本发明属于柔性生物电极领域,具体涉及一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法。
背景技术:
1、作为参比电极中常用的电极材料,ag/agcl具有电流密度大、阻抗小、电位恒定、低极化等优点。由于ag/agcl在生物电极的应用中具有突出的抗干扰、转换电子流、电信号稳定能力,因此被广泛用于心电图、脑电图、眼电图等信号的测量,其在生物医学方面已经得到了广泛应用。
2、但是,常规的ag/agcl电极包含有ag/agcl层在内的电芯、导电胶等部分,其中ag/agcl层的制备方法一般有热解法、电镀法。因此,常规的ag/agcl电极制备方法具有组成复杂、工艺复杂、成本高昂的缺点。针对于此,本发明方法采用制备ag/agcl浆料的方法,通过丝网印刷直接制备ag/agcl电极。电极具有柔性可贴合皮肤、电阻低、工艺简单以及绿色环保的优点。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种可低温固化且适用于柔性基底,无毒无害,成本低廉,工艺简单的低温固化的银/氯化银浆料的制备方法。
2、具体是这样实施的:一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,银/氯化银浆料的原料组成按照质量百分比计如下:纳米银粉0.25%~1%,微米银粉20%~50%,片状银粉1%-4%,氯化银粉末10%~30%,粘结剂1%~10%,溶剂20%~40%,助剂0.5%~5%;
3、所述粘结剂选用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、三羟基氯醋树脂、聚酯中的一种;
4、所述溶剂选用甘油、二乙二醇丁醚、异佛尔酮中的一种;
5、所述助剂选用有机硅树脂和三乙醇胺或有机硅树脂和双酚a,有机硅树脂和三乙醇胺或双酚a的质量比为9:1;
6、制备方法包含步骤如下:
7、(1)首先向溶剂中加入粘结剂形成混合溶液,然后加入助剂到混合溶液中,最后加入纳米银粉、微米银粉、片状银粉和氯化银粉末,形成混合浆料,控制混合浆料的粘度为60pa·s~120pa·s;
8、(2)将上述混合浆料加入到行星搅拌机中搅拌30-80分钟进行一次分散;
9、(3)将一次分散后的混合浆料加入到三辊轧机进行二次分散,最终得到银/氯化银浆料。
10、本发明中,所述纳米银粉的平均粒径为30-90nm。
11、所述微米银粉的平均粒径为0.2~1μm。
12、所述氯化银粉末的平均粒径为1~20μm。
13、所述方法中,混合浆料中粘结剂的质量百分比含量优选为1.5%~6%。
14、所述方法中,混合浆料中纳米银粉的质量百分比含量优选为0.5%~0.8%。
15、所述方法中,混合浆料中微米银粉的质量百分比含量优选为25%~40%。
16、本发明的有益效果为:
17、1.本发明所制备出的银/氯化银浆料,可以低温固化烧结,不破坏柔性基底膜的同时,使浆料与柔性基底结合紧密,适合用于柔性生物电极制备。
18、2.所使用粘结剂也起到粘度调节的作用。粘结剂主要是通过官能团与溶剂作用形成化学键以及分子链之间的纠缠起到了阻碍物质活动的作用从而提高粘度。因此,本发明通过添加粘结剂调节浆料粘度,使所得浆料具有良好的印刷性,具有剪切变稀的特性,从而可以顺利印刷,在印刷后又能保持电极图案的完整性。同时,本发明产品适用于pet、pi、pu等多种基底膜,使用范围广。
19、3.本发明通过添加助剂配合所使用的有机体系(树脂和溶剂),增强了有机体系的耐热性,不会发生有机物的剧烈挥发,烧结后膜层完整性良好。
20、4.通过添加纳米银粉和片状银粉,以微米银粉为主要导电介质的同时纳米银粉可以填补膜层孔隙增强导电网络纵向的导电能力,再辅以片状银粉增加导电网络横向的导电能力,使得制备的导电银浆具有良好的导电性。
21、5.本发明中,所有原材料无毒无害,符合绿色生产要求。
22、实施方式
23、下面给出的实施例是对本发明的具体描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所用原料均为市售商品。
24、实施例1
