一种生物电极用低温固化Ag-AgCl浆料

一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料
技术领域
1.本发明涉及电极浆料领域，尤其涉及一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料。


背景技术：

2.在生物科学和信息科学的基础上发展而来的生物传感器技术是材料，物理，生物等学科相互碰撞，交融的结果。生物传感器是直接连接到信号传感器的生物识别元件组成的分析装置，如今生物传感器产品在军事、医疗卫生、食品工业和环境监测等诸多行业广泛应用，展示出十分广阔的应用前景。
3.由于银/氯化银(ag/agcl)电极能精确地检测生物电信号，在脑电、肌电、心电等方面得到广泛的应用。传统的ag/agcl生物电极有两种，烧结法和电化学法。烧结法制作的ag/agcl电极不怕磨损，便于保存，但是此方法需要较高的温度，工艺过程较为繁琐。电化学法制备的agcl层的不耐磨性与易脱落等问题限制着其的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料。
5.本发明的创新点在于本发明中ag-agcl浆料可用于丝网印刷，通过丝网印刷得到的膜层，具有低电极极化，高稳定性参考电位，固化时间短，解决了烧结法与电化学法的诸多弊端；通过调控氯化银与银之间的质量比，获得了导电性好、稳定性强、电位波动小、极化电位小的银/氯化银浆料。
6.为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
7.一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料，包括以下重量份数的原料：纳米银粉30～58份、银/氯化银粉末30～52份、有机载体8～15份、固化剂1～5份、偶联剂1～5份。
8.进一步地，所述纳米银粉由片状纳米银粉和球状纳米银粉的两种或一种组成，球状纳米银粉的平均粒径为50～100nm，比表面积为1～10m2/g，片状纳米银粉的平均粒径为150～300nm，比表面积为1～10m2/g。
9.进一步地，所述银/氯化银粉末为银粉和氯化银粉的混合粉末，混合粉末中银粉的重量百分比为10～50％，氯化银粉的重量百分比为50～90％；银粉为微米级银粉，银粉的粒径为1～10μm，振实密度为1.5～4.0g/cm3；氯化银粉粒径为0.1～5μm。
10.进一步地，所述有机载体由聚氨酯树脂与有机溶剂混合，聚氨酯树脂与有机溶剂的质量比为3.5:6.5，用高速分散机加热搅拌，搅拌温度不超过70℃，待聚氨酯树脂溶解完全后降至室温形成有机载体。
11.进一步地，所述聚氨酯树脂通过聚酯二元醇和异氰酸酯合成得到，所述聚酯二元醇包括聚己内酯二元醇、聚己二酸新戊二醇二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸乙二醇二元醇、聚己二酸丁二醇二元醇、聚己二酸丙二醇二元醇中的至少一种；所述异氰酸酯包括tdi、pmdi、hdi、ipdi中的至少一种；聚酯二元醇与异氰酸酯的质量比为1:0.5～2。
12.进一步地，所述有机溶剂包括丙酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、环己酮、二乙二醇单
丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯中的至少一种。
13.进一步地，所述固化剂包括间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷中的一种或两种的混合物。
14.进一步地，所述偶联剂包括油酸、四乙氧基硅烷、硅烷中的一种或两种的混合物。
15.一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料的制备方法，包括以下步骤：
16.1)按配方取料，取料后在25℃下搅拌3～6h形成粗银浆；
17.2)制备细银浆：利用三辊研磨机对粗银浆进行三道工艺辊轧，辊轧温度为20℃，三道工艺的间隙分别为50μm，25μm；25μm，10μm；10μm，5μm每道辊轧工艺为4～6遍，最终得到10μm以下的成品细银浆。
18.本发明的有益效果是：
19.1、本发明中ag-agcl浆料可用于丝网印刷，通过丝网印刷得到的膜层，具有低电极极化，高稳定性参考电位，固化时间短，解决了烧结法与电化学法的诸多弊端；通过调控氯化银与银之间的质量比，获得了导电性好、稳定性强、电位波动小、极化电位小的银/氯化银浆料。
20.2、在生物电信号检测技术中，ag/agcl电极不仅能够在较低电流条件下将离子电流转换成电子电流，而且具有电信号基线稳定，抗干扰能力强等优点，电位稳定性是指其电位随时间的波动性，波动性越小稳定性越好，电极性能也越好。ag/agcl电极的导电性会随着银/氯化银比例的减小而减弱，本发明中通过调控ag/agcl比例，确定在特定范围内ag/agcl电极在保持电位稳定性的同时，依旧保持良好的导电性。
21.3、当浆料低温固化时，由于温度不及300℃，银粉不能同烧结法一样形成烧结颈，我们采用纳米银粉填补微米银氯化银银粉留下的孔隙，大大提高银粉之间接触点的数量，使得导电颗粒之间更紧实的连接在一起，这有利于保证涂层的导电性良好。
附图说明具体实施方式
22.下面将本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.实施例1：一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料，包括以下重量份数的原料：纳米银粉30份、银/氯化银粉末30份、有机载体8份、固化剂1份、偶联剂1份；固化剂包括间苯二甲胺，偶联剂包括油酸。
24.纳米银粉为球状纳米银粉的两种或一种组成，球状纳米银粉的平均粒径为50～100nm，比表面积为1～10m2/g。
