彩色导电油墨的制备和研究(3)
导电油墨作为印刷电路、智能标签、柔性显示器件、传感器等印制电子技术中的关键材料，近年来其种类不断创新，研发成果得到广泛应用，对降低电子产品的生产成本、提高效率、减少污染具有重要意义。目前，国外多家大型公司都在积极投资导电油墨的研发。传统的银粉、铜粉等导电油墨已由纳米银粉和普通银粉组合的混合油墨取代，导电高分子与树脂或与金属结合的复合型导电油墨，纳米金属型喷墨导电油墨和有机金属络合型喷墨导电油墨成为研发热点。导电油墨性能的提高，必将推动RFID智能标签等电子产业的发展。据著名的Nano Markets公司分析，仅导电银油墨市场，到2015年将达到24亿美元的规模。因此，研究开发高性能导电油墨具有巨大的经济价值。导电油墨属于功能性特种油墨，一般由导电功能单元和基体材料组成。在这一体系中，无数导电粒子均匀分散在连结料中，形成一种包含溶剂的浆状物，处于绝缘状态。油墨固化干燥后，溶剂挥发，导电材料和胶黏剂彼此之间紧密连结，导电粒子间距变小，自由电子沿外加电场方向移动形成电流[2]。
1.3 导电油墨的组成和性能
导电油墨的涂层具有导体，半导体的性能，适应被涂基材的材质及外形的需要。应用于电子，电器，航空，石化，印刷等众多领域。
导电油墨的重要参数之一是电导率(即电阻率的倒数)，可通过增加油墨中导电组分的含量，选择电导率高的导电材料，控制导电组分的粒子形貌、颗粒度及其分布来可提高导电性能。实质上，这是讨论影响导电粒子相互接触和接近的因素，接触点愈多，接近程度愈好，则导电体愈易产生隧道效应。从节省成本的角度出发，应尽可能减少油墨中导电组分的含量。此外，不同的印刷方式对导电油墨的性能要求也各不相同，为适应印刷要求，还应注意导电油墨的流变性、干燥速度、耐摩擦性、适印性及乳化率等性能。
导电油墨通常由基料,填料,溶剂和其它助剂组成.其中至少有一种组分具有导电性能，以保证形成的涂层为导体或半导体,即涂层的体积电阻率小于1010Ω•cm。图3-16-1 为导体,半导体的绝缘体的体积电阻率[3]。
图1.1 导体,半导体和绝缘体的划分
1.4 导电油墨的分类
1.4.1 按基料的导电性分类
（1）本征型:基料自身导电，不需添加其它导电材料
（2）掺合型:基料不导电，需添加导电填料
本征导电聚合物主要有:聚乙炔，聚苯硫醚，聚哔咯，聚塞吩，聚奎林，聚苯胺等。上述导电聚合物的制造和加工难度较大，成本昂贵，使其应用受到很大限制。仅有极个别品种应用于特殊领域，如美国将聚苯胺导电油墨应用于航天飞机发射台的钢结构[4]。
掺合型导电油墨的导电原理可以归纳为两种学说:
（1）“导电通道”学说: 由于导电填料粒子互相直接接触，形成连续的导电网络，从而使电
子流通。
（2）”隧道效应”学说: 除了导电粒子间的接触外，由于电子在分散于聚合物母体中的导电粒子间隙里迁移所产生的电子导通;或由于导电粒子间的高强度电厂，产生电流发射[5]。
掺合型导电油墨制造工艺简单，选材广泛，成本较低，得到广泛应用。其主要组成是:基料，导电填料，溶剂和其它助剂[6]。
基料：环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、有机硅树脂、无机硅材料、纤文素、氯化聚合物等。
导电填料如表1.1所示。
表1.1 导电填料
金属系 银、镍、铜、铝、锌、锡、不锈钢等粉末