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信息产业的飞速发展促进了氧化铟锡(indium-tin-oxide)透明导电材料[简称氧化铟锡(ITO)透明导电材料]的大规模生产以及应用。传统的ITO蚀刻工艺所使用的保护油墨会产生大量挥发性有机物,对环境造成了极大的危害,也给生产企业带来很大的经济负担。鉴于传统保护油墨以及蚀刻工艺存在的问题,本文从油墨着手,通过研发合适的水性聚(丙烯酸-丙烯酰胺)树脂以及聚氨酯树脂作为连结料,制备可通过丝网印刷直接蚀刻ITO的新型水性蚀刻油墨。此种油墨创新之处是:(1)油墨的水性连结料分子量低、黏度低、水溶性好、耐酸性强;(2)水性蚀刻油墨附着力低,水溶性强,易清洗剥落,保水性能好,耐酸稳定性好;(3)蚀刻工艺简化,减少了对环境造成的危害,为ITO油墨企业带来巨大的经济效益并可实现产业升级。因此,本文研究的主要内容分为三个部分:第一、水性聚(丙烯酸-丙烯酰胺)[P(AA-co-AM)]树脂的制备;第二、水性聚氨酯(PU)树脂的制备;第三、水性ITO蚀刻油墨的制备。 在制备水性P(AA-co-AM)树脂实验中,本文以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,以过硫酸铵为引发剂、亚硫酸氢钠为链转移剂,采用水溶液聚合法制备出水性P(AA-co-AM)树脂;并通过红外光谱仪、热重分析仪、粒径分析仪、环境扫描电镜仪等对树脂性能进行了表征。结果表明:引发剂过硫酸铵和链转移剂亚硫酸氢钠的质量分数在0.30%~1.00%、单体总质量分数在20%~30%、AA与AM的比例在1:3~1:4的条件下,可得到分子量低、水溶性好、耐热性能好、粒径合适、乳液均匀稳定的产品。 在制备水性PU树脂实验中,本文以聚乙二醇(PEG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本原料,以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,经1,2-丙二醇(PDO)扩链后,以三乙胺(TEA)中和乳化,合成出了水性PU乳液;并通过红外光谱仪、热重分析仪、粒径分析仪等对树脂性能进行了表征。结果表明:DMPA用量在3%~6%时,可得到分子量低、水溶性好、耐热性能好、粒径合适、乳液均匀稳定的产品。 以水性P(AA-co-AM)树脂或水性PU树脂为油墨连结料,磷酸或磷酸与硫酸复合作为蚀刻剂,白陶土作为填充料,消泡剂和流平剂为助剂,制备了水性ITO蚀刻油墨,得出了油墨的最佳配方,并对油墨进行了一系列的表征。结果表明,最佳的油墨配方是:蚀刻剂含量25%~30%、水性连结料含量30%~45%、填充料含量30%~45%、助剂1%。ITO薄膜蚀刻温度为120℃,蚀刻时间20 min,油墨清洗时间50 s;ITO玻璃蚀刻温度为150℃,蚀刻时间20 min,油墨清洗时间40 s。油墨粒径主要分布在10~50μm之间,其在使用3h后失水率仅在1.12%~3.68%,且存放60天后黏度和pH基本无变化,蚀刻能力不随时间推移而降低,且丝网印刷的线路图像解析度明显好于市售的水性油墨。