25.银/氯化银粉末为银粉和氯化银粉的混合粉末，混合粉末中银粉的重量百分比为10％，氯化银粉的重量百分比为90％；银粉为微米级银粉，银粉的粒径为1～10μm，振实密度为1.5g/cm3；氯化银粉粒径为0.1～5μm。
26.有机载体由聚氨酯树脂与有机溶剂混合，聚氨酯树脂与有机溶剂的质量比为3.5:6.5，有机溶剂包括丙酮，用高速分散机加热搅拌，搅拌温度不超过70℃，待聚氨酯树脂溶解完全后降至室温形成有机载体。
27.聚氨酯树脂通过聚酯二元醇和异氰酸酯合成得到，聚酯二元醇包括聚己内酯二元
醇；异氰酸酯包括tdi；聚酯二元醇与异氰酸酯的质量比为1:0.5。
28.实施例2：一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料，包括以下重量份数的原料：纳米银粉40份、银/氯化银粉末40份、有机载体11份、固化剂3份、偶联剂3份。固化剂包括二氨基二苯基甲烷，偶联剂包括四乙氧基硅烷。
29.纳米银粉为片状纳米银粉，球状纳米银粉的平均粒径为50～100nm，比表面积为1～10m2/g，片状纳米银粉的平均粒径为150～300nm，比表面积为1～10m2/g。
30.银/氯化银粉末为银粉和氯化银粉的混合粉末，混合粉末中银粉的重量百分比为50％，氯化银粉的重量百分比为50％；银粉为微米级银粉，银粉的粒径为1～10μm，振实密度为2.5g/cm3；氯化银粉粒径为0.1～5μm。
31.有机载体由聚氨酯树脂与有机溶剂混合，聚氨酯树脂与有机溶剂的质量比为3.5:6.5，有机溶剂包括二甲基甲酰胺；用高速分散机加热搅拌，搅拌温度不超过70℃，待聚氨酯树脂溶解完全后降至室温形成有机载体。
32.聚氨酯树脂通过聚酯二元醇和异氰酸酯合成得到，聚酯二元醇包括聚己二酸新戊二醇二元醇；异氰酸酯包括pmdi；聚酯二元醇与异氰酸酯的质量比为1:1。
33.实施例3：一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料，包括以下重量份数的原料：纳米银粉58份、银/氯化银粉末52份、有机载体15份、固化剂5份、偶联剂5份。固化剂包括间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷中的混合物，偶联剂包括硅烷。
34.纳米银粉由片状纳米银粉和球状纳米银粉组成，球状纳米银粉的平均粒径为50～100nm，比表面积为1～10m2/g，片状纳米银粉的平均粒径为150～300nm，比表面积为1～10m2/g。
35.银/氯化银粉末为银粉和氯化银粉的混合粉末，混合粉末中银粉的重量百分比为30％，氯化银粉的重量百分比为70％；银粉为微米级银粉，银粉的粒径为1～10μm，振实密度为4.0g/cm3；氯化银粉粒径为0.1～5μm。
36.有机载体由聚氨酯树脂与有机溶剂混合，聚氨酯树脂与有机溶剂的质量比为3.5:6.5，有机溶剂包括四氢呋喃。用高速分散机加热搅拌，温度不超过70℃，待聚氨酯树脂溶解完全后降至室温形成有机载体。
37.聚氨酯树脂通过聚酯二元醇和异氰酸酯合成得到，聚酯二元醇包括聚碳酸酯二元醇；异氰酸酯包括hdi；聚酯二元醇与异氰酸酯的质量比为1:2。
38.实施例4：
39.参考实施例1：聚氨酯树脂通过聚酯二元醇和异氰酸酯合成得到，所述聚酯二元醇包括聚己内酯二元醇、聚己二酸新戊二醇二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸乙二醇二元醇、聚己二酸丁二醇二元醇、聚己二酸丙二醇二元醇中的至少一种；所述异氰酸酯包括tdi、pmdi、hdi、ipdi中的至少一种；聚酯二元醇与异氰酸酯的质量比为1:0.5～2。
40.有机溶剂包括丙酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、环己酮、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯中的至少一种。
41.偶联剂包括油酸、四乙氧基硅烷、硅烷中的一种或两种的混合物。
42.实施例5：一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料的制备方法，包括以下步骤：
43.1)按实施例1的配方取料，取料后在25℃下搅拌3h形成粗银浆；
44.2)制备细银浆：利用三辊研磨机对粗银浆进行三道工艺辊轧，辊轧温度为20℃，三
道工艺的间隙分别为50μm，25μm；25μm，10μm；10μm，5μm每道辊轧工艺为4遍，最终得到10μm以下的成品细银浆。
45.实施例6：一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料的制备方法，包括以下步骤：
46.1)按实施例2的配方取料，取料后在25℃下搅拌4h形成粗银浆；
47.2)制备细银浆：利用三辊研磨机对粗银浆进行三道工艺辊轧，辊轧温度为20℃，三道工艺的间隙分别为50μm，25μm；25μm，10μm；10μm，5μm每道辊轧工艺为5遍，最终得到10μm以下的成品细银浆。
48.实施例7：一种生物电极用低温固化ag-agcl浆料的制备方法，包括以下步骤：
49.1)按实施例3的配方取料，取料后在25℃下搅拌6h形成粗银浆；
50.2)制备细银浆：利用三辊研磨机对粗银浆进行三道工艺辊轧，辊轧温度为20℃，三道工艺的间隙分别为50μm，25μm；25μm，10μm；10μm，5μm每道辊轧工艺为6遍，最终得到10μm以下的成品细银浆。
51.对比例1：将实施例5中的配方做调整，使得纳米银粉 银粉：氯化银粉的重量比为80:10。
52.对比例2：将实施例5中的配方做调整，使得纳米银粉 银粉：氯化银粉的重量比为30:50。
53.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。
[0054][0055]
由上述实施例我们可以发现，ag与agcl比例为73.6：36.4时在电位稳定的情况下电阻率最佳，并且保持了优良的电位稳定性，制备的浆料的粘度随着载体的增多缓慢下降，这意味着良好的印刷性能。