一种UV光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料的制作方法

本发明属于炭黑材料制备技术领域，具体为一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料。

背景技术：

碳黑(carbonblack)，又名炭黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。

uv固化即紫外固化，固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。uvled技术以其固化速度快，节能，环保等优势。快速的在印刷，涂装行业进行推广，占据了大片的市场，从目前来看uvled印刷技术符合低碳环保的要求，这场革命势在必行。然而炭黑作为黑色的主要原料，目前还没有一个品种炭黑可以用在uv光固化上。

有鉴于此，特提出本发明uv光固化专用炭黑。

技术实现要素：

针对现有的技术方案存在的问题，本发明的目的在于提供一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料，包括炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃，上述组分配比为，炭黑25-50％，石墨粉5-20％，氧化石墨烯2-10％，复合光引发剂2-10％，助剂组合物0.5-5％和水玻璃40-50％。

进一步的，所述复合光引发剂由双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、酮肟酯类光引发剂、硫杂蒽酮类光引发剂、酰基膦类光引发剂、α-羟烷基苯酮类光引发剂和含吗啉基α-氨基酮类光引发剂组成。

进一步的，所述酮肟酯类光引发剂、硫杂蒽酮类光引发剂、酰基膦类光引发剂、α-羟烷基苯酮类光引发剂和含吗啉基α-氨基酮类光引发剂的重量比为(5-15):(6-18):(7-17):(8-16):(1-5)，双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛占复合光引发剂总重量的重量百分比为5-8％，其余光引发剂的重量之和占复合光引发剂总重量的质量百分比为92-95％。

进一步的，所述助剂组合物包括消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂等中的一种或一种以上。

进一步的，炭黑平均粒径25nm-30nm。

本发明同时提供上述uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，选材；步骤二，除杂；步骤三，合成；步骤四，提纯；步骤五，混合球磨；步骤六，混合搅拌；

其中在上述的步骤一中，将炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃按照炭黑25-50％，石墨粉5-20％，氧化石墨烯2-10％，复合光引发剂2-10％，助剂组合物0.5-5％和水玻璃40-50％的比例配制，进行存放；

其中在上述的步骤二中，将氧化石墨烯和炭黑置于水中分散均匀，得分散液；将水玻璃溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入上述分散液，过滤后得到合格的水玻璃溶液；

其中在上述的步骤三中，将得到的水玻璃溶液与质量分数2.0-2.5％的硝酸溶液混合，反应后得到炭黑粗产物，反应温度为80-95℃，反应时间为90-110min；

其中在上述的步骤四中，对得到的炭黑粗产物进行压滤、洗涤和打浆，干燥后得到炭黑成品，洗涤采用25-40℃的水进行洗涤，至洗涤废水中的电导率低于2.0ms/cm；

其中在上述的步骤五中，将炭黑成品放入到球磨机中，启动球磨机，再将复合光引发剂倒入球磨机中，进行混合粉碎，粉碎时间为30min，得到混合粉末产物；

其中在上述的步骤六中，将混合粉末产物倒入搅拌机中，再将助剂组份倒入搅拌机中，启动搅拌机，搅拌时间为30min，转速为60r/min。

进一步的，所述水玻璃为固体状态。

进一步的，水玻璃溶液与质量分数2.0-2.5％的硝酸溶液质量比为1.5–2.0：1。

进一步的，在所述步骤四中，干燥方式采用喷雾干燥，且喷雾干燥温度为400-600℃。

进一步的，在所述步骤五中，球磨机转速为60r/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、采用炭黑25-50％，石墨粉5-20％，氧化石墨烯2-10％，复合光引发剂2-10％，助剂组合物0.5-5％和水玻璃40-50％做为配方原料，制成的材料成品具备黑度、分散性和流动性显著提高，具有良好的流动性及较差的光吸收性。

2、将水玻璃溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液，将得到的水玻璃溶液与2.0-2.5％的硝酸溶液浸泡反应后得到炭黑粗产物，反应温度为80-95℃，反应时间为90-110min，达到氧分子充分氧化炭黑。

3、本发明复合光引发剂引用到油墨中后，使得油墨能够快速被紫外光固化，通过uv光固化后达到固化的效果，固化的时间缩短到20秒以内，效果良好的情况下能够实现10秒钟的固化效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料，包括炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃，上述组分配比为，炭黑40％，石墨粉5％，氧化石墨烯2％，复合光引发剂2％，助剂组合物1％和水玻璃50％。

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料制备方法，包括如下步骤：步骤一，选材；步骤二，除杂；步骤三，合成；步骤四，提纯；步骤五，混合球磨；步骤六，混合搅拌。

其中在上述的步骤一中，将炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃按照炭黑40％，石墨粉5％，氧化石墨烯2％，复合光引发剂2％，助剂组合物1％和水玻璃50％的比例配制，进行存放；

其中在上述的步骤二中，将氧化石墨烯和炭黑置于水中分散均匀，得分散液；将水玻璃溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入上述分散液，过滤后得到合格的水玻璃溶液；

