阅读说明：本技术 一种适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水 (Nano-cellulose ink suitable for ink-jet printing ) 是由 宁洪龙 周尚雄 姚日晖 梁志豪 史沐杨 李志航 梁宏富 张观广 张旭 彭俊彪 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水；步骤(1),纳米纤维素筛选：预选纳米纤维素,要求纳米纤维素的粒径以及长度同时满足小于0.1d,d为喷墨打印孔的直径；步骤(2),墨水配置：将步骤(1)预选的纳米纤维素溶于水中,通过加入聚合物调节墨水的表面张力与粘度等物理特性,通过加入混合溶剂抑制纳米纤维素的团聚；然后将配置的墨水溶液放于超声清洗仪中,室温下超声振荡1-2小时,进行超声溶解,得到适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水。本发明通过引入可降解的聚合物调解墨水的表面张力等物理特性,并加入带活泼羟基的混合溶剂来抑制纳米纤维素的团聚,获得了喷墨均匀稳定、不易团聚的纳米纤维素墨水。(The invention discloses a nano-cellulose ink suitable for ink-jet printing; step (1), screening nano-cellulose: pre-selecting nano cellulose, wherein the particle size and the length of the nano cellulose are required to be less than 0.1d at the same time, and d is the diameter of an ink-jet printing hole; step (2), ink configuration: dissolving the nano-cellulose pre-selected in the step (1) in water, adjusting the physical characteristics of ink such as surface tension, viscosity and the like by adding a polymer, and inhibiting the agglomeration of the nano-cellulose by adding a mixed solvent; and then placing the prepared ink solution into an ultrasonic cleaning instrument, ultrasonically oscillating for 1-2 hours at room temperature, and carrying out ultrasonic dissolution to obtain the nano-cellulose ink suitable for ink-jet printing. The degradable polymer is introduced to adjust the physical properties of the ink, such as surface tension and the like, and the mixed solvent with active hydroxyl is added to inhibit the agglomeration of the nano-cellulose, so that the nano-cellulose ink which is uniform and stable in ink jet and difficult to agglomerate is obtained.)

一种适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水

技术领域

本发明涉及纳米纤维素墨水，尤其涉及一种适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水。

背景技术

可持续性、绿色环保化学是推动新材料、产品和工艺发展的主要驱动力。在自然界中存在多样化的生物材料，如纤维素等，这些可降解的原材料可以作为用于开发各类型的环保型先进功能材料。

纳米纤维素薄膜由于具有透明度高、弯折特性好以及绝缘性能优异等优点，可以充当各类电子元器件的衬底或绝缘层，引起研究者的广泛关注。

目前，已经开发多种方法，用于制备纳米纤维素薄膜，如滴涂干燥、喷墨打印等。其中喷墨打印法制备纳米纤维素薄膜具有厚度可控、可直接图形化等优点，吸引了越来越多的关注。

然而，现有的纳米纤维素墨水存在表面张力大、容易团聚堵孔等问题，这极大限制了印刷纳米纤维素薄膜技术的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有纳米纤维素墨水存在表面张力大、容易团聚堵孔的技术问题，提供了一种适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水，包括如下步骤：

步骤(1)，纳米纤维素筛选：预选纳米纤维素(根据所用的喷墨打印设备选择合适尺寸)，要求纳米纤维素的粒径以及长度同时满足小于0.1d，d为喷墨打印孔的直径；

步骤(2)，墨水配置：将步骤(1)预选的纳米纤维素溶于水中，通过加入聚合物调节墨水的表面张力与粘度等物理特性，通过加入混合溶剂抑制纳米纤维素的团聚；然后将配置的墨水溶液放于超声清洗仪中，室温下超声振荡1-2小时，进行超声溶解，得到适用于喷墨打印的纳米纤维素墨水。

上述步骤(1)所述纳米纤维素的粒径以及长度同时满足小于0.1d是指：纳米纤维素长度为200nm-600nm，粒径为20nm-60nm。

上述步骤(1)所述纳米纤维素的浓度为质量百分比浓度：0.1-0.3％。

上述步骤(2)所述聚合物为聚乙烯醇(PVA)。所述聚乙烯醇浓度为质量百分比浓度：0.1％-0.2％。

上述步骤(2)所述混合溶剂为乙二醇。所述乙二醇浓度为质量百分比浓度：5％-10％。

本发明作用机理是：根据喷墨孔大小筛选合适的纳米纤维素，通过加入可降解的聚合物来调控墨水的表面张力和粘度，从而改善墨水的喷射效果。通过引入带活泼羟基的混合溶剂来抑制纳米纤维素的团聚，从而优化墨水容易团聚堵孔这个问题。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明通过引入可降解的聚合物调解墨水的表面张力等物理特性，并加入带活泼羟基的混合溶剂来抑制纳米纤维素的团聚，获得了喷墨均匀稳定、不易团聚的纳米纤维素墨水。

本发明纳米纤维素的浓度优选质量百分比浓度：0.1-0.3％，纳米纤维素的浓度过低会使得墨水粘度较小，打印时容易流散，纳米纤维素的浓度过高会使墨水粘度较大，容易堵塞喷孔。本发明聚乙烯醇浓度优选质量百分比浓度：0.1％-0.2％，聚乙烯醇浓度的浓度过低无法有效调控墨水的表面张力和粘度，聚乙烯醇浓度的浓度过高同样会使墨水粘度较大，容易堵塞喷孔。本发明乙二醇浓度优选质量百分比浓度：5％-10％，乙二醇浓度过低无法有效抑制纳米纤维素的团聚，聚乙烯醇浓度的浓度过高会使墨水的沸点过高，在后续处理中需要高温退火。

附图说明

图1是实施例1所得纳米纤维素墨水的表面张力测试结果。

图2是对比例1所得纳米纤维素墨水的表面张力测试结果。

图3是实施例1所得纳米纤维素墨水在硅衬底上的铺展效果示意图。

图4是对比例1所得纳米纤维素墨水在硅衬底上的铺展效果示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例1

(1)墨水配制：本实施例所用喷墨打印孔直径为16μm，选择长度为200-400nm、直径为50nm的纳米纤维素，将0.03g纳米纤维素溶于9.2g水中，之后加入0.02g PVA和0.5g乙二醇。

(2)超声溶解：将溶液放于超声清洗仪中，室温下超声振荡2小时得到纳米纤维素墨水。

对比例1

(1)墨水配制：本实施例所用喷墨打印孔直径为16μm，选择长度为200-400nm、直径为50nm的纳米纤维素，将0.03g纳米纤维素溶于10g水中。

(2)超声溶解：将溶液放于超声清洗仪中，室温下超声振荡2小时得到纳米纤维素墨水。

从图1-2可以看出，实施例1所得的墨水具有更低的表面张力，因此可以更好地适配喷墨打印系统。

同时从图3-4可以看出，实施例1所得的墨水与衬底的浸润性更好，更容易获得铺展均匀的薄膜。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。