一種射頻識別標簽用銀導電漿料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種用于射頻識別標簽用銀導電漿料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]射頻識別技術(shù)，又稱無線射頻識別(RFID)，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。常用的有低頻(125k?134.2K)、高頻(13.56Mhz)、超高頻，微波等技術(shù)。RFID讀寫器也分移動式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應用很廣，如:圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。RFID射頻天線的制作方法主要有:(I)銅線纏繞技術(shù)，由于其工藝落后，遠遠滿足不了超大規(guī)模生產(chǎn)量的需求；(2)傳統(tǒng)的銅版刻蝕工藝，目前造價相對適中，但是工藝復雜，特別是工藝過程對環(huán)境的污染引起一定程度的關(guān)注；(3)采用金屬導電漿料，通過絲網(wǎng)印刷等工藝后進行熱固化，工藝簡單而且能夠進行超大規(guī)模生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率。目前金屬導電漿料主要是導電銀漿料，銀漿料制造RFID天線主要問題是原料成本高，銀導電漿料中銀含量通常在60%以上，因此單個成本造價高。
[0003]在銀導電漿料中使用銀納米線，通過銀納米線的無序排列，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能一定程度上降低銀導電漿料中銀的使用量，達到降低RFID用銀漿料的成本問題。中國專利號CN101921505B公開了一種無線射頻識別系統(tǒng)用導電油墨組合物，使用聚醇方法制備銀納米線和納米粒子，清洗、離心并且干燥后得到銀納米線和納米粒子的混合物，將銀納米線和納米粒子混合物加入到環(huán)氧樹脂體系制備導電油墨。首先，銀納米線和納米粒子清洗，離心并且干燥后再加入到樹脂體系，很難再分散，不能完全發(fā)揮銀納米線的作用；同時，清洗然后離心的方法，部分的銀納米粒子不能完全分離，很難控制銀納米線和納米粒子的比例；另外單一的環(huán)氧樹脂體系，對導電油墨的印刷適應性以及與各種基質(zhì)的黏附性等性能產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于射頻識別標簽用銀導電漿料以及制備方法，通過制備銀納米線和銀納米粒子的濃縮溶液，在銀納米線和銀納米粒子的濃縮溶液中加入球狀銀粉，超聲分散，球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子能有效連接并形成更加完善的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0005]制備銀納米線和銀納米粒子的過程中通過聚乙烯吡咯烷酮和硝酸銀的添加量控制銀納米線和銀納米粒子的比例，通過電滲析除鹽和減壓蒸餾得到銀納米線和納米粒子濃縮溶液，銀納米線和銀納米粒子的比例能被精確控制。
[0006]銀導電漿料制備過程中，首先分散球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子，進一步將其在樹脂和助劑中分散，球狀銀粉、銀納米線和納米粒子的有效分散，使得銀導電漿料中銀含量能降低，并且保證其它性能特別是導電性。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種用于RFID的銀導電漿料及其制備方法，所述銀導電漿料含有球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子的濃縮溶液、樹脂、固化劑、固化促進劑、偶聯(lián)劑和有機溶劑。
[0008]所述銀導電楽料中各組分的重量百分比含量為:5-60%的球狀銀粉、5-60%銀納米線和銀納米粒子的濃縮溶液、10-70%的樹脂、1-20%的固化劑、0.5-1 %的固化促進劑、
0.5-1%的偶聯(lián)劑和1-40%的有機溶劑
[0009]所述銀納米線和銀納米粒子的濃縮溶液的制備方法如下:(I)制備0.1-0.45mol/L的硝酸銀乙二醇溶液和0.60mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液。(2)將硝酸銀乙二醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液各取1ml使用注射器注入20ml乙二醇溶液中，在燒瓶中混合均勻，加入0.5g奧氏體不銹鋼，通入空氣或氮氣流的條件下，在150-200°C的油浴條件下回流反應20-120min，冷卻。(3)將冷卻后的液體從不銹鋼中分離，對分離的液體進行電滲析除鹽處理和減壓蒸餾的方式得到含有銀納米線、銀納米粒子和乙二醇的濃縮溶液。
[0010]所述乙二醇還原硝酸銀時將生成硝酸，硝酸濃度增大時，會刻蝕和腐蝕已生成的銀孿晶顆粒，奧氏體不銹鋼能與硝酸反應，硝酸量的降低，有利于更多的銀孿晶顆粒生成，更多的銀孿晶顆粒有利于生長成更多的銀納米線。
[0011]所述銀納米線和銀納米粒子的濃縮溶液含有50-95 %的直徑30-800nm、長度1-100 μ m的銀納米線，0.1-5%的直徑為20-100nm的銀納米粒子和1_50%的乙二醇。濃縮溶液中銀納米線和銀納米粒子的比例通過聚乙烯吡咯烷酮和硝酸銀的加入量控制，添加的聚乙烯吡咯烷酮和硝酸銀的摩爾比為1.5-6ο
