论文部分内容阅读
电子印刷具有低成本,环保,低温处理及易大规模生产等优点在各种领域中受到关注,大规模应用核心问题是导电油墨开发。具有金属纳米银颗粒的导电墨水已有相关研究,但其在保存中纳米颗粒易出现冷凝和附聚,同时烧结温度较高。石墨烯由于其独特薄层结构,被用来作为载体来制备改性复合材料,来提高材料的性能。本文利用还原法将纳米银负载到石墨烯片层上制备纳米银-石墨烯复合材料,并将其作为导电基料制备出水性UV固化高性能导电油墨。本研究分为三个部分,首先利用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚己内酯二元醇（PCL-1000）、2,2-二羟甲基丁酸（DMBA）及季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）制备了PUA中间体,然后利用环氧丙烯酸（EA）对中间体PUA进行封端反应,制备出水性UV树脂（WPE）。并对制备的树脂进行性能表征,探讨了n（NCO）/n（OH）值、PETA、DMBA、EA及光引发剂用量对WPE乳液及涂膜性能等影响;其次使用AgNO3作为银源,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为保护剂,水合肼作还原剂在不同条件下制备纳米银粒子。通过研究PVP含量、AgNO3浓度等条件对纳米银形貌及粒径影响。同时将AgNO3和氧化石墨烯（GO）复合,经还原后制备成纳米银-石墨烯分散液（Ag-RGO）;最终将Ag-RGO加入到WPE乳液中,制备出水性UV固化纳米银-石墨烯导电油墨,并对制备的导电油墨进行性能测试,考察固化时间及复合材料含量对油墨性能的影响。本研究得出如下结论:（1）通过傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对WPE进行结构表征,可证明UV树脂WPE成功制备。透射电镜（TEM）可知WPE乳液粒径均一,稳定性较好。在对R值进行研究时,当n（NCO）/n（OH）=1.6,胶膜吸水率低至3.66%,拉伸强度最大达到26.41 MPa,断裂伸长最低为189.7%;在对PETA含量研究时,当W（C=C）为8.51%时综合性能最佳。热失重曲线表明,PETA含量越高,树脂耐热性能越好,说明PETA含量增加可以提高热稳定性;在对EA含量进行研究时,EA加入量为8%,附着力为0级,硬度为2H,抗冲击为55 cm;在对光引发剂含量进行研究时,光引发剂含量为3.75%时,固化速度最快,涂膜具有最佳性能。（2）在纳米银XRD谱图中出现四个衍射峰,2θ分别为38.06°、44.28°、64.40°和77.60°,制备出的纳米银为面心立方结构,符合银标准谱图。衍射峰半峰宽较窄且强度高,说明样品结晶程度高,未出现杂峰,制备的样品纯度高。根据Scherrer公式可以计算出晶体的晶粒尺寸在31.9 nm。从Raman图中可以看出,RGO的G带从1607 cm-1转移到1600 cm-1,同时XRD及UV谱都可证实GO还原为RGO。在TGA图中可以看出,GO还原成RGO后,分子热稳定性大幅增强,分子结构更加稳定;Ag-RGO中,纳米银存在填补石墨烯的空隙,修补结构缺陷,使Ag-RGO的热稳定性继续增强,最终热分解剩余量为75.61 wt%。（3）通过研究固化时间对导电油墨性能影响中可知,光固化时间为15s时,油墨电阻率最低可以达到7.97×10-8Ω?m,树脂在引发剂作用下,完全成膜,此时涂层表现附着力为0级,硬度为H。通过研究导电基料组成对性能影响中可知,随着油墨导电基料中纳米银-石墨烯比例增大,电阻率出现大幅降低,当比例为1:1时,最低为7.2×10-8Ω?m,对附着力和硬度未有太大的影响。