25、一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,浆料的原料组成按照质量百分比计如下:平均粒径为0.2~1μm的微米银粉20.75%,平均粒径为30-90nm的纳米银粉0.25%,平均粒径为1~20μm的氯化银粉末30%,片状银粉4%,粘结剂聚乙烯醇10%,溶剂甘油30%,助剂有机硅树脂和三乙醇胺5%,助剂中有机硅树脂和三乙醇胺的质量配比为9:1;
26、制备步骤如下:
27、(1)在溶剂中先加入粘结剂形成混合溶液,然后加入助剂到混合溶液中,最后加入微米银粉、纳米银粉,片状银粉和氯化银粉末,形成粘度为62.3pa·s的混合浆料;
28、(2)将上述混合浆料加入到行星搅拌机中搅拌30分钟进行一次分散;
29、(3)将一次分散后的混合浆料加入到三辊轧机进行二次分散,最终得到银/氯化银浆料。
30、为了测试所得银/氯化银浆料,将浆料通过丝网印刷印刷在柔性基板上,150℃固化烧结30min,然后通过sem对所得烧结后银图案进行形貌观察,最后用四探针电阻仪测试电极图案方阻。
31、实施例2-实施例6,参考实施例1,各实施例的原料组成和工艺参数见下表,助剂中有机硅树脂和三乙醇胺或者有机硅树脂和比酚a的质量配比均为9:1。
32、 实施例 微米银粉 纳米银粉 片状银粉· 氯化银粉末 粘结剂 溶剂 助剂 搅拌时间min 粘度pa·s 实施例1 20.75% 0.25% 4% 30% 聚乙烯醇,10% 甘油,30% 有机硅树脂和三乙醇胺,5% 30 62.3 实施例2 25% 0.3% 3.5% 25% 聚乙烯醇,5.2% 甘油,40% 有机硅树脂和三乙醇胺,1% 60 75.6 实施例3 30% 0.5% 3% 26% 聚乙烯醇缩丁醛酯,6% 二乙二醇丁醚,34% 有机硅树脂和双酚a,0.5% 70 93.2 实施例4 40% 0.8% 2.2% 28% 三羟基氯醋树脂,4% 异佛尔酮,20% 有机硅树脂和双酚a,5% 45 87.4 实施例5 46.5% 0.4% 3.6% 15% 聚酯,1.5% 异佛尔酮,30% 有机硅树脂和三乙醇胺,3% 50 105.7 实施例6 50% 1% 1% 10% 聚乙烯醇缩丁醛酯,1% 二乙二醇丁醚,35% 有机硅树脂和三乙醇胺,2% 80 118.9
33、实施例1-6经固化烧结后的性能如下表:
34、 实施例 方阻(mω/□) 固化温度(℃) 实施例1 45.3 150 实施例2 31.2 150 实施例3 23.7 150 实施例4 14.9 150 实施例5 15.8 150 实施例6 24.6 150
1.一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,银/氯化银浆料的原料组成按照质量百分比计如下:纳米银粉0.25%~1%,微米银粉20%~50%,片状银粉1%-4%,氯化银粉末10%~30%,粘结剂1%~10%,溶剂20%~40%,助剂0.5%~5%;
2.根据权利要求1所述的一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,所述纳米银粉的平均粒径为30-90nm。
3.根据权利要求1所述的一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,所述微米银粉的平均粒径为0.2~1μm。
4.根据权利要求1所述的一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,所述氯化银粉末的平均粒径为1~20μm。
5.根据权利要求1所述的一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,混合浆料中粘结剂的质量百分比含量为1.5%~6%。
6.根据权利要求1所述的一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,混合浆料中纳米银粉的质量百分比含量为0.5%~0.8%。
7.根据权利要求1所述的一种可低温固化的绿色柔性银/氯化银浆料制备方法,其特征在于,混合浆料中微米银粉的质量百分比含量为25%~40%。