[0012]所述球狀銀粉為外購的粒徑1-10 μπι的銀粉。
[0013]所述樹脂為聚醚型環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、氯醋樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯中的一種或多種。
[0014]所述固化劑為異氰酸酯、吡啶、氨基樹脂、改性乙醇胺固化劑、590固化劑和593固化劑等固化劑中的一種或多種，所述固化促進劑為二鄰甲苯胍、2-硫醇基咪唑啉、二硫化二苯并噻唑、2-乙基-4-甲基咪唑和乙醇胺等固化促進劑中的一種或多種。
[0015]所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。
[0016]所述有機溶劑為乙二醇、松油醇、檸檬酸三丁酯、尼龍酸二甲酯(DBE)、二甘醇一丁醚中的一種或多種。
[0017]所述銀導電漿料及其制備方法，包含以下步驟:首先將5-60%的球狀銀粉加入5-60%的銀納米線和銀納米粒子濃縮溶液中，超聲分散10-60min，得到分散均勻的銀混合物；接著，依次加入10-70%的環(huán)氧樹脂、1-20%的固化劑、0.5-1%的固化促進劑、0.5-1%的偶聯(lián)劑和1-40%的有機溶劑至上述銀混合物中，再超聲分散10-60min，得到銀和樹脂的混合物；然后，將銀和樹脂的混合物至三棍研磨機研磨，在真空度-0.08MPa?-0.1MPa, 50轉(zhuǎn)/分鐘的條件下機械研磨I小時?2小時出料，出料后在0°C?8°C的低溫真空條件下貯存。
[0018]所述球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子超聲分散后，球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子有效分散并且連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加入各種樹脂和助劑分散并且研磨后，這種有效連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)狀態(tài)不會變化。射頻識別標簽的線路通過使用絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、柔性印刷、浸涂或噴涂在紙張、PVC、PET或者PC等基質(zhì)上，線寬度為10-150 μ m，印刷線路在低于150°C的溫度范圍燒結(jié)后，電阻率低于1X10 4Ω.cm。
[0019]本發(fā)明所述的一種射頻識別標簽用銀導電漿料，具有以下優(yōu)點:
[0020]1、使用球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子制備的銀導電漿料，其中銀的固含量能有效降低，起到降低成本的作用；
[0021]2、具有很好的印刷適應性、導電性以及粘結(jié)性；
[0022]3、適宜于使用在紙張，PVC、PET和PC基質(zhì)制作的RFID標簽的應用上；
[0023]4、通過凹版印刷、絲網(wǎng)印刷和柔性印刷等工藝后進行熱固化，工藝簡單而且能夠進行超大規(guī)模生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
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[0024]圖1表示根據(jù)本發(fā)明的用于射頻識別標簽用銀漿料中球狀銀粉、銀納米線和銀納米粒子超聲分散后的示意圖
【具體實施方式】
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[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明的各實施方式進行詳細的闡述。所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0026]實施例1
[0027]制備0.lmol/L的硝酸銀乙二醇溶液和0.60mol/L的聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液；將硝酸銀乙醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液各取1ml使用注射器注入20ml乙二醇溶液中，在燒瓶中混合均勻，加入0.5g奧氏體不銹鋼，通入空氣的條件下，在150°C的油浴條件下回流反應60min，冷卻；將冷卻后的液體從不銹鋼中分離，對分離的液體進行電滲析除鹽處理和減壓蒸餾的方式得到含有銀納米線、銀納米粒子和乙二醇的濃縮溶液。將5%的球狀銀粉加入上述制備的30%的銀納米線和銀納米粒子乙二醇濃縮溶液中，超聲分散30min ；接著，依次加入25%的雙酚A型環(huán)氧樹脂、10%的乙醇胺固化劑、0.5%的2-乙基-4-甲基咪唑、0.5%的氨丙基三乙氧基硅烷和29%的松油醇至上述超聲分散后的銀中，再超聲分散30min，然后，將超聲分散后的混合物至三棍研磨機研磨，在真空度-0.1MPa, 50轉(zhuǎn)/分鐘的條件下機械研磨I小時出料，出料后在0°C?8°C的低溫真空條件下貯存。通過絲網(wǎng)印刷機將所述漿料印刷成線寬約50 μπι的線條在PET基質(zhì)上，150°C下焙燒lh，電阻率小于1.0X10 4Q.cm。
[0028]實施例2
[0029]制