浴池中，按约2：1加入溶剂乙酸乙酯和乙二醇单丁醚，搅拌使之完全溶解。
（3）用分液漏斗滴加甲基丙烯酸甲酯，在1h内滴完，于90℃下恒温反应3h。
（4）将改性后的CAB溶液23g、铝粉15g、丙烯酸树脂20g、醋酸丁酯20g混合搅拌均匀。
（5）打磨样板，用棉球沾取少量醋酸丁酯擦拭，作为性能板备用。
（6）加入到喷枪杯中，喷涂在事先准备好的性能板上。
（7）盖上保护板，搅拌20min。
（8）将剩余液体倒入53加仑废液罐中，清洗喷枪。
（9）充分固化后，观察漆膜表面光泽度及平整性
图3.1为铝粉漆喷涂于性能板善后，用光学显微镜观察到放大100倍的漆膜表面情况。
图3.1 放大100倍的漆膜表面
图3.1中铝粉分布细腻，亮度与鲜映性较好，具有良好的金属光泽。经过CAB改性后的涂膜工件表面具有较好的金属感、闪光度及细度，使涂膜具有类似电镀的效果。
3.3 铝粉的含量与电阻率的关系
导电粒子的填充量对油墨电阻率有很大的影响，电阻率随导电粒子填充量的变化如图3.3所示。
图3.3 导电填料对油墨电阻率的影响
由图3.3可知，随着铝粉填充量的增加，电阻率急剧降低，当填充量为20％ 以后下降趋势明显减缓，填充量继续增大到30％以后电阻率有所回升。
根据渗流理论，导电油墨干燥固化之前，在连结剂和溶剂中的导电粒子处于独立状态，不相互接触；油墨固化或干燥后，由于溶剂的挥发和连结剂的固化而引起油墨体积收缩，导电粒子间形成无限网链结构，形成导电通路，因而表现出：在铝粉含量低于20％时，油墨电阻值随其含量增加而大幅度减小，含量高于20％后，电阻值变化趋缓，认为该导电油墨的渗流临界值为20％。
另外根据隧道效应学说，复合型导电油墨材料中的导电粒子，由于热振动引起电子在导电粒子间隙里迁移产生电子导通，或者由于导电粒子之间的高强电场产生发射电流，使电子越过问隙势垒而导电，此即场致发射现象。但是电子穿过隔离层可能性的大小与隔离层的厚度密切相关，当铝粉为20％时，隔离层的厚度还较大，即电子穿过隔离层的势垒还较大，电子不容易穿过，故导电性较差。随着铝粉含量的增加，导电网链变得更为致密，填料粒子之间的接触点增多，填料问的空隙变小，电子通过隔离层所需克服的势垒变小，因此油墨的导电性增强。
从实验结果可知，铝粉填料为30％时达到极限，此时填料粒子之间的空隙已很少，形成了致密的导电网链，电阻率最低。此时进一步增加铝粉的含量，导电性不会有很大提高，相反却有所回升，这是因为填充量过高时，填料体积比浓度过大，聚合物不能将导电粒子充分粘合起来并收缩到相互接触的程度从而产生了较多的粒子空隙造成电阻增大，并且可能影响油墨的其它力学性能。除应考虑漆膜的导电性能，还应注意导电填料的使用超过临界颜料体积浓度时，将导致漆膜物理，机械性能，防腐性能的迅速降低，导电粒子易从漆膜脱落，造成不良后果因此铝粉的最佳含量为30％ 。