其中在上述的步骤三中，将得到的水玻璃溶液与质量分数2.0％的硝酸溶液混合，反应后得到炭黑粗产物，反应温度为80℃，反应时间为90min；

其中在上述的步骤四中，对得到的炭黑粗产物进行压滤、洗涤和打浆，干燥后得到炭黑成品，洗涤采用25℃的水进行洗涤，至洗涤废水中的电导率低于2.0ms/cm；

其中在上述的步骤五中，将炭黑成品放入到球磨机中，启动球磨机，再将复合光引发剂倒入球磨机中，进行混合粉碎，粉碎时间为30min，得到混合粉末产物；

其中在上述的步骤六中，将混合粉末产物倒入搅拌机中，再将助剂组份倒入搅拌机中，启动搅拌机，搅拌时间为30min，转速为60r/min。

复合光引发剂的制备

将不同种类的光引发剂进行选择并匹配重量，配置成不同的复合光引发剂，不同的复合光引发剂所采用的光引发剂及其重量配比如下表1。表1中每种光引发剂的重量为克数，每个复合光引发剂配置100克。

表1：复合光引发剂配方表

实施例2

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料，包括炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃，上述组分配比为，炭黑35％，石墨粉8％，氧化石墨烯5％，复合光引发剂5％，助剂组合物2％和水玻璃45％。

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料制备方法，包括如下步骤：步骤一，选材；步骤二，除杂；步骤三，合成；步骤四，提纯；步骤五，混合球磨；步骤六，混合搅拌。

其中在上述的步骤一中，将炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃按照炭黑35％，石墨粉8％，氧化石墨烯5％，复合光引发剂5％，助剂组合物2％和水玻璃45％的比例配制，进行存放；

其中在上述的步骤二中，将氧化石墨烯和炭黑置于水中分散均匀，得分散液；将水玻璃溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入上述分散液，过滤后得到合格的水玻璃溶液；

其中在上述的步骤三中，将得到的水玻璃溶液与质量分数2.5％的硝酸溶液混合，反应后得到炭黑粗产物，反应温度为80℃，反应时间为90min；

其中在上述的步骤四中，对得到的炭黑粗产物进行压滤、洗涤和打浆，干燥后得到炭黑成品，洗涤采用25℃的水进行洗涤，至洗涤废水中的电导率低于2.0ms/cm；

其中在上述的步骤五中，将炭黑成品放入到球磨机中，启动球磨机，再将复合光引发剂倒入球磨机中，进行混合粉碎，粉碎时间为30min，得到混合粉末产物；

其中在上述的步骤六中，将混合粉末产物倒入搅拌机中，再将助剂组份倒入搅拌机中，启动搅拌机，搅拌时间为30min，转速为60r/min。

实施例3

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料，包括炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃，上述组分配比为，炭黑40％，石墨粉10％，氧化石墨烯5％，复合光引发剂3％，助剂组合物2％和水玻璃40％。

一种uv光固化纳米金属导电油墨专用炭黑材料制备方法，包括如下步骤：步骤一，选材；步骤二，除杂；步骤三，合成；步骤四，提纯；步骤五，混合球磨；步骤六，混合搅拌。

其中在上述的步骤一中，将炭黑、石墨粉、氧化石墨烯、复合光引发剂、助剂组合物和水玻璃按照炭黑40％，石墨粉10％，氧化石墨烯5％，复合光引发剂3％，助剂组合物2％和水玻璃40％的比例配制，进行存放；

其中在上述的步骤二中，将氧化石墨烯和炭黑置于水中分散均匀，得分散液；将水玻璃溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入上述分散液，过滤后得到合格的水玻璃溶液；

其中在上述的步骤三中，将得到的水玻璃溶液与质量分数2.5％的硝酸溶液混合，反应后得到炭黑粗产物，反应温度为80℃，反应时间为90min；

其中在上述的步骤四中，对得到的炭黑粗产物进行压滤、洗涤和打浆，干燥后得到炭黑成品，洗涤采用25℃的水进行洗涤，至洗涤废水中的电导率低于2.0ms/cm；

其中在上述的步骤五中，将炭黑成品放入到球磨机中，启动球磨机，再将复合光引发剂倒入球磨机中，进行混合粉碎，粉碎时间为30min，得到混合粉末产物；

其中在上述的步骤六中，将混合粉末产物倒入搅拌机中，再将助剂组份倒入搅拌机中，启动搅拌机，搅拌时间为30min，转速为60r/min。

基于上述，本发明的优点在于，采用炭黑25-50％，石墨粉5-20％，氧化石墨烯2-10％，复合光引发剂2-10％，助剂组合物0.5-5％和水玻璃40-50％做为配方原料，制成的材料成品具备黑度、分散性和流动性显著提高，具有良好的流动性及较差的光吸收性。

将水玻璃溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液，将得到的水玻璃溶液与2.0-2.5％的硝酸溶液浸泡反应后得到炭黑粗产物，反应温度为80-95℃，反应时间为90-110min，达到氧分子充分氧化炭黑。

本发明复合光引发剂引用到油墨中后，使得油墨能够快速被紫外光固化，通过uv光固化后达到固化的效果，固化的时间缩短到20秒以内，效果良好的情况下能够实现10秒钟的固化效果